Metabolismo de los ciclos orgánicos en Madrid y sostenibilidad urbana
Desde el punto de vista de la gestión de los residuos urbanos los deshechos de la ciudad pueden comprenderse como flujos que constituyen fracciones de un ciclo mayor, a partir del cual el funcionamiento de las poblaciones humanas y en particular de las ciudades pueden recanalizar en su diseño, incrementando su eficiencia en el aprovechamiento de los recursos materiales y energéticos. El residuo urbano, en concreto, contiene un triple potencial que puede incorporarse como beneficio económico, social y ambiental:
Sustrato de fertilizante para producir los alimentos que el organismo humano ingiere.
Vectores de energía con posibilidad de ser recuperada y aprovechada por las comunidades humanas.
Instrumento de acción ambiental en relación al fenómeno del cambio climático, funcionando tanto como palanca de mitigación como estrategia de adaptación frente a la alternativa convencional que genera cantidades crecientes de emisiones de gases de efecto invernadero.
Un análisis del flujo de MO, como diagnóstico para el desarrollo y diseño de una economía circular, requiere aplicar metodología de la ecología y de sistemas e identificar entradas, transformaciones y salidas de cada uno de los 4 elementos significativos de los flujos de MO de la ciudad.
Macronutrientes
El nitrógeno, fósforo y potasio son los denominados macronutrientes de los sistemas vegetales por su carácter esencial en la nutrición vegetal y, por tanto, también de la base de la producción agrícola.
El carbono constituye el soporte de la energía procesada por los organismos vivos (energía endosomática), y la evaluación de sus salidas (en complejos reducidos que forman biomasa o metano) permite evaluar la eficiencia del metabolismo colectivo o el modo en que el ecosistema urbano hace un buen aprovechamiento de la energía procesada. Además, en su forma de MO conforma el componente esencial de los suelos naturales y agrícolas que están siendo drásticamente reducidos en las regiones mediterráneas.
Cualquier modelo de economía circular que pretenda sostenerse en un planeta con los recursos limitados sobre una base sólida, tendrá que abordar el comportamiento de los flujos de estos cuatro elementos. ¿Cómo se obtienen y a qué coste?, ¿estamos siendo ciegos ante un desaprovechamiento de alguno de ellos?
Evaluación cuantitativa de los flujos de materia orgánica en la ciudad de Madrid
Presentamos una exploración cuantitativa de los flujos de entrada y de salida de la MO en la ciudad de Madrid, basándonos en datos generales de publicaciones institucionales cuyo resultado se ha representado en el gráfico 1.
Los ingresos contabilizados como consumo alimentario representan el contenido sustancial de los flujos de entrada en el metabolismo de la ciudad. Según el MAPAMA, en 2015 el consumo promedio per cápita de alimentos en la Comunidad de Madrid ascendió a 1.694 gr por habitante y día (1.694 ghd) en los hogares. La componente por consumo extradoméstico (restauración, hostelería y alimentación en las instituciones) supuso a su vez 658 ghd como promedio nacional.
El resultado global de la entrada de MO en la ciudad asciende a 2.532 ghd lo que equivale,[para una población efectiva que supera la población empadronada a una entrada absoluta de 3.445.454 toneladas anuales en el municipio madrileño] (3.141.991 habitantes empadronados en 2015 a los que es necesario añadir la población visitante, población flotante y una estimación a la baja de población no empadronada, lo que desde el punto de vista de la generación de residuos representa una población efectiva de 4.013.492 habitantes).
Análisis de las corrientes de salida
Un análisis estimado de las corrientes de salida de materia orgánica distingue tres vías principales identificadas por tres colores:
- a) El flujo marrón es la corriente de los biorresiduos o residuos de materia orgánica de la ciudad, procedente de orígenes diversos (desechos de alimentos domésticos y extradomésticos).
- b) El flujo negro corresponde al de los excrementos de los habitantes, encauzados por los sistemas de alcantarillado en su recorrido hacia las estaciones de depuración.
- c) El flujo verde es una corriente de residuos relativamente reducida en volumen, formada por los restos de poda y siega de parques y jardines públicos y privados.
Una cuantificación directa a través de la contabilidad de la fracción de MO de los biorresiduos recogidos por los servicios municipales, nos permite evaluar de modo desagregado el flujo marrón de los biorresiduos y el flujo verde de las podas y siegas.
Los citados desperdicios de alimentos constituyen una salida de MO integrada no solo por las cantidades de comestibles desechados en platos y fuentes sino, además, por todo aquel contingente de aquellos productos que nunca llegaron a la mesa, integrándose ambos en la corriente de desperdicios domésticos.
Flujo marrón
Existen cifras oficiales más precisas para el análisis del flujo marrón de los biorresiduos. El ministerio reconoce una generación media entre los 200 y los 450 ghd y en nuestro estudio hemos estimado que en 2015 el valor del caudal de MO del biorresiduo asciende a 260 ghd, considerando la fracción de MO procedente de recogida municipal de las bolsas de restos y de las bolsas de envase.
Flujo verde
En el municipio de Madrid, el “flujo verde” procedente de los parques y jardines en 2015 supuso otros 14,5 kg de MO promedio por habitante y año, o una tasa equivalente de 28 ghd.
El “flujo negro” (en referencia a las aguas negras), alude al caudal de los excrementos o humanures -human manure- (estimados en 140 ghd), de la orina (con un promedio de 1.507 ghd) y constituye el producto por excelencia del metabolismo endosomático de la ciudad (la ciudad de Madrid evacua un promedio de 2.412 toneladas diarias de materia fecal y orina) estableciéndose así como el egreso dominante de MO en la ciudad.
Flujo negro
Si consideramos el contenido seco de estos flujos (con un rango de humedad entre el 70 y el 90%) en las tres vías fundamentales de salida o egresos orgánicos, es decir, el conjunto de los flujos negro, marrón y verde, proporcionan unos egresos orgánicos totales de 709 kg por habitante y año o su equivalente en materia seca de 167 ghd. En el caso de la ciudad de Madrid esto supone una corriente de salida de 2.757.000 toneladas anuales de MO cuyo componente en materia seca neta que escapa de las fronteras de la ciudad, alcanza las 220.560 toneladas .
En el balance así efectuado, (resumido en el gráfico 1 con los datos y las variables consideradas las salidas de MO en base seca), presentan un valor que supone el 49 % del valor de las entradas, lo que indica la necesidad de afinar la definición de variables y datos adicionales para un estudio más profundo y preciso que ajuste los valores de entrada y salida en el flujo de la MO.
La importancia de los flujos se invierte
Desde el punto de vista de la eficiencia energética, las ciudades podrían aprovechar la valorización material y energética de los residuos generados mediante sistemas de digestión anaerobia de excrementos humanos y residuos alimentarios. En el caso de Madrid, y maximizando las condiciones de generación de biogás, el conjunto metabólico de la ciudad podría aportar anualmente más de 56.000 tep (toneladas equivalentes de petróleo) de energía térmica.
Esta capacidad se obtendría a través de la generación de 92.800 kNm³ de biogás. Su conversión en energía eléctrica —aplicando una eficiencia de transformación del 35%— permitiría producir alrededor de 288.000 MWh, equivalentes al consumo eléctrico anual de aproximadamente 65.400 hogares.
En el dominio de la valorización material descubriremos que la importancia de los flujos se invierte, destacando en relevancia el flujo negro (como ya conocían culturas agronómicas tan eficientes como el modelo tradicional chino).
Una vez recuperados los flujos de salida, adecuadamente rescatados de la matriz del residuo en términos sanitarios y con los requerimientos agronómicos, la ciudad genera el monto de 34.600 toneladas de unidad fertilizante.
Como indica la tabla 1 y expresa el gráfico 3 en la distribución de nutrientes NPK, el flujo negro, en concreto a través de la orina, se erige como la fuente dominante de los nutrientes generados: el 84% en promedio del volumen de nutrientes de los flujos de salida tiene su origen en el flujo de orina y heces (con porcentajes del 90% del nitrógeno, 73% del fósforo y 70% del potasio).
Caudales de macronutrientes
En el ejercicio de encajar los caudales de macronutrientes salientes de Madrid con el cultivo del cereal de la Comunidad de Madrid –ver gráficos 4, 5 y 6-, el volumen actualmente aportado en los campos (alrededor de 16.200 toneladas de unidad fertilizante) aparece como un valor considerablemente menor que el generado por el metabolismo de la ciudad, pero las proporciones NPK promedio aplicadas al cereal (42/25/33) no se ajustan a las proporciones NPK de los flujos de salida ( 60/20/20) resultando un excedente de cobertura en todos los nutrientes, particularmente amplio en el nitrógeno que triplica las necesidades del cereal (298%) mientras que el fósforo y el potasio las rebasan con moderación (169% y 137% respectivamente), tal como queda reflejado en gráfico 6.
Las ventajas de incorporar la materia orgánica al suelo en forma de compost, tanto del digestato de los centros de biometanización como de la transformación directa de los residuos “negros”, “marrones” y “verdes” no se limita al ahorro de fertilizantes.
Los complejos compuestos húmicos y fúlvicos resultantes de la transformación biológica de los residuos aportan uno de los recursos más reducidos y esquilmados de los suelos de los territorios mediterráneos: la materia orgánica estable que enriquece las capacidades y las estructuras del suelo y lo robustece para ganar en resiliencia frente a sequías e inundaciones.
Suecia, un ejemplo
Tengamos en cuenta que en Suecia el 40% del gas natural proviene de digestores anaerobios orgánicos y el subproducto del digestato se emplea para fertilizar campos. Este giro de innovación en la gestión de los ciclos de la materia orgánica precisa incentivos económicos que, ante la realidad de la capacidad de ayudas y de financiación pública y privada, dependerá de explorar nuevas herramientas de valorización como las monedas complementarias emitidas sobre el valor de esos subproductos que difícilmente podremos monetizar en euros.
El proyecto plantea profundizar en la emisión de monedas, respaldadas por una buena separación en origen de los residuos enfocados a convertirse en materias secundarias y que valoricen materiales y capturen carbono en sistemas económicos más basados en la economía circular.
La producción de alimentos para abastecer a la ciudad de Madrid partiendo de la cifra tipo ofrecida por la FAO de 2.000 m2 por habitante (media mundial) asciende a 620.000 ha, y para abastecer a los 6’4 mill de habitantes de la Comunidad de Madrid requiere 1’3 millones de hectáreas, cuando la CAM tiene una superficie de 800.000 ha. La capacidad de producción de alimentos en el propio espacio comunitario está limitada, tanto en cantidad como en variedad, por la limitada fertilidad del suelo y las condiciones del clima continental en el interior de la península.
Reducir la dependencia energética
Todos los biorresiduos y humanures de la Comunidad de Madrid no permitirían fertilizar ni el 40% de la superficie requerida para alimentar a esta misma población. Pero la adecuada utilización energética y fertilizadora de todos estos residuos urbanos (domésticos o exosomáticos que forman el flujo marrón) y humanos (endosomáticos o humanure) permitirá reducir la dependencia energética de recursos no renovables, reducir emisiones de gases de efecto invernadero y mejorar la calidad nutricional y ambiental de los alimentos ingeridos.
Bibliografía 1
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Bliografía 2
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Felipe Vilas Herranz (coord.)2007. Dirección general de Salud Pública. Comunidad de Madrid. La alimentación en la Comunidad de Madrid. Documentos Técnicos de Salud Publica Nº 115.
Bibliografía 3
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IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía) 2007. Biomasa: Digestores anaerobios.
IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía) 2011. Situación y potencial de generación de biogás. Estudio técnico per. 2011-2020.
Artículo publicado en la revista EcoHabitar nº 53 en primavera de 2027
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