ARTÍCULO CIENTÍFICO ORIGINAL

 

Simulación de la vida útil del relleno sanitario de Alpacoma, con la implementación de Vermicomposteras familiares

 

 

Iturralde E. Milenka^1* y Álvarez C. Saturnino^1
1 UniversidadMayor de San Andrés.
*Contacto: ms_iturralde_escobar@hotmail.com, Calle Héroes del Acre Esq. Landaeta, LaPaz-Bolivia.
Recibido: 8/12/16 Aceptado: 27/02/17

 

 

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RESUMEN

La vida útil de un relleno sanitario se traduce en la cantidad de basura que éste puede contener y se reduce diariamente aldepositarbasura en elmismo. Trabajos anteriores hanestimadouna vidaútilhastaelaño 2026para el relleno sanitario de Alpacoma, que recibe los desechos de la ciudad de La Paz. Sin embargo, el crecimiento de la población, así como la cultura consumista han incrementado la generación diaria de basura, misma que está compuesta en más del 50% de residuos orgánicos compostables. El objetivo de éste trabajo es simular la vida útil restante delRelleno sanitario de Alpacoma, con nuevos datos de crecimiento poblacionalde la ciudad de La Paz, y bajo es cenarios de convers ion de la fracción orgánica de la basura en fertilizante y proteína de lombriz, mediante el empleo de vermicomposteras familiares. En el primer escenario, donde no se realiza vermicompostaje, se ha calculado una vida útil restante de 5 años, es decir hasta el2022. En un escenario donde la mitad de la población realiza vermicompostaje, la vida útil llega al año 2025, produciendo alrededor de 34.000 Tn de humus y 2.000 Tn de proteína de lombriz. En un escenario donde toda lapoblaciónrealiza vermicompostaje, la vida útil alcanza el año 2034 y se producen alrededor de 84.000 Tn de humus y 5.000 Tn de proteína de lombriz.

Palabras Clave: Alpacoma, lombricultura,relleno sanitario, vermicompostaje.

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ABSTRACT

The usefullife of a sanitary landfíllrefers to the amountof garbage it can contain andit is reduceddaily by every depositionof garbage in it. Previous works have estimated a usefullife until 2026 for Alpacoma sanitary landfill, which receives waste from La Paz city. However, the population's growthas well as the consumerismhave increasedthe daily generationof garbage, whichis more than 50% composed oforganic compostable waste. This work objective, is to simúlate the remaining usefidlife of Alpacoma sanitary landfíll using actual population's growth datafromLaPaz city, and underdifferent sceneries of organic fraction garbage's conversión intofertilizer and wormprotein, throughtheuse offamily vermicomposting. In a scenery with no vermicomposting, Alpacoma sanitary landfíll has a remaining usefullife of 5 years fromnow (until 2022). In a scenery where half of the populationperforms vermicomposting, Alpacoira'susefiillifereachestheyear2025,producingaroundof34,000 tons of humus and 2,000 tons of worm protein. In a scenery where the entire population performs vermicomposting, Alpacoma'susefidlife reaches the year 2034 andaround84,000tons of humus and 5,000 tons of worm protein are produced.

Key Words: Alpacoma, vermiculture, sanitary landfíll, vermicomposting.

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INTRODUCCIÓN

La vida útil de un relleno sanitario se traduce en k cantidad de basura que éste puede contener, y se reduce diariamente, a medida que se va depositando basura en el mismo.

Poma (2015), simula la vida útil del relleno sanitario de Alpacoma, considerando el crecimiento demográfico de la población y la cantidad de basura generada/>er cápita; ha calculado para el mismo una vida útil de 20 años contabilizando a partir del año 2006. Esta vida útil puede incrementarse sise realiza un aprovechamiento familiar de los desechos urbanos compostables, que alcanzan hasta el 61,16% del total generado (Alvarado, 2009).

La Generación de residuos sólidos en nuestro país cuenta con datos recientes en las ciudades de La Paz, Santa Cruzde la Sierra, Oruro y Tanja; en el resto del país la información es del año 2003 o anterior. Diariamente se generan 4.782 Ton/día, la mayor cantidad se genera en el departamento de Santa Cruz con el 31%, seguido de La Paz con el 27% y Cochabambacon el 17%; el resto se genera en bs departamentos de Potosí con el 6%, Chuquisaca y Tanja con el 5% cada uno; en Oruro y Beni con el 4% cada uno y en Pando con el 1% (DGGIRS, 2011).

La medida utilizada para el parámetro de generación de basura, es el índice de Producción Per-Cápita (PPC), cuyas unidades de medida son el Kilogramo por habitante-día kg hab^-1día^-1(DGGIRS, 2011).

Según la Dirección General de Gestión integral de Residuos Sólidos (DGQRS,2011), elmayorvalordel índice de producción per capita de residuos sólidos urbanos corresponde a las ciudades capitales metropolitanas con 0,53 kg hab^-1día^-1.

DGGIRS (2011), señala que la composición física porcentual en peso de los residuos sólidos depende del nivel de vida, actividad que realiza la población y climatologia de la zona, donde, en la mayoría de las ciudades de los departamentos de Bolivia, se observa que la fracción orgánica representa más del 50% del total de residuos generados. Alvarado (2009), señala que en la ciudad de La Paz, del total de residuos 61,16% son desechos orgánicos reciclables.

El Ministerio de Medio Ambiente y Agua (MMyA, 2011), en su diagnóstico de la gestión de residuos sólidos en el departamento de La Paz, afirma que el relleno sanitario de Alpacoma recibe diariamente alrededor de 550toneladas de residuos.

Estudios del DGGIRS (2011) acerca de la Producción per cápita diaria en la ciudad de La Paz, a partir de la gestión 1996a la gestión2010, señalan que se tuvo un incremento del 1,75%.

Realizando un diagnóstico de la gestión de residuos sólidos en Bolivia, elDGGRS (2011), señala que en la ciudad de La Paz la empresa TERSA, encargada de la recolección de residuos en la ladera este de la ciudad, a principios de la gestión 2010 incursbnó en la recolección de residuos orgánicos generados enbs mercados, distribuyendo contenedores especiales en 9 de los 75 mercados existentes en la ciudad, en los que se pudo recolectar un promedio de 13 Tn mes^-1 de residuos sólidos.

Actualmente, ocupándose de la limpieza de la ciudad de La Paz, se encuentran operando las empresas TERSA y ANESAPA. La primera con un contrato hasta elaño 2025 y la segunda que comenzó a operar en Noviembre del 2016. La basura generada, se dispone en elbotadero de Nuevo Jardín de Alpacoma, habiéndose cerrado elbotadero municipal de Mallasa (DGGIRS, 2011).

En la actualizad, en el relleno sanitario de Alpacoma y en el ex botadero a cielo abierto de Mallasa se realizan trabajos de vermicompostaje de los residuos orgánicos de restaurantes colindantes, restos del matadero municipal (1,2 Tn día^-1), del zoológico, poda de árboles (4,55 Tn día^-1), y residuos recuperados de los mercados (13 Tn mes^-1), produciendo alrededor de 33 Tn mes^-1 de humus y 23 Tn mes^-1 de compost, que son empleados para la reforestación del relleno sanitario, en elvivero,y otros (Otero, 2015; DGGIRS, 2011), sin embargo, silapoblación urbana participara activamente implementando lombriqueras familiares, utilizando las cascaras de frutas y verduras que diariamente se generan al consumir el alimento, sea en mercados o en lapropiacocinadelhogar, se reducirá el volumen de desechos urbanos generados y se podría incrementar la vida útil del relleno s anitario.

Este abono producido, puede ser utilizado en la implementación de huertos urbanos, lo cual contribuirá a la seguridad aumentaría de la familia, a la generaciónde ingresos adicionales y al cuidado del medio ambiente.

 

OBJETIVOS

-  Calcular el incremento de la vida útil del relleno sanitario de Alpacoma, con la implementación de vermicomposteras familiares en la ciudad de La Paz, simulando la participación de 10%, 50%y 100% de la población

-   Simular la cantidad de humus y biomasa de lombrices producidos en condiciones óptimas de manejo bajo los escenarios propuestos.

 

METODOLOGÍA

Se realizó el diseño del experimento para la ciudad de La Paz, que está ubicada a 3650 m.s .n.m, en la región andina de Bolivia. La temperatura media es de 16^, la precipitación anualmediaes de 561 mm.

Se consideró a la población existente en la ciudad de La Paz, así como su tasa de crecimiento anual, como la fuente de producción de desechos.

Para incrementar la vida útil del botadero de Alpacoma, se plantearon tres escenarios de elaboración de vermicompostaje: con 10% de población; con 50% de población; y con 100% de k población. También se consideró un escenario testigo, para comparación de la vida útil del relleno sanitario, sin la realización de ningún trabajo de vermicompostaje.

Posteriormente, con el dato de cantidad de desechos totales y desechos compostables generados por persona, se hizo la diferencia de volumen acumulado el cual disminuirá la vida útil del Relleno Sanitario de Alpacoma.

Con el dato de los desechos compostables, se procedió a calcular la cantidad de humus de lombriz generado por una compostera de 300 lombrices tipo familiar (Silva, 2016), y el incremento de biomasa de lombrices (kg de lombriz) producidos en eltiempo.

Se usó la modelación de dinámica poblaeional de lombrices usando la herramienta de simulación Simile, el cual es un "software diseñado para realizar simulaciones de sistemas estáticas, dinámicas y complejas como es en las ciencias de la tierra, medio ambiente y vida". (Simulistics, s .f. p. Introducción).

El programa interactivo de procesos de simulación Simile, soluciona problemas relacionados a diversos procesos agronómicos, bioquímicos, biofísicos etc. Permitiendo a los operadores la facilidad en las simulaciones, siendo una herramienta lógica de simulación modularpara elestado estacionario y para el régimen dinámico (Ramirez, 2014).

Se utilizó el lenguaje del programa SIMILE, para diseñare implementar el simulador. Utilizando éste programa, primero se realiza el dibujo de bs diagramas que representan las características del modelo, posteriormente se inserta información cuantitativa (valores y ecuaciones) a cada elemento del diagrama. Con éste gráfico y asignación de valores, en elinterior delprograma se van definiendo las ecuaciones que son las que ejecutarán la simulación mediante ésteprograma.

La notación del programa SIMILE se basa en diagramas que combinan los conceptos de cantidad, flujo e influencias. Se emplearon cuatro símbolos para representar un sistema dinámico: 1) el compartimiento (depósito, nivel, o variable de estado) representa cantidades, como alturas, diámetros; 2) el flujo representa un proceso que contribuye a la tasa de cambio de un compartimiento (ecuación diferencial); 3) las variables representan otras cantidades en el sistema tales como parámetros, variables intermedias, variables de salida, y la expresión matemática para calcular su valor; y 4) la flecha de influencia C* , representa las relaciones entre los diferentes elementos del modelo (Jerez, Quintero, Quevedo & Moret,2015).

POBLACIÓN EN LA CIUDAD DE LA PAZ

En el censopoblacionaldelaño2012, La Paztiene 766 468 habitantes (INE, 2012). La tasa anual de crecimiento intercensal de La Paz varía entre 2,8% para el periodo 1992-2001 y 1,4% para el periodo censadoenel2001-2012 INE (2015, p.19).

Se simuló el crecimiento poblaeional en el programa SIMILE, con tasas anuales de crecimiento comprendidas entre lo s valores mencionados.

Figura 1: Modelo para la simulación del crecimiento poblaeional de La Paz.

Tabla 1: Población de la ciudad de La Paz

CANTIDAD DE DESECHOS GENERADOS POR PERSONA EN LA CIUDAD DE LA PAZ

Considerando los dato inicial de que cada persona genera 0,53 kg de desechos totales por día (DGGIRS, 2011), y que de éstos 61,16% son compostables (Poma, 2015), se puede afirmar que diariamente cada persona genera 0,325 kg de desechos orgánicos reciclables.

El relleno sanitario de Alpacoma tiene una capacidad aproximada de 3.310.000 Toneladas para sus 20 años de vida útil, contabilizados a partir de 2006. Actualmente solo quedan 8 años de vida útil y una capacidad aproximada de 1.606.000 Toneladas de residuos (GAM.L.P.2015. p. 12).

VOLUMEN DE TRANSFORMACIÓN DE DESECHOS ORGÁNICOS EN HUMUS

Según Odum, et al (1987), el proceso de descomposición por organismos detritívoros, ocurte obedeciendo la siguiente ecuación generalizada:

(Material orgánico) + (oxígeno)-» (agua) + (dióxido de carbono) + (nutrientes)

Éstos nutrientes obtenidos de la descomposición son transformados básicamente en biomasa de lombrices y humus (Araujo et al, 2004).

Según Alonso (2014), la lombriz posee una tasa de crecimiento de 100% mensual, lo cual la lleva a duplicar su número cada mes, siendo que en un año, con las condiciones adecuadas de manejo, de 1 kg de lombrices, obtendríamos 10000kg de las mismas.

Tabla 2: Dinámica del crecimiento poblacional de lombrices.

Fuente: Díaz (2002)

Afirmando éste dato, Diaz (2002, p.27-28), señala que "en un año, una lombriz adulta puede generar 1500 individuos", consumiendo cada día supropiopesoen alimento. De éstetotalconsumido, "60% es excretado como abono y 40% lo metaboliza para formar tejido y acumular energía".

DISEÑO DELMODELO EN EL PROGRAMA SIMILE

Figura 2: Modelo para la producción familiar de humus a partir de lombrices californianas.

En base a los parámetros estudiados, se diseñó y elaboró el sistema en el programa Simile, donde se tomaron en cuenta la tasa de reproducción, elN° de lombrices, el peso total de las lombrices, lombricompuesto o humus producido y proteína producida.

Las ecuaciones utilizadas en el sistema, se expresan a continuación:

-Tasa de reproducción.- sintetizada de bs datos de incremento poblacional de lombrices (Díaz, 2002), ajustados en curva exponencial expresada mediante la ecuación: Población = e^0,7675x

Dónde:

e= logaritmo neperiano

x= mes para el que se quiere calcular la población

-Número inicial de lombrices = 300 (Silva, 2016).

-Reproducción== N° de lombrices *tasa de reproducción.

-Peso lombriz=N° de lombrices/1000 (para expresar dato en kilo gramos)

-Lombricompuesto=Peso lombriz* 60% (Díaz, 2002)

-Proteína= Peso lombriz*4% (Díaz, 2002)

 

RESULTADOS

ESCENARIO SIN VERMICOMPOSTAJE

Siendo la capacidadrestante del Relleno Sanitario de Alpaeoma de 1.606.000 toneladas (GAMLP, 2015), sin ningún tipo de vermieompostaje familiar, se ha calculado una vida útil restante de 5 años, es decir aproximadamente hastaprincipios del año 2022.

Tabla 3: Vida útil restante del relleno sanitario de Alpaeoma, sin vermieompostaje familiar.

ESCENARIO 2:10% DELAP OBLACIÓN REALIZA VERMICOMPOSTAJE

En la Tabla 4 se observa que si 10% de la poblacionrealiza el compostaje de sus residuos orgánicos, no existe un incremento en la vida útil del relleno sanitario.

Tabla4: Vida útil restante del relleno sanitario de Alpacoma, con 10% de la población realizando vermicompostaje familiar.

ESCENARIO3:50%DELA POBLACIONREALIZA VERMICOMPOSTAJE

En la Tabla 5 se observa que si 50% de la población realiza el compostaje de sus residuos orgánicos, existirá un incremento en la vida útil del relleno sanitario de 3 años.

Tabla 5: Vida útil restante del relleno sanitario de Alpacoma, con 50% de la población realizando vermicompostaje familiar.

ESCENARIO 4:100%DELA POBLACIÓNREALIZA VERMICOMPOSTAJE

En la Tabla 6 se observa que sieltotalde lapoblacionrealiza el compostaje de sus residuos orgánicos, existirá un incremento en la vida útil del relleno sanitario de 12 años.

Tabla 6: Vida útil restante del relleno sanitario de Alpacoma, con 100% de la población realizando vermicompostaje familiar.

PRODUCCIÓN DE HUMUS YPROTEINA DE LOMBRIZ EN LOS DIFERENTES ESCENARIOS SIMULADOS

La tabla 7 expresa los volúmenes producidos de humus y proteína de lombriz bajo los diferentes escenarios simulados.

Tabla 7. Volumen de producción de humus y proteína de lombriz en los tres escenarios simulados

 

DISCUSIÓN

La producción per cápita de residuos estudiado por el DGGIRS (2011), no está lejos de datos mencionados por Vázquez et al (2003), que menciona que en ciudades metropolitanas, se ha llegado a producir incluso entre 1 a 1,5 Kg de desechoporpersona. Esta cantidad de desechos producidos ocasiona un gran problema de contaminaciónambiental.

Mediante un proceso matemático de simulación en Matlab, Poma (2015) calcula que la vida útil del relleno sanitariode Alpacomaes de 20 años, mediante la Simulación en el programa SIMILE, se calcub una vida útil del mismo, de 16 años. Sin embargo, si cada familia realiza compost con lombrices de la parte orgánica de sus desechos, la vida útil del botadero alcanzaría los 28 años, reduciendo la contaminación ambiental y reincorporando nutrientes al sueb. Apoyando ésta aseveración, (Martínez, 2007 y FAO, s .f) señalan que la lombricultura reduce el tiempo de descomposición de la materia orgánica y libera bs nutrientes contenidos en ésta a mayor velocidad. También, (FONCODES, 2014; Lavelley Spain,2001) califican al lombricompuesto como uno de los abonos orgánicos de mejor calidad, que aporta nitrógeno, fósforo, potasio (Lores, M., Gómez-Brandón, M, Pérez-Díaz, D., Domínguez, I, 2006), microorganismos (Domínguez, 2004) y otros como enzimas (Aira y Domínguez2008).

 

CONCLUSIONES

Con datos de crecimiento poblacional y cantidad generadapercápita, se hacalculado en elpro grama SIMILEuna vida útil restante de5 años,es decirhastaelaño2022, parael relleno sanitario de Alpacoma.

En un escenario donde 10% de la población realiza vermicompostaje,no se increméntala vida útil del relleno sanitario de Alpacoma, sin embargo, se logra producir alrededor de 6.500,00 Tn de humus y más de 400,00 Tn de proteína de lombriz, con lo cual se estaría convirtiendo la basura enproductos con valor económico y ecológico.

En un escenario donde 50% de la población realiza vermicompostaje, la vida útil del relleno sanitario de Alpacoma, incrementa en 3 años, es decir hasta el 2025, produciendo alrededor de 34.400,00 Tn de humus de lombriz y alrededor de 2.200,00 Tn de proteína de lombriz.

En un escenario donde toda la población realiza vermicompostaje, la vida útil del relleno sanitario de Alpacoma, incrementa en 12 años, es decir hasta el2034, produciendo alrededor de 84.100,00 Tn de humus de lombriz y alrededor de 5.600,00 Tn de proteína de lombriz.

 

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