Valorización de residuos

La valorización de residuos, la reutilización beneficiosa, el uso beneficioso, la recuperación de valor o la recuperación de residuos ^[1] es el proceso de valorización (valor económico) de los productos de desecho o residuos de un proceso económico , mediante la reutilización o el reciclaje para crear materiales económicamente útiles. ^{[2] [1] [3]} El término proviene de las prácticas de fabricación y economía sostenibles , la ecología industrial y la gestión de residuos . El término se aplica generalmente en procesos industriales donde el residuo de la creación o el procesamiento de un bien se utiliza como materia prima o materia prima energética para otro proceso industrial. ^{[1] [3]} Los residuos industriales en particular son buenos candidatos para la valorización porque tienden a ser más consistentes y predecibles que otros residuos, como los residuos domésticos . ^{[1] [4]}

Históricamente, la mayoría de los procesos industriales trataban los productos de desecho como algo que debía eliminarse, lo que causaba contaminación industrial a menos que se manejara adecuadamente. ^[5] Sin embargo, una mayor regulación de los materiales residuales y los cambios socioeconómicos, como la introducción de ideas sobre el desarrollo sostenible y la economía circular en las décadas de 1990 y 2000, aumentaron el enfoque en las prácticas industriales para recuperar estos recursos como materiales de valor agregado . ^{[5] [6]} Los académicos también se centran en encontrar valor económico para reducir el impacto ambiental de otras industrias, por ejemplo, el desarrollo de productos forestales no madereros para fomentar la conservación.

Los residuos de cultivos , como las mazorcas de maíz , y otros residuos de la industria de procesamiento de alimentos , como los residuos de las biorrefinerías , tienen un alto potencial de uso en procesos posteriores, como la producción de biocombustibles , bioplásticos y otros biomateriales para procesos industriales. ^{[6] [7]}

Uno de los campos de trabajo más fructíferos es el de los residuos alimentarios: cuando se depositan en vertederos, producen metano, un gas de efecto invernadero , y otros compuestos tóxicos que pueden resultar peligrosos para los seres humanos y los ecosistemas locales. ^[6] La utilización de gases de vertedero y el compostaje municipal pueden capturar y utilizar los nutrientes orgánicos. ^[6] Los residuos alimentarios recogidos de fuentes no industriales son más difíciles de utilizar, porque suelen tener una diversidad mucho mayor que otras fuentes de residuos: diferentes lugares y diferentes ventanas de tiempo producen composiciones de material muy diferentes, lo que dificulta su uso en procesos industriales. ^{[6] [7]}

La transformación de los desechos alimentarios en productos alimenticios o piensos, o su conversión o extracción de ingredientes para alimentos o piensos se denomina valorización de los desechos alimentarios. La valorización de los desechos alimentarios ofrece una oportunidad económica y ambiental, que puede reducir los problemas de su eliminación convencional. Se ha demostrado que los desechos alimentarios son biorecursos valiosos que se pueden utilizar para obtener una serie de productos útiles, incluidos biofertilizantes , bioplásticos , biocombustibles , productos químicos y nutracéuticos. Existe un gran potencial para reciclar los desechos alimentarios mediante su conversión en proteínas de insectos . ^[8]

La reutilización de excrementos humanos es el uso seguro y beneficioso de los excrementos humanos tratados después de aplicar los pasos de tratamiento adecuados y los enfoques de gestión de riesgos personalizados para la aplicación de reutilización prevista. Los usos beneficiosos de los excrementos tratados pueden centrarse en el uso de los nutrientes disponibles para las plantas (principalmente nitrógeno, fósforo y potasio) que están contenidos en los excrementos tratados. También pueden hacer uso de la materia orgánica y la energía contenida en los excrementos. En menor medida, también puede tener lugar la reutilización del contenido de agua de los excrementos, aunque esto es más conocido como recuperación de agua de las aguas residuales municipales . Las aplicaciones de reutilización previstas para el contenido de nutrientes pueden incluir: acondicionador de suelos o fertilizantes en actividades agrícolas u hortícolas . Otras aplicaciones de reutilización, que se centran más en el contenido de materia orgánica de los excrementos, incluyen el uso como fuente de combustible o como fuente de energía en forma de biogás .

Existe una gran cantidad de opciones de tratamiento que permiten que los excrementos sean seguros y manejables para la opción de reutilización prevista. ^[9] Las opciones incluyen la desviación de orina y la deshidratación de heces ( inodoros secos con desviación de orina ), el compostaje ( inodoros de compostaje o procesos de compostaje externo ), tecnologías de tratamiento de lodos de depuradora y una variedad de procesos de tratamiento de lodos fecales . Todos ellos logran diversos grados de eliminación de patógenos y reducción del contenido de agua para facilitar su manejo. Los patógenos de preocupación son las bacterias entéricas, los virus, los protozoos y los huevos de helmintos en las heces. ^[10] Como los huevos de helmintos son los patógenos más difíciles de destruir con los procesos de tratamiento, se utilizan comúnmente como un organismo indicador en los esquemas de reutilización. Otros riesgos para la salud y aspectos de contaminación ambiental que deben considerarse incluyen la propagación de microcontaminantes, residuos farmacéuticos y nitratos en el medio ambiente que podrían causar contaminación de las aguas subterráneas y, por lo tanto, afectar potencialmente la calidad del agua potable .

Los relaves mineros y otros residuos mineros pueden ser de gran volumen y causar problemas ambientales importantes incluso cuando se almacenan correctamente (como fallas en las presas de relaves y drenaje ácido de minas ). ^[11] Además, la demanda de los minerales raros que se encuentran en los relaves está aumentando. ^[11]

A veces, la reutilización se puede realizar en el lugar para abordar otros problemas derivados de la minería, como el uso de rocas alcalinas para reducir el drenaje ácido de las minas . ^{[12] [13]}

El lodo rojo es un subproducto del proceso Bayer , que es el principal proceso empleado para generar alúmina a partir de bauxita . Se han propuesto numerosos usos para esta sustancia altamente alcalina , entre ellos la mitigación del drenaje ácido de las minas. ^[14]

El mayor volumen de residuos, especialmente en la minería a cielo abierto , suele ser la capa superficial que se utiliza para rellenar la mina cuando cesa la explotación o se puede utilizar para diversos fines de construcción, como áridos o para crear relleno. ^[15] Sin embargo, dependiendo de la composición del material, esto puede conllevar riesgos y peligros si contaminantes como metales pesados ​​contaminan el material. ^[16] En las operaciones mineras que eliminan cantidades significativas de material incluso después de rellenar la capa superficial, el terreno resultante suele estar por debajo del nivel freático natural. ^[17] En Alemania, las antiguas minas de lignito se convirtieron así en el Distrito de los Lagos de Lusacia , el Distrito de los Lagos de Alemania Central y otras áreas similares. ^[18]

Aunque los desechos de actividad baja e intermedia no suelen ser objeto de mucha atención pública, constituyen la mayor parte (en volumen y masa) de los desechos nucleares . Sin embargo, el combustible gastado es responsable de la gran mayoría de la radiactividad producida por las centrales nucleares. ^[19]

Existen aplicaciones activas a escala industrial de la valorización de residuos utilizando combustible nuclear gastado, principalmente el reprocesamiento nuclear utilizando el proceso PUREX que produce plutonio de grado reactor para su uso en combustible MOX, así como uranio reprocesado . ^[20] Además de ese proceso, existen numerosas propuestas y aplicaciones a pequeña escala para recuperar diversas sustancias para su uso. Si bien más del 90% del combustible gastado es uranio, el resto (a saber, productos de fisión , actínidos menores y plutonio) también ha atraído una atención considerable. Los productos de alto valor contenidos en el combustible gastado tienen aplicaciones radiactivas como el americio-241 para su uso en detectores de humo, el tritio , el neptunio-237 para su uso como precursor del plutonio-238 o varios radionucleidos industriales como el criptón-85 , el cesio-137 o el estroncio-90 , así como aplicaciones no radiactivas, ya que algunos productos de fisión se desintegran rápidamente en nucleidos estables o esencialmente estables. Los elementos de la última categoría incluyen xenón , ^[21] rutenio o rodio . ^[22] También hay propuestas para utilizar el calor de desintegración del combustible gastado, que actualmente se "desperdicia" en la piscina de combustible gastado , para generar energía y/o calefacción urbana . ^[23] El estroncio-90 es adecuado como combustible para un generador termoeléctrico de radioisótopos y se ha extraído del combustible nuclear gastado para este propósito en el pasado. ^[24] Sin embargo, la necesidad de procesar el metal altamente reactivo en la forma inerte de perovskita titanato de estroncio reduce la densidad de potencia a "solo" aproximadamente 0,46 vatios por gramo. ^[25] El cesio-137 también se puede utilizar para la irradiación de alimentos . ^[26]

La revista académica Waste & Biomass Valorization publica artículos sobre el tema y se publicó por primera vez en 2010. ^{[5] [27]} Una edición especial del Journal of Industrial Ecology se centró en la valorización en 2010. ^[4]

Routledge publicó un libro de texto sobre el tema en 2016. ^[28] Un número especial del Journal of Environmental Management se centró en la valorización de la biomasa y los biorresiduos en 2019. ^[29]