Geotechnical Assessment of Slope Instability Triggered by Solid Waste Dumping in Engineered Landfills and Informal Waste Dumps

Imagine una ladera no como una formación natural de roca y suelo, sino como una enorme pila de basura hecha por el hombre. Para el observador casual, un vertedero de basura es una molestia ambiental o un peligro para la salud pública, un lugar donde los desechos se pudren. Pero para un ingeniero geotécnico, es una estructura física con una pendiente, una cimentación y una forma específica de fallar, tal como una colina natural o una presa artificial. El material que compone esta estructura es residuo sólido municipal, una mezcla caótica de materia orgánica, plásticos y escombros que cambia su resistencia y peso a medida que se descompone con el tiempo. A diferencia del suelo que se encuentra debajo, este residuo no se comporta de manera predecible; puede atrapar agua, generar gases y debilitarse a medida que se asienta. Cuando este material se apila demasiado alto, demasiado empinado o sin un drenaje adecuado, las fuerzas que lo mantienen unido pueden verse superadas, provocando un deslizamiento catastrófico. Comprender por qué estas pilas colapsan no es solo cuestión de limpiar desastres; se trata de prevenir la pérdida de vidas y propiedades en ciudades de rápido crecimiento donde la gestión formal de residuos a menudo no puede seguir el ritmo del crecimiento poblacional.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Ingeniería y Tecnología de Taxila se ha propuesto entender exactamente cómo y por qué fallan estas pilas de residuos. Abordaron el problema analizando los residuos sólidos no como un problema de saneamiento, sino como uno geotécnico: una cuestión de cómo un tipo específico de material resiste bajo su propio peso y la presión del agua. Los investigadores realizaron una revisión sistemática, recopilando y analizando casos documentados de fallas de taludes en todo el mundo. Examinaron cinco desastres importantes: el vertedero de Doña Juana en Colombia, el vertedero de Payatas en Filipinas, el vertedero de escombros de construcción de Shenzhen en China, el vertedero abierto de Meethotamulla en Sri Lanka y el vertedero de Koshe en Etiopía. Estos sitios variaron desde instalaciones formalmente diseñadas con revestimientos y sistemas de drenaje hasta vertederos informales y no controlados donde los desechos simplemente se apilaban sobre el suelo sin supervisión de ingeniería. Al comparar estos eventos, el equipo buscó identificar los detonantes comunes que convierten una pila de basura estable en un deslizamiento mortal.

La investigación reveló un patrón claro y constante en todos los cinco casos. En cada instancia, el agua fue el principal culpable. Ya fuera lluvia empapando una pila no gestionada, lixiviados —el líquido que drena de los residuos en descomposición— atrapados dentro de un vertedero, o un aumento del nivel freático, la acumulación de fluido fue el factor clave que desestabilizó las pendientes. El agua reduce la fricción entre las partículas y aumenta la presión interna dentro de la pila, convirtiendo efectivamente una masa sólida en algo que puede fluir. En el caso del desastre de Shenzhen en 2015, que involucró 2,73 millones de metros cúbicos de escombros de construcción, la falla fue provocada por una combinación de llenado rápido y un aumento del nivel freático que el suelo subyacente no pudo soportar. Del mismo modo, en el vertedero de Meethotamulla en Sri Lanka, tres días de lluvias intensas precedieron inmediatamente al colapso de una pila de basura de 91 metros de altura. Incluso en la tragedia de Koshe en Etiopía, donde las excavadoras trabajaban sobre el vertedero, los investigadores señalaron que décadas de vertido no gestionado probablemente habían dejado la masa de residuos saturada y débil, haciéndola vulnerable al peso adicional del equipo de construcción.

El estudio también destacó una marcada diferencia entre los vertederos diseñados y los vertederos informales, aunque el resultado puede ser igual de mortal en ambos. Los sitios diseñados, como el de Shenzhen, suelen fallar debido a fallas técnicas específicas, como una interfaz débil entre los residuos y el revestimiento plástico en el fondo, o una condición de las aguas subterráneas que no se tuvo plenamente en cuenta en el diseño. Estos son problemas técnicos con soluciones técnicas, como mejores pruebas de materiales o supuestos más conservadores sobre los niveles de agua. Los vertederos informales, sin embargo, carecen por completo de un diseño formal. Crecen más altos y más empinados de lo que los límites de seguridad permitirían, a menudo sin ningún sistema de drenaje o comprobación de cimentación. Los investigadores encontraron que estos sitios no regulados frecuentemente albergan comunidades que viven directamente sobre o junto a las pendientes inestables, una situación impulsada por la pobreza y la falta de opciones de vivienda. El desastre de Payatas en Filipinas, que mató a más de 300 personas, y el colapso de Koshe, que se cobró más de 100 vidas, ocurrieron en tales vertederos informales. Los investigadores señalaron que, mientras que las fallas de ingeniería están bien documentadas en la literatura científica, los desastres informales, a pesar de causar muchas más fatalidades, a menudo carecen de una investigación técnica rigurosa. Por ejemplo, casi una década después del colapso de Koshe, todavía no se ha publicado un análisis de retroceso geotécnico del evento, lo que deja un vacío significativo en nuestra comprensión de cómo ocurren este tipo específico de fallas.

Un hallazgo crítico del artículo es que los márgenes de seguridad para estas pendientes de residuos son a menudo peligrosamente estrechos. Los investigadores revisaron estudios basados en la fiabilidad que aplicaron códigos de ingeniería estándar, diseñados originalmente para el suelo natural, a estas masas de residuos. Encontraron que los factores de seguridad calculados para muchas de estas pendientes fallidas estaban cerca del punto de falla incluso antes de que ocurriera el desastre. Esto sugiere que los estándares de diseño actuales, que asumen que un material se comporta como el suelo, pueden subestimar sistemáticamente el riesgo que representan los residuos. El residuo sólido municipal es mucho más variable y dependiente del tiempo que el suelo; cambia a medida que se descompone, y su resistencia puede disminuir significamente cuando se humedece. Depender de códigos destinados a estructuras de tierra natural puede dar una falsa sensación de seguridad, llevando a ingenieros y funcionarios a creer que una pendiente es estable cuando en realidad está al borde del colapso.

El artículo concluye que prevenir futuros desastres no requiere inventar una nueva ciencia, sino aplicar los principios geotécnicos existentes con mayor rigor y urgencia. Las soluciones son sencillas: gestionar el agua mediante un drenaje adecuado y la recolección de lixiviados, controlar la altura y la pendiente de las pilas, y monitorear los sitios continuamente en busca de signos de movimiento. Los investigadores argumentan que los vertederos deben tratarse como estructuras geotécnicas sujetas a las mismas revisiones de estabilidad que cualquier otra obra de tierra de gran tamaño, independientemente de si están formalmente regulados o son informales. Este cambio de perspectiva es crucial, especialmente en las regiones en desarrollo donde el vertido informal es común. El estudio enfatiza que la brecha en la seguridad no es primordialmente una falta de conocimiento, sino una falta de implementación. Las herramientas para prevenir estas tragedias —sistemas de drenaje, límites de pendiente y equipos de monitoreo— ya existen. Lo que falta es la voluntad institucional y los recursos para aplicarlas, particularmente en los sitios informales donde el costo humano del fallo ha sido el más alto. Al reconocer el vertedero como una estructura física sujeta a las leyes de la física, y no solo como una pila de basura, las comunidades pueden tomar las medidas necesarias para asegurar que estas pendientes permanezcan estables y no se conviertan en la próxima fuente de una catástrofe prevenible.