modelo de simulación de gestión de residuos sólidos ... barnechea talagante lo prado vitacura...

Modelo de simulación de gestión de

residuos sólidos domiciliarios en la Región

Metropolitana de Chile

Oscar Vásquez *

* Departamento de Ingeniería Industrial

Universidad de Santiago de Chile

Avenida Ecuador 3769, Estación Central, Santiago de Chile

E-mail: [email protected]

Revista de Dinámica de Sistemas Vol. 1 Núm. 1 (Septiembre 2005)

Recibido Abril 2005

Aceptado Agosto 2005

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Resumen

En este artículo se presenta un modelo que permite simular el impacto de un plan de gestión de para el manejo de los residuos sólidos domiciliarios en la región metropolitana de Chile. El modelo fue construido utilizando dinámica de sistemas y programado en Powersim®. El modelo integra los diversos componentes participantes, tales como: población, condición socioeconómica, recolección de residuos, vertederos ilegales de residuos, estaciones de transferencias y rellenos sanitarios. Se concluye que una campaña informativa y funcional, la cual aumenta los residuos reciclados, tiene una incidencia significativa en la cantidad de residuos en los rellenos sanitarios y en los costos asociados a la producción, recolección y disposición de los residuos sólidos domiciliarios en la región metropolitana de Chile. Palabras Clave: Residuos Sólidos Domiciliarios, Relleno Sanitario, Reciclaje, Dinámica de Sistemas. Abstract This article presents a model that allows to simulate the impact of waste management policies for the metropolitan region of Chile. The model takes into account the population, socioeconomic characteristics, recollection, processing plants and legal and illegal landfills. The simulation allows to conclude that a policy including an informational campaign and recycling would lower the volume of waste and the cost of transport, processing and maintaining the landfills.

Introducción

Chile, al igual que todos los países que presentan un acelerado proceso de desarrollo, concentra un alto volumen de su población en áreas urbanas consolidadas.

O. Vásquez: Gestión de residuos sólidos 28

Actualmente la región metropolitana reúne al 40 % de la población nacional, con cerca de 6 millones de habitantes (CONAMA, 2004). Estos habitantes demandan de la ciudad, infraestructura y servicios, los que generalmente no crecen al ritmo que lo hacen estos requerimientos (CONAMA, 1997).

El proceso de desarrollo urbano implica crecimiento poblacional, cambios en patrones de consumo e incremento en el ingreso, siendo éstos, los principales factores que explican el aumento en la generación de residuos sólidos domiciliarios (CONAMA, 1999)

La gestión de los residuos sólidos domiciliarios ha sido abordada en variadas oportunidades por la opinión pública, la prensa, el gobierno, la comunidad entre otros. Sin embargo, sólo han desarrollado planes desde una óptica medioambiental, no sustentable desde el punto de vista económico(CONAMA, 1997).

En este contexto, se presenta un modelo de simulación dinámica que permite evaluar distintos escenarios, cuantificando el impacto de planes de gestión que apunten a mejorar el sistema actual.

La problemática de los residuos sólidos domiciliarios

en la región metropolitana

Los residuos sólidos domiciliarios representan un problema complejo, el cual una integra conceptos ambientales, económicos, institucionales y sociales (CONAMA, 1999).

La gestión de los residuos sólidos domiciliarios comprende un amplio número de organismos públicos sectoriales, no existiendo una institución formal con responsabilidades y competencias específicas sobre el conjunto del manejo de los residuos sólidos (CONAMA, 2004).

Para comprender de mejor manera la problemática que implica la gestión de los residuos sólidos domiciliarios en la región metropolitana de Chile, se describen los siguientes términos:

2.1-Generación

La generación de residuos en la región metropolitana de Chile, ha experimentado un aumento sostenido en los últimos 30 años. La generación de residuos por habitante a pasado desde 0,60 Kg/Hab-día en el año 1977 a un 1,1 Kg/Hab-día en el año 2002 (CONAMA, 2004).

La condición socioeconómica y los patrones de consumo urbano influyen directamente en la generación de residuos, siendo los sectores con más altos ingresos, los generadores del mayor volumen per cápita de residuos (Orccosupa, 2002).


2.2-Composición

Los cambios en los patrones de consumo, asociados al aumento del ingreso, han implicado un importante cambio en la composición de los residuos domiciliarios. Estudios realizados en la región metropolitana muestran una disminución porcentual en la generación de materia orgánica entre los años 1977 y 2000, siendo del orden de un 31,31% (Costa, 2001). Las cantidades de otros residuos tales como: papeles y cartones, metales, vidrios y otros, han aumentado en casi un 50%, con excepción del plástico, el cual presenta un incremento de más de un 500% (Durán, 1997). El excesivo aumento de plásticos en la composición de residuos se explicaría por la preferencia en el consumo de productos envasados (Fundación Terram, 2004).

2.3-Recolección

La recolección de residuos domiciliarios en la región metropolitana de Chile se realiza dos maneras: formal e informal.

La recolección formal es efectuada por una empresa especializada dependiente de la gestión municipal, mediante camiones compactadores. Presenta una cobertura elevada en comparación a otros países de la región, e incluso superiores a las de otros países de mayor ingreso por habitante. En el año 2004, un 99,9% de la población urbana disponía de un servicio regular de recolección domiciliaria, observándose que en un 95,4% de los servicios la frecuencia de recolección era de, a lo menos, tres veces por semana (CONAMA, 2004).

La recolección informal contempla aproximadamente un 20% del total de residuos sólidos domiciliarios generados, no presentado un mecanismo de trasporte definido (Vasconi, 2004) .

2.4.-Reciclaje

En la región metropolitana de Chile, el reciclaje se realiza gracias a la separación de los residuos en el origen. El porcentaje reciclado en el año 2002 corresponde a un 9% de los residuos sólidos domiciliarios generados (CONAMA, 2004).

La tasa de reciclaje en papeles y cartones es de aproximadamente un 40% (Törey,1995) produciendo ahorros energéticos de 4.750 kilowatt por cada tonelada reciclada (CONAMA, 2004).

Entre el 35% a 40% de la materia utilizada para la producción de vidrio proviene de material reciclado, lo cual presenta una importante cifra, si se considera que anualmente se generan 110 mil toneladas de vidrio (Törey, 1995). El ahorro energético de una tonelada de vidrio reciclado es de 1.320 kilowatt (CONAMA, 2004).

Los residuos plásticos reciclados cercanos a las 23 mil toneladas por año, lo cual representa aproximadamente el 1% de la producción (Durán, 1997)


mientras que el ahorro energético por tonelada de plástico reciclado asciende a 23.000 kilowatt (CONAMA; 2000).

El principal residuo metálico reciclado es el aluminio. En el año 1999 la cantidad de aluminio reciclado fue del orden de 768 toneladas, presentando un 2,28% de los residuos metálicos generados. El ahorro energético producto del reproceso de una tonelada de aluminio es de 16.850 kilowatt (CONAMA, 2004).

Desde el punto de vista económico, el precio de un killowatt es de aproximadamente 0,098 dólares (Diario El mercurio, 2002), con lo cual el reproceso de una tonelada de papel y cartón, vidrio, plástico y aluminio, representa un ahorro de 465,86; 129,46; 2255,76 y 1652,59 dólares, respectivamente.

Disposición Final

En la región metropolitana de Chile el 100% de los residuos recolectados formalmente son depositados en rellenos sanitarios (CONAMA, 2004).

Desde el año 1996, la región cuenta con instalaciones denominadas estaciones de transferencia, en las cuales se traspasan los residuos provenientes de los camiones recolectores a contenedores más grandes, para ser llevados a los rellenos, reduciendo los costos por conceptos de transporte y recolección residuos de un 33,3% (SEIA, 1998).

Los rellenos sanitarios de la región metropolitana son: Santiago Poniente, Santa Marta y Lomas lo Colorado, estos dos últimos están se encuentran asociados a las estaciones de transferencia Puerta Sur y KDM, respectivamente (SESMA, 2004).

Los servicios de disposición final de residuos, ofrecidos por los diferentes rellenos, se distribuyen por comunas. La Tabla 1 presenta la distribución de las comunas según relleno sanitario


Relleno Sanitario Santa Marta

Relleno Sanitario Lomas Lo Colorado

Relleno Sanitario Santiago Poniente

San Ramón Cerrillos Nuñoa Cerrillos La Florida Cerro Navia Providencia Estación Central La Pintana Colina Pudahuel Pedro Aguirre Cerda Puente Alto Conchalí Quilicura Peñalolen Buin Curacaví Quinta

Normal Puente Alto

Calera de Tango Huechuraba Recoleta El Bosque Padre Hurtado Independencia Renca La Florida Peñaflor Isla de Maipo San Bernardo La Granja Paine La Cisterna San Joaquín Lo Espejo Pirque La Reina San Miguel Macul Lampa Santiago Las Condes Til Til Lo Barnechea Talagante Lo Prado Vitacura Maipú

Tabla 1: Distribución comunal según relleno sanitario

Por otra parte, los residuos sólidos domiciliarios que son recolectados de manera informal son depositados en vertederos ilegales de residuos sólidos (VIRS). En el año 1994 se detectaron un total de 78 vertederos ilegales, disminuyendo para el año 2002, a tan sólo 66. Éstos se concentran principalmente en comunas de bajos recursos económicos y en aquellas con procesos de crecimiento demográfico en extensión, producto de una mayor disponibilidad de suelos a menores precios (SESMA, 2004)

Aspectos Económicos

En Chile, los municipios son los responsables por la prestación del servicio de recolección de residuos domiciliarios, comerciales e industriales; siendo facultados por ley para cobrar a los usuarios (CONAMA, 1999). Sin embargo, el cobro por derechos de aseo está limitado a las viviendas afectas al pago de contribuciones, las que representan un 30% del total de los usuarios. En la práctica, la recaudación por conceptos de aseo sólo cubre el 50% del costo total del servicio (CONAMA, 2004).

Los costos de manejo promedio por recolección y disposición final de los residuos sólidos domiciliarios, son cercanos a los 15 y 10 dólares por tonelada, respectivamente (CONAMA, 2004).


Aspectos Institucionales

De acuerdo a la normativa vigente las municipalidades tienen como función privativa el aseo y ornato de la comuna (CONAMA, 1999). El cumplimiento de esta función se encuentra reglamentado por el Código Sanitario, el cual rige todos los aspectos relacionados con el fomento, protección y recuperación de la salud de todas las personas del país.

Por lo tanto, la responsabilidad en la recolección, transporte y disposición final de los residuos sólidos recae, principalmente, en dos instituciones: las municipalidades con una función de ejecución y al Ministerio de Salud, con una función de fiscalización (CONAMA, 1997).

La gestión municipal presenta una serie de problemas en la gestión del servicio de aseo domiciliario, producto de la falta de planificación, recursos financieros y personal calificado en la materia. No existen sistemas efectivos de cobro del servicio a los usuarios y muchos de los contratos suscritos con prestadores privados de servicios de aseo, son inadecuados (CONAMA, 2004).

Descripción de la estructura del modelo

El modelo tiene como objeto proporcionar una herramienta que permita conocer el comportamiento de los residuos sólidos domiciliarios en la región metropolitana de Chile, visualizando el impacto económico de un plan de gestión en el corto, mediano y largo plazo

El modelo describe la dinámica general de los residuos sólidos domiciliarios en la región metropolitana considerando un periodo de simulación de 19 años, el cual comprende desde el año 2002 hasta el año 2020.

3.1.-Diagrama de Influencias

A través del diagrama de influencias se puede apreciar la complejidad que involucra la dinámica de los residuos sólidos domiciliarios. En la figura 1 se muestra el diagrama de influencia general del sistema.


Fig. 1: Diagrama de Influencias

Se destaca que la generación de residuos sólidos domiciliarios es un hecho inherente al desarrollo, presentando como factores fundamentales el incremento en el ingreso, el aumento poblacional y los patrones urbanos de consumo

Un elevado costo en gestión provoca un rechazo social. Sin embargo, el poseer un relleno sanitario cercano a un sector urbano, implica un rechazo social aún mayor. Esta situación se traduce un bucle de retroalimentación, el cual condiciona la gestión debido a que: no se pueden construir rellenos sanitarios cerca de sectores urbanos, por el rechazo social e impacto ambiental que provocan, y a su vez, no se deben construir en lugares lejanos ya que esto implica elevados costos por conceptos de aseo, los cuales también generan rechazo comunitario.

En esta perspectiva aparecen las estrategias y planes de acción que tratan de abordar la problemática desde la generación de residuos, modificando los patrones de consumo y promoviendo la separación de residuos en el origen, con lo cual se incrementaría el reciclaje.


La construcción de instalaciones especializadas en el manejo de residuos sólidos (estaciones de transferencia), así como la adquisición de moderna maquinaría (camiones recolectores), representa un gran avance en la gestión, disminuyendo el costo promedio por tonelada gracias a la compactación de residuos. Además permiten disponer de mecanismos para la recolección y trasporte de los residuos que actualmente van a los vertederos ilegales.

Definición de Variables.

El modelo presenta más de 300 variables y 40 parámetros, contemplando desde la evolución de la población de la región según condición socioeconómica hasta los beneficios energéticos y económicos asociados a los residuos reciclados.

Donde:

t= 2002, 2003, 2004,...,2020. (tiempo de simulación).

i= Lomas Lo Colorado, Santa Marta, Santiago Poniente (rellenos

sanitarios).

j= materia orgánica, papeles y cartones, plástico, aluminio, vidrio, otros

(tipo de residuo).

k= Buin, Calera de Tango, Cerrillos, Cerro Navia, Colina, Conchalí,

Curacaví, El Bosque, Estación Central, Huechuraba, Independencia, Isla

de Maipo, La Cisterna, La Florida, La Granja, Lampa, La Pintana, La

Reina, Las Condes, Lo Barnechea, Lo Espejo, Lo Prado, Macul, Maipú,

Nuñoa, Pedro Aguirre Cerda, Paine, Peñaflor, peñalolen, Padre Hurtado,

Pirque, Providencia, Pudahuel, Puente Alto, Quilicura, Quinta Normal,

Recoleta, Renca, San Bernardo, San Joaquín, San Miguel, San Ramón,

Santiago, Vitacura (comunas pertenecientes a la Región Metropolitana).

l= ABC1, C2, C3, D, E (nivel socioeconómico)

m= KDM, Puerta Sur (estaciones de transferencia).

Variables de nivel

Las variables de nivel son aquellas que caracterizan la dinámica de los residuos sólidos domiciliarios en la región metropolitana de Chile. En el modelo las variables de nivel estudiadas son: residuos no transportados, vertederos ilegales de residuos sólidos, estaciones de transferencia, rellenos sanitarios, residuos reciclados en proceso y residuos reciclados. Formalmente se definen como:

residuos no transportadosi (t): residuos sólidos domiciliarios no

recolectados pertenecientes a las comunas asociadas al relleno sanitario i,

en toneladas, entre el año 2002 y el año t.


VIRsi (t): residuos sólidos domiciliarios en vertederos ilegales de residuos

sólidos pertenecientes a las comunas asociadas al relleno sanitario i, en

toneladas, entre el año 2002 y el año t.

estación de transferenciai (t): residuos sólidos domiciliarios en estaciones

de transferencia pertenecientes a las comunas asociadas al relleno

sanitario i, en toneladas, entre el año 2002 y el año t.

relleno sanitario i (t): residuos sólidos domiciliarios en relleno sanitario i,

en toneladas, entre el año 2002 y el año t .

residuos reciclados en procesoi (t): residuos sólidos domiciliarios

reciclados de las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas,

entre el año 2002 y el año t.

residuos recicladosj (t): residuos sólidos domiciliarios reciclados de tipo j,

en toneladas, entre el año 2002 y el año t.

Variables de Flujo

Las variables de flujo determinan la dinámica que presentan las variables de nivel. En el modelo las variables de flujo estimadas son: generación de residuos, recolección RSD total, recolección indirecta, traslado residuos compactados, recolección directa, generación residuos vertederos ilegales, retiro de VIRS, descomposición de residuos, flujos reciclables de origen y flujo de reciclados. A continuación se definen formalmente.

generación de residuosi (t): cantidad de residuos generados por

pertenecientes a las comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas,

en el año t.

recolección RDS totali (t): cantidad total de residuos sólidos domiciliarios

recolectados formal (directa o indirectamente), informal (depositados en

VIRs) y reciclados de origen pertenecientes a las comunas asociadas al

relleno sanitario i, en toneladas, en el año t.

recolección indirectai (t): cantidad de residuos sólidos domiciliarios

recolectados formalmente pertenecientes a las comunas asociadas al

relleno sanitario i, en toneladas, y que son trasladados hacia la estación de

transferencia asociada al relleno sanitario i, en el año t.

recolección directai (t): cantidad de residuos sólidos domiciliarios

recolectados formalmente pertenecientes a las comunas asociadas al

relleno sanitario i, en toneladas, y que son depositadas directamente en el

relleno sanitario i, en el año t.

generación residuos vertederos ilegalesi (t): cantidad de residuos sólidos

domiciliarios recolectados informalmente pertenecientes a las comunas

asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, y que son depositados en los

vertederos ilegales de residuos sólidos, en el año t.


retiro de VIRsi (t): cantidad de residuos sólidos domiciliarios trasladados

de desde los vertederos ilegales de residuos sólidos pertenecientes a las

comunas asociadas al relleno sanitario i, hacia el relleno sanitario i, en

toneladas, en el año t.

flujo reciclables de origeni (t): cantidad de residuos sólidos domiciliarios

separados en el origen pertenecientes a las comunas asociadas al relleno

sanitario i, en toneladas, y que son reciclados, en el año t.

traslado residuos compactadosi (t): cantidad de residuos sólidos

domiciliarios trasladados de desde la estación de trasferencia i asociado al

relleno sanitario i, en toneladas, en el año t.

descomposición de residuosi (t): cantidad de residuos sólidos domiciliarios

descompuestos en el relleno sanitario i, en toneladas, en el año t.

flujo de recicladosj (t): cantidad de residuos sólidos domiciliarios

reciclados de tipo j, en toneladas, en el año t.

Variables endógenas y exógenas

Las variables exógenas que presenta el modelo permiten integrar de manera global la dinámica de los residuos sólidos domiciliarios. Entre estas variables se destacan: la proyección de población en las comunas que integran la región metropolitana y su distribución socioeconómica

Las variables endógenas que ayudan a la comprensión y formulación del modelo son: la generación de residuos domiciliarios por comuna, la composición de los residuos sólidos domiciliarios, la proporción de residuos reciclados según tipo, el número de vertederos ilegales de residuos sólidos y el porcentaje de residuos recolectados de forma directa, entre otras.

Formalmente las variables se definen como:

comunkl (t): número de habitantes de la comuna k estrato social l para el

año t.

generación residuos comunkl (t): generación de residuos sólidos

domiciliarios en la comuna k del estrato social l, en toneladas para el año

t.

generación residuoi (t): generación de residuos sólidos domiciliarios de las

comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, en el año t.

tasa composición de residuoj (t): razón entre la cantidad de residuo

generados de tipo j y el total de residuos generados en el año t.

tasa residuos reciclable origenj (t): razón entre la cantidad de residuos

reciclados del tipo j y el total de residuos en proceso en el año t.

número de vertederosi(t): número de vertederos en las comunas asociadas

al relleno sanitario i, en toneladas, en el año t.


recoleccióni(t): tasa de recolección residuos sólidos domiciliarios de las

comunas asociadas al relleno sanitario i, en toneladas, en el año t.

Para la estimación poblacional comunal se utilizan las proyecciones realizadas por el Instituto Nacional de Estadísticas (INE, 2002). La población comunal y el ingreso per cápita, según condición socioeconómica se obtienen del estudio de mercado realizado por la empresa ICOM (2005), en base al Censo 2002. La generación de residuos sólidos domiciliarios per cápita, según ingreso per cápita en dólares, se calcula mediante la curva ambiental de Kuznets, estimada por Orccosupa (2002). La composición de los residuos sólidos domiciliarios se estima según la trayectoria presentada por éstos durante los años 1977 y el año 2000 (Costa, 2001).

La determinación de otras variables tales como: la tasa de residuos reciclables en el origen según tipo, el número de vertederos ilegales de residuos sólidos, tasa de recolección formal, entre otras son estimadas principalmente a través de la información disponible en CONAMA (2004), y SESMA (2004). La tasa de residuos trasladados en forma directa a los rellenos sanitarios es calculada según el informe de disposición de residuos en rellenos sanitarios de la Secretaría Regional Ministerial (SEREMI, 2004).

Parámetros

Los principales parámetros utilizados en el modelo son: el ingreso per cápita por condición socioeconómica, los beneficios económicos y energéticos por toneladas de residuos reciclados, los costos asociados a la recolección y disposición final de residuos, la tasa de descomposición de residuos biodegradables, entre otras.

Formalmente se definen como:

ingreso per cápita por nivel socioeconómicoi: ingreso per cápita en dólares

del nivel socioeconómico i.

recuperación kilowattsj: recuperación de energía en kilowatts por tonelada

de residuos reciclado del tipo j.

precio kilowatt: valor en dólares de un kilowatt

tasa descomposicióni : tasa de disminución de residuos sólidos

domiciliarios biodegradables en un año para en el relleno sanitario i.

tasa de residuos biodegradablesi: tasa de residuos biodegradables anuales,

depositados en el relleno relleno sanitario i.

capacidad trasladom: capacidad de traslado de la estación de transferencia

m en toneladas, por año

distribución de vertederosi: proporción de vertederos ubicados en las

comunas asociadas al relleno sanitario i, por año


tasa de cierre vertederos: número promedio de vertederos cerrados cada

año

residuos botaderos: cantidad de residuos sólidos domiciliarios promedio

depositados en un vertedero ilegal, en toneladas.

participación reciclajei: proporción de la participación de las comunas

asociadas al relleno sanitario i, por año

tasa recolección directa rellenosi: razón de residuos sólidos domiciliarios

recolectados formalmente de las comunas asociadas al relleno sanitario i,

por año.

precio estación de transferencia m: costo por la utilización de la estación de

transferencia m en dólares por tonelada de residuos sólidos domiciliarios.

costo por recoleccióni: costo promedio en dólares por la recolección de una

tonelada de residuos sólidos domiciliarios a las comunas asociadas al

relleno sanitario i.

costo por relleno sanitarioi: costo en dólares por la disposición final de una

tonelada de residuos sólidos domiciliarios en el relleno sanitario i.

La tasa de descomposición por año, el porcentaje de residuos biodegradables y el costo asociado a la recolección de residuos se obtienen del estudio de residuos sólidos domiciliarios realizado por la CONAMA (2004). El detalle del costeo por conceptos de estación de transferencia y disposición final en rellenos sanitarios, es obtenido de la Revista Temas Públicos publicada por Libertad y Desarrollo (2002).

Otros parámetros tales como; las capacidades de las estaciones de transferencia y de los rellenos sanitarios, son obtenidos de la información disponible en el Servicio de Salud Metropolitano del Ambiente (SESMA, 2004). La tasa de residuos trasladados en forma directa a los rellenos sanitarios es calculada según los informes proporcionados por la secretaria regional ministerial (SEREMI, 2004).

Ecuaciones

Las ecuaciones que determinan la dinámica del sistema son:

dt

dostrasnportanoresiduosd i)(= )()( ttotalRDSnrecolecciótresiduosdegeneración ii −

dt

VIRsd i)(= )()( tVIRsderetirotilegalesvertederosresiduosgeneración ii −


dt

ciatrasnferendeestaciónd )(

)()( tscompactadoresiduostrasladotindirectanrecolecció ii −=

dt

sanitariorellenod i)(=

)()(

)()(

tresiduosdecióndescompositVIRsderetiro

tscompactadoresiduostrasladotdirectanrecolecció

ii

ii

−

++

dt

procesoenrecicladosresiduosd i)(= )(torigendesreciclableflujo i

dt

recicladosresiduosd j)(= )(trecicladosdeflujo j

donde

)(tresiduosdegeneración i = generación residuoi (t)

)(ttotalRDSnrecolecció i = )(tilegalesvertederosresiduosgeneración i +

)(tindirectanrecolecció i + )(tdirectanrecolecció i +

)(torigendesreciclableflujo i

)(tilegalesvertederosresiduosgeneración i= residuos botaderosi* distribución de

vertederosi* número de vertederosi(t)

)(tVIRsderetiro i = residuos botaderosi* distribución de vertederosi* tasa de cierre vertederos

)(tindirectanrecolecció i=tasa recolección directa rellenosi*recoleccióni(t)*

(generación residuoi (t)- flujo reciclables de origeni (t)-

)(tilegalesvertederosresiduosgeneración i )

)(tdirectanrecolecció i =(1-recoleccióni(t))*(generación residuoi (t)-flujo reciclables

de origeni(t)- )(tilegalesvertederosresiduosgeneración i )


>⇔

>⇔

=

)(

)(

)(

)(

tiatrasnferecdeestaciónmtrasladocapacidad

mtrasladocapacidad

tiatrasnferecdeestaciónmtrasladocapacidad

tiatrasnferecdeestación

tscompactadoresiduostraslado

i

i

i

i

)(tresiduosdecióndescomposi i = relleno sanitarioi (t)* tasa descomposicióni*

tasa de residuos biodegradablesi

)(torigendesreciclableflujo i = generación residuoi (t)*participación reciclajei*

)(trecicladosdeflujoj∑

)(trecicladosdeflujo j = tasa composición de residuoj (t)*tasa residuos reciclable origenj (t)*

generación residuoi (t)

La determinación de los costos y beneficios asociados a gestión de residuos sólidos domiciliarios se definen por las siguientes ecuaciones:

Costos totales asociados a recoleccióni(t)= costo por recoleccióni*( )(tdirectanrecolecció i +

)(tindirectanrecolecció i )

Costos totales asociados a rellenosi(t)= costo por relleno sanitarioi* ( )(tdirectanrecolecció i +

)(tscompactadoresiduostraslado i )

Costo totales asociados a Est Tranfm(t)= precio estación de transferencia m*

)(tindirectanrecolecció i

Total recuperación recicladosj(t)= recuperación kilowattsj* precio kilowatt*

)(trecicladosdeflujo j

Programación

La programación del modelo se realiza en el software Powersim®, el método de integración utilizado es Runge Kutta de cuarto orden y el paso de tiempo es de un año. El periodo de simulación comprende desde el año 2002 hasta el año 2020.

En la figura 2 se presenta el modelo construido en dinámica de sistemas.


Fig. 2: Modelo de simulación de gestión de residuos sólidos domiciliarios en la región metropolitana de Chile

El modelo programado permite estimar la generación de residuos sólidos domiciliarios por comunas, según nivel socioeconómico por comunas, asociadas al relleno sanitario donde depositan sus residuos. En la figura 3 se presenta el modelo correspondiente a las comunas asociadas al relleno sanitario Lomas lo Colorado.


Fig. 3: Modelo de generación de residuos según nivel socioeconómico por comunas asociadas al relleno sanitario Lomas Lo Colorado

Validación

Para la validación del comportamiento del modelo construido, se utiliza el test de Kolmogorov Smirnov. La variable comparada son las toneladas generadas de residuos sólidos domiciliarios generados durante un periodo de referencia que va desde el año 1996 hasta el año 2002. Los datos reales se obtienen de las estadísticas de medio ambiente (INE, 2003), mientras que los resultados de modelo se obtienen simulando el periodo de referencia determinado.


La realización del test estadístico es realizada en el software Statgraphics®: Los resultados obtenidos se presentan en la tabla 2

Test de Kolgomorov-Smirnov Estadístico global estimado 0,2 Valor crítico del estadígrafo K-S 0,774597 P Value 0,58597

Tabla 2: Resultados de test estadístico Kolgomorov-Smirnov

Los resultados obtenidos muestran que no existe diferencia significativa en la distribución de las dos muestras (datos reales y datos obtenidos de la simulación), con un nivel de significancia de 95%. Se infiere que tanto los datos reales como los entregados por el modelo presentan un comportamiento similar.

Resultados de la simulación y análisis de escenarios

Los resultados obtenidos consideran el análisis de dos escenarios: escenario base y escenario con plan de gestión integral de residuos sólidos domiciliarios.

El escenario base representa la evolución del comportamiento actual de los residuos sólidos domiciliarios en la región metropolitana de Chile.

El escenario con plan de gestión, considera la intervención en la actual situación, a través de una campaña informativa y funcional, la cual implica un aumento en el porcentaje de residuos reciclados y en el número de vertederos ilegales clausurados.

A continuación se detallaran los resultados obtenidos para ambos escenarios

Escenario Base:

El escenario base considera las actuales condiciones que presenta la dinámica de los residuos sólidos domiciliarios.

En este escenario se mantienen: los porcentajes actuales de reciclaje para los distintos tipo de residuos generados, la cobertura de recolección de residuos sólidos domiciliarios, la tasa de disminución de los vertederos ilegales (VIRS) y la tendencia en la composición de los residuos sólidos generados

Los resultados obtenidos de la simulación, presentados en la figura 4, muestran un aumento progresivo en la generación de residuos sólidos, principalmente de las comunas asociadas al relleno sanitario Lomas Lo Colorado.


La estimación de la generación total para el año 2010 es de aproximadamente 4,2 millones de toneladas de residuos sólidos domiciliarios, llegando a un valor de 5,6 millones de toneladas para el año 2020.

Fig. 4: Resultados de simulación escenario base

La composición de los residuos sólidos domiciliaros, presenta una notoria disminución en la proporción de materia orgánica, atribuible principalmente a los patrones urbanos de consumo. Los vidrios y metales exhiben un leve aumento en su participación porcentual de los residuos sólidos domiciliarios generados.

La proporción de los papeles y cartones en los residuos generados presenta un comportamiento oscilante, explicado por la dependencia del precio de mercado de su bien sustituto (celulosa), el cual históricamente ha presentado importantes fluctuaciones cíclicas.

Por otro lado, los residuos plásticos presentan un aumento sostenido importante, asociado a la preferencia de productos envasados.

Los residuos domiciliarios depositados en los vertederos ilegales, disminuyen a partir de año 2009, debido a la tasa actual de clausura y los deficientes mecanismos de fiscalización. Cabe señalar que la mayor localización de vertederos ilegales corresponde a comunas asociadas al relleno sanitario Lomas Lo Colorado.


La figura 5 presenta los costos asociados a la estación de transferencia y recolección de los residuos sólidos domiciliarios. En ellos se aprecia un incremento del orden del 100%, entre los años 2002 y 2020.

Fig. 5: Costos asociados y utilización capacidad operativa escenario base

Las estaciones de transferencia presentan una capacidad operativa eficiente. Se aprecia que tanto KMD como Puerta Sur, no exceden sus límites operativos, llegando al año 2020 con un nivel de operación cercano al 82%

El relleno sanitario Lomas Lo Colorado presentaría problemas a fines del año 2003, superando su capacidad operativa.

El relleno sanitario Santa Marta exhibe un comportamiento aceptable, sin embargo, a finales del año 2020 se encontraría en el límite de su capacidad operativa.

El relleno Sanitario Santiago Poniente presentaría un nivel operativo eficiente el cual bordea el 50 %.

En la figura 6 se aprecia el potencial económico que representa el reciclaje. El principal residuo reciclado es del tipo papeles y cartones, produciendo ahorros para en año 2020, superiores a los 200 millones de dólares.


Fig. 6: Residuos reciclables, ahorros estimados y comparación costo total gestión de residuos sólidos domiciliarios

El plástico representa la menor cantidad de residuos reciclados, sin embargo, es significativo en su ahorro energético, siendo el segundo residuo que más aporta a la cuantificación económica total del reciclaje

La comparación entre el total de costos asociados a la gestión de residuos sólidos domiciliarios y la cuantificación del ahorro presenta una considerable y sostenible brecha en el tiempo. El costo total asociado a la gestión de residuos sólidos para el año 2010 es de aproximadamente 90 millones de dólares, mientras que la cuantificación del ahorro energético producto del reciclaje, para el mismo año asciende a 170 millones de dólares, incrementándose hacia el año 2020.

4.2.-Escenario con plan de gestión integral de residuos sólidos

domiciliarios

En el escenario con un plan de gestión se establece una campaña educativa y funcional que integre a autoridades, ciudadanía, sectores público y privado. Esta campaña se basa en las políticas regionales para la gestión de residuos sólidos domiciliarios, establecidas por la CONAMA (1999).


El supuesto de este escenario es un incremento de un 100% de los residuos sólidos domiciliarios reciclados y el aumento del número de vertederos ilegales clausurados en año, en un 50%.

Estos supuestos se traducen en reciclar aproximadamente un 18% de los residuos sólidos domiciliarios generados y clausurar anualmente 2,25 vertederos ilegales, de manera sostenida durante todo el tiempo de simulación.

La validez de la adopción de éstos supuestos se fundamenta, principalmente en experiencias pilotos (CADE-IDEPE, 1992) y en un estudio de opinión pública de la CONAMA (2001); este último revela que el 50 % de la población de la región, estaría dispuesta a separar sus residuos y que el 90% identifica al reciclaje como la solución de la problemática de los residuos sólidos.

El aumento en la fiscalización de los vertederos ilegales de residuos sólidos, representa el compromiso del estado frente a la problemática de gestión de residuos sólidos domiciliarios (CONAMA, 2004).

Para visualizar el impacto de este plan de gestión, se comparan los resultados obtenidos de la simulación con los del escenario base.

Los resultados obtenidos muestran que el impacto de la disminución del número de vertederos ilegales y el aumento porcentual de residuos reciclados provoca un efecto positivo en general.

Fig. 7: Escenario plan de gestión versus escenario base: comparación de costos totales gestión de residuos sólidos


La figura 7, muestra una disminución en los costos totales de gestión de residuos sólidos domiciliarios del orden de los 5 millones de dólares, en comparación al escenario base. Este diferencial se mantiene hasta el año 2020.

Los resultados expuestos en la figura 8 muestran que los residuos no recolectados (los cuales permanecen en calles, microbasurales, sitios públicos, entre otros) presentan una considerable disminución, reduciendo su cantidad en cerca de 65 mil toneladas para el año 2020.

Fig. 8: Escenario plan de gestión versus escenario base: comparación de residuos sólidos domiciliarios no recolectados

En la figura 9 se aprecia que el efecto del plan de gestión permite, en el costo plazo, prolongar la utilización del relleno Lomas Lo Colorado en 2 años.

Los resultados significativos se obtienen en el largo plazo, presentando desde el año 2010, importantes diferencias en la utilización de la capacidad operativa de los rellenos en comparación al escenario base. La menor utilización de la capacidad operativa de los rellenos sanitarios implica la disminución de residuos sólidos domiciliarios depositados en ellos, permitiendo prolongar su vida útil.


Fig. 9: Escenario plan de gestión versus escenario base: comparación de la utilización capacidad operativa de rellenos sanitarios

En general, efecto de la disminución de residuos sólidos domiciliarios en los rellenos sanitarios se aprecia en el largo plazo. Por lo tanto, el diseño de cualquier plan de gestión debe buscar mecanismos que permitan aprovechar los beneficios de la disminución de residuos y vertederos, integrando los enormes ahorros que implican los residuos sólidos domiciliarios reciclados, de manera de asegurar la viabilidad económica de su implementación.

Conclusiones

Este artículo presenta un modelo de simulación de residuos sólidos domiciliarios que permite costear y obtener indicadores cuantitativos (porcentaje de residuos, cantidad de residuos, entre otros), que determinen el impacto de un plan de gestión de residuos.

Se simula el comportamiento actual de los residuos sólidos domiciliarios (escenario base)

Se determina que las instalaciones especializadas para el trasporte de residuos, denominadas estaciones de trasferencia, presentan una capacidad operativa adecuada en los próximos 20 años.

Los resultados obtenidos indican que la capacidad operativa del relleno sanitario Lomas de Colorado será sobrepasada a fines del año 2003. Los rellenos sanitarios Santa Marta y Santiago Poniente presentan índices de operación aceptables.


Los residuos sólidos domiciliarios en los vertederos ilegales disminuyen a partir del año 2009, debido a la tasa actual de clausura de éstos y los deficientes mecanismos de fiscalización.

Los principales cambios en la composición de los residuos generados que se presentan son: el aumento de plásticos y la disminución de la materia orgánica, debidos principalmente a cambios en los patrones de consumo.

La estimación del aumento por concepto de recolección, traslado y disposición final de los residuos sólidos domiciliarios es de un 100% entre el año 2002 y el año 2020.

La cuantificación de los ahorros producto de la utilización de residuos reciclados es significativamente mayor al costo total de gestión de los residuos sólidos domiciliarios. Observando una gran posibilidad de negocio en el reciclaje.

Se simula un plan de gestión simulado basado en las política definidas por la CONAMA (1999). El objetivo es simular una campaña educativa y funcional, que implique un incremento de un 100% en los de residuos sólidos domiciliarios reciclados y el aumento de un 50%, de la cantidad clausurada por año.

Se muestra que el impacto del plan de gestión en los costos de la gestión total de residuos es sostenido en el tiempo, representando un ahorro de aproximadamente 5 millones de dólares, en comparación al costo del escenario base.

El impacto significativo en la capacidad operativa utilizada en cada relleno sanitario, se observa en el largo plazo, disminuyendo la cantidad de residuos sólidos domiciliarios depositados y prolongando la vida útil de éstos.

Se concluye que la condición de viabilidad de un plan de gestión de residuos sólidos domiciliarios debe apuntar al aprovechamiento de los beneficios económicos esperados, principalmente los asociados al reciclaje.

Referencias

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