Contaminación

Diagnóstico de la disposición final de pilas en Toluca, México

Las pilas representan uno de los mayores problemas para su disposición final como residuos sólidos peligrosos ya que son generados como desechos domésticos y no se consideran el riesgo puesto que es de uso común. Una vez concluida su vida útil, llegan a los tiraderos sin ningún tratamiento; esto pone en riesgo a los ecosistemas y a la población aledaña debido al contenido de metales pesados.

Por Varios

Las pilas representan uno de los mayores problemas para su disposición final como residuos sólidos peligrosos ya que son generados como desechos domésticos y no se consideran el riesgo puesto que es de uso común. Una vez concluida su vida útil, llegan a los tiraderos sin ningún tratamiento; esto pone en riesgo a los ecosistemas y a la población aledaña debido al contenido de metales pesados.

Resúmen


El hombre genera residuos producto de sus actividades cotidianas, los cuales pueden representar un riesgo a la salud y a los ecosistemas. Las pilas son ejemplos de este tipo de residuos, por lo que en este trabajo se presenta un diagnóstico para su disposición final en la ZMVT, a través de un esquema metodológico cuanti-cualitativo. Los resultados mostraron una inadecuada disposición de las mismas, lo que conlleva a la contaminación del sitio y sea una fuente de exposición a residuos peligrosos.

Introducción

Las pilas representan uno de los mayores problemas para su disposición final como residuos sólidos peligrosos ya que son generados como desechos domésticos y no se consideran el riesgo puesto que es de uso común. Una vez concluida su vida útil, llegan a los tiraderos sin ningún tratamiento; esto pone en riesgo a los ecosistemas y a la población aledaña debido al contenido de metales pesados. Es por ello, que desde hace unas décadas se han tratado de eliminar los componentes tóxicos, disminuir y regular su disposición o generar alternativas de reciclaje para minimizar el impacto de las mismas en su disposición final. Países como EEUU y de la Comunidad Europea, han desarrollado programas de manejo a través de las asociaciones de las mismas empresas fabricantes o importadoras que desarrollan estos planes, como la Rechargable Battery Recicling Corporation (RBRC), o la European Battery Recicling Association (EBRA), y European Portable Battery Association (EPBA). En América Latina se vislumbran planes al respecto pero no de manera coordinada entre los diversos actores involucrados, así como una legislación específica o acciones concretas de plan de manejo. (REPAMAR, 2001).

De acuerdo con Díaz y Díaz Arias (2004), se calcula que en México la generación promedio de pilas y baterías usadas anualmente en los últimos siete años, ha sido de alrededor de 35,500 toneladas; lo que equivaldría a cerca del 0.12 por ciento del total de los 3,598,315 toneladas/año de residuos municipales generados en nuestro país y reportados por la Secretaría de Desarrollo Social (SEDESOL ,1999). Esto permite estimar una generación de 10 pilas/habitante/año o aproximadamente 400 gramos/habitante/año, de los cuales el 30% contendría materiales tóxicos que les hace considerar como residuos peligrosos, hecho que tiende a aumentar debido al incremento del consumo de productos que funcionan con pilas. En la Zona Metropolitana del Valle de Toluca se tiene registrada una alta cantidad de ventas de pilas, las cuales una vez concluida su vida útil, van a dar a los tiraderos municipales como parte de los residuos sólidos domiciliarios (Montes de Oca y Gómez González, 2007). El consumo promedio de pilas en esta zona, estimado en base al trabajo de CASTRO DÍAZ, y datos de la población económicamente activa de INEGI 2006, se obtiene un promedio aproximado de 8.520.830 unidades de pilas/año, mismas que van a los tiraderos municipales.

Las pilas están compuestas generalmente por; hidróxido de potasio, zinc, óxido de plata, carbono, grafito, cloruro de amonio, hierro, níquel y en gran medida por metales tóxicos tales como; cadmio, mercurio, litio, plomo y manganeso, por lo que, la exposición a ellos puede provocar efectos adversos sobre los seres vivos (ATSDR, 2005).

Efectos de algunos metales presentes en las pilas sobre la salud de los seres vivos

El mercurio : representa un peligro potencial cuando se encuentra en compuestos orgánicos ya que puede bioacumularse y presentar efectos sistémicos tales como; afecciones al sistema renal y nervioso central. De acuerdo a la IARC, pertenece al grupo cancerígeno tipo 2B (Von y Greenwood, 1991).

El cadmio: cuando se respira en altas concentraciones lesiona los pulmones e ingerirlo ya sea por medio de agua contaminada u otro tipo de alimentos, produce daños irreparables en los riñones. Es cancerígeno tipo A según la IARC (Wren, et al, 1995).

El litio: es neurotóxico y nefrotóxico, produce fallas respiratorias, depresión del miocardio, edema pulmonar y estupor (Peral, 1992).

El plomo: daña al sistema nervioso y a los riñones y al sistema reproductivo, los compuestos orgánicos pueden ser transformados y es bioacumulable. (Moeller, 1999).

Los metales bioacumulables supone la contaminación de toda la cadena alimentaria, y de esta manera a las poblaciones cercanas a los tiraderos que no cumplen con las exigencias ambientales y de sanidad mínimas requeridas, ya sea a través de exposición directa o indirecta. Investigaciones recientes (Montes de Oca y Gómez González, 2007) reportan cargas anuales de 12 kg de plomo, 7 kg de mercurio y 2 kg de cadmio provenientes de las pilas en los vertederos, destacando el hecho de que las “mercury and cadmiun free” poseen concentraciones de estos metales.

La contaminación por las pilas puede producirse por la corrosión de sus carcazas provocada por el efecto interno de sus componentes, por la acción climática y por el proceso de fermentación de la basura, especialmente la materia orgánica, que al elevar su temperatura en el proceso de compostaje actúan como detonante del origen de la contaminación. (CEPIS, 2005). Un ejemplo de las pruebas que se realizaron para determinar la presión necesaria para provocar fugas en las pilas es la aplicación de una fuerza de 25 a 199 kg/cm2(Montes de Oca y Gómez González, 2007). Considerando que la mayor parte de la población prefiere comprar pilas baratas, mismas que son elaboradas bajo mínimas normas de seguridad, y que pueden deteriorarse más fácilmente es de suponer que los componentes tóxicos son fácilmente liberados en los vertederos por la presión ejercida en la compactación de los residuos.

Por todo ello, el objetivo de este trabajo fue elaborar un diagnóstico de la disposición final de las pilas en la ZMVT dentro del marco de la identificación de riesgo en los tiraderos de basura, de modo que sirva como base para proponer posteriormente alternativas de disposición final de este tipo de desechos, y elaborar un plan de manejo integral contribuyendo de esta manera a la generación de políticas de gestión ambiental adecuadas y óptimas.Se parte del hecho de que las pilas son considerados residuos tóxicos por lo que deben recibir un tratamiento diferenciado de las demás basuras, aunque se originen de los residuos sólidos domiciliarios, está comprobado los efectos sobre la salud y el ambiente de sus componentes por lo que se justifica la toma de medidas de acción para disminuir, atenuar el riesgo que representa.

Metodología

El estudio se realizó en la Zona Metropolitana del Valle de Toluca (Ver fig.1) comprendida por los municipios de Toluca, Lerma, Metepec, Zinacantepec y San Mateo Atenco, de los cuales se analizaron el total de los tiraderos de basura como parte del trabajo de campo.

La metodología utilizada se encuadra dentro de un esquema metodológico cuanti- cualitativo, partiendo de una exhaustiva revisión bibliográfica sobre las características geográficas de la zona para establecer comparaciones, así como la ubicación de los tiraderos y las visitas a las mismas.

La metodología se dividió en dos fases (Fig. 2), la primera corresponde a investigación bibliográfica en la que se parte de la localización y ubicación geográfica de los tiraderos de la zona, para posteriormente identificar las siguientes características geográficas del lugar; temperatura media en verano e invierno, la presión atmosférica, la humedad así como la velocidad y dirección del viento que son factores climáticos que influyen en la movilidad de los contaminantes. También se consideró la edafología para ubicar el tipo de suelo sobre el que se encuentra los tiraderos y la ubicación de los mantos acuíferos tanto pozos profundos como corrientes de agua superficiales.

La cantidad de pilas fue determinada con base al trabajo de CASTRO DÍAZ, 2004 y la población económicamente activa de la ZMVT (INEGI, 2006) en función del promedio de residuos generados generados en toneladas y el promedio del peso de las pilas. Para la obtención de los datos sobre las características físico químicas de los metales, se consideró al mercurio en su forma de óxido de mercurio (forma química presente en las pilas), cadmio, plomo y litio y fueron elaboradas con informaciones extraídas de la base de datos de la IRIS (Integrated Risk Information System), EPA, y perfiles toxicológicos de la ATSDR. Las mismas se consideraron a fin de conocer los factores intrínsecos de esos elementos que influyen en su movilidad, bioacumulación y toxicidad.

En la segunda fase, se realizó el trabajo de campo a fin de observar la situación de los tiraderos aplicando la tabla de stándares que propone la OPS (2003) y la entrevista a los operarios técnicos se realizó considerando el 75% del total, para lo cual se utilizó el muestreo aleatorio al azar simple.

Resultados

Zona de estudio y ubicación de los tiraderos.

Ubicación geográfica

La ZMVT se localiza en la parte centro del Estado de México; colinda al norte con los municipios de Almoloya de Juárez, Temoaya, Otzolotepec y Jilotzingo, al sur con Coatepec Harinas, Ocuilan, Tenango del Valle, Calimaya, Mexicalcingo, Tianguistenco y Capulhuac; al este con el Distrito Federal, Huixquilucan y Naucalpan, y al oeste con Almoloya de Juárez, Amanalco y Temascaltepec, a 2660 m sobre el nivel del mar (Véase figura 3), siendo sus coordenadas geográficas extremas las siguientes: (Programa Aire Limpio de Toluca, 2007)

Latitud máxima 19° 27’ 46’’, mínima 19° 03′ 52’’

Longitud máxima 19° 03′ 52’’, mínima 99° 19’ 06’’

En la ZMVT se identificaron 3 tiraderos; uno a cielo abierto en Metepec, otro en Lerma, y el tercero en Zinacantepec. En esta zona no hay sistema selectivo de colecta de residuos en los municipios por lo que las pilas son depositadas donde van todo tipo de basuras, potenciándose la probabilidad de reacciones químicas de los metales en contacto con otro tipo de desechos, especialmente la basura orgánica.

Características Geográficas de la Zona de Estudio.

Los aspectos geográficos que prevalecen sobre la ZMVT en forma resumida, se presenta en la tabla 1.

Las condiciones geográficas de la zona, influyen en la probabilidad de transformación y transporte de los metales liberados de las pilas, desde el tiradero hacia las zonas aledañas. La temperatura y la velocidad del viento no son relevantes para la movilidad de los contaminantes ya que la temperatura media anual es de 10° a 17° C y el viento tiene una velocidad media de 4m/s. Sin embargo la ubicación de los tiraderos sobre suelo permeable y mantos acuíferos puede influir la migración de los componentes tóxicos hacia los cuerpos de agua, o transportarse a un medio biológico de los ecosistemas aledaños.

Volumen de de residuos generado en la Zona de Estudio y su relación con las pilas.


En la zona se generan aproximadamente 90 ton /día de basura, lo que representa una descarga anual de 32,850 ton de los cuales 486.18 ton corresponden a las pilas (Fig.4). Esta cantidad es depositada en tiraderos que no cumplen con las condiciones mínimas de mitigación. Las pilas contienen al menos 30% de su peso total en elementos tóxicos representando un riesgo significativo a la salud y a los ecosistemas, por lo que las poblaciones cercanas quedan expuestas siendo vulnerables las que viven dentro del área de exclusión.

Características Físico químicas de los metales presentes en las pilas

Los datos de las características físico químicas de los metales (HgO, Pb, Li y Cd) se muestran en la Tabla 2.

En los resultados que se presentan en la tabla, se puede ver de acuerdo a los valores de presión de vapor de los metales analizados que existe la probabilidad de que se evaporen a temperatura ambiente, ya que ésta es una determinante importante de la velocidad de volatilización al aire, desde el suelo de los tiraderos o cuerpos de agua superficiales contaminados.Aunque la solubilidad no es relevante se sabe que los agentes químicos poco solubles en agua se absorben con alta afinidad a los suelos, y si la característica de éste lo permite puede haber lixiviado hacia capas más profundas. Según el valor de la constante de la Ley de Henry, los metales presentes en las pilas se evaporarán preferentemente al aire antes que disolverse en agua ya que indica el grado de volatilidad en una solución. Así mismo, el Koc muestra la tendencia de adsorción por suelos o sedimentos orgánicos por lo que el hecho que los metales queden retenidos en la capa del suelo dependerá de las características de éste en cuanto a carga de materia orgánica. Es destacable el hecho de que presenten un Kow relativamente alto ya que indica la afinidad por los tejidos grasos lo que posibilitaría la bioacumulación en los seres vivos presentes en la zona en caso de contacto por alguna vía.

Por otro lado, la presencia de microorganismos en la descomposición orgánica de la basura puede alterar estas características debido a la posibilidad que se presenten procesos de transformación originando compuestos organometálicos que resultan más tóxicos, aunado a las características geográficas de la zona en especial la presencia de cuerpos de agua y el tipo de suelo, arcilloso permeable y rico en materia orgánica.

Trabajo de campo

En la observación realizada en trabajo de campo solo se aplicaron indicadores de condiciones mínimas que a criterio de la OPS, debe reunir un sitio de disposición final de residuos sólidos urbanos. Los resultados observados se presentan en las tablas 3 y 4.

En el trabajo de campo la observación de los tiraderos con relación a los estándares establecidos por la OPS, arrojan resultados negativos por los que éstos no cumplen con las condiciones mínimas establecidas para ser considerados rellenos sanitarios, ya que son tiraderos a cielo abierto que están a la intemperie, por lo que los residuos están expuestos a los factores climáticos de la zona, aunado a que no poseen material de cobertura y en términos de vida útil los sitios de disposición se encuentra saturado en tiempo límite.

Por otro lado sólo tres municipios cuentan con tiraderos oficialmente reconocidos, por lo que el Servicio de Limpia no cumple no abarca el 100% de la recolección y disposición de los residuos. No se realizan separación de desechos en el área de confinamiento, la basura es depositada en el sitio previa compactación. En cuanto a las medidas de mitigación éstas son insuficientes o no las tienen, a excepción de las vía de circulación internas las demás no son observadas y destaca entre ellas la falta de control de lixiviado, considerando la ubicación de estos sitios sobre cuerpos de agua.

Al no cumplir estos sitios con las condiciones requeridas en relación a las características geográficas y al volumen de pilas generados, se determina que representan focos de contaminación y dispersión de todo tipo de contaminantes como los metales contenidos en las pilas y la probabilidad de la ruptura de la carcaza de protección con la consiguiente fuga de los metales contenidos en las mismas.

Los tiraderos no cuentan con sistemas de monitoreo ambiental, control de biogás ni canal de recirculación de lixiviado, por lo que el líquido que se genera en el lugar se escurre posiblemente hacia los mantos freáticos, aumentando la posibilidad de contaminación de los cuerpos de agua cercanos, teniendo en cuenta el tipo de suelo y la ubicación de las mismas en áreas pobladas lo que puede ser una fuente de exposición importante para las poblaciones aledañas.

En la entrevista, a los operadores técnicos (Fig.5) demuestra que tampoco hay sistemas de disposición de pilas, lo que indica que efectivamente van junto con los demás residuos potenciándose las reacciones químicas y mayor probabilidad de rompimiento de las carcazas de seguridad debido a la fermentación de la basura orgánica especialmente, lo que a su vez provoca un aumento considerable de la temperatura (GTZ, 2001) alcanzando los 70°C.

Al relacionar las características geográficas de la zona con las propiedades físico químicas de los metales presentes en las pilas y las condiciones del sitio de disposición de las mismas, se puede inferir el riesgo que presenta la disposición de este tipo de residuos en estas condiciones para las personas que viven dentro de la zona de exclusión y para los ecosistemas.La ubicación de los mantos acuíferos es un elemento relevante teniendo en cuenta que se ubicaron 48 pozos de los que se extraen agua para consumo de la población, y que los tiraderos estén asentados sobre napas freáticas, en las que las condiciones del suelo también influyen, ya que el phaeozem, háplico, lúvico es arcilloso y permeable, lo que facilita las condiciones de dispersión al no disponerse de control de lixiviados. Tal es así que los metales de las pilas se escurren junto con el líquido de las demás basuras, y puede llegar a contaminar los mantos acuíferos. Aunque la velocidad del viento no es considerable, la presencia de valles y montañas en la región ocasiona diferentes presiones atmosféricas y dinamismo de las corrientes de aire lo que originan arrastre de contaminantes y posible sedimentación en los suelos cercanos. De la misma forma al ser tiradero a cielo abierto las pilas se encuentran a la intemperie, es así que las condiciones climáticas o el agua de lluvias (promedio anual de 700mm, en verano), origina el arrastre de los contaminantes hacia zonas más bajas y los tres vertederos se encuentran en zonas relativamente más altas que las poblaciones cercanas debido en gran parte a la acumulación de basura, por lo que el mecanismo de contaminación estaría dado como se muestra en la Fig.6.

Conclusiones

No hay disposición adecuada para pilas en la ZMVT por lo que son depositadas en los tiraderos municipales, los cuales no cumplen con los estándares establecidos por la OPS. La cantidad de pilas que se tiran representa un riesgo a la población debido a las condiciones del sitio de disposición, ya que existe la probabilidad de bajo las condiciones geográficas del lugar los elementos tóxicos contenidos en las pilas sean liberados. Por ello, se plantea la necesidad de generar políticas de gestión integral de residuos para la disposición de pilas. www.ecoportal.net

Autores

Estelvina Rodríguez Portillo: Lic. en Ciencias de la Naturaleza y Salud, Estudiante de Maestría en Ciencias Ambientales

Araceli Amaya Chávez: Licenciatura Químico Farmacéutica Industrial, Maestría en Ecología y Doctorado en Ciencias Químico Biológicas, Profesor Investigador de la Facultad de Química de la UAEMex.

Arturo Colín Cruz: Licenciatura en Químico Farmacobiólogo, Maestría en Ecología y Doctorado en Ingeniería, Coordinador de Investigación y Estudios Avanzados de la Facultad de Química de la UAEmex; Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Química.

Bibliografía

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http://europa.eu.int/comm/environment/waste/batteries/index.htm

http://www.iarc.fr/

Figuras y Tablas

Fig. 1. Ubicación de la Zona Metropolitana del Valle de Toluca


Fuente: Gobierno del Estado de México, Edomex

Fig. 2- Diagrama de la Metodología utilizada.


 

Fig. 3. Ubicación geográfica de los Tiraderos de la zona


 

Tabla 1. Características Geográficas de la ZMVT.

Características Condiciones
Temperatura* Fluctúa entre los 14°C. Máxima de 28°C, y Mínima -3.5°C.
Presión* Diferentes presiones y dinamismo de corrientes.
Viento* Alisios del sur, predominantes. La media mayor registrada es de 4m/s
Humedad * Relativamente seco. 40 al 70%.
Edafología** Arcilloso permeable.
Acuíferos** Toda la ZMVT, está asentada sobre un acuífero.

Fuente: Elaboración propia en base a datos obtenidos por la RAMA e HIDALGO (2003)

* Datos extraídos del registro de la Red de Monitoreo Atmosférico de la ZMVT (RAMA, 2006)

** Tesis Facultad de Geografía ( HIDALGO 2003).

Fig. 4 Relación entre volumen de pilas y volumen de desechos generados en la ZMVT.


Fuente: Elaboración propia.

Tabla 2. Características Físico químicas de los metales presentes en las pilas

Metales Solubilidad en Agua *Koc *Kow Presión de vapor Constante Ley de Henry
Óxido de Mercurio 0.056mg/l 16000ml/g 75 mg/l 0.02mmHg a 21°C Mayor a 1 x10-3
Litio (Li) 5.97×105 mg/L 100 a 1000ml/g Sin datos 133 Pa a 723°C Sin datos
Plomo (Pb) Insoluble 54000ml/g 50mg/l 10mmHg a 1.025°C 1 x10-5
Cadmio Poco soluble 60000ml/g 65mg/l 1mm de Hg a 394°C 3 x 10-7

Fuente: Elaboración propia con base a datos de IRIS, (Integrated Risk Information System)

*Koc: Coeficiente de partición carbón orgánico .

*Kow: Coeficiente de partición octanol – agua

Tabla 3. Aspectos de los Tiraderos de la ZMVT, de acuerdo a los estándares propuesto por la OPS, en relación a consideraciones mínimas de diseño.

Consideraciones de diseño Vertedero de Metepec Vertedero de Zinacantepec Vertedero de Lerma
Selección del método de diseño A cielo abierto Sitio controlado A cielo abierto
Especificación de parámetros operacionales Sin material de cobertura; personal y maquinaria suficientes Sin material de cobertura; personal y maquinaria suficientes Sin material de cobertura; personal y maquinaria suficientes.
Profundidad media (metros) 8 6 9 a 8
Vida útil Saturada Sin datos 8 Años

Fuente: Elaboración propia en base a datos obtenidos en trabajo de campo.

Tabla 4. Aspectos de los tiraderos de la ZMVT, de acuerdo a los estándares propuesto por la OPS, considerando la zona de exclusión y las medidas de mitigación, en condiciones mínimas.

Medidas de mitigación Metepec Zinacantepec Lerma
Control y manejo de lixiviados No posee No posee Canal de recirculación
Control de biogás En proyecto No posee No posee
Control de aguas superficiales y subterráneas No posee No posee No posee
Cordón verde No posee No posee No posee
Camino de acceso y vías de circulación En buen estado En buen estado Estado óptimo
Zona de exclusión
Proximidad a humedales No se verifica No se verifica No se verifica
Cursos de agua Pozos de agua Pozos de agua No se verifica
Proximidad a zonas de fallas o de riesgos sísmicos No se verifica No se verifica No se verifica
Población más cercana Centro habitacional a 200 metros Viviendas rurales Centro habitacional
Instalaciones Criaderos de porcinos y pozos de extracción de agua Comercios de pequeña escala Complejo industrial
Usos del terreno Cultivo de maíz Cultivo de maíz No se verifica

Fuente: Elaboración propia en base a datos obtenidos en trabajo de campo.

Fig. 5. Resultados de Entrevista a operarios técnicos.


 

Fig. 6 – Mecanismo de dispersión de contaminantes en los tiraderos.


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