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LA BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL APLICADA AL TRATAMIENTO
Y RECICLAJE DE VINAZAS
Eugenia J. Olguín*, Gloria Sánchez-Galván, Ricardo E. González-Portela
Red de Manejo Biotecnológico de Recursos // INECOLXalapa, Veracruz
XXXIII CONVENCIÓN ATAM“Ing. Ignacio Gurza Iglesias”
“EL CAMBIO CLIMÁTICO, RESPONSABILIDAD DE TODOS”20, 21, 22 y 23 Septiembre del 2011
WTC Veracruz, Boca del Río, Ver.
Millo
ne
s d
e L
itro
s
80,000
70,000
60,000
50,000
40,000
30,000
20,000
10,000
Producción Mundial de Etanol y Usos
Worldwatch Institute, International Energy Agency & USFarms, Inc. 2011.
Industrial Bebidas Combustible
PRODUCCIÓN DE ETANOL A NIVEL MUNDIAL
Renewable Fuels Association, Industry Statistics, www.ethanolrfa.org/industry/statistics/#E
Producción Anual de Etanol CarburanteTOP 10 Mundial [2007-2010]
(Millones de Galones)
EN LAS REGIONES TROPICALES,
HABRÁ UN INCREMENTO
DE LA PRODUCCIÓN DE ETANOL
A PARTIR DE CAÑA DE AZÚCAR
INCREMENTO EN LOS IMPACTOS AMBIENTALES
ACTUALMENTE, LA MAYORÍA DE LAS AGUAS RESIDUALES DEL PROCESO
NO SON TRATADAS
ETANOL
VINAZAS
La Producción de 1 L de Etanol,
genera 12-14 L de vinazas
•75% DE LA PRODUCCIÓN NACIONAL DE ETANOL(59.3 MILLONES DE LITROS)
EN VERACRUZ
44.48 MILLONES DE
LITROS DE ETANOL
578.18 MILLONES DE
LITROS DE VINAZAS
SAGARPA, 2009
CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE LAS VINAZAS (Melazas de Caña de Azúcar)
Parámetro Concentración (mg/L)
DQO 118,270
DBO5
52,200
TNK 1,598
N-NH4
772
N-NO3
312
P-PO4
1,100
S-SO4
8,220
K 19,250
ST 106,465
SV 9,467
SF 3,455
SS 6,737
COMPUESTOS ORGÁNICOS, TÓXICOS Y RECALCITRANTES ENCONTRADOS
EN LAS VINAZAS
Alcoholes metanol, etanol, glicerol
Ácidos orgánicos láctico, málico, glucónico, succínico
Compuestos fenólicos ácidos húmicos, taninos y furfurales
Melanoidinaspolímeros de alto peso molecular
producidos por la reacción de Maillardentre las proteínas y los azúcares
ACTUALMENTE,
SE UTILIZA EL FERTI-RIEGO
EN CAÑAVERALES CON VINAZAS
INCREMENTO
EN SALES EN LOS SUELOS
A MEDIANO Y LARGO PLAZO
ALCALINIZACIÓN DEL SUELO
Y BAJA DE LA PRODUCTIVIDAD DE CAÑA
A LARGO PLAZO
Hernández G. Universidad de Costa Rica, 2011.
La adición de vinaza produjo un incremento del 78% de
potasio (cmol (+)/Ldisponible en el suelo a los 0-20 cm
de profundidad, un año después de su aplicación.
Hernández G. Universidad de Costa Rica, 2011.
La adición de vinaza produjo un incremento del 86% de
azufre (mg/L) disponible en el suelo a los 0-20 cm de
profundidad, un año después de su aplicación.
En Brasil, se ha reportado la disminución de la productividad de cañaverales irrigados extensivamente (+25 años) con vinazas debido a la acumulación de Potasio en los suelos.
Poz et al., Soil Science,2006, Moreira, Water Management, 2007
¿QUÉ PODEMOS HACER PARA EVITAR ESTOS EFECTOS DAÑINOS?
PROYECTO PARA INGENIOS AZUCAREROS EN LA CUENCA DEL PAPALOAPAN
(2006-2008)
HUMEDALES
CONSTRUIDOS
Ingenio Azucarero /
Alcoholero
LAGUNAS CON
PLANTAS
ACUÁTICAS
VINAZAS
+
AGUAS
RESIDUALES
DEL PROCESO
AZUCARERO
CUMPLIMIENTO DE LA
NORMATIVIDAD
CONSERVACIÒN DE SITIOS RAMSAR Y LAGUNAS COSTERAS
Olguín et al., 2008
1. Tanque reservorio de 1,000 L
2. Tanque de alimentación y ajuste de pH. (6.0)
3. Sistema de bombeo peristáltico
4. Humedal construido (180 L) c/ Pontederia
5. Laguna (360 L) c/ Lirio
6. Laguna (360 L) c/Salvinia
4
5
6
5 5
5
1
Sistema Continuo; TRH = 5 días
2
3
(1) Influente: Vinaza diluida con ajuste de pH(2) Sistema de bombeo peristáltico(3) HC Flujo subsuperficial, con grava(4) Plantas de Pontederia sagittata(5) Salida
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Olguín et al., 2008
Eficiencia de Remoción de Materia Orgánica y Nutrientes en HCFSS con P. sagittata (Otoño)
Olguín, E.J., Sánchez, G., González, R.E., Vela, M. 2008. Water Research 42(14):3659-3666
HCFSS plantados c/ P. sagittata (*)
(*)Tiempos de Retención Hidráulica (TRHs) probados: 2.5 y 5 días
Remoción (%) Remoción (%)
Concentración en
el influente
(mg/L)
Parámetros
Vinazas diluidas 1:100
DQO
DBO
NTK
TRH= 5d TRH= 7.5d
Concentración Inicial
[mg/L]
% REM
T=20d
% REM
T=60d
% REM
T=20d
% REM
T=60d
DQO 4,694 67.12% 68.41% 77.20% 71.00%
DBO5 2,572 59.07% 59.82% 61.52% 65.39%
N-NO3 46.06 56.63% 34.48% 55.60% 41.00%
N-NH4 32.10 61.29% 33.37% 62.89% 32.28%
P-PO4 77.70 59.96% 67.68% 84.97% 80.10%
S-SO4 722.50 78.03% 75.95% 76.80% 81.80%
Compuestos
Fenólicos19.84 81.12% 82.87% 81.40% 83.37%
Vinazas diluidas 1:25
Eficiencia de Remoción de Materia Orgánica y Nutrientes en HCFSS con P. sagittata empleando cargas orgánicas
superficiales máximas
Olguín et al., 2011
CONCLUSIONES
Los HC eliminan compuestos tóxicos comolos fenoles y las sales en concentracionesaltas como los sulfatos.
Los efluentes mantienen nutrientes(FOSFATOS, NITRATOS y POTASIO) y sepueden utilizar para ferti-riego decañaverales.
Son la mejor opción para evitar el daño amediano y largo plazo de los suelos regadoscon vinazas crudas o diluídas.
LA FITORREMEDIACIÓN MEDIANTE EL USO DE HUMEDALES CONTRUIDOS ES
UNA OPCIÓN VIABLE PARA LAS ZONAS TROPICALES
LAS VINAZAS PRE-TRATADAS EN HUMEDALES PUEDEN CONTINUARSE
USANDO PARA FERTI-RIEGO SIN DAÑO A LOS SUELOS
Agradecimientos
El desarrollo de los proyectos de investigación ha sido financiado porSAGARPA-CONACYT (2006-2008) [Proy. 11740]
CONACYT-GOBIERNO DEL ESTADO DE VERACRUZ (2009-2011) [Proy. 127097]
