Introducción

Hoy en día, cualquier actividad que la sociedad desarrolla genera residuos sólidos, mismos que deben ser manejados y dispuestos de manera correcta para reducir su impacto y afectación en el territorio. La generación de residuos muestra una tendencia ascendente que puede relacionarse con factores como el crecimiento poblacional, la adopción de nuevas costumbres o cambios en los hábitos de consumo, además de fenómenos de migración de zonas rurales a urbanas (^{Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales [Semarnat], 2016}). Sumado a lo anterior, y de acuerdo con ^{Castrejón-Godínez et al. (2015)}, se debe considerar el incremento que se da año con año en la generación per cápita (GPC).

Para el caso del estado de Chiapas, de acuerdo con cifras de la Secretaría de Medio Ambiente e Historia Natural (^{Semahn, 2019a}), en la entidad se produjeron cerca de 4000 t d^-1 de residuos sólidos urbanos (RSU), de los cuales aproximadamente el 50% fue aportada por solo 10 de los 125 municipios del estado (^{Semahn, 2019b}); entre ellos destaca la ciudad de Tuxtla Gutiérrez (TGZ) por ser la capital y concentrar la mayor población del estado, la cual ha experimentado un crecimiento acelerado en los últimos años.

Respecto al manejo de los RSU en TGZ, el proceso comprende las etapas de generación, almacenamiento, recolección, transporte y transferencia, separación y aprovechamiento de subproductos, además de la disposición final. Es importante mencionar que las fases involucradas en el servicio de recolección y de disposición final se encuentran concesionadas a una empresa privada y que, a diferencia del resto de los municipios del estado, se visualiza un manejo que incluye (al menos en su esquema) etapas como la de separación y aprovechamiento de subproductos, además de contar con un relleno sanitario para su disposición final (Figura 1).

Fuente: Elaboración propia.

Figura 1 Localización de la zona de estudio. Se observa el centro de la ciudad (★) y la ubicación del relleno sanitario (●). 

A nivel estatal no se identifica alguna estrategia de manejo y aprovechamiento de la fracción orgánica de los RSU, la cual, de acuerdo con ^{Semahn (2019a)}, representa el 51% de los residuos. Algo similar ocurre en el ámbito municipal, cuyo componente orgánico puede ser mayor al 50% (^{Esquinca et al., 1996}; ^{Vera et al., 2013}; ^{Villalobos, 1996}). A su vez, no existe una cultura de reciclaje y de aprovechamiento de otros subproductos que sea impulsada por las dependencias gubernamentales, todo se reduce a empresas privadas dedicadas a la colecta, transporte, almacenamiento y venta de algunos subproductos de materiales ferrosos, plásticos, papel y cartón.

El manejo inadecuado de los RSU genera impactos negativos al suelo, agua, flora y fauna y a la salud de la población (^{Castrejón-Godínez et al., 2015}; ^{Urdaneta & Sáez, 2014}), además de la atmósfera (^{Herrera et al., 2018}; ^{Semarnat, 2016}). Las emisiones que se generan por los RSU pueden ser analizadas desde diferentes enfoques, como la calidad del aire (^{Cárdenas-Moreno et al., 2021}), emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) (^{Kumar et al., 2004}; ^{Salmerón-Gallardo et al., 2017}), generación de biogás (^{Ghosh et al., 2018}; ^{Srivastava & Chakma, 2020}), entre otros. Para ello se aplican distintas metodologías como la de ISO 14 061, la huella de carbono-ISO 14 067 (^{Ihobe, 2013}) y las directrices del IPCC versión revisada de 1996 (^{Aguilar-Virgen et al., 2011}; ^{Intergovernmental Panel on Climate Change [IPCC], 1997}). Esta última ha facilitado el desarrollo de diferentes instrumentos que rigen la política ambiental nacional, estatal y municipal en torno a la problemática del cambio climático, lo cual permite identificar las principales fuentes de emisión de GEI, así como orientar los esfuerzos de mitigación y adaptación al cambio climático (^{Programa de Acción ante el Cambio Climático del Estado de Chiapas [PACCCH], 2011}; ^{Programa Municipal ante el Cambio Climático [Promacc], 2015}).

A pesar de su relevancia, los estudios sobre RSU en Chiapas son escasos y desactualizados, sobresalen los trabajos realizados para TGZ (^{Esquinca et al., 1996}; ^{Vera et al., 2013}; ^{Villalobos, 1996}), Las Margaritas (^{Araiza et al., 2015}) y Berriozábal (^{Araiza et al., 2017}), entre otros. En relación con la cuantificación de emisiones del sector desperdicios en la entidad, esta se considera una línea de investigación incipiente. Los dos referentes más importantes para la presente investigación corresponden a los datos del inventario estatal de GEI publicado en el ^{PACCCH (2011)} y a nivel municipal corresponde el inventario de emisiones para TGZ publicado en el ^{Promacc (2015)}. Por otro lado, acorde al ^{IPCC (1997)}, se han estudiado más las emisiones generadas en otros sectores, principalmente en el sector cambio de uso de suelo y silvicultura (^{Ruíz-Valdiviezo et al., 2010}), así como en el sector energía (^{Díaz-Nigenda et al., 2021}). En este sentido, al considerar que las emisiones de GEI por la disposición de RSU son dinámicas y cambian en función de las condiciones sociales, económicas y ambientales, resulta necesario conocer su comportamiento para dimensionar y entender la problemática ambiental asociada.

El objetivo de la presente investigación es cuantificar las emisiones de CH₄ generadas por la disposición de RSU en TGZ en el periodo 2000-2020 mediante las directrices del IPCC versión revisada de 1996, para lo cual, al no contar con información específica, no se contempla aprovechamiento alguno de los residuos.

Materiales y métodos

Resultados

La ciudad de TGZ pasó de 434 143 habitantes en el año 2000 a 604 147 en el 2020, lo que representa un incremento aproximado del 39% de la población con tasas de crecimiento del 3% (2000-2005), 1.9% (2005-2010) y 1.6% (2010-2015). A pesar de observarse una tendencia positiva en el aumento de la población, este ha disminuido hacia el final del periodo a una tasa del 0.2% (2015-2020). Por otro lado, la GPC (kg hab^-1 d^-1) ha experimentado un incremento del 28% con tasas de crecimiento del 1.5% (2000-2005), 1.49% (2005-2010) y 1% (2010-2018). Lo anterior puede observarse en la Tabla 1.

A partir de los datos de población y GPC se calculó la generación anual de residuos mediante la ecuación 2; los resultados se muestran en la Tabla 1 y en la Figura 2. Los datos muestran un incremento del 79.3% en la cantidad de RSU generados en el periodo 2000-2020, lo que equivale a un aumento de 95 577.47 t de residuos.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 2 Serie temporal de generación de residuos sólidos municipales y emisiones de CH₄ durante el periodo 2000-2020 en Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. 

La Figura 2 muestra un comportamiento escalonado en las emisiones anuales, lo cual obedece a dos eventos. El primero (2007-2008) considera un incremento debido al cambio de tiradero a cielo abierto (FCM=0.8) a relleno sanitario (FCM=1), situación que favorece la descomposición del componente orgánico bajo condiciones anaeróbicas, lo que genera mayores emisiones de CH₄. El segundo evento (2012-2013) se debe al cambio en los valores de la fracción COD empleada (Tabla 2).

En el año 2000, se emitieron 5857.03 t CH₄ (122 997.65 t CO₂e) por la disposición de 120 560.02 t RSU, mientras que 14 734.24 t CH₄ (309 418.97 t CO₂e) fueron emitidos en el 2020 a partir de 216 137.49 t RSU. Lo anterior equivale a un incremento de 8 877.21 t CH₄ (186 421.33 t CO₂e) durante el periodo, observándose tasas de crecimiento que oscilan entre 1.19% y 29.3% y una media anual del 4.89% (Tabla 3).

Discusión

De acuerdo con ^{Semarnat (2016)}, los escenarios de crecimiento poblacional y de GPC (Tabla 1) que se experimentaron en TGZ durante el periodo 2000-2020 están directamente relacionados a una excesiva generación de residuos sólidos por una mayor demanda de bienes y servicios para satisfacer las necesidades de la población, lo cual, de acuerdo con ^{Urdaneta & Sáez (2014)}, tiene un comportamiento similar a varios países en Latinoamérica, por lo que el manejo y disposición resultan de gran interés para evitar impactos como la emisión de GEI.

Por otro lado, a partir de los resultados de generación anual de RSU, se obtuvo un incremento de 79.3% en la cantidad de residuos durante el periodo 2000-2020 (Tabla 1), el cual es mayor al valor observado en México (61.2%) del 2003 al 2015, lo que evidencia la necesidad de establecer medidas para el manejo de RSU en la entidad (^{Semarnat, 2016}).

A partir de los datos de generación de RSU anuales, para el cálculo de las emisiones de GEI se utilizaron los valores COD que se muestran en la Tabla 2, los cuales se tomaron de estudios locales sobre la caracterización de RSU (^{Araiza et al., 2017}; ^{Esquinca et al., 1996}; ^{Vera et al., 2013}; ^{Villalobos, 1996}), mismos que se aproximan al valor recomendado por el ^{IPCC (1997)} para el caso de Centro América (13%).

En relación con las emisiones anuales obtenidas, los cambios en la dinámica observada (Figura 2) coinciden con lo establecido por ^{Arvizu et al. (2007)}, quienes argumentan que las modificaciones en la tecnificación del sitio de disposición final (cambio de tiradero a cielo abierto a relleno sanitario), así como los cambios en la composición de los residuos (cambio en la fracción COD empleada), influyen de manera considerable en las emisiones de CH₄. Ante esta situación, se calculó SX- para los tres periodos identificados; los resultados se muestran en la Tabla 3. Se observa que el error más alto fue obtenido para el periodo 2000-2007 (SX-=248.17 t CH4), mientras que el más bajo se observa del 2013-2020 (SX-=200.87 t CH4). Con base en el método utilizado para el cálculo de la cantidad de residuos generados, los errores obtenidos estarían relacionados al aumento poblacional, la cual presentó una tasa de crecimiento menor hacia el final del periodo, provocando que los datos se distribuyan cerca del valor de la media.

En la Tabla 3 se observa que las emisiones de CH₄ tuvieron un incremento medio anual del 4.89%, mismo que es inferior a aquel reportado en el ^{Promacc (2015)} equivalente a 19%. Esta diferencia puede atribuirse a que en el presente estudio los datos de generación de RSU han sido calculados a partir de datos de población y de GPC, mientras que los del Promacc fueron realizados con datos proporcionados por dependencias gubernamentales.

En el año 2005, las emisiones de CH₄ generadas por la disposición de los RSU en TGZ representarían cerca del 18% de aquellas generadas en Chiapas (41 080 t CH₄) en el mismo rubro (^{PACCCH, 2011}); lo anterior resulta de interés al considerar que poco más del 10% de la población del estado habita en la ciudad capital. Debido a la forma en la que se obtuvieron los datos de generación, las emisiones de CO₂e presentan diferencias a aquellas reportadas por el ^{Promacc (2015)} en el periodo 2005-2012, sin embargo, son aproximadas. Tan solo para el año 2010, el ^{Promacc (2015)} reporta una emisión de 248 587 t CO₂e, en contraste con 227 438.84 t CO₂e que se reportan en el presente estudio para el mismo año.

Las emisiones de CH₄ obtenidas para el periodo 2013-2020 (Tabla 3) son similares a las reportadas por ^{Kumar et al. (2004)} en el relleno sanitario de Okhla en Delhi, India, de 1995 a 2001, lo cual resulta de interés al considerar que la cantidad de RSU considerados para TGZ representan aproximadamente el 50% de aquellos para esa región asiática. Por otro lado, esas mismas emisiones son equivalentes e incluso superiores a las estimadas por ^{Cárdenas-Moreno et al. (2021)} en algunos sitios de disposición final de RSU en el centro de México. Además, para el año 2017 y 2020, la cantidad de CH₄ generado en TGZ representaría el 7.2% y 7.7%, respectivamente, de aquellas que fueron proyectadas para los 30 sitios considerados en esa región del país.

A partir de la aplicación de tres metodologías diferentes para la cuantificación de emisiones de CH₄ por la disposición de RSU en tres sitios de disposición en Delhi, India, los resultados obtenidos por ^{Srivastava & Chakma (2020)} son comparables con los que se reportan en el presente estudio (Tabla 3). Análogo a ^{Kumar et al. (2004)}, las emisiones generadas en Okhla son similares a las que se muestran para TGZ.

Respecto a algunos instrumentos que rigen la política municipal en México, las emisiones generadas en TGZ en el año 2010 son menores a aquellas obtenidas para Toluca, Estado de México (^{Plan de Acción Climática Municial [Pacmun] Toluca, 2013}); Puebla, Puebla (^{Pacmun Puebla, 2013}); Acapulco, Guerrero (^{Salmerón-Gallardo et al., 2017}); y Cancún, Quintana Roo (^{Pacmun Benito Juárez, 2018}), quienes reportan 333 442.2 t CO₂e, 719 294 t CO₂e, 378 930 y 549 563.06 t CO₂e, respectivamente. Esta diferencia es resultado de la mayor cantidad de residuos generados en dichas ciudades, así como de la composición de los RSU. Caso contrario se observa al compararlo con Xalapa, Veracruz (^{Pacmun Xalapa, 2013}), y Cuernavaca, Morelos (^{Pacmun Cuernavaca, 2018}), en donde la generación de residuos y, en consecuencia, las emisiones de GEI (171 881 t CO₂e y 173 004.802 t CO₂e, respectivamente) son menores que en TGZ (227 438.84 t CO₂e).

En el 2013, a partir de la disposición de 206 852 t de RSU se cuantificaron 25 165.61 t CH₄ (528 477 t CO₂e) en la ciudad de Villahermosa, Tabasco (^{Pacmun Villahermosa, 2016}), lo cual representa casi dos veces el valor de las emisiones que se generaron en TGZ en el mismo año (Tabla 3) a partir del manejo de 192 662.45 t RSU. Se observa una pequeña diferencia entre la cantidad de residuos (14 189.55 t), sin embargo, aquella que se presenta entre las emisiones es considerable, lo cual es el resultado de cambios en la composición de los RSU entre ambas ciudades que genera que la fracción COD para Villahermosa (≈23%) sea mayor a aquella para TGZ (13.21%).

Para el año 2016, las emisiones generadas son mayores a las presentadas por la ciudad de Mérida, Yucatán (^{Pacmun Mérida, 2021}), donde a partir de la implementación de las directrices del IPCC 2006, se reportan 280 000 t CO₂e a partir de la disposición de 292 000 t RSU al año. En este caso se observa que la cantidad de RSU considerados para la cuantificación de GEI es mayor a la de TGZ en el mismo año (Tabla 1); por tanto, al ser utilizados valores por defecto en ambos casos, el comportamiento de las emisiones podría ser atribuible a las diferencias entre las fracciones orgánicas presentes en los residuos de ambas entidades.

^{Romero et al. (2009)}, mediante la aplicación de las metodologías del IPCC 1996, obtuvo para el año 2005 una emisión de 43 268 t CH₄ en la ciudad de Buenos Aires, Argentina, la cual supera a la reportada en este trabajo en ese mismo año (7 315.67 t CH₄). Esta diferencia se atribuye a la mayor cantidad de residuos generados en esa localidad, así como a la fracción COD empleada. Por otro lado, las emisiones aquí reportadas son mayores a aquellas obtenidas por ^{Armenta-Rivas et al. (2017)} para un relleno sanitario en Magdalena, Colombia, quienes mediante el uso del modelo de primer orden del IPCC 1996 reportan emisiones que oscilan entre 200 t CH₄ y 2949 t CH₄ al año para el periodo 2004-2020. De manera similar, los resultados superan a los obtenidos por ^{Herrera et al. (2018)} en el año 2015, quienes a partir del uso de factores de emisión contabilizaron cerca de 173 115.85 t CO₂e que fueron emitidos por la disposición de 158 045 t RSU en la ciudad de San José, Costa Rica. Estas diferencias son atribuibles a las técnicas utilizadas para la cuantificación de emisiones de CH₄, además de la cantidad de RSU considerados para ello.

En suma, los resultados obtenidos reflejan que en TGZ las emisiones de CH₄ incrementan año con año y la magnitud de estas puede superar a las generadas en algunas ciudades que presentan un mayor desarrollo socioeconómico, por lo que establecer medidas de mitigación que permitan la separación y el aprovechamiento de los residuos para la reducción de GEI toma mayor relevancia, tal como lo establece ^{Abelino-Torres et al. (2019)}.

Conclusiones

En TGZ, las emisiones de CH₄ obtenidas a partir del manejo y la disposición de los RSU han incrementado debido al aumento de residuos generados anualmente, inducido por el crecimiento de la población, así como por el aumento de la GPC, esto último relacionado a los cambios en los hábitos de consumo. De acuerdo con los resultados, el comportamiento de las emisiones responde directamente al contenido de materia orgánica (referido a la fracción COD) en los RSU, así como a los cambios en la tecnificación del sitio de disposición final.

Ante esta problemática, los resultados muestran la relevancia de cuantificar las emisiones derivadas de la disposición de los RSU, así como la necesidad de evaluar e implementar acciones como la separación y aprovechamiento de subproductos u otras medidas de mitigación que permitan reducir las emisiones de CH₄, así como del desarrollo tecnológico para el aprovechamiento del biogás generado en el sitio de disposición.

En este trabajo se presentó el caso de estudio de la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, sin embargo, la problemática ambiental aquí abordada es un común denominador de varias ciudades de México, por lo que replicar el estudio en diferentes localidades permitiría tener una visión estratégica del problema, lo cual facilitaría la toma decisiones en el establecimiento de políticas públicas.

Conflictos de interés

Los autores declaran no tener conflicto de interés en el presente trabajo.