Capping: La Bioingeniería al servicio de la Gestión Ambiental

La Ley 25.916de Presupuestos Mínimos de Protección Ambiental para la Gestión Integral de Residuos Domiciliarios establece un marco regulatorio esencial para la gestión adecuada de los rellenos sanitarios en Argentina. En este contexto, el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, en conjunto con el Consejo Federal de Medio Ambiente (COFEMA), tienen la responsabilidad de definir las condiciones de construcción y operación de estos sitios.

La normativa se alinea con los estándares internacionales en materia de gestión de residuos sólidos, reconociendo al capping como una etapa fundamental en el cierre y post cierre de los rellenos sanitarios.

Esta cobertura se instala como una barrera inicial o intermedia mientras el relleno se encuentra en operación. Su función principal es actuar como una tapa funcional dentro del diseño general del relleno sanitario hasta que los residuos se estabilicen mecánicamente y biológicamente. La estabilización se refiere a la reducción de la descomposición de los residuos, la generación de gases y la lixiviación.

La aplicación de un capping puede ser temporal antes de la instalación definitiva, una vez que el relleno ha alcanzado su capacidad máxima autorizada. Durante este período intermedio, puede ocurrir un asentamiento adicional de los residuos y una posible colocación de residuos adicionales para lograr el perfil final de diseño.

• Adaptable al diseño del relleno: Debe ser compatible con el diseño general del relleno y funcionar adecuadamente hasta que los residuos se estabilicen.

• Control del agua: Facilita el drenaje y control de la infiltración de agua (no la evita por completo), para evitar la acumulación de líquidos y la generación excesiva de lixiviado.

• Control de gases: Permite la ventilación controlada de los gases generados por la descomposición de los residuos, evitando la acumulación y posibles riesgos de explosión o incendio.

• Reducción de emisiones fugitivas: Atenúa la emisión incontrolada de gases a la atmósfera.

• Manejo del lixiviado: Contribuye a la gestión del lixiviado, permitiendo su tratamiento y recirculación si es necesario.

• Estética y paisaje: Puede incorporar elementos que consideren la estética del entorno.

• Vegetación: Puede facilitar el crecimiento de vegetación para estabilizar el suelo y contribuir a la integración paisajística.

• Control de la erosión: debe ser resistente a la erosión para proteger la superficie del relleno sanitario de los agentes erosivos como el viento, la lluvia y el escurrimiento superficial.

Los materiales utilizados en el capping temporal pueden incluir:

• Materiales de barrera física: Suelos con baja permeabilidad como arcillas compactadas,, geomembranas sintéticas, geocompuestos con arcilla bentonítica (GCL) y otros geosintéticos.

• Materiales para funciones específicas: Materiales oxidantes de metano, suelo natural para soportar vegetación, y vegetación de bajo porte con alta evapotranspiración (gramíneas, arbustos, etc.).

• Cubiertas temporales alternativas: Para periodos específicos, se pueden proponer alternativas como las geomembranas solares que combinan una geomembrana convencional con paneles fotovoltaicos para generar energía solar.

Es importante destacar que, en el caso de utilizar materiales impermeables, el diseño del capping temporal debe contemplar la incorporación de dispositivos para la entrada controlada de agua y/o aire (pozos, drenes, tuberías, etc.) cuando sea necesario. Esto permite la ventilación del relleno y evita la acumulación de gases o líquidos que pudieran afectar su estabilidad.

Una vez que los residuos se han estabilizado mecánicamente y ha ocurrido una descomposición y lixiviación significativas de contaminantes, se puede instalar la cobertura permanente. Si bien el capping permanente comparte algunas funciones con el temporal, también cumple con requisitos adicionales para garantizar la protección ambiental a largo plazo:

• Funcionalidad post-clausura: Debe adaptarse al uso final previsto para el terreno una vez clausurado el relleno. Analizaremos esto más adelante. 

• Manejo del lixiviado: Incluyendo minimización, tratamiento y recirculación. 

• Atenuación y drenaje de gases fugitivos: debe controlar la emisión de gases, principalmente metano, mediante una barrera de gas, un sistema de extracción y monitoreo continuo. 

• Proveer soporte para el crecimiento de vegetación: La cobertura vegetal estabiliza el suelo, reduce la lixiviación, mejora la estética y promueve la biodiversidad. 

• Resistencia y sostenibilidad: Debe ser duradera y con una demanda de mantenimiento sostenible. 

• Monitoreo: Debe facilitar la implementación de un sistema de monitoreo simple y duradero para evaluar su funcionamiento.

• Prevención de cualquier emisión de gases (en combinación con un sistema de extracción de gases)

• Manejo de aguas: Debe garantizar el manejo adecuado de la escorrentía superficial para evitar la erosión.

• Control de la erosión y adaptabilidad: Debe ser resistente a la erosión y los hundimientos del terreno.

El capping permanente es el elemento clave para controlar las emisiones del relleno sanitario a mediano y largo plazo. Su correcto diseño, construcción y mantenimiento son fundamentales para lograr la calidad final deseada del terreno y minimizar los impactos ambientales una vez clausurado el relleno.

La estructura del capping está formada por una secuencia de diferentes capas y materiales que, comenzando desde arriba, se pueden enumerar de la siguiente manera:

1. Capa superficial: Controla la erosión, desvía el agua, facilita la evapotranspiración, atenúa las emisiones de gases y mejora la estética. Compuesta  por vegetación resistente a condiciones adversas, incluso puede incorporarse hidromantos, biomantos, y/o geomantas sintéticas de refuerzo de vegetación

2. Capa protectora y de apoyo: Su función es proteger la capa de barrera, facilitar el drenaje y distribuir las cargas. Se compone de geodrenes geotextiles, capas de arena.

3. Capa de drenaje de agua: Recolecta y conduce el agua, evita su estancamiento y facilita la ventilación. Se compone de capas de material granular como arena o grava, geodrenes sintéticos y/o geotextiles.

4. Capa de bloqueo de agua: Impide la infiltración de agua y controla el flujo de gases. Suele componerse de geomembranas sintéticas y arcilla compactada.

5. Capa de drenaje de biogás: Recolecta, conduce y extrae biogás, previniendo su acumulación.. Se construye con grava, geotextiles, pozos de ventilación y tuberías de recolección de gas.

6. Capa de contacto con residuos: Protege la capa impermeable del capping de daños mecánicos causados por los residuos filosos o irregulares, distribuye uniformemente las cargas de los residuos sobre la capa impermeable para evitar tensiones excesivas y facilitar el drenaje del lixiviado hacia los sistemas de recolección ubicados por debajo. Se compone de geotextiles y capas de arena o grava.

En la Figura 1 observamos un modelo estándar. La secuenciación y materiales incluirán algunos de estos componentes basados ​​en la calidad de los residuos, el modelo de relleno adoptado, las condiciones locales, la disponibilidad de materiales, el tiempo de servicio requerido, el cumplimiento de las regulaciones nacionales, los usos posteriores, los costos, etc.

La bioingeniería, que integra técnicas de ingeniería con procesos biológicos, ofrece alternativas sostenibles y ecológicas para el capping de rellenos sanitarios.  Las técnicas de re-vegetación y los geosintéticos cumplen un rol fundamental en la capa superficial del capping: 

Favorece la vegetación: Muchas de estas biomantas son compatibles con la hidrosiembra. Al incorporar semillas de césped y fertilizantes a la mezcla de hidrosiembra, se puede promover el crecimiento de la vegetación directamente sobre la manta. Las raíces de las plantas se entrelazan con las fibras de la manta, proporcionando una mayor estabilidad al suelo y mejorando el control de la erosión a largo plazo. 

Esta técnica de siembra de semillas, seleccionadas localmente, mezcladas con agua y fertilizantes, aplicada directamente al suelo, favorece una cobertura vegetal acelerada y pareja. 

Existen registros del uso de hidrosiembra,  combinado con lodos de tratamiento de efluentes como fertilizantes. Además, su compatibilidad con geosintéticos garantiza una mayor protección contra la erosión y mejores condiciones para el desarrollo de la vegetación. 

El establecimiento de plantas gramíneas con alto poder anti-erosivo, seguido de la introducción de plantas leñosas, es una práctica ampliamente utilizada a nivel global. La selección de especies, acordes a las condiciones locales y a los usos finales, deberá ser analizada por un profesional. 

La vegetación juega un papel fundamental en el capping permanente, proporcionando diversos beneficios:

Mejora la estabilidad superficial del talud: Las raíces de las plantas ayudan a anclar el suelo y prevenir la erosión. Se ha demostrado que una actividad tan simple como el establecimiento de vegetación en pendientes en rellenos sanitarios puede aumentar el factor de seguridad hasta en un 20%.

• Aumenta la evapotranspiración: Las plantas absorben agua del suelo, reduciendo la cantidad que podría infiltrarse en los residuos y generar lixiviado.

• Mejora la estética del sitio: La cobertura verde crea un entorno más agradable y natural.

• Reduce la erosión eólica: Las plantas actúan como barrera contra el viento, protegiendo el suelo de la erosión.

• Contribuye a la biodiversidad: La vegetación atrae fauna benéfica y crea un hábitat para diversas especies.

Usos posteriores: El reverdecimiento del relleno sanitario contribuye a usos posteriores verdes como parques, jardines, reservas naturales, etc.

Los biorrollos son cilindros confeccionados con material vegetal compactado, generalmente una mezcla de tierra, arena, semillas de gramíneas y fertilizante orgánico, envueltos en una malla geotextil. Estos elementos se utilizan principalmente para estabilizar taludes en terrenos inclinados, previniendo la erosión del suelo y promoviendo el crecimiento de la vegetación.

Ventajas de los biorrollos:

• Alta resistencia a la erosión: La estructura compacta de los biorrollos y la presencia de la malla geotextil les confieren una gran resistencia al arrastre por agua y viento, minimizando la erosión del suelo en taludes.

• Favorecen el crecimiento vegetal: Las semillas de gramíneas incluidas en la mezcla de los biorrollos, junto con el sustrato nutritivo, crean un ambiente favorable para el establecimiento y desarrollo de vegetación nativa o adaptada al sitio.

• Mejora la estética del talud: La cobertura vegetal proporcionada por los biorrollos aporta un aspecto natural y agradable al talud, integrándolo mejor al entorno.

• Solución ecológica y sostenible: Los materiales utilizados en la elaboración de biorrollos son biodegradables y provienen de fuentes naturales, lo que minimiza su impacto ambiental.

• Fácil instalación y mantenimiento: La colocación de biorrollos es un proceso relativamente sencillo y rápido, y su mantenimiento se limita a inspecciones periódicas para asegurar su buen estado y funcionamiento.

El pasto vetiver (Vetiveria zizanioides) es una gramínea perenne originaria de Asia, conocida por su sistema de raíces profundo y extenso, que puede alcanzar hasta 5 metros de profundidad. Esta característica le otorga una gran resistencia a la sequía, la salinidad y las inundaciones, convirtiéndolo en una especie ideal para la estabilización de taludes y el control de la erosión en terrenos degradados.

Ventajas del pasto vetiver:

• Alta resistencia a la erosión: El sistema radicular profundo del pasto vetiver ancla el suelo y evita el deslizamiento, previniendo la erosión incluso en terrenos con pendientes pronunciadas.

• Adaptabilidad a diferentes condiciones: El pasto vetiver tolera una amplia gama de condiciones climáticas, incluyendo sequías, inundaciones y suelos salinos, lo que lo hace adecuado para su uso en diversas regiones.

• Crecimiento rápido y fácil mantenimiento: El pasto vetiver se propaga rápidamente por rizomas, formando una densa cobertura vegetal que requiere un mínimo de mantenimiento.

• Efecto depurador del agua: El pasto vetiver tiene la capacidad de filtrar y depurar el agua, contribuyendo a mejorar la calidad del agua en zonas aledañas a su cultivo.

Beneficios para la biodiversidad: La densa cobertura del pasto vetiver proporciona refugio y alimento para diversas especies de fauna, contribuyendo a la biodiversidad local.

La bioingeniería se posiciona como una herramienta valiosa para complementar las técnicas tradicionales de capping en rellenos sanitarios. Al integrar procesos biológicos con soluciones de ingeniería, la bioingeniería permite desarrollar un capping más sostenible, eficiente, estético y favorable para la biodiversidad, contribuyendo a la gestión ambiental responsable de estos sitios y su transformación en espacios verdes y productivos.

• Cossu, R., & Garbo, F. (2018). Landfill Covers. Solid Waste Landfilling, 649–676. 

• Koda, E. (2011). Slope erosion control with the use of fly-ash and sewage sludge. Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Land Reclamation.

• Vaverková, M. & Adamcová, D. (2018) CASE STUDY OF LANDFILL RECLAMATION AT CZECH LANDFILL SITE. Department of Applied and Landscape Ecology, Faculty of AgriSciences, Mendel University in Brno, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Czech Republic.