MOMENTO INDIVIDUAL

TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL EN LA INDUSTRIA PANELERA DEL DEPARTAMENTO

DE NARIÑO

Presentado por:

ANDREA OJEDA GUERRERO

C.C. 59.586.049

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES, ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS

MAESTRIA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

SAN JUAN DE PASTO

2015

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MOMENTO INDIVIDUAL

TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL EN LA INDUSTRIA PANELERA DEL DEPARTAMENTO

DE NARIÑO

Presentado por:

ANDREA OJEDA GUERRERO

C.C. 59.586.049

Presentado al Doctor:

NELSON RODRIGUEZ VALENCIA

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES, ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS

MAESTRIA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

SAN JUAN DE PASTO

2015

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MOMENTO INDIVIDUAL

RESUMEN

La contaminación de aguas por distintos procesos domésticos e industriales es cada vez mayor,

y genera grandes alteraciones a nivel del medio ambiente y de la salubridad tanto humana como

animal, dicha contaminación en ocasiones proviene de las aguas residuales domésticas y de las

industriales. Las aguas residuales son definidas como las aguas que contienen material disuelto

y en suspensión, luego de ser usada por una comunidad o industria. Ahora bien, toda actividad

industrial en cuyo proceso de producción, transformación o manipulación se utilice agua, esta se

convierte en agua residual, la cual debe ser devuelta a las fuentes hídricas bajo parámetros

ambientales establecidos y que cumplan la normatividad.

En este aparte se menciona el tratamiento de aguas residuales provenientes de las actividades

diarias que se realizan en los trapiches artesanales en algunos municipios del departamento de

Nariño, como son Sandoná, Consacá, Ancuya y Linares, tratamientos que se basan en el

sistema anaeróbico y la inoculación de Microrganismos eficientes (EM).

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INTRODUCCION

Las aguas residuales son las aguas usadas y los sólidos que por uno u otro medio se introducen

en las cloacas y son transportados mediante el sistema de alcantarillado. Toda agua residual

afecta en alguna manera la calidad del agua de la fuente o cuerpo de agua receptor. Sin

embargo, se dice que un agua residual causa contaminación o polución solamente cuando

introduce condiciones o características que hacen el agua de la fuente o cuerpo receptor

inaceptable para el uso propuesto de la misma.

Estas aguas generan muchas alteraciones cuando son vertidas directamente a la fuente, entre

estas están: desoxigenación del agua, muerte de peces, olores indeseables, deposición en los

lechos de los ríos; si es orgánica se descompone y flota mediante el empuje de los gases, cubre

el fondo e interfiere con la reproducción de los peces o trastorna la cadena alimenticia, extinción

de peces y vida acuática, destrucción de bacterias, interrupción de la auto-purificación,

incremento de temperatura que afecta a la fauna y micro fauna acuática; el color, olor y turbiedad

hacen estéticamente inaceptable el agua para uso público.

Estas aguas residuales se clasifican en domesticas e industriales, y dependiendo de sus

características se pueden llamar aguas negras, aguas grises o industriales. Toda industria que

procesa materia prima genera grandes cantidades de agua residual y ésta en muchas ocasiones

es vertida directamente a la fuente sin tener en cuenta la carga de dicho vertimiento.

Toda descarga de aguas residuales está normatizada bajos decretos, leyes y normas que

estipulan los requisitos y condiciones que establezca el Ministerio de Salud y el Ministerio de

Medio Ambiente, por ejemplo; el grado de tratamiento requerido de acuerdo con las

características de los residuos industriales líquidos, exigencia del trámite de licencias

ambientales, entre otras, establecidas en los decretos; Decreto 1594 de 1984, Decreto 901 de

1997, Ley 09 de 1979, Ley 99 de 1993, Ley 373 de 1997.

Desde esta perspectiva hablamos de las aguas industriales generadas por los trapiches

artesanales, ubicados en algunas zonas del departamento de Nariño, como son Sandoná,

Consacá, Ancuya y Linares, en los cuales sus aguas residuales provenientes del lavado de las

actividades diarias de la molienda, son vertidos directamente al suelo o a algunas fuentes

hídricas cercanas; si bien existe una normativa para el tratamiento de estos vertimientos, esta no

se cumple de manera eficiente, teniendo como principal causa las mencionadas anteriormente.

De igual forma en Colombia no existe un tratamiento estandarizado para el manejo de las aguas

residuales provenientes de este tipo de actividades.

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A razón de ello, en algunos trapiches se implementa el tratamiento de aguas residuales

mediante la aplicación de un método anaerobio, realizado por bacterias facultativas; proceso que

no necesita demasiados recursos económicos, ya que estos son generados en la actividad bajo

cierta dificultad. La descomposición de la materia orgánica por parte de las bacterias se realiza

en ausencia de oxigeno donde las sustancias orgánicas se convierten en dióxido de carbono y

metano, el cual puede ser utilizado como fuente de energía. Finalmente después de todo un

proceso el agua puede ser descargada bajo límites aceptables estipulados por las autoridades

ambientales en la normatividad existente.

OBJETIVOS.

1. Mediante la revisión de literatura, apropiarse de los conceptos acerca del tratamiento de aguas

residuales.

2. Dar a conocer el tratamiento de las aguas residuales generadas en la producción de panela en

trapiches artesanales en el departamento de Nariño – Colombia.

MARCO TEORICO

La producción de panela ha sido tradicionalmente uno de las principales actividades de las zonas

rurales Andinas de Colombia, y después del cultivo de café, el país es el segundo productor

mundial dentro de aproximadamente 25 países, además es el mayor consumidor de panela en el

mundo. En Colombia, la caña de azúcar se cultiva en forma productiva desde el nivel del mar

hasta alturas superiores a los 2.000 metros en las más variadas condiciones de temperatura,

luminosidad, precipitación y calidad de suelos. Es un cultivo perenne, pues permite una captura

permanente del recurso tropical más abundante, la luz solar; disminuye los costos y los riesgos

asociados a la siembra en los cultivos semestrales y anuales y mantiene una cobertura constante

sobre el suelo lo que disminuye los costos de control de malezas y permite un uso más eficiente

del agua y un mejor control de la erosión.

Una vez cultivada, es aprovechada para la obtención de panela y derivados. En el país se

presenta la particularidad que este proceso se ejecuta mediante la utilización de trapiches

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artesanales, en el país aproximadamente esta labor se realiza en más de trescientos cincuenta

mil trapiches, que generan unos 3.000.000 de empleos de subsistencia.

Al ser artesanales, es muy poco el control qué se hace de los residuos sólidos y líquidos que se

derivan de la actividad de molienda; este sector es quizá uno de los más contaminantes del

recurso hídrico por las descargas de aguas residuales sin tratamiento, con altos contenidos DBO

(Demanda Biológica de Oxígeno); a razón de ello el Ministerio de Protección Social emana la

Resolución 779 de 2006 , el Decreto 3075 de 1997, donde se menciona las características que

debe tener un trapiche artesanal; así como también el Decreto 1594 del 26 de junio de 1984 del

Ministerio de Salud que enmarca los parámetros que necesita el agua residual para poder

realizar su vertimiento a los cuerpos de agua; el Decreto 1541 de 1978 del Ministerio de

Agricultura que trata del control de vertimientos líquidos domésticos e industriales

Ahora bien, el departamento de Nariño, no es ajeno a la producción de los derivados de la caña

de azúcar, y esta es una de las cinco más importantes cadenas productivas del Departamento

(Viloria de la Hoz, 2007), y como toda industria donde se procesa alimentos, genera aguas

residuales industriales, en este caso, éstas provienen de actividades diarias como el lavado de

herramientas y equipos, y lastimosamente la disposición de estas aguas se hace en los sitios

aledaños al trapiche, sin tener en cuenta los efectos que se pueda generar al medio ambiente.

Los vertimientos generados por el proceso de molienda en el trapiche, están compuestos

generalmente por altos contenidos de azúcares (glucosa y sacarosa), y sólidos suspendidos, y

no existe una tecnología estandarizada para su tratamiento y disposición final.

Desde este panorama, el tratamiento convencional de este tipo de aguas residuales involucra

costos que los dueños de trapiches en su mayoría no pueden subsidiar, dada la precaria

situación económica de la población, reflejada en los altos índices de miseria y pobreza (Dane,

2005) y las características de subsistencia de la industria panelera en Nariño, que impiden

reinversión y mejoramiento tecnológico a nivel de cultivo y procesamiento (España, 1994).

El 68,7% de los trapiches en Nariño se localiza en los municipios de Sandoná, Consacá, Ancuya

y Linares, quienes aportan el 74,4% de la producción departamental (URPA, 1983). Sandoná es

el municipio que presenta la menor eficiencia económica de los cuatro mencionados (Luna,

1991), aporta cerca de 21.990 toneladas de caña de azúcar, representando el 24% del total

departamental y posee en operación aproximadamente 25 trapiches (GPE, 2004).

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Dadas las condiciones de los vertimientos y las características de eficiencia y costos

relativamente bajos de construcción, operación y mantenimiento, en algunos trapiches de los

mencionados se implementa el sistema anaeróbico, que ofrece una buena alternativa para

depurar las aguas mieles residuales de este sector productivo.

En primera instancia se implementa el sistema anaeróbico; la digestión anaerobia es un proceso

de transformación y no de destrucción de la materia orgánica, como no hay presencia de un

oxidante en el proceso, la capacidad de transferencia de electrones de la materia orgánica

permanece intacta en el metano producido. En vista de que no hay oxidación, se tiene que la

Demanda Bioquímica de Oxigeno (DQO) teórica del metano equivale a la mayor parte de la DQO

de la materia orgánica digerida (90 a 97%), una mínima parte de la DQO es convertida en lodo (3

a 10%). En las reacciones bioquímicas que ocurren en la digestión anaerobia, solo una pequeña

parte de la energía libre es liberada, mientras que la mayor parte de esa energía permanece

como energía química en el metano producido.

Ahora bien la carga orgánica característica del vertimiento producto de las actividades del

trapiche, es procesada por unas bacterias facultativas y anaerobias estrictas que se alimentan de

componentes orgánicos, en ausencia de oxígeno. De esta manera producen biogás que está

formado por metano (CH4) y Dióxido de carbono (CO2). También se obtiene lodos residuales,

subproductos orgánicos y biomasa. El resultado más importante es una corriente de agua con

menos contaminación orgánica.

El proceso se realiza en forma secuencial e involucra tres grandes grupos tróficos y cuatro

pasos de transformación: 1. Hidrólisis: Grupo I: bacterias hidrolíticas, 2. Acidogénesis, Grupo I:

bacterias fermentativas, 3. Acetogénesis Grupo II: bacterias acetogénicas, 4. Metanogénesis

Grupo III: bacterias metanogénicas. (Madigan, 1997)

El proceso se inicia con la hidrólisis de polisacáridos, proteínas y lípidos por la acción de enzimas

extracelulares producidas por las bacterias del Grupo I. Los productos de esta reacción son

moléculas de bajo peso molecular como los azúcares, los aminoácidos, los ácidos grasos y los

alcoholes, los cuales son transportados a través de la membrana celular; posteriormente son

fermentados a ácidos grasos con bajo número de carbonos como los ácidos acético, fórmico,

propiónico y butírico, así compuestos reducidos como el etanol, además de H2 y CO2. Los

productos de fermentación son convertidos a acetato, hidrógeno y dióxido de carbono por la

acción de las bacterias del Grupo II, las cuales son conocidas como “bacterias acetogénicas

productoras de hidrógeno”. Finalmente las bacterias del Grupo III o metanogénicas convierten el

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acetato a metano y CO2, o reducen el CO2 a metano. Estas Transformaciones involucran dos

grupos metanogénicos que son los encargados de llevar a cabo las transformaciones

mencionadas anteriormente: acetotróficas e hidrogenotróficas. En menor proporción, compuestos

como el metanol, las metilaminas y el ácido fórmico pueden también ser usados como sustratos

del grupo metanogénico (Díaz-Báez, 2002).

Las ventajas de la digestión anaeróbica son; alta eficiencia en purificación, estimada en un 80%

de remoción de Demanda Biológica de Oxígeno (DBO), la baja producción de lodos, y el bajo

consumo de energía, si se lo compara con la digestión aerobia. Otra ventaja es la producción de

biogás que es una fuente valiosa de energía. La desventaja principal es la fácil desestabilización,

en la cual puede llegar a condiciones de lavado. En ese punto hay desaparición de biomasa, de

modo que se debe realizar una inoculación de las bacterias nuevamente.

Sin embargo, después de todo un proceso de varios años, realizado por la entidad ambiental

CORPONARIÑO y su Ventanilla Ambiental, las administraciones municipales de Sandoná,

Linares y Ancuya, FEDEPANELA y el Instituto Departamental de Salud, en el marco del

Convenio de Producción Más Limpia suscrito con este grupo de actores y Coopanela Ltda se

instala en 26 trapiches artesanales, un sistema piloto para el tratamiento para las aguas

residuales, basado en la inoculación de microorganismos eficaces (EM), donde finalmente se

obtuvo como resultado que la remoción en carga contaminante fue mucho mayor a la esperada.

El funcionamiento de estos sistemas radica en remover la materia orgánica proveniente de las

descargas residuales generadas en la botija, cachacera y lavado de gaveras, moldes, pailas,

pisos, mesones e instalaciones en general, mediante la acción de procesos físicos y

microbiológicos asistidos con la adición de cepas mejoradas.

Finalmente este sistema conlleva a unas ventajas y desventajas: entre las ventajas están:

Instalación muy sencilla, mucho más económico que otras alternativas, mínima área total

requerida, fácil operación y mantenimiento, altamente eficiente aún sin la adición de

microorganismos, permite cumplir con las exigencias legales tanto en materia sanitaria como

ambiental; desvantajas, ya que es un sistema que maneja un importante contenido de azúcares y

además combina unidades anaerobias y aerobias, su operación es susceptible a la generación

de olores y a la proliferación de insectos, lo cual, por una parte requiere que su instalación se

realice en sitios aislados de la producción. (CORPONARIÑO, 2006)

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CONCLUSIONES

- La fabricación de panela, se realiza después de varias etapas, entre las cuales se destaca la

producción, la cual utiliza grandes cantidades de agua que es utilizada en el lavado de utensilios

y herramientas de las actividades diarias, generando agua residual que en ocasiones es vertida

directamente al suelo y/o fuentes hídricas sin tener en cuenta la normatividad ambiental vigente

relacionada con las cargas de los vertimientos.

- El problema de tratamiento y disposición final de las aguas mieles residuales provenientes de

los trapiches artesanales en el departamento de Nariño, en particular los asentados en el

municipio de Sandoná, Consacá, Ancuya y Linares, radica en su imposibilidad económica y

tecnológica, dadas las características de subsistencia en que se basa su funcionamiento.

- El tratamiento de aguas residuales a nivel de trapiches artesanales se realiza mediante

métodos biológicos que consiste en la actividad biológica provocada por bacterias facultativas

cuyas funciones son transformar la materia orgánica en gas carbónico y metano, en ausencia de

oxígeno.

- Debido a que en la composición de las aguas residuales provenientes de la molienda

predominan los componentes orgánicos, la mayoría de tratamientos están dirigidos a la

eliminación de dichos componentes, mediante los sistemas anaeróbicos y la inoculación de

Microroganismos eficientes (EM).

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BIBLIOGRAFIA

Corporación Autónoma de Nariño- CORPONARIÑO et al (2006). Sistema de tratamiento para

aguas residuales industriales de trapiches paneleros. Convenio de producción más limpia con el

sector panelero.

Díaz-Báez, M.; Espitia, S. y Molina, F. (2002) Digestión Anaerobia una Aproximación a la

Tecnología. UNIBIBLIOS. Bogotá, Colombia

España, J; Miranda, A. y Mora, E. (1994)Proyecto Regional de Comercialización de la panela en

el occidente de Nariño; San Juan de Pasto,. Trabajo de grado (Especialización en Proyectos de

Desarrollo). Universidad de Nariño-ESAP. 

Madigan, M.; Mertinko, J. y parker, J. (1997) Biology of Microorganisms. Prentice Hall. New

Jersey, USA

RODRÍGUEZ J. tratamiento de aguas residuales. Universidad del valle- Cali.

Unidad Regional de Planificación Agropecuaria URPA (1983). Diagnóstico agropecuario de

Nariño. Pasto.   

Viloria de la Hoz, J. (2007). Economía del Departamento de Nariño: ruralidad y aislamiento

geográfico; En:Documentos de trabajo sobre economía regional, No. 87, Banco de la República,

Centro de Estudios Económicos Regionales CEER, ISSN 1692-3715

http://www.tierramor.org/Articulos/tratagua.htm

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