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1. Introduction
La generación de residuos sólidos urbanos está directamente relacionada y es proporcional con el número de habitantes de las ciudades. Es por este motivo que se debe tener en consideración el crecimiento exponencial de la misma, para de esta forma analizar los sistemas de manejo de estos residuos 1, y requerir de tecnologías capaces de brindar soluciones que permitan realizar una adecuada disposición de estos residuos, siendo el relleno sanitario la estrategia con mayor viabilidad económica y ambiental y usada de manera tradicional a nivel mundial 2. No obstante, una de las principales problemáticas generadas en estos sitios de disposición legal está asociada con los lixiviados generados y su tratamiento. Ya que estos son el líquido residual generado por el proceso de degradación de los residuos y que con la ayuda de la percolación de las aguas lluvias generan un efluente tóxico con una composición bastante compleja, que está caracterizada principalmente por compuestos recalcitrantes, contaminantes emergentes, materia orgánica y metales pesados 3.
Dada la complejidad que presentan los lixiviados y los impactos al medio ambiente, la aplicación de técnicas convencionales para su descontaminación podría resultar no efectiva especialmente por la composición toxica y presencia de sustancia tales como los metales pesados que podrían inhibir microrganismos si se tratasen con procesos biológicos 4,5.
Es entonces, cuando los procesos de oxidación avanzada contribuyen con la solución a estas problemáticas 6,7, dado que estos procesos a partir de los procesos oxidativos propician la formación de radicales Hidroxilos y Superóxidos que tienen la capacidad de degradar sustancias complejas y reducirlas a otras más simples 8,9. A pesar de su efectividad para el tratamiento de aguas residuales toxicas, es posible considerar que el uso de procesos de oxidación avanzada como único tratamiento podría no ser sostenible económicamente, es por esto por lo que diversos autores los orientan a cumplir funciones de desbaste para ser acoplados por procesos biológicos que permitan alcanzar los parámetros deseados 10-14.
Dentro de los casos de éxito de lo mencionado anteriormente y que fortalece el acople entre las alternativas de tratamiento, es el estudio desarrollado por Becerra, Barrientos, Rodriguez, Machuca-Martinez y Ramírez 15 quienes aplicaron un fotocatálisis heterogénea acoplada con un proceso anaerobio para la descontaminación de aguas residuales toxicas producidas en actividades agrícolas, donde gracias al proceso de oxidación avanzada lograron mejorar la biodegradabilidad del agua tratante a más del 70% y obtener una eficiencia de remoción en términos de COT superior al 80%. Caso similar es la investigación ejecutada por 16 quienes acoplaron un tratamiento de foto-fenton con un proceso de lodos activados convencionales, alcanzando remociones superiores al 98% en términos de DQO y DBO5, alcanzando parámetros ideales para disponer el efluente sobre cuerpos de agua superficiales o reusarlo en actividades de mantenimiento de los rellenos sanitarios.
A pesar de los resultados expuestos en la remoción de contaminantes aplicando acoples entre tratamientos u otras alternativas, hasta el momento no existe suficiente evidencia bibliográfica que soporte el análisis de impactos ambientales que genera el uso de dichos tratamientos sobre lixiviados, ya que solo se cuantifica el desempeño ambiental del efluente, dejando a un lado los subproductos, residuos y demás aspectos ambientales involucrados en la construcción, puesta en marcha, mantenimiento y demás actividades de los sistemas utilizados. Para lograr este análisis, existen metodologías que permiten determinar los impactos ambientales que generan los tratamientos empleados en la descontaminación de lixiviados dentro de los que se destacan métodos cuantitativos y cualitativos, sin embargo estos últimos permiten la dualidad dado que los rangos de clasificación oscilan entre irrelevante, moderado, severo y crítico, sin añadir categorizaciones numéricas, permitiendo la subjetividad del evaluador y ofreciendo resultados poco precisos 17.
En cuanto a modelos cuantitativos se destacan el análisis de Ciclo de Vida (ACV), la metodología de arboleda, de Conesa y algunos programas de cómputo que abordan desde los componentes bióticos, abióticos y socioeconómicos los impactos derivados de las actividades propias de la disposición final de los residuos, pero que dado su reciente aparición no cuentan con la confiabilidad requerida 18,19. Así mismo, según los análisis realizados por Toro Calderón y Martínez Prada 20 la determinación cuantitativa de los impactos ambientales utilizando la metodología de Conesa es la mayor frecuentemente utilizada para la medición de impactos ambientales de proyectos con un 67% en comparación con otras metodologías como la EPM (9%) o el método de la matriz de Leopold (23%). Esta metodología la cual tiene como objetivo reconocer, proyectar y explicar impactos ambientales generados por las actividades de un proyecto en el caso que este se ejecutara 21, analizando numéricamente categorías como aspectos ambientales, impactos ambientales, valoración de los impactos y significancia de los mismos que se generan en las actividades detalladas del proceso 22.
Con el fin de conocer las tendencias de investigación asociadas con las palabras claves “Evaluación ambiental” y “Lixiviado”, se utilizó el software VosViewer el cual, a partir de un análisis bibliométrico entre más de 190 artículos, ofreció un mapa de correlación de las palabras claves de dichos artículos obteniendo como resultado la Figura 1.
De acuerdo con la Figura 1, es posible identificar que en las investigaciones realizadas a nivel mundial sobre la evaluación ambiental aplicada a lixiviados, se destacan tres grandes grupos que se correlacionan, compuestos en primera instancia, por los contaminantes puntuales que inducen ser los que frecuentemente se encuentran en el efluente residual de los sitios de disposición final de residuos destacándose “metales pesados” (32 artículos), “plomo” (17 artículos), “níquel” y “zinc” (14 manuscritos). Seguidamente se identifica un segundo grupo que en su mayor parte está compuesto por palabras claves que se relacionan con las técnicas analizadas para calcular los impactos sobre el medio ambiente tales como “evaluación de impacto ambiental” con una ocurrencia de 28 documentos, “monitoreo ambiental” (25 artículos), “análisis de ciclo de vida” (17 artículos) y “estudios controlados” con 18 investigaciones publicadas. Finalmente, el tercer grupo identificado contiene los impactos generados sobre los componentes medioambientales tales como “contaminación de agua subterránea”, “contaminación del agua”, “contaminación”, “agua potable”, “suelo” cada uno de ellos con más de 10 manuscritos. Lo descrito anteriormente permite direccionar los estudios de impacto ambiental aplicados a lixiviados, dado que da a conocer las tendencias que actualmente se manejan en el campo de la investigación, en el cual a partir de la composición variada (toxica, patogénica, peligrosa) de este efluente residual es posible determinar los impactos ambientales a partir de la aplicación de metodologías capaces de medir cualitativa y cuantitativamente la afectación de los componentes bióticos, abióticos y socioeconómicos del medio ambiente.
De manera similar, para entender las dimensiones en que un proyecto puede degradar el medio ambiente se hace necesario tener claridad sobre los componentes que lo constituyen, los cuales son el medio biótico asociado con todos los seres vivos, el medio abiótico constituido por todos los componentes físicos y químicos sin vida del medio ambiente y medio socioeconómico constituido por las dinámicas, características y configuraciones económicas y sociales de la población que tenga incidencia sobre el proyecto 23,24. Además de esto, en la etapa previa de un proyecto y con el objetivo de hacer predicciones sobre los posibles impactos ambientales que se derivaran de las actividades del mismo, es posible aplicar una técnica llamada “Scoping”, la cual a partir de revisión del estado del arte permite prever las dificultades y afecciones antes de la puesta en marcha de las actividades, permitiendo realizar modificaciones a los diseños o funcionamiento del proyecto 25, lo cual garantiza la sostenibilidad de este, dado que realizar estos cambios una vez ejecutado el proyecto, implicaría un elevado costo. Así mismo, el uso de esta técnica permite precisar las fases que requieren de mayor atención 26, así como conocer cuales actividades que se puedan repetir dentro de del proyecto conllevan a impactos ambientales con mayor frecuencia absoluta. Además de lo mencionado, el uso del “Scoping” permite concluir la necesidad de elaboración de un estudio de impacto ambiental, debido a que si los impactos son de muy poca relevancia no sería necesario este tipo de estudio, requiriendo entonces la aplicación de metodologías de menor complejidad 27.
Una vez considerada la importancia de aplicación de la técnica del Scoping y del uso de la metodología de cuantificación del impacto ambiental de Conesa, el acople entre estas alternativas resulta novedoso dado que no existen registro de la aplicación de estas técnicas sobre tratamientos de lixiviados y en que los resultados del Scoping serán insumos para el desarrollo de metodología de Conesa. lo cual permite orientar a investigadores que trabajen procesos de oxidación avanzada seguidos de procesos biológicos, hacia el diseño de estrategias que focalicen los puntos críticos de los tratamientos contribuyendo con la sostenibilidad y perdurabilidad de los procesos, en especial sobre aquellos subproductos, residuos o efectos adversos que en muchos casos no son considerados al momento de descontaminar los lixiviados.
Finalmente, con esta investigación se buscó utilizar la técnica de “Scoping” como insumo para la cuantificación del impacto ambiental mediante la Metodología de Conesa de un sistema acoplado de oxidación avanzada y un proceso biológico usado para la remoción de contaminantes de lixiviado de relleno sanitario, estableciendo medidas de mitigación que permitan reducir la afectación del medio ambiente ocasionada por los impactos más significativos del tratamiento. Así mismo, el resultado obtenido sirve como punto de partida para futuros investigadores que deseen aplicar las mencionadas combinaciones de tratamientos en escala real y para proyectos que por su complejidad requieran el desarrollo de Estudios de Impacto Ambiental.
2. Metodología
2.1 Contexto y fases del proyecto.
A partir de los casos de éxito mencionados en la introducción del actual manuscrito, donde al acoplar sistemas fotocatalíticos y procesos biológicos en lixiviados se logran eficiencias de remoción superiores al 90% 28-30, se han seleccionado estos sistemas como la alternativa para la descontaminación de esta agua residual toxica. Una vez definido el tratamiento se definen de los objetivos del tratamiento, el alcance del mismo, y un análisis del entorno en que se va a desarrollar la alternativa de descontaminación de lixiviados, donde se analice el estado actual del medio en el que se va a trabajar, condiciones atmosférica, ambientales, de operatividad y sociales tanto de sitio de disposición final de los residuos como de la ubicación geográfica donde este se sitúa, incluyendo el componente social, económico y político del mismo y considerando los recursos disponibles o proyecciones del proyecto.
Una vez analizado el ambiente en el cual se desarrollará el proyecto, se procede con la estructuración de las fases y la descripción de las actividades que componen a cada una de estas, sin exceptuar detalles que posteriormente dificulten el correcto avance de la metodología y de la determinación de los impactos ambientales.
2.2 Aplicación de la técnica de Scoping al tratamiento acoplado de lixiviados.
Para iniciar con la aplicación de la técnica del Scoping se debe crear una tabla de revisión del estado del arte que permita prever de manera global ventajas y desventajas de las alternativas de tratamiento seleccionadas, teniendo en consideración estudios desarrollados por diferentes autores 26. Seguidamente, una vez conocidas las implicaciones de los tratamientos y las actividades en cada proceso de tratamiento se determinan los aspectos e impactos ambientales que se derivan de estas, así como la incidencia que tendrían sobre los componentes biótico, abiótico y socioeconómico, asignados a partir de listas de revisión de aspectos e impactos tomadas de evaluaciones de impactos ambiental desarrollados previamente 31-34, lo cual contribuye a la focalización de las actividades que mayor de la daño o beneficio generan y de las medidas de previsión, control o mitigación que se requieren 35,36.
Seguidamente, se realiza una representación que permita identificar y correlacionar los impactos ambientales de mayor frecuencia relativa existentes en las diversas fases, con el objetivo de analizar tendencias de afectación del proyecto sobre el medio ambiente y las etapas donde se deben enfatizar las medidas de control previo al inicio operativo del proyecto.
2.3 Cuantificación y análisis de impactos ambientales
A partir de las actividades identificadas para cada una de las fases del acople de los tratamientos, así como los aspectos e impactos determinados para estas a través de la técnica del Scoping y de la definición que otorga la “Guía metodológica para la evaluación de impacto ambiental” 37, de ítems como el efecto, periodicidad, signo, intensidad, extensión, momento, reversibilidad, persistencia, recuperabilidad, acumulación y sinergia, se realiza la cuantificación del impactos ambiental, donde los rangos de calificación se asignan acorde con el significado, alcance e incidencia según corresponda con los valores evidenciados en la Tabla 1.
Con el objetivo de lograr un rango de calificación que permita determinar el rango de importancia de los impactos analizados, se procede a aplicar la Ec.1, otorgada para la cuantificación del impacto ambiental mediante la metodología de Conesa en la “Guía metodológica para la evaluación de impacto ambiental” 37.
IN= Intensidad
PE= Persistencia
EX= Extensión
MO= Momento
RV= Reversibilidad
SI= Sinergia
AC= Acumulación
PR= Periodicidad
EF= Efecto
MC= Recuperabilidad
Para desarrollar la categorización y análisis de los impactos ambientales cuantificados mediante la metodología de Conesa, se procede a clasificarlos en Insignificante, Moderado, Severo y Critico según el grado de afectación negativa sobre el equilibrio medioambiental resultante de la aplicación de la Ec.1. De igual manera se ponderan como Positivo y Positivo importante los impactos beneficiosos del proyecto. Lo mencionado es presentado en la Tabla 2. Finalmente, se analizan los impactos más relevantes donde se plantean posibles medidas de mitigación, prevención o promoción que permitan reducir la afectación del medio ambiente al utilizar sistemas acoplados de tratamientos para la descontaminación de lixiviados.
Tabla 1 Cuantificación de los criterios de evaluación de impactos ambientales
| Efecto (EF) | Signo | Extensión (EX) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Indirecto | 1 | Impacto benéfico | + | Puntual | 1 | |
| Directo | 4 | Impacto perjudicial | - | Parcial | 2 | |
| Periodicidad (PR) | Momento (MO) | Extensa | 4 | |||
| Irregular | 1 | Largo plazo | 1 | Total | 8 | |
| Periódico | 2 | Mediano plazo | 2 | Critica | 12 | |
| Continuo | 4 | Inmediato plazo | 4 | |||
| Persistencia (PE) | Reversibilidad (RV) | Intensidad (IN) | ||||
| Fugaz | 1 | Corto plazo | 1 | Baja | 1 | |
| Temporal | 2 | Mediano plazo | 2 | Media | 2 | |
| Permanente | 4 | Irreversible | 4 | Alta | 4 | |
| Muy alta | 8 | |||||
| Total | 12 | |||||
| Recuperabilidad (MC) | Sinergia (SI) | Acumulación (AC) | ||||
| Inmediato | 1 | Sin sinergismo | 1 | Simple | 1 | |
| Mediano plazo | 2 | Sinérgico | 2 | Acumulativo | 4 | |
| Mitigable | 4 | Muy sinérgico | 4 | |||
| Irrecuperable | 8 | |||||
Fuente: propia
Tabla 2 Categorización de los impactos ambientales
| Categoría | Rango | Significado |
|---|---|---|
| Positivo | 1 hasta 45 | Los impactos presentan beneficios para los diversos componentes del medio ambiente, sin embargo, no alcanzan la puntuación requerida para ser considerados importantes. |
| Positivo Importante | >45 | Los impactos generados contribuyen notablemente con mantener o mejorar la calidad de los componentes del medio ambiente y logran la sostenibilidad de las actividades que los generan. |
| Insignificante | -1 hasta -29 | Los impactos no presentan importancia ni alteran el equilibrio del medio ambiente por lo que se consideran intrascendentes. |
| Moderado | -30 hasta -59 | Impactos que de ser intervenidos adecuadamente no generan gran afectación del medio ambiente, no obstante, de no ser intervenidos puede ascender de categoría. |
| Severo | -60 hasta -89 | Impactos que degradan notablemente el medio ambiente, requiriendo su intervención en corto plazo. |
| Critico | -90 hasta -100 | Impactos que requieren especial grado de atención dado que representan un alto riesgo para la salud humana y del medio ambiente. |
Fuente: propia
3. Resultados
3.1 Contexto y fases del proyecto
Párrafo explicativo Tabla 3.
Tabla 3 Descripción alternativa de tratamiento de lixiviados
| Contexto del sistema acoplado de tratamiento | |
|---|---|
| Objetivo del tratamiento | Descontaminar lixiviado de relleno sanitario a través de un sistema acoplado |
| Alternativas de tratamiento | Tratamiento fotocatalítico heterogéneo acoplado a Sistema biológico aerobio |
| Tipo de agua residual | Lixiviado proveniente de relleno sanitario |
| Tipo de residuos | Residuos sólidos urbanos |
| Insumos | Catalizador TiO2, Lodo aeróbio, Sustancias neutralizadoras de pH, Fotoreactor, Biorreactor aerobio, Aireadores, lámparas uv. |
Fuente: propia
3.2 Aplicación de la técnica de Scoping al tratamiento acoplado de lixiviados.
Para complementar las ventajas y desventajas ofrecidas en la Tabla 4, se procedió a aplicar la técnica del Scoping a partir de la identificación de aspectos ambientales que inciden sobre los componentes biótico, abiótico y socioeconómico del medio ambiente y previendo los posibles impactos positivos y negativos que se generan, teniendo como referencia el estado del arte relacionado con las fases y los tratamientos expuestos y las listas de revisión de aspectos e impactos ambientales. En este punto se destaca que se incluyeron todos los impactos sin considerar cuantitativamente el grado de afectación de estos, teniendo como referencias listas de revisión de aspectos e impactos ambientales utilizadas en trabajos desarrollados por otros autores. El resultado obtenido se evidencia en la Tabla 5.
Tabla 4 Ventajas y desventajas alternativas de tratamiento
| Tratamiento | Ventajas | Desventajas | Referencias |
|---|---|---|---|
| Fotocatálisis Heterogénea | - Permite influentes tóxicos. - Puede ser utilizado con luz solar. - Mejora la biodegradabilidad del efluente tratado aptos para continuar con otro tratamiento. - No genera lodo residual. - Remueve contaminantes emergentes o recalcitrantes del lixiviado. | - Requiere reactivos reguladores de pH y dosis de oxidantes. - Generación de subproductos y residuos peligrosos. - De acuerdo con el tipo de reactor utilizado tiene alto consumo energético. - Alto costo al ser empleado como único tratamiento. - Separación del catalizador en el efluente tratado | 38-42 |
| Proceso biológico Aerobio | - No genera malos olores - Permite escalar el tratamiento de laboratorio a caudal real. - Fácil implantación según el reactor y proceso utilizado. - Gran cantidad de aplicación y estado del arte. - Posibilidad de ser acoplado con otros sistemas de tratamiento. - Bajo uso de reactivos o productos oxidantes | - Baja eficiencia ante lixiviados con baja biodegradabilidad. - Alto consumo energético especialmente en los aireadores. - Generación de lodo residual y residuos. - Sensibilidad a fluctuación en la composición de entrada al sistema de tratamiento. - Es escala real requiere supervisión por personal calificado. | 43-47 |
Fuente: propia
Tabla 5 Scoping como herramienta para prever impactos ambientales.
| No. | Fase | Nombre actividad | Aspecto ambiental | Componente afectado | Impacto ambiental previsto | Referencias |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Construcción sistema de tratamiento Fotocatalítico y sistema biológico | -Construcción reactor fotocatalítico -Climatización del lodo activado -Solicitud de membranas -Consumo de reactivos -Adecuaciones bombas y aireadores | -Consumo de energía -Consumo de productos químicos -Generación de residuos -Consumo de combustibles -Generación de subproductos peligrosos -Generación de ruido | Componente abiótico | -Agotamiento recursos naturales -Reducción vida útil relleno sanitario -Contaminación del suelo por residuos peligrosos -Cambio en la calidad paisajística -Contaminación auditiva | 48-53 |
| Generación de residuos | Componente biótico | Cambio en la biodiversidad | ||||
| Generación de empleo | Componente socioeconómico | Reducción de desempleo | ||||
| 2 | Puesta en marcha del sistema acoplado de tratamiento para descontaminación de lixiviados | -Adecuación del sistema con flujo continuo. -Disponibilidad energética para funcionamiento del sistema -Ubicación del sistema de tratamiento en terreno -Dilución lixiviado en agua residual doméstica de población cercana al relleno -Disponibilidad de reactivos -Disponibilidad de membranas -Cambio de lodo al cumplir su tiempo de retención hidráulico. -Consumo reactivos y sustancias químicas. | -Consumo energía -Generación de residuos peligrosos -Generación de residuos ordinarios -Generación subproductos químicos -Disposición adecuada de agua residual doméstica Generación de efluente tratado con menor toxicidad -Generación de fugas de lixiviado. | Componente abiótico | -Reducción vida útil relleno sanitario -Contaminación del suelo por residuos peligrosos -Contaminación auditiva -Contaminación del aire -Contaminación del agua -Contaminación visual -Contaminación de acuíferos y aguas subterráneas -Agotamiento de recursos naturales -Contribución al calentamiento global | 54-58 |
| Componente biótico | -Cambio de biodiversidad | |||||
| Componente socioeconómico | -Mejora significativa de calidad de vida -Reducción de enfermedades | |||||
| 3 | Habilitación de puntos para vertimiento y reúso del efluente tratado | -Vertimiento de efluente tratado en fuente hídrica superficial cercana -Reúso de lixiviado descontaminado en actividades de mantenimiento de zonas verdes del relleno sanitario -Vertimiento en reservorios de agua existentes en el relleno sanitario | -Vertimiento de agua tratada -Reúso de agua tratada en actividades de mantenimiento del relleno sanitario -Fugas de lixiviado sin tratar -Cumplimiento objetivo 11 de desarrollo sostenible Ciudades y comunidades sostenibles. | Componente biótico | -Cambio en biodiversidad | 59-64 |
| Componente abiótico | -Aumento en la disponibilidad del recurso hídrico -Reducción impacto paisajístico -Contaminación del agua | |||||
| Componente socioeconómico | -Reducción en costos de mantenimiento del relleno -Cumplimiento de ODS | |||||
| 4 | Mantenimiento del sistema de tratamiento | -Cambio de membranas -Disposición del lodo activado usado -Dosificación de reactivos -Limpieza del reactor fotocatalítico -Limpieza del sistema biológico aerobio | -Incremento en la carga contaminante del efluente -Generación de subproductos - Generación residuos peligrosos -Consumo de reactivos y productos químicos. -Generación lodo residual -Generación de residuos no peligrosos -Generación de empleo | Componente abiótico | -Contaminación del aire -Contaminación del suelo -Contaminación del agua superficial y subterránea -Contaminación del suelo por residuos peligrosos -Contaminación auditiva. -Reducción vida útil relleno sanitario | 65-69 |
| Componente socioeconómico | -Reducción del desempleo |
Fuente: propia
Una vez realizado el Scoping representado en la Tabla 5, buscando identificar los impactos ambientales previstos que se derivan del tratamiento acoplado de lixiviado proveniente de relleno sanitario, se procede a determinar la frecuencia acumulada de ocurrencia de los impactos durante las fases del proyecto contenidas en la Tabla 5. Lo anterior es representado en la Figura 2.
Fuente: propia
Figura 2 Frecuencia acumulada de ocurrencia de impactos ambientales previstos contenidos en Tabla 5.
De acuerdo con lo ilustrado en la Figura 2, es posible concluir como resultado de la aplicación de la técnica del Scoping que en el componente abiótico el principal impacto se relaciona con la contaminación del agua con una frecuencia acumulada de 4, es decir, repitiéndose en todas las fases planteadas, lo cual entendiendo la complejidad de agua residual tratante resulta coherente y se genera por posibles fugas de lixiviado o vertimientos bajo condiciones no optimizadas. Lo mencionado es corroborado por Dalun y Abdullah 70, quienes demostraron que el lixiviado sin tratar al interactuar con una fuente hídrica superficial aportó niveles altos de contaminantes tales como metales pesados, DBO y NH3, alterando la composición de un cuerpo de agua superficial cercana al relleno sanitario.
De igual manera, el principal impacto sobre el componente biótico es el cambio de biodiversidad el cual se repite 3 veces y está relacionado con alteraciones en la estructura ecológica de fauna y flora que se pudiese alterar por variaciones en la composición del agua, del suelo y del aire derivados por contaminación de los mismo a causa de las actividades del proyecto. Lo mencionado anteriormente es acorde con el trabajo ejecutado por Ibor et al.71 y Budi, Suliasih, Othman, Heng y Surif 72, quienes comprobaron que posterior a la interacción de un efluente contaminado con lixiviado con especies bioindicadores de referencia como pescados y algunas semillas, se evidencia una contaminación notoria de metales pesados que a su vez cuales alteraran los procesos naturales desarrollados dentro de un ecosistema, especialmente en lo relacionado con la cadena trófica.
En cuanto al componente socioeconómico, se identifica que el tratamiento permitirá la mejora significativa de las condiciones básicas de habitabilidad de personas que no cuenten con saneamiento básico y cuyas aguas residuales puedan ser usadas como insumo para el pretratamiento de lixiviados logrando la entrada constante de carga contaminante al sistema y al mismo tiempo servir como alternativa de adecuada gestión de sus aguas residuales 73,74. Además, se pueden percibir impactos beneficiosos tales como reducción de enfermedades que se generan en estas poblaciones por la falta de sistemas de tratamiento especialmente las de origen bacteriano 75 y reducción del desempleo lo cual permite analizar qué la trascendencia del sistema de tratamiento supera las fronteras del sitio de aplicación y permite atender a problemáticas de poblaciones en condición de vulnerabilidad, contribuyendo intrínsicamente con el cumplimiento de los objetivos de desarrollo sostenible en especial del objetivo número 11. Ciudades y Comunidades Sostenibles.
3.3 Cuantificación y análisis de impactos ambientales
Una vez conocidos los principales componentes que podrían ser afectados o beneficiados por los impactos negativos y positivos ambientales generados por el tratamiento de lixiviados mediante el acople de un sistema fotocatalítico y un sistema biológico aerobio de tratamiento, se procede a la cuantificación de estos impactos aplicando la metodología de Conesa mencionada en el numeral 2.3 del actual manuscrito y representada a través de la Tabla 6.
De acuerdo con la Tabla 6, es posible concluir que de los 37 aspectos ambientales identificados en cada una de las fases el 62,16% se cuantificaron negativamente encontrando 4 impactos críticos, 6 severos y 13 moderados. Mientras que el 37,83% son categorizados como beneficiosos al medio ambiente representados por 5 positivos y 4 positivos importante. Subsecuentemente, se proceden a analizar los ítems que son categorizados como críticos y positivos importantes dado que estos representan la cuantificación con mayor puntaje en según los componentes descritos en “Guía metodológica para la evaluación de impacto ambiental” 37.
Dentro de los impactos ambientales categorizados como críticos y que deben ser tenidos en cuenta por investigadores que deseen implementar el acople mencionado para la descontaminación de lixiviado, se encuentra la contaminación del agua, lo cual coincide con otros estudios donde desarrollan evaluaciones de impacto ambiental sobre rellenos sanitarios y tratamientos de lixiviados 76-78, especialmente relacionado con posibles fugas durante el tratamiento, para lo cual se requiere que se tomen medidas de prevención tales como revisiones en las tuberías y en los reactores previo al inicio de los tratamientos. Así mismo, se deben considerar medidas que permitan controlar y mitigar los impactos que se generarían al momento de ocurrir el suceso, tales como kits de derrames, protocolos y planes de contingencia que permitan reducir la degradación del medio ambiente.
En cuanto al agotamiento de recursos naturales derivados del consumo energético que requiere el sistema, especialmente asociado con el funcionamiento de los aireadores requeridos para el tratamiento biológico aerobio y de las lámparas utilizadas en el proceso fotocatalítico y de las bombas que permitan la circulación del líquido tratante en el sistema, Anand et al. 79 concluyeron posterior a la aplicación de otra metodología para calcular impacto ambiental, que la sostenibilidad ambiental de un sistema de tratamiento de efluentes tóxicos está relacionado directamente con el requerimiento de energía, por lo cual, se recomienda buscar alternativas que permitan la no dependencia de la energía eléctrica sino utilizar energías alternativas como la solar. No obstante, considerando la inestabilidad de esta se podrían optar por diseños híbridos que garanticen la protección del medio ambiente.
Tabla 6 Cuantificación de los impactos ambientales.
| Actividad | Componente relacionado | Aspecto ambiental | Impacto ambiental | NAT | IN | EX | MO | PE | RV | SI | AC | EF | PR | MC | I | Calificación impacto |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Construcción sistema de tratamiento Fotocatalítico acoplado a un proceso biológico | Abiótico | Consumo de energía | Agotamiento de recursos naturales | -1 | 4 | 4 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 1 | 2 | 4 | -43 | Moderado |
| Abiótico | Generación de subproductos peligrosos | Contaminación del suelo por residuos peligrosos | -1 | 8 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 4 | 1 | 2 | -45 | Moderado | |
| Biótico | Generación de ruido | Cambio en biodiversidad | -1 | 8 | 3 | 2 | 4 | 2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | -61 | Severo | |
| Abiótico | Generación de residuos | Reducción vida útil relleno sanitario | -1 | 8 | 4 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 4 | 1 | 2 | -51 | Moderado | |
| Abiótico | Generación efluentes | Contaminación del agua | -1 | -12 | 3 | 2 | 2 | 2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | -71 | Severo | |
| Abiótico | Generación de residuos | Contaminación del aire | -1 | 4 | 3 | 4 | 2 | 2 | 4 | 4 | 4 | 2 | 4 | -47 | Moderado | |
| Socioeconómico | Generación de empleo | Reducción de desempleo | 1 | 4 | 2 | 4 | 2 | 2 | 2 | 1 | 4 | 2 | 1 | 36 | Positivo | |
| Abiótico | Generación de ruido | Contaminación auditiva | -1 | 2 | 2 | 4 | 2 | 2 | 2 | 1 | 4 | 2 | 1 | -30 | Moderado | |
| Puesta en marcha del sistema acoplado de tratamiento | Abiótico | Consumo de energía | Agotamiento de recursos naturales | -1 | 8 | 8 | 4 | 4 | 2 | 2 | 4 | 4 | 4 | 2 | -74 | Severo |
| Abiótico | Generación de residuos solidos | Reducción vida útil relleno sanitario | -1 | 8 | 8 | 2 | 4 | 2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | -76 | Severo | |
| Abiótico | Contaminación del aire | -1 | 2 | 4 | 1 | 2 | 2 | 2 | 4 | 1 | 2 | 8 | -40 | Moderado | ||
| Abiótico | Generación de subproductos peligrosos | Contaminación del suelo por residuos peligrosos | -1 | 8 | 4 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 4 | 2 | 2 | -56 | Moderado | |
| Abiótico | Generación de ruido | Contaminación auditiva | -1 | 2 | 2 | 4 | 2 | 2 | 1 | 4 | 1 | 2 | 1 | -29 | Moderado | |
| Abiótico | Generación de efluente con alta carga contaminante | Contaminación del agua | -1 | 12 | 8 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | 8 | -93 | Critico | |
| Biótico | Fugas de lixiviado | Cambio en biodiversidad | -1 | 12 | 8 | 2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | 8 | -91 | Critico | |
| Socioeconómico | Ingreso dilución lixiviado con ARD | Mejora de calidad de vida de habitantes | 1 | 8 | 4 | 4 | 4 | 2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 | 64 | Positivo importante | |
| Socioeconómico | Reducción de enfermedades | 1 | 8 | 1 | 2 | 4 | 1 | 4 | 1 | 4 | 4 | 4 | 51 | Positivo importante | ||
| Habilitación de puntos para vertimiento y reúso del efluente tratado | Abiótico | Reúso de agua | Aumento en la disponibilidad del recurso hídrico | 1 | 1 | 8 | 1 | 4 | 1 | 4 | 4 | 1 | 2 | 1 | 45 | Positivo |
| Socioeconómico | Mejora de imagen institucional | 1 | 1 | 1 | 2 | 4 | 1 | 4 | 1 | 1 | 4 | 1 | 24 | Positivo | ||
| Socioeconómico y Cultural | Reducción costos operativos de mantenimiento del relleno sanitario | 1 | 4 | 1 | 2 | 4 | 1 | 4 | 1 | 1 | 4 | 1 | 33 | Positivo | ||
| Abiótico | Reducción impacto paisajístico | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | 4 | 4 | 1 | 2 | 1 | 23 | Positivo | ||
| Biótico | Generación de vertimiento de agua residual tratada | Mejora de calidad de vida de habitantes | 1 | 8 | 4 | 4 | 4 | 2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 | 64 | Positivo importante | |
| Abiótico | Aumento en la disponibilidad del recurso hídrico | 1 | 1 | 8 | 2 | 4 | 1 | 4 | 4 | 1 | 4 | 1 | 48 | Positivo importante | ||
| Abiótico | Fugas de lixiviado sin tratar | Contaminación del suelo | -1 | 8 | 8 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | 8 | -81 | Severo | |
| Abiótico | Contaminación del agua | -1 | 12 | 8 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | 8 | -93 | Critico | ||
| Biótico | Cambio en biodiversidad | -1 | 12 | 8 | 2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | 8 | -91 | Critico | ||
| Mantenimiento del sistema de tratamiento | Abiótico | Consumo de energía | Agotamiento de recursos naturales | -1 | 4 | 4 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 1 | 2 | 4 | -43 | Moderado |
| Abiótico | Generación de residuos solidos | Reducción vida útil relleno sanitario | -1 | 8 | 8 | 2 | 4 | 2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | -76 | Severo | |
| Abiótico | Generación efluentes | Contaminación del agua | -1 | -12 | 3 | 2 | 2 | 2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | -71 | Severo | |
| Abiótico | Generación de residuos solidos | Contaminación del aire | -1 | 8 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 4 | 4 | 2 | 1 | -51 | Moderado | |
| Abiótico | Generación de subproductos peligrosos | Contaminación del suelo por residuos peligrosos | -1 | 8 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 4 | 4 | 2 | 2 | -52 | Moderado | |
| Abiótico | Generación de ruido | Contaminación auditiva | -1 | 2 | 2 | 4 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | -27 | Moderado | |
| Abiótico | Generación de efluente | Contaminación del agua | -1 | 8 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 4 | 1 | 2 | 2 | -49 | Moderado | |
| Socioeconómico | Generación de empleo | Reducción de desempleo | 1 | 4 | 2 | 4 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 33 | Positivo |
Fuente: propia
Así mismo, teniendo en consideración que el proceso fotocatalítico está relacionado con el uso de elementos químicos que aumentan la velocidad de la reacción 80, conocidos como catalizadores y con sustancias básicas y acidas reguladoras de pH, se deriva el impacto denominado contaminación del suelo por residuos peligrosos, el cual es catalogado como severo, requiriendo entonces medidas de mitigación dentro de las cuales se encuentra implementar una adecuada segregación y disposición de los residuos generados teniendo en consideración las recomendaciones que otorgue el gestor externo de residuos y las fichas de seguridad de cada una de las sustancias dispuestas.
Otro componente catalogado como “critico” en la cuantificación ilustrada en la Tabla 6, es el cambio en la biodiversidad, dado que, al realizarse la disposición del efluente tratado sobre un cuerpo de agua, a pesar de no contener mayor carga contaminante, se espera que este vertimiento altere el equilibrio existente lo que a su vez deriva en variaciones de los ciclos y procesos naturales existentes en la fuente de agua superficial. Para dar mitigar dicho impacto, se recomienda realizar la caracterización de fauna y flora previo al inicio del sistema de tratamiento y ejecutar controles periódicos que permitan determinar el comportamiento y preservación de la biodiversidad en dicho sector.
Subsecuentemente, según Sathya, Keerthi, Nithya y Balasubramanian 81 los efluentes tratados mediante acoples entre procesos de oxidación avanzada y tratamiento biológicos avanzados como los biorreactores de membranas, cuentan con muy bajas cargas contaminantes que permitirían ya sea su vertimiento a una fuente superficial, o su reúso en actividades diferentes al consumo humano, como lo son las de mantenimiento de zonas verdes u otras propias del relleno sanitario como lo sería el control de emisiones de material particulado mediante el riego de estas sobre las vías. Así mismo, estas aguas tratadas permiten la posibilidad de ser dispuestas en reservorios que contribuyan a alivianar las problemáticas que sufren los rellenos sanitarios durante las épocas de sequía motivadas principalmente a causa del cambio climático y fenómenos naturales como el del niño. De igual manera, teniendo en consideración que los proyectos y futuras investigaciones se deben regir por el marco de los objetivos de desarrollo sostenible, la implementación de estas metodologías permite dar cumplimiento al objetivo número 11. Ciudades y comunidades sostenibles ya que además de permitir un ciclo cerrado del agua y reincorporación de parte de esta a los ciclos naturales dado su vertimiento con cargas contaminantes muy reducidas, se brinda solución a una problemática mundial que enfrentan todos los rellenos sanitarios como lo es el tratamiento de este líquido altamente tóxico derivado por la disposición de los residuos sólidos urbanos y que representa un reto para todas las ciudades a nivel mundial 82.
Finalmente, según la categorización ilustrada en la Tabla 6, un sistema fotocatalítico acoplado a un biorreactor de membrana ofrece impactos positivos importante que permiten considerar como viable su aplicación a escala real, especialmente cuando se involucra la dilución inicial de este líquido con aguas residuales domésticas de población que no cuente con cobertura de saneamiento básico, permitiendo entonces mejorarles la calidad de vida y la reducción de enfermedades que se derivan por el déficit de alcantarillado existente.
4. Conclusiones y recomendaciones
Es posible concluir que mediante la combinación de la técnica del Scoping y de la Cuantificación de impactos ambientales empleando la metodología de Conesa, fue posible identificar los principales afectaciones que se obtienen al acoplar un Proceso de Oxidación Avanzada y un Reactor Biológico Aerobio, sirviendo como insumo para que futuros investigadores que pretendan utilizar acoples para la descontaminación de lixiviados establezcan estrategias que reduzcan, controlen o mitiguen los daños que se generan sobre el medio ambiente.
Además, se concluye que no existe suficiente estado del arte relacionado con la combinación del Scoping con metodologías de evaluación de impacto ambiental sobre acoples entre sistemas Fotocatalíticos con Procesos Biológicos para la descontaminación de lixiviado, por lo que el trabajo desarrollado contribuye con la reducción de la brecha del conocimiento existente.
Así mismo, es posible destacar que a pesar de la relevancia que tiene aplicar la técnica del Scoping para tener conocimiento de los impactos del sistema acoplado previo a la puesta en marcha de los tratamientos, existe la necesidad de aplicar una metodología de cuantificación de impacto ambiental como la aplicada en el actual manuscrito, ya que de no hacerse se tendría en cuenta únicamente la frecuencia absoluta que ofrece el Scoping y la evidencia del estado del arte, lo que podría no ser preciso al momento de categorizar los impactos reales del proyecto.
Por otro lado, según los resultados obtenidos de la metodología de Conesa, se concluye que el principal impacto negativo sobre el medio ambiente de acoplar el tratamiento de oxidación avanzada y el proceso biológico se origina por posibles fugas de lixiviado en el sistema de tratamiento, por lo que la principal recomendación se asocia con establecer medidas de control sobre las tuberías y flujo del sistema. También se destaca la producción de residuos tanto peligrosos como no peligrosos tales como lodos residuales, reactivos y químicos, los cuales deben ser segregados y dispuestos acorde con las recomendaciones de un gestor externo especializado y de lo establecido por la normatividad. En cuanto a los impactos positivos, sobresale el cumplimiento de los objetivos de desarrollo sostenible, que a su vez se ve plasmado en el mejoramiento de la calidad de vida de poblaciones que presenten déficit en saneamiento básico, dado que se reducirán las enfermedades originadas por este factor. Finalmente, la aplicación de esta combinación de tratamiento permite aumentar la disponibilidad del recurso hídrico, beneficiando directamente al gestor del relleno sanitario y al medio ambiente en general.
