Integración de la metodología de análisis de ciclo de vida (acv) y sistemas de información geográfica (sig) para la evaluación ambiental de sistemas de gestión de residuos
- Autores: David Bernad Beltrán
- Directores de la Tesis: María Dolores Bovea Edo (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Jaume I ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Salvador Capuz Rizo (presid.), Antonio Gallardo Izquierdo (secret.), Gloria López Fernández (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Introducción La evaluación ambiental de la gestión de los residuos domésticos requiere un enfoque holístico, que permita tener en cuenta el impacto ambiental que ocasionan todos los procesos y tratamientos que integran el ciclo de vida de un sistema de gestión de residuos. El empleo de la metodología de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) es la técnica más adecuada para este tipo de evaluaciones ambientales. En la actualidad, existen diversas herramientas informáticas que permiten realizar este tipo de estudios. Algunas tienen un enfoque de producto e incorporan bases de datos de inventarios genéricas con datos para múltiples productos y procesos, mientras que otras están específicamente diseñadas para realizar la evaluación ambiental de sistemas de gestión de residuos. Sin embargo, ambas alternativas presentan inconvenientes. Las primeras operan en un entorno poco visual y amigable para el usuario siendo complicado modelar en ellas los procesos característicos de un sistema de gestión de residuos. Las segundas, a pesar de que permiten modelar un sistema de gestión de residuos, no presentan la suficiente flexibilidad para adaptar sus datos bases de datos de inventario al caso de aplicación ni para modelar escenarios complejos de gestión de residuos. Además, en ambos casos, no es posible considerar aspectos relacionados con la ubicación de las instalaciones, como las rutas óptimas de la etapa de transporte de residuos o el impacto que se ocasiona sobre el suelo por la ocupación prolongada del mismo.
Objetivos y metodología Teniendo en cuenta estos aspectos, el objetivo fundamental de esta investigación es el diseño de una metodología que permita realizar la evaluación ambiental de múltiples escenarios de gestión de residuos de manera estructurada, empleando datos de inventario primarios, capaz de modelar escenarios complejos y teniendo en cuenta aspectos que son dependientes de la ubicación de las instalaciones de gestión de residuos. Integrando la metodología de ACV con las funcionalidades que ofrecen los Sistemas de Información Geográfica (SIG), se he diseñado una herramienta informática que permite cumplir este objetivo. El ACV proporciona el marco teórico para la evaluación ambiental de un sistema de gestión de residuos considerando todas sus etapas, mientras que el SIG aporta el espacio de trabajo visual y amigable que permite la superposición e intersección de mapas, la incorporación de datos de inventario primarios y la consideración de aspectos dependientes de la ubicación de instalaciones. Previo al diseño de la herramienta, se ha elaborado un inventario que define las características de todos los procesos y tratamientos involucrados en la gestión de los residuos, con el fin de disponer de datos primarios que permitan analizar con fiabilidad sistemas de gestión de residuos a nivel nacional. Además, se ha definido un método para evaluar una categoría de impacto habitualmente excluida de este tipo de estudios como es el uso del suelo, basándose en consideraciones señaladas por autores de referencia.
La actual tendencia de la legislación, tanto europea como nacional, fomenta la implantación de sistemas de gestión de residuos que incorporen la recogida selectiva del biorresiduo. A nivel nacional, ya existen municipios que la tienen implantada, por lo que en base a su experiencia, se han definido una serie de escenarios alternativos de gestión de residuos domésticos para un municipio que todavía no tiene implantado este sistema de recogida. Haciendo uso de la herramienta informática diseñada, se ha realizado la evaluación ambiental de cada escenario, comparando su desempeño ambiental con el del sistema actualmente implantado en el municipio objeto de estudio.
Por otra parte, se observa que el factor social de la gestión de los residuos es un aspecto que no ha sido evaluado en profundidad en el contexto español. Si se desea alcanzar niveles elevados participación en los sistemas de recogida selectiva, es necesario incorporar la voz del ciudadano a la hora de seleccionar estrategias gestión. Además de la evaluación ambiental correspondiente, se ha realizado la evaluación social de la incorporación de la recogida selectiva de los biorresiduos, con el fin de conocer los hábitos de participación del ciudadano en los sistemas de gestión de residuos actuales, su disponibilidad a participar en nuevos sistemas, los motivos y barreras que afectan a esta participación y las características socioeconómicas de los participantes.
Conclusiones Como conclusiones relativas a la integración entre ACV y SIG, se puede establecer que esta integración ha permitido la elaboración de una herramienta que sirve para realizar la evaluación ambiental de escenarios de gestión de residuos de manera estructurada en un entorno visual y amigable. La herramienta ha sido elaborada mediante la aplicación Model Builder de ArcGIS y ha sido denominada GIS-LCA-WASTE. Esta herramienta, permite trabajar con datos de inventario propios, realizar la evaluación ambiental de una importante variedad de escenarios de gestión de residuos, obtener resultados para seis indicadores ambientales (acidificación, eutrofización, calentamiento global, agotamiento de la capa de ozono, oxidación fotoquímica y uso del suelo), desglosados por etapa de ciclo de vida y en diversos formatos: en formato numérico organizados en tablas (exportables a otros software como Microsoft Excel), en formato gráfico (mediante gráficos de barras) y en formato mapa.
En relación al método definido para evaluar la categoría de impacto uso del suelo, se puede establecer que el parámetro biomasa superficial resulta de utilidad para medir la calidad del suelo a lo largo de las distintas fases de funcionamiento de un vertedero de residuos urbanos, ya que es sencillo asignar diferentes valores de biomasa superficial a las fases de construcción, explotación, clausura y post-clausura. El método definido para la evaluación de la categoría, basado en consideraciones de autores de referencia, tiene en cuenta los tres aspectos básicos sobre los que debe apoyarse esta categoría de impacto: el área ocupada, el tiempo de ocupación y la calidad del suelo ocupado. El método definido para evaluar el uso del suelo permite comparar escenarios de gestión de residuos en función de la ubicación del vertedero de residuos urbanos (y por lo tanto de la calidad del suelo ocupado), de la cantidad de residuos destinados a vertido (y por lo tanto del área ocupada) y del tiempo de explotación y post-clausura del vertedero, proporcionando siempre resultados asociados a la unidad funcional del sistema.
Uno de los objetivos específicos de la investigación es el de realizar la evaluación ambiental de diversos escenarios de gestión de residuos. Por ello, se ha definido un escenario base, que representa las características del sistema de gestión de residuos actual en la localidad de Castellón de la Plana, además de una serie de escenarios que plantean estrategias de gestión alternativas al escenario base, a fin de comprobar cuál es la más adecuada desde el punto de vista ambiental. La evaluación ambiental de estos escenarios ha sido realizada mediante la herramienta GIS-LCA-WASTE. En relación al escenario base, el aspecto que más influencia tiene sobre los resultados de la evaluación ambiental es el hecho de que el 62.72% de los residuos entrantes en el sistema terminen en el vertedero de residuos urbanos. De manera más concreta, las fracciones cuyo vertido más contribuye al impacto, ya que afectan a todas las categorías evaluadas, son el papel-cartón, la materia orgánica estabilizada procedente de las plantas de compostaje, los biorresiduos y la fracción otros. En relación al escenario base, se observa que las cantidades de materiales presentes en los residuos que son destinados a tratamientos de reciclaje son bajas, con lo que se está desaprovechando el potencial de los materiales presentes en los residuos. Teniendo cuenta las cantidades entrantes, se observa que en la actualidad se está recuperando en el escenario base el 17.1% de los plásticos, el 56% del vidrio y en torno al 50% del material férrico y no férrico. Estas cantidades se pueden incrementar mediante el aumento de las cantidades de residuos recogidas de manera selectiva en contenedores separados, y mejorando la eficiencia en la separación de las distintas plantas de clasificación. En relación también al escenario base, se observa la relevancia ambiental que tiene la gestión de la fracción biorresiduos, por su abundante presencia en los residuos domésticos (44.06% de los residuos totales). El vertido de los biorresiduos tiene influencia decisiva sobre los resultados de las seis categorías de impacto evaluadas. Si se considera el impacto que ocasiona el vertido de la materia orgánica estabilizada (fracción que proviene de las plantas de compostaje tras el tratamiento de estos biorresiduos) la influencia es todavía mayor.
Considerando la fase inicial de implantación de la recogida selectiva del biorresiduo, se observa que este sistema de recogida proporcionaría mejoras ambientales en la eutrofización (1.6%), en el calentamiento global (2.6%), en el agotamiento de la capa de ozono (1.1%) y en el uso del suelo para sus dos indicadores (3.8%), siempre en relación al escenario base. La reducción del 61.6% en la cantidad de biorresiduos destinados a vertido es el aspecto con más influencia sobre la mejora observada en estas categorías. Por otra parte, la incorporación de la recogida selectiva del biorresiduo desencadenaría empeoramientos en la acidificación (55%) y la oxidación fotoquímica (2%), en relación al escenario base. Al solicitar al ciudadano la separación en origen de una nueva fracción, se observa que las cantidades recolectadas en otros contenedores de recogida selectiva disminuyen, y por lo tanto disminuyen también las cantidades de vidrio, plásticos, metal férrico y metal no férrico destinadas a tratamientos de reciclaje. La reducción de estas cantidades destinadas a reciclaje son las causantes del empeoramiento en estas dos categorías.
En la fase de evaluación ambiental de los escenarios se estudian también las consecuencias del cambio de ubicación del vertedero de residuos urbanos. En relación a la etapa de transporte, se comprueba que las categorías de impacto más afectadas por el cambio de ubicación son la acidificación y el agotamiento de la capa de ozono, por la influencia que tiene sobre estas dos categorías el consumo de diésel de los vehículos de transporte de residuos. Por otra parte, las rutas que más contribuyen al impacto de la etapa de transporte son aquellas por las que se transportan una mayor cantidad de residuos, concretamente las rutas PRM-VRU y COM-VRU. Así pues, si se cambia la ubicación del vertedero, pero se mantienen las cantidades de residuos transportadas por cada ruta, la variación del impacto ocasionado por la etapa de transporte estará fundamentalmente influenciada por el cambio en la distancia de las dos rutas mencionadas. A medida que se separa el vertedero de residuos urbanos de la planta de recuperación de materiales o de la planta de compostaje, los resultados ambientales del escenario son peores. En relación al uso del suelo, considerando el impacto debido a la ocupación, el cambio de ubicación del vertedero supone siempre una mejora del 3.8% respecto del escenario base, asociada únicamente a la disminución de la cantidad de residuos destinados a vertido. Considerando el impacto debido al cambio, los resultados son más beneficiosos cuanto menor es el valor de biomasa superficial del área en el que se ubica el vertedero. Los mejores resultados se obtienen para el escenario en el que el vertedero de residuos urbanos se ubica en un área ocupada actualmente por terreno agrícola junto con vegetación natural, con matorrales como especie predominante. La mejora que se obtiene en este caso es del 152.9% respecto del escenario base.
