Botero pablo aporte individual

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    28-Jul-2015

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<p> 1. MANEJO INTEGRADO DEL AGUA TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PABLO ALONSO BOTERO ALVAREZ Docente: Dr. Nelson Rodrguez Valencia. UNIVERSIDAD DE MANIZALES FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES, ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS MAESTRIA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE COHORTE XIII MANIZALES, COLOMBIA 2015 2. 1. RESUMEN Colombia es uno de los productores de caf suave lavado, lo que da unas caractersticas diferenciales con otros tipos de cafs en el mundo. El procesamiento del caf, es una de las prcticas ms contaminantes y con un gran impacto ambiental debido a la generacin de una alta carga contaminante. Con el fin de buscar tecnologa que permitiera a la Caficultura cumplir con el decreto 1594 expedido en 1984 por la legislacin Colombiana y reducir esta peligrosa carga contaminante, Se empez desarrollar una serie de investigaciones enfocadas al tratamiento y disposicin final de los subproductos en el proceso de beneficio del caf; siendo para este cultivo, la Institucionalidad cafetera a travs de Cenicaf, la entidad que ha desarrollado e investigado la tecnologa para dicho fin. Dichas investigaciones llevaron a la implementacin en la reduccin en la cantidad de agua requerida para el beneficio y una serie de prcticas de manejo de los subproductos derivados del beneficio del caf. Es as como actualmente se cuenta con tecnologa que permite pasar de 40-50 litros de agua requerida para producir 1 kilo de Caf Pergamino Seco de un beneficiadero tradicional, a 1 litro de agua si se utiliza un beneficiadero ecolgico o hasta 0,4 litros de agua con la utilizacin de la tecnologa ecomill, permitiendo una menor carga de solidos suspendidos. Igualmente la tecnologa disponible permite reducir la Demanda Qumica de Oxigeno de 115 g DQO por kilogramo de fruto de un beneficio tradicional que consume 40 litros de agua, a 10.6 y 30 g DQO con el Beneficio ecolgico y tanque tina que utiliza entre 0,4 a 5 litros de agua respectivamente. Los subproductos resultantes derivados del beneficio del caf pueden ser usados para otros fines como, Produccin de abono Orgnico, Produccin Hongos Comestibles y Medicinales, ensilaje para alimentacin animal, Produccin de Pectinas, produccin de biocombustibles, aglomerantes para construccin y Produccin de plsticos biodegradables. 3. 2. INTRODUCCION El Departamento de Caldas es el departamento en el cual el caf tiene el mayor peso en su economa (Comit cafeteros, 2015). Algunas cifras que demuestran la importancia de la actividad cafetera en el departamento son: 34.221 caficultores. 26.129 caficultores cedulados. 74.528 hectreas en caf. 43.643 fincas. 1`133.876 sacos de 60 kg (9.34% de Colombia). 25 municipios cafeteros (93% de Caldas). 24 Comits Municipales (7% del pas). 167.000 personas habitan en fincas cafeteras que representan ms del 56% de la poblacin rural del departamento. 300.000 personas estn asociadas a la actividad productiva del caf. 74.000 empleos directos, 24% del empleo total en Caldas. 54.4% del PIB Agrcola en Caldas. Lo anterior hace que la contaminacin generada por el beneficio del caf en el Departamento sea de gran proporcin y tenga un impacto tan importante al medio ambiente. Esta situacin hace que tome gran importancia poder proveer de tecnologas limpias a los caficultores para mitigar este impacto negativo. Los caficultores en Caldas estn clasificados en tres tipos de economas, las cuales se caracterizan por tener un alto grado de heterogeneidad que est determinado principalmente por diferencias en el tamao y propiedad de la tierra, el grado de dependencia del productor del ingreso cafetero, la forma de explotacin de la mano de obra, los sistemas de produccin utilizados, la oferta ambiental y la adopcin de tecnologa (Comit de Cafeteros, 2015). Lo anterior hace que la tecnologa utilizada est diseada para los diferentes tipos de Caficultores y de acuerdo al tamao de reas productivas en caf. 4. 3. OBJETIVOS 3.1. Objetivo General Conocer impacto de las tecnologas existentes para el tratamiento de las aguas residuales provenientes del beneficio del caf. 3.2. Objetivos Especficos Identificar la contaminacin generada por el beneficio del caf Conocer las prcticas para el manejo de aguas residuales en el caf 5. 4. MARCO TEORICO Y DISCUSIN La necesidad de aumentar al mximo la productividad del caf por parte de los caficultores para tener la mayor rentabilidad, ha hecho que el cultivo se explote de manera intensiva, dejando de lado la proteccin de los ecosistemas, agotando de paso los recursos naturales disponibles. El mundo ha experimentado una poca donde la agricultura se ha transformado en un agro-negocio, en el cual los agricultores han sido urgidos a maximizar la produccin con pocas consideraciones acerca de su futuro, del medio ambiente o de la gente que all habita. Por eso, en trminos de sostenibilidad, el pilar econmico se ha tornado ms fuerte a expensas de los pilares ambiental y social (Baker &amp; Duque O., 2007). El caf colombiano no ha sido inmune a los problemas de la agricultura intensiva, pero la Federacin Nacional de Cafeteros de Colombia consider, desde las etapas ms tempranas de la caficultura, que en su labor de produccin era necesario proteger los suelos y aguas. A travs de la investigacin de CENICAFE, durante varias dcadas se ha promovido las sostenibilidad mucho antes de que el trmino sostenible comenzara a utilizarse en forma frecuente (Baker &amp; Duque O., 2007). La Federacin Nacional de Cafeteros a travs de CENICAFE ha desarrollado diferentes tecnologas para una apropiada produccin del cultivo, que permita desarrollar la actividad de manera sostenible y con la menor afectacin del ambiente; la transferencia de la investigacin a los caficultores es realizada por el Servicio de Extensin de los Comits de cafeteros. En el caso de la produccin de caf puede haber dos tipos de contaminacin, la orgnica como es el caso de la pulpa y el mucilago en el beneficio, y la qumica, esta ltima en el caso del nitrgeno proveniente de la fertilizacin, el cobre de productos utilizados como fungicidas en las aspersiones y otros qumicos utilizados como insecticidas. 6. 4.1. El Caf en Caldas El Departamento de Caldas cuenta con 34.221 caficultores, 43.643 fincas cafeteras y 74.528 hectreas en caf; 25 de los 27 Municipios del Departamento son cafeteros, lo cual muestra la importancia que tiene este cultivo para el departamento de Caldas, zona que cuenta con cerca del 8% del total del caf del pas que tiene un total de 948.530 hectreas (Comit cafeteros, 2015), mostrando una tendencia creciente en el nmero de hectreas sembradas. Actualmente la caficultura colombiana cuenta con una productividad promedio superior a los 16,2 sacos por hectrea, gracias a la renovacin de 3.250 millones de rboles desde el ao 2009. 4.2. El Caf y el Medio ambiente En el ao 2002, se present la Gua ambiental para el subsector cafetero, cuyo alcance era permitir al sector cumplir con los requisitos establecidos en la legislacin y poltica ambiental colombiana. Busca establecer reglas claras para mejorar el desempeo ambiental de la actividad frente a la sociedad y a las autoridades ambientales con el fin de lograr la sostenibilidad, competitividad y productividad del subsector en el mediano y largo plazo, buscando promover el uso eficiente de los recursos naturales y la adopcin de tecnologas ambientales y econmicamente viables que permitan mejorar las relaciones productivas con el entorno natural y la comunidad. (Gua ambiental, 2002). 4.3. La contaminacin generada por los subproductos del caf La produccin cafetera genera en su beneficio subproductos contaminantes que pueden afectar severamente el medio ambiente, entre ellos la pulpa y el muclago del caf. La contaminacin que la pulpa y el muclago producen se debe a que parte de su materia orgnica se disuelve o queda en suspensin en las aguas, en las diferentes 7. etapas de transporte y del beneficio. El material orgnico disuelto puede retirar o consumir muy rpidamente el oxgeno del agua que lo contiene, en un proceso de natural de oxidacin. La pulpa y el muclago contenidos en un kilogramo de caf cereza pueden retirarle todo el oxgeno a 7,4 metros cbicos de agua pura, propiciando su rpida putrefaccin en 24 horas. (Roa et al, 1999). Los residuos orgnicos del beneficio del caf, pueden ocasionar los siguientes problemas: Muerte de los animales y plantas por la falta de oxgeno y cambio del pH, al aumentar la acidez. Proliferacin de microorganismos indeseables. Impotabilidad e inutilizacin de las aguas para uso domstico. Inutilizacin de las aguas resultantes del beneficio del caf. Proliferacin de malos olores, atraccin de moscas y otros insectos. El estudio del balance de materia (Cenicaf, 1984, Figura 1), y la determinacin de la capacidad contaminante (expresada como DQO), de los subproductos generados en el proceso de beneficio, as como su distribucin al entrar en contacto con el agua (Cenicaf, 1989, figura 2), permiten calcular que la pulpa proveniente del despulpado seco de 5 kilogramos de caf cereza, si es arrojada directamente a las corrientes de agua, produce una contaminacin equivalente a los excrementos y orina generados por 6 personas en un da. 8. Figura 1. Distribucin en peso de los subproductos en el beneficio del caf (b. s.). Figura 2. Capacidad contaminante de los subproductos Del beneficio del caf. Los subproductos del beneficio hmedo del caf, para la obtencin de una arroba de caf pergamino seco, producen una contaminacin equivalente a la de 100 personas en un da. En el proceso de beneficio hmedo del caf se generan dos subproductos: la pulpa y el muclago, los cuales tienen una alta capacidad contaminante para las aguas utilizadas. Cuando el caf es despulpado de manera tradicional, utilizando agua y transportando la pulpa hidrulicamente, la pulpa puede perder ms de la mitad de su materia seca, lo cual constituye casi la tercera parte de la capacidad contaminante (DQO) total de los subproductos del proceso. De acuerdo con las observaciones anteriores, es lgico que el planteamiento de una solucin al problema de contaminacin generado en el proceso de beneficio hmedo del caf, debe involucrar un despulpado en seco (Alvarez, 1991), o con muy poca agua, y un transporte no hidrulico de la pulpa y del caf en baba (por 9. gravedad, manual, mecnico y neumtico, entre otros). En el peor de los casos, se deben construir sistemas de recirculacin de aguas usadas en el transporte de la pulpa y del caf. Por cada 10 millones de sacos de 60 kilos de caf verde que se producen en Colombia, la pulpa y el muclago como subproductos secos del proceso convencional de beneficio hmedo del caf PBHC, equivalen a 373 mil toneladas, teniendo en cuenta factores de conversin encontrados por Calle (1977), Uribe (1977) y Zambrano (1994). En el caso de que estos subproductos no se utilicen o se dispongan convenientemente para su descomposicin, se pueden convertir en una fuente de contaminacin del medio ambiente (Zuluaga, 1993). 4.4. Manejo Integral del agua en el beneficio del caf: El despulpado y transporte de la pulpa sin agua a fosas techadas, se constituye en una importante accin ambiental preventiva, ya que solo est prctica evita que el 72% de la contaminacin potencial de los subproductos del beneficio hmedo del caf llegue a las fuentes hdricas a travs de la pulpa. El 28 % restante de la contaminacin la genera el mucilago, y su disposicin se oriente hacia el tratamiento utilizando Sistemas Modulares de Tratamiento Anaerobio (SMTA), en pequeas y medianas fincas cafeteras, que remueven el muclago por fermentacin natural y utilizan el tanque tina para lavar el grano, con consumos de agua entre 4 y 5 litros por kilo de caf pergamino seco. (Zambrano et al, 2010); esta prctica deber acompaarse con un postratamiento, que permita atenuar el impacto sobre los organismos acuticos e incrementar las eficiencias de remocin de la contaminacin orgnica del agua residual (Rodrguez, 2009), desde el 80% con solo SMTA, hasta cerca del 95% utilizando humedales artificiales con macrfitas acuticas. Para productores grandes que utilizan desmucilaginador mecnico y la mezcla de mucilago con la pulpa, se hace necesaria la utilizacin de los sistemas de tratamiento primario para lixiviados provenientes del Becolsub (Zambrano y 10. Crdenas, 2000), que permitan disminuir la carga orgnica de las aguas residuales hasta valores que permitan su tratamiento posterior, utilizando el SMTA como tratamiento secundario (Zambrano, 2006), y un postratamiento en serie con macrfitas acuticas en humedales artificiales (Rodrguez, 2009). Las demandas biolgicas y qumicas de oxigeno estn alrededor de 15.000 a 30.000 ppm en las aguas mieles, y entre 60.000 y 120.000 ppm en los lixiviados en la mezcla pulpa-muclago (Zambrano y Rodrguez, 2008). 4.4.1. Tratamiento de Aguas residuales del proceso hmedo del caf: Los SMTA involucran tecnologa de tratamiento biolgico con separacin de fases hidroltica acidognica de la metanognica, apta para alcanzar altas eficiencias en la remocin de carga orgnica, el flujo se hace por gravedad y con unidades de polietileno negro y con tapa, que permiten elevar la temperatura interna de los tanques hasta 30 C, favoreciendo los procesos biolgicos y controlando la presencia de malos olores a los alrededores (Orozco, 2003). Este sistema permite reducir ms del 80% de la contaminacin presente en las aguas residuales de lavado, producida por beneficiaderos que retiran el muclago con fermentacin natural. La figura 4 muestra el Sistema Modular de Tratamiento Anaerobio SMTA, el cual se compone de: Una trampa de pulpas, que evita la entrada de material suspendido con tamao de partcula superior a 5 mm, y cuya acumulacin puede ocasionar taponamiento de la tubera. Uno o varios tanques de polietileno (RHA), en los cuales ocurre la solubilizacin del material orgnico suspendido. 11. Una o ms recamaras dosificadoras, que permiten el material orgnico articulado particulado no solubilizado y el control del caudal del sistema. Uno o ms tanques de polietileno (Reactores Metanognicos), empacados con trozos de guadua o de botellas no retornables. Figura 4. Sistema Modular de Tratamiento Anaerobio, referencia 300 (Manual del Cafetero Colombiano, 2013). 12. 4.4.2. Sistema de Tratamiento de lixiviados generados en la tecnologa Becolsub. Para los Caficultores que remueven el mucilago con mtodos mecnicos como el desmucilaginador, y que adicionen el muclago sobre la pulpa, se dise y evalo un sistema de tratamiento primario de lixiviados, los cuales tienen una concentracin de DQO cercana a 110.000 ppm. El sistema consta de: Un acondicionador de pulpa, el cual consiste en una caseta cerrada fabricada en guadua, esterilla, ladrillo y plstico en donde se deposita la mezcla pulpa muclago. Una unidad de control de insolubles, cuyo propsito es permitir la hidrolisis/acidognesis de los lixiviados provenientes del acondicionador de pulpa. Un lecho de secado para el tratamiento de lodos provenientes de la unidad de control de...</p>