Ingeniera Civil / El trabajo de título que se presenta a continuación, es producto de un estudio realizado al interior del relleno sanitario Santiago Poniente el cual tiene como objetivo optimizar el sistema de manejo mediante bandejas de evaporación que se le da al lixiviado. Este sistema de manejo logra eliminar más de un 60% del lixiviado generado durante un año normal. Según las proyecciones de generación de lixiviados que se manejan al interior del relleno sanitario Santiago Poniente, se sabe que en promedio la generación de lixiviados aumentará de 200 [m3/día] a 300 [m3/día] para el año 2033, razón por la cual es de vital importancia optimizar el sistema de evaporación existente. El trabajo se desarrolló en tres bandejas de evaporación tipo piloto, en las cuales se realizaron tres experimentos. Se tomaron mediciones meteorológicas y de altura de lixiviado con el objetivo de cuantificar la evaporación, obteniendo tasas de evaporación a través de los datos meteorológicos y mediante balance de masas en terreno. Los experimentos realizados son: Efecto de la altura de líquido sobre la evaporación: Se mantuvieron las tres bandejas de experimentación a distintos niveles de lixiviado con el objetivo de obtener la altura a la cual se logra evaporar la mayor cantidad de líquido. Efecto de un sistema de rebalse entre bandejas sobre la evaporación: Se realizó un sistema de recirculación en el cual el lixiviado rebalsa de bandeja en bandeja. El objetivo es utilizar superficie muerta hasta entonces. Superficie que comprende los pretiles intermedios entre bandejas, aumentando la superficie para evaporación. Efecto de un sistema de riego por goteo sobre la evaporación: Se implementó una línea de riego por goteo bordeando una de las bandejas de experimentación en el cual el lixiviado es captado desde el interior de la bandeja y luego cae mediante los goteros aprovechando superficie hasta entonces muerta, la cual consiste en las laderas de las bandejas, aumentando la superficie para evaporación. Como resultado de los diferentes experimentos se obtuvo que: La altura de lixiviado es una variable importante al momento de evaporar ya que a profundidades menores a 28 [cm] se obtiene evaporación por sobre la tasa de evaporación estimada mediante datos meteorológicos. El sistema de rebalse no es factible operativamente y se observa menor evaporación que en el caso de bandejas de evaporación en situación estanca, la cual corresponde a la situación actual. Mediante el sistema de riego por goteo se logra evaporar entre un 60% a un 120% más que en el caso de las bandejas sin dicha tecnología.

Ingeniera Civil Química / El creciente desarrollo de las poblaciones y la sociedad humana, están estrechamente relacionados con el consumo humano, lo que se ve reflejado en la continua generación de residuos. En Chile, la gestión de residuos sólidos se limita, principalmente, a la recolección y disposición final de éstos en rellenos sanitarios, lo que puede generar una serie de impactos ambientales. Un relleno sanitario corresponde básicamente a un reactor bioquímico, cuyas principales entradas son residuos y agua, mientras que sus salidas corresponden a lixiviados y biogás. Los lixiviados son producto de la transferencia de agua a través de los residuos y de la lixiviación de componentes desde el sólido al líquido. Son considerados un residuo líquido con gran impacto ambiental, por su significativa concentración de contaminantes. Este trabajo tiene como objetivo proponer y evaluar un sistema de aprovechamiento de lixiviados de un relleno sanitario. El caso de estudio a analizar corresponde al Relleno Sanitario Loma Los Colorados, operado por la empresa KDM Tratamiento en la comuna de Til Til, Región Metropolitana. Este relleno cuenta actualmente con una planta de tratamiento de lixiviados con un sistema biológico, pero el líquido sale contaminado según el D.S. N° 90/00. La alternativa propuesta consiste en un sistema de humedales artificiales que depuran el líquido a través de las plantas y el medio granular, al igual que los humedales naturales. El sistema consiste en dos humedales de flujo subsuperficial, es decir, que el líquido fluye por medio del soporte, sin contacto con la atmósfera. En el primero, los lixiviados ingresan de manera vertical y en el segundo de manera horizontal. Se dimensionaron dos alternativas para el sistema: un caso sustituto, capaz de tratar todos los lixiviados generados por día, con un caso base igual a 620 [m3/día] y otro complementario, capaz de tratar el efluente generado por la planta de tratamiento actual, con un caso base igual a 290 [m3/día]. Sin embargo, dado que la planta no puede detener su funcionamiento y el efluente actual se encuentra fuera de norma, se diseñó el sistema sustituto para tratar la totalidad de los lixiviados generados por el relleno sanitario, pero estará ubicado a la salida del tratamiento biológico actual, con un by-pass desde la salida del relleno sanitario. El sistema final de tratamiento consistirá en dos humedales artificiales en serie, uno vertical de área aproximada 4.500 [m2] y uno horizontal de 20.200 [m2]. Los costos de inversión de este proyecto se estiman en 654.000.000 [CLP], de los que un 50% corresponde al medio granular, mientras que los costos de operación corresponden a 12.000.000 [CLP/año]. El proyecto es inviable económicamente, dado que no se consideran los beneficios sociales ni ambientales, que tienen relación principalmente con la recirculación de lixiviados. Además, es un proceso completamente natural que se adapta al entorno en el que se sitúa. Es importante destacar que la empresa tiene un rol activo dentro de la sociedad en la que está inmersa, por lo que, debe trabajar bajo una visión que aporte a la comunidad, integrando a todos los grupos sociales en la toma de decisiones.

Ingeniero Civil Mecánico / Un relleno sanitario es una instalación para la eliminación de residuos sólidos domiciliarios. Dentro de éste ocurren reacciones que tiene como producto el biogás, un gas de gran valor energético. Además de este producto, también se producen residuos líquidos denominados lixiviados. En Chile no hay incentivos que favorezcan el desarrollo de proyectos de biogás y la experiencia en instalaciones de aprovechamiento energético es escasa, por lo que la motivación de este trabajo es contribuir, mediante una guía básica de diseño, a la evaluación de alternativas de valorización energética de biogás; como una nueva oportunidad de negocio con valor social, privado y comercial. El objetivo de este trabajo es el desarrollo de un modelo de estudio de ingeniería de perfil para evaluar proyectos de extracción y aprovechamiento de biogás, el cual incluya una metodología para cuantificar el potencial energético de un relleno sanitario y para efectuar el diseño básico de una instalación, en particular, para cuatro alternativas tecnológicas de aprovechamiento energético. Para el desarrollo de este trabajo se emplea la siguiente metodología: i) Recopilación de antecedentes generales, ii) Estudio de modelos de estimación de la producción de biogás, iii) Revisión del estado del arte de sistemas de biogás, iv) Caracterización de los rellenos sanitarios chilenos, v) Selección de tecnologías de aprovechamiento energético técnicamente factibles, vi) Definición de casos particulares de estudio, vii) Desarrollo de un modelo para el diseño y viii) Aplicación del modelo para el análisis de los siguientes proyectos: a) Generación eléctrica con motores de combustión interna y b) Evaporación de lixiviados para el relleno sanitario de El Molle; c) Cogeneración con microturbinas y d) Generación de vapor y agua caliente con calderas para uso directo y calefacción en red distrital para el relleno sanitario de Osorno. Para los proyectos contemplados en el relleno sanitario El Molle, la instalación de motores resulta rentable económicamente, la instalación de unidades de evaporación de lixiviado es rentable cuando no se considera el costo de inversión del sistema de extracción. Para el caso de los proyectos en el relleno sanitario de Osorno, se evalúa la factibilidad privada y social. La instalación de microturbinas no es factible ni privada ni socialmente, mientras que el proyecto de generación de agua caliente y vapor no resulta factible privadamente, sin embargo, si es factible desde la perspectiva social, debido a los beneficios asociados a la sustitución de la leña húmeda. Los resultados obtenidos sugieren que las mejores oportunidades de negocio para los proyectos de valoración energética se concentran en la zona central del país y corresponden a la instalación de sistemas de generación eléctrica con motores a combustión interna para inyección a la red. La factibilidad privada de otro tipo de proyectos de biogás depende en gran parte de las características de su entorno y de las tarifas de comercialización de productos energéticos (energía eléctrica y térmica). Es clave analizar exhaustivamente la selección de la tecnología adecuada y establecer un modelo de negocios apropiado a las condiciones y restricciones de la zona de emplazamiento del relleno sanitario. Se identifica, como oportunidad con valor social, el uso de biogás para sustitución de leña húmeda en zonas saturadas; este tipo de proyectos podría optar por un subsidio que genere incentivos a invertir a un agente privado.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / Uno de los procesos más importantes que se llevan a cabo dentro de un relleno sanitario es la degradación anaeróbica de los residuos sólidos urbanos, produciéndose una serie de gases llamados en conjunto biogás. El gas metano es uno de sus principales componentes, el cual debe ser controlado debido a su alto potencial explosivo en contacto con aire, siendo altamente peligrosa su migración especialmente a lugares cerrados. Además, al ser un gas de efecto invernadero de alto impacto, su emisión debe ser controlada, por lo que se hace necesario contar con un sistema de extracción de biogás, para el que existen diferentes alternativas de utilización, ya que cuenta con un alto poder energético, por lo que puede ser utilizado como combustible, empleándose principalmente en calderas, gas domiciliario de cañería y motores de vehículos, etc. El principal objetivo de este trabajo consistió en la realización de una guía para el diseño de sistemas de conducción y extracción de biogás, la cual incluye el desarrollo de una metodología básica para la medición de producción real de biogás mediante pruebas experimentales. Se han definido una serie de etapas para el diseño de sistemas de recuperación de biogás: cálculo de la tasa de producción de biogás teórica, para lo cual se utilizó los Modelos Estequiométrico, de la Biodegradabilidad y Mexicano (variación de Scholl Canyon); determinación de la tasa real de producción de biogás mediante la Prueba de campo y finalmente diseño del sistema de captación y aprovechamiento de biogás. En general, las tasas de biogás calculadas mediante los Modelos de la Biodegradabilidad y Mexicano son bastante similares y los valores obtenidos con estos modelos son aceptados en nuestro país. En el desarrollo del procedimiento para cálculo de redes se ha preferido el uso de fórmulas conservadoras debido a los peligros asociados a flujos de gas combustible. Respecto de la Prueba de campo, se establece que la duración de cada prueba debe ser analizada con detenimiento ya que están directamente asociadas a la eficiencia y costo del sistema. Por otro lado, se ha comprobado que en Chile no existe información oficial respecto de esta prueba y el cálculo de la distancia óptima entre los pozos de extracción no es un factor que en la realidad se considere determinante en el diseño del sistema. En rellenos sanitarios de mediana y gran envergadura, tales como Loma Los Colorados, Santa Marta, Santiago Poniente y La Yesca, se recomienda incluir la alternativa de explotación de biogás en el diseño del relleno sanitario y determinar su ubicación de acuerdo al posible uso que se le dará. Como conclusión final se determina que el punto más importante en el desarrollo de proyectos de recuperación de biogás es la realización de la Prueba de campo, pues esta determinará la eficiencia del sistema y por ende los beneficios del proyecto.

Los rellenos sanitarios son el método de disposición final de residuos sólidos más utilizado en la actualidad en Chile. Por tal razón el presente estudio pretende generar información y metodologías para abordar los efectos de éstos sobre el medio ambiente y en especial sobre los recursos hídricos subterráneos. El trabajo se enfocó en la migración y atenuación de lixiviados en el suelo, con énfasis en la componente hidráulica. El esquema desarrollado se dividió en una fase experimental y otra numérica. La fase experimental estuvo compuesta por el diseño, construcción y operación de 16 columnas de suelo, con ocho diferentes tipos de suelos naturales. Dichas columnas fueron construidas reproduciendo las condiciones de terreno de un relleno sanitario, es decir: carga de percolado, capa de arcilla y suelo natural. Por otro lado, todos los suelos fueron completamente caracterizados desde un punto de vista hidráulico, físico, químico y bacteriológico. Estos datos en conjunto con un modelo conceptual, fueron utilizados para la calibración y validación de un modelo numérico de flujo en la zona no saturada. Con los parámetros ya calibrados, se realizó una proyección del flujo de lixiviados. Las principales conclusiones desde el punto de vista hidráulico fueron dos. La primera, correspondió a la elaboración de un modelo conceptual que integró el flujo de lixiviados generados en rellenos sanitarios y una serie de evaporaciones no controladas en la instalación experimental. La segunda, esta relacionada con la clara tendencia a la colmatación del medio poroso, por el paso de los lixiviados, en la mayoría de los suelos estudiados, lo cual quedó de manifiesto al observar que las tasas de infiltración promedio en el tiempo, disminuían con una clara tendencia exponencial. También, en base a información experimental y de literatura, se pudo constatar la descomposición de las arcillas por efecto del contacto con el lixiviado. Por tal razón, se debería siempre utilizar dichos elementos en conjunto con materiales sintéticos, que permitan generar una carpeta lo más estanca posible. Otros análisis permitieron generar una serie de perfiles de concentración de para compuestos presentes en la fracción soluble del suelo. Se pudo observar que algunos perfiles de DBO5 y DQO de ciertas columnas, presentaban la existencia de una zona, donde probablemente se encontrarían microorganismos adaptados a condiciones anaeróbicas, que estarían degradando la materia orgánica de la fracción soluble del suelo. Esta zona se denominó Zona de Actividad Microbiana. Debido a que las hipótesis planteadas no son del todo concluyentes, será necesario proyectar nuevas investigaciones en el campo de la atenuación química y toxicológica por el paso de lixiviados. Finalmente hay que señalar que los procesos de atenuación natural y en particular los hidráulicos se desarrollan en gran parte de los suelos estudiados, y dicha capacidad esta directamente relacionada con el tiempo y volumen de líquido percolado pasante, características físicas y químicas, tanto como del líquido percolado y del suelo inmediatamente bajo él.

Ingeniera Civil Química. Ingeniera Civil en Biotecnología / Los mayores niveles de desarrollo y el crecimiento de la población mundial han traído consigo una serie de efectos perjudiciales para el medio ambiente; esto por medio del uso intensivo de los recursos naturales, así como también del aumento de las emisiones contaminantes y de la generación de residuos. Estos últimos, a pesar de las distintas políticas en las que trabajan los países para reducir su impacto al medio ambiente y aprovechar de mejor manera el valor de los materiales contenidos en ellos, son dispuestos en su mayoría en un relleno sanitario, instalación cuya operación tiene asociada la generación de corrientes altamente contaminantes. Las corrientes líquidas se conocen como lixiviados y se caracterizan, de manera genérica, por su alto contenido de materia orgánica, metales pesados, sales minerales, entre otros. Este trabajo de memoria tiene como objetivo evaluar la sustentabilidad de un sistema de secado de lixiviados, utilizando energía solar térmica. Como caso de estudio se consideró el Relleno Sanitario Loma Los Colorados de KDM empresas. La alternativa propuesta consta de un campo de colectores solares cilindro parabólicos que captan la radiación solar y la transfieren al lixiviado por medio de un fluido térmico, en un intercambiador de calor de doble tubo. Así, el lixiviado es precalentado antes de ingresar a un destilador solar de tipo bandeja, donde se evapora y condensa parte del contenido de agua; obteniendo un residuo sólido o semi-sólido, cuyo manejo resulta más fácil y seguro, y una corriente líquida con baja carga contaminante. Se dimensionó el sistema tomando como caso base un flujo de efluente a tratar igual a 120 [m^3/día]. En base a esto y a las condiciones de operación que fueron definidas, se obtuvo un área de apertura del campo solar igual a 688 [m^2]. El área del intercambiador de calor resultó en 19 [m^2] con un largo de 118 [m]. Para el destilador se obtuvo un área de bandeja igual a 4.470 [m^2] y una producción diaria de destilado igual a 27,7 [m^3/día]. Los costos de inversión del proyecto fueron estimados en 344.000 [$USD]; un 64% del total corresponde al campo solar. Por su parte, los costos de operación fueron estimados en 64.600 [$USD/año]. Como beneficios económicos se consideraron ahorros de costos asociados a la recirculación del efluente y a la compra de agua potable para riego, los que fueron estimados en 64.300 [$USD/año]. Desde el punto de vista ambiental, se identificaron potenciales impactos positivos y negativos asociados al sistema propuesto. Los potenciales impactos positivos superan a los negativos, por lo que la alternativa que se propone sería capaz de entregar un beneficio ambiental sostenido. A partir de la evaluación realizada, se concluye que, desde el punto de vista económico, el proyecto no es conveniente en estos momentos, sin embargo, es factible desde el punto de vista técnico y ambiental, por lo que se recomienda continuar con una evaluación más detallada. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por KDM Empresas

optar al Título de: QUÍMICO AMBIENTAL / El crecimiento sostenido de la población, la necesidad de alimentación y la cultura de consumo presente en la sociedad actual, han generado como consecuencia la producción de grandes volúmenes de residuos. Durante el año 2014, Chile generó un total de 45,3 millones de toneladas de residuos, siendo la Región Metropolitana (RM) quien aporta un 41% del total nacional. Los residuos sólidos generados por la RM se disponen en cinco diferentes rellenos sanitarios, los cuales tienen capacidad y vida útil limitada, por esto es importante comenzar a disminuir la cantidad de residuos que son destinados a rellenos sanitarios, ya sea por reemplazo de los productos utilizados, reutilización de estos o reciclaje, disminuyendo así la presión sobre estas instalaciones. En algunas comunas de la RM existe un programa de reciclaje llamado “Santiago Recicla” el cual se encarga de reciclar la fracción inorgánica valorizable de los residuos sólidos municipales, los cuales representan cerca del 25% del total generado. Sin embargo, aprox. un 54% de los residuos municipales son de carácter orgánico. En la actualidad, éstos no son reciclados ni valorizados. Parte de estos residuos son generados en las ferias libres, a partir de los descartes de frutas y verduras principalmente, situación que además genera molestias y malos olores en los vecinos que habitan en su entorno, situación que se soluciona parcialmente una vez que la municipalidad recoge estos residuos. La ley 20.920 del año 2016 expone que “todo residuo potencialmente valorizable deberá ser destinado a tal fin”. En este sentido los residuos orgánicos que presentan las características estipuladas en la Ley, deben ser manejados de tal forma de otorgarle valor. xi De acuerdo a lo anterior, en este Seminario se aborda la problemática de las ferias libres de la comuna de Ñuñoa, proponiendo un sistema de gestión para el tratamiento y la valorización de residuos orgánicos desde su origen. Con el objeto de cumplir los objetivos planteados; primero, se realizó un análisis de la normativa vigente, aplicable al funcionamiento de ferias en la comuna de Ñuñoa; segundo, se visitó a las ferias en terreno donde se verificó los procedimientos de la feria; tercero, se hizo un catastro del número y tipo de puestos; cuarto, se caracterizó y cuantificó los residuos; quinto, se consultó la opinión al público y se evaluaron distintos tratamientos para residuos orgánicos. Luego con esta información se construyó un sistema de gestión de residuos acorde con la realidad de la comuna y en pro de la calidad de vida y educación ambiental de la comunidad. El resultado del análisis realizado indica que las ferias están compuestas entre un 45% y 85% por puestos de frutas y verduras, y que los responsables de la basura son los feriantes, pero estos no cumplen con el horario de limpieza por falta de herramientas. Además, se determinó a la falta de segregación como la mayor dificultad a la hora de reciclar, por esto se desarrolló un sistema de gestión que considera la capacitación de feriantes, entrega de implementos y fiscalización para lograr una buena segregación de residuos que permita reciclar los residuos orgánicos mediante la utilización de la vermitecnología, lo que permite la valorización de estos al producir recursos como vermicompost y lombrices para la utilización en un nuevo centro de educación ambiental dirigido a la comunidad o para su comercialización. / The sustained growth of the population, the need for food and the consumer culture present in today's society have resulted in the production of large volumes of waste. During 2014, Chile generated a total of 45.3 million tons of waste, with the Metropolitan Region (RM) contributing 41% of the national total. The solid waste generated by the RM is disposed in five different sanitary landfills, which have limited capacity and life, so it is important to begin to reduce the amount of waste that is destined for sanitary landfills, either by replacing the products used, reuse them or recycling, thus decreasing the pressure on these facilities. In some municipalities of the RM there is a recycling program called "Santiago Recicla" which is responsible for recycling the inorganic fraction of municipal solid waste, which represent about 25% of the total generated. However, approx. 54% of municipal waste is organic. These are not recycled or valued. Part of these organic waste are generated in the farmers’ market, from the discards of fruits and vegetables mainly, a situation that also generates discomfort and bad smells in the neighbors who live around the market, a situation that is solved partially once the municipality collects this waste. Law 20,920 of 2016 states that "all potentially valuable waste must be destined for that purpose". In this sense, organic waste has the characteristics stipulated in the Law and therefore can be managed in such a way as to give it value. According to the law, this Seminar is about the problem of farmer’s market of Ñuñoa, proposing a management system for the treatment and recovery of organic waste from its origin. xiii In order to meet the objectives set; first, an analysis of the current regulations regarding the operation of markets in Ñuñoa was made; second, visits were made to the land where the procedures of the fair were verified; third, cadastre of number and kind of stand was carried out; fourth, waste was characterized and quantified; fifth, public opinion was consulted and different treatments for organic waste were evaluated. Then with this information, a waste management system was built according to the reality of the commune and in favor of the quality of life and environmental education of the community. The result of the analysis indicates that farmer’s market are composed between 45% and 85% by fruit and vegetable stands, and that the people in charge of the garbage are the traders, but these do not comply with the cleaning schedule due to lack of tools. In addition, the lack of segregation was determined as the greatest difficulty when it comes to recycling, which is why a management system was developed that considers the training of traders, delivery of implements and inspection to achieve a good segregation of waste that allows recycling organic waste through the use of vermitechnology, which allows the valorization of these, producing resources like vermicompost and earthworms for use in a new environmental education center aimed at the community or for its commercialization.