Análisis y estimación de la generación y disposición final de envases metálicos en México
Estudio realizado por la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional
RESUMEN
El estudio de análisis y estimación de la generación y disposición final de envases metálicos en México, realizado por el Instituto Politécnico Nacional, para la Cámara Nacional de Fabricantes de Envases Metálicos (CANAFEM), consistió en hacer una estimación de la generación y disposición final de envases metálicos de aluminio y acero en sitios de disposición final (SDF) en las principales ciudades de México.
Se eligió el enfoque de balance de masas, a través de las diferentes etapas del manejo integral de residuos sólidos (MIRS), por ser este el único método para determinar la generación y el movimiento de residuos sólidos (en este caso, de envases metálicos) con cierto grado de fiabilidad.
Se determinaron parámetros como el peso promedio de un envase de acero y aluminio (como residuo) así como el peso volumétrico de los mismos. Además se hizo un muestreo que permitió determinar cuáles son los tipos de envases más comúnmente desechados en casas-habitación de nivel socioeconómico 6, en la Ciudad de México.
El proyecto incluye el desarrollo de un modelo matemático de estimación de la distribución de envases en los residuos de la CDMX, el cual puede ser replicado también en las ciudades de Guadalajara y Monterrey.
INTRODUCCIÓN
El estudio consistió en hacer una estimación de la generación y disposición final de envases metálicos de aluminio y acero en las principales ciudades de la República Mexicana.
A raíz de la prohibición de los plásticos de un solo uso se ha desatado una polémica sobre los empaques y envases que rápidamente se convierten en residuos. Bajo este hecho una de las preguntas de investigación del presente estudio fue: ¿Pueden los envases metálicos ser considerados un ejemplo de “envases sustentables” dentro del nuevo modelo de la economía circular?
Este proyecto se enfocó en estudiar el ciclo de lo que está sucediendo con los envases metálicos una vez que se desechan y en dilucidar si estos están contribuyendo significativamente al problema de los residuos o no.
ANTECEDENTES
La producción de envases metálicos en México, en el año 2018 fue de 21 mil 580 millones de unidades de envases según datos proporcionados por la CANAFEM, de los cuales el 84.6% correspondió a envases de aluminio y 15.4% a envases de acero.
OBJETIVOS
Los objetivos del presente estudio son:
1. Hacer una revisión bibliográfica exhaustiva
de instrumentos de la política ambiental que permitan estimar porcentaje promedio de envases encontrados en SDF.
2. Realizar una estimación de envases metálicos generados en casas-habitación de la CDMX.
3. Obtener las principales categorías de envases metálicos consumidos en una muestra de casashabitación.
4. Obtener el valor de peso específico (peso volumétrico) de una mezcla de envases metálicos para poder hacer la conversión de unidades producidas a su equivalente en peso.
5. Establecer estructura del proceso de acopio, almacenamiento, transporte y recuperación
de envases metálicos en las etapas previas
a la disposición final de envases, mediante la identificación de variables.
6. Desarrollar un modelo matemático para la estimación de envases recuperados en la CDMX y de envases que llegan a SDF, que pueda ser replicado en otras ciudades.
MÉTODOS
Para dar cumplimiento a los objetivos anteriores se utilizaron los siguientes métodos:
• Para el objetivo 1 se realizó una revisión bibliográfica exhaustiva de instrumentos como Programas estatales de residuos, programas municipales de Manejo de RSU, estudios de diagnóstico de RSU, etc. que nos dieran datos de composición de los RSU en diferentes lugares de la República Mexicana y a partir de ellos extraer datos relevantes de porcentajes de envases metálicos que llegan a la basura.
• Para los objetivos 2 y 3 se realizó un muestreo para la determinación de los principales tipos
de envases metálicos (EM) en los residuos de casas-habitación así como la clasificación de los envases recolectados para saber cuáles son las principales categorías que podemos encontrar en los desechos de casas-habitación.
• Para cumplir con el objetivo 4 se determinó la masa y peso volumétrico de diversas muestras de envases metálicos (de acuerdo a la norma técnica NMX – AA – 19 – 1985).
• Para el objetivo 5 se determinó el proceso de acopio y recuperación de envases metálicos para la CDMX por el método de balance de masa, ya que es el método más confiable para este fin. Adicionalmente, se visitaron centros de acopio de residuos para obtener datos de campo y dilucidar los eslabones en la cadena de recuperación y reciclaje de los envases metálicos.
• Finalmente con toda la información de los puntos anteriores, se desarrolló un modelo de distribución para la CDMX ya que es la única ciudad del país que cuenta con inventarios históricos de residuos de hasta 13 años atrás (siendo el primero el de 2006 y el último el de 2018, que es el año base del presente estudio).
El sistema se delimitó a la CDMX y a partir de los resultados se hicieron escenarios para Guadalajara y Monterrey.
CONTEXTO DEL MANEJO DE LOS RESIDUOS EN MÉXICO
En análisis de lo que sucede con los residuos de los productos que consumimos es una vía válida para inferir valores desconocidos de lo que sucede, en el caso del presente proyecto, con los envases metálicos cuando estos son desechados por las personas o al término de su vida útil. De hecho, el estudio de lo que como sociedad desechamos se usa para elaborar indicadores del grado de industrialización de un país, de sus hábitos de consumo, etc.
En México, la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de Residuos, (LGPGIR) clasifica a los residuos en sólo tres categorías: residuos sólidos urbanos (RSU), residuos de manejo especial (o RME y que son los que se generan en gran volumen principalmente en las actividades primarias como agricultura, silvicultura, pesca, etc. o en actividades como la construcción, residuos de construcción, residuos electrónicos y que requieren planes de manejo debido a su gran cantidad y volumen); y finalmente los residuos peligrosos (o RP). Los envases metálicos usados o desechados pertenecen a la categoría de RSU.
Hay tres parámetros de los RSU que son muy importantes de medir para la planeación de necesidades de infraestructura tales como: plantas de selección, estaciones de transferencia, plantas de tratamiento o reciclaje o vertederos de residuos. Estos parámetros son: la generación per cápita (gpc), la composición de los residuos y el peso volumétrico (pv).
GENERACIÓN PER CÁPITA
Según el Diagnóstico Básico de Residuos de 2012, en México la generación pércapita promedio fue de 0.96 kilogramos por habitante por día1 . Si multiplicamos la gpc por el número de habitantes de un país, en este caso 125 millones 300 mil habitantes (haciendo una proyección de la población a 2018 a partir de datos de INEGI) tenemos una generación total estimada de 120 mil 288 toneladas diarias de residuos.
COMPOSICIÓN
La composición de los residuos a nivel nacional se muestra en la figura 1. La mitad de los residuos corresponden a compuestos orgánicos. Los residuos de aluminio y metales ferrosos corresponden a 1.5% y 1.1%, respectivamente.
Para las ciudades que son objeto del presente estudio se tienen los siguientes datos:
1 Existe un nuevo Diagnóstico Nacional de Residuos publicado en mayo de 2020 (con datos de 2017) que indica que la generación per cápita promedio nacional es de 0.944 kg por habitante por día.
GUADALAJARA, JALISCO
La información del Programa Estatal para la Prevención y Gestión Integral de Residuos del estado de Jalisco 2016 – 2022 se usó como base para la estimación de datos en la Ciudad de Guadalajara. La población estimada a 2018 es 1,421,192 habitantes con una generación per cápita 1.29 kg/hab.d lo que a su vez se traduce en una generación total promedio de 1828 toneladas diarias de residuos sólo en el municipio de Guadalajara.
La mitad de los residuos que se producen son residuos orgánicos biodegradables (53.88%), seguido de plásticos con 12.99%, residuos sanitarios con 12.56% y los materiales como material ferroso (en donde estarían contenidas las latas de acero) representan el 1.2 por cierto del total, mientras que las latas de aluminio representan el 0.27%.
MONTERREY, NUEVO LEÓN
El último Programa Estatal de Residuos de Nuevo León disponible (2009 – 2015) reporta una gpc de 1.32 kg/hab.d y una generación total de 1,319 toneladas diarias de residuos.
Desafortunadamente este programa no contine una gráfica de composición que pueda ayudarnos a deducir cuánto de esto son envases metálicos por lo que para Monterrey se usaron los porcentajes de composición nacionales.
CIUDAD DE MÉXICO
La Ciudad de México (CDMX), es un caso aparte ya que por sí sola genera casi el 10% del total nacional. Según el Inventario de Residuos Sólidos (IRS) de 2018, se generaron 13076 toneladas diarias de residuos. Los habitantes de la CDMX tienen una generación per cápita promedio de 1.38 kg/hab.d, una de las tasas más altas del país.
Ninguno de los 13 inventarios de residuos publicados por el Gobierno de la Ciudad de México contiene una gráfica de composición, que como ya mencionó anteriormente, es un dato muy importante para saber qué es lo que tiramos qué de ello se podría aprovechar y valorizar.
Por lo tanto, la gráfica de composición para la Ciudad de México, se obtuvo a partir de dos estudios muy detallados que se publicaron en 2009 y 2013 y con los cuales fue posible obtener porcentajes precisos de latas de acero y de aluminio en los desechos de la ciudad.
Prácticamente el 50% de los residuos de la Ciudad son orgánicos, seguido de los residuos sanitarios con 10.77%. El aluminio figura con 0.29% mientras que el material ferroso representa el 1.16%.
Esto es importante saberlo porque, a partir de datos de composición de los residuos, es posible estimar indirectamente la cantidad de envases metálicos que se utilizaron y que posteriormente fueron desechados en una Ciudad. Esto partiendo de la premisa de que, si se compran y usan 5 envases metálicos, este mismo número de envases podrán ser rastreados en camiones
recolectores o en las plantas de transferencia de la CDMX (quizás con alguna pérdida pero su rastreo en los servicios de recolección es una medida indirecta de la cantidad de envases metálicos que se distribuyeron a la ciudad).
La ciudad de México entonces se tomó como base para el balance de materia y modelo del presente estudio debido a que es la Ciudad que tienen más infraestructura para el manejo de sus residuos. Cuenta con 12 estaciones de transferencia (ET) en donde se trasvasan 8346 toneladas diarias (de las 13 mil que se generan). Además cuenta con dos plantas de selección en donde se recuperan 184 toneladas diarias de materiales, dos plantas de compactación en las cuales se recuperan 769 toneladas diarias de RSU que se mandan a co- procesamiento en cementeras; así como ocho plantas de composta donde se procesan 1383 ton/d de materia orgánica. Finalmente se envían a disposición final 8107 toneladas diarias, las cuales se depositan en cinco sitios de disposición final (cuatro ubicados en el Estado de México y uno en el estado de Morelos).
RESULTADOS
A continuación se presenta un resumen de los resultados obtenidos, siguiendo el orden de los objetivos planteados.
• Revisión bibliográfica: porcentajes de envases de aluminio y acero en los RSU
A nivel estatal, los estudios recopilados reportan un promedio de 1% de envases de aluminio (a veces reportados como aluminio y a veces como latas de aluminio) mientras que, para los envases de acero, puede deducirse que se encuentran siempre en el rubro “material ferroso” con un promedio de 1.4% , de lo cual no necesariamente todo corresponde a envases. (Los resultados detallados se encuentran en el Anexo IV del informe final).
Para la Ciudad de México, el estudio realizado por Duran et. al., en 2013 reportó un promedio de 0.29% de latas de aluminio y 1.16% de metales ferrosos en el estudio de composición realizado por él y sus colaboradores.
Otro estudio, realizado por Tovar et.al., en las estaciones de transferencia de RSU en 2009, sí desagrega la fracción latas de aluminio y latas de acero. A partir de los datos medidos en cada estación de transferencia se obtuvieron los siguientes promedios: 0.3% de latas de aluminio y 1.49% de latas de acero.
• Principales categorías de envases metálicos en casas – habitación.
El muestreo se realizó durante todo el mes de septiembre de 2019 en 58 viviendas. Los resultados fueron los siguientes:
Los diez envases más frecuentemente desechados en este muestreo en casas – habitación fueron, de mayor a menor frecuencia:
1. Atún (acero)
2. Cerveza (aluminio)
3. Refresco (aluminio)
4. Leche condensada azucarada (acero) 5. Leche evaporada (acero)
6. Elote (acero)
7. Jugo (acero)
8. Chiles jalapeños (acero)
9. Chiles chipotles (acero)
10. Ensalada de legumbres (acero)
Masa y peso volumétrico de los envases metálicos.
La masa promedio de un envase de aluminio en los RSU se estimó en 0.026 kg, mientras que para latas de acero se obtuvo un valor de 0.044 kg (esto debido a la variación entre los tipos de latas de acero encontradas en las muestras de residuos).
Respecto a los resultados de peso volumétrico se obtuvieron los siguientes datos a partir de mediciones
en el
laboratorio y en centros de acopio de RSU:
– El valor promedio de peso volumétrico de latas de aluminio fue de 48.31 kg/m3.
– El peso volumétrico de una mezcla de latas de acero es de 107.73 kg/m3.
– La mezcla de latas de aluminio y acero promedió 78.48 kg/m3. El anexo V del informe final muestra los resultados a detalle.
Proceso de acopio, almacenamiento, recuperación y disposición final de envases metálicos en las etapas de manejo de residuos.
Se identificaron los siguientes eslabones que participan en el proceso de producción – distribución – acopio, reciclaje de los envases metálicos:
• Fabricantes de envases metálicos.
• Centros generadores de residuos de envases: viviendas (v), unidades económicas (UE) y grandes generadores (GG).
• Centros de acopio mini (Cami).
• Centros de acopio maxi (CAMaxi).
• Empresas fundidoras (F): quienes realizan la fundición y reciclaje de los envases metálicos.
• SDF: sitios de disposición final de residuos.
El esquema de la figura 2 resume el modelo que explica el movimiento de los envases metálicos a través las etapas del manejo de residuos de la Ciudad de México:
• El bloque azul representa la cantidad de envases metálicos distribuidos a la Ciudad de México (a partir de la producción nacional). Para estimar esta cantidad se usó la suma de los porcentajes de envases de aluminio y acero encontrados en los residuos de la CDMX, según el estudio de Tovar et al (1.49% del total de residuos de la ciudad).
• El bloque verde representa los envases distribuidos en la Ciudad de México y desechados por cualquiera de las siguientes unidades: viviendas, grandes empresas o grandes generadores, unidades económicas (tiendas, restaurantes, etc.); otros generadores (edificios institucionales), así como los envases encontrados en la vía pública.
• El bloque naranja representa los residuos que, una vez desechados, son captados por el servicio de limpia y recolección de la ciudad y/o por centros informales de acopio minoristas (CAmi), campañas de recolección de residuos, así como los recolectados en la Central de Abasto (CEDA).
• Finalmente, en el bloque anaranjado se representa todo lo que eventualmente llega a centros de acopio mayoristas (CAMaxi), vía los centros Cami; las estaciones de transferencia (ET), las plantas de selección (PS), etc., y eventualmente llega a las plantas las fundidoras para su reciclaje. Aún con la recuperación que ocurre en todos estos eslabones, una pequeña parte de envases metálicos llegará a vertederos de basura (SDF) en los cuales puede ocurrir una última recuperación de material (gracias a la pepena informal en sitios de disposición final). Es importante aclarar que todo este sistema no necesariamente ocurre dentro de los límites territoriales de una sola ciudad.
El modelo de distribución anterior se basa en la estimación de índices de generación. Por ejemplo, para obtener el índice de generación de EM en viviendas de la CDMX usamos el dato de INEGI de 2,601,323, las cuales generaron (de acuerdo al inventario de RS) 6274 toneladas diarias de residuos. Entonces, la generación del total de viviendas divididas entre el número viviendas nos da un índice de residuos por vivienda de 0.0024 ton/d (o, lo que es lo mismo 2.4 kg/ vivienda por día. De esto, el 1.74% corresponde a envases metálicos, Por lo tanto, el índice de desecho de envases metálicos en una vivienda de la CDMX es de aproximadamente 0.04 kg/dia.
El inventario de la CDMX reportó en 2018 una generación de 13073 ton/día de basura (ó 13539 ton/ día calculadas por el sistema). El porcentaje de envases metálicos en los RSU de la CDMX es de 1.76%, es decir, 238.28 ton/día (que se considera fueron distribuidos a la CDMX).
Para poder transformar las toneladas de envases metálicos en los residuos a su equivalente en unidades se ideó el concepto de una lata teórica que contiene la misma proporción de aluminio y acero de los envases producidos a nivel nacional. Es decir, 4.6% de aluminio y 15.4% de acero. Con esta proporción y con los valores promedio de peso obtenidos a partir de nuestras mediciones determinamos un peso teórico de un envase en la basura de 0.029 kg. Esto permite convertir de kg de envases a número de unidades de envases metálicos.
En resumen, se estimó que en la Ciudad de México se distribuyen y desechan aproximadamente 230.1 ton/d de las cuales 190.2 quedan retenidas en centros de acopio Maxi y eventualmente esta cantidad llega a
las fundidoras (ubicadas fuera de la Ciudad de México). El resto estaría yendo a parar a SDF y se pierde en alguna otra etapa (esto está considerado en el rango del error del modelo).
Para estimar la cantidad de EM que no son recuperados en ninguno de los eslabones anteriores pero que aún pueden ser recuperados gracias a la pepena en SDF, se hicieron tres escenarios: el primero de 75% (escenario 1) de recuperación; el escenario 2 con 50% y el escenario 3 con 25% de recuperación. Quitando esta cantidad se pudo entonces calcular un rango de envases que podrían estarse quedando en los sitios de disposición final sin aprovechamiento alguno. Finalmente, el modelo convierte las toneladas diarias en unidades de envases de acero y aluminio por medio del peso de la lata teórica de aluminio – acero. (0.029 kg).
El porcentaje estimado de envases que no llegan a sitios de disposición final y que por lo tanto se están integrando a la cadena de reciclaje es de al menos 96.6%.
CONCLUSIONES
En el muestreo en casas-habitación se obtuvo una generación per cápita de envases metálicos promedio de 1.63 unidades por semana con una desviación estándar de 2.18.
El porcentaje de recuperación/reciclaje obtenido según el modelo matemático para la CDMX es de: 96.6%.
A partir de la revisión de fuentes bibliográficas estatales y el análisis de datos, se concluyó que se pueden encontrar un promedio de 1% de latas de aluminio y un 1.4% de material ferroso (en el que están incluidas latas de acero) en los RSU a nivel nacional. A partir del análisis de documentos de nivel municipal se obtuvo un valor de 1.33% de latas de aluminio (aunque puede incluir otro tipo de aluminio) y 0.63% de material ferroso en RSU recolectados. A nivel nacional se puede decir que los envases de aluminio en los RSU están entre el 0.27 y el 0.3%, mientras que para envases de acero la cifra puede estar entre 0.88% y el 0.96% del total de RSU recolectados en una muestra del territorio mexicano. De esto, podría generalizarse que hasta el 96.6% se quedan en algún eslabón de la cadena de reciclaje, ya que los envases metálicos tienen un valor considerable en el mercado de compraventa de residuos.
Por lo tanto, los valores promedio de envases metálicos esperados en SDF son aún más bajos y dependen del porcentaje de recuperación que la última pepena que se da en los SDF. Para este estudio se corrieron tres escenarios (recuperación del 25%, 50% y 75% y el resto se consideró como el porcentaje de envases metálicos que potencialmente podrías estarse quedando en SDF sin reciclaje. Es importante mencionar que en México la pepena en SDF de hecho sí ocurre (aunque en algunos SDF está prohibida, pero casi siempre se permite la entrada de recolectores informales que recuperan materiales), por lo que el escenario 1 es plausible. A diferencia de otro tipo de residuos como los plásticos (PET, HDPE), los envases metálicos rara vez quedan confinados en un SDF debido a su alto valor en el mercado.
Para la Ciudad de México se estimó que entre 6,046 (mejor escenario) y 18,137 (peor escenario) envases metálicos (de acero o aluminio) diarios, podrían haber quedado en SDF, durante 2018. Esto representaría el 0.07% (mejor escenario) del total de envases distribuidos a la CDMX, mientras que en el peor escenario este porcentaje podría ser de 0.22% de envases no reciclados.
Para la Ciudad de Guadalajara se estimó que entre 1,614 y 4,842 envases de aluminio; y entre 3391 y 10172 envases de acero diarios, podrían haber quedado en SDF. Mientras que para la Ciudad de Monterrey se estimó que entre 1,293 y 3880 envases de aluminio; y entre 2,242 y 6,726 envases de acero diarios, podrían haber quedado sin reciclaje, bajo los escenarios propuestos.
El peso promedio de un envase de aluminio se estimó en 0.026 kg mientras que un envase de acero promedio se estimó en un peso de 0.044 kg. El peso de un envase metálico genérico compuesto de 84.6% de aluminio y 15.4% de acero (de acuerdo con la proporción de la producción nacional en 2018) se estimó en 0.029 kg.
Los envases de acero prácticamente no sufren compactación. Su peso específico varía de acuerdo con las mediciones realizadas, entre 107 y 144 kg/m3 lo que lo hace más pesado en su transporte (y por ende más costoso). Su precio de compra venta promedio durante el periodo de estudio fue de $0.5 MXN/kg.
Los envases de aluminio son fácilmente compactables. Su peso específico es menor y varia entre 25 y 54 kg/m3 (como latas semi-compactas). Esto lo hace un material más viable de transportar a menor costo. El precio de compra venta promedio durante el periodo de estudio estuvo entre $12 y $18 MXN/kg.
El modelo matemático aún es perfectible y es necesario alimentarlo con datos obtenidos en campo de centros de acopio maxi y de más fundidoras, así como desagregar y calcular índices de generación para otros eslabones que no fue posible determinar. Además, aún está pendiente replicarlo para las ciudades de Guadalajara y Monterrey, pero para ello son necesarios más datos del sistema MIR que aún no están disponibles para estas ciudades.
