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Nuevas alternativas para eltratamiento de subproductosJ. MARTÍNEZ-ALMELA. SELCO, MC. SERVICIOS AVANZADOS DE INGENIERÍA. TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS.

I adecuado planteamiento en relacicín con los sub-productos animales (tradicionalmente mal Ilamados"residuos") y cspccialmentc con los estiércoles v puri-nes dcbe ser el aumentar las posibilidades de los pro-cesos tecnológicos con el fin de alcanrar unbs trata-miento/os efectivo/s técnica y operacionalmente,ascquibles econcímicamente y beneficiosos para cl

ecosistema, de manera que se permita la sostenibilidad del tra-tamiento en la propia explotación ganadera, la captura del dib-xido de carbono y retcnciGn dc emisiones gaseosas de formasnitrogenadas y sulfurosas así como la rchabilitación y producti-vidad del suelo (Mtnez-Almcla J. et al 2IX>U).

Además las nuevas directrices marcadas por el mcrcado pro-ductivo indican yue el tratamicnto y revalorización dc los sub-productos ganaderos dcbe scr considerado desde una perspectivaglobal yue intcgre seguridad, sanidad y respccto ambiental (A.de la Torre, Mtncz-Almela J. y M.J. Muñoz, 20O1).Estas pautas, aplicables tanto a la tccnología utili-rada como al producto final obtenido, son funda-mcntales para mantener y mejorar nuestra pro-ductividad.

En el prescnte artículo se revisa v compara lavisión y problemática tradicional dcl tratamientocon una nueva visión global y se cxplica el Estadodc Arte v la tendcncia evolutiva de este tipo detratamientos novedosos tendentes a valorizar lossubproductos animales con criterios de eficienciaambiental y económica (Figuras 1 y 2).

Identificación del escenario

EI rápido crecimiento experimentado en los últi-mos años por la producción Qanadera en general yporcina en particular ha dado lugar a una nucvarealidad productora, sanitaria. económica v medio-ambiental. A este respecto, las nuevas Icgislacio-nes ambientales están marcando una seric dc res-tricciones quc suponen un freno indiscutible almcrcado productivo, sirva como ejc;mplo el casode Holanda, donde la Lcy MINAS impuso la

Planta de tratamiento de purines en Prignano (Italia).

reducción de hasta el 3O`%, del patrimonio ganadcro. En paísescon índices elevados de pruducción, como es el caso de España.los subproductos ganaderos generan anualmentc más de l^x).ti(xltoneladas (Davis R. 2(X)1). Su reutilización rcquiere una corrcctacaracterización, ya yue se trata de un residuo yuc presenta unaclevada heterogcncidad, que varía en funcicín dc cada explota-ción, tipología y ciclo productivo, edad del animal, alimcntación.etc.

En la mayor parte de la explotaciones intcnsivas, los siste-mas de limpieza, extracción y almaccnamicnto gencran gravesproblemas por malos olores, falta dc bioseguridad, contamina-ción de suelos y de aguas. En este tipo de explotaciones neccsi-tamos mejores tecnologías para la separación dc sólidos y Hyui-

dos de forma que la fracción s^ílida pueda scr rccogida y trans-portada fácil y económicamcntc hasta una unidad sccundaria dctratamiento y valoriracicín, dondc pucda scr pr^^ccsada y c^mtcr-cializada cficarmente. En cstas instalaciones terciarias, la frac-ci^ín sólida sc mezcla para conseguir formas eyuilihradas, aplica-blcs a la cdafología del suelo rcccptor, con unos índices yuepermitan la acumulaci^ín acelerada dc la materia or^;ánica cn clsuelo con las mcjoras asociadas a su productividad. Si los suh-productos se aplican hajo la superficie de ticrras dc lahranxa deconservación se ohtiencn bcncticios adicionales, ya quc cstc tipode mantenimicnto agrícola por si solo ha demostrado yuc incre-mcnta el carhono del suclo incluso cn suclos y ccosistcmas yuedestacan por su ba,jo contenido en carhono orgánico (Hunt et alUSDA l^)^)y), (Frcdcrick y Baucr, 1^)^)(^), (Frcdcrick ct al 29^)K),(Jenkison, 1991).

La fracción líquida es aprovechada en la propia explotación

agrícola como agua dc limpi^za con garantías dc hioscguridad,romo agua de riego con aprovcchamicnto agron^ímico o inclusopara vertido a cauce público. La altcrnativa miata consistc cn laconcentraci^ín de los S<ílidos Suspcndidos Volátilcs hasta alcanrarcl rango óptimo yuc pcrmita la adccuada digcsti^ín anaur^íhicavía acetog^ncsis y mctanogéncsis para cl aprovcchamiuntotermo-el^ctrico dcl biogás producido.

Sistema tradicional de manipulación de purines yestiércoles

),a mayOr parle dt' lati IntitalaClOnCS 4;anadcrati 1nlCntil^'8ti Uil-lizan al^^ún sistcma dc transpurtc dc a^^ua para vchiculiiar los

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cxcrcmentos v orines desde el lugar dc estabulación, generandovolúmcnes mayores dc purines, tras un primer desbaste de tipofísico (rejas, tamices, tamhores, centrífugas), se separa una pri-rnera fracción sólida formada principalmente por fibras, materialno digerido, crines y particulado sólido generalmente por encimade la luz de malla del equipo de separación física, no superiorc;n la mayoría de los casos a l mm. de diámetro. La fracciónlíquida rcmane:nte ti^nc una elcvada dilución v cn cunsecuenciauna muv baja concentración de sólidos, esta fracción se utiliza

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Fig.1.- Visión del sistema de tratamiento tradicional.

para su vertido en cl campo, previo o posterior al lagunaje, estaes la tccnología tradicional.

Solamente en los EE.UU. el sistema de lagunaje y aspersiónde fracción diluida de purines porcinos estima una emisión diariade amoníaco (volatización) de 30.(xx) kg de nitrógeno (Crouse etal. I^)97); EE.UU. tiene un censo permanente de porcino de 65millones de cabezas, la UE supera los 198 millones de cabezas,solamcntc de porcino (F,AO, 2(>(>D).

La tendencia continuada hacia un menor número de explota-ciones, pcro de mayores dimensiones, unidas a unos métodosmás intcnsivos de producción y a la especialización, ha llevado ala generación de más nutrientes provenientes de los subproduc-tos ganadcros, ademús concenU-ados en áreas geográlicas relati-vamcnte pequcñas. Muchas zonas geográficas, tanto en España,Europa o Am^rica ^stán produciendo más nutrientes de los quela ticrra dc cultivo disponihle puede asimilar, debido a una apor-tación neta de nutrientcs que ingresan a la aranja en el ali-mcnto. Así pucs la manipulación y el transporte de los subpro-ductos ganad^ros líquidos y en menor medida tambiénsemisólidos no es factihle.

Por ^Ilo, ha crecido enormemente el interés por encontrarmétodos alternativos, funcionales y costeables para la gestión delus nutricntes proccdentes de la ganadería intensiva y estabu-lada. En la UE sc producen anualmente (solamente provenien-tes dc la porcinocriltura) más de l millón de Tm de NTK,;235.(Xx) Tm de P,O^: 119.(xx) qi» de SOa; 5).0(A) Tm de KO;ccrca de ^.(1(Xl Tm de Zn y 3(1O Tm de Cu (Mtnez-Almela, J.2(N)1).

Adem^ís de los nutrientes (nitrógeno, fósforo y potasio prin-cipalmcnte ) y de los oligoclcmentos (metales pesados básica-mcnte óxidu dc zinc y sulfato de cobre), los estiércoles y sub-productos ganaderos provenicntcs de las explotaciones intensivasticnen cl putencial de lanzar al medio ambiente o[ros elementoscontaminantes. romo materia orgánica, sedimentos, patógenos,virus v parásitos, amoníaco v ser causante de malos olores. Enlos ríos, la materia orgánica en descomposición puede reducir los

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niveles de oxígeno y causar la mucrte de peces por asfixia. Losexcesos de nutrientes en el agua pueden derivar en, o contrihuira, la eutrofización, la anóxia, la proliferarión de algas tóxicasque pueden causar daños a la salud humana v, cn combinacióncon otras sustancias, han sido asociados a epidemias dc Ptiesteriapiscicida (USEPA, 2(X)I).

La moderna producción animal es un negocio sumamentesotisticado, y la gestión, tratamiento, depuración y valorizaciónde sus subproductos tamhién tendrá que serlo. Confonne crecela práctica de la producción intensiva en lugares estabulados,con mayor urgencia precisamos alternativas eficaces y costea-bles para la gestión de los subproductos de nutrientes y de suproblem^itica añadida en estas explotaciones intensivas.

Seguidamente se describen los avances habidos en las técnicasde gestión y nuevas alternativas tecnológicas para el tratamientoy valorización en granja de los suhproductus ganaderos.

Sistema innovador y sostenible. Técnicasalternativas

Si bien existen muchas técnicas procedentes del scetor de ladepuración de aguas residuales urbanas que pueden aplicarseen la resolución de los problemas de los subproductos animales,las estrategias para una depuració q fructífera de estos subpro-ductos son diferentes de las que conciernen a las depuracionesde las aguas municipales.

Existen diversos aspectos de los estiércoles animales, comosus características residuales, la participación del explotador, lasdisposiciones reglamentarias y los rccursos fiscales, que son tancompletamentc diferentes y que exigen una tecnolo`^ía de depu-ración de nueva generación desarrollada expresamente para sis-temas de subproductos animales. El ideal de gestión de los sub-productos ganaderos debería partir de la correcta aplicación delCódigo de Buenas Pr^ícticas Ganaderas y además s^r ^estiona-dos los subproductos en base a los Planes de Gestión Ĝ lobal deNutrientes específicos para cada lugar, a fin de minimizar el po-

F'urin

Porcinodrpi¢acion B^ol. p,i.

Riego

Fig.2.-Visión del sistema detratamiento innovadorysostenible.

tencia} de los contaminantes del agua procedentes de las insta-laciones intensivas v la aplicación de estiércol v suhproductosorgánicos en el suelo (Flotats X. et al, ?(x>U); (USDA, 2(x)1).

Normalmente estas alternativas combinadas son necesarias enaquellas áreas geográficas donde la concentración de ganado estal que el suministro de nutrientes contenidos en los subproduc-tos ganaderos supera la tierra disponible para acogerlos y/o endonde la aplicación en el suelo podría comportar riesgos medio-ambientales significativos. Se precisan métodos más eficientes yrentables para la manipulación de los subproductos ganacíeros,

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para su depuración y para su almacenamiento, para su valoriza-ción cn su conjunto.

Los aspectos más destacados a resaltar por un sistema inno-vador y sostenihle, que suministre una técnica alternativa asu-mible económica y ambientalmente al reto de los subproductosde la ganadería intensiva moderna deberían ser los siguientes:- Mejoras en los sistemas de separación de las fracciones sólidas

y líquidas de excrementos, estiércoles y purines.- Mejoras en la manipulación de los antcriores, en su almace-

namiento y en los métodos de depuración y valorización, afin de reducir la volatización del amoníaco.

- Sistemas de depuración que transformen y/o capturen (valo-ricen) los nutrientes, los oligoelementos y las sustancias quí-micas farmacéuticamente activas en los suhproductos gana-deros.

- La mejora de la técnica de compostaje y otras técnicas deestabilización e higenización de los subproductos orgánicos,como p.e. los distintos sistemas de digestión anaeróbica y elaprovechamicnto termo-eléctrico dcl biog^is gcnerado.

- Sistemas de depuración que suhsanen o sustituyan progresi-

Planta de soler Ramaders, en sant Hipólit de Voltregá. ( Barcelona).

vamente el vertido en los campos y las lagunas aeróbicas-anaeróhicas.Actualmente hay técnicas en fase de investigación en todos

los países donde la ganadería intensiva es un sector de actividadrelevante. Podríamos identificar dos enfoques diferentes sobrela gestión de los suhproductos ganaderos.

EI primer enfoque consiste en desarrollar "sistemas secos"como las estructuras de slat elevado (high rise o hoop), cndonde las deyecciones se mezclan con un agente voluminizador,de tal forma yue todo lo que salga o se extraiga de los establossea manejado dircctamente como un sólido (Rickman el al.2(X)1).

El segundo enfoque es mejorar o reajustar los sistemas líqui-dos existentes, para que la línea de sólidos y orgánicos volátilesse separen de las deyecciones frescas líquidas y sean transporta-dos y depurados con una serie de técnicas que generen produc-tos revalorizados. Tales productos revalorizados (valorización delos subproductos) incluyen la obtención de sustitutos de turbaestabilizados, humus, fertilizantes orgánicos, enmiendas del suelo.hidrosiembras y mulches, energía y proteínas coligantes. La líncade líquido dche ser tratado en la propia granja. Aquí tamhie:n

pucde utilizarse una seric dc procesos biológicos, físicos o quí-micos para conseguir objctivos especílicos de nutricntcs (Mtncz-Almela J. 2(><)1).

Es obvio que para mejorar de mancra significativa los sistc-mas líquidos necesitamos tecnologías quc pucdan proporciunaruna separación efectiva de sólidos/líquidos. I)icha tecnolugía cs,por ejemplo, la utilización de polímeros, en dunde sc tlcxulanparticulados finos, la mayor parte coloidales, típicas de los puri-ncs y estiércolcs líquidos, alcanz^índosc cficacias dc separaciónsuperiores al ^x)%. Esta clevadísima recuperación de sólidos, ori-ginalmente en forma coloidal, no solo convicrte cl uso dc unadepuración avanzada dcl líyuido en una altcrnativa más cconcí-mica, sino quc aumenta la cantidad de matcrialcs disponihlcspara la operación de prc^cesamiento de los sólidos, lo que gencraun flujo de ingresos.

Descripción de técnicas y procesos avanzados.Nuevas alternativas

En estos momentos se está rcalizando un esfucrzo notahleen el desarrollo de nuevas altcrnativas, por partetanto de organismos púhlicos como privados, cndistintos países, todos ellos tendentcs a afrontarcon garantías de éxitu y con critcrios de sost^nihli-dad cl tratamicn[o v valorizarión dc lus suhpro-ductos ganaderos; en nucsh^a opinión las altcrnati-vas cficientcs, limpias y sostcnihlcs ^i^b^rán reunirlas siguientes características:- Quc sea autorizada por las autoridadcs guhcr-

namentalcs competcntcs.- Quc sc clctc^7ninc dc forma indcpcndientc quc

es técnica, opcrativa y cconómicamcntc viahlc.- Que rcúna cuando menos las siguicntes pres-

taciones:- Que elimine el vcrtido de suhproductos anima-

les cn las aguas supcrficialcs y suhterráneasmediante descarga directa, infiltracicín o csco-rrentía;

- Que eliminc dc forma sustancial las cmisionesde amoníaco a la atmósfera;

- Que climine de forma sustancial la cmisicín demalos olores perccptiblcs más allá de los límitesde la granja;

- Que climinc dc forma sustancial la lihcracicínde portadores transmisores de cnfermedadcs y de agcntcspatógenos transportados por el aire;Que eliminc dc forma sustancial la contaminarión dcl suelo yde las aguas subterráneas con nutricntes y metales pcsados;Que tenga un balance energ^tico positivo, huvcndo dc plan-teamientos tecnológicos devoradores dc fuentcs de encrgíasno renovables.

Separación optimizada de sólido-líquido

La separación de los sólidos en suspensicín en los esti^rcolcslíyuidos mediante el uso de tamices y prcnsas resulta muy pococficicntc (dcl 5% al 15`%^), (Vanotti M y N Hunt, I^)c)(^, Ic)9c),2(>(>O) y requiere aglutinar las partículas peyueñas dc sólidos engrupos de mayores dimensioncs. Los t7oculantes inorg^ínicos,como las sales de aluminio o calcio y hierro son eticaccs, pcroposeen una aplic^^ción limitada a causa de las grancles canticladcsde material que se prccisa (> 1.5(1O mg/I) y la gran cantidad desólidos adicionales que se generan (Lochr, Ic)73).

Los resultados ohtenidos en procesos mediante tccnulugía dcpolímeros para la separación dc scílidos cn lus csti^rcolcs lícluidos

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indica que este tipo de tratamientos no solo son muy eficaces enla floculación total de los sólidos suspendidos totales (SST) yen la separación de los nutrientes orgánicos de las aguas resi-duales porcinas, sino que también requiere una dosis químicamuy baja. Los polímeros están compuestos por moléculas poli-méricas de cadena larga solubles en agua que desestabilizan laspartículas en suspensión cargadas, adsorbiéndolas y tendiendopuentes entre varias partículas suspendidas, lo que resulta enpartículas nuevas y más grandes (flóculos) que pueden separarsefácilmente mediante tamices y filtros (Vanotti y Hunt, 1999);(Chastain y Vanotti, 2(1(l0).

La separación de sólidos con polímeros reduce hasta un 98%de los sólidos en suspensión, lo que permite una depuración eco-nómica de los purines por aireación. A1 capturar las partículassuspendidas, también retiramos del tlujo líyuido la mayor partede los compuestos orgánicos volátiles y que requieren oxígeno.En lugar de descomponer los compuestos orgánicos, el oxígenodel tratamiento por aireación subsiguiente a la separación de lossólidos se utiliza en forma eficiente para convertir el amoníaco enel proceso de nitrificación. La concentración de nutrientes orgá-nicos en el efluente depurado desciende tambiénsignificativamente, siendo la capacidad de reduc-ción en el fósforo del hH%, es decir de todas lasformas orgánicas del mismo, siendo el resto fosfa-tos solubles. En cuanto al nitrógeno se alcanzanreducciones medias del 70% de nitrógeno orgánicoy del 40% en nitrógeno amoniacal; por lo generalla separación de nitrógeno y fósforo orgánico sigueuna relación aproximada de 1:1, con sólidos en sus-pensión capturados con polímeros (J.Mtnez-Almelaet al, 20(x)), (Vanotti et al, 2000).

Tratamiento de nítrificación

Aunque todo el nitrógeno orgánico se eliminacon los sólidos en suspensión, una cantidad signiñ-cativa del nitrógeno total continua en la fracciónsoluble amoniacal, de tal forma que después de laseparación sólido-líquido con polímeros, el aguaresidual debe ser tratada para transformar el amo-niaco cuando se necesitan alternativas distintas a laaplicación en el suelo o ésta no es posible por ra-zones ambicntales o nonnativas. Una de las prin-cipalcs transformaciones en este tratamiento es la

mos para alcanzar una eficacia óptima. Se han obtenido unastasas de eliminación de nitrógeno amoniacal de entre 915 a 990mg N/l por reactor y día (después de la separación sólido-)íquido) y del 97% al 99% de e6cacia de nitrificación, en el tra-tamiento por lotes, sin inhibición alguna a pesar de las elevadastasas de concentración amoniacal (Vanotti el al, 1999).

Tratamiento de denitrificación

Los procesos de denitrificación biológica pueden conjugarsecon un reactor de nitrificación, a fin de conseguir la supresióntotal del nitrógeno. Dado que las bacterias responsables de ladenitrificaeión biológica bajo condiciones de anoxia son hetero-tróficas, necesitan como fuente de energía una fuente apropiadade carbono orgánico.

En la depuración de la fracción líquida separada pueden uti-lizarse dos tipos fundamentales de carbón orgánico: o bien unafuente endógena contenida en la propia agua residual o bienuna fuente externa, como metanol, etanol, suero de leche, estiér-col líquido sin separar, etc. En el primer caso, el proceso con-

Planta mixta aeróbica-anaeróbica 300 m'/día en Nuoro (Italia).

conversión del nitrógeno amoniacal en nitrógeno nítrico a travésde la nitrificación microbiana.

La supresión biológica de nitrógeno a través del proceso denitrificación y denitrificación es vista como el método más efi-ciente y económicamente más viable de que se dispone paraseparar el nitrógeno de las aguas residuales (Tchobanoglous yBurton, 1991). Los nitrificadores necesitan oxígeno, dióxido decarbono, un área superficial y una fase de crecimiento antes deque estén presentes en número suficiente para una nitrificaciónefectiva. La evaluación continúa de tratamientos aeróbios exclu-sivos conlleva la ausencia de poblaciones nitrificantes enriqueci-das al tratar anaeróbicamente la fracción líquida de los estiérco-les separados con polímeros, con altas concentraciones denitrógeno amoniacal, acentuando los problemas medioambien-tales al volatizar amoníaco a la atmósfera (St. Arnaud et al,1991; Burton, 1992).

Dos son los procesos avanzados para elevar la concentraciónde bacterias nitriticantes en los tanques de reacción, las bacteriasnitrificantes inmovilizadas en polímeros (PINBT) y los bioreac-tores a membrana (BRM). Mediante el proceso de inmoviliza-ción se aporta un entorno muy adecuado a los microorganis-

duce a un esquema de flujos de predenitrificación que reciclauna parte del efluente nitrificado en un tanque anóxico, y en elsegundo caso a una configuración de postdenitrificación.

La ventaja de la configuración de la predenitrificación a efec-tos de la supresión total de nitrógeno es que éste utiliza unafuente disponible de fonna natural a partir de la propia fracciónlíquida, que minimiza la necesidad de carbono suplementario.En este proceso también reducimos la carga orgánica en el tan-que de nitriñcación. La supresión del nitrógeno presenta eficaciasmedias del 93% para el nitrógeno total y del 99% para el amo-niacaL La nitrificación produce acidez y consume alcalinidad,pero normalmente no se precisa ningún suplemento cuando seutiliza una configuración de predenitrificación.

Una consideración importante de cara a la denitriticación esla ratio entre DQO y los nitratos aplicados al reactor anóxico;los ratios bajos constituyen un problema. La eficacia de la deni-trificación biológica aumenta cuando el ratio DQO/N oxidadoaumenta a un valor óptimo de 5 a 7, por encima del cual lasprestaciones ya permanecen constantes. EI ratio habitualDQO/N oxidado después de la separación con polímeros es de6 a I1, por lo que una escasez de carbono no es importante.

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Otro aspecto relevante del proceso de desnitrificación apli-cado al estiércol líquido o a la fracción líquida separada es elricsgo de la producción de óxido nitroso (un gas de inverna-dero), en lugar del gas nitrógeno troposférico (N2). Estudiosrecientes han demostrado yue cuando el ratio carbono orgá-nico/nitrato se sitúa entre el l,h y 2.4, el nitrato queda total-mente reducido, pero había óxido nitroso en el gas generado.En cambia cuando el ratio TOC/N nítrico era superior a 2,4, elnitrato quedaba completamente reducido a nitrógeno molecular(Bernet ct al, 1996).

Por consiguiente, la generación de óxido nitroso puede eli-minarse utilizando proporciones adecuadas entre carbono ynitrógeno, o bien completando con metanol (o sustitutivo)cuando la fracción líquida tenga una baja concentración (< 0 5%de TSS antes de la separación con polímeros).

Extracción del fósforo

Uno dc los principales problemas en cuanto a sostenihilidadde la aplicación agronómica de los estiércoles es el desequili-brio del nitrógeno y el fósforo aplicados a la tierra. Tradicio-nalmente en todos los países se efectúan planes de aplicación

CUADRO I. Resultados del análisis fisico^químico de lasmuestras del módub prilncipal.

Parámetro Unidad Entrada Salida % Eliminación m. Principal

SST mg/L 12.153 543 95,53

DQO mg/LOz 22.860 6.040 73,58

DBOS mg/L0^ 8.207 3.010 63,32NHa. mg/L 2.181 1.196 45,16

Pt mg/L 778 69 91,13

rir estos fangos hasta la halsa de homogenización para scr U^a-tados de nuevo con la separación líquido-sólido mcdiant^ t^r-nología de polímeros. EI scgundo sistema siguc cl protocolo d^la USDA-ARS, cuyo método consiste en utilizar cal viva paraprecipitar el fósforo en forma de fosfato cálcico. EI E^ruductofosfórico contiene alrededor dc un 17`%, dc P^O=, y cstá d^shi-dratado en un > ^0% de los scílidos utilizando holsas filU'antrs,eon lo cual el subproducto obtcnido es f^icilm^nte comcrcialiia-ble y transportable (Vanotti et al, 2(>OI ).

Reducción de patógenos

La contaminación del aQua, dc los alimcntos _v dcl airr poragentes patógenos potencialmente prescntes cn cl csti^rcol vsubproductos y por forma dc hioarrosolcs, es un prohlcma qurgenera creciente preocupación. Es hien ronocido cl valor dr losdiferentes procesos de compostaje para desU-uir los n^icrour^a-nismos infccciosos en el estiércol sólido. Sin ^mhaigo, existr unafalta de información en cuanto a los índiccs dr destrucción drpatógenos con los nuevos tratamientos.

Datos recientes para una secuencia dc tratamicnto ^n la qucel estiércol líquido recibc una depuración polim^rica (s^para-ción sólido-líquido), scguida dc nitrificación-dcniU^ifiraci<ín ydefosfatacicín demuestran que el tratamicnto cn cunjunto ^s muyefectivo para el control v elin^inaci<ín de patúgcnos, virus v pará-sitos. Las rcduccioncs mcdias son I log tras la scparaciún poli-mérica sólido-líyuido, 3 logs cuando sc cumhina la sc^^arariónpolimérica con un sistema dc nitrificación-dcnitrificación utili-ZalldO COnd1ClO11eS aerot^laS V anÓUCati, a1C<InZand(1til' la n1aV(11'redueción con el procedimiento dc dcfosfat^ición con 4 lo^^sdebido al efecto de un pH elevado din-antc la formarión drlfosfato cálcico.

CUADRO II. Resultados del análisis fisíco-químioo de lasmuestras del módulo secundario.

Parámetro Unidad Entrada Salida % EllminaciónM. Biológico

% EliminaciónTotal

SST mg/L 543 537 1,10 95,58

DQO mg/LOz 6.040 953 84,22 95,83

DBOS mg/L 3.010 323 89,27 96,06

NH<. mg/L 1.196 226 81,10 92,49

Pt mg/L 69 58 15,94 95,15

agronómicos basados en el nitrógeno, pero los nutrientes delestiércol no están presentes en la misma proporción que necesi-tan los cultivos y cuando el estiércol se aplica en base a lasnecesidades de nitrógeno de las cosechas se producc un excesode aplicación de fósforo, lo que resulta en una acumulación delmismo en el suelo, en una escorrentía del fósforo y en unaeutrofización de las aguas superf^iciales (USEPA 2(x)1).

Tal y como hemos comentado precedentemente en la fasede separación sólido-líquido mediante polímeros, alcanzamosreducciones medias del 75`% del fósforo total contenido cn elestiércol, el cual se agrupa en la fracción sólida; esta elevadacapacidad de eliminación de P permite un grado de aplicaciónagronómica mayor de la fracción líquida para su utilizacióncomo agua de riego, al tiempo que mejora el ratio N/P delefluente líquido restante, dado yue en la fracción orgánica reti-rable ( línea de sólidos) se retiene más fósforo en comparacióncon el nitrógeno.

Para la eliminación de este P soluble remanente, hay dosprocesos avanzados, el primero consiste en la precipitación delortofosfato mediantc sales inorgánicas y posteriormente transfe-

Evolución de los resultados alcanzados

Línea de líquido

Los valores medios correspondientcs a la wolucicín d^ losSólidos Suspcndidos Totales (SS^I'), la Dcmanda f3ioquímica dcOxígcno (DQ(^), el Nitrógcno amoniacal (NH4+) y ^I Fósfurutotal (Pt) en el influcnte _v cfluentc dcl módulo principal scmuestran en el cuadro I.

En cuanto a los resultados físico-yuímicos dcl influ^ntc vefluente del módulo secundario, se mursU'an en cl cu^^dro 11.(Incrementan eficacia módulo princihal).

Línea de sólido

De ln fi^accirnt sólida .cin c^^^n^^^z^^ta^:^- La fracción sólida sin cornpostar tienc un car<íctcr hidrofílic^^

c^n respecto a la turba.- Rcduc^ la capacidad de inhibición de la germinación ^n prc-

sencia de otros materialcs, con lo cual sugiere un mayur intc-rés para diversas aplicaciones forestales.

- La utilizaci6n dc la fracci<ín sólida como nutrirntc incorpu-rado a mantas dc revegctación (mulches), ampliamentc utili-zadas para cl control dc la crosión cn taludcs dc ohra scensavó en taludes sobrc: a) malla plástica dc polipropil^noligado con monofilamentos dc 1'VC v_ h) manta org^ínica for-mada por SU% vutc y 5O`%^ coco.L,os resultados en téi7ninos de adhcrencia indican quc indc-pendientemente de la matriz (plástica u org^ínica) apliridaen seco o en húmedo la fracción sólida tiene cl mismo con^-por[amiento que la turba cn términos dc adhercncia. Rcsultavcntajosa la aplicación dc mczclas dc tuifia y fracción sólidasobre una matrir orgánica.

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Los resultados indican que la mejorcerminación sc ohtienen en el esce-nario c), porque la fracción sólidaaplicada húmeda se infiltra en elsuelo v no afecta negativamente ala semilla.Una de las propiedades más decisi-vas de los substratos artificiales, asícomo de las turbas utilizadas enmulches y mantas es su capacidaddc rc;tcnción dc agua disponible, dehecho la turba es el substrato actual-mente más utilizado para la produc-ción de planta forestal y ornamen-tal, al poder retener varias veces supeso en agua y además retener estaa baja tensión, de manera quepuede ser fácilmente cedida a losvegetales; sin embargo, la turbamuestra una elevada hidrofobia enseco. Se efectúan ensayos tanto dehidrofobia como de rehidratación yen todos los casos las conclusionesreflcjan que la fracción sólida aven-taja a la turba rubia tanto por sumenor hidrofobia, como por sucapacidad de rehidratación.

De ln frciccio^^ sólicla cnrnpostnc^a:En este caso el sistema de compostaje se afronta como pro-

ceso para utilización como sustrato viverístico y de reforesta-ción; las plantas existentes a escala industrial utilizan otros pro-t^KOlos de proc^so y tienen como finalidad la aplicación agrícola.Las conclusiones más relevantcs son:- Substrato artificial para la producción de planta en vivero.

Es la opción menos especulativa y con un mercado másamplio. L.^i fracción compostada tiene como finalidad ser unsubstrato c^n un comportamiento hídrico y nutricional óptimopara la viverística y posterior establecimiento de los plantonesen el campo, con mavor calidad y ventajas hídricas y nutri-cionalcs respecto de la turba.

- Substrato orgánico incluido en la composición de las hidro-siembras. La fracción compostada tiene como finalidad serun substrato con propiedades óptimas en cuanto a germina-ción v al crecimiento de especies herbáceas y arbustivas usa-das habitualmente en obras de afianzamiento de taludes. Elproducto final dehe mejorarse para poder ser aplicado comohidrosiembra (facilidad de homogenización y bombeo, buenaadhcrcncia y buena incorporación al suelo), con ventajas sus-tanciales sobre la turba.

- Enmienda orgánica incorporada en mantas, mulchcs y sopor-tes de hidrosiembra. La fracción compostada será de calidadmedia, al objeto de poder ser incorporada a matrices orgáni-cas de bajo cos[e (aporte de nutrientes solamente) como pro-ducto complementario a mantas, mulches v soportes de hidro-siemhra.

Intercambiadores de caloren Cagliari (Italia).

De frac•ción sólidn neróbicc^/mtacró-bicn ^^ corn^^^stnje:

Los estudios están centrados cnconocer las potenciales ventajas al inte-grar dos procesos de h^atamiento dcpurines con nuestras tecnologías, unalínea de sólido provenicnte del móduloprincipal de transferencia en régim^naeróbico y otra línea de sólido provc-niente de un sistema de digestión ana-eróbica en régimen mesofi1ico, de mez-cla agitada (C'STR) y con 2ldías HTR,(Cuadros IV y V) yue puede mez-clarse con la línea aeróhica de dos for-mas (1) una vez deshidratado mediantefiltro-prensa a la salida del digestoranaeróbico o (2) un fango (99%^ )humedad es conducido hasta la balsade homoaenización y mezclado con elpurín tal cual v posteriormente tratadomediante el sistema de scparación dclmódulo principal Selco-Ecopurín ^t . Lasconclusiones más representativas son:

1°.- EI proceso de digestión anaercí-bica si bien tiene ventajas evidcntessobre el medio (disminución emisiones

C02, compuestos orgánicos volátiles y otros gases causantes dclefecto invernadero, v productor neto de energía renovable), noconsigue la estabilización total del residuo tratado si se pretcndcaplicar para fines agronómicos una vez deshidratado.

2°.- EI proceso de compostaje si bien representa un tiata-miento capaz de estabilizar la carga orgánica, es un prcxeso con-sumidor de energía, emisor de gases y malos olores. L,a digestiónanaeróbica previa o la mezcla con fracción sólida separada pro-ducen un sustrato que facilita y mejora aspectos ambientales delproceso de compostaje y acorta el tiempo de dicho prcxeso, dis-minuyendo la eonductividad y el contenido en metales pesados.

Conclusíones

En relación con la tecnología

La tecnología disponihle c^stá fundamentada en plantas modu-lares con el fin de hacer posible su implantación en la mavorparte de las explotaciones ganaderas. De acuerdo con los crite-rios enunciados en los apartados precedentes, disponemos detres grandes alternativas, a saber:- Alternativa aeróbica:

- Módulo planta móvil- Módulos planta fija

- Alternativa anaeróbica- Alternativa mixta aeróbica/anaeróbica

Es importante resaltar que en cualquiera de las alternativas, elsistema de tratamiento, valorización y depuración reúne lassiguientes características diferenciales según el estado del artcde la tecnología disponible, a sabei°

CUADRO 111. Reducción de patógeras.

Tlpo Unidad Reducción bg10 en fases

Coliformes tot.& fec. 2.14 x 106 cfu/ml

Despué.s separación por PAM

1

Después DAF

2

Después N-0N

3

Después DF

4Enterococci 1.75 x 106 cfu/ml 1 2 3 4Salmonella 4.50 x 106 cfu/ml 1 2 3 4

MUNDO GANADERO/ENERO 2002/39

^ ^ •^ • •^ ^ • •

- Se trata de un sistema de ciclo cerrado, esto significa que nose producen residuos ni subproductos de ningún tipo. Se con-sigue reducir las emisiones de N,O, NHz, H,S y malos oloresde la propia explotación al tratar los efluentes en tiempo real.

- Se destaca la biodegradabilidad y la bonanza de las fraccionesobtenidas.

- Se focaliza en el aprovechamiento y valorización de la frac-ción sólida para su utilización agronómica u otros fines simi-lares, con grandes ventajas económicas y medioambientalesrespecto de la utilización de las deyecciones mediante sistemastradicionales para la elaboración de compost o amendantesorgánicos, p.e.: menores emisiones de N^O, NH., CHa y malosolores.

- Se focaliza en el aprovechamiento y utilización de la fracciónlíquida según el destino final:- Agua de limpieza.- Fertirrigación.- Vertido a alcantarillado público y/o a tratamientos secun-

darios/terciarios.- Vertido a cauce público.- Otros fines legalmente permitidos.

- Se focaliza en el aprovechamiento mediante concentración dela línea de sólido y tratamiento anaeróbico para la generaciónde energía termoeléctrica aprovechando el biogás generado.

En relación con los resultados

Toxicológicos, fGSico-qisín^iicos y biológicosLos valores obtenidos en el influente de entrada al módulo

principal durante los años de estudio muestran una composi-ción muy semejante a los rangos descritos en bibliografía pararesíduos animales (Meeis-Verdine and Destain, 1993; Monge etal, 2001; Chávez and Babot, 2(xx); Díez et aL, 2(x)1). Se caracte-rizan fundamentalmente por presentar una elevada carga orgá-nica que alcanza valores de hasta 20.000 mg O,/L de SST óSQ.000 mg/L de DQO, así como una variabilidad muy alta, confluctuaciones de 5.0(x) a 50.0(>n mg/L en el caso de la DQO.

Aún así, el efluente del módulo principal muestra una dis-minución importante en todos los parámetros analizados (menoren el caso del amonio), con una variabilidad mucho menor (_500-15.000 mg/L de DQO).

La continua mejora del sistema de depuración realizadadurante los últimos años de estudio ha permitido llegar a obte-ner un elevado porcentaje de depuración, que alcanza niveles deeficacia cercanos a un 95% de SST, 75% de DQO, 43% deNHa y 90% de P total en los últimos 6 meses. En los sistemasde transferencia iónica de fases, el purín y el polímero reaccio-nan y la forma catiónica consigue crear "puentes moleculares"mediante ruptura-agrupación, tanto a nivel molecular como entre

CUADRO IV. Producción de ener^ia.

Prod. de er^a por año Kw. h/año Kcal/año

Ene^a total 4.505.976,0 3.875.139.360,0

Electricidad 1.486.972,1 1.278.795.988,8

Ene^a térrnica 1.838.438,2 1.581.056.858,9Electricidad autoconsumida 207.360,0 187.329.600,0

Térmica autoconsumida 551.531,5 474.317.057,7

CUADRO V. Bases de diserw.

Purín por día: 100,0 m'Un tanque reactor de 2.100 m' + gasómetro de 1.000 m'Tiempo de retención dentro del digestor a 38 °C: 21 díasProducción estimada de metano por día: 1.370 m'/día

las partículas y flóculos, pegándosc a las supcrl^icics ahsonc^ntesde los coloides y"construyendo" masas floculadas mayores.Estas masas son trazahlcs y bien evidentes cn la fr^ícción sólida.

El fósforo suele encontrarse en el purín formando partc delos sólidos en suspensión, y no en forma solublc, por lo qu^ ^nsu mayor parte queda retenido en la fracción sólida dcl mócluloprincipal, hecho que explica el elevado porcentaje de climinaci<ínalcanzado en el efluentc.

Un aspecto a destacar es la gran ^liminarión dc nitrógcnoamoniacal, un compuesto difícil de eliminar mcdiantc un trata-miento químieo. Con la transferencia iónica de fascs cs posihlc laeliminación del nitrógeno amoniacal. Estc hecho sc dchc a quclos oligoelementos contenidos en el purín (zinc, cohrc, hicrro,cromo, etc) favorccen la disociación dcl amoniaco y la foi7»aciónde complejos aminados, yue se retienen fácilmentc cn la fracciónsólida del módulo principal gracias a la adición dcl polímcro.

En el módulo principal se eliminan grandes cantidaclcs dccontaminantes orgánicos e inorgánicos, por lo yuc cl rtlurntr

Laguna en una granja de Carolina del Norte ( Estados Unidos).

de salida, aproximadamente un SO`%, puede scr tratado hiológi-camente. Debemos señalar que el influcntc dc entrada almódulo biolbgico conticnc una cantidad dcsprcciahlc dc oligoc-lementos, principalmente Cobre y Zinc, ya que estos son climi-nados en su mayoría en el módulo principal. Así quc la degra-dación de la materia orgánica y la climinación dcl nitrógcnoamoniacal es posible ya que no se inhihc la accicín dc los micru-organismos, muy sensibles a la presencia de metalcs.

Sin embargo, es un hecho constatado quc la ^ficaria dc depu-ración de este módulo está estrechamente rclacionada con lacarga de entrada del intlucnte. De h^cho, para obtcner rcndi-mientos superiores al 75% en eliminación de DBO^, dchcmosconseguir que la entrada al módulo biológico de matcria orgá-nica sea inferior al l.(xX) mg/I de O^ dc DRO,. Una altcrnativa ala disminución de la carga de entrada srría cl aumcnto dcl volu-men de biofiltro. Dado que esto supondría un cncarccimicntodel sistema, la solución más asumible consistc cn homogencizarla concentración del purín, basada en la homogcncizaciún dclos ciclos de limpieza dentro de las granjas.

Por otra parte, los resultados sugieren quc para aumcntar clrendimiento del sistema es fundamcntal la dosificación dc nu-trientes para a^ntrolar la proliferación hacte^iana, lxro no cs nccc-svio ya que el aumento de la cdad de fango dcl sistcma ronllrv^ial metabolismo endógeno. Con un mayor dimensionamicntu dclsistema la adición de nutrientes no es neccsa^ia. EI kísforo mcjorala nitrihcación y favorece la eliminación de materia urgánica. Laadición de alguna fuente de carbono, como mctanol, sucro láctco,purin sin tratar, etc... es adecuada para favorcccr I^i dcsnitíilie^ición,Una alternatlva COmpIE;mE'.11tarla df: tralamlf'.1110 qul' pCl"mllC alcan-zar unos niveles de depuración muy elevados cn cuanto a elimi-nación del N. Las cantidadcs necesarias de nutricntcs podrían rc-

40/MUNDO GANADERO/ENERO 2002

gula^se mediantc la a^ortación contrc^lada de aditivos, pero nosun imprescindihles cun un mayor eoste de los eyuipos.

En cuanto a Ic^s resultados de toxicidad de las muestras delintluente, se encucntran dentro dcl rango esperado para estetipc^ dc muestras, yue suele presentar, independientemente detipo de granja y sistema de almacenamiento utilizado, una CL^^entrc un I y un (^% (de la 'l^^rre et al., 20(X)).

AI intentar idcntificar cl responsable de esta toxicidad se hapc^didc^ c^hscrvar yuc la c^mccntración dc amoniaco no ionizadoera la causa m^ís impc^rtantc ^n la mayoría dc los casc^s (Dícz ctal., ?(X)1). EI etluente del sistema biológico de tratamiento mos-trá un^i reducción en la toxicidad muy elevada, semejante a laesperada para cstc tipo de elluentes (de la Torre et al., 2(xl0).

Ahro^•c^clulmic^ntn n^^onónúco t• agroforestulSi sc mejoraran las características mencionadas anteriormentc,

se pe^dría utilizar el producto como material económico yue sepueda ince^rporar a céspedes, mantas de semillas, geotextiles,suhstratos de vivcro, etc. Para esto, ha de desmarcarse de otrospr^^ductos en términos de heneficio técnico, coste y presenta-cicín, tratando dc Ilcgar al destinatario final más como un pro-ductc^ n^rvedosu v sofisticado que como un subproducto dcdeyección ganadcra.

L,^i frarción scílida compustada podría ser utilizada cn algunasaplicaci^mcs yuc a continuacicín pasamc^s a describir:

1. Suhstrato arti(icial para la producción de planta cn vivcro.2. Suhstrato orgánico incluido en la composición dc las hidro-

siemhras.3. Enmienda urgánica incorporada cn mantas, rnulches y

soportcs dc hidrosicmbra.

Ahtzn•c^cltecntie^nte^ ene^^^e^tic•o, hic^^cís ^• c•c^^etterctciánL^^ digcsticín anacrohia de la fracc.-ión uílida es una clara opcicín

para su valoriraci^ín agría^la y encrgética. En el prescnte trabajose ha vcriticadc^ la posihle toxicidad de los restos de polímerospara el proc;eso anaerobio. Se ha estudiado, tamhi^n, cl rango deconccntración 6ptima para maximizar la producción de ^as, enfunci^ín dc la concentración de polímeros utilizada. EI prc^soanaerohio resulta a^m^letamentc viahle ^ara una concentraciónde ^ulímeros en el ^roceso de separacicín dc 120 ppm, que pro-porcicma una 1-raccicín sólida ecm un 13%^ de sólidos totales. Laproducción de gas respecto a la materia orgánica aplicada, sincmhargo, presenta un óptimo para valores ligeramente inferiores.

[.a pruducci^ín acumulada dc metan^> aumenta al aumentar elcontcnidc^ en sólide^s totales del suhstratc^, cs decir, al aumentarcl cuntenido cn materia orgánica aumenta la producción total.Sin emhargo el incremento no es lineal, siendo mucho mayor aun nivcl hajc^ dc scílidos. EI tratamiento T1, yu^ presenta clmáximu ccmtenido de sólidc^s, se sale completamentc de la ten-dencia con una prc^ducción dc mctano muv baja. L.a baja pro-duccicín de cstc tratamicnto es indicativa de un fenómeno deinhihiricín, prohahlcmcnte p^^r amonio, y/c^ sohrccarga dc lapohlaci<ín dc mirro^^rganismos inicial.

AI cstudiar la ce>rrelacicín dc la producción de rnetano res-pecto a Ie^s SV iniciales sc ohserva una clara tendencia linealdc disminución c^mf^^rme aumenta el contcnido de ST del subs-trate^. Rcsultados similares se ohtienen al utilizar los parámetrosde prc^ducción p^^tcncial obt^nidos por el ajuste de Gompertz,dad^^ las mínimas diferencias entre la producción final y lapotcncial.

EI nivel de conccntracibn dc purín dche dccidirsc tcniendo encuenta, cntre e^trus, que una disminución de la amcentraciónde ST incrementa dc fe^rma muy im^ortante el caudal del subs-trato a tratar y yue la pre^duccic^n de metano por unidad decarga F^uede aumcntar la vekx:idad de carga orgánica.

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