marina bayoll delgado
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Gestión integral de residuos sólidos urbanos. Generalidades
Marina Bayoll Delgado
Gestión integral de residuos sólidos urbanos. Generalidades
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Tabla de contenidos.
1.Introducción……………………….………………….………………….………………….…………………2
2.Desarrollo de la gestión de residuos sólidos. ………………….………………….…….…………2
3.Elementos funcionales de un sistema de gestión de residuos...………………………..……3
4.Gestión integral de residuos sólidos. ………………….………………….…………………….…….6
5.Orígenes de los residuos sólidos. ………………….………………….…………………………...….8
6.Tipos de residuos sólidos. ………………….………………….………………….…….……………….9
7.Composición de los residuos sólidos. ………………….………………….………………….….…11
8.Transformaciones físicas, químicas y biológicas de residuos sólidos urbanos. …….…12
9.Importancia de la transformación de residuos en la gestión de residuos sólidos
urbanos. ………………….………………….………………….………………….………………….………..15
Gestión integral de residuos sólidos urbanos. Generalidades
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1.Introduccion
Residuos sólidos son todos los residuos que surgen de las actividades humanas
y animales, que normalmente son sólidos y que se desechan como inútiles o no
queridos. Por sus propiedades intrínsecas, los materiales de los residuos desechados a
menudo son reutilizables y se pueden considerar como un recurso en otro ámbito. Por
otra parte, la Gestión Integrada de Residuos Sólidos es el término aplicado a todas las
actividades asociadas con la gestión de los residuos dentro de la sociedad. La meta
básica de la Gestión Integrada de los Residuos Sólidos es gestionar los residuos de la
sociedad de una forma que sea compatible con las preocupaciones ambientales y la
salud pública.
Los residuos sólidos comprenden todos los residuos que provienen de
actividades animales y humanas, que normalmente son sólidos y que son desechados
como inútiles.
2.Desarrollo de la gestión de residuos sólidos.
La gestión de residuos sólidos puede ser definida como la disciplina asociada al
control de la generación, almacenamiento, recogida, transferencia y transporte,
procesamiento y evacuación de residuos sólidos de una forma que armoniza con los
mejores principios de la salud pública, de la economía, de la ingeniería, de la
conservación, de la estética y de otras consideraciones ambientales.
Los métodos más frecuentemente utilizados para la evacuación final de
residuos sólidos a principios de siglo eran: vertido a la tierra, vertido en el agua,
enterrar arando el suelo, alimentación para los cerdos, reducción e incineración. No
todos estos métodos fueron aplicables a todos los tipos de residuos. Se enterraron en
el suelo los residuos de comida y la basura de la calle, mientras tanto la alimentación
para los cerdos y la reducción fueron utilizados específicamente para los residuos de
comida.
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La gestión inteligente específicamente para los residuos sólidos, es decir, el
vertido controlado empezó a principios de los años cuarenta en los Estados Unidos y
una década antes en el Reino Unido.
Durante la Segunda Guerra Mundial, el cuerpo del ejército USA modernizó sus
programas de evacuación de residuos sólidos para que sirvieran como vertederos
modélicos para comunidades de todos los tamaños.
3.Elementos funcionales de un sistema de
gestión de residuos.
Los problemas asociados a la gestión de residuos en la sociedad actual son
complejos, por la cantidad y la naturaleza diversa de los residuos, por el desarrollo de
zonas urbanas dispersas, por las limitaciones de fondos para los servicios públicos en
muchas grandes ciudades, por los impactos de la tecnología y por las limitaciones de
energía y materias primas. En consecuencia, si la gestión de residuos sólidos hay que
realizarla de una forma eficaz y ordenada, las relaciones y los aspectos fundamentales
implicados deben ser identificados y ajustados para la uniformidad de los datos y
comprendidos claramente.
Las actividades asociadas a la gestión de residuos sólidos urbanos, desde el
punto de vista de generación hasta evacuación final, han sido agrupados en seis
elementos fundamentales:
1. Generación de residuos.
2. Manipulación y separación de residuos, almacenamiento y procesamiento en
origen.
3. Recogida.
4. Separación y procesamiento y transformación de residuos sólidos.
5. Transferencia y transporte.
6. Evacuación.
Los elementos funcionales y la relación entre ellos se ilustran en la figura 1.1.
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Figura 1.1. Diagrama simplificado de las interrelaciones entre los elementos funcionales en un sistema de
gestión de residuos sólidos
Mediante la consideración de cada elemento por separado es posible identificar
los aspectos y las relaciones fundamentales implicadas en cada elemento y desarrollar
donde sea posible relaciones cuantificables para poder realizar comparaciones, análisis
y evaluaciones de ingeniería.
A continuación, se trata cada elemento funcional por separado.
• Generación de residuos.
La generación de residuos sólidos urbanos abarca las actividades en las que los
materiales son identificados como sin ningún valor adicional, y o bien son tirados o
bien son recogidos juntos para la evacuación. La generación de residuos es una
actividad poco controlable.
• Manipulación de residuos y separación, almacenamiento y
procesamiento en el origen.
El segundo de los seis elementos funcionales en el sistema de gestión de los
residuos sólidos es la manipulación de residuos, y la separación, el almacenamiento y
el procesamiento en el origen. La manipulación y la separación de residuos involucra
las actividades asociadas con la gestión de residuos hasta que éstos son colocados en
contenedores de almacenamiento para la recogida. La manipulación incluye el
movimiento de los contenedores cargados hasta el punto de recogida. La separación
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de los componentes de los residuos es un paso importante en la manipulación y el
almacenamiento de los residuos sólidos en el origen.
• Recogida.
El elemento funcional de recogida, incluye no solamente la recogida de residuos
sólidos y de materiales reciclables, sino también el transporte de estos materiales,
después de la recogida, al lugar donde se vacía el vehículo de recogida. Este lugar
puede ser una instalación de procesamiento de materiales, una estación de
transferencia o un veredero.
• Separación, procesamiento y transformación de residuos sólidos.
Separación, procesamiento y transformación de materiales de los residuos
sólidos es el cuarto de los elementos funcionales. La recuperación de materiales
separados, la separación y el procesamiento de los componentes de los residuos
sólidos y la transformación del residuo sólido, que se produce principalmente en
localizaciones fuera de la fuente de generación de residuos, están englobados en este
elemento funcional. Los tipos de medios e instalaciones utilizados en la actualidad para
la recuperación de materiales residuales que han sido separados en el origen incluye la
recogida en la acera, los centros de recogida selectiva y los centros de recompra. La
separación y el procesamiento de residuos que han sido separados en el origen y la
separación de residuos no seleccionados normalmente tiene lugar en las instalaciones
de recuperación de materiales, estaciones de transferencia, instalaciones de
incineración y lugares de evacuación. El procesamiento frecuente incluye: la separación
de objetos voluminosos, la separación de los componentes de los residuos por tamaño
utilizando cribas, la separación manual de los componentes de los residuos, la
reducción de tamaño mediante trituración, la separación de metales férreos utilizando
imanes, la reducción del volumen por compactación y la incineración.
Los procesos de transformación se emplean para reducir el volumen y el peso
de los residuos que han de evacuarse, y para recuperar productos de conversión y
energía. La fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos puede ser transformada
mediante una gran variedad de procesos químicos y biológicos. El proceso de
transformación química más frecuentemente utilizado es la incineración que se usa
conjuntamente con la recuperación de energía en forma de calor. El proceso de
transformación biológica más comúnmente utilizado es el compostaje aerobio. La
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selección de una serie dada dependerá de los objetivos buscados en la gestión de
residuos.
• Transferencia y transporte.
El elemento funcional de transferencia y transporte comprende dos pasos:
1)La transferencia de residuos sólidos desde un vehículo de recogida pequeño
hasta un equipo de transporte más grande.
2)El transporte subsiguiente de los residuos, normalmente a través de grandes
distancias a un lugar de procesamiento o evacuación.
La transferencia normalmente tiene lugar en las estaciones de transferencia.
Aunque el transporte mediante vehículo motorizado es el más común, también se usan
para el transporte de los residuos los vagones de ferrocarril y las barcazas.
• Evacuación
El último elemento funcional en el sistema de gestión de residuos sólidos es la
evacuación. Hoy en día, la evacuación de los residuos sólidos mediante los vertederos
controlados o la extensión en superficie es el destino común de todos los residuos,
bien sean residuos urbanos recogidos y transportados directamente a un lugar de
vertido o materiales residuales de instalaciones de recuperación de materiales, o
rechazados de la combustión de residuos sólidos, o compost, u otras sustancias de
diferentes instalaciones de procesamiento de residuos sólidos. Un vertedero controlado
moderno no es un basurero, es una instalación de ingeniería utilizada para la
evacuación de residuos sólidos en el suelo o dentro del manto de la tierra, sin crear
incomodidades o peligros para la seguridad o la salud pública.
4.Gestión integral de residuos sólidos
Cuando todos los elementos funcionales han sido evaluados para su uso, y
todos los contactos y conexiones entre elementos han sido agrupados para una mayor
eficacia y rentabilidad, entonces la comunidad ha desarrollado un sistema integral de
gestión de residuos. La gestión integral de residuos sólidos (GIRS) puede ser definida
como la selección y aplicación de técnicas, tecnologías y programas de gestión de
residuos. Como se han adoptado numerosas leyes estatales y federales, la GIRS
también esta evolucionando en respuesta a las normativas desarrolladas para
implantar diferentes leyes.
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Puede utilizarse una jerarquía en la gestión de residuos para clasificar las
acciones en la implantación de programas dentro de la comunidad. La jerarquía de
GIRS adoptada por la agencia de protección ambiental de USA (EPA) está formada por
los siguientes elementos: reducción en origen, reciclaje, incineración de residuos y
vertido. Se sustituirá el término incineración por transformación de residuos que es
más genérico.
• Reducción en origen.
El rango más alto de la jerarquía de GIRS, la reducción en origen, implica
reducir la cantidad y toxicidad de los residuos que son generados en la actualidad. La
reducción en origen está en el primer lugar de la jerarquía porque es la forma más
eficaz de reducir la cantidad de residuo, el coste asociado a su manipulación y los
impactos ambientales. La reducción de residuos puede realizarse a través del diseño,
fabricación y el envasado de productos con un material tóxico mínimo, un volumen
mínimo de material o una vida útil más larga. La reducción de residuos también puede
realizarse en la vivienda y en la instalación comercial o industrial, a través de formas
de compra selectivas y de la reutilización de productos y materiales.
• Reciclaje.
En segundo lugar de la jerarquía está el reciclaje, que implica la separación y la
recogida de materiales residuales, la preparación de estos materiales para la
reutilización, el reprocesamiento, y la transformación en nuevos productos, y la
reutilización, reprocesamiento y una nueva fabricación de productos. El reciclaje es un
factor importante para ayudar a reducir la demanda de recursos y la cantidad de
residuos que requieran la evacuación mediante vertido.
• Transformación de residuo.
En tercer lugar en la jerarquía de GIRS se encuentra la transformación de
residuos. Ésta implica la alteración física, química o biológica de los residuos.
Típicamente, las transformaciones físicas, químicas y biológicas que pueden ser
aplicadas a los RSU son utilizadas para mejorar la eficacia de las operaciones y
sistemas de gestión de residuos, para recuperar materiales reutilizables y reciclables y
para recuperar productos de conversión y energía en forma de calor y biogás
combustible. La transformación de materiales de los residuos normalmente da lugar a
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una mayor duración de la capacidad de los vertederos. La reducción de volumen de
residuos mediante la combustión es un ejemplo conocido.
• Vertido.
Por último, hay que hacer algo con los residuos sólidos que no pueden ser
reciclados y no tienen ningún uso adicional, la materia residual que queda después de
la separación de residuos sólidos en una instalación de recuperación de materiales y la
materia residual restante después de la recuperación de productos de conversión o
energía. Sólo hay dos alternativas disponibles para la manipulación a largo plazo de
residuos sólidos y materia residual: evacuación encima o dentro de un manto de tierra
y evacuación en el fondo del océano. El vertido, en la cuarta posición de la jerarquía
de GIRS implica la evacuación controlada de residuos encima o dentro del manto de la
tierra, y es el método más común para la evacuación final de residuos. El vertido está
en la posición más baja de la jerarquía de GIRS porque representa la forma menos
deseada por la sociedad de tratar los residuos.
5.Orígenes de los residuos sólidos.
El conocimiento de los orígenes y los tipos de residuos sólidos, así como los
datos sobre la composición y las tasas de generación, es básico para el diseño y la
operación de los elementos funcionales asociados con la gestión de residuos sólidos.
Los orígenes de los residuos sólidos en una comunidad están, en general,
relacionados con el uso del suelo y su localización. Aunque pueden desarrollarse un
número variable de clasificaciones sobre los orígenes, las siguientes categorías son
útiles:
• Doméstico.
• Comercial.
• Institucional
• Construcción y demolición.
• Servicios municipales.
• Zonas de plantas de tratamiento.
• Industrial.
• Agrícola.
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6.Tipos de residuos sólidos.
Los residuos sólidos se pueden clasificar de la siguiente manera:
• Doméstico y comercial.
Los residuos sólidos domésticos, consisten en residuos sólidos orgánicos
(combustibles) e inorgánicos (no combustibles) de zonas residenciales y de
establecimientos comerciales. Típicamente la fracción formada por materiales como
residuos sólidos domésticos y comerciales está formada por materiales como residuos
de comida, papel de todo tipo, cartón, plásticos de todos los tipos, textiles, goma,
cuero, madera y residuos de jardín. La fracción inorgánica está formada por artículos
como vidrio, cerámica, latas, aluminio, metales férreos, suciedad. Si los componentes
de los residuos no se separan cuando se desechan, entonces la mezcla de estos
residuos se conoce como RSU domésticos y comerciales no selectivos.
• Institucionales.
Las fuentes institucionales de residuos sólidos incluyen centros
gubernamentales, escuelas, cárceles y hospitales. Excluyendo a los residuos de
fabricación de las cárceles y los residuos de los hospitales, los residuos sólidos
generados en estas instalaciones son similares a los RSU no seleccionados. En la
mayoría de hospitales, los residuos sanitarios son manipulados y procesados
separadamente de otros residuos sólidos.
• Construcción y demolición.
Los residuos de construcción, remodelación y arreglos de vivienda individuales,
edificios comerciales y otras estructuras, son clasificados como residuos de
construcción. Las cantidades generadas son difíciles de estimar. La composición es
variable. Pero puede incluir suciedad, piedras, hormigón, ladrillos, escayola, maderas,
grava y piezas de fontanería, calefacción y electricidad. Los residuos de los edificios
demolidos, calles levantada, aceras, puentes y otras estructuras, son clasificados como
residuos de demolición. La composición de los residuos de demolición es similar a la de
los residuos de construcción, pero puede incluir vidrios rotos, plásticos y hacer de
reforzamiento.
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• Servicios municipales.
Otros residuos de la comunidad, que se derivan de la operación y del
mantenimiento de las instalaciones municipales y de la provisión de otros servicios
municipales, incluyen barreduras de la calle, basuras en la calle, residuos de los cubos
de basura municipales, etc.
• Residuos de plantas de tratamiento y otros residuos.
Los residuos sólidos y semisólidos de agua, aguas sucias e instalaciones de
tratamiento de residuos industriales son llamados residuos de plantas de tratamiento.
Las características específicas de estos materiales varían, según la naturaleza del
proceso de tratamiento. De momento su recogida no corre a cargo de la mayoría de
agencias municipales responsables de la gestión de residuos sólidos. Sin embargo, los
fangos de plantas de tratamiento de aguas sucias con frecuencia son evacuados junto
con los RSU en los vertederos municipales. En el futuro, la evacuación de los fangos de
plantas de tratamiento probablemente llegará a ser un factor importante dentro de
cualquier plan de gestión de residuos sólidos.
Los materiales restantes de la incineración de madera, carbón, coque y otros
residuos combustibles son caracterizados como cenizas y rechazos. Estos rechazos
normalmente están compuestos de materiales muy finos y pulvurentos, cenizas
escorias y pequeñas cantidades de los materiales quemados y parcialmente quemados.
El vidrio, la cerámica y varios metales también se pueden encontrar en los rechazos de
las incineradoras municipales.
• Residuos agrícolas.
Los residuos y rechazos que se obtienen de diversas actividades agrícolas
colectivamente se llaman residuos agrícolas. De momento la evacuación de estos
residuos no es responsabilidad de la mayoría de las agencias de gestión de residuos
sólidos municipales. Sin embargo, en muchas zonas la evacuación de estiércol animal
se ha convertido en un problema crítico, especialmente en la ganadería intensiva y
centros lecheros.
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7.Composición de los residuos sólidos
urbanos.
Los residuos sólidos urbanos están compuestos de los siguientes materiales:
• Vidrio: son los envases de cristal, frascos, botellas, etc.
• Papel y cartón: periódicos, revistas, embalajes de cartón, envases de papel,
cartón, etc.
• Restos orgánicos: son los restos de comida, de jardinería, etc.
• Plásticos: en forma de envases y elementos de otra naturaleza.
• Textiles: ropas y vestidos y elementos decorativos del hogar.
• Metales: son latas, restos de herramientas, utensilios de cocina, mobiliario
etc.
• Madera: en forma de muebles mayoritariamente.
• Escombros: procedentes de pequeñas obras o reparaciones domésticas.
Se observan variaciones en las proporciones entre los distintos materiales
según el nivel de industrialización y desarrollo. Para nuestro país podemos consultar el
siguiente gráfico.
A todo esto hay que añadir la fracción de residuos producidos en los domicilios,
pero que por su toxicidad tienen la consideración de residuos peligrosos y que se
tratan aparte :
• Aceites minerales.: procedentes de los vehículos ciudadanos.
• Baterías de vehículos.
• Residuos de material electrónico: teléfonos móviles, ordenadores, etc.
• Electrodomésticos de línea blanca: pueden contener CFC, perjudicial para la
capa de ozono.
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• Medicamentos.
• Pilas.
• Productos químicos en forma de barnices, colas, disolventes, ceras, etc.
• Termómetros.
8.Transformaciones físicas, químicas y biológicas de los residuos sólidos.
Las transformaciones de estos sólidos puede producirse por la intervención del
hombre o por fenómenos naturales. Los residuos sólidos pueden transformarse por
medios físicos, químicos y biológico.
8.1 Transformaciones físicas.
Las principales transformaciones físicas que pueden producirse en la operación
de sistemas de gestión de residuos sólidos incluyen separación de componentes,
reducción de volumen y reducción mecánica de tamaño. Las transformaciones físicas
no implican un cambio de fase, al contrario que los procesos de transformaciones
químicas y biológicas.
• Separación de componentes.
Separación de componentes es el término utilizado para describir el proceso de
separación por medios manuales o mecánicos de los componentes identificables de los
RSU no seleccionados. La separación de componentes se utiliza para transformar los
residuos heterogéneos en un número de componentes más o menos homogéneos. La
separación de componentes es una operación necesaria. En la recuperación de
materiales reutilizables y reciclables de los RSU, en la separación de contaminantes de
materiales ya separados, en la separación de residuos peligrosos de los RSU, y cuando
los productos de conversión de energía sean recuperados de los residuos procesados.
• Reducción mecánica de volumen.
Reducción de volumen es el término utilizado para describir el proceso
mediante el cual se reduce el volumen inicial ocupado por un residuo, normalmente
mediante aplicación de un fuerza o presión. En la mayoría de las ciudades, los
vehículos utilizados para la recogida de residuos sólidos están equipados con
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mecanismos de compactación para incrementar la cantidad de residuos recogidos por
viaje.
• Reducción de tamaño mecánica.
Reducción de tamaño es el término que se aplica a los procesos de
transformación utilizados para reducir el tamaño de los materiales residuales. El
propósito para reducir el tamaño es obtener un producto final que sea razonablemente
uniforme y considerablemente reducido en tamaño en comparación con su forma
original.
8.2.Transformaciones químicas
Las transformaciones químicas de los residuos sólidos normalmente implican un
cambio de fase. Para reducir el volumen o recuperar productos de conversión, los
procesos utilizados principalmente para transformar los RSU son: combustión
(oxidación química), pirólisis y gasificación.
• Combustión (oxidación química).
Combustión se define como la reacción química del oxígeno con materias
orgánicas para producir compuestos oxidados, acompañados por una rápida
generación de calor. En presencia de oxígeno en exceso y bajo condiciones idóneas, la
combustión de la fracción orgánica de los RSU puede representarse de la siguiente
forma:
!"#$%&" !"#á!"#$ + !"í!"#$ !" !"#!$% → !! + !"! + !!! + !! + !"#$%&' + !"#$!
Se utiliza oxígeno en exceso para asegurar la combustión total. Los productos
finales derivados de la combustión de los RSU, incluyen gases calientes de combustión
y residuo no combustible. En la práctica también estarán presentes, según la
naturaleza de los materiales residuales, pequeñas cantidades de amoniaco (NH3),
dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOX) y otros gases.
• Pirólisis
Como la mayoría de las sustancias orgánicas son térmicamente inestables
pueden romperse en fracciones gaseosas, líquidas y sólidas, mediante una
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combinación de cracking térmico y reacciones de condensación en un ambiente libre
de oxígeno. Pirólisis es el término utilizado para describir este proceso. En contraste
con el proceso de combustión, que es altamente exotérmico, el proceso de pirólisis es
altamente endotérmico.
• Gasificación.
El proceso de gasificación implica la combustión parcial de un combustible
carbonoso para generar un gas combustible rico en monóxido de carbono, hidrógeno y
algunos hidrocarburos saturados, principalmente metano. El gas combustible entonces
se puede quemar en una caldera o en un motor de combustión interna. Cuando el
gasificador se opera a presión atmosférica con el aire como oxidante, los productos
finales del procesos de gasificación son:
1) Un gas de bajo poder calorífico, que normalmente contiene dióxido de carbono,
monóxido de carbono, hidrógeno, metano, y nitrógeno.
2) Carbonilla, que contiene carbono y los inertes originarios del combustible.
3) Líquidos condensables.
8.3. Transformaciones biológicas.
Las transformaciones biológicas de la fracción de los RSU se pueden utilizar
para reducir el volumen y el peso del material. Para producir compost, una materia
similar al humus que se pueden utilizar como acondicionador del suelo, y para producir
metano. Los principales organismos implicados en las transformaciones biológicas de
residuos orgánicos son bacterias, hongos levaduras y actinomicetos. Estas
transformaciones puede realizarse aeróbicamente o anaeróbicamente. Las principales
diferencias entre las reacciones de conversión aerobias y anaerobias están en la
naturaleza de los productos finales y en el hecho de que sea necesario suministrar
oxígeno para realizar la conversión aerobia. Los proceso biológicos que se han utilizado
para la conversión de la fracción orgánica de los RSU son:
• Compostaje aerobio.
• Digestión aerobia.
• Digestión anaerobia
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9.Importancia de las transformaciones de residuos en la gestión de residuos sólidos
Normalmente se utiliza las transformaciones físicas, químicas y biológicas para
mejorar la eficacia de las operaciones y sistemas de gestión de residuos sólidos, para
recuperar materiales reutilizables y reciclables y para recuperar productos de
conversión y energía.
Para mejorar la eficacia de las operaciones de gestión de residuos sólidos y
para reducir las necesidades del volumen para almacenamiento en los edificios de
viviendas elevados y de altura mediana, los residuos a menudo son embalados. En
algunos casos, los materiales son embalados para reducir los costes de transporte al
lugar de evacuación. En los lugares de evacuación, los residuos sólidos se compactan
para usar más eficazmente la capacidad disponible del vertedero. Si los residuos
sólidos van a ser transportados hidráulicamente o neumáticamente, normalmente se
necesita de algún tipo de trituración. La reducción mecánica de tamaño también se ha
utilizado para mejorar la eficacia de los lugares de evacuación. La separación manual
en el punto de generación se considera actualmente como una forma eficaz de separa
pequeñas cantidades de residuos peligrosos en los RSU haciendo más seguros los
vertederos. Se pueden utilizar procesos químicos y biológicos para reducir el volumen y
el peso de los residuos que necesitan evacuación y para conseguir productos útiles.
Como una cuestión práctica, los componentes que son más tratables para su
recuperación son aquellas para los que existen mercados, y que están presentes en los
residuos en una cantidad suficiente como para justificar su separación. Los materiales
más frecuentemente recuperados de los RSU incluyen papel, cartón, plástico, etc.
La fracción orgánica de los RSU puede ser convertida en productos utilizables y
últimamente, en energía por varios métodos incluyendo la combustión para producir
vapor y electricidad, pirólisis para producir un gas sintético, combustible líquido o
sólido y sólidos, gasificación para producir un combustible sintético, conversión
biológica para producir compost, y biodigestión para generar metano y producir humus
orgánico.