Exercicis: Els residus i l'impacte ambiental

Quina diferència hi ha entre residu urbà, residu industrial i residu perillós? Posa un exemple de cada tipus.

La piràmide representa la jerarquia de la gestió de residus, de l'opció més desitjable (1, a dalt) a l'última opció (5, a baix). Assigna a cada nivell la seva estratègia: abocador, prevenció, reciclatge, reutilització i valorització energètica.

Quines condicions geològiques ha de reunir el terreny on s'instal·la un abocador? Considera la permeabilitat de les roques, la profunditat del nivell freàtic i els pendents.

Què és el reciclatge i quins tres materials d'origen mineral es reciclen amb un gran estalvi (vidre, alumini, acer)? Quin recurs geològic es conserva en cada cas?

Què és una deixalleria o ecoparc i quins tipus de residus accepta que no han d'anar al contenidor comú?

Què és el compostatge i quina fracció dels residus urbans aprofita? Quin producte s'obté i quin ús té?

Què és la valorització energètica dels residus i en què es diferencia del reciclatge de materials? Quina posició ocupa en la jerarquia de gestió?

Què són els residus de construcció i demolició i quina part d'aquests (àrids, metalls, fusta) es pot reutilitzar o reciclar?

Un abocador sense segellar genera lixiviats que acaben contaminant l'aqüífer. Explica què són els lixiviats i descriu el sistema de barreres (capa argilosa, geomembrana, geotèxtil, drenatges) d'un abocador modern.

L'economia circular proposa que els residus esdevinguin matèria primera d'altres processos. Posa dos exemples reals i explica quins recursos geològics s'estalvien en cada cas.

Els projectes d'obra pública han d'incloure mesures correctores i, quan el dany no es pot evitar, compensatòries. Distingeix tots dos tipus de mesures amb un exemple relacionat amb la construcció d'una presa.

Els abocadors generen biogàs quan es descompon la matèria orgànica. Explica la seva composició principal, com es capta i quines dues destinacions té (crema en torxa o aprofitament energètic), i per què no s'ha d'alliberar a l'atmosfera.

Reciclar alumini estalvia al voltant del $95\ \%$ de l'energia necessària per produir-lo a partir de la bauxita. Explica d'on prové aquest estalvi (electròlisi enfront de refoneria) i quins recursos i emissions s'eviten.

Les piles, l'oli usat i els pneumàtics requereixen una gestió específica. Explica què els fa perillosos o problemàtics i quin sistema de recollida existeix per a cadascun.

Descriu el segellament i la clausura d'un abocador (coberta impermeable, capa vegetal, captació de biogàs i de lixiviats) i explica quins controls es mantenen durant l'etapa postclausura.

Una autovia nova travessa una vall agrícola. Resumeix les fases de l'estudi d'impacte ambiental (alternatives, inventari, identificació d'impactes, mesures, vigilància) i què es decideix en cadascuna.

S'han proposat dos emplaçaments geològics per albergar un Emmagatzematge Geològic Profund (AGP) de residus nuclears d'alta activitat:

• Emplaçament A: Massís granític a 600 m de profunditat, en una zona de baixa sismicitat històrica, però travessat per una xarxa densa de diàclasis tardihercinianes i amb concessions mineres actives als voltants per a l'exploració de tungstè i liti.

• Emplaçament B: Formació d'argiles plàstiques i lutites de 200 m de gruix situada a 450 m de profunditat, tectònicament estable i sense indicis de recursos minerals, però immediatament suprajacent a un aqüífer regional carbonatat sotmès a explotació per a regadiu.

1. a) Avalua la idoneïtat hidrogeològica i geomecànica de totes dues formacions rocoses enfront del risc de migració de radionúclids solubles en cas de fallada de les barreres d'enginyeria. Justifica quina descartaries en primer lloc.
2. b) Discuteix per què el concepte d'«absència de recursos aprofitables» és un criteri geològic crític de seguretat a escala de 100.000 anys, tenint en compte la intrusió humana fortuïta en futurs escenaris civilitzatoris.
3. c) Dissenya una proposta de governança per al procés de selecció que afronti el conflicte social habitual (síndrome NIMBY) sense recórrer únicament a transferències o compensacions econòmiques als ajuntaments afectats.

Un consorci projecta instal·lar una planta solar fotovoltaica sobre les 15 hectàrees d'un abocador de residus sòlids urbans segellat fa només quatre anys. El projecte preveu fonamentar les fileres de panells mitjançant clavat convencional de perfils d'acer a dos metres de profunditat i canalitzar el cablatge en rases estàndard.

1. a) Explica els dos processos biogeoquímics i mecànics que originen assentaments diferencials en la massa d'un abocador i prediu quines conseqüències tindran sobre l'estructura rígida de suport de les plaques fotovoltaiques.
2. b) Justifica tècnicament per què el clavat de perfils metàl·lics i l'obertura de rases representen un perill greu per a la integritat de la barrera d'estanquitat (geomembrana de polietilè d'alta densitat) i per als sistemes de desgasificació passiva del biogàs acumulat.
3. c) Dissenya dues modificacions tècniques (una referida al sistema de fonamentació i una altra al disseny de les canalitzacions i estructures portants) que facin viable i segura la instal·lació solar fotovoltaica sense comprometre el segellament de l'abocador ni generar risc de deflagració de metà.

Per obtenir 1 kg d'or, una explotació minera convencional a cel obert explota una mena amb una llei de 2,5 g/t de roca, amb una ràtio d'escombrera (estèril/mineral) de 3:1. Per la seva banda, les plaques de circuits impresos procedents de telèfons mòbils rebutjats presenten una concentració mitjana de 250 g/t d'or.

1. a) Calcula la massa total de material geològic (mineral més estèril) que cal remoure a la mina a cel obert en comparació amb la massa de residu electrònic que es requereix per obtenir aquest mateix quilogram de metall preciós.
2. b) Avalua l'impacte ambiental comparatiu d'ambdues vies d'obtenció considerant: l'ocupació territorial, el risc de drenatge àcid de mina associat als sulfurs encaixants i la generació de residus tòxics o lixiviats.
3. c) Si la llei de la «mineria urbana» dels telèfons mòbils és cent vegades superior a la de la mena natural, dedueix i justifica dues raons (una de logística i una altra de metal·lúrgica o econòmica) que expliquen per què la major part de l'or comercialitzat se segueix extraient mitjançant mineria extractiva tradicional.

Una multinacional tecnològica comercialitza auriculars sense fil amb la bateria d'ions de liti embeguda en resina epoxi dins d'una carcassa de policarbonat termosellada. Quan la bateria esgota la seva vida útil (al voltant dels 2 anys), el dispositiu deixa de funcionar i el 90 % dels usuaris el llença a la fracció de resta domiciliària.

1. a) Analitza des del principi de Responsabilitat Ampliada del Productor (RAP) quins costos econòmics, ambientals i de seguretat laboral està externalitzant el fabricant cap als municipis i les plantes de tractament d'RSU.
2. b) Dissenya tres mesures d'ecodisseny obligatòries per a aquest producte que incideixin directament sobre la prevenció, la separabilitat de components i la reparabilitat, justificant el benefici ambiental de cadascuna.
3. c) Avalua un compromís tècnic (trade-off) derivat del teu redisseny: com afecta la substitució del termosellat estanc per unions mecàniques desmuntables a la durabilitat enfront de la suor/aigua (índex IPX) del producte? Justifica com resoldries aquest conflicte sense anul·lar la reciclabilitat.

Una mancomunitat insular genera anualment 150.000 t de residus sòlids urbans amb una composició mitjana en pes del 44 % de matèria orgànica humida, 16 % de plàstics no reciclables, 14 % de paper i cartó, i 26 % d'altres materials. L'abocador actual es colmatarà en 18 mesos i l'espai insular disponible és mínim. Es planteja la construcció urgent d'una planta incineradora amb valorització energètica (WTE).

1. a) Analitza la composició dels residus i prediu quins problemes termodinàmics (poder calorífic inferior) i de combustió sorgiran si la massa de residus s'alimenta als forns sense una recollida selectiva prèvia i eficient de la matèria orgànica.
2. b) Compara el vector de contaminació més crític de la incineració (emissió de dioxines, furans i gestió de cendres volants) respecte al de l'abocador (generació de lixiviats i emissions fugitives de metà amb un alt potencial d'escalfament global). Explica quines barreres tecnològiques de depuració de gasos exigeix la llei perquè la incineradora sigui ambientalment admissible.
3. c) D'acord amb la jerarquia europea de residus, raona per a quina fracció específica del flux de residus està justificada la incineració amb valorització energètica i rebat l'afirmació que «cremar brossa desincentiva el reciclatge».

Un projecte miner a cel obert pretén explotar un jaciment de sulfurs polimetàl·lics (pirita, calcopirita i esfalerita). La corta assolirà els 160 m de profunditat, tallant dos nivells piezomètrics, i la bassa de fangs i les escombreres s'ubicaran a la capçalera d'una conca hidrogràfica que alimenta un embassament d'abastament urbà.

1. a) Modela la cadena de transformacions hidrogeoquímiques que es desencadenaran en deprimir el nivell freàtic per bombament i exposar els minerals sulfurats dels talussos i escombreres al contacte amb l'oxigen atmosfèric i l'aigua de pluja. Prediu les variacions de pH i la mobilitat de metalls pesants en les aigües d'escorrentia.
2. b) Dissenya una bateria de mesures preventives i correctores estructurada en dos fronts: el control de l'estabilitat geotècnica de les escombreres per evitar fenòmens de liqüefacció i el tractament passiu de les aigües de drenatge àcid mitjançant aiguamolls artificials i barreres reactives permeables.
3. c) La mercantil compradora proposa abandonar la corta al final de la vida útil perquè s'ompli d'aigua i formi un «llac d'oci». Justifica per què aquest plantejament pot desembocar en una catàstrofe de meromixi amb bolcada limnològica i explica el paper dels avals i garanties financeres exigits en l'Avaluació d'Impacte Ambiental per evitar que l'Estat assumeixi el cost de remediació.

El combustible nuclear gastat descarregat d'un reactor nuclear presenta dos components radiològics diferenciats: productes de fissió de vida curta/mitjana ($^{137}\text{Cs}$, $t_{1/2} = 30,1$ anys; $^{90}\text{Sr}$, $t_{1/2} = 28,8$ anys), responsables de l'alta taxa d'emissió tèrmica inicial, i actínids menors i transurànids de vida llarga ($^{239}\text{Pu}$, $t_{1/2} = 24.100$ anys; $^{241}\text{Am}$, $t_{1/2} = 432$ anys; $^{237}\text{Np}$, $t_{1/2} = 2,14 \times 10^6$ anys).

1. a) Calcula quants anys aproximats han de transcórrer perquè l'activitat dels productes de fissió $^{137}\text{Cs}$ i $^{90}\text{Sr}$ decaigui a menys del 0,1 % del seu valor inicial (aproximadament deu períodes de semidesintegració) i interpreta per què durant aquest interval de temps el residu no pot confinar-se directament en un AGP sense refrigeració prèvia en piscines o magatzems temporals (ATI/ATC).
2. b) A partir del temps necessari perquè la radiotoxicitat dels transurànids descendeixi als nivells del mineral d'urani natural original (més de 100.000 anys), demostra la inviabilitat conceptual de gestionar aquests residus mitjançant emmagatzematge en superfície sota vigilància humana contínua (model El Cabril) i justifica la necessitat imperativa d'un Emmagatzematge Geològic Profund (AGP).
3. c) Avalua la fiabilitat del principi de «barreres múltiples» d'un AGP davant d'un escenari hipotètic de reactivació tectònica que fracturi la roca encaixant al cap de 10.000 anys del segellament: prediu el comportament que tindrien la matriu vítria/ceràmica del residu, el contenidor metàl·lic de coure o acer i el rebliment de bentonita davant de l'aigua d'infiltració.

Una comunitat autònoma ha d'ubicar amb urgència una planta de valorització energètica i tractament de fangs de depuradora que processarà 200.000 t anuals. Després dels estudis tècnics inicials, queden dos municipis candidats sobre la taula:

• Municipi A: Zona rural muntanyosa, amb baixa densitat demogràfica, renda per càpita inferior a la mitjana, economia basada en ramaderia extensiva i un aqüífer càrstic d'alta permeabilitat que proveeix comarques situades aigües avall.

• Municipi B: Àrea periurbana d'una gran ciutat, amb alta densitat de població, renda per càpita mitjana-alta, polígons industrials consolidats, bona xarxa d'autovies i un substrat geològic margós pràcticament impermeable.

1. a) Analitza com operarà la síndrome NIMBY («no al meu pati del darrere») i el fenomen LULU («usos del sòl localment no desitjats») en ambdós municipis, distingint la capacitat de mobilització sociopolítica de cada població davant del risc tècnic i ambiental real deduïble de la geologia del terreny.
2. b) Justifica com la presa de decisions basada exclusivament a minimitzar el conflicte social immediat pot donar lloc a un cas d'«injustícia ambiental» (sacrifici de comunitats vulnerables) mentre que una basada purament en la geotècnia generarà un bloqueig judicial i social.
3. c) Dissenya un protocol de mediació i consens públic que superi el model tradicional DAD («Decidir, Anunciar, Defensar») integrant participació ciutadana primerenca, compensacions territorials no monetàries (serveis públics, transició ecològica comarcal) i comissions de seguiment ambiental veïnal.

Repte del tema. És sostenible el «metabolisme» de la teva llar? Dissenya una auditoria geoambiental integradora a partir de dades reals del teu entorn domèstic.

1. Presa de dades reals: Revisa una factura recent de casa teva o consulta a Red Eléctrica de España (ree.es) el mix energètic horari. Registra el consum d'energia en $kWh$ i estima el consum hídric en $m^3$ (fes servir l'estàndard de l'INE de $0,13\text{ m}^3$/habitant·dia si no tens comptador).

2. Diagnòstic geològic i d'impactes: Identifica les fonts energètiques i matèries primeres (com ara $Cu$ o $Li$ en els teus dispositius), diferenciant amb rigor científic entre recurs, jaciment i reserva. Analitza la pressió sobre les conques hídriques locals, l'impacte sobre el sòl (segellament urbà, erosió) i quantifica els residus domèstics generats en $kg$/setmana.

3. Informe i proposta circular: Elabora un informe breu amb una gràfica o diagrama de balanç (entrades d'aigua/energia i sortides de residus/impactes) i planteja dues mesures realistes d'economia circular per mitigar la degradació edàfica i l'esgotament de recursos.

Es valorarà:

• Diferenciació rigorosa i aplicació correcta dels conceptes de recurs, reserva i jaciment.

• Precisió en el tractament i representació gràfica de les dades quantitatives obtingudes.

• Justificació ambiental i viabilitat de les solucions plantejades per al sòl, l'aigua i els residus.