Introducción

Por residuo sólido se entiende aquel material sólido o semisólido que proviene de actividades animales o humanas y que cuyo poseedor debe o requiere deshacerse de él (¹), (²). El acelerado incremento de estos residuos causa serios problemas ambientales, sociales y económicos; se estima que estos ocasionan el 18% de las emisiones antropogénicas de CH4 del planeta y que su disposición, aun cuando se realice de manera controlada, trae consigo efectos relacionados con la contaminación del suelo y del agua, poniendo en riesgo la salud de las personas y el desarrollo económico de las localidades (³), (⁴).

Tipos de residuos sólidos

Las características de los residuos generados varían de una ciudad a otra de acuerdo con las condiciones climáticas, las tendencias de consumo y la economía de los sectores (³). No obstante, los residuos sólidos pueden ser clasificados según su fuente (domiciliarios, hospitalarios, industriales, comerciales, agropecuarios, de construcción), su naturaleza fisicoquímica, su forma de manejo, la cantidad generada y el nivel de riesgo (²).

Manejo de residuos sólidos

El manejo de residuos se define como el conjunto de actividades técnicas y operativas que incluye el almacenamiento, la recolección, el transporte, la valorización, el tratamiento y la disposición final de los residuos (⁵). Los rellenos sanitarios constituyen uno de los métodos más antiguos y utilizados para la disposición final de residuos en Costa Rica y el mundo. Dicha tecnología consiste en el aislamiento de los residuos sólidos en celdas impermeables dentro de la tierra, las cuales se interconectan por una serie de conductos que permiten la liberación de gases y lixiviados, producto de la descomposición de los materiales dispuestos (⁶). Pese a que los rellenos sanitarios deberían constituir la última etapa en el manejo, se ha determinado que reciben hasta el 95% de los residuos sólidos municipales recolectados en el planeta y ocasionan así serios problemas ambientales (⁴). En el año 2012, el 26,2% de las emisiones antropogénicas de CH4 producidas en Costa Rica se originaron a partir de estos sistemas (⁷). En un estudio realizado por Gworek y colaboradores, se les identificó como fuentes potenciales de contaminación por metales pesados (⁴), y autores como Hezhong et al. los describen como uno de los generadores más importantes de emisiones atmosféricas de mercurio (³).

Gestión Integral de Residuos Sólidos

La legislación costarricense define la Gestión Integral de Residuos (GIR) como''el conjunto articulado e interrelacionado de acciones regulatorias, operativas, financieras, administrativas, educativas, de planificación, monitoreo y evaluación para el manejo de los residuos, desde su generación hasta la disposición final'' (¹). Su formulación implica la toma de decisiones estratégicas, tácticas y operativas, en las que factores económicos, ambientales y sociales sean considerados para prevenir efectos nocivos a corto y largo plazo en el medio ambiente y la salud humana (⁸).

Estudio de caracterización de residuos sólidos

Para una gestión integral de los residuos sólidos, es necesario conocer su composición y generación. Esta información puede ser obtenida a partir de un estudio de caracterización o composición, el cual comprende todas las acciones emprendidas para conocer las propiedades intrínsecas de un residuo y cómo estas afectan el ambiente donde se encuentra (⁹). Existen diversas metodologías que varían según el propósito de la caracterización, las limitaciones de tiempo y de recursos. Sin embargo, un estudio de composición comprende, de manera general, el muestreo de los residuos, seguido de su clasificación y, por último, el manejo y la interpretación de los datos obtenidos (¹⁰).

Situación actual

Según datos del Banco Mundial, en el año 2016 la población del planeta generó cerca de 2,01 billones de toneladas de residuos, y fueron los países más desarrollados los responsables de la mayor producción per cápita. Las proyecciones para el año 2030 estiman que la producción global alcanzará 2,59 billones de toneladas, y para el año 2050 será un 70% mayor con respecto a la generación actual (¹¹).

En Costa Rica, el inadecuado manejo de los residuos constituye buena parte de la problemática ambiental, ya que después del sector energético, es la segunda fuente de emisión de CO2 e más importante del país (⁷). Para el año 2006 se estimó una producción diaria de 3784 toneladas de residuos ordinarios, lo que se traduce en un aumento de 2,7 veces lo que se generaba en 1991. Esta cifra alcanzó las 4000 toneladas en el año 2014 y desde ese entonces se encuentra en incremento, sin embargo, a un ritmo más desacelerado (¹²).

Respecto al porcentaje de recuperación, el Ministerio de Salud estimó para el año 2014 que solo el 1,26% de los residuos municipales recolectados lograban ser destinados al reciclaje y el compostaje (¹³). Esto significa que el 98,7% terminaba siendo dispuesto en vertederos municipales y rellenos sanitarios, agotando con mayor velocidad la vida útil de estos terrenos y generando importantes cantidades de CH4 , CO2 y otros compuestos orgánicos volátiles (³).

Mediante la Estrategia Nacional de Separación, Recuperación y Valorización de Residuos publicada en 2016 el país se ha propuesto metas como aumentar para el año 2021 en un''15% el porcentaje de separación y recuperación de residuos a nivel nacional, para su posterior aprovechamiento'' (¹³). Asimismo, desde la promulgación de la Ley para la Gestión Integral de Residuos en el 2010, la administración de los residuos en Costa Rica ha mejorado, incorporando el principio de responsabilidad compartida, pero diferenciada, así como, la responsabilidad extendida del productor. Con la publicación de la Ley, se definen los tipos de residuos y se establecen los principios de jerarquización para su gestión integral, tal como se observa en la figura 1 (¹).

Figura 1 Jerarquización en el manejo de residuos. 

En el caso del Tecnológico de Costa Rica, la Universidad ha sobresalido por su reconocido desempeño ambiental. Sin embargo, asegurar la adecuada gestión de los residuos sólidos sigue siendo parte de los principales retos que afronta. Según Mejías, el 16% de las emisiones de CO2 e que se originan en la Institución provienen de la generación de estos componentes (¹⁴).

En el año 2016, se realizó un estudio de generación y composición de los residuos sólidos ordinarios originados en la Sede Central de la Institución, en el cual se determinó que semanalmente se enviaban 2594,45 kg al relleno sanitario, de los cuales solo el 52% correspondían a componentes que no podían ser valorizados, mientras que el 27% se asociaba a residuos biodegradables, el 19% a valorizables y el restante 2% a peligrosos, eléctricos, electrónicos y textiles (¹⁵).

En razón de esos resultados, en los últimos años la creación de medidas para asegurar la gestión integral de los residuos sólidos ha sido un eje primordial para la Universidad, pues su implementación no solo lograría reducir los impactos que conlleva la disposición de estos materiales en los rellenos sanitarios, sino que reafirmaría el compromiso del Tecnológico de Costa Rica en formar profesionales con alta conciencia ambiental.

Materiales y métodos

Definición del caso estudiado

El estudio se desarrolló en la Sede Central del Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR), ubicada en la provincia de Cartago, cantón Central, Costa Rica. Esta es una institución nacional autónoma de educación superior universitaria que tiene como funciones principales la docencia, la investigación y la extensión de la tecnología y la ciencia, para el desarrollo del país.

El campus posee un área de 0,9 km2 , abarca más de 90 edificios de aulas, estructuras de más de 4 pisos, laboratorios, campos agropecuarios, servicios de alimentación, servicios médicos, espacios administrativos e instalaciones deportivas como gimnasio, cancha multiuso, plaza de fútbol, pista de atletismo, piscina y cancha de béisbol (¹⁶).

Según datos brindados por el Departamento de Admisión y Registro, en el año 2016 la población de estudiantes y funcionarios del campus fue de 9424, cifra que disminuyó en el año 2018 a 8670 personas. En el caso de las residencias estudiantiles, se cuantificó una población de 202 estudiantes en el año 2016. Para el año 2018, construido un nuevo edificio, la población se duplicó, de modo que en cada edificio habitaban 192 estudiantes, cifra que se mantuvo en el año 2019.

Desde el año 2013 la Universidad cuenta con la Unidad Institucional de Gestión Ambiental y Seguridad Laboral (GASEL), la cual se encarga, entre otras tareas, de diseñar e implementar programas que minimicen o prevengan el impacto ambiental y el riesgo laboral. Como parte de sus objetivos, se encuentra lograr la gestión integral de los residuos sólidos generados en el campus, por ello cuenta con el programa de Manejo de Residuos Institucionales (MADI), mediante el cual se recolectan y gestionan los residuos generados en la Institución.

Estudio de caracterización de los residuos sólidos ordinarios

El procedimiento se fundamenta en la Metodología para Estudios de Generación y Composición de Residuos Sólidos Ordinarios, presentada en el decreto n.° 37745-S (¹⁷). Para su elaboración se consideraron los residuos sólidos no valorizables recolectados en los 15 contenedores ubicados en el Campus Central, durante una semana lectiva, en el año 2018.

Cabe señalar que para el sector de Residencias Estudiantiles se realizó el estudio primero en el año 2018 y luego en el 2019, dado que en los datos reportados por Calderón en el 2016 no se contempló la construcción de la nueva edificación.

A continuación, se describe el método empleado para la medición de cantidad y composición de los residuos en cada uno de los contenedores:

Donde

peso neto de la categoría i en el estrato

suma de los pesos de todas las categorías

Es importante indicar que el procedimiento se realizó tres veces por cada contenedor, debido a que esta es la frecuencia en que los residuos son recolectados durante todas las semanas para ser dirigidos al relleno sanitario, por lo que con ello se pudo determinar la generación semanal.

En el muestreo realizado se utilizó una balanza digital con una incertidumbre de ±0.01 y de capacidad máxima de 300 kg. Los muestreos se realizaron los martes, jueves y sábado, y el horario de estudio se estableció para después de las 15:00 por ser la hora en la que los colaboradores de la Unidad de Conserjería cesan sus labores, lo que garantizó que en los contenedores estuvieran todos los residuos sólidos generados durante el día.

Análisis de la información

Con la finalidad de analizar estadísticamente el comportamiento de la generación de residuos sólidos en cada uno de los contenedores, se realizó un análisis de correlación de multivariables mediante el método de componentes principales, por medio del Software Minitab, versión 17.1.0. Cabe señalar que en la comparación de los estudios de caracterización para cada año (2018 y 2016) no se consideraron los contenedores de residencias estudiantiles, Comedor A ni Comedor B, dado que estos últimos fueron únicamente cuantificados en el 2018.

Las emisiones de CO2 equivalente se calcularon mediante la ecuación 2, para la cual se utilizó un factor de emisión de 0,0581 kg CH4/kg de residuos sólidos, según lo reportado por el Instituto Meteorológico Nacional en su novena edición:

Donde

CG: kg de residuos sólidos

FE: factor de emisión (kg CH₄/kg de residuos sólidos)

PCG: potencial de calentamiento global para CH₄

Resultados

A partir del estudio de caracterización realizado, se obtuvieron los valores indicados en el cuadro 1, los cuales señalan que por semana 2521 kg de residuos fueron enviados al relleno sanitario en el año 2018, lo que representa una producción per cápita de 0,042 kg por día. Este valor es significativamente inferior al reportado en la literatura por instituciones de enseñanza superior como la Universidad Iberoamericana de México y la Universidad Politécnica Salesiana de Ecuador; de la última se reportó la generación de 0,30 kg/persona/día (¹⁸); (¹⁹) sin embargo, el valor obtenido en el estudio aquí presentado se asimila a los reportes de la Universidad Nacional de Costa Rica y la Universidad Pontificia Bolivariana seccional Bucaramanga, los cuales indican la generación de 0,042 y 0,052 kg/persona/día respectivamente (²⁰), (²¹).

Cuadro 1 Cantidad de residuos sólidos no valorizables generados semanalmente en el Campus Central en el año 2018. 

En cuanto a la composición de los residuos, en la figura 2 se aprecia que el mayor porcentaje corresponde a la categoría de''Otros componentes'', los cuales no pueden ser valorizados mediante técnicas de reciclaje ni tratamientos biológicos como el compostaje; por lo tanto, es de esperar que la mayor fracción de residuos correspondan a esta clasificación. Seguidamente, se encuentran los''Residuos biodegradables'', para los cuales GASEL ha iniciado un proyecto piloto que pretende darles tratamiento.

Figura 2 Composición de los residuos sólidos no valorizables generados semanalmente en el Campus Central en el año 2018. 

Cabe señalar que el porcentaje de generación de residuos plásticos pasó de un 8,1% en el 2016 a un 4% en el 2018, debido a la implementación de medidas como la creación de la directriz de Eliminación de Plástico de un Solo Uso, que prohibió su compra, comercialización y uso, incluyendo los productos elaborados a partir del poliestireno expandido, mejor conocido como estereofón. La aprobación de esta directriz, con la cual se convirtió al ITCR en la primera universidad estatal libre de plástico de un solo uso, ha sido acompañada de capacitaciones y actividades que permiten a la población sustituir el material.

En cuanto a los sectores estudiados, en la figura 3 y la figura 4 se indica que para el año 2016 la mayor cantidad de residuos plásticos se generaban en contenedores cercanos a las sodas estudiantiles, ubicadas cerca de los edificios del Departamento de Aprovisionamiento, el área de Deportes y la Unidad de Transportes. En la figura 5 y la figura 6 se aprecia como este comportamiento cambió en el año 2018 gracias a las medidas mencionadas. Sin embargo, los resultados obtenidos para ese año señalaron que los mayores generadores de plástico en el 2018 fueron las Residencias Estudiantiles y la soda contigua al edificio de Deportes. Para esta última, se encontró que los residuos plásticos correspondían a materiales de embalaje que los operadores de la soda no separaron adecuadamente; de ahí la importancia de realizar estudios de composición de residuos sólidos para lograr identificar los aspectos de mejora.

Figura 3 Gráfico de cargas relacionadas con los primeros dos componentes del estudio de caracterización del año 2016''realizado por Vindas ()''. 

Figura 4 Gráfico de puntuaciones para los primeros dos componentes del estudio de caracterización del año 2016''realizado por Vindas ()''. 

Figura 5 Gráfico de cargas correspondientes a los primeros dos componentes del estudio de caracterización del año 2018''realizado por Vindas ()'' 

Figura 6 Gráfico de puntuaciones para los primeros dos componentes del estudio de caracterización del año 2018''realizado por Vindas ()''. 

De manera general se indica en la figura 5 y la figura 6 que residuos valorizables como plástico, poli laminados, vidrio y metal fueron generados de modo correlacionado, pues hubo un ligero aumento en la generación de papel, cartón y vidrio, probablemente a causa de las medidas de sustitución del plástico de un solo uso, y en el caso de los residuos poli laminados, se evidencia una reducción del 50%.

Este análisis de correlación por multivariables en el 2018 se reportó con un porcentaje de información contenida del 49,6% debido a la variabilidad de los datos obtenidos, mientras que en el 2016 se reportó con un 73,4% de variabilidad.

En cuanto a los desechos generados en las residencias estudiantiles, se encontró que en el año 2018 la generación per cápita fue de 0,216 kg/día, cifra significativamente inferior al promedio nacional de 1,1 kg/persona/día (12), y como resultado de las medidas implementadas en el 2019, la generación per cápita disminuyó todavía más en ese año, a un valor de 0,110 kg/día. Como se observa en la figura 7, la mayor generación en el sector de residencias estudiantiles corresponde a los residuos biodegradables, los cuales se logró reducir en un 74% gracias a la ejecución de campañas para evitar la pérdida y el desperdicio de alimentos en la Institución, y a la implementación de un programa de separación de orgánicos, específicamente para las residencias. En cuanto a la generación de los residuos valorizables como papel, cartón, plástico, metal y poli laminados, se observa una reducción gracias a campañas de concientización, así como al cambio del etiquetado de todos los contenedores de residuos de la Institución, que ha facilitado la separación en la fuente. Esta disminución representa una reducción anual de 22 856 kg de CO2 equivalente.

Figura 7 Generación de residuos en residencias estudiantes en el periodo 2018 - 2019. 

Cabe señalar que las medidas mencionadas se formularon a partir del estudio de composición de residuos sólidos elaborado por Calderón en el 2016 en el Campus Central (¹⁵). De otras actividades implementadas puede conocerse en el cuadro 2.

Cuadro 2 Medidas implementadas en el periodo 2016-2018. 

Conclusiones