1. INTRODUCCIÓN

Con el transcurrir de los años, la problemática sobre la generación de residuos sólidos ha ido agravándose, dado que, cada vez son mayores las cantidades de desechos producidos, como consecuencia del crecimiento demográfico (Mondal et al., 2023) y por el sistema de producción lineal, el cual ha implicado la manufacturación exacerbada de productos destinados a terminar como residuos (Ellen MacArthur Foundation, 2020). 

Ante esta situación, se han ido aplicando distintas formas sobre el como gestionar los residuos sólidos, la más común y popular es el disponer los residuos sobre vertederos o botaderos (Abdel-Shafy et al., 2023), sin embargo, este accionar implica la generación de otras problemáticas, por lo que se opta por no solo acumular la basura, sino deshacerse de esta de una manera segura y confiable, siendo los rellenos sanitarios, lugares donde se cumple esta función y que reduce los impactos ambientales de la acumulación de residuos (Naveen et al., 2017). Curiosamente, lo más complicado sobre los rellenos sanitarios, es seleccionar un lugar apropiado para su construcción dado que se deben evaluar muchísimos factores del medio físico, biológico y socioeconómico, además de cumplir con las normativas y reglamentaciones de cada país (Yildirim, 2012). Los SIG surgen como importantes herramientas para la realización de estudios para el desarrollo de rellenos sanitarios, ya que permiten manejar datos e información espacial asociada a los distintos factores de cualquier ámbito territorial.

En base a este contexto, el presente proyecto busca desarrollar un modelo SIG que permita identificar aquellas zonas aptas para la construcción de rellenos sanitarios en el distrito de Yura, el cual pertenece a la segunda ciudad (Arequipa) más poblada del Perú, y en donde hay una producción bastante elevada de residuos sólidos, para lo cual se empleó el software ArcGIS.

2. ANTECEDENTES

Desde un punto de vista tecnológico, los SIG son herramientas empleadas exitosamente en la selección de zonas para rellenos sanitarios, dado que permiten la captura, almacenamiento, gestión y procesamiento de data geoespacial, en este caso, son capaces de asociar las distintas limitaciones y restricciones ambientales, económicas y sociales del territorio (Arkoc, 2013).

Desde un punto de vista académico y derivado del punto anterior, hay muchísimas investigaciones que han empleado los SIG para la detección de zonas apropiadas para los rellenos sanitario. En la literatura científica peruana, podemos encontrar estudios como el de Arias Ascurra (2021), Becerra García (2021) y Churata Zarate (2017), quienes por medio de los SIG (ArcGIS y Google Earth Pro) desarrollaron mapas para la ubicación de rellenos sanitarios dentro de los departamentos de Ucayali, Cajamarca y Cuzco respectivamente.

Desde un punto de vista político, hay una cantidad considerable de legislación y documentos dentro del marco de la gestión de residuos sólidos, particularmente, destaco a la “Guía de Diseño, construcción, operación, mantenimiento y cierre de relleno sanitario manual” elaborado por el Ministerio del Ambiente (2011), el cual hace alusión a diferentes condiciones que se debe tener en consideración para la instauración de rellenos sanitarios en el ámbito nacional.

3. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

Yura es uno de los 29 distritos de la provincia de Arequipa, la cual pertenece al departamento homónimo (Arequipa) dentro de territorio peruano. Bajo el sistema UTM, se encuentra en las coordenadas 213237.28 mE y 8201254.21 mS dentro de la zona 19K. La extensión del distrito es de 1918 Km2 y se sitúa entre los 1491 y 6110 msnm aproximadamente (Ver Figura 1).

Es particular la situación del distrito en torno al tema de residuos sólidos, y es que el departamento como tal no cuenta con infraestructuras para la disposición final de residuos sólidos (IDF) de acuerdo con el Ministerio del Ambiente (2021). Curiosamente, a nivel de provincia se pueden encontrar alrededor de 8 botaderos informales de basura y un solo botadero formal, este último recibe el nombre de “Quebrada Honda”, el cual se sitúa en el distrito de Yura, al ser el único botadero formal, este recibe la descarga de los residuos municipales de todos los distritos del área metropolitana de Arequipa (Diario Correo, 2017). Esta cuestión, me ha hecho seleccionar al distrito de Yura, y es que es de los pocos distritos de la provincia que no están completamente urbanizados y que ya está actuando como terreno para el almacenamiento de residuos de manera formal.

4. OBJETIVOS DEL PROYECTO

• Recopilar y acondicionar información geoespacial de variables físicas, ambientales, sociales, económicas y estructurales del área de estudio.
• Desarrollar un modelo que permita identificar zonas apropiadas para establecer rellenos sanitarios a partir de las distintas variables del área de estudio.
• Analizar las limitaciones y potencialidades del modelo desarrollado y sus variables.

5. PROCEDIMIENTOS

5.1. Recopilación y acondicionamiento de información geoespacial

• La determinación de zonas aptas para los rellenos sanitarios es compleja, se suelen emplear distintas variables para este accionar, en el caso del proyecto, consideré 14 variables, los cuales son recomendados en el artículo de revisión de Rezaeisabzevar et al. (2020), en la Tabla 1 se observa dichos factores considerados, la fuente de donde se les descargó y su formato inicial. También descargué un shapefile de los límites del distrito de Yura.

• Se aplicó la herramienta “Fill” para corregir el DEM descargado, posteriormente, tanto el DEM corregido como el resto de shapefiles, fueron delimitados al área de estudio a través de la herramienta “Clip”.
• Dependiendo del tipo de variable se aplicó una metodología variada. En el caso del DEM, se aplicó la herramienta “Slope” para generar la variable de pendientes en porcentaje, posteriormente, por medio de la “Raster Calculator”, se determinaron las zonas con pendientes aptas para situar rellenos sanitarios (Ver Figura 2).

• En el caso de las variables de fuentes de agua subterránea, ríos, cuerpos de agua, fallas geológicas, áreas urbanas, zonas arqueológicas/religiosas, red vial, vías férreas y líneas eléctricas; primero se aplicaron las herramientas de conversión “Polygon to Raster” y “Polyline to Raster”, una vez rasterizados, se aplicó la herramienta de distancia “Euclidean Distance”, con las capas resultantes de este último proceso y la “Raster Calculator”, se determinaron las zonas aptas correspondientes (Ver Figura 3).

• En el caso de las variables de geología, riesgo de inundación, uso de suelo y áreas naturales protegidas; al ser polígonos que cubren toda el área de estudio, simplemente se creó un campo nuevo en sus respectivas tablas de atributo, en donde se les asignó valores de 0 y 1. En base a este campo creado, se aplicó directamente la herramienta “Polygon to Raster”, con lo que se obtuvieron las zonas aptas para situar rellenos sanitarios con respecto a estas variables (Ver Figura 4).

5.2. Desarrollo del modelo

• Por medio de la “Raster Calculator” se generó el modelo para identificar las zonas aptas para el desarrollo de rellenos sanitarios, para lo cual, básicamente, se realizó una multiplicación de las 14 variables (Ver Figura 5).

5.3. Análisis del modelo

• Con tal de realizar un análisis visual y espacial, se generó una capa del relieve del área de estudio por medio de la herramienta “Hillshade” y el DEM delimitado. Además, se geolocalizó a la zona actual (Quebrada Honda) empleada para el depósito de residuos sólidos en Yura (Ver Figura 6).

• Por último, se realizó el diseño del mapa y un diagrama de flujo para plasmar de manera resumida todos los procedimientos empleados (Ver Figura 7).

6. RESULTADOS

6.1. Análisis de las variables empleadas en el modelo

(a) Fuentes de agua subterránea, se consideró esta variable dado que dentro de los rellenos sanitarios se puede dar la formación de lixiviados, los cuales implican una amenaza para este recurso. Dentro del área de estudio, se pueden encontrar pozos y un acuífero, en este caso, siguiendo lo mencionado por Arkoc (2013), se busca que los rellenos sanitarios se encuentran alejados a más de 70 metros.

(b) Ríos y (c.) Cuerpos de agua, sucede lo mismo con las fuentes de agua superficial, dado que, se espera que pueda haber posibles afecciones por lixiviados, gases o algún otro contaminante, en este caso, se busca que estén lo más alejados posibles, por lo que se consideró una distancia prudente de más de 500 metros.

(d) Pendientes, esta variable condiciona bastante al desarrollo de los rellenos sanitarios, especialmente en zonas empinadas, en donde, llega a modificar el drenaje de los suelos e incluso incitaría a que se den deslizamientos de tierra (Djokanović et al., 2016). Considerando esto, se buscó que el relleno sanitario se establezca en zonas moderadas y ligeramente inclinada, siendo así zonas con pendientes menores al 15%.

(e) Riesgo de inundación, esta variable implica zonas donde no se deben de situar rellenos sanitarios, dado que, este puede provocar daños a la infraestructura como tal, además de que puede esparcir los elementos contaminantes de los rellenos hacia los alrededores (Djokanović et al., 2016).

(f) Geología, el MINAM (2011) sugiere que los rellenos sanitarios se establezcan en zonas con suelos sedimentarios con rasgos areno-arcillosos, dado que estos suelos son poco permeables, por lo que impedirían que contaminantes como los lixiviados puedan llegar a fuentes de agua subterráneas. Esta cuestión, hizo que, para el proyecto, se designara a las zonas con estas características, como idóneas para establecer rellenos sanitarios.

(g) Fallas geológicas, esta variable implica muchos riesgos, dado que está relacionada a los movimientos sísmicos y de tierra, por lo que se busca que los rellenos se sitúen a una distancia bastante considerable, Rezaeisabzevar et al. (2020) sugieren que lo más recomendable es que estén alejados a más de 1000 metros.

(h) Uso de suelo, esta variable se analiza de diferente manera según el área de estudio, lo ideal es que el relleno sanitario no genere conflictos con zonas urbanizadas, agrícolas, con cuerpos de agua, nevados, bosques y zonas con prominente vegetación. Yura alberga todas las zonas mencionadas, además de contar con zonas como los bofedales y tolares, los cuales albergan organismos en peligro de extinción (Veliz Rojas, 2018). Dado esto, se designaron como zonas aptas aquellas sin vegetación, vegetación escasa, zonas de césped, pajonales y desérticas.

(i) Áreas urbanas, esta variable implica que la población humana no sea afectada por el desarrollo de rellenos sanitarios en cuanto a los impactos que este genere, ya sean por ruidos, olores, mal aspecto, riesgo a enfermedades o que sean limitantes de la expansión urbana (Rezaeisabzevar et al., 2020). Por lo que, se busca que los rellenos se sitúen a una distancia considerable, en este caso, se optó porque estén a más de 800 metros.

(j) Sitios arqueológicos/religiosos, esta variable implica zonas muy importantes para el desarrollo cultural y turístico de cualquier zona, en este caso, los rellenos sanitarios implicarían un impacto estético y ambiental a estos lares, por lo que se busca que se sitúen a una gran distancia, por lo que se optó porque se encuentren a más de 1000 metros de distancia.

(k) Áreas naturales protegidas, esta variable implica zonas naturales resguardadas por el estado peruano, por lo que simplemente, se busca que los rellenos sanitarios se sitúen fuera de estas áreas.

(l) Red vial, surge un debate con lo que respecta a esta variable, y es que se tienen dos teorías, la primera es que, si los rellenos sanitarios se encuentran cerca de las carreteras, estas puedan dar mal aspecto y/o terminar afectando al estado de estas, la segunda es que es recomendable que los rellenos estén cerca porque así se reducen costes en cuanto al transporte, además de hacer más efectivo el traslado de los residuos sólidos (Deniz, 2022). Para el proyecto, se optó por la segunda teoría, por lo que se decidió que la red vial solamente se distancia de un posible relleno sanitario a unos 100 metros.

(m) Vías férreas, para evitar inconvenientes en posibles afecciones a las líneas del tren, es recomendable que los rellenos sanitarios se sitúen a una considerable distancia, Chabuk et al. (2016) recomiendan que esté alejada a más de 500 metros.

(n) Líneas eléctricas, en este caso, se busca que los rellenos estén alejados de las líneas eléctricas ante situaciones de incendios provocados por altos voltajes, Chabuk et al. (2016) recomienda una lejanía de más de 30 metros (Ver Figura 8).

6.2. Análisis del modelo final

Integrando todas las variables descritas se desarrolló el modelo para identificar las zonas aptas para establecer rellenos sanitarios (Ver Figura 9). Como se aprecia en el mapa, el distrito de Yura abarca 191782.64 hectáreas (Ha), de los cuales, en 3253.79 hectáreas (Ha), que representa el 1.69% del territorio, se puede situar algún relleno sanitario. Destaco las zonas aptas situadas en la parte noroeste, dado que, a simple vista se aprecian grandes porciones de terreno.

El modelo como tal sirve como un estudio preliminar para poder llegar a establecer rellenos sanitarios, especialmente dentro del contexto sobre la gestión de residuos sólidos de la ciudad de Arequipa, dado que el único botadero formal con el que se cuenta está básicamente captando y cargando con todo el peso de los residuos de la ciudad, y el contar estas infraestructuras sería necesario para mermar al problema de la generación de residuos, especialmente, en una ciudad que va expandiéndose tan rápido como lo es Arequipa. Aunado a ello, se sabe que el gobierno peruano busca financiar la construcción de un relleno sanitario y una planta de valorización de residuos para la ciudad (MINAM, 2022), por lo que el desarrollo del modelo podría contribuir a este accionar.

En cuanto a otros análisis visuales, podemos ver en la Figura 10a, que hay una distancia de 2.81 Km entre el modelo y “Quebrada Honda”, actual lugar donde se disponen los residuos sólidos. Particularmente, dicho recinto se encuentra bastante cerca del área de influencia de las zonas urbanas (Ver Figura 10b), sobre este aspecto, dicho recinto ha despertado quejas en la población de Yura, dado que se emanan olores nauseabundos y hay fugas de lixiviados hacia el medio (Diario El Búho, 2020), estos hechos, denotan en parte su teórica mala ubicación.

En cuanto al relieve, en las Figuras 11a y 11d, se aprecia que las zonas aptas identificadas por el modelo están en lugares relativamente planos, además de que ocupan áreas bastante grandes del terreno y su forma es más definida para establecer rellenos sanitarios. Pasa lo contrario en las Figuras 11b y 11c, en donde el modelo identificó zonas aptas con formas no tan definidas y en zonas un poco más elevadas, denotando una cierta limitación. 

7. RECOMENDACIONES

• Como se mencionó, se pueden emplear mayores variables para definir las zonas aptas, recomendaría emplear otras variables como el viento y riesgos ante más fenómenos naturales, en el caso del proyecto, no se consideraron estas variables porque no se encontraron archivos con la información geoespacial.
• En el proyecto al momento de acondicionar a las variables, se asignaron valores de 0 y 1 para que el modelo genere las zonas aptas y no aptas, sin embargo, se pueden manejar más valores, con lo cual se podría generar modelos que clasifiquen con mayor detalle las zonas para establecer los rellenos sanitarios.

8. CONCLUSIONES

• Se aplicaron de manera efectiva las distintas herramientas de ArcMap para el acondicionamiento de las variables empleadas para el desarrollo del modelo.
• El uso de distintas variables permitió desarrollar un modelo algo más preciso para identificar las zonas aptas para establecer rellenos sanitarios, dicho modelo es relevante en la zona de estudio, dado que esta no cuenta con un relleno sanitario propiamente dicho, y el saber donde situar estas infraestructuras es importante para la gestión de los residuos sólidos.
• Las principales potencialidades del modelo se explican en la detección de áreas grandes con formas regulares para establecer rellenos sanitarios, y sus limitaciones en que hay áreas con formas irregulares y que no estarían en zonas con un relieve realmente apropiado para los rellenos sanitarios.

9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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