• No se han encontrado resultados

El método más simple de la eliminación de la vinaza es vertido en un cuerpo de agua convenientemente ubicado como un río o un océano. Dependiendo de la proximidad de la masa de agua, esto también podría ser el método más barato disponible en términos de capital y costos operativos, incluyendo los costos de energía. Por lo tanto, este método se espera que tenga un uso considerable. Aun cuando la eliminación acuática de la vinaza puede ser visto como "botar" un recurso valioso y puede conducir a la contaminación del agua si se realiza en exceso, sin embargo, puede ser una medida provisional hasta que un atractivo sistema de recuperación de productos esté en su lugar.

4.1.1 Consideraciones ambientales

La Tabla 4.1 enumera algunos de los efectos de la vinaza en la calidad del agua. Cuando la vinaza se agrega a un cuerpo de agua, el contenido de oxígeno disuelto en el agua se reduce rápidamente. El grado de reducción dependerá de los volúmenes relativos de la vinaza y el agua, el contenido de oxígeno original del agua, y el relleno natural de oxígeno disuelto en formas tales como la afluencia de agua dulce y la aireación de la superficie. Agotamiento del oxígeno disuelto puede proceder a un punto donde el organismo aeróbico

Biblioteca

de Ingeniería

Química

20

(bacterias aeróbicas para los peces) ya no puede sobrevivir. Cuando prevalecen condiciones anaeróbicas, el canal puede ser desagradable, como mal olor si se producen compuestos de azufre reducidos.

TABLA 4.1

Impacto ambiental de la vinaza de alcohol en la calidad del agua y el ecosistema acuático

* El agotamiento del oxígeno disuelto * Decoloración

* Olores

La eutrofización

La salinización (en agua dulce) Acidificación

Aumento de la temperatura del agua (a nivel local)

* Cambios en la composición de especies de flora y fauna acuáticas, mortandad de peces(en casos extremos)

* Impactos más significativos

La reoxigenación natural generalmente puede reponer el contenido de oxígeno reducido de un cuerpo de agua si la vinaza es lo suficientemente diluida. La cantidad de dilución necesaria varía según las condiciones ambientales, pero la cantidad de agua implicada se puede apreciar al considerar un ejemplo en el que se supone se debe permitir que la vinaza aumente la DBO por no más de 20 mg / l. Una destilería de melazas produciendo 150 m3 de etanol/día, produce alrededor de 2000 m3 de vinaza a 45.000 mg/ l de DBO requeriría una dilución de 2250 a 1 para lograr una concentración final de 20 mg de DBO /l. Serían necesarios 4.5 Mm3/día de agua para la dilución, el volumen de agua que sólo estaría disponible en el océano, o un gran río. Incluso con esta solución, el color de la

Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/

Biblioteca

de Ingeniería

Química

mezcla final sería de alrededor de 30 unidades Hazen, más bien oscura y, posiblemente, inaceptable para el público.

Efectos de la pesca dependen de los volúmenes relativos de la vinaza y el flujo de agua. La importancia social de estos efectos depende de la importancia de la pesca para la subsistencia y el sustento de las comunidades involucradas. La importancia para la recreación también depende del uso recreativo actual y potencial de los cursos de agua y sus alrededores. Los efectos pueden ir desde la destrucción de la pesca a los problemas estéticos, como mal olor o color del agua.

Es improbable que la destilería de melaza de 150 m3/día en la discusión precedente pudiera descargar en cualquier lugar del río más grande sin un efecto excesivo sobre el ecosistema. Cuanto menor es la destilería más posibilidades de que la descarga a una corriente podría ser una opción de eliminación razonablemente satisfactoria. Sin embargo, incluso una destilería de jugo de caña relativamente pequeña (30 m3/día) podría requerir un caudal de 900.000 m3 /día para no superar un aumento de 20 mg/ l de DBO. Este flujo puede estar disponible en las cuencas fluviales más grandes, pero los efectos sobre otros usos del agua tendrían que ser considerados cuidadosamente.

Efectos sobre el agua potable pueden variar desde pequeños cambios en el color, de mayor contenido de sal y al agotamiento másico del oxígeno provocando la muerte de peces y otros organismos. Los cambios menores pueden ser aceptables en el tratamiento corriente del agua, pero los cambios más drásticos sólo se pueden corregir con un aumento de los costos de tratamiento de agua. Si la corriente en la que se descarga la vinaza se utiliza como una fuente de agua de riego, entonces, la vinaza puede realmente

Biblioteca

de Ingeniería

Química

22

impartir algún beneficio a los cultivos de regadío. Esto será en lugares específicos, sin embargo, y en función del volumen relativo de agua de riego y las necesidades de nutrientes del cultivo. En algunas áreas, el riego y posteriores niveles más altos de agua está aumentando la salinidad del río y afectan a los usuarios aguas abajo. La vinaza podría exacerbar este problema.

El mar ha sido considerado como un gran cuerpo, de asimilación de recepción de los residuos vertidos. Con suficiente dispersión, las aguas del mar con facilidad, deben adaptarse a la alta DBO, el contenido de sal, y el pH bajo de la vinaza.

Vinaza puede entrar en el océano indirectamente por medio de la descarga de un estuario o un arroyo cercano. Esta sería la opción menos costosa para una destilería que no se encuentra junto al océano. A menos que la corriente sea grande, puede que no haya una dilución suficiente y restos de descarga pueden afectar los ecosistemas y estuarios. Los efectos negativos pueden tomar la forma de agotamiento del oxígeno, exceso de nutrientes alterando los balances de nutrientes, color y turbidez y disminución de disponibilidad de la luz a los organismos fotosintéticos. Si la dispersión es suficiente, los efectos pueden ser positivos, con la materia orgánica y nutriente en la vinaza estimulando la productividad a través de la cadena alimenticia. Debido a la importancia de los estuarios en el total de los ecosistemas marinos y su importancia como cultivo para la pesca comercial y de subsistencia, una evaluación adecuada de los posibles efectos es imprescindible.

Las destilerías ubicadas cerca al mar tienen una opción de muy bajo costo de llevar por tubería la vinaza a la costa y descargarla al mar. Las mejores posibilidades de lograr la

Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/

Biblioteca

de Ingeniería

Química

dispersión de la vinaza son suficientes por la descarga en aguas profundas o diseñado cuidadosamente sistemas de difusión. Barcazas y descargas en aguas profundas son posibilidades pero a causa de costos de capital y de operación y la dependencia del tiempo, la selección de tal sistema es poco probable. Allí podría ser puesta la vinaza que se ha concentrado por evaporación, pero la evaporación conlleva en una ampliación de capital de fábrica y los costos de operación y consume más energía.

En alta mar los sistemas de difusores son más prometedores. El diseño y la ubicación de un difusor dependen de la dilución requerida y en las condiciones locales de las mareas, las corrientes y el fondo del mar, que puede ser evaluada por estudios hidrológicos. Impactos ambientales a ser considerados son los de la costa adyacente y estuarios, así como los arrecifes de coral, que son particularmente sensibles a pequeños cambios en la carga de nutrientes. Consideraciones ecológicas deberían influir en las decisiones de localización y, en el caso de los sistemas de arrecifes de coral, pueden determinar que el difusor se encuentra fuera de arrecifes. Algunos lugares se adecuan perfectamente a la descarga al mar, debido a aguas muy profundas o fuertes corrientes costeras. El tendido de tuberías costa afuera es posible, pero puede ser costoso debido al terreno del fondo del mar. Control de bombeo y el medio ambiente son costos adicionales.

4.2 La vinaza como fertilizante

El uso de la vinaza como fertilizante de los cultivos de irrigación y la caña de azúcar parece atractivo. La caña de azúcar requiere grandes cantidades de agua y nutrientes inorgánicos, los cuales puede proporcionar la vinaza. Parece lógico que devolver

Biblioteca

de Ingeniería

Química

24

este material a los campos, en sustitución de la adquisición de fertilizantes y complementar el riego.

Es la utilización más ampliamente difundida de las vinazas desde mediados del siglo XX, que aparte del sustancial ahorro de agua que origina en el regadío de la caña donde son empleadas; aporta nitrógeno (N2 que se señalará por N), fósforo (P2O5 que se designará por P) y potasio (K2O que se representará por K) que sustituye fertilizantes químicos de formulación NPK. La tabla 4.2 muestra parcialmente un estudio cubano realizado al respecto

TABLA 4.2 Balance de N, P y K INDICADOR Demanda en kg/m3 de etanol % de la Demanda N P K N P K

Demanda para la producción 30 5 30 100 100 100 Contenido en las vinazas 4 3 20 13 60 67

Se aprecia que el K seguido del P son los nutrientes principales que aportan las vinazas a los suelos cañeros, cuando se emplean en fertirriego.

Para su utilización es requisito determinar realmente las necesidades de cada elemento químico en los suelos donde se aplicarán, y las características edáficas entre otros.

En Cuba se regula esta utilización según una metodología elaborada como norma nacional que se muestra en la Tabla 4.3, general para residuales de la industria azucarera incluida las vinazas.

Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/

Biblioteca

de Ingeniería

Química

TABLA 4.3

Criterios de evaluación para las aguas residuales de la industria azucarera que se utilizarán en el riego de la caña de azúcar.

Criterios Conductividad Eléctrica (CE) mmhos/cm) Sales Solubles Totales (SST) ppm Relación de Abs. de Sodio (RAS) pH Buena < 1.50 < 960 < 4 6-7 Regular 1.50-1.80 960-1150 4-7 5-6 7-7.8 Mala 1.80-2.40 1150-1530 7-10 4-5 7.8-8.4 No se debe utilizar > 2.4 > 1530 > 10 > 8.4 < 4

Estos criterios están avalados por resultados de investigaciones científicas nacionales y extranjeras, realizadas desde la década del 60 del siglo pasado; con un grado de minuciosidad muy preciso para su aplicación práctica, con dilución con agua de riego de 1:6 a 1:10 entre otras indicaciones, recogido en este documento.

Las vinazas no tienen idénticas características con el mismo sustrato en cada destilería, y mucho menos con sustratos diferentes. Una compilación al respecto se muestra en la Tabla 4.4.

Biblioteca

de Ingeniería

Química

26

TABLA 4.4

Características medias de vinazas de diferentes sustratos de caña

INDICADOR Melaza de caña azucarera Jugos de caña azucarera Mezcla de jugos de caña energética y melaza de caña pH 4,2- 5,0 3,7- 4,6 4,0- 4,8 Demanda biológica de oxígeno (DBO), mg/L 25 000- 30 000 6 000-16 500 10 000- 13 000 Demanda química de oxígeno (DQO), mg/L 65 000- 70 000 15 000- 33 000 30 000- 42 000 Sólidos Totales (ST), mg/L 81 500 23 700 45 500 Sólidos Volátiles (SV), mg/L 60 000 20 000 38 000 N, mg/L 450- 1 610 150- 700 300- 900 P, mg/L 180-290 10-210 100- 180 K, mg/L 450- 5 100 130- 1 540 350- 2 100 Relación carbono(C)/N 16,0- 16,3 19,7- 21,1 17,3- 18,6 Materia orgánica, mg/L 63 400 19 500 42 000 Azúcares Reductores, mg/L 9500 7 900 11 000

Puede apreciarse que los Azúcares Reductores más altos son cuando las vinazas proceden del sustrato de jugos de caña energética y melazas, toda vez que estos jugos traen azúcares naturales no fermentables desde los cañaverales, lo cual es una de las diferencias con relación a los jugos de caña azucarera tradicionales.

suelo.

La Tabla 4.5 muestra las dosis a emplear según el tipo de

Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/

Biblioteca

de Ingeniería

Química

TABLA 4.5

Fertirriego de vinazas por tipo de suelos

TIPO DE SUELO Normas Parciales Netas

(m3/ ha) Ferralítico Rojo 320 Sialítico cálcico 400 Ferralítico carcítico 220 Sialítico no cálcico 330 Vertisuelos 430

No obstante, antes se indicó que es una guía para estimar, toda vez que primero hay que caracterizar los suelos, determinar el N, P y K, realizar los balances; y entonces aplicar el fertirriego con ajustes de la dosificación.

En época de lluvia esta utilización de las vinazas tiene sus limitantes, toda vez que por lo general los suelos están muy húmedos o saturados por las lluvias, y cualquier fertirrigación puede escurrir superficialmente hacia arroyos, ríos y presas causando serias contaminaciones en las aguas, con mortandad de peces como lamentablemente hace poco más de 15 años sucedía.

Nota.- En el caso cubano, más del 60% de las vinazas originadas en sus destilerías se utilizan en fertirriego, con el doble propósito de ahorro de agua y enmienda orgánica a los suelos agrícolas cañeros, con demostrados positivos resultados también en la microbiótica de los terrenos, que favorece la formación del humus; no como una solución paliativa a la disposición final de las vinazas para mitigar el riesgo de daño medio ambiental, como sucedió muy generalizado hasta finales del siglo pasado.

Biblioteca

de Ingeniería

Química

28

4.2.1 Consideraciones operacionales

Las siguientes preguntas planteadas frente a una serie de cuestiones en la evaluación de la viabilidad de la vinaza como irrigación o fertilizante para la caña de azúcar:

1. ¿Cuál es el requerimiento de fertilizantes en el cultivo?

2. ¿Cuál es el requerimiento de agua de los cultivos? ¿Cuánto de ese requerimiento quedará satisfecho por la lluvia y el riego ya existente?¿Es necesario el riego suplementario? 3. ¿Cuál es el contenido de los fertilizantes y el equilibrio de la

vinaza?¿Cuál es el volumen de vinaza disponible?

4. ¿En qué estaciones son requeridos por el cultivo el agua de riego y los fertilizantes? Cuando se dispone de la vinaza? 5. ¿A qué distancia se encuentra el cultivo de la destilería?

¿Hasta qué punto la vinaza puede transportarse económicamente?

6. ¿Cómo será aplicada la vinaza? ¿Cuáles serán las consecuencias de la sobre aplicación de la vinaza?

7. ¿Quién controla el cultivo? ¿Cómo afectará esto a la gestión de la distribución de la vinaza?

8. ¿Qué normas y reglamentos se refieren a este tipo de aplicación de efluentes? ¿Quién es responsable de la contaminación del agua después de la aplicación de vinaza en un cultivo?

9. ¿Qué se debe hacer con la vinaza u otras aguas residuales no requeridas para la cosecha (a causa de exceso de volumen, el exceso de fertilizante, o razones de temporada)?

Una destilería de melazas es probable que opere todo el año, pero una destilería de jugo de caña sólo funciona cuando la caña está disponible. Una destilería de melazas puede estar en una situación de desventaja para las aplicaciones de sus vinazas a la tierra, ya que puede producir la vinaza en momentos en que el cultivo no requiere de riego. Una destilería de jugo de caña normalmente se

Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/

Biblioteca

de Ingeniería

Química

encuentra cerca de su oferta de caña, pero una destilería de melaza puede ser ubicada en el centro para el suministro de la melaza de una serie de ingenios azucareros. Las sales en la vinaza, por lo tanto, han venido de un área grande y deben ser redistribuidas a un área grande si la sobre aplicación debe ser evitada.

La vinaza puede ser mezclada con agua de riego para entregar en la cosecha, o puede ser instalado un sistema especial de distribución tales como tuberías para los cultivos cerca de la destilería, pero los sitios más distantes sólo pueden ser servidos por tanques, que consumen combustible líquido. La organización de la distribución y la aplicación de vinaza se facilita si los operadores de la destilería también controlan el cultivo a tratar. La caña para una destilería de jugo o complejo integrado ingenio / destilería puede provenir de organizaciones de producción que van desde estados altamente organizados gestionados por el operador de una destilería, a un gran número de pequeñas propiedades operadas por pequeños productores.

4.2.2 Consideraciones ambientales

En el tratamiento de los fertilizantes tradicionales, la cuestión de la gestión es: "¿Cómo pequeñas cantidades de fertilizante puede ser agregado y lograr un aumento significativo en el rendimiento?". Con la vinaza como fertilizante, el objetivo es reducir al mínimo los costos de distribución.

Debido a que la vinaza contiene considerablemente más potasio que nitrógeno o fósforo, la cuestión de la gestión también se convierte en:" ¿Cuánto potasio puede ser añadido en forma de vinaza antes de la disminución de la producción ?".

Biblioteca

de Ingeniería

Química

30

Efectos de la sobre aplicación de potasio pueden ser a corto plazo los cambios en la calidad de la caña y el aumento del contenido de cenizas de azúcar producido a partir de ella [20].

La cuestión más importante, sin embargo, es a largo plazo la productividad de la tierra de caña. Experiencias en la aplicación intensiva de la vinaza a las tierras de en Australia (la destilería operada por CSR Limited en Sarina, Queensland) ha indicado que las sales se acumulan en el suelo hasta que la vegetación ya no es compatible [21]. Aunque esto es reversible, los efectos provisionales sobre la viabilidad de la industria podrían ser graves.

Una cuestión importante es la responsabilidad por la contaminación y otros problemas causados por el mal uso o accidentes en el manejo de la vinaza. Un derrame del material concentrado o fuertes lluvias, poco después de la aplicación a un campo de caña podría conducir a una grave contaminación de un curso de agua. Si el derrame, la escorrentía, o una fuga de lavado se produce en o desde la propiedad de un productor, es responsable el operador de la destilería? ¿Es su responsabilidad final en la puerta de la destilería o la puerta del campo de siembra? ¿Quién es responsable durante el transporte?

Otro problema importante con la vinaza es el olor, sobre todo en soluciones acuosas, que rápidamente se vuelven anaeróbicos. Esto puede ocurrir en los campos de caña, cuando la lluvia sigue a la aplicación de vinaza. Las precipitaciones también pueden causar que aparezca las sales y el color en los lixiviados de los campos de caña y puede afectar a la calidad del agua río abajo. Reproducción de las moscas, que se ha producido en los sitios de tratamiento intensivo de la tierra, también puede ser un problema en las tierras de caña.

Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/

Biblioteca

de Ingeniería

Química

4.3 Materia prima (evaporación o levadura)

La vinaza se puede utilizar como materia prima para la producción de levadura como un aditivo de alto valor proteico para alimentación animal. También se puede concentrar a la consistencia de melaza y se añade al alimento para el ganado, que actúa como un agente de unión y aportando nutrientes. Las vinazas de fermentación basada en maíz tiene un alto valor como alimento para el ganado, pero la vinaza de la fermentación de la melaza tiene un valor de mercado significativamente inferior como alimento para el ganado,

Documento similar