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 // INECOL Xalapa, Veracruz *eugenia.olguin@inecol.edu.mx 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.
Millones de Litros Worldwatch Institute, International Energy Agency & USFarms, Inc. 2011. Producción Mundial de Etanol y Usos 80,000 70,000 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 Industrial Bebidas Combustible
PRODUCCIÓN DE ETANOL A NIVEL MUNDIAL Producción Anual de Etanol Carburante TOP 10 Mundial [2007-2010] (Millones de Galones) Renewable Fuels Association, Industry Statistics, www.ethanolrfa.org/industry/statistics/#e
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 La Producción de 1 L de Etanol, genera 12-14 L de vinazas VINAZAS
EN VERACRUZ 75% DE LA PRODUCCIÓN NACIONAL DE ETANOL (59.3 MILLONES DE LITROS) SAGARPA, 2009 44.48 MILLONES DE LITROS DE ETANOL 578.18 MILLONES DE LITROS DE VINAZAS
CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE LAS VINAZAS (Melazas de Caña de Azúcar) Parámetro Concentración (mg/l) DQO 118,270 DBO 5 52,200 TNK 1,598 N-NH 4 772 N-NO 3 312 P-PO 4 1,100 S-SO 4 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 Ácidos orgánicos Compuestos fenólicos Melanoidinas metanol, etanol, glicerol láctico, málico, glucónico, succínico ácidos húmicos, taninos y furfurales polímeros de alto peso molecular producidos por la reacción de Maillard entre 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
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. Hernández G. Universidad de Costa Rica, 2011.
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) Ingenio Azucarero / Alcoholero VINAZAS + AGUAS RESIDUALES DEL PROCESO AZUCARERO LAGUNAS CON PLANTAS ACUÁTICAS HUMEDALES CONSTRUIDOS CUMPLIMIENTO DE LA NORMATIVIDAD CONSERVACIÒN DE SITIOS RAMSAR Y LAGUNAS COSTERAS Olguín et al., 2008
4 1 3 2 5 5 5 Sistema Continuo; TRH = 5 días 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 5 6
(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 (2) (4) (5) (3) (1) Olguín et al., 2008
Eficiencia de Remoción de Materia Orgánica y Nutrientes en HCFSS con P. sagittata (Otoño) Parámetros Concentración en el influente (mg/l) HCFSS plantados c/ P. sagittata (*) Remoción (%) Remoción (%) Vinazas diluidas 1:100 DQO DBO NTK (*) Tiempos de Retención Hidráulica (TRHs) probados: 2.5 y 5 días Olguín, E.J., Sánchez, G., González, R.E., Vela, M. 2008. Water Research 42(14):3659-3666
Eficiencia de Remoción de Materia Orgánica y Nutrientes en HCFSS con P. sagittata empleando cargas orgánicas superficiales máximas Concentración Inicial [mg/l] % REM T=20d TRH= 5d TRH= 7.5d % REM % REM T=60d T=20d % REM T=60d DQO 4,694 67.12% 68.41% 77.20% 71.00% DBO 5 2,572 59.07% 59.82% 61.52% 65.39% N-NO 3 46.06 56.63% 34.48% 55.60% 41.00% N-NH 4 32.10 61.29% 33.37% 62.89% 32.28% P-PO 4 77.70 59.96% 67.68% 84.97% 80.10% S-SO 4 722.50 78.03% 75.95% 76.80% 81.80% Compuestos Fenólicos Vinazas diluidas 1:25 19.84 81.12% 82.87% 81.40% 83.37% Olguín et al., 2011
CONCLUSIONES Los HC eliminan compuestos tóxicos como los fenoles y las sales en concentraciones altas como los sulfatos. Los efluentes mantienen nutrientes (FOSFATOS, NITRATOS y POTASIO) y se pueden utilizar para ferti-riego de cañaverales. Son la mejor opción para evitar el daño a mediano y largo plazo de los suelos regados con 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 por SAGARPA-CONACYT (2006-2008) [Proy. 11740] CONACYT-GOBIERNO DEL ESTADO DE VERACRUZ (2009-2011) [Proy. 127097]