Embed Size (px)
Citation preview
PROFESOR PATROCINANTE: DR. SANDRA MADARIAGA HERRERA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL INDUSTRIAL
Estudio de las propiedades de los lodos de una planta procesadora de harina y aceite de pescado: Tratamiento y Valorización
Trabajo de Titulación Para optar
al título de Ingeniero Civil Industrial
JAVIER ESTEBAN FUENTES SILVA
PUERTO MONTT – CHILE 2015
I
DEDICATORIA
Gracias a esas personas importantes en mi vida, que me han apoyado en todo momento y
motivaron para lograr terminar este ciclo universitario.
Mi familia, amigos y profesores.
Los Quiero Mucho
II
AGRADECIMIENTOS “Por el cariño y apoyo moral que siempre he recibido de mis padres Alexis Fuentes y Anita Silva y
a mis hermanos Daniel Fuentes e Iván Fuentes es que les doy las gracias y mis más sincera
gratitud, ya que si no fuera por ustedes no estaría terminando esta etapa de mi vida, la cual
representa para mí un logro que no solo me pertenece a mi sino que también a ustedes quienes
siempre fueron y serán el pilar de mi vida.”
“A mi polola Loreto Fernándezy amigos por apoyarme en todo momento y estar siempre hay
conmigo en los momentos que más la necesitaba.”
“Le agradezco la confianza, apoyo y dedicación de su tiempo a la profesora Sandra Madariaga por
su ayuda y compromiso entregado en todo momento, sin ella esto no pudiera ser posible.”
“Gracias también a Don Ulises Navea Díaz y a Luis Ahumada por creer en mí y haberme brindado
la oportunidad de desarrollar mi tesis en Los Fiordos S.A y por haberme apoyado durante todo el
proceso.”
Gracias
III
SUMARIO
El presente trabajo de tesis, contiene los resultados referidos al análisis y valorización de lodos que
proviene del tratamiento de efluentes de una planta de obtención de harina y aceite de pescado de
la región de Los Lagos, Chile. Para tal propósito, se realizó en primera instancia una identificación
del manejo y disposición final de los lodos generados. Posteriormente, se colectaronmuestras de
dos tipos de lodos (Lodo biológico y Lodo Físico-Químico) que se derivaron a laboratorios
acreditados para el análisis del contenido de patógenos (Salmonellasp y Coliformes Fecales),
Nitrógeno Total, Fósforo Total, Elementos Nutritivos (Mg, Na, Ca, Fe, Mn, K y B), Metales Pesados
(As, Cd, Se, Zn, Cu, Pb y Hg), Antibióticos (ÁcidoOxolínico, Ciprofloxacino, Enrofloxacino,
Florfenicol, Flumequina y Oxitetracicliana), pH, Humedad, Sólidos Totales,Materia Orgánica,Nivel
de Grasas, DBO5, DQO y Potencial de Metanización.
Las alternativas de valorización de este residuo fueron analizadas en base a aquellas existentes
hoy en día tanto a nivel nacional como internacional para este tipo de residuos y en base a las
propiedades de cada tipo de lodo. Al mismo tiempo, se analizaron las alternativas tecnológicas de
tratamiento de este residuo para potencial uso como fertilizante y obtención de biogás.
Considerando el potencial uso de este residuo como fertilizante, se analizaron las propiedades
sanitarias y ambientales en base a estándares nacionales e internacionales que rigen la aplicación
de biosólidos en suelo
Los resultados indican que el lodo que proviene del tratamiento de efluentes del proceso de
obtención de harina y aceite de pescado presenta un potencial como fertilizante orgánico. Este
residuo contiene cantidades significativas de nitrógeno, fósforo, materia orgánica y elementos
nutritivos. Aunque este residuo contiene metales pesados, sus niveles son muy bajos y no
sobrepasan las concentraciones máximas permitidas por estándares analizados para aplicar
biosólidos en suelo. Las propiedades higiénicas de este lodo (carga de patógenos)permitieron
clasificarlo como un residuo Clase B. En este residuo no se detectó la presencia de antibióticos.
Ambos tipos de lodos analizados corresponden a un residuo orgánico biodegradable con
potenciales de metanización igual a 42% para el lodo Físico-Químico y un 11,3% para el lodo
Biológico.
Considerando el potencial uso de este residuo como fuente de biogás y su potencial aplicación en
suelo, se sugiere tratar por digestión anaeróbica. Este tipo de tecnología sugerida permitirá
higienizar el residuo, disminuir su potencial de atracción de vectores y al mismo tiempo transformar
el carbono orgánico contenido en un sustrato altamente biodegradable en biogás. Sin embargo, se
sugiere continuar el análisis de este residuo para conocer la variabilidad de los parámetros críticos
para el proceso de digestión anaeróbica.
IV
Índice de contenido
1. ANTECEDENTES GENERALES ............................................................................... 1
1.1 Introducción ............................................................................................................ 1
1.2 DESCRIPCION DE LA EMPRESA .......................................................................... 2
1.2.1 Visión ............................................................................................................... 3 1.2.2 Misión ................................................................................................................ 3 1.2.3 Mercado ............................................................................................................ 3
1.3 Objetivos ................................................................................................................. 4
1.3.1 Objetivo General .............................................................................................. 4 1.3.2 Objetivo Específicos ......................................................................................... 4
1.4 Planteamiento del Problema ................................................................................... 5
2. MARCO TEÓRICO .................................................................................................... 6
2.1 Metodología de Investigación .................................................................................. 6
2.1.1 Enfoque Cuantitativo ........................................................................................ 7 2.1.2 Enfoque Cualitativo .......................................................................................... 8
2.2 Técnicas Cualitativas de Recopilación de Información ............................................ 9
2.2.1 Observación ................................................................................................... 10 2.2.2 La entrevista .................................................................................................. 10
2.3 Industria Salmonera Nacional ............................................................................... 12
2.4 Valoración de Desechos de la Salmonicultura ...................................................... 13
2.5 Harina y Aceite de Pescado .................................................................................. 14
2.6 Lodos .................................................................................................................... 15
2.7 Marco Político y Legal Lodos de Origen Planta de Harina y Aceite de Pescado ... 16
2.8 Tipos de Tratamientos de Lodos ........................................................................... 16
2.9 Tratamiento de Estabilización ............................................................................... 19
2.9.1 Tratamiento Alcalino y Térmico ...................................................................... 19 2.9.2 Digestión Aeróbica ......................................................................................... 20 2.9.3 Digestión Anaeróbica ..................................................................................... 22 2.9.4 Compostaje .................................................................................................... 24
2.10 Fertilizante o Abono Orgánico ............................................................................. 25
V
2.11 Normativas para la utilización de Lodos como Fertilizante Orgánico ................... 26
2.11.1 Concentración de Patógenos ....................................................................... 26 2.11.2 Concentración de Contaminantes ................................................................ 28 2.11.3 Concentración de Contaminantes Orgánicos ............................................... 30 2.11.4 Disminución de Potencial de Atracción de Vectores ..................................... 31
2.12 Biogás como Fuente de Energía ......................................................................... 33
2.12.1 Antecedentes Históricos Biogás ................................................................... 33 2.12.2 Características Biogás.................................................................................. 34
2.13 Potencial Metanogénico o Actividad Metanogénica Específica ........................... 36
3. DISEÑO METODOLÓGICO ..................................................................................... 37
3.1 Levantamiento de información sobre la producción y manejo de lodos de la
empresa Fiordo Austral S.A. ........................................................................................ 39
3.2 Análisis de las propiedades físicas, químicas y biológicas de lodos planta Fiordo
Austral ......................................................................................................................... 40
3.3 Estudio y Propuesta de opción de Tratamiento para lodos Fiordo Austral S.A ...... 40
4. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS .................................................. 41
4.1 Levantamiento de información producción y manejo de lodos Fiordo Austral S.A. 41
4.1.1 Producción Lodos Empresa Fiordos Austral S.A. ............................................ 41 4.1.2 Manejo y Disposición Final lodos empresa Fiordo Austral S.A. ...................... 41
4.2 Análisis Propiedades Físicas, Químicas y Biológicas Lodos Fiordo Austral .......... 43
4.2.1 Nutrientes y Propiedades Físicas ................................................................... 43 4.2.2 Elementos Nutritivos ...................................................................................... 44 4.2.3 Antibióticos ..................................................................................................... 45 4.2.4 Patógenos ...................................................................................................... 45 4.4.5 Concentración de Metales .............................................................................. 46
4.3 Estudio y propuesta de opción de tratamiento para lodos Fiordo Austral S.A. ....... 47
4.3.1 Uso Potencial de lodos como Fertilizante Orgánico ........................................ 47 4.3.2 Potencial uso como Generador de Biogás ..................................................... 50
4.4 Opciones Tecnológicas para tratamiento de Lodos ............................................... 52
4.5 Propiedades Lodos para Digestión Anaeróbica ..................................................... 54
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 55
VI
6. BIBIOGRAFÍA .......................................................................................................... 58
7. LINKOGRAFÍA ......................................................................................................... 63
8. ANEXOS .................................................................................................................. 64
VII
Índice de Figuras Figura N° 2.1: Proceso Enfoque Cuantitativo .................................................................... 7
Figura N° 2.2: Proceso del Enfoque Cualitativo ................................................................ 8
Figura N° 2.3: Flujograma de Proceso Harina y Aceite de Pescado ................................ 15
Figura N° 2.4: Fórmula General de Oxidación y Síntesis presente en la Digestión Aeróbica
........................................................................................................................................ 20
Figura N° 3.1: Diseño Metodológico ................................................................................ 38
Figura N° 4.1: Flujograma Planta Proceso de Riles Fiordo Austral S.A ........................... 43
Figura N° 4.2: Cinética de producción metano muestras Lodo Biológico (B) y Lodo Físico-
Químico (D) ..................................................................................................................... 50
VIII
Índice de Tablas Tabla N° 2.1: Tipos de Tratamientos para Lodos existentes ........................................... 17
Tabla N° 2.2: Tipos de Tratamientos para Lodos existentes (Continuación) ................... 18
Tabla N° 2.3: Estándares Patógenos según EPA-US ..................................................... 27
Tabla N° 2.4: Concentración Máxima de Metales Normativa Chilena ............................. 28
Tabla N° 2.5: Concentración Máxima de Metales Normativa EPA-US ............................ 29
Tabla N° 2.6: Concentración Máxima de Metales Normativa EU .................................... 29
Tabla N° 2.7: Concentración Máxima de Contaminante Orgánico Normativa EU ............ 30
Tabla N° 2.8: Composición Biogás según origen de sustrato .......................................... 34
Tabla N° 2.9: Equivalencia Energética Biogás respecto a diferentes Recursos Energéticos
........................................................................................................................................ 35
Tabla N° 2.10: Características Generales Biogás ........................................................... 35
Tabla N° 4.1: Propiedades Químicas y Físicas de Muestra de Lodos Fiordo Austral S.A.
........................................................................................................................................ 44
Tabla N° 4.2 Concentración Nutrientes Lodos Fiordo Austral S.A. .................................. 44
Tabla N° 4.3: Densidad de Antibióticos presente en los Lodos Fiordo Austral S.A .......... 45
Tabla N° 4.4: Densidad de Patógenos Presente en Lodos Fiordo Austral S.A. ............... 45
Tabla N° 4.5: Concentración Metales Totales Lodos Fiordo Austral S.A. ........................ 46
Tabla N° 4.6: Concentración Metales Totales en Lodos .................................................. 48
Tabla N° 4.7: Caracterización Lodos Fiordo Austral S.A. ................................................ 50
Tabla N° 4.8: Potencial de Metanización Lodos Fiordo Austral S.A. ............................... 51
IX
Índice de Anexos ANEXO A: Resultados Laboratorios Agrolab. ANEXO B: Resultados Laboratorios CorthornQuality. ANEXO C: Resultados Potencial de Metanización.
1
1. ANTECEDENTES GENERALES
1.1 Introducción El presente trabajo fue desarrollado en la empresa Fiordo Austral S.A., una empresa chilena que
genera valor agregado a la industria salmonicultora nacional, a través de la reutilización de los
desechos generados de la etapa de procesamiento de salmones para la producción de aceite y
harina de pescado. Esta empresa nació producto de la fusión entre la empresa Pesquera
PacificStar y la empresa Salmonoil. En el año 1995, la empresa inicia con el servicio de retiro de
los desechos de salmones desde las procesadoras de pescado, los cuales hasta ese momento
eran derivados a vertederos.Con el transcurrir de los años Fiordo Austral S.A. ha sido capaz de
generar valor a través de estos excedentes, produciendo harinas y aceite de pescado
(principalmente de salmón), aprovechando el acceso a clientes de productos destinados a la
elaboración de alimento para mascotas.
La harina de pescado es normalmente un polvo o harina marrón compuesto por proteínas (entre un
60% y 72%) y grasa (entre un 5% y 12%), en cambio el aceite de pescado es la principal fuente
de ácidos grasos para la producción de alimentos para la acuicultura. De acuerdo a Chowdhury et
al.2010, los principales componentes de las aguas del procesamiento de pescado son lípidos y
proteínas. Estos componentes finalmente quedan retenidos en las aguas del procesamiento de
harina y aceite de pescado, luego del tratamiento de estas aguas se genera un residuo llamado
lodo en el cual se concentran todas estas propiedades. Es debido a esto que hoy en día se han
llevado a cabo muchas investigaciones, las cuales apuntan a dar valor agregado a estos residuos
por su valor nutricional.
En conformidad con la reglamentación vigente en nuestro país, la empresa trata las aguas de
desecho que provienen del proceso y el lodo producido (previa estabilización y deshidratación) es
retirado y llevado a sitios de disposición final. La empresa Fiordo Austral S.A., además de fomentar
la innovación en toda su cadena de valor para mejorar la competitividad de la empresa en la
región, se ha planteado como objetivo buscar alternativas ambientales y económicas sustentables
a la disposición final de los lodos generados.
En tal sentido, la empresa decidió apoyar la iniciativa asociada a este proyecto de tesis, cuyo
propósito es analizar las propiedades de los lodos generados para definir opciones de valorización
de este residuo y establecer el tipo de tratamiento requerido.
2
1.2 Descripción de la Empresa Fiordo Austral nace de la fusión entre Pesquera PacificStar y Salmonoil, esta empresa está
ubicada al sur de Chile, la cual consta con más de 15 años de experiencia en el rubro siendo líder
en la producción de harina y aceite de pescado.
Con una reconocida experiencia, tanto en los mercados nacionales e internacionales, nuestros
productos cumplen con todos los estándares de calidad a nivel mundial. Para ello, cuenta con
cinco plantas, ubicadas estratégicamente cerca de los puntos de generación de materia prima.
El origen de la empresa se remonta al año 1994, en donde el objetivo era hacer más sustentable a
la industria del salmón. Hoy en día mantiene los mismos objetivos con los que nació: recolectar los
excedentes orgánicos de la salmonicultura para dar solución ambiental a la industria.
Por último, se presenta el organigrama de la planta Calbuco:
3
1.2.1 Visión Ser la empresa líder en el mercado de la producción de aceite y harina de pescado, con una
producción de estándares internacionales en seguridad, medio ambiente, tecnológica y desarrollo
que hacen de nosotros una oferta atractiva para los clientes potenciales a nivel nacional e
internacional.
1.2.2 Misión Brindar un servicio de excelencia a la industria salmonera, elaborando productos de alta calidad y
con valor agregado que cumplan con las necesidades de los clientes y satisfagan la compleja
dinámica del mercado, considerando como ejes transversales en los procesos productivos la
eficiencia, calidad y sustentabilidad ambiental.
1.2.3 Mercado De la producción generada por la empresa, aproximadamente el 20% es vendida en Chile y el
resto se exporta a países como: China, Japón, Estados Unidos, Brasil, Argentina, la Comunidad
Europea y otros.
El mercado objetivo de la harina de pescado es principalmente el área de la nutrición animal, ya
que es una excelente fuente de proteínas para uso en acuicultura, mascotas, aves y cerdos.
Por otro lado el aceite de pescado también apunta hacia el área de la acuicultura, ya que posee
altos contenidos ácidos grasos del tipo omega 3 y 6, que aseguran un óptimo desarrollo del
sistema inmunológico, cardiovascular y circulatorio en las especies animales.
1.2.4 Productos En fiordo Austral S.A se fabrica harina y aceite de pescado, productos que se caracterizan por sus
altos estándares de calidad nutricional, física y microbiológica, los cuales son reconocidos tanto por
los clientes como los demás competidores.
La harina de pescado que se produce, es un ingrediente clave en la formulación de cualquier tipo
de alimento para animales, debido a la alta calidad de nutrientes, especialmente de proteínas que
ayudan a mejorar la salud y desarrollo animal. Su alta digestibilidad y alto contenidos de
aminoácidos esenciales la convierten en una de las principales fuentes de proteína existente.
Por otro lado el aceite de salmón es el segundo producto comerciable de la empresa, la cual
contiene diversos nutrientes, en donde es importante recalcar que los ácidos grasos del aceite han
demostrado se fundamentales para asegurar una dieta saludable.
4
1.3. Objetivos
1.3.1 Objetivo General
Analizar los lodos generados provenientes de la obtención de harina y aceite de pescado en base
al estudio de sus características físicas, químicas y biológicas para definir el tratamiento y opciones
de valorización del residuo más beneficioso para la empresa.
1.3.2 Objetivo Específicos
1. Levantar información sobre el manejo y disposición final de lodos generados por la
empresa Fiordos Austral S.A. mediante evidencia en terreno, para conocer la situación
actual de los lodos generados.
2. Analizar las propiedades de los lodos generados por la empresa Fiordos Austral S.A.
mediante el estudio de sus características físicas, químicas y biológicas con la finalidad de
conocer sus opciones de valorización.
3. Proponer tratamientos para los lodos generados por la empresa Fiordos Austral S.A, en
base a los resultados generados por los laboratorios acreditados, para disponer de
opciones de valorización en base a análisis.
4. Comparar los tratamientos propuestos, en base a los análisis realizados, para definir el
tratamiento más beneficioso para su valorización.
5
1.4 Planteamiento del Problema
Durante el proceso de obtención de harina y aceite de pescado, se generan efluentes cuyo
tratamiento produce residuos, clasificados como lodos (semilíquidos) los que son tratados y
enviados a rellenos sanitarios o vertederos. Por su naturaleza estos lodos son clasificados como
desechos orgánicos y están constituidos principalmente de proteínas y lípidos. Actualmente se
generan alrededor de 4000 toneladas anuales de residuos, produciéndose mensualmente 325
toneladas aprox. de los cuales un 100% va destinado a rellenos sanitarios o vertederos. Esta
forma de manejo de estos residuos trae consigo una gran presión ambiental sobre los sitios de
disposición final y un elevado costo de disposición para la empresa, la que en promedio asciende a
90 millones de pesos anuales.
Diversas investigaciones dan cuenta de las opciones de reutilización y valorización energética de
este tipo de residuo, formado de una importante fracción de carbono orgánico fácilmente
biodegradable, la energía contenida en residuos orgánicos de este tipo puede ser recuperada de
varias formas dependiendo de la tecnología usada. Se ha observado que la digestión anaeróbica
es la alternativa tecnológica más ampliamente usada para tratar estos residuos, la cual permite
transformar el carbono orgánico en biogás y producir un digestado con potencial uso como
fertilizante.
El estudio de las propiedades físicas, químicas y biológicas es fundamental para decidir las
opciones de reutilización como fertilizante y valorización energética de un residuo orgánico. El uso
de estos residuos como fertilizante no solo depende de los niveles de nutrientes contenido en el
lodo, sino que también deben cumplir con estándares ambientales y sanitarios que eviten el daño a
la salud de las personas y al ecosistema. Por otra parte, la eficiencia de tecnologías como la
digestión anaeróbica es altamente dependiente de las características del sustrato.
Buscar alternativas de reutilización y valorización de estos residuos es fundamental para disminuir
la presión que se genera sobre los vertederos y sitios de disposición final en nuestra región y así
poder generar una alternativa rentable, con proyección económica y biosustentable que genere
ingresos económicos inexistentes hoy en día en la región a través de la reutilización de residuos.
A través de esta tesis, se busca conocer y compara alternativas biosustentable para disminuir la
descarga de lodos en los vertederos de la región, favoreciendo la calidad de vida de la comunidad
que convive con las empresas y promover conciencia sobre el cuidado de nuestro medio ambiente.
Los resultados de esta tesis proveerán a la empresa Fiordos Austral S.A. de alternativas de
valorización de los lodos que se generan de su proceso productivo.
6
2. MARCO TEÓRICO
2.1 Metodología de Investigación
Hernández (2010) menciona que la investigación es un conjunto de procesos sistemáticos, críticos
y empíricos que se aplican al estudio de un fenómeno, por otro lado Cid (2011) indica que la
investigación es una herramienta utilizada por las personas y la sociedad, para aclarar dudas y
problemas y, de paso, aumentar el conocimiento sobre algún tema.
La investigación es un proceso controlado, constituido por diversos pasos o fases interconectadas
entre sí, de una manera lógica y secuencial que comporta una permanente comprobación y
contrastación empírica de los hechos, fenómenos o procesos que se quieren estudiar. (ANDER-
EGG, 2011)
Los autores hablan de la existencia de tres enfoques para la investigación, entre las que se
encuentran el enfoque cuantitativo (datos), enfoque cualitativo (información) y el enfoque mixto,
este último es una mezcla de los dos enfoques anteriores.
7
2.1.1 Enfoque Cuantitativo
Muñoz (2011) indica las investigaciones donde la recolección de datos es numérica, estandarizada
y cuantificable, y el análisis de información y la interpretación de resultados permiten
fundamentarla comprobación de una hipótesis mediante procedimientos estadísticos, los cuales
ofrecen la posibilidad de generalizarlos resultados.
El método cuantitativo es el procedimiento que se emplea para explicar los objetos de estudios a
través de datos que fundamenten la prueba de una hipótesis. Los datos se recolectan mediante la
aplicación de encuestas y sondeos al universo o muestra seleccionada para el proceso de
investigación. La información recabada se procesa mediante análisis y mediciones estadísticos
para establecer la relación que tienen estos datos con los fenómenos a estudiar. Los datos
cuantitativos permiten hacer tablas y gráficas que ilustran adecuadamente un fenómeno. (CID,
2011)
En la figura 2.1 se observan las distintas fases según Hernández (2010) que se deben llevar a
cabo en un estudio cuantitativo.
Figura N° 2.1: Proceso Enfoque Cuantitativo
Fuente: Hernández et al., 2010
8
2.1.2 Enfoque Cualitativo
Muñoz (2011) menciona que el enfoque cualitativo fundamenta más en estudios descriptivos,
interpretativos e inductivos, los cuales se utilizan para analizar una realidad social al amparo de un
enfoque subjetivo. Su objetivo es explorar, entender, interpretar y describir el comportamiento de la
realidad en estudio, no necesariamente para comprobarla. No incluye datos numéricos, ya que se
detiene a analizar puntos de vista, emociones, experiencias y otros aspectos no cuantificables.
El método cualitativo se orienta a profundizar casos específicos y no a generalizar. Su
preocupación no es prioritariamente medir, sino cualificar y describir el fenómeno social a partir de
rasgos determinantes, según sean percibidos por los elementos mismos que están dentro de la
situación estudiada. (BERNAL, 2010) El enfoque cualitativo recaba datos con el fin de generar
preguntas de investigación y no necesariamentetieneque probar las hipótesis en el proceso de
interpretación. La investigación cualitativa implicarealizarestudios que ofrecen una descripción o
explicación del fenómeno estudiado. (CID, 2011)
En la figura 2.2 se observa las fases del proceso cualitativo según Hernández (2010).
Figura N° 2.2: Proceso del Enfoque Cualitativo
Fuente: Hernández et al., 2010.
9
2.2 Técnicas Cualitativas de Recopilación de Información
Según Ruiz (2007), el proceso de recolección de información, se da mediante la aplicación de las
técnicas seleccionadas. Se plantea, que generalmente en una investigación diagnóstica las
técnicas más utilizadas son la observación documental, de campo y la entrevista.
Acorde a Hernández et al. (2010), el enfoque cualitativo emplea la recolección de datos sin
medición numérica para descubrir o afinar preguntas de investigación en el proceso de
interpretación. Dentro de las características principales de este enfoque se mencionan:
El investigador o investigadora platea un problema, pero no sigue un proceso claramente
definido. Sus planteamientos no son tan específicos y las preguntas de investigación no
siempre se han conceptualizado ni definido por completo.
El enfoque se basa en métodos de recolección de datos no estandarizados ni
completamente predeterminados. La recolección de datos consiste en obtener las
perspectivas y puntos de vista de los participantes. El investigador pregunta cuestiones
abiertas, recaba datos expresados mediante el lenguaje escrito, verbal y no verbal, así
como visual, los cuales describen y analizan, los convierten en temas que vinculan y
reconocen sus tendencias personales.
En gran parte de los estudios cualitativos, las hipótesis se generan durante el proceso y
van refinándose conforme se recaban más datos o son un resultado del estudio.
El proceso de indagación es más flexible y se mueve entre las respuestas y el desarrollo
de la teoría.
El investigador cualitativo utiliza técnicas para recolectar datos, como la observación no
estructurada, entrevistas abiertas y revisión de documentos.
10
2.2.1 Observación
Según Hernández et al (2010), en la investigación cualitativa se requiere un proceso de
entrenamiento para observar y es diferente de simplemente ver, ya que la observación
investigativa no se limita al sentido de la vista, si no que implica todos los sentidos. Los autores
plantean que la observación cualitativa implica adentrarse en profundidad en situaciones sociales y
mantener un rol activo, así como una reflexión permanente, estando atentos a los detalles,
sucesos, eventos e interacciones.
Hernández et al (2010), expone que en la inmersión inicial generalmente no se utilizan registros
estándar. Lo que se sabe es que debemos observar y anotar todo lo que consideremos pertinente
y el formato puede ser tan sencillo como una hoja dividida en dos, un lado donde se registran las
anotaciones descriptivas de la observación y otra las interpretativas. Luego, conforme avanza la
inducción, se puede ir generando un listado de elementos que no se deben dejar fuera y unidades
que deben analizarse.
Después de la inmersión inicial y de que tenemos conocimientos acerca de en qué elementos
enfocarnos, es posible realizar un diseño de ciertos formatos de observación. Dentro de este
formato, se pueden incluir los siguientes tópicos:
Temas principales.
Impresiones del investigador.
Explicaciones o especulaciones, hipótesis de lo que sucede en el lugar.
Explicaciones alternativas.
Siguientes pasos en la recolección de datos.
2.2.2 La entrevista
Acorde a Hernández et al (2010), la entrevista cualitativa es flexible y abierta, definiéndose como
reunión para conversar e intercambiar información entre una persona (el entrevistador) y otra (el
entrevistado). En la entrevista, mediante preguntas y respuestas, se logra una comunicación y la
construcción conjunta de significados respecto a un tema.
11
2.2.2.1 Tipos de Entrevista Hernández et al (2010), plantea que es posible clasificar las entrevistas en estructuradas,
semiestructuradas y no estructuradas o abiertas.
Entrevistas Estructuradas: Hernández et al (2010), expone que en este tipo de
entrevistas, el entrevistador realiza su labor, teniendo como base una guía de preguntas y
se sujeta exclusivamente a ésta. Existe una estructura preestablecida acorde a los tópicos
que se preguntarán y el orden en el que serán consultados.
Entrevistas Semiestructuradas: Hernández et al (2010), expone que las entrevistas
semiestructuradas se basan en una guía de temas o preguntas y el entrevistador posee la
libertad de introducir preguntas adicionales para precisar conceptos u obtener mayor
información sobre los temas desaseados, por lo que no todas las preguntas están
predeterminadas.
Corbetta (2007), plantea que esta forma de realizar la entrevista concede amplia libertad
tanto al entrevistado como al entrevistador, y garantiza al mismo tiempo que se van a
discutir todos los temas relevantes y se va a recopilar toda la información necesaria.
Además, el guión de la entrevista establece un perímetro dentro del cual el entrevistador
decide no sólo el orden y la formulación de las preguntas, si no también si se va a
profundizar en algún tema y en cuál de ellos se hará.
Entrevistas No Estructuradas o Abiertas: Hernández et al (2010), plantea que en este
tipo de entrevistas, el fundamento se encuentra en una guía general de contenido y el
entrevistador posee una completa flexibilidad para manejar el ritmo, estructura y su
contenido.
Corbetta (2007), expone que en el caso de las entrevistas no estructuradas, su contenido
puede variar en función del sujeto. Si bien el tema central de la conversación, se establece
de antemano, en el desarrollo de la propia entrevista es posible que vayan aflorando temas
complementarios no previstos, que resultan ser oportunos y relevantes.
12
2.3 Industria Salmonera Nacional
La introducción de especies acuícola en Chile se desarrolló durante los años 1850 y 1920, gracias
al impulso del Instituto de Fomento Pesquero (IFOP), llegando los primeros salmones al país a
partir de 1921.
En 1974 se inicio el cultivo de Trucha Arco Iris con fines netamente comerciales para consumo
nacional y exportación, esto da un giro radical a la salmonicultura nacional. En 1978, el aporte del
Estado se hizo más importante con la creación de la Subsecretaria de Pesca y el Servicio Nacional
de Pesca, Sernapesca.
A principio de la década de los 80 se comenzó a cultivar el salmón en Chile, hacia 1985, existe en
nuestro país 36 centros de cultivo operando y la producción total llegaba a más de 1.200
toneladas, un año más tarde, comenzó el auge de la industria salmonicultora y se creó la
Asociación de Productores de Salmón y Trucha de Chile A.G, hoy SalmonChile. (SALMONCHILE,
2014).
A principios de la década de los 90 las cosechas totales provenientes de centros de cultivo no
superaron las 80.000 toneladas. Pero en 2004 alcanzaron a 688.000 toneladas. Asimismo, los
volúmenes exportados crecieron desde 30.000 a 430.000 toneladas, lo que se traduce en 100
millones de dólares en 1.990 y 1.600 millones en 2004.
Para el año 2004 el PIB nominal de Chile se calculó en 70.335 dólares EE.UU, de los cuales un
3,18 por ciento corresponden al aporte de la actividad de pesca extractiva y acuicultura. El PIB
nacional se incrementó un 5,8 por ciento respecto al año inmediatamente anterior. El sector
acuicultor nacional generó, durante el año 2004, US $ 1.581 millones por exportaciones. (FAO,
2014).
Actualmente la Industria Acuícola Salmonera chilena es el segundo sector exportador del país, y
también el segundo productor de salmones a nivel mundial, después de Noruega, generando más
de 60.000 empleos directos e indirectos (SALMONCHILE, 2014).
13
2.4 Valoración de Desechos de la Salmonicultura
Un problema común para todos los sectores industriales es el manejo de los residuos que genera
cada actividad productiva. En el caso de la salmonicultura, una buena parte de éstos, ya sean
orgánicos e inorgánicos tales como los plásticos, cabeza de pescado, el cuero e incluso vísceras
están siendo reutilizados dentro de la industria para la generación de nuevos productos.
Es así como el aceite, el cuero e incluso las cabezas y vísceras de los salmónidos sirven de
insumos para diversas aplicaciones, obteniéndose subproductos de los cuales podemos destacar
la harina y aceite de pescado.
Chile, es el segundo productor de harina y aceite de pescado a nivel mundial, esta tiene unos
niveles de capturas regulados que bordean los tres millones de toneladas anuales (lo que se
podría traducir en unas 650 toneladas de harina de pescado), aunque en la presente temporada ha
visto afectada su producción. “Este año vamos a tener en la zona sur de Chile niveles
relativamente parecidos a los que se ha tenido en años anteriores. Pero la baja se está dando por
las menores capturas que están resultando en el norte del país”, comenta el presidente de la
International Fishmeal&FishOilOrganization (IFFO, por su sigla en inglés), el profesional de
nacionalidad chilenaFederico Silva, (2014).
Se espera que la industria acuícola a nivel mundial continúe su crecimiento y, por ende, su presión
hacia el commodity. En el caso de Chile, la industria del salmón tiene un crecimiento estimado de
entre un 7 a un 10% anual. Mientras que los productores de alimento para peces, quienes este año
podrían sacar al mercado entre un millón 50 mil y un millón 100 mil toneladas de alimento, esperan
un crecimiento que podría ir de un 10 a un 15%, comenta Federico Silva (2014).
Por otro lado el aceite de pescado es hoy en día un valioso producto de alto valor nutricional. Pero
esto no fue siempre así; el aceite de pescado originalmente fue considerado un "segundo producto"
de la fabricación de la harina de pescado, un producto de gran importancia en la nutrición animal.
Sin embargo, el descubrimiento de las propiedades benéficas de los ácidos grasos omega-3 que
los aceites marinos contienen en alta proporción y su utilización en la preparación de alimentos
para la acuicultura, particularmente la del salmón y trucha, ha transformado al aceite de pescado
en un producto escaso, de alto valor comercial y de creciente demanda por sus propiedades
nutricionales.(Revista Chilena de Nutrición, 2012)
14
2.5 Harina y Aceite de Pescado
La harina de pescado es un producto resultante de la transformación, a través de métodos de
reducción, de peces o animales marinos, con excepción de los mamíferos, capturados en alta mar,
o de subproductos frescos de pescado procedentes de instalaciones industriales que fabriquen
productos a partir de pescado destinados al consumo humano, en proteínas animales elaboradas y
otros productos transformados que pueden destinarse a alimentación animal (EMPORTMONTT,
2014). La harina de pescado, natural y sostenible, proporciona una fuente concentrada de proteína
de alta calidad y una grasa rica en ácidos grasos omega-3, DHA y EPA.
Proteína: La proteína en la harina de pescado tiene una alta proporción de aminoácidos
esenciales en una forma altamente digerible, particularmente metionina, cisteína, lisina, treonina y
triptófano. Presentes en la forma natural de péptidos, éstos pueden ser usados con alta eficiencia
para mejorar el equilibrio en conjunto de los aminoácidos esenciales dietéticos.
Grasa: La grasa generalmente mejora el equilibrio de los ácidos grasos en el alimento restaurando
la relación de las formas de omega 6: omega 3 en 5:1, que es considerada óptima.
Energía: La harina de pescado es una fuente de energía concentrada. Con un 70% a 80% del
producto en forma de proteína y grasa digerible, su contenido de energía es mayor que muchas
otras proteínas.
Minerales y Vitaminas: La harina de pescado tiene un contenido relativamente alto de minerales
como el fósforo, en forma disponible para el animal. También contiene una amplia gama de
elementos vestigiales. Las vitaminas también están presentes en niveles relativamente altos, como
el complejo de vitamina B incluyendo la colina, la vitamina B12 así como A y D. (CLUB DEL
MAR,2014)
Por otra parte el aceite de pescado es un producto industrial de alto valor nutricional por su
contenido de ácidos grasos omega-3 de cadena larga; eicosapentaenoico (C20:5, EPA),
docosapentaenoico (C22:5, DPA) y docosahexaenoico (C22:6, DHA). Estos ácidos grasos,
particularmente el EPA y el DHA, son hoy en día altamente valorados por sus propiedades
profilácticas y terapéuticas, en diversas situaciones nutricionales y enfermedades, lo que ha sido
ampliamente demostrado por la literatura científica y médica).
El aceite de pescado es la fuente primaria y quizás la más abundante, de estos ácidos grasos, lo
cual actualmente ha creado una gran demanda de este insumo.
15
Originalmente, el aceite de pescado era un "segundo producto" de la fabricación de la harina de
pescado, transformándose hoy en día en un valioso producto de amplia utilización en la industria
de la nutrición animal. Perú, Chile, Dinamarca y Noruega, en ese orden, son los países con mayor
actividad pesquera destinada a la fabricación de harina de pescado y aceite de pescado.
(REVISTA CHILENA DE NUTRICIÓN, 2012)
Figura N° 2.3: Flujograma de Proceso Harina y Aceite de Pescado
Fuente: Proceso de Harina de Pescado, 2014.
2.6 Lodos
Según el D.S N° 148/2003 lodo se define como: Cualquier residuo semisólido que ha sido
generado en plantas de tratamiento de efluentes que se descarguen a la atmósfera, de aguas
servidas, de residuos industriales líquidos o de agua potable”. “Se incluyen en esta definición los
residuos en forma de fangos, barros o sedimentos provenientes de procesos, equipos o unidades
de industrias o de cualquier actividad”.
Según CONAMA, 2001 define lodo como: “Acumulación de sólidos orgánicos sedimentables por
los distintos procesos de tratamiento de aguas”.
16
2.7 Marco Político y Legal Lodos de Origen Planta de Harina y Aceite de Pescado
Hoy en día en Chile no existen regulaciones públicas dirigidas al uso alternativo de lodos que
provienen del cultivo de peces o procesamiento del pescado. A la fecha solo se cuenta con una
normativa legal que regula el manejo y aplicación de lodos sanitarios en suelo (lodos que
provienen del tratamiento de aguas servidas) (DS04, 2009), sin embargo actualmente se encuentra
en trámite legislativo, el reglamento para el manejo de lodos generados en sistemas de tratamiento
de efluentes de pisciculturas.
Por otro lado las políticas públicas de la región de Los Lagos están orientadas a incentivar y
fomentar iniciativas que ayuden a mejorar la competitividad y la sustentable del sector productivo y
hacer más amigable los procesos con el medio ambiente. El gobierno regional a través de su plan
estratégico, estrategias de innovación y estrategia regional de desarrollo, busca fomentar tanto a
empresas como pymes el emprendimiento y diversificación productiva, incorporación de valor
agregado y aplicación de tecnologías sustentables para disminuir el impacto ambiental entre otras.
De acuerdo a lo señalado por el Dr. Francisco Salazar, Director INIA, 2014 (comm. Pers), la
autoridad ambiental se encuentra trabajando en una normativa para lodos generados en diferentes
áreas tales como: la piscicultura, plantas de tratamiento de frutas y hortalizas, con la finalidad de
regular su uso y prevalecer por el cuidado del medio ambiente y así evitar una posible
contaminación ambiental.
Según el Director Regional INIA (2014)“Nosotros como institución fomentamos y apoyamos la
creación de proyectos destinados a crear valorización a los desechos industriales, ya que hasta la
fecha se ha demostrado que estos presentan diversas alterativas para su utilización, entre ellas la
utilización como fuente energética y el uso de fertilizante en suelo agrícola”.
2.8 Tipos de Tratamientos de Lodos
Los tratamientos de lodos existentes en la actualidad, pueden ser clasificados en función del
objetivo que buscan alcanzar. Alguno de estos procesos tiene como objetivo estabilizar los
residuos, reducir volumen, desinfectar, sanitizar y para la disposición final, los tipos de tratamientos
generalmente utilizados, están indicados a continuación:
17
Tabla N° 2.1: Tipos de Tratamientos para Lodos existentes
Proceso Método de Tratamiento
Operaciones Preliminares
Bombeo de Fangos
Trituración de Fangos
Almacenamiento y Homogeneización de fangos
Desarenado de Fangos
Espesamiento
Espesamiento por Gravedad
Espesamiento por Flotación
Centrifugación
Espesamiento con Filtros de Bandas
Espesamiento con Tambor Giratorio
Estabilización
Estabilización con Cal
Tratamiento Térmico
Digestión Anaeróbica
Digestión Aerobia
Compostaje
Acondicionamiento Acondicionamiento Térmico
Acondicionamiento Químico
Desinfección
Pasteurización
Almacenamiento por Lagos Períodos
Deshidratación
Filtro al Vacio
Centrifuga
Filtro de Banda
Filtro de Prensa
Eras de Secado
Lagunaje
Fuente: Metcalf& Eddy, 2003
18
Tabla N° 2.2: Tipos de Tratamientos para Lodos existentes (Continuación)
Secado Térmico Variantes de Hornos de Secado
Evaporador de Efecto Múltiple
Reducción Térmica
Incinerador de Pisos
Incinerador de Lecho Fluidificado
Incinerador Conjunta de Residuos Sólidos
Oxidación por Vía Húmeda
Reactor Vertical Profundo
Evacuación Final
Evacuación al Terreno
Distribución y Comercialización
Vertedero Controlado
Lagunaje
Fijación Química
Fuente: Metcalf& Eddy, 2003
Los tratamiento indicados deben reducir en el sustrato a tratar, la carga patógena presente,
eliminar su potencial generación de olores, controlar la potencial putrefacción de la materia
orgánica que lo compone (estabilización) y disminuir la atracción de vectores sanitarios (QASIM,
1985).
19
2.9 Tratamiento de Estabilización La estabilización del lodo se lleva a cabo principalmente para eliminar los olores desagradables y
reducir o eliminar su potencial de putrefacción. Por otra parte la supervivencia de microorganismos
patógenos y la proliferación de olores en el lodo se producen cuando se permite que los
microorganismos se desarrollen sobre la fracción orgánica del mismo (METCALF& EDDY, 1991).
A continuación, se describirán los principales tratamientos utilizados para estabilizar e higienizar los
lodos generados de tratamiento primarios y segundarios.
2.9.1 Tratamiento Alcalino y Térmico
Este tratamiento químico busca estabilizar los lodos, aumentando su nivel de pH hasta 12 por
medio de la adición de cal (cal hidratada y cal viva), se crea un entorno en donde los
microorganismos no pueden sobrevivir, es así como, manteniendo el pH en este nivel, el lodo no
se pudrirá.
Este proceso inactiva virus, bacterias y otros microorganismos presentes, ya que los agentes
alcalinos inducen cambios en la naturaleza coloidal del protoplasma, lo que causa la muerte de la
célula. (METCALF& EDDY, 1996 citado por KELLER et al, opcit)
Para producir un lodo de clase A se debe mantener el pH sobre 12 por 72 horas y una temperatura
de 52°C por 12 horas durante el tiempo en que se registran los valores de pH sobre 12, y para
finalizar se deben someter a secado hasta alcanzar una concentración de sólidos mayor a 50%.
(EPA-U.S, 2004) Varios estudios indican los buenos resultados que se obtienen al tratar
alcalinamente el lodo, debido a sus altos valores de pH. Este efecto puede ser complementado
utilizando oxido de calcio (CaO) como material alcalino, ya que la hidratación que sufre este
compuesto al reaccionar con la humedad del lodo, aumenta la temperatura del material.
Para estabilizar los lodos por medio de cal, se utilizar dos métodos:
Pre-tratamiento con Cal: En esta metodología, se adicionan la cal antes de que
el lodo ingrese a un tratamiento de deshidratación. Esta forma de tratar lodos,
necesita de una mayor cantidad de cal, debido a que el lodo está en un punto
semilíquido.
Post-tratamiento con Cal: En esta metodología, se adiciona cal posteriormente a
que el lodo haya ingresado a un tratamiento de deshidratación. Esta mezcla se
realiza en un mezclador de paleta o en un transportador de tornillo, se
recomienda usar cal viva, ya que genera una reacción exotérmica al estar en
contacto con el agua, lo que genera una elevación de la temperatura del lodo por
encima de los 50°C, lo que permite eliminar los huevos de los parásitos existentes
en el lodo.
20
Las ventajas del Tratamiento son:
Bajos Costos Operacionales.
Fácil Aplicación.
Posibilita reducción de agentes patógenos.
Las desventajas del Tratamiento son:
No se reduce el contenido de materia orgánica.
Aumento de volumen de producto final.
(ASOCIACION NACIONAL DE FABRICANTES DE CAL, A.C)
2.9.2 Digestión Aeróbica
Este es un proceso en el que lodos provenientes de un sedimentador primario o secundario son
sometidos a procesos de aireación para que microorganismos logren reducir el contenido de
materia orgánica, mediante el proceso de oxidación, que permite su transformación de CO2, H2O y
otros componentes. Al disminuir el contenido de materia orgánica, los microorganismos no cuentan
con carbono orgánico para consumir, por lo que comienzan a auto oxidarse, consumiendo la
materia orgánica que ellos mismos poseen. Con esto se reducirá la cantidad de lodos que egresa
del sistema de tratamiento. (VALENCIA, 1976)
Figura N°2.4: Fórmula General de Oxidación y Síntesis presente en la Digestión Aeróbica
Fuente: Metcalf& Eddy, 2003
Las ventajas de este método son: (MORENO, 2010), (MARQUEZ, 2005)
Tiene bajos costos de instalación.
Tiene una operación simple.
Buena desinfección de lodos.
Baja generación de olores.
Reducción de la masa total de lodos.
.
21
Las desventajas de este método son:
Altos costos energéticos de operación, debido a los suministros de
oxígeno y requerimientos de mezcla. Los sólidos Volátiles (M.O) se reducen en menor proporción que en la
digestión anaeróbica. En algunas ocasiones es necesario la adición de álcali para reducir la baja
de pH. Los patógenos puedes dispersarse por medio de aerosoles. El lodo resultante es difícil de deshidratar por medios mecánicos. Genera altos niveles de ruidos molestos. Las bajas temperaturas podrías afectar el funcionamiento del biodigestor.
La tasa máxima de consumo de oxigeno debe ser igual o menor a 1,5 mg de oxigeno por hora,
por gramos de sólitos totales a una temperatura de 20°C para que se considere un lodo
estabilizado.
En el caso de ser una digestión aeróbica termofílica, para ser considerado un lodo de tipo A, este
debe estar en el digestor por lo menos 10 días a una temperatura entre 55°C y 60°C.
22
2.9.3 Digestión Anaeróbica Tratamiento que se le da a los lodos en ausencia de oxígeno. Bacterias anaeróbicas actúan sobre
la materia orgánica contenida en el lodo, cambiando sus propiedades físicas, químicas y
biológicas, de manera que se reduce el contenido de materia orgánica.
En la digestión anaeróbica, los residuos se mezclan con grandes cantidades de microorganismos,
pero sin adición de aire. En estas condiciones, las bacterias crecen y son capaces de convertir los
residuos orgánicos en dióxido de carbono (CO2) y gases de metano (biogás). (BARATA, 2012)
En este proceso se generan gases, en su mayoría metano (CH4), pero también CO2 y otros gases
en concentraciones menores como sulfuro de hidrógeno y amoníaco, este proceso se realiza bajo
condiciones de temperatura determinada y permite reducir el contenido de materia orgánica.
(MIRZOYAN, 2010).
Dado que la digestión anaeróbica no requiere oxígeno, las tasas de tratamiento no están limitadas
por la transferencia de oxígeno. Esto reduce los requisitos de energía para la digestión porque no
hay necesidad de aireación. Además de eso, el metano producido puede ser recogido y quemado
en dióxido de carbono y agua para el calor.La colección del biogás producido en la digestión
anaeróbica, no sólo permite el uso metano como combustible, sino también prevenir la emisión de
este gas, más dióxido de carbono a la ambiente, que son gases de efecto invernadero que causan
el cambio climático.
Este método consta de 3 etapas, estas son:
Hidrólisis: Esta etapa consiste en la transformación por vía enzimática de los
compuestos de alto peso molecular como polímeros orgánicos y lípidos en
compuestos que sirven como fuente de energía y de carbono celular, tales como
monosacáridos, aminoácidos y compuestos relacionados.
Acidogénesis: En esta etapa las bacterias convierten los compuestos
producidos en la etapa anterior en ácidos orgánicos simples, los cuales son
compuestos intermedios de menor peso molecular, siendo el más común el acido
acético.
Metanogénesis: En esta etapa las bacterias transforman los compuestos más
simples originados en la etapa anterior principalmente en metano y dióxido de
carbono. Estas bacterias son conocidas como metanogénicas, siendo los
principales géneros conocidos los bastoncillos y las esferas.
23
Ventajas del Tratamiento: (MORENO, 2010), (MIRZOYAN, 2010)
Menor superficie para realizar el tratamiento en comparación con otros
métodos e igual volumen de sustrato.
No requiere aireación.
Reducción de Materia Orgánica.
Ahorro de Aguas y Energía.
Generación de Biogás, que puede ser reutilizado como fuente energética.
Bajos costos operacionales.
Desventajas del Tratamiento:
El tiempo de tratamiento es prolongado y puede variar.
El proceso de arranque de la digestión es lenta, ya que las bacterias
presentan bajas tasas de crecimiento.
Generación de olores por emisión de gases.
Elevados costos de inversión en digestores.
La digestión anaeróbica ha sido probada en el tratamiento de aguas servidas, residuos agrícolas e
incluso industriales y se han desarrollado con mucho éxito. (MIRZOYAN, 2010)
24
2.9.4 Compostaje Según la Fundación para la innovación agraria y la Universidad de las Américas (2007), el
compostaje es un proceso biológico, aerobio y termófilo, en el que la materia orgánica se
degrada, bajo condiciones controladas hasta obtener un material estabilizado con características
similares al humus, el cual es un reconocido fertilizante y mejorador de suelos.Aproximadamente
un 30% de los sólidos volátiles iníciales del lodo se convierte en dióxido de carbono y agua, a
medida que la degradación biológica se lleva a cabo, el lodo aumenta la temperatura hasta
temperaturas que aseguran la pasteurización.
El compost es un proceso que consiste en la degradación biológica realizada por microorganismos
de una mezcla de sustratos orgánicos, que bajo condiciones controladas de temperatura, pH,
humedad y aireación, esta permite la estabilización de los residuos orgánicos y reducción de
agentes patógenos.
Los factores que determinan el tipo de sistema de compostaje a emplear, son:
Periodicidad de la producción de lodo.
Disponibilidad de terreno para implementación.
Naturaleza del lodo a compostar.
La existencia de un método de estabilización previo.
Las ventajas de este método son:
Se obtiene un producto de excelente calidad para ser usado como fertilizante. Este tratamiento funciona muy bien como complemento de otro proceso de
estabilización. Los costos iníciales son bajos.
Las desventajas de este método son:
Requiere que el lodo contengan un contenido de solido entre un 40 a 60 por ciento,
ósea se necesita implementar un proceso previo de deshidratación. Existe dispersión de patógenos por medio del polvo. Grandes requerimientos de terrenos.
En el caso de compostaje a pilas el lodo debe mantenerse a una temperatura minina de 55° C por
tres días, si se utiliza las pilas de volteo esta temperatura debe mantenerse por lo menos por 15
días y las pilas deben voltearse mínimo 5 veces.
25
2.10 Fertilizante o Abono Orgánico
El abono orgánico es un conjunto de materia orgánica que pasa por un proceso de descomposición
o fermentación según sea el tipo de abono que se quiera preparar. Este proceso es de forma
natural por la acción del agua, aire, sol y microorganismos. Existen muchos métodos para la
preparación de este tipo de abonos.
Los abonos orgánicos son todos aquellos residuos de origen animal y vegetal de los que las
plantas pueden obtener importantes cantidades de nutrientes; el suelo, con la descomposición de
estos abonos, se ve enriquecido con carbono orgánico y mejora sus características físicas,
químicas y biológicas. (SAGARPA, 2015) Como fertilizante orgánico se entiende que es una sustancia viable, es decir, debe ser un
organismo vivo o un compuesto biológicamente activo. Actúa en simbiosis dentro o sobre los
vegetales, debe tener un efecto nutritivo sobre las plantas y no solo como enmienda en el suelo.
No solo debe incidir en la interacción planta-nutriente, si no también debe beneficiar el cultivo
indirectamente. (Secretaria de Agricultura, Ganadería y Pesca S.AG.Y.P., 1990, citado por NUÑEZ,
2000)
La utilización de residuos como fertilizantes orgánicos en la agricultura, se han venido realizando
desde la antigüedad, al utilizarse los residuos ganaderos para restituir la materia orgánica del suelo
y así aumentar la capacidad de retención de los nutrientes. En un principio se apilaban los residuos
generados (ganaderos, agrícolas y excrementos humanos) para que se descompusieran y así
generar compost, que siempre tiene las condiciones sanitarias adecuadas. (COAG, 2003)
Numerosas investigaciones dan cuenta del valor nutricional de los lodos que provienen del
tratamiento de aguas servidas, de aguas del cultivo y procesamiento de pescado, entre otros
tienen un potencial como fertilizante o abono orgánico. Se observa que estos residuos orgánicos
aportan nitrógeno y fósforo, además de aquellos elementos que son indispensables para el
fortalecimiento de los suelos degradados o agotados.
26
2.11 Normativas para la utilización de Lodos como Fertilizante Orgánico
La aplicación de cualquier residuo (lodo) al suelo, exige de condiciones ambientales y sanitarias
aptas para evitar daños a la salud humana y al ecosistema. Es una práctica común la utilización de
lodos sanitarios como fertilizante orgánico (BONNIN, 2001). Cuando se analiza las normativas que
rigen la aplicación de biosólidos en suelos a nivel nacional (DS04/2009), la de los Estados Unidos
(EPA-US) (IRANPOUR et al., 2004, Lu et al., 2012) y los países de la Unión Europea (EU) (IRANPOUR et al., 2004), se observa que estas tres normativas coinciden en tres requerimientos
bases, los cuales son: a) Concentración de Patógenos, b) Concentración de Contaminantes y c)
Disminución del Potencial de Atracción de Vectores.
2.11.1 Concentración de Patógenos
El parámetro de densidad de patógenos tiene como finalidad limitar la existencia de patógenos
tales como coliformes fecales y salmonella.
Según DS04/2009, se consideran lodos Clase A aquellos que cumplan con los siguientes
requisitos, adicionales al cumplimiento de la reducción de la atracción de vectores:
1. Tener una densidad de coliformes fecales menor a 1.000 Numero Más Probable
(NMP) por gramo de sólidos totales o tener una densidad de Salmonella sp. Menor a
3 NMP en 4 gramos de sólidos totales.
2. Tener un contenido de ova helmíntica viable menor a 1 en 4 gramos de sólidos
totales.
Se considera lodos de Clase B aquellos que cumplan con los siguientes requisitos, adicionales al
cumplimiento de la reducción de la atracción de vectores:
1. La medida geométrica del contenido de coliformes fecales, producto del análisis de
un numero de muestras no inferior a siete, debe ser menor que 2.000.000 NMP por
gramo de sólidos totales.
27
Dentro de la regulación EPA-US, se señala que los lodos de clase A y B deben cumplir con lo
estipulado en la siguiente tabla.
Tabla N° 2.3: Estándares Patógenos según EPA-US
Clase Lodo Coliformes Fecales (NMP/g ST)
Salmonella sp. NMPN/ 4g ST)
A < 1000 <1000
B 0 0
Fuente: IRANPOURet al., 2004.
En el caso de la normativa de la Unión Europea, no se especifica límites de densidad de
patógenos, pero sin embargo se requiere de tratar losbiosólidos (lodos) previos a la aplicación del
lodo al suelo, con el fin de reducir la densidad de los patógenos al mínimo, entre los tratamientos
previos podemos encontrar: la digestión aeróbica, compost y estabilización con cal, entre otros.
Entre los tratamientos convencionales para tratamiento de biosólidos podemos encontrar:
Estabilización aeróbica termofílica≥ 55°C por un periodo de 20 días.
Digestión anaeróbica termofílica≥ 53°C por un periodo de 20 días.
Estabilización con cal, pH ≥ 12 al menos por un día.
Estabilización aeróbica simultánea a temperatura ambiente.
Por otro lado encontramos tratamientos más avanzados entre los cuales podemos encontrar:
Secado térmico ≥ 80°C con una concentración de agua menor a 10%.
Estabilización aeróbica ≥ 55°C por 20 horas en batch.
Digestión anaeróbica termofílica≥ 53°C por 20 hora en batch.
Estabilización con cal, pH ≥ 12 manteniendo una temperatura ≥ 55°C por 2 horas.
28
2.11.2 Concentración de Contaminantes
Este parámetro controla la cantidad de contaminantes metálicos presentes en el lodo, con la
finalidad de asegurar que estos no afecten de forma negativa las propiedades del suelo.
Según el DS04/2009 los lodos deberán cumplir con la concentración máxima de metales señalados
en la tabla 2.4.
Tabla N° 2.4: Concentración Máxima de Metales Normativa Chilena
Metal Suelos que cumplen los requisitos establecidos
(mgkg-1, base seca)
Suelos degradados que cumplen los requisitos establecidos
(mgkg-1, base seca) Cadmio 8 40
Cobre 1000 1200 Mercurio 10 20 Níquel 80 420 Plomo 300 400 Selenio 50 100
Zinc 2000 1800
Arsénico 20 40
Fuente: Decreto 04/2009, Reglamento para manejo de lodos en plantas de tratamiento de aguas
servidas.
29
Dentro de la normativa EPA-US los lodos deben cumplir con los requerimientos señalados en la
tabla N° 2.5 respecto a la concentración de metales.
Tabla N° 2.5: Concentración Máxima de Metales Normativa EPA-US
Metales
Límite de Concentración
(mgkg-1, base seca)
Limite Concentración de Contaminantes(mg kg-1, base
seca)
Arsénico 75 41 Cadmio 85 39 Cobre 4300 1500 Plomo 850 300
Mercurio 57 17 Molibdeno 75
Níquel 420 420 Selenio 100 100
Zinc 7500 2800
Fuente: IRANPOURet al., 2004.
En el caso de la normativa de la EU estos deben cumplir con las concentraciones de metales
señalados en la siguiente tabla:
Tabla N° 2.6:Concentración Máxima de Metales Normativa EU
Metales
Limite de Concentración
(mgkg-1, base seca)
Limite Concentración de Contaminantes (mgkg-1, base
seca)
Arsénico - - Cadmio 40 20 Cobre 1750 1000 Plomo 1200 750
Mercurio 25 16 Molibdeno - -
Níquel 400 300 Selenio - -
Zinc 4000 2500 Cromo - -
Fuente: IRANPOURet al., 2004.
30
2.11.3 Concentración de Contaminantes Orgánicos
Además de los metales pesados la Unión Europea considera el establecimiento de limitaciones en
la concentración de ciertos grupos de contaminantes orgánicos, descritos a continuación; esto no
ocurre en el caso de U.S y de la reglamentación chilena.
Tabla N° 2.7: Concentración Máxima de Contaminante Orgánico Normativa EU
Contaminante Orgánico Límite de Concentración
(mg kg-1, base seca
Compuestos Orgánicos Halogenados 500
Sulfonatos de alquibenceno Lineales 2600
Di (2- ethylhexyl) phthalate 100
Nonylphenol and nonylphenotethoxylates 50
Hidrocarburos AromaticosPolicíclilcos 6
BifenilosPoliclorados 0,8
Policlorados (dibenzodioxinas/ dibenzofuranos) 0,0001
Fuente: IRANPOURet al., 2004.
31
2.11.4 Disminución de Potencial de Atracción de Vectores
Según DS04/2009 se considera lodo estabilizados o con reducción del potencial de atracción de
vectores sanitarios, a los lodos que se les ha reducido los sólidos volátiles en un 38% como
mínimo.
1. Reducción del contenido de sólidos volátiles. Si los lodos son tratados por Digestión
Anaeróbica, y la reducción de sólidos volátiles es inferior a 38%, es posible demostrar
la reducción de atracción de vectores mediante una prueba de digestión adicional de
lodos a escala de laboratorio.
Si los lodos son tratados por digestión aeróbica, y la reducción de sólidos volátiles es
inferior al 38%, es posible demostrar la reducción de atracción de vectores mediante
una prueba de digestión adicional de lodos con un porcentaje de 2% de sólidos o
menos a escala laboratorio.
2. Tasa máxima especifica de oxígeno para lodos de digestión aeróbica. La tasa máxima
especifica de oxígeno para lodos tratados por digestión aeróbica debe ser igual o
inferior a 1,5 mg de oxigeno por hora por gramo de sólidos totales.
3. Procesos Aeróbicos con temperaturas mayores a 40°. Lodos deben ser tratados
aeróbicamente por 14 días o más, periodo durante el cual la temperatura debe ser
superior a 40° C y temperatura media 45°C.
4. Adición de metales alcalinos. El pH de los lodos debe ser elevado a 12 o más mediante
agregación de material alcalino.
5. Reducción de Humedad. En caso que los lodos no contengan lodos crudos
provenientes de un tratamiento primario, el porcentaje de sólidos debe ser igual o
superior a 75%. En caso que los lodos contengan lodos crudos provenientes de un
tratamiento primario, el porcentaje de sólidos debe ser igual o superior a 90%.
6. Tiempo de residencia. El tiempo de residencia del lodo en el sistema debe ser igual o
superior a 25 días.
32
De acuerdo a la normativa EPA-US para disminuir la atracción de potencial de vectores de
patógenos se deben cumplir con al menos uno de los siguientes requisitos:
1. Reducción de sólidos volátiles inferior a 38%.
2. Reducción potencial de vectores de patógenos bajo 17% por 40 días a una
temperatura entre 30° – 37°C. Digestión Anaeróbica.
3. Reducción potencial de vectores de patógenos bajo 15% por 30 días a una
temperatura de 20°C. Digestión Aeróbica.
4. Tasa especifica de absorción de oxigeno debe ser igual o menor que 1,5 mg / h / g DS
a una temperatura de 20°C. Digestión Aeróbica.
5. Tratamientos Aeróbicos deben tener como mínimo una temperatura de 40°C (45°
promedio) durante 14 días o más.
6. Aumentar el pH por encima de 12, manteniendo pH 12 por dos horas y 11,5 o superior
por 22 horas.
7. Reducir el contenido de humedad en caso de que no contengan lodos crudos a 75%
de sólidos.
8. Reducir el contenido de humedad de lodos que contengan lodos crudos a 90% de
sólidos.
9. Incorporar los biosólidos por debajo de la superficie terrestre.
10. Incorporar los biosólidos al suelo.
33
2.12 Biogás como Fuente de Energía
Según la Guía de Planificación para proyectos de biogás en Chile (2012), el biogás es una fuente
de energía renovable, un gas combustible que se obtiene producto del proceso de descomposición
de la materia orgánica en condiciones de ausencia de oxígeno, temperatura, humedad y acidez
controlada. Los principales componentes del biogás producido por la degradación de la biomasa
son el metano (Ch4) y el dióxido de carbono (CO2). También contiene otra serie de compuestos
que se comportan como impurezas y que hacen necesario su retiro dependiendo del uso final.
Ionel, I. y Cioabla, A. (2010) menciona que existen dos tipos de biogás. Uno es el producido por el
proceso de digestión anaeróbica o fermentación de materiales biodegradables como la biomasa,
estiércol, aguas residuales, residuos municipales, residuos verdes, materia vegetal y cultivos
energéticos. Este tipo de biogás comprende principalmente metano y dióxido de carbono.
2.12.1 Antecedentes Históricos Biogás
El gas natural, que en su mayor composición es metano, fue utilizado por los pueblos chinos y
persas hace miles de años como generadores de temperatura, pero pasaron muchos años hasta
que descubrieron que el metano no solo se encontraba en gases naturales fósiles, sino que se
producía constantemente.
Según Jørgensen (2009) las personas han tenido conocimiento de la existencia de biogás
producido naturalmente desde el siglo XVII y que los experimentos con la construcción de sistemas
y plantas de biogás actuales comenzaron ya a mediados del siglo XIX.
El Biogás alcanzo una especial importancia durante la segunda guerra mundial debido a la
escasez de combustibles. Con el fin de la guerra y la fácil disponibilidad de combustibles fósiles, la
mayoría de las instalaciones fueron cesadas en su funcionamiento. Sin embargo, en India, a
comienzos de la década de los 60 se impuso notablemente la tecnología de producción de biogás.
Abbasi et al (2012) expone que desde los primeros años del siglo XX, países en desarrollo,
particularmente China e India, habían reconocido el valor de obtener biogás del estiércol de animal
como un recurso de energía para la población rural.
34
2.12.2 Características Biogás
El biogás producido por la descomposición microbiológica está compuesto principalmente de
metano y dióxido de carbono. Dependiendo de los contenidos de grasas, carbohidratos y proteínas
de los distintos sustratos, la fracción de metano contenida en el biogás va entre 50 y 75 por ciento
en volumen (MIMENERGIA/GIZ, 2012).
Según MIMENERGIA/GIZ (2012) la composición del biogás según sustrato es:
Tabla N° 2.8: Composición Biogás según origen de sustrato
Componente
Residuos
Agrícolas y
Ganaderos
Lodos EDAR Residuos
Industriales
Vertederos de
RSU
CH4 50 - 80% 50 - 80% 50 - 70% 45 - 65%
CO2 30 - 50% 20 - 50% 30 - 50% 34 - 55%
N2 0 - 1% 0 - 3% 0 - 1% 0 - 20%
O2 0 - 1% 0 - 1% 0 - 1% 0 - 5%
H2 0 - 2% 0 - 5% 0 - 2% 0 - 1%
CO 0 - 1% 0 - 1% 0 - 1% Trazas
H2S 100 - 7.000 ppm 0 - 1% 0 - 8% 0,5 - 100 ppm
NH3 Trazas Trazas Trazas Trazas
Valor de Agua Saturación Saturación Saturación Saturación
Orgánicos Trazas Trazas Trazas Trazas
Fuente: MIMENERGIA/GIZ, 2012.
35
Según L. C. Martins das Neves et al., 2009 las equivalencias energéticas de diferentes recursos
energéticos con respecto al biogás crudo y purificado es:
Tabla N° 2.9: Equivalencia Energética Biogás respecto a diferentes Recursos Energéticos
Recurso Energético
Equivalencia a 1 m3 de Biogás
Crudo
Equivalencia a 1 m3 de
Biogás Purificado
Gasolina 0,53 - 0,73 [l] 1,10 [l]
Etanol 0,81 - 1,10 [l] 1,70 [l]
Carburo de calcio 1,30 - 1,77 [kg] 2,70 [kg]
Gas de Petróleo 0,48 - 0,65 [l] 1,00 [l]
Gas Natural 0,45 - 0,61 [m3] 0,93 [m3]
Carbón de Madera 0,91 - 1,24 [kg] 1,90 [kg]
Energía Eléctrica 4,6 - 6,2 [kWh] 9,4 [kWh]
Carbón mineral 0,6 – 0,82 [kg] 1,25 [kg]
Fuente: L. C. Martins das Neves et al., 2009
Según Deublen y Steinhauser (2008) las características generales del biogás son:
Tabla N° 2.10: Características Generales Biogás
Composición 55-70 % Metano (Ch4), 30-45 % Dióxido de Carbono
(CO2), Traza de otros gases
Contenido Energético 6.0 – 6.5 KW m3 Equivalente de
Combustible 0,60 - 0,65 L petróleo/m3 Biogás
Límite de Explosión 6-12 % de biogás en el aire Temperatura de ignición 650-750° C
Presión Critica 74-88 atm Temperatura Critica (-) 82,5°C Densidad Normal 1.2 Kg m3
Olor Huevo Podrido (El olor del Biogás desulfurado es imperceptible)
Masa Molar 16.043 kg Kmol
Fuente: DEUBLEIN & STEINHAUSER, 2008
36
2.13 Potencial Metanogénico o Actividad Metanogénica Específica
La Actividad Metanogénica (AME) o Potencial Metanogénico permite cuantificar la máxima
capacidad de producción de metano por el grupo microorganismos presentes en lodos anaerobios,
esta además de ser usada para monitorear la calidad del lodo en reactores anaeróbicos, es una
herramienta que evalúa el comportamiento de la biomasa contaminada y determina la carga
orgánica máxima que puede aplicarse a un sistema, con el fin de examinar la degradabilidad de los
sustratos y la posibilidad de selección de inóculos. Esta herramienta no cuenta con un protocolo de
estandarizado que facilite la comparación de resultados (PATRICIA. T, 2010).
La AME puede definirse como la máxima capacidad de producción de metano por un grupo de
microorganismos anaerobios, realizada en condiciones de laboratorio que permita la máxima
actividad bioquímica de conversión del sustrato orgánico a metano (CHERNICHARO, 2007).
El ensayo de AME consiste en evaluar la capacidad de los microorganismos metanogénicos en
convertir substrato orgánico en CH4 y CO2. De esta forma, a partir de cantidades conocidas de
biomasa (sólidos volátiles totales, SVT), bajo condiciones establecidas, se puede evaluar la
producción de CH4 a lo largo de un periodo de tiempo. Algunos métodos utilizados para la medición
de la producción de CH4 en el ensayo de AME son desplazamiento de líquido, cromatografía
gaseosa y respirometría (CHERNICHARO, 1997).
El conocimiento de la AME de un lodo permite establecer la capacidad máxima de remoción de
DQO de la fase liquida, permitiendo estimar la carga orgánica máxima que puede ser aplicada a un
reactor impidiendo su desestabilización; asimismo, la AME también permite determinar la
concentración mínima de biomasa requerida en el reactor para garantizar la reducción de la carga
orgánica aplicada (AQUINO et al., 2007).
37
3. DISEÑO METODOLÓGICO
a) Levantamiento de información
sobre la producción y manejo de
lodos de la empresa Fiordo Austral
S.A.
1. Levantamiento de Información referidaah
la producción, nivel de generación
residuales y disposición de de lodos de la
empresa Fiordos Austral SA, mediante
informes técnicos y registros propios de la
empresa.
2. Recopilación de información sobre el
manejo de lodos en la empresa a través de
registros de producción, cuestionarios y
entrevistas.
3. Identificar tipo de tratamiento y disposición
final de los lodos generados por la empresa
a través de protocolos y visitas a la planta
de tratamiento.
b) Análisis de las propiedades físicas,
químicas y biológicas de lodos planta
Fiordo Austral
4. Análisis de los parámetros para potencial
uso como fertilizante orgánico a través de
informes de laboratorio (antibióticos,
concentración de metales, nutrientes y
patógenos).
5. Análisis de las condiciones sanitarias y
ambientales para la aplicación de
biosólidos en suelo en base a estándares
nacionales e internacionales.
6. Análisis de los parámetros para potencial
uso como fuente de biogás a través de
informes de laboratorio (antibióticos,
concentración de metales, materia
orgánica, relación C/N, nivel de
biodegradabilidad, potencial
metanogénico).
38
Figura N° 3.1: Diseño Metodológico
Fuente: Elaboración propia en base a Sapag, N. 2008
La figura N° 3.1 muestran el diseño de la metodología para lograr los objetivos.
En primer lugar fue necesario dar a conocer aspectos específicos en base la producción, nivel de
generación de residuos, manejo y disposición final de los residuos generados por la empresa
Fiordos Austral S.A.
En segundo lugar se requirió información acerca del manejo y tratamiento utilizado en sus residuos
(lodos) para realizar un diagnóstico operacional sobre el tipo de tratamiento y manejo que
presentaba la empresa en la actualidad.
En tercer lugar en base el diagnostico operacional realizado, protocolos y visitas en terreno se
identificó el tratamiento, método y disposición final utilizado por la empresa para el tratamiento de
sus residuos (lodos).
En cuarto lugar se llevaron a cabo análisis en laboratorios de los lodos generados por la empresa
para potencial uso como fertilizante y fuente de biogás, además una vez obtenido los resultados
por los laboratorios se analizaron los resultados en base a condiciones sanitarias y ambientales
para su uso en suelo.
c) Estudio y propuesta de opción de
tratamiento para lodos Fiordo
Austral S.A.
7. Estudio de las opciones de tratamiento del
lodo para su valorización en base a
revisión bibliográfica y las propiedades del
lodo.
8. Comparar las diferentes opciones de
tratamiento del lodo en base a las
propiedades del lodo y opciones de
valorización.
9. Elección de un tratamiento considerando
las opciones de valorización del lodo.
39
En quinto lugar se realizó un estudio sobre las alternativas de tratamientos del lodo para su
valorización en base a bibliografía y resultados en laboratorio (propiedades del lodo).
Finalmente se realizó un estudio y comparación de las alternativas de tratamiento en base a las
ventajas y desventajas que entregaban a la valorización del lodo y se procedió a la elección de un
tratamiento para proponer en la empresa.
3.1 Levantamiento de información sobre la producción y manejo de lodos de la empresa Fiordo Austral S.A.
Lo primero que se realizó en el proyecto fue la recopilación de información,se revisó información en
línea publicada en internet abierto a todo público por la entidad vinculada a la tesis y se realizaron
visitas a terreno dentro de la misma empresa. Se utilizó el método cualitativo de investigación, el
cual enfocó la investigación documental en publicaciones de revistas e información técnica
entregada por la misma empresa.
Por medio de este mismo método investigativo se recopiló información sobre el tratamiento actual
al cual se estaba sometiendo los residuos generados por la empresa (lodos). Seidentificaron
niveles de producción de residuos, tipo de tratamiento al cual se está sometiendo los residuos y
mecanismo de disposición final, con la finalidad de conocer la situación actual de la empresa.
En base a la información recopilada y a la información bibliográfica recogida se analizó
implementar un nuevo tipo de tratamiento para agregar valor a sus residuos, ya que estos tan solo
estaban siendo estabilizados y enviados a vertedero, siendo esto mal utilizado, puesto que
mediante la recopilación bibliográfica se pudo demostrar que estos residuos pueden ser
reutilizados y generar valor agregado.
Para el estudio de este nuevo tipo de tratamiento para la reutilización del residuo, se llevo a cabo
un análisis de los sustratos (lodos) para conocer sus propiedades físicas, químicas y biológicas con
la finalidad de estudiar su posible uso en suelo y fuente de biogás.
40
3.2 Análisis de las propiedades físicas, químicas y biológicas de lodos planta Fiordo Austral
Se llevó a cabo durante siete días la colección de muestras de lodo desde dos puntos diferentes de
la planta de tratamiento de aguas del proceso (planta riles), estos fueron: lodo Biológico y lodo
Físico-Químico (Figura 2.2.2), los que fueron almacenados en un recipiente a una temperatura de -
5ºC.
Al final del periodo de 7 días, se colectó una muestra de lodo (debidamente mezclado), se
trasvasijó a un envase plástico y se envió a laboratorios acreditados para el análisis de Nitrógeno
total (Nt), Fósforo total (Pt), elementos nutritivos (Mg, Na, Ca, Fe, Mn,K y B), Metales pesados (As,
Cd, Se, Zn, Cu, Pb y Hg), patógenos, Salmonella y Coliformes, antibióticos (ÁcidoOxolínico,
Ciprofloxacino, Enrofloxacino, Florfenicol, Flumequina y Oxitetracicliana), pH, humedad, carga de
sólidos totales (ST),Materia Orgánica (M.O),grasas, DBO5, DQO y Potencial de Metanización.
Una vez recopilada la información, se procedió a la tabulación y análisis de la información, para el
caso de la opción de valoración en uso en suelo se analizaron los resultados en base a
condiciones sanitarias y ambientales y para la opción de valorización de fuente de biogás se
analizó el porcentaje de Metanización que producían las muestras analizadas.
3.3 Estudio y Propuesta de opción de Tratamiento para lodos Fiordo Austral S.A
Una vez analizada las opciones de valorización de generación de biogás y posible fuente de
fertilizante y estudiado los resultados entregados por los laboratorios se procedió mediante
recopilación bibliográfica al estudio de opciones de tratamientos para los lodos generados, se
realizó un análisis comparativo entre los diversos tipos de tratamiento en donde se compararon
ventajas y desventajas que produciría cada alternativa tecnológica, además de comparar cual
otorgaría mayores beneficios para la empresa.
.
Finalmente en base a las propiedades de los lodos generados por la empresa y a la recopilación
bibliográfica sobre los tipos de tratamiento se propuso la Digestión Anaeróbicacomo la opción
más beneficiosa a utilizar.
41
4. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1 Levantamiento de información producción y manejo de lodos Fiordo Austral S.A.
4.1.1 Producción Lodos Empresa Fiordos Austral S.A.
La producción de Harina y Aceite de pescado que realiza la empresa Fiordos Austral da como
resultado la producción de lodos residuales, dicha generación de residuos se estima que
representa un 8% de la producción total de la empresa, estos se originan de la reutilización de las
aguas resultantes del proceso de producción tanto de harina como de aceite de pescado, una vez
reutilizadas las aguas y generado los lodos residuales estos son transportados hasta un vertedero
ubicado en la ciudad de Puerto Montt. Durante el año 2013 la empresa Fiordos Austral, generó un
total aproximado de 4000 toneladas de lodos los cuales fueron enviados a un vertedero regional.
Estos lodos están constituidos principalmente por residuos semisólidos que han sido generados en
las plantas de tratamiento de residuos líquidos provenientes de la producción de harina y aceite de
pescado.
La acumulación, tratamiento y disposición final de los lodos provenientes de la planta de obtención
de harina y aceite de pescado se realiza de acuerdo al DS 594/1999. Este decreto establece las
condiciones sanitarias y ambientales básicas que se deben cumplir dentro de un lugar de trabajo,
además de establecer los límites permisibles de exposición ambiental de agentes químicos y
físicos. Por otro lado la disposición final de los lodos generados por la empresa también se realiza
en base al DS/594 tanto para residuos líquidos como sólidos.
4.1.2 Manejo y Disposición Final lodos residuales empresa Fiordo Austral S.A.
La empresa Fiordo Austral genera dos tipos de lodos: Lodo Físico-Químico y Lodo Biológico:
El lodo Físico-Químico el cual está compuesto por materia orgánica derivada de sólidos
suspendidos totales del proceso, además del químico Cloruro Férrico que es utilizado como
coagulante, el floculante SNF-4096 y Cal. Por otro lado el lodo Biológico está compuesto por
polímeros sólidos orgánicos del proceso industrial.
Los lodos son el producto del tratamiento de los residuos líquidos provenientes del proceso de
obtención de harina y aceite de pescado (RIL). Estos residuos pasan por un tratamiento primario y
42
un tratamiento secundario para posteriormente obtener como resultado cada tipo de lodo
generado.
Tratamiento Primario: El tratamiento primario empieza cuando el RIL crudo ingresa a la planta, en
primera instancia el RIL crudo es almacenado en un estanque en donde se incorpora ácido para
neutralizar el RIL, con la finalidad de obtener un pH adecuado (cercano al valor 7), una vez
neutralizado el RIL crudo es enviado a los estanques de reacción y mezcla, en donde se incorpora
Cloruro Férrico y Coagulante Orgánico, posteriormente se lleva a cabo el proceso de coagulación,
el cual consiste en separar los sólidos del RIL crudo (ver figura 4.1).
Una vez realizada la coagulación, la mezcla es enviada a un mezclador estático en donde se
incorporan polímero y es mezclada, este proceso es llamado proceso de Floculación, este consiste
en unir los sólidos suspendidos al polímero para formar flóculos, posteriormente la mezcla es
enviada a las maquinas que remueven los sólidos denominadas DAF (Inducción por Aire Disuelto),
estos equipos incorporan micro burbujas de aire a presión las cuales se inyectan en los flóculos
haciendo que las partículas queden en suspensión y sean retiradas por la maquinaria generándose
el Lodo Físico-Químico.
El lodo Físico-Químico es retirado y enviado a un estaque de almacenamiento en donde se
adiciona Hidróxido de Calcio (Cal), este se emplea para deshidratar el lodo generado. Una vez
deshidratado el lodo es enviado a unas prensas de tornillo en donde se forman tortas de lodos,
para posteriormente ser dirigidas a un estanque de almacenamiento y finalmente ser enviadas a un
vertedero regional.
Dentro del tratamiento primario se lleva a cabo la remoción de gran parte del material particulado
denominado sólidos suspendidos totales (SST), la remoción es cercana al 90%.
Tratamiento Secundario: El tratamiento secundario da inicio con el retiro de las aguas de las
maquinas DAF, estas son enviadas a una fosa de elevación en donde el agua es condensada, una
vez condensada esta es enviada a unos reactores aeróbicos en donde a través de
microorganismos y oxigeno (aire comprimido en compresores) se degrada la materia
biodegradable, una vez degradada la materia (99%) pasa a un sedimentador en donde se obtiene
agua y Lodo Biológico, el agua es dirigida a una cámara de contacto para posteriormente ser
reingresada dentro de los procesos industriales, por otro lado el lodo biológico es enviado a
digestores.
Finalmente el lodo biológico es enviado a un estanque de acumulación en donde se adiciona
Hidróxido de Calcio (Cal), este se emplea para deshidratar y estabilizar el lodo generado. Una vez
deshidratado el lodo es enviado a unas prensas de tornillo en donde se forman tortas de lodos,
43
para posteriormente ser dirigidas a un estanque de almacenamiento y finalmente ser enviadas a un
vertedero regional.
Figura N° 4.1: Flujograma Planta Proceso de Riles Fiordo Austral S.A
Fuente: Fiordo Austral S.A, 2014.
4.2 Análisis Propiedades Físicas, Químicas y Biológicas Lodos Fiordo Austral
4.2.1 Nutrientes y Propiedades Físicas
Los dos tipos de lodos (lodo Biológico y lodo Físico-Químico) generados por la planta procesadora
de Harina y Aceite de pescado de la empresa Fiordos Austral S.A., corresponden a un residuo
líquido y semilíquido con humedad promedio de 91% y 65% respectivamente, lo que determina la
diferencia en la carga de ST. El lodo biológico corresponde al residuo generado del tratamiento de
las aguas (que se generan en los DAF (fig. 4.1) en el reactor aeróbico, lo que permite explicar su
nivel de humedad.
De acuerdo a los resultados (Tabla 4.1) se puede observar que estos residuos son ricos en materia
orgánica (M.O). El contenido de M.O en ambos tipos de lodos es similar. La concentración de Nt en
el lodo Biológico es mayor al que aporta el lodo Físico-Químico, lo que se explica porque en este
tipo de residuo la mayor fracción de nitrógeno se encuentra soluble.
44
Tabla N° 4.1: Propiedades Químicas y Físicas de Muestra de Lodos Fiordo Austral S.A.
Tipo de Concentración Lodo Biológico Lodo Físico-Químico
Humedad (%) 91.0 65
Nt (%) 8,59 3,36 M.O 79 71
Pt (%) 3,7 2,5
Ct (%) 43,9 39,4
Ph 7,3 8,4 Grasas (g/100 g) 0,31 6,88
4.2.2 Elementos Nutritivos
El lodo Físico-Químico aporta cantidades significativas de elementos nutritivos, mayores en
comparación con el lodo biológico (Tabla 4.2), destacando la elevada concentración de hierro y
calcio aportado por el lodo Físico-Químico. Se observa una alta cantidad de sodio (sal) en ambos
tipos de lodos, esto puede ser debido a que durante el cultivo y procesamiento de pescado se
utilizan grandes cantidades de sal lo que permite explicar la presencia de este elemento en el lodo
(CHOWDOSHURY et al., 2010).
Tabla N° 4.2 Concentración Nutrientes Lodos Fiordo Austral S.A.
Nutriente Lodo Biológico (mgkg-1) (base seca)
Lodo Físico-Químico (mgkg-1) (base seca)
Calcio disponible 68,9 567,2
Hierro disponible 639 5095,3 Magnesio disponible 27,1 94,9
Manganeso disponible 10,96 30,89
Potasio disponible 42,7 12,8
Sodio disponible 607 570
Boro Total 47 111
45
4.2.3 Antibióticos
Se observa que en los lodos generados por la planta procesadora de harina y aceite no se detecta
presencia de antibióticos (Tabla4.3). Los límites de detección de estos antibióticos (HPLC-MS)
son de 30 μgkg-1 para oxitetraciclina, 5 μgkg-1 para florfenicol y 6 μgkg-1 para los antibióticos
flumequina, ácido Oxolinico y enrofloxocino.
Esto favorece la utilización de este tipo de residuo, ya que la sola presencia de uno de estos
antibióticos provocaría que estos residuos no pudieran ser reutilizados.
Tabla N° 4.3: Densidad de Antibióticos presente en los Lodos Fiordo Austral S.A
Tipo de Antibiótico Lodo Biológico
(μgkg-1) Lodo Físico-Químico
(μgkg-1)
AcidoOxolínico
No Detectado No Detectado
Ciprofloxacino
Enrofloxacino
Florfenicol
Flumequina
Oxitetraciclina
4.2.4 Patógenos
De acuerdo a la carga de patógenos observada en los lodos de la planta, estos residuos se
clasifican como un biosólidos de Clase B (Tabla 4.4) (IRANPOUR et al., 2004, Lu Q. et al., 2012,
DS04/2009). Se observa que ambos tipos de lodos presenta una elevada concentración de
coliformes lo cual determina que para su reutilización estos deben subir un tratamiento previo.
Tabla N° 4.4: Densidad de Patógenos Presente en Lodos Fiordo Austral S.A.
Tipo Lodo ColiformesTotales (NMP/ g ST)
ColiformesFecales(NMP/g ST)
Salmonella (NMP/ 4g
ST)
Ovas de helminto
(huevo/4g )
Lodo Biológico 7,9 x 105 4,9 x 103 < 3 < 1
Lodo Físico-Químico < 1,8 < 1,8 < 3 -
46
4.2.5 Concentración de Metales
Se observa quelos dos tipos de lodos generados por la planta de harina y aceite de pescado
contienen metales cuyas concentraciones siguen el orden siguiente: Zn>Cu>Pb>Hg>As>Cd (Tabla
4.5). Estas concentraciones no representan un riesgo ambiental asociado a su potencial
acumulación en el suelo y eventual incorporación a napas subterráneas (SINGH et al., 2008;
SMITH, 2009), lo que favorece su potencial uso como fertilizante.
Se observa que los residuos generados por la empresa presentan una baja concentración de
metales haciendo de estos aptos para su uso en suelo.
Tabla N° 4.5: Concentración Metales Totales Lodos Fiordo Austral S.A.
Metal Lodo Biológico
mgkg-1 (base seca) Lodo Físico-Químico
mgkg-1 (base seca)
As 0,345 0,19
Cd < 0,01 < 0,01
Se < 0,065 < 0,01
Zn 270 335
Cu 130 175
Pb 17,4 18,9
Hg 1,05 0,93
47
4.3 Estudio y propuesta de opción de tratamiento para lodos Fiordo Austral S.A.
El estudio tiene como finalidad de dar a conocer tanto las ventajas como desventajas de ambas
alternativas de valorización, esto para así poder determinar la o las alternativas que beneficien en
mayor grado a la empresa.
4.3.1 Uso Potencial de lodos como Fertilizante Orgánico
4.3.1.1 Nutrientes
De acuerdo a las propiedades del lodo, se observa que este residuo tiene un potencial para su uso
como fertilizante orgánico. Aporta cantidades significativas de materia orgánica, nitrógeno, fósforo
y metales no pesados como calcio, boro y manganeso. Estos nutrientes son altamente
demandados por los vegetales y escasos en suelos degradados o agotados (RODRIQUEZ-
MORGADO et al., 2015; ALVARENGA et al., 2015).
Se observa que los residuos de pescado así como el lodo que se genera de su procesamiento,
contienen importantes cantidades de nitrógeno soluble (CHOWDOSHURY et al., 2010, NGES,
2012), luego las cantidades de lodo a aplicar, la época del año y el tipo de suelo donde se
aplicarán son de gran importancia para evitar lixiviación del nitrógeno a la forma de amonio y
nitrato que puedan contaminar cursos de agua (Resultados Proyecto FIC R: Los lagos, 2012).
4.3.1.2 Condición Sanitaria y Ambiental
Concentración de Metales Los valores obtenidos para los diferentes metales en muestras ambos tipos de lodo producidos por
la empresa, demostraron que estos están muy por debajo de los límites máximos emitidos por la
reglamentaciones de la Unión Europea, la EPA-US (IRANPOUR et al., 2004) y la reglamentación
nacional (DS 04/2009) para aplicación en suelo (Tabla 4.6).
48
Tabla N° 4.6: Concentración Metales Totales en Lodos
Metal Lodo Biológicoa
Lodo Físico-Químicoa
mg kg-1 (base seca)
Chileb
mg kg-1 (base seca)
Unión Europeac
mg kg-1 (base seca)
EPA-U.Sd
mg kg-1
(base seca)
As 0,345 0,19 40 - 41
Cd < 0,01 < 0,01 40 40 39
Se < 0,065 < 0,01 100 - 100
Zn 270 335 2800 4000 2800
Cu 130 175 1200 1750 1500
Pb 17,4 18,9 400 1200 300
Hg 1,05 0,93 20 25 17
Fuente: a: Lodos Planta Fiordo Austral S.A., b: DS 04/2009 c,d: Iranpour et al., 2004, Lu Q et
al.,2012.
En conclusión, LOS NIVELES DE METALES PRESENTES EN AMBOS TIPOS DE LODOS ESTÁN MUY POR DEBAJO DE LOS CONSIDERADOS RIESGOSOS. Esto significa que la
empresa Fiordo Austral S.A puede reutilizar sus residuos y así disminuir sus costos de disposición
final.
Patógenos De acuerdo a la carga de patógenos observada en los lodos de la planta, estos residuos se
clasifican como un biosólidos de Clase B. Estos residuos presentan una densidad de coliformes
fecales mayor a 1000 NMP/ g ST y menor 2.000.000 NMP/g ST y una densidad de Salmonella sp
menor a 3 NMP/4 ST. La densidad de ovas del helminto no fue medida; sin embargo, se estima
que sea menor a 1 ova/4 g ST, considerando que estos residuos provienen del procesamiento de
restos de pescado.
ESTOS TIPOS DE RESIDUOS DEBEN SER TRATADOS PARA MODIFICAR SU CONDICIÓN SANITARIA.Al ser estos lodos de clase B la empresa deberá tratar dichos lodos para así poder ser
utilizado en suelo.
49
Potencial de atracción de vectores
El lodo biológico y el lodo físico-químico presentan un elevado porcentaje de materia orgánica y
una alta densidad de Coliformes fecales. Estas propiedades de ambos tipos de lodo, obliga que
este residuo debe ser tratado con el propósito de estabilizar su carga orgánica y reducir patógenos.
De acuerdo a las normativas para aplicar biosólidos en suelo los tratamientos que pueden ser
usados para tal efecto son: Estabilización con cal, hasta pH mayor a12; Digestión aeróbica,
Digestión Anaeróbica, Tratamiento Térmico entre otros.
En base a las regulaciones existentes para la aplicación de biosólidos en suelo como alternativa a
la disposición final, el lodo generado de este proceso (Biológico y Físico-Químico) debe ser tratado
para modificar sus propiedades sanitarias y ambientales.
El o los tratamientos que se elijan deben considerar lo siguiente:
Disminución de la carga de patógenos.
Disminuir el potencial de atracción de vectores.
50
4.3.2 Potencial uso como Generador de Biogás
4.3.2.1 Potencial de Metanización
En la tabla 4.7, se observa la caracterización de las dos muestras de lodos (Biológico y Físico-
Químico) que fueron sometidas a ensayos de digestión anaeróbica a escala experimental para la
determinación del potencial metanogénico. Destacar que los ensayos de potencial de metanización
se llevaron a cabo por triplicado, estos se montaron al 1% p/v de ST para el lodo Físico-Químico y
a la máxima concentración de DQO total disponible en el caso de el lodo Biológico.
Los resultados de la caracterización de las muestras se presentan en el siguiente Tabla:
Tabla N° 4.7: Caracterización Lodos Fiordo Austral S.A.
Parámetro LodoBiológico Lodo Físico-Químico
Sólidos Totales (g/L) 7,79 190,9
DBO5 2800 (mg/L) 152 (mg/g)
Sólidos Volátiles (g/L) 3,33 157,7
DQO (mg/L) 3342,48 7462,24
DQO Soluble (mg/L) 102 -
Figura N° 4.2: Cinética de producción metano muestras Lodo Biológico (B) y Lodo Físico-Químico
(D)
51
En la figura 4.2 se muestran la cinética de producción de las muestras de lodos, el lodo Biológico
está representado con la letra B y el lodo Físico-Químico está representado con la letra D.
Los resultados obtenidos en los ensayos indican que el lodo Físico-Químico posee un mayor
Porcentaje de Metanización (42,7%), el cual podría mediante Digestión Anaeróbica generar
metano más lodo estabilizado, para el caso del lodo Biológico este produciría menor cantidad de
metano (11,3%) en comparación con el lodo Físico-Químico.(Tabla 4.8).
Sin embargo se pudo demostrar que ambos lodos poseen la cualidad de generar metano haciendo
de estos una potencial fuente de energía renovable.
Tabla N° 4.8: Potencial de Metanización Lodos Fiordo Austral S.A.
Resultados Lodo Biológico Lodo Físico-Químico
% Metanización 11,3 42,7
Potencial de Metanización (Lch4/ kg residuos alimentado ) 25° C, 1 atm - 22,01
Potencial de Metanización (Lch4/ L residuos alimentado ) 25° C, 1 atm 0,14 -
Por otro lado podemos observar en la figura 4.2 que el volumen generado de metano por parte del
Lodo Físico-Químico supera el volumen generado por el Lodo Biológico, reafirmando la
información ya dispuesta.
Respecto a los resultados obtenidos se recomienda continuar con la realización de estudios para la
implementación de una planta de metanización, en donde en base a una Digestión Anaeróbica
reutilizar los lodos producidos por la empresa y tomando en cuenta la cantidad de lodos generados
a diario y él % de Metanización que se posee de cada uno, ya que estos indicadoresseñalan que
estos tipos de lodos generaría metano en un periodo de 50 días aprox. un volumen de metano de
130 mL.
52
4.4 Opciones Tecnológicas para tratamiento de Lodos
El lodo analizado es un residuo que se encuentra formado de materia orgánica altamente
biodegradable, el cual puede actuar como una fuente de energía renovable que puede ser
recuperada por varios tipos de procesos tecnológicos.Nges et al., 2012 señalan que los desechos
de pescado y lodos de pescado tiene la ventaja de producir altas cantidades de metano y por tanto
este tipo de residuo resulta interesante para procesos de digestión anaeróbica. En efecto, una de
las tecnologías más ampliamente usada para tratar este tipo de residuos es la Digestión
Anaeróbica, ya que no solo permite transformar el carbono orgánico en biogás sino también porque
permite formar un digestado estabilizado con potencial uso como fertilizante.La digestión
anaeróbica permite además higienizar el sustrato; esto es, disminuir la carga de coliformes fecales,
eliminar Salmonella sp y ovas del helminto, dependiendo de las condiciones de temperatura a la
cual se lleve a cabo el tratamiento (WATANABE et al., 1997). Un lodo estabilizado e higienizado es
requisito fundamental para su potencial uso como fertilizante, es por esto que se recomienda su
utilización.
Las ventajas de este tipo de tecnología son sus bajos costos operacionales, su fácil
implementación debido a su menor requerimiento de superficie para realizar el tratamiento en
comparación con otros métodos a igual volumen de sustrato, su escaso uso de agua y energía y la
no existencia de requerimientos de aireación (MORENO, 2010). Estas ventajas hacen de esta
tecnología un tratamiento favorable para los sustratos analizados.
Sin embargo, las desventajas de esta tecnología son: a) prolongados tiempos de tratamiento, b)
proceso de digestión es lento, c) proceso sensible a variaciones de temperatura afectando su
efectividad, d) generación de olores por los gases emitidos, e) elevado costo de inversión
(BARATA, 2012).
Considerando que los lodos analizados tienen un potencial para aplicación en suelo, otras
tecnologías pueden ser usadas para estabilizar e higienizar estos residuos, como la Digestión
Aeróbica, el Tratamiento Alcalino y Térmico y el Compostaje. Sin embargo, en el caso de la
Digestión Aeróbica la gran biodegrababilidad del lodo significara altos costos energéticos de
operación debido a sus suministros de oxígeno para degradar la materia por digestión aeróbica,
por otro lado el volumen de reducción de sólidos volátiles (M.O) es menores en comparación con la
Digestión Anaeróbica, además en algunos casos se debe adicionar alcalinos debido a que no se
logra controlar el nivel de pH y otra de las grandes desventajas es que la Digestión Aeróbica no
genera biogás haciendo de este tipo de tratamiento menos favorable en comparación con el
53
propuesto anteriormente. Sin embargo este tipo de tratamiento tiene bajos costos de inversión
inicial, su implementación es simple y genera un lodo con buenas características de fertilizante.
Respecto al Tratamiento Alcalino y Térmico podemos mencionar que es un método de tratamiento
que no asegura la estabilización permanente del lodo, que para su implementación se requieren
grandes cantidades de adición de cal para lograr la estabilización(usualmente se adiciona 0,25 kg
de cal viva por kilo de lodo seco) y generalmente el lodo resultante de este tratamiento es
únicamente aplicable en suelos ácidos, al igual que la Digestión Aeróbica este tipo de tratamiento
podrá tan solo estabilizar el lodo y crear un lodo con potencial uso como fertilizante pero no
generaría biogás. Por otro lado mediante este tratamiento se puede lograr una reducción de 99%
de patógenos y genera un lodo sin emanación de olores.
Finalmente para el Tratamiento de Compostaje se requiere de un tratamiento previo para su
implementación, el cual corresponde a la deshidratación del lodo, ya que este procedimiento
requiere que el lodo a tratar contenga un contenido orgánico de un 40 a un 60 por cierto, esto
dificulta la reutilización del lodo y aumenta los costos al comparar este método con la digestión
anaeróbica, por otro lado otro factor que dificulta su utilización en comparación con el tratamiento
recomendado es que para la realización del compostaje se necesita grandes requerimientos de
terreno para poder ser llevado a cabo. Además al igual que el Tratamiento Aeróbico, Tratamiento
Alcalino y Térmico, el Compostaje tampoco generaría biogás, tan solo podría entregar la
factibilidad de proporcionar un lodo estabilizado con potencial uso como fertilizante.
Observándose la ventajas y desventajas que presenta cada opción tecnológica, queda en
evidencia que la Digestión Anaeróbica presenta un mayor grado de beneficios para la empresa
Fiordos Austral S.A, puesto que este tratamiento le permite a la empresa generar ambas
alternativas de valorización a la vez disminuyendo costos de implementación y equipamiento, en el
caso de que se pensara realizar ambas tecnologías por separado.
Si comparamos la situación actual con la propuesta por el tesista, podemos observar que dichas
alternativas de valorización permitirían reutilizar los residuos generados por la empresa, generando
beneficios económicos y ambientales, ya que esta estaría disminuyendo su tasa de depósito de
residuos a los vertederos a un 0%.
54
4.5 Propiedades Lodos para Digestión Anaeróbica
Las propiedades del sustrato, las condiciones de pH, los niveles de amonia y la presencia de
inhibidores son parámetros críticos que afectan la eficiencia del proceso de digestión
anaeróbica(CHEN et al., 2008).El pH óptimo para desarrollar el proceso de digestión anaerobia se
encuentra entre 6,7 y 7,4 (CHOWDHURY, 2010).
El lodo biológico es favorable para ser tratado por digestión anaeróbica (pH cercano al neutro), en
el caso del lodo Físico-Químico tiene que ser tratado previamente para estabilizar su pH.Los
niveles de amonia producidos durante el proceso de degradación de sustratos ricos en proteínas
pueden inhibir el proceso, sin embargo, investigaciones recientes apunta a resolver el problema a
través de la adaptación de inóculos a concentraciones elevadas de amonia ionizada (NH4+) y
amonia no-ionizada (NH3) y al desarrollo de la codigestion anaeróbica; esto es, el desarrollo del
proceso incorporando un sustrato que aporte mayor cantidad de carbono y permita el balance C/N
más adecuado (NGES et al., 2012).
Por otro lado el lodo Biológico y el lodo Físico-Químico contienen cantidades de sal muy bajas en
relación a la cantidad que resulta inhibitoria del proceso de digestión anaeróbica (menos de 10 g/L)
y la ausencia de antibióticos y concentraciones de metales no inhibitorias del proceso de digestión
anaeróbica son favorables para tratar estos residuos usando esta tecnología.
Las condiciones de temperatura bajo las cuales se desarrolle el proceso dependerán del grado de
higienización del residuo (Clase A o Clase B).Así, el tratamiento bajo condición mesofílica no
permitirá eliminar ovas del helminto. No obstante, aunque no fue medido este parámetro en el lodo
estudiado, se presume que debería ser menor a 1 ova/g ST, considerando que el lodo proviene del
procesamiento de restos de pescado (animales de sangre fría).
En base a las propiedades y a la escaza presencia de inhibidores hacen de estos tipos de lodos
aptos para la utilización de la Digestión Anaeróbica.
55
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Respecto al objetivo general y los objetivos específicos se obtienen las siguientes conclusiones:
En base a los informes técnicos y registros de producción, cuestionario y entrevista, se levanto la
siguiente información referida a la producción, nivel de generación de residuos:
Durante el año 2013 la empresa Fiordos Austral, generó un total aproximado de 4000 toneladas de
lodos de los cuales un 100% fueron enviados a un vertedero regional, hoy en día se generan
aproximadamente 11 toneladas de residuos (lodos) diariamente.
El manejo de los residuos industriales líquidos (RIL) son tratados dentro de la planta riles, es aquí
mediante el tratamiento primario y secundario donde se originan los lodos estudiados.
La empresa genera dos tipos de lodos llamados lodo Biológico y Lodo Físico-químicos, que
posterior estabilización son prensados para ser deshidratados y enviados a vertederos.
El tratamiento actual utilizado por la empresa consiste en la recuperación de aguas en base a un
Digestor Aerobio, posteriormente a una estabilización con cal de los residuos, una deshidratación
mediante prensado y finalmente él envió de los lodos prensados vía terrestre a el vertedero
regional. (Figura 4.1)
En base a los informes de laboratorio se levantó la siguiente información referida a las propiedades
físicas, químicas y biológicas:
En base a los resultados físico, químico y biológicos obtenidos se corrobora que los lodos
generados por la planta procesadora de harina y aceite de pescado pueden ser reutilizado y
valorizados.
Mediante análisis bibliográfico y análisis de sus propiedades físico-químicas, se concluyó que las
opciones para su valorización podrían ser: Uso en suelo como Fertilizante y Fuente de Generación
de Biogás.
Considerando la concentración de patógenos y su potencial de atracción de vectores sanitarios
que estos residuos poseen ysu elevada carga de materia orgánica y densidad de coliformes
fecales estos residuos debe ser tratadopara su uso en suelo como fertilizante.
56
Los análisis de sus propiedades físico-químicas no detectaron presencia de antibióticos y sus
niveles de metales pesados no superan los estándares nacionales e internacionales para
aplicación de biosólidos en suelo, además los lodos analizados presentan una cantidad
significativa de materia orgánica, elementos nutritivos tales como: hierro, calcio, entre otros, que lo
perfilan como un potencial fertilizante. Por otro lado se presume la ausencia de ovas de helminto
debido a su origen animal (salmón).
Por otra parte los resultados entregados sobre el potencial de Metanización demuestran que la
generación de biogás es factible, aunque esta no sea una tasa tan elevada esta si podría generar
biogás haciendo de este un subproducto valioso a comercializar.
En base a la recopilación bibliográfica y estudio de las propiedades de los lodos generados por la
empresa Fiordo Austral S.A:
Se recomienda la utilización como tratamiento para ambas alternativas de valorización La Digestión
Anaerobia, esto debido que presenta mayores ventajas en comparación con los demás
tratamientos existentes hoy en día y permite obtener ambas valorizaciones estudiadas.
Respecto a la calidad del lodo como sustrato para la digestión anaeróbica, esta no presenta
mayores inhibidores para su implementación. Los análisis dieron como resultado que el sustrato
es adecuado para la implementan de una Biodigestión. Es por ello que se propone la digestión
anaeróbica como tipo de tratamiento para este residuo debido a que este tipo de proceso es
eficiente en reducir materia orgánica y sólidos totales además de coliformes fecales y presenta
estudios y proyectos tanto a nivel nacional como internacional que rectifican su eficiencia tanto
económica como química.
Se recomienda realizar un diseño integrado mediante digestión anaerobia seguida de un sistema
aeróbico, puesto que indican los estudios que este tipo de tecnología de tratamiento otorga
mayores beneficios al tratamiento del lodo.
Cabe destacar que las características de los sustratos estudiados corresponden a una empresa
productora de harina y aceite de pescado en específico, esto quiere decir que los resultados no
son replicables a las realidades de otras empresas sin previo análisis.
Considerando que las conclusiones de este trabajo se basan principalmente en los resultados de
una muestra puntual de ambos tipos de lodos generados por la empresa, se recomienda aumentar
el número de análisis de estos residuos, esto debido a la gran variabilidad observado en los
parámetros medidos en ambos lodos.
57
Para finalizar y acorde a las conclusiones, se considera necesario continuar el estudio de las
propiedades de los lodos, de modo de obtener mayor información y así poder estructura un
proceso que tenga como base la digestión anaeróbica el cual pueda generar nuevos productos
renovables.
58
6. BIBIOGRAFÍA
ALVARENGA, P., MOURINHA, C., FARTO, M., SANTOS, T., PALMA, T., SENGO, J., MORAIS,
MC., CUNHA-QUEDA, C., 2015.Sewage sludge, compost and other representative organics wastes
as agricultural soil amendments: Benefits versus limiting factors. WasteManagements, 40, 44-52.
AQUINO, S., CHERMICHARO, C., FORESTI, E., FLORENCIO DOS SANTOS, M. y MONTEGGIA,
L. 2007. Metodologias para determinação da Atividade Metanogênica Específica (AME) EM Lodos
Anaeróbios. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambienta. Vol. 12 No. 2.
ANDER EGG, E. 2011. Aprender a investigar: Nociones básicas para la investigación social. 1a ed.
Córdoba.Brujas.190 p.
BARATA, R. 2012. Anaerobic digestion of sludge from marine recirculation aquaculture systems.
Thesis submitted for the obtainment of the degree: Master in environmental engineering from
faculty of engineering of University of Porto.
BIOGAS ENERGY. 2012. Por Abbasi “et al”. pp. 1-2.
BERNAL, C. A. 2010. Metodología de la investigación. 3a ed. Colombia. Pearson Educación. 320p
BIOGAS PRODUCTION: Newtrens for alternative energy sources in rural and urban zones. 2009.
Por L. C. Martins das Neves “et al”.Chemical Engineering and Technology, 32(8): 1147-1153.
BONNIN C. 2001. Organic pollutants and sludge-The French experience in: Research The Sludge
Directive, A conference on Sewage Sludge, Brussels, Belgian.
CONAMA, 2001. Reglamento para el manejo de lodos no peligrosos generados en plantas de
tratamientos de aguas. 27p.
CHERNICHARO, C., 2007. Principios do tratamiento biológico de águas residuárias. Universidad
Federal de Minas Gerais. Vol V. Brasil.
CHERNICHARO, C., 1997. Principio do tratamento biológico de águas residuárias: reatores
anaeróbios. Vol. 5, Cap. 3. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental. Universidade
Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, MG, Brasil.
59
CORBETTA, P. 2007. Metodología y Técnicas de Investigación Social. Madrid, McGraw-Hill. pp.
361-364.
CHEN. Y., CHENGJ.J., CREAMER K.S. 2008. Inhibition of anaerobic digestion process: A review.
Bioresource Technology. 99, 4044-4064.
CHOWDHURY.P., VIRARAGHAVAN, T., SRINIVASAN. A. 2010. Biological tretament of fish
processing wastewater-A review.BioresourceTechnology, 101, 439-449.
Decreto Supremo N° 09. 2009. Reglamento para el manejo de lodos generadosen plantas de
tratamiento de aguas servidas. República de Chile, Ministerio Secretaria General de la Presidencia
de la República, Chile.
Decreto Supremo N° 148. 2003. Reglamento sobre Manejo Sanitario de Residuos Peligrosos.
República de Chile, Ministerio de Salud, Chile.
Decreto Supremo N° 594. 1999. Reglamento sobre Condiciones Sanitarias y Ambientales Basicas
en los lugares de Trabajo, Ministerio del Trabajo, Chile.
DIETER, D., ANGELIKA. S. 2008. Biogas from waste and Renewable Resources.50-52.
FONTAINE. E., 2008. Evaluación social de proyectos.13a ed. Naucalpan de Juárez, México,
Pearson Educación de México S.A.
FIC-R-Los Lagos. 2012. Tratamiento de Lodos Residuales de Piscicultura de la Región de los
Lagos y Evaluación Experimental de su Desempeño en Suelos.Codigo BIP: 30128388-0
FEDERICO. S. 2014. Presidente de la International Fishmeal & Fish Oil Organization
IONEL, I. y Cioabla, A. 2010.Biogas production based on agricultural residues.From history to
results and perspectives.WSEAS TRANSACTIONS on ENVIRONMENT and DEVELOPMEN 591-
603.
IRANPOUR. R., COX. H., KEARNEY. R., CLARK. H., PINCINCE. B., DAIGGER. T. 2004.
Regulations for Biosolids LandApplication in U.S and European Union.Journal of
ResidualsScience&Technology 1, 209-222.
60
Investigación Fundamentos y metodología. 2011. Por Alma Del Cid “et al”. 1a ed. México. Pearson
Education. 232p.
JØRGENSEN.P. 2009.Biogas – Green Energy Faculty of Agricultural Sciences, Aarhus
University.2a ed. 6p.
Keller, R., Passamani-Franca, R.F., Cassini, S.T &Goncalves, F.R. 2004. Disinfection of sludge
using limestabilisation and pasteurisation in a small wastewater treatment plant. Water Science
and Technology 50: 13-17.
LU.Q., He. L., Stoffella. P.. 2012. Land application of biosolids in the USA: A review. Applied and
Environmental Soil Science 2012, 1-11.
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN. 2010. Por Roberto Hernández “et al”. 5ª ed. Perú,
McGraw-Hill. 613p.
MUÑOZ, C. 2011. Cómo elaborar y asesorar una investigación de tesis. 2a ed. México. Pearson
Educación. 320p.
MARQUEZ K., C. F. 2005. Estudio del tratamiento de lodos provenientes de pisciculturas mediante
un sistema de digestión anaerobio. Trabajo de titulación para optar al grado de Licenciado en
Ciencias de la Ingeniería. Temuco, Universidad Católica de Temuco, Facultad de ingeniería. 75p.
MIRZOYAN, N., Parnes, S., Singer, A., Tal, Y., Sowers, K., Gross, A., 2008. Quality of brackish
aquaculture sludge and its suitability for anaerobic digestion and methane production in an upflow
anaerobic sludge blanket (UASB) reactor Aquaculture 279, 35-41.
MINENERGÍA. 2014. Agenda de energía 2014. Santiago de Chile.
MINENERGIA/GIZ. 2012. Guía de planificación para proyectos de biogás en Chile. Santiago de
Chile.
MIRZOYAN, N., Y., Gross, A., 2010. Anaerobic digestion of sludge from intensive recirculating
aquaculture system: Review. Aquaculture 306, 1-6.
MORENO C., C. F., 2010. Digestión anaerobia de lodos residuales secundarios en reactores en
lote y continuo. Tesis para obtener el grado académico de Maestro de Biotecnología. México
61
Distrito Federal, Universidad Autónoma Metropolitana, División de Ciencias Biológicas y de la
Salud, Departamento de Biotecnología. 59p.
MIRZOYAN. N., Mc DONALD. R., GROSS. A. 2012. Anaerobic treatment of brackishwater
aquaculture sludge: an alternative to waste stabilization ponds. Journal of the World Aquaculture
Society 43, 238-248.
MIRZOYAN.N., GROSS. A. 2013.Use of UASB reactors for brackish aquaculture sludge digestion
under different conditions.Water Research 47, 2843-2850.
METCALF & EDDY.1991.Wastwater Engineering, Treatment, Disposal and Reuse, 3a.ed.McGraw
Hill, EstadosUnidos.
METCALF & EDDY. 2003. Wastewater Engieneering. Cuarta Ed. Volumen 1. McGraw-Hill.
EstadosUnidos 752 pp.
NUÑEZ, M. 2000. Caracterización, Clasificación y Tratamiento de Fangos Residuales de
Pisciculturas Salmonidea para su Biodisponibilidad como Bioremediador y Fertilizante Orgánico.
Tesis Lic. Acuic. Santiago. Universidad Nacional Andrés Bello Facultad de Ecología y Recursos
Naturales. 170p.
NGES I.A., MBATIA, B., BJORNSSON, L. 2012. Improved utilization of fish waste by anaerobic
digestión following omega-3-fatty acids extraction.Journal of Environmental Management 110, 159-
165.
PATRICIA. T., ANDREA. P. 2010. Actividad Metanogenicaespecifica: Una herramienta de control y
optimización de sistemas de tratamiento anaerobio de aguas residuales. 5-7
QASIM. S. 1985. Wastewater Treatment Plants. Planning, Desing and Operation. New York,
EstadosUnidos. 1099 pp.
RODRIGUEZ-MORGADO. B., GOMEZ. I., PARRADO J., GARCIA-MARTINEZ, A., ARAGON. C.,
TEJADA. M. 2015. Obtaining of edaphic biostimulants/biofertilizers from different sewage
sludges.Effectsonsoilbiologicalproperties. Environmental Technology3, 1-29.
RUIZ, A. 2007. Diagnóstico de situaciones y problemas locales. Costa Rica, Editorial Universidad
Estatal a Distancia. pp. 158-159.
62
REVISTA CHILENA DE NUTRICION. 2012. El aceite de Pescado: Ayer un desecho industrial, hoy
un producto de alto valor nutricional.Vol. 39, N°2, pp.: 201-209.
SALAZAR. F., SALFAÑA. R. 2005. Characterisation of manures from fish cage farming in Chile. In:
Bernal, P., Moral, R., Clemente, R. and Paredes, C. Sustainable Organic Waste Management for
Environmental Protection and Food Safety .
SINGH. R., AGRAWAL. M. 2008. Potential benefits and risks of land application of sewage sludge.
Waste Management 28, 347-358.
SMITH.R. 2009. A critical review of the bioavailability and impacts of heavy metals in municipal
solid waste composts compared to sewage sludge. Environment International 35, 142-56.
VALENCIA M., GUILLERMO. 1976. Digestión Aeróbica. En: CURSO INTESIVO sobre diseño de
plantas de tratamiento de aguas residuales para países en desarrollo: 29 de noviembre al 17 de
diciembre de 1976. Lima, Perú, Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del
Ambiente. 13p.
WATANABE. H., KITAMURA.T., OCHI.S., OZAKI. M. 1997. Inactivation of pathogenic bacteria
under mesophilic and thermophilic conditions. Water Science and Technology, 36, 25-32.
63
7. LINKOGRAFÍA
ASOCIACION NACIONAL DE FABRICANTES DE CAL, A. C. Estabilización con cal de lodos
provenientes de plantas de tratamiento de aguas residuales municipales [en
línea]México<http://anfacal.org/pages/biblioteca-digital/usos-ecologicos.php>[consulta: 4
septiembre 2014]
SALMONCHILE. Historia en Chile [en línea]http://www.salmonchile.cl/es/historia-en-
chile.php[consulta: 20 octubre 2014]
FAO. 2014.FAO en Chile [en línea]http://www.fao.org/chile/es/[consulta: 19 junio 2014]
EMPORMONTT. 2014. Empresa Portuaria Puerto Montt [en línea]
http://www.empormontt.cl/web_antigua/mercados2_2.html[consulta: 10 abril 2014]
CLUBDELMAR. 2014. Harina de Pescado [en
línea]<http://www.clubdelamar.org/harina.htm>[consulta: 20 junio 2014]
COAG. 2003. Uso de fertilizantes orgánicos en la agricultura [en línea]
<http://www.ecologistasenacción.org./acción/residuos/ponencias/2-2- Ana.pdf>[consulta: 10 enero
2014]
FUNDACION PARA LA INNOVACION AGRARIA – UNIVERSIDAD DE LAS AMERICAS. 2007. EL
compostaje y su utilización en agricultura [en línea]Santiago, Chile <http://biohuerto.ceuc.cl/wp-
content/uploads/2011/09/Compostaje-y-su-uso-en-agricultura.pdf> [consulta: 1 de abril 2013]
SAGARPA. 2015. Abonos Orgánicos [en
línea]<http://www.sagarpa.gob.mx/desarrolloRural/Documents/fichasCOUSSA/Abonos%20organico
s.pdf>[consulta: 1 junio 2015]
64
8. ANEXOS ANEXO A
65
66
ANEXO B
67
68
69
ANEXO C
70
71
