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Introducción
La generación y gestión de residuos sólidos requiere del compromiso de la sociedad, gobiernos, academia, medios de comunicación, comunidad, organizaciones e individuos, para minimizar los efectos adversos al ambiente y la salud. Principalmente, la adecuada gestión de materiales reciclables es de vital importancia para reducir la cantidad de residuos que se conducen a los rellenos sanitarios ocupando un espacio innecesario y reduciendo la vida útil de los mismos.
En el año 2013, el 83% de los residuos sólidos domiciliarios que generados en Colombia fueron a los rellenos sanitarios y solo el 17% fue recuperado por recicladores para su reincorporación al ciclo productivo (Departamento Nacional de Planeación y Banco Mundial, 2015). Esta cifra coincide con los datos de la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios, SSPD (2015) donde 81% de los 1102 municipios están disponiendo sus residuos en rellenos sanitarios y el 3,09% hace uso de las plantas de aprovechamiento.
Según el Departamento Administrativo de Planeación Municipal (2014), en Santiago de Cali, durante el año 2011 se aprovecharon 400 toneladas de material reciclable del total generado (577.331 Toneladas), lo cual representa un 0,07%. Los esfuerzos por gestionar estos materiales se están evidenciando en países como Estados Unidos donde las tasas de reciclaje superan el 70% en materiales como el papel de oficina y el aluminio; mientras que alrededor de un 30% en materiales como el PET (United States Environmental Protection Agency, EPA, 2015).
El polietileno teraftalato (PET) es un material reciclable que está en aumento, ocasionando efectos ambientales adversos debidos a las actuales formas de disposición de los productos PET, una vez son utilizados por el consumidor final. Entre los problemas ambientales ocasionados por este material se encuentra mayor acumulación en el medio, muerte de animales, inundaciones, disminución de la vida útil de los rellenos sanitarios. Cuando son destinados para incineración producen contaminación por la generación de gases de efecto invernadero, afectan la salud humana por la emisión de gasestóxicos y la disposición final de las cenizas contamina el agua subterránea por infiltración de lixiviados (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2004).
Aunque el PET es 100% reciclable y fácilmente reprocesable, estas cualidades están lejos de ser consideradas una ventaja, porque sólo el 26% del total de plástico consumido en Colombia es reciclado (Suárez, 2016), esto se explica por diversos factores como, la falta de separación en la fuente, la poca rentabilidad que representa para los recolectores, la selección de este material y la difícil identificación en los centros de acopio dada la gran variedad en el mercado. A esto se suma la falta de un adecuado sistema de recolección de residuos permitiendo una pre-selección de los residuos antes de ser llevados a los rellenos sanitarios.
El promedio mundial de reciclaje del PET, al 2015, fue de 41% siendo Japón el país con la cifra de reciclaje de PET más alta, alcanzando el 78% (Suárez, 2016). En 2013 se reciclaron 31% de los 4 millones de toneladas de PET generados en el mismo año en Estados Unidos (United States Environmental Protection Agency, EPA, 2015).
En el año 2015 se recicló en Colombia el 26% (3500 ton aproximadamente) de los PET producidos, lo cual indica que el restante 74% se condujo a los rellenos sanitarios (Suárez, 2016). La empresa Socya es el segundo captador de PET, ello ha permitido generar inclusión de 800 familias del sector del reciclaje y comercialización de 850 toneladas mensuales de plásticos. Asimismo, cuenta con una capacidad instalada de 4200 ton/año para recuperar envases plásticos PET (Socya, 2016, Rojas, 2016). La empresa ENKA también aporta considerablemente a la recuperación de botellas posconsumo PET, como lo indica en su informe de sostenibilidad, para el año 2015, recuperó 726 millones de botellas cerrando así el ciclo de estas botellas que se convirtieron en resina apta para la fabricación de envases en contacto con alimentos y en fibras de alto valor agregado (Enka, 2015).
Abordar el caso de los PET es importante para dar cumplimiento a los compromisos adquiridos por Colombia en el marco de la agenda internacional orientada a aumentar la reutilización y aprovechamiento de envases de bebidas (Departamento Nacional de Planeación, DNP, 2016). De este modo, se presenta una oportunidad de vincular herramientas de la ingeniería industrial como la dinámica de sistemas a problemáticas como la adecuada gestión de residuos PET.
La literatura reporta la importancia del tema de reciclaje de los PET a nivel mundial principalmente en la localización de los sitios de reprocesamiento, el trabajo conjunto de los sectores formales e informales y la reducción en el consumo de material PET. Así mismo, se reportan diversos trabajos asociados con la gestión de residuos y la dinámica de sistemas (ver Tabla 1).
Tabla 1 Desarrollo de investigaciones en gestión de residuos PET y dinámica de sistemas
Fuente: Los autores
Las investigaciones presentadas en la Tabla 1, señalan la tendencia a indagar sobre la gestión de residuos de PET, resaltando la importancia de las campañas educativas y la definición de opciones de gestión para este residuo. Además, se confirma la aplicabilidad de la dinámica de sistemas para la gestión de diversos residuos sólidos, teniendo en cuenta variables como cantidad de generación, impactos ambientales y económicos; sin embargo, existe la oportunidad de desarrollar estudios dinámicos, es decir estudios donde se consideren las relaciones entre las diferentes variables apoyados en la dinámica de sistemas, a residuos posconsumo como el PET. Este tipo de estudios apoyan el proceso de toma de decisiones para el aprovechamiento de este material (Departamento Nacional de Planeación, DNP, 2016).
Con base en lo anterior, el objetivo de este trabajo es estudiar dinámicamente el impacto ambiental del reciclaje de los residuos PET, con el fin de mejorar la toma de decisiones teniendo como base el Valle del Cauca. En la siguiente sección se presenta la metodología, seguido de los resultados, discusión y finalmente las conclusiones.
Materiales y métodos
IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES
La industria en la que se enfoca el estudio comprende los procesos de separación, selección, acopio, distribución, procesamiento y comercialización del PET tanto en su forma primaria como en productos terminados. Las variables y las relaciones constituyen los elementos necesarios para la construcción del diagrama causal, base fundamental para la simulación. Estas variables incluyen los elementos asociados a la fabricación y reciclaje del PET y los principales efectos ambientales, económicos y sociales relacionados con estas actividades.
DIAGRAMA CAUSAL
Identificadas las variables del modelo, se construyó el diagrama causal que explica el comportamiento del sistema: la actividad de reciclaje del PET y los efectos asociados. En dicho diagrama se identificaron los bucles de realimentación existentes, los cuales constituyen las estructuras primarias de los modelos de dinámica de sistemas.
DIAGRAMA DE FORRESTER
A partir del diagrama causal se desarrolló el diagrama de Forrester, el cual representa la interfase con el software de simulación (Vensim® V) ello permitió el desarrollo formal orientado al estudio de la situación en el tiempo.
SIMULACIÓN
La simulación se realizó para 25 años y se consideró la variación en la tasa de reciclaje de 24%, 30% y 40%. Esta simulación fue realizada en el software Vensim® de acuerdo con el diagrama de Forrester. Los datos utilizados corresponden a información relacionada con la fabricación de envases PET, generación de residuos y reciclaje del PET en el Valle del Cauca, Colombia.
Resultados
IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES
Las variables se presentan en la Tabla 2 y se clasificaron teniendo en cuenta los marcos ambiental, económico y social (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2004).
DIAGRAMA CAUSAL
En la Figura 1 se presenta el diagrama causal realizado. En el sistema se identificaron tres bucles, dos de refuerzo (R1 y R2) y uno de compensación (C1), los cuales se explican a continuación:
Comportamiento de la industria de reciclables (R1): Se aprecia que las empresas que reciclan PET en el Valle del Cauca, reaccionan ante un incremento de la demanda del PET reciclado invirtiendo recursos para incrementar la capacidad instalada. De este modo, aumentan la tasa de reciclaje del departamento del Valle del Cauca, ofertando al mercado una mayor cantidad de PET obtenido mediante reciclaje. El mercado a su vez, reacciona ante la sobreoferta disminuyendo el precio de PET reciclado, lo cual disminuye progresivamente el uso de materia prima virgen, ya que los demandantes de resina PET encontrarán más atractivo usar PET reciclado en lugar de PET virgen.
Este efecto es retroalimentado y hace crecer la demanda de PET reciclado; sin embargo, la disminución exagerada en el precio de PET reciclado tiene un impacto en la tasa de reciclaje, ya que los recolectores de este material encontrarán poco atractivo reciclarlo, ya que no les representaría utilidades.
Influencia del PET reciclado en la adquisición de PET virgen (R2): Evidencia cómo el uso de material reciclado se ve influenciado por los incrementos en la producción de botellas PET y la utilización de material reciclado. Entre mayor fabricación de botellas PET y menor sea el consumo de materiales reciclados, mayor será el uso de PET virgen.
Comportamiento del precio del PET (C1): Se observa cómo el precio de la resina virgen se ve afectado por las reservas de petróleo, las cuales se ven afectadas por el consumo de petróleo asociada al uso de PET virgen. Este bucle es de realimentación de compensación
DIAGRAMA DE FORRESTER
Las variables de nivel para el diagrama de Forrester presentado en la Figura 2 corresponden a Reserva de Petróleo (Energy Information Administration, 2016), Inventario de Resina PET Virgen (PETRECOL, 2013), PET transformados en artículos, Generación de Residuos PET, Acumulación de PET en Botaderos a Cielo Abierto, Acumulación de PET en Rellenos Sanitarios, Inventario de Resina PET Reciclada y Acumulación de CO2 en la atmósfera (PETRECOL, 2013). Estas variables y las relaciones establecidas en el diagrama mostraron los efectos en el ambiente como la reducción de la vida útil de los rellenos sanitarios al disponer materiales que se pueden aprovechar y el comportamiento de dichas variables ante escenarios de estudio, todo ello para fortalecer los procesos de toma de decisiones respecto a la gestión del PET.
SIMULACIÓN
En la Figura 3a se muestra el crecimiento del 9% anual en el consumo de envases PET, lo cual refleja un aumento en la misma proporción de residuos generados de este material. Cabe mencionar que independientemente de la tasa de reciclaje que se utilice, la generación de residuosmantendrá su crecimiento porque no depende directamente del reciclaje, si no de los patrones de consumo de la población.
Figura 3b. Acumulación de PET en rellenos 2005) y la Corporación Ambiental Empresarial, sanitarios a variaciones de la tasa de reciclaje CAEM (s.f).
En lo referente a la disposición final, los impactos ambientales son acumulativos y de largo plazo porque el PET tiene un tiempo de degradación de entre 100 y 500 años. Como se puede observar en la Figura 3b, al incrementar la tasa de reciclaje se logra prolongar la vida útil de los RS y además reducir la generación de lixiviados y contaminantes para las aguas subterráneas debido a la sudoración de los envases y la acumulación de aguas lluvias.
También se simuló el comportamiento de las reservas de petróleo ante variaciones de la tasa de reciclaje (TR), ya que la dependencia de materia prima proveniente del petróleo es uno de los aspectos ambientales asociados a la producción de PET virgen. Para la TR del 24%, las reservas de petróleo presentan una disminución más acelerada debido al mayor consumo de materiales vírgenes para satisfacer la demanda.
Adicionalmente, se observó que ante incrementos en la tasa de reciclaje, la cantidad de agua utilizada para la producción de PET incrementa, debido a que la producción de PET reciclado requiere cantidades de agua mayores a las del PET virgen debido a la necesidad de lavado del material (Plastic Waste Management Institute, PWMI, 2016).
En relación con el consumo de energía, los Kilovatios hora utilizados para la producción de PET virgen en las diferentes TR evaluadas, superan los utilizados para la obtención del PET reciclado. Estos resultados son similares a los reportados el PWMI (2016), Firas, & Dumitru 2005) y la Corporación Ambiental Empresarial, CAEM (s.f).
Así mismo, se evaluó la cantidad de residuos depositados en botaderos a cielo abierto (BCA). Si se presentan bajas tasas de reciclaje la cantidad de residuos depositados en BCA aumenta; sin embargo, con la puesta en marcha de políticas como el CONPES 3874 (DNP, 2016) y la Política de Producción y Consumo Sostenible (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010) se lograría una disminución considerable de los residuos depositados en BCA. Se detectó que el reciclaje de residuos PET puede disminuir la cantidad de emisiones de CO2 teniendo en cuenta la problemática asociada al calentamiento global y el cambio climático, lo cual coincide con el análisis presentado por Kuczenski, & Geyer (2013). Similarmente, se reporta que por cada libra de PET reciclado se reduce las emisiones de gases de efecto invernadero en 71% (Zhang & Wen, 2014).
Discusión
Con el diagrama causal se representó la complejidad del sistema asociado a la producción y reciclaje del PET y los impactos ambientales tanto de la fabricación como de su reincorporación en los procesos productivos. Adicionalmente a los tres bucles descritos, se vincularon en el diagrama los efectos en las variables ambientales a saber: la vida útil del RS, los consumos de agua y energía, la generación de CO2 y el consumo de petróleo.
En cuanto a la vida útil del relleno se sabe que el RS de Colomba El Guabal, en el municipio de Yotoco recibe los residuos de 10 municipios del Valle del Cauca y cinco del Cauca. En total son 2300 toneladas diarias de residuos y tiene un área de disposición con una vida útil proyectada al año 2032 (Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios, SSPD, 2016). Por lo tanto, para extender la vida útil de este RS es necesario cambiar las tendencias de consumo de la población y considerar los costos de disposición asociados al uso de la tierra, contaminación ambiental y rehabilitación de los sitios como los sugieren Matar, Jaber & Searcy (2014).
En cuanto al consumo de petróleo, debe tenerse en cuenta que el 4% de todo el petróleo producido es destinado para la industria petroquímica y que el 64% de una tonelada de PET es petróleo (Plastic Waste Management Institute, PWMI, 2016), por lo tanto de continuarse con el consumo actual de petróleo se llegará a un punto en que no se contará con reservas suficientes para elaboración de materiales plásticos vírgenes en la industria.
Por otro lado, los informes de PWMI (2016), Firas, & Dumitru (2005) y la Corporación Ambiental Empresarial, CAEM (s.f) sugieren que la producción de PET reciclado requiere entre un 45% y 60% menos energía que la fabricación de materiales vírgenes debido principalmente a la cantidad de calor necesaria para transformar el material en productos terminados. Porcadalibra de PET reciclado se reduce el uso de energía en 84% (Zhang & Wen, 2014).
En relación con la disposición de residuos en BCA, es pertinente destacar que se disponen 212.7 Ton/día en diferentes municipios de Colombia; en el Valle del Cauca, el municipio El Águila cuenta con este sistema de disposición final (Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios, SSPD, 2015). Esta práctica es aún usada en zonas rurales y aledañas a los municipios en el Valle del Cauca donde los sistemas de recolección de residuos tienen poco o ningún acceso, por lo tanto considerar el reciclaje de los PET contribuiría a erradicar esta práctica.
El reciclaje de PET también evidencia la importancia de mejorar la coordinación entre los sistemas de recolección, producción y disposición final con el propósito de incrementar la cantidad de PET recuperado (Matar et al., 2014). De este modo se controlaría la producción de PET virgen y la disposición y tratamiento de los residuos PET posconsumo, las cuales se consideran las dos fuentes principales de generación de CO2 asociadas a los residuos PET (Coelho, Castro & Gobbo, 2011).
Conclusiones
El impacto ambiental asociado al PET es una problemática derivada de las nuevas tendencias de consumo y las iniciativas incipientes de reciclaje, por lo que es importante hacer seguimiento a las políticas de gestión de residuos y fortalecer los procesos de toma de decisiones, como aquellos relacionados con las opciones de diseño de productos y reutilización de materia prima, para generar un impacto positivo en el ambiente. Es importante evaluar los efectos ambientales positivos asociados a la gestión adecuada del PET de forma dinámica, pues si bien se observa en la simulación que con el incremento en el reciclaje se aumenta el consumo de agua (lo que podría pensarse un efecto adverso), también se disminuye el consumo de energía, se aumenta la vida útil de los rellenos sanitarios y se disminuyen las emisiones de CO2 a la atmósfera. Por esta razón, el modelo presentado ofrece un enfoque dinámico al incluir diferentes variables ambientales asociadas con el proceso; sin embargo, se sugiere hacer una evaluación multicriterio como complemento al estudio, para confirmar el efecto positivo para el ambiente.
