BIOLEACH: un modelo matemático para la evaluación conjunta de la producción de lixiviados y biogás en vertederos de RSU

Abstract

[EN] Leachate and biogas production are two critical issues both on the operational and post-clausure phase of solid waste landfills. Leachate is formed by the percolation of the fluid that enters the landfill from external sources (e.g. runoff and precipitation) and the loose of humidity of the solid waste mass. On the other hand, the landfill gas (mainly CH4, CO2 and other greenhouse effec gases) is produced from the anaerobic decomposition of the organic matter of the solid waste mass. Both processes, leachate and biogas production occur simultaneously in time and they are in fact coupled thriugh the production or consumption of water. However, there are no available mathematical models that allow the joint estimation of leachate and biogas on real conditions. The main objective of the TFM is to develop a mathematical model at monthly scale (BIOLEACH) that allows the joint prediction of lechate and biogas production using mass balance techniques. This model will be applied to real data obtained from a existing landfill. Besides, the leachate and biogas production will also be calculated at annually scale using the already existing techniques: balance equation (leachate) and complete degradation of the organic matter (biogas).

[ES] Durante la fase de explotación y mantenimiento postclausura de un vertedero de residuos sólidos urbanos, la producción de lixiviados y de biogás se plantea como los dos problemas medioambientalmente más relevantes. El lixiviado se forma a partir del fluido que se filtra a través de la masa de residuos y extrae materiales disueltos o en suspensión. Este lixiviado está formado por el fluido que entra en el vertedero desde fuentes externas (drenaje superficial y precipitación, fundamentalmente), así como por la pérdida de humedad de la propia masa de residuos. Por otra parte, el gas de vertedero (conformado principalmente por una mezcla de metano, dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero) se produce a partir de la descomposición en fase anaerobia de la materia orgánica presente en los residuos depositados en el vaso. Los procesos de formación de la producción de lixiviados y biogás ocurren simultáneamente en el tiempo y están acoplados entre sí a través del consumo y/o producción de agua. Sin embargo, no existen modelos matemáticos que permitan la evaluación de la producción conjunta de lixiviados y biogás. El objetivo del presente TFM es desarrollar un modelo a escala mensual que permita la evaluación de la producción conjunta de lixiviados y biogás mediante la aplicación de técnicas de balance hídrico. El modelo desarrollado se aplicará a un vertedero de RSU. Adicionalmente, se estimará la producción de lixiviados y biogás utilizando las técnicas habitualmente empleadas en el diseño de vertederos a escala anual: método de la ecuación de balance (lixiviados) y método de la descomposición completa de la fracción orgánica (biogás).