Propiedades y Transformaciones Quimicas Residuos Solidos

“UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN”

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL - OXAPAMPA

PROPIEDADES Y TRANSFORMACIONES

QUÍMICAS DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

ASIGNATURA : MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS

DOCENTE : Ing. IDELFONSO YUPARI, Maritza

<

INTEGRANTES : ARTEAGA YANCE, Yan Axel Ekken

ARTEAGA ORTIZ, Connie Sidney

CARRILLO CUÉLLAR, Dayana Nevenka Sherly

OLIVERA GOMEZ, Edwin Tomas

PAREDES EPIRITU, Lency Wendi

PUENTE ZEVALLOS, Melissa Leticia

WITTING KÖHEL, Grecia Yoseli

SEMESTRE : VIII

Oxapampa, 10 de setiembre del 2013.

2

MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA E.F.P DE INGENIERÍA AMBIENTAL

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN 3

CAPÍTULO I: Propiedades Químicas de los Residuos Sólidos 4

1. Composición Química 7

2. Contenido Energético 8

3. Punto de Fusión de la Ceniza 9

4. Importancia 10

CAPÍTULO II: Transformaciones Químicas de los recursos Naturales 12

1. Transformaciones Químicas 12

1.1. Transformación 12

1.2. Química 12

1.3. Residuos Sólidos 13

1.4. Transformaciones Químicas 13

1.4.1. Combustión 13

1.4.2. Pirólisis 14

1.4.3. Gasificación 14

FUENTES DE INFORMACIÓN 16

Fuentes Bibliográficas 16

Fuentes Electrónicas 16

3




INTRODUCCIÓN

Sabemos que cada residuo posee propiedades las cuales van a caracterizar a

cada uno de ellos y esto va ser fundamental y determinante para su manejo,

y posterior disposición final, estas propiedades van a llevar implícitas las

cualidades y características desde el momento que han sido generados, y

esto estará íntimamente relacionado con sus transformaciones, tanto físicas,

químicas y biológicas. Por lo que dentro de transformaciones químicas

encontramos tres grandes transformaciones que sufren los residuos: sólidos

combustión, pirolisis y gasificación.

4




CAPÍTULO I

PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

Según la Ley General de Residuos Sólidos Ley N° 27314.

Son residuos sólidos aquellas sustancias, productos o subproductos en estado sólido o

semisólido de los que su generador dispone, o está obligado a disponer, en virtud de

lo establecido en la normatividad nacional o de los riesgos que causan a la salud y el

ambiente, para ser manejados a través de un sistema que incluya, según corresponda,

las siguientes operaciones o procesos: (Artículo 14).

1. Minimización de residuos.

2. Segregación en la fuente.

3. Reaprovechamiento.

4. Almacenamiento.

5. Recolección.

6. Comercialización.

5




7. Transporte.

8. Tratamiento.

9. Transferencia.

10. Disposición final.

Esta definición incluye a los residuos generados por eventos naturales.

Según la Asociación Internacional de residuos Sólidos (ISWA, por sus siglas en

inglés) se dan las siguientes definiciones1:

Son todos los residuos producidos por las actividades humanas y animal,

normalmente son sólidos y son desechados por ser indeseados e inútiles.

El término de residuo sólido abarca desde los grandes volúmenes de basuras

heterogéneas producidas en las zonas urbanas hasta las acumulaciones más

homogéneas de residuos agrícolas, industriales y minerales.La composición y

clasificación de los residuos sólidos es otro de los factores importantes que deben ser

tenidos en cuenta en la gestión, especialmente para decidir las posibilidades de

recuperación, sistemas de tratamiento y disposición más apropiados.

PROPIEDADES QUÍMICA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS:

Las propiedades químicas de los residuos urbanos son factores condicionantes para

algunos procesos de recuperación y tratamiento final. El poder calorífico es esencial

en los procesos de recuperación energética, al igual que el porcentaje de cenizas

producido en los mismos.

Otras características como la eventual presencia de productos tóxicos, metales

pesados, contenido de elementos inertes, etc., son informaciones muy útiles para

1http://www.veoverde.com/2009/11

6




diseñar soluciones adecuadas en los procesos de recuperación y para establecer las

adecuadas precauciones2.

Es necesario conocer la composición de un residuo concreto para determinar sus

características de recuperación energética y la potencialidad de producir fertilizantes

con la adecuada relación carbono/nitrógeno. También es conveniente conocer la

presencia y concentración de residuos tóxicos y peligrosos para evaluar el riesgo que

su manejo, tratamiento, reprocesado y reutilización, puedan aportar a la salud humana

y al medio ambiente.

Son importantes para evaluar las opciones de procesamiento y de recuperación. Si los

residuos sólidos van a utilizarse como combustibles, las propiedades más importantes

que es preciso conocer son:

Análisis físico: Para los componentes combustibles de los residuos sólidos incluye

los siguientes ensayos:

1. Humedad (perdida de humedad cuando se calienta a 105 °C durante

una hora).

2. Materia volátil combustible, (pérdida de peso adicional con la ignición

a 950 °C en un crisol cubierto).

3. Carbón fijo, (rechazo combustible dejado después de retirar la materia

volátil).

4. Ceniza, (peso del rechazo después de la incineración en un crisol

abierto).

2 http://www.fio.unicen.edu.ar/usuario/esantall/q37.0/Clase%206%20-Residuos/GESTION%20INTEGRAL%20DE%20RESIDUOS.pdf

7




1. Composición Química:

Para determinar las características de recuperación energética y de potencialidad

de producir fertilizantes (si posee una adecuada relación carbono/nitrógeno) que

poseen los residuos sólidos urbanos, es necesario conocer la composición

química de los componentes de esta clase de residuos.

La composición de los residuos sólidos nos sirve principalmente para los

procesos de tratamiento de éstos. Principalmente se utiliza para hacer diseños de

sistemas de incineración de residuos pero también nos sirve para todos los

tratamientos biológicos como el compostaje y la digestión anaeróbica. También

sirve para estimar la generación de biogás en los rellenos sanitarios. La

composición química de algunos residuos, se presenta en la siguiente tabla3:

Tabla N° 01. Composición Química de los Residuos Sólidos (% peso en base seca).

COMPONENTES Peso en % sobre muestras secas

Carbon

o

Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno Azufre

Residuos de comida 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4

Residuos de jardinería 47,8 6,0 38,0 3,4 0,3

Madera 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1

3.http://bibliotecavirtual.dgb.umich.mx:8083/jspui/bitstream/123456789/4845/1/DETERMINACIONDEPROIEDADESFISICASDELOSRESIDUOSSOLIDOSDELACALI.pdf

8




Papel y cartón 43,8 5,9 44,2 0,3 0,2

Plásticos 60,0 7,2 22,8 --- ---

Textiles 55,0 6,6 31,2 4,6 0,1

Vidrio 0,5 0,1 0,4 --- ---

Metales 4,5 0,6 4,3 --- ---

Fuente: http://www.fio.unicen.edu.ar/usuario/esantall/q37.0/Clase%206%20-

Residuos/GESTION%20INTEGRAL%20DE%20RESIDUOS.pdf

Tal y como se puede observar en la tabla, la gran mayoría de las fracciones de los

residuos sólidos urbanos posee un elevado contenido en carbono, lo que facilitará

su combustión y, por lo tanto, su recuperación energética. Al mismo tiempo,

también es necesario conocer la presencia y la concentración de residuos tóxicos

y peligrosos para determinar el riesgo que supone para la salud humana y para el

medio ambiente el manejo, tratamiento y posible reutilización de estos residuos.

2. Contenido Energético de los Residuos Sólidos:

Los residuos, al contener Carbono, Hidrógeno y Oxígeno tienen un contenido

energético que les permite en algunos casos reemplazar a algunos combustibles.

Hoy en día es común encontrar, en la lucha para combatir el calentamiento

global, que los residuos son incinerados o utilizados como substitutos de

combustibles. En algunos casos se utilizan residuos de madera, llantas, huesos y

carne, textiles y en general residuos sólidos domiciliarios sin residuos peligrosos.

9




En la Tabla se puede observar el contenido energético de cada uno de los tipos

de residuos.

Tabla N° 02: Contenido Energético de los Residuos Sólidos.

Fuente: http://www.fio.unicen.edu.ar/usuario/esantall/q37.0/Clase%206%20-


Las características calorimétricas de los residuos urbanos determinan el diseño de

las instalaciones que deben instalarse y la recuperación energética. La valoración,

que es fruto de la propia variabilidad de la composición de los residuos, viene

predefinida por el poder calorífico de cada producto.

A grandes rasgos, se puede estipular que el poder calorífico de la totalidad de los

residuos urbanos se sitúa en torno a los 1.500 y 2.200 kcal/kg. Otro valor de gran

interés es la temperatura de fusión y solidificación de las cenizas procedentes de

la combustión de estos materiales, fundiéndose estas a la temperatura de

1.200 °C.

3. Punto de fusión de la ceniza:

Este se define como la temperatura en la que la ceniza resultante de la

incineración de residuos se transforma en sólido (escoria) por la fusión y

COMPONENTE kJ/kg

Orgánicos 4650

Papel 16750

Cartón 16280

Plásticos 32560

Textiles 17450

Vidrio 140

10




aglomeración. Las temperaturas típicas de fusión para la formación de escoria de

residuos sólidos oscilan entre 1,100 y 1200 °C.

4. Importancia:

Es importante llegar a conocer la composición química de los componentes de

los residuos sólidos, para poder seleccionar adecuadamente su tratamiento y

analizar la viabilidad de recuperación de determinados componentes. Los

parámetros a analizar son los siguientes:

Para los elementos inertes y combustibles se determina el porcentaje de C,

H, O, N, S y cenizas.

Para la materia orgánica se determina: pH (pHmetro), humedad relativa

(estufa a 105 QC durante una hora), densidad aparente (picnòmetro),

conductividad eléctrica (conductímetro), materia orgánica total

(calcinación), carbono orgánico oxidable (oxidación), nitrógeno total

(colorimetria), potasio (emisión atómica con llama), fósforo

(espectrofotometría), Ca, Mg, Na, oligoelementos (B, Cu, Zn, Fe), metales

pesados (Cd, Ni, Cr, Pb).

Algunos de los parámetros mencionados son importantes para algunos procesos

de tratamiento de los residuos, como es el caso de la incineración y el

compostaje.4

4 ALONSO ALONSO, Carlos, et al. “Manual para la Gestión de los Residuos Sólidos”. 1ª ed.

España: LA LEY-ACTUAIDAD; 2003.

11




Tabla 03. Análisis químico de los componentes típicos de los Residuos

Sólidos.

Fuente: Handbook of Environmental Control.

Componente

C

%

h2

%

O3

%

Na

%

S

%

Inertes

%

PCI

(kcaVkg)

%

Humedad

Papel 44,00 6,15 41,65 0,42 0.12 7.65 4.330 -

Cartón 45,52 6,08 44,53 0,16 0,14 3.67 - -

Orgánicos 49.06 6,62 37,55 1.68 0,20 1,06 1.000 78,29

Cueros 42,01 5,32 22,83 5,98 1,00 31.16 4.030 7.46

Gomas 53,22 7,09 7.76 0.50 1,34 29,74 6.060 1.15

Plásticos 78,00 9,00 13,00 - - - 8.850 -

Maderas 49,00 6,00 42,00 - - 2,28 3.400 24,00

Textiles 46.19 6.41 41.85 2.18 0.20 3.17 4.470 —

Vidrio 100.00 — —

Env.

metálicos

4.54 0.63 4.28 0.05 0.01 90,49 — —

12




CAPÍTULO II

TRANSFORMACIONES QUÍMICAS DE LOS RESIDUOS

SÓLIDOS

1. TRANSFORMACIONES QUÍMICAS:

1.1. Transformación.

Acción y efecto de transformar (hacer cambiar de forma a algo o

alguien, transmutar algo en otra cosa). El término procede del vocablo

latino transformatĭo.5

1.2. Química.

Del egipcio keme (“tierra”), la química es la ciencia que se dedica

al estudio de la estructura, las propiedades, la composición y la

transformación de la materia.

5 http://definicion.de/transformacion/#ixzz2e9FgQOD7

http://definicion.de/ciencia/

http://definicion.de/quimica/

http://definicion.de/transformacion/#ixzz2e9FgQOD7

http://definicion.de/transformacion/

13




1.3. Residuos Sólidos.

Son aquellos desechos que están en el mencionado estado. La noción

de residuos sólidos urbanos se utiliza para nombrar a aquellos que se

generan en los núcleos urbanos y sus zonas de influencias. Los

domicilios particulares (casas, apartamentos, etc.), las oficinas y

las tiendas son algunos de los productores de residuos sólidos

urbanos.6

1.4. Transformaciones químicas.

Estas transformaciones normalmente suelen implicar un cambio de

fase: de sólido a gas o de sólido a líquido. Las transformaciones

químicas que pueden producirse sobre los residuos son principalmente

la combustión, la pirólisis y la gasificación.7

1.4.1. Combustión (oxidación química).

Es la reacción química del oxígeno con la materia orgánica

para producir compuestos oxidados acompañados de la gene-

ración de calor. En estos procesos, normalmente, se suele

utilizar oxígeno en exceso con objeto de que se logre la

oxidación total de la materia orgánica.

La reacción de combustión de la materia orgánica de los

residuos se describe a continuación:

Mat. Org. + 02 en exceso —► N2 + C02 + HzO + cenizas +

6 http://definicion.de/residuo-solido/#ixzz2e9GVurih

7 http://definicion.de/quimica/#ixzz2e9Hp3vLs

http://definicion.de/quimica/#ixzz2e9Hp3vLs

http://definicion.de/residuo-solido/#ixzz2e9GVurih

http://definicion.de/residuo-solido/

14




calor

Según la naturaleza de los materiales residuales, también

pueden estar presentes pequeñas cantidades de amoniaco

(NH3), dióxido de azufre (SOa), óxidos de nitrógeno (NOx) y

otros gases.

1.4.2. Pirolisis o destilación destructiva.

Es un proceso endotérmico que aprovecha la inestabilidad

térmica de las sustancias orgánicas.

Mediante este proceso se producen reacciones de

condensación en condiciones anóxicas que hacen que las

sustancias orgánicas se rompan en distintas fracciones:

Gaseosa (H2, CH4, CO, COa, etc.), líquida (alquitrán y aceites

a base de ácido acético, acetona y metanol) y sólida

(carbonilla, carbón casi puro).

Por ejemplo, el proceso de pirólisis de la celulosa (C6H10O5)

se realizaría de la siguiente forma:

3 (C6H10O5¡^8H2O + C6HsO (alquitrán y lo aceite) + 2CO +

2C02 + CH4 + H2 + 7C

1.4.3. Gasificación.

Es el proceso de combustión parcial de un combustible carbo-

noso, que genera gas combustible rico en CO, H2 y algunos

hidrocarburos saturados, como el CH4.

15




Este gas combustible generado en este proceso se introduce

en una caldera o en un motor de combustión interna, a

presión atmosférica y con aire como oxidante, y se obtienen;

gas de bajo poder calorífico (C02, CO, H2 y N2), carbonilla y

líquidos condensables similares al aceite pirolítico.8

FUENTES DE INFORMACIÓN:

8 ALONSO ALONSO, Carlos, et al. “Manual para la Gestión de los Residuos

Sólidos”. 1ª ed. España: LA LEY-ACTUAIDAD; 2003.

16




1. Fuentes Bibliográficas:

ALONSO ALONSO, Carlos, et al. “Manual para la Gestión de los

Residuos Sólidos”. 1ª ed. España: LA LEY-ACTUAIDAD; 2003.

2. Fuentes Electrónicas:




http://www.fio.unicen.edu.ar/usuario/esantall/q37.0/Clase%206%20-


http://industrial.frba.utn.edu.ar/MATERIAS/seguridad/archivos/

res_urbanos.pdf

http://bibliotecavirtual.dgb.umich.mx:8083/jspui/bitstream/

123456789/4845/1/

DETERMINACIONDEPROIEDADESFISICASDELOSRESIDUOSSOLI

DOSDELACALI.pdf

http://bibliotecavirtual.dgb.umich.mx:8083/jspui/bitstream/123456789/4845/1/DETERMINACIONDEPROIEDADESFISICASDELOSRESIDUOSSOLIDOSDELACALI.pdf



http://industrial.frba.utn.edu.ar/MATERIAS/seguridad/archivos/res_urbanos.pdf

http://industrial.frba.utn.edu.ar/MATERIAS/seguridad/archivos/res_urbanos.pdf

http://www.fio.unicen.edu.ar/usuario/esantall/q37.0/Clase%206%20-Residuos/GESTION%20INTEGRAL%20DE%20RESIDUOS.pdf

http://www.fio.unicen.edu.ar/usuario/esantall/q37.0/Clase%206%20-Residuos/GESTION%20INTEGRAL%20DE%20RESIDUOS.pdf




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