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Publicación de la Asociación Colombiana de Técnicos de la Caña de Azúcar - Tecnicaña JUNTA DIRECTIVA PRESIDENTE Jorge Luis Traslaviña S. Asesor VICEPRESIDENTE Hugo Vázquez P. Ingenio Mayagüez DIRECTORA EJECUTIVA Giuseppina Marcazzo V. Alfonso Rojas Incauca S.A. Luis Miguel Madriñán Ingenio Central Castilla Guillermo Rebolledo M. Proveedor Ramiro Besosa Ingenio Providencia Camilo H. Isaacs E. Cenicaña Guillermo Ramírez Ingenio Riopaila Jorge Paredes Asesor Daniel Galvis M. Ingenio Manuelita Ricardo Franco Ingenio Mayaguez Alfonso Lince L. Proveedor Felipe Perafán Ingenio San Carlos Directora de la Revista Giusepinna Marcazzo V. Editor Alberto Ramírez P. El propósito de esta publicación es servir como medio de comunicación entre investigadores, productores y demás personas involucradas en la agroindustria azucarera de Colombia. Todos los artículos técnicos han sido aprobados por profesionales de reconocida trayectoria en la agroindustria azucarera colombiana. Los documentos no técnicos se han incluido en la edición por considerarse un aporte valioso para nuestros lectores, a discreción del Comité editorial. El Comité Editorial recibirá complacido contribuciones de los lectores e interesados. Para el efecto dirigirse a: Telefax: (092) 664 5985 - Cali, Colombia E-Mail: [email protected] Revista No. 17 Volumen 9 Diciembre de 2005 SIN 0123 - 0409 1 LAS VINAZAS Contenido 3-13 2 15-19 20-25 26-30 31-32 Foto Carátula: Destilería Incauca ,destilería Ingenio Providencia 33-40 Presentación Notas Técnicas Posibilidades de Uso de la Vinaza en la Agricultura de Acuerdo con su Modo de Acción en los Suelos. Alvaro García O. y Carlos A. Rojas C. Usos Alternativos de las Vinazas de Acuerdo con su Composición Química. Gonzalo Berón Medina Usos Industriales y Agrícolas de la Vinaza de Caña de Azúcar. Daniel Irisarri Manejo de Vinazas: Metanización y Compostaje, Aplicaciones Industriales. Philippe Conil El Precio de la Melaza Continúa Creciendo. José Gnecco Mancheno Norma Técnica Materiales Orgánicos Utilizados como Fertilizantes o Acondicionadores de Suelos. Jairo Ricardo Barreto Reyes Los textos y avisos publicados en la revista son responsabilidad de cada autor.
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Publicación de la Asociación Colombianade Técnicos de la Caña de Azúcar - Tecnicaña
JUNTA DIRECTIVAPRESIDENTE
Jorge Luis Traslaviña S.Asesor
VICEPRESIDENTEHugo Vázquez P.Ingenio Mayagüez
DIRECTORA EJECUTIVAGiuseppina Marcazzo V.
Alfonso RojasIncauca S.A.
Luis Miguel MadriñánIngenio Central Castilla
Guillermo Rebolledo M.Proveedor
Ramiro BesosaIngenio ProvidenciaCamilo H. Isaacs E.
CenicañaGuillermo Ramírez
Ingenio RiopailaJorge Paredes
AsesorDaniel Galvis M.Ingenio ManuelitaRicardo Franco
Ingenio MayaguezAlfonso Lince L.
ProveedorFelipe Perafán
Ingenio San Carlos
Directora de la RevistaGiusepinna Marcazzo V.
EditorAlberto Ramírez P.
El propósito de esta publicación es servir como medio decomunicación entre investigadores, productores y demás personas
involucradas en la agroindustria azucarera de Colombia.Todos los artículos técnicos han sido aprobados por profesionalesde reconocida trayectoria en la agroindustria azucarera colombiana.Los documentos no técnicos se han incluido en la edición por
considerarse un aporte valioso para nuestros lectores, a discrecióndel Comité editorial.
El Comité Editorial recibirá complacido contribucionesde los lectores e interesados.
Para el efecto dirigirse a:Telefax: (092) 664 5985 - Cali, Colombia
E-Mail: [email protected]
Revista No. 17 Volumen 9Diciembre de 2005
SIN 0123 - 0409
1 LAS VINAZAS
Diagramación y Diseño Tels.: 664 6453 - 666 2633
Contenido
3-13
2
15-19
20-25
26-30
31-32
Foto Carátula:Destilería Incauca ,destilería Ingenio Providencia
33-40
Presentación
Notas Técnicas
Posibilidades de Uso de la Vinazaen la Agricultura de Acuerdo consu Modo de Acción en los Suelos.Alvaro García O. yCarlos A. Rojas C.
Usos Alternativos de las Vinazasde Acuerdo con su ComposiciónQuímica. Gonzalo Berón Medina
Usos Industriales y Agrícolas dela Vinaza de Caña de Azúcar.Daniel Irisarri
Manejo de Vinazas: Metanizacióny Compostaje, AplicacionesIndustriales. Philippe Conil
El Precio de la Melaza ContinúaCrec iendo . José GneccoMancheno
Norma Técnica
Materiales Orgánicos Utilizadosc o m o F e r t i l i z a n t e s oAcondicionadores de Suelos. JairoRicardo Barreto Reyes
Los textos y avisos publicados en la revista sonresponsabilidad de cada autor.
La cooperación de los Procesos Biológicos y los ProcesosMecánicos es la etapa más fascinante que se lleva a caboen las plantas de producción de alcohol carburante. Esun ejemplo de la forma como la ingeniería desarrollada porel hombre canaliza las fuerzas de los procesos biológicosque se viven al interior de la planta y fuera de ella paraobtener los resultados esperados: alcohol carburante comoproducto final y vinaza, como producto intermedio o insumode otros procesos de gran potencial ambiental y económico.
Esta experiencia agroindustrial, nueva en Colombia,evidencia y hace tangible las apreciaciones que en otraslatitudes son norma y parte del desarrollo industrial. Eneste número de la revista se hace referencia alaprovechamiento continuado de los insumos y productosque, a su vez, son un nuevo comienzo de otros procesos.
Lo que ocurre no es más que la sucesión continuada deprocesos que involucran el reaprovechamiento de una seriede productos y subproductos con un alto potencial para elmejoramiento de la fertilidad de los suelos o de los procesosen la agroindustria azucarera.
Esta edición va dedicada al potencial de la vinaza y recopilauna serie de trabajos sobre investigaciones, desarrollos yproductos resultantes del aprovechamiento de estesubproducto y que fueron presentados en el Seminario:Tecnología para integrar la vinaza al proceso económicoagroindustrial, realizado en Cali el viernes 4 de noviembrede 2005.
Con seguridad este será uno de muchos volúmenes ydocumentos que se compartirán alrededor de un temanuevo y del que está todo por experientar y aprender.
Giuseppina Marcazzo V.Directora Ejecutiva.
2
Presentación
3 LAS VINAZAS
La vinaza es un material líquido resultante dela producción de etanol, ya sea por destilaciónde la melaza fermentada o de la fermentacióndirecta de los jugos de la caña. Su origen es,entonces, las plantas de caña de azúcar porlo que su composición elemental debe reflejarla del material de procedencia. Se trata de unmaterial orgánico líquido que puede contenercomo impurezas substancias procedentes delproceso de extracción de los jugos y de lafermentación. En ningún caso elementosextraños, tóxicos o metales pesados; tampocopuede contener elementos en exceso.
La caña de azúcar es una gramíneacon mecanismo fisiológico C4, lo que la hacesumamente eficiente en la utilización del aguay la luz en la asimilación del CO2 para laproducción de azúcares, proceso en el cualabsorbe cantidades considerables de potasio. Por ello, este elemento es el más abundanteen la composición de la vinaza.
Puesto que su origen es la planta decaña, la vinaza está compuesta por materialesorgánicos y nutrientes minerales que hacenparte de compuestos y constituyentesvegetales como aminoácidos, proteínas,lípidos, ácidos diversos, enzimas, bases, ácidosnucleicos, clorofila, lignina, quinonas, ceras,azúcares y hormona. La naturaleza en formanormal descompone estos materiales enprocesos microbiológicos y recicla loselementos minerales, lo que hace lógico pensarque el destino final de la vinaza deba ser suregreso al suelo.
Nota Técnica
Posibilidades de Uso de la Vinaza en la Agricultura deAcuerdo con su Modo de Acción en los Suelos
Alvaro García O. y Carlos A. Rojas C*
Introducción
* Ing.Agrónomo, M.Sc.,Ph.D. Vicepresidente Comisión de Fertilidad de Suelos y Nutrición de Plantas de la Unión Internacional de Sociedades de la Ciencia del Suelo (2002-2006) E-mail: [email protected] e Ing. Ambiental Sucromiles, E- mail:[email protected]
Composición de la vinaza
La composición de la vinaza depende de lascaracterísticas de la materia prima usada enla producción de alcohol, en este caso melaza,del sustrato empleado en la fermentación, deltipo y eficiencia de la fermentación y destilacióny de las variedades y maduración de la caña. La vinaza, resultante de la destilación demelaza fermentada, tiene un a composiciónelemental interesante y contiene todos loscomponentes del vino que han sido arrastradospor el vapor de agua así como cantidades deazúcar residual y componentes volátiles. Demanera general, los constituyentes son lossiguientes:
• Sustancias inorgánicas solubles enlas cuales predominan los iones K,Ca y SO4.
• Células muertas de levadura.• Sustancias orgánicas resultantes de
los procesos metabólicos de levadurasy microorganismos contaminantes.
• Alcohol y azúcar residual.• Sustancias orgánicas insolubles.• Sustancias orgánicas volátiles.
Composición mineral
En el Cuadro 1 se relaciona en forma generalla composición elemental de la vinaza del 55%y del 10% y en el Cuadro 2 aparece la de lavinaza concentrada de Sucromiles (60%) entérminos de poder fertilizante, con el contenidopromedio de los elementos mayores, menoresy algunas propiedades.
4
Cuadro 2. Propiedades químicas de la vinaza concentrada al 60%.
ConcentraciónCompuesto
% m/m kg/m3
Sólidos totales 60 _
Materia orgánica 46 598
Carbono oxidable 18 234
Nitrógeno 0.95 12.35
Fósforo (como P2O5) 0.04 0.52
Potasio (como K2O) 4.88 63.44
Calcio (como CaO) 1.31 17.11
Magnesio (como MgO) 0.67 8.71
Sulfatos (como SO4) 2.59 33.67
ELEMENTOS MENORES mg/kg
Manganeso (Mn) 43
Cobre (Cu) 10
Zinc (Zn) 19
Boro (B) 6
Características adicionales
Densidad (kg/m) 1300
pH 4.5 - 5
Conductividad Eléctrica (dS/m) 17
Viscosidad (cPs) 450
Fuente: Laboratorio I & D., Sucromiles S.A. y Agrilab Ltda.
_
_
_
_
_
_
_
_
Cuadro 1. Composición elemental de las vinazas de 55% y de 10% de sólidos totales.
4.30
0.22
34.03
5.00
5.40
11.55
4.3 – 4.5
17
Característica
N
P
K
Ca
Mg
S
pH
CE
0.63 – 1.14
0.04 – 0.11
4.05 – 9.01
0.74 – 2.2
0.80 – 1.36
1.28
3.5 – 4.3
11.0
Unidades
kg/m3
kg/m3
kg/m3
kg/m3
kg/m3
kg/m3
_
DS/m1
Vinaza 55% s.t. Vinaza 10 % s.t.
5 LAS VINAZAS
Como se anotó la composición de lavinaza depende de las características de lamateria prima usada en la producción dealcohol, melaza, jugos o miel, del sustratoempleado en la fermentación, del tipo yeficiencia de la fermentación y destilación yde las variedades y maduración de la caña.
Estos resultados permiten destacaralgunas características fundamentales sobrelas cuales pueden recaer las ventajas odesventajas de sus aplicaciones. Son ellas lareacción extremadamente ácida y la elevadaconcentración electrolítica.
En cuanto a su concentraciónelemental se debe anotar que, con excepciónde K y S, los nutrientes se encuentran encantidades muy bajas lo que implica que supoder fertilizante es bajo y que para suplir lasnecesidades de los cultivos se deben aplicarcantidades elevadas.
Compuestos orgánicos.
En el Cuadro 3 se relacionan los principalescompuestos orgánicos presentes en la vinazasegún el estudio de Morales (2000). Deacuerdo con éste, en ella se encuentra una
Fenólicos:
Ácido Piroglutámico
Ácido Itacónico
Ácido Fumárico
3-metoxi-4-hidroxifenilglicerol
Ácido p-hidroxi-benzoico
Ácido Palmítico
165
93
93
54
48
34
Cuadro 3. Compuestos orgánicos presentes en la vinaza concentrada al 60%*.
Compuestos
(%, m/m)
2.70
1.76
1.39
1.30
1.28
0.80
0.71
0.71
0.31
0.23
0.21
0.21
0.07
0.06
Concentración
No volátiles:
Glicerol
Ácido aconítico
Sorbitol
Fructosa + glucosa
Ácido láctico
Ácido cítrico
Ácido 2,4 dihidroxipentanedioico
Ácido quínico
Trehalosa
Ácido málico
Sucrosa
2,3 Butanodiol
Ácido succínico
Ácido gicólico
* Para la determinación de estos compuestos se concentró la Vinaza hasta 64.8 grados brix, valor aproximadamente equivalente a un porcentaje de sólidos de 67% m/m.
(mg/kg)
6
gama amplia de compuestos orgánicos:alcoholes, aldehídos, cetonas, esteres, ácidosy azúcares. La presencia de estos compuestosen la vinaza tiene diferentes orígenes:provienen de la melaza, del proceso defermentación del alcohol ose producen pordegradación térmica en el proceso dedestilación del vino obtenido en la etapa defermentación alcohólica. Entre los compuestosidentificados, los de mayor concentraciónfueron el glicerol, el ácido láctico y el sorbitol;debido a su importancia comercial resultainteresante adelantar evaluaciones técnico–económicas para estudiar la ruta de extraccióny aprovechamiento de éstos y los restantescompuestos de la vinaza. También se puedendistinguir compuestos volátiles tales comobenzaldehído, ácido benzoico, etil palmitato,
2 acetilpirrol, alcohol 2-feniletílico, alcoholfurfurílico, ácido acético, ácido fórmico, 1-3butanodiol, acetona y etanol, entre otros.
Características contaminantes
Debido a su elevado contenido de materiaorgánica, la vinaza se constituye en un materialaltamente contaminante, si se disponedirectamente a un cuerpo de agua, ya que losvalores de DQOs y DBO5 para un contenidode sólidos del 10% m/m son 116 000 y 41 200ppm respectivamente, lo cual hace necesariosu tratamiento antes de ser eliminado. En elCuadro 4 se relacionan algunas de laspropiedades tomadas en cuenta para evaluarla capacidad contaminante de la vinaza.
Clasificación CRETIP. De acuerdo con losparámetros establecidos por El CentroPanamericano de Ingeniería Sanitaria yCiencias del Ambiente (CEPIS) y lascaracterísticas de la vinaza se tiene el Cuadro5 comparativo para establecer estaclasificación.
Usos actuales y propuestos
Por tratarse de un subproducto de la obtenciónde Etanol, la Vinaza se trata como residuolíquido industrial, de ahí que algunos de sususos tienen su origen como alternativas dedisposición final más que como alternativasde aprovechamiento.
Con el paso de los años y debido alas grandes cantidades generadas de estematerial, se empezó a investigar en nuevasaplicaciones en pro del aprovechamiento desus propiedades fisicoquímicas por distintasempresas pioneras entre las cuales se puedecitar a Maizena (Corn Products), Sulco,Sucromiles, Ingenio Providencia, ICA, Ceniuvay Universidad Nacional y algunos particularescomo el Ing. G. Berón, quién trabaja en buscade múltiples alternativas de tipo químico, yJaime Hincapié, zootecnista dedicado a lanutrición animal. Posteriormente, ad portasde la era del alcohol carburante, Cenicaña ylos Ingenios Azucareros iniciaron trabajos ensu gran mayoría dirigidos a explorar su usocomo fertilizante.
Cuadro 4. Comparación de características contaminantes de la vinaza diluida y concentrada al 60%.
ConcentraciónCaracterísticas Unidades
V10 V60*
DQO mg/l 116 000 590 000
DBO mg/l 41 200 240 000
PH __ 4.5 4.5
SST mg/l 8 990 53 900
SSV mg/l 7 100 _
Sulfatos (como SO4) mg/l 5 626 33 750
Fósforo (como P) mg/l 97 580
Fuente: Laboratorio Planta de Control Ambiental Sucromiles.
7 LAS VINAZAS
Las investigaciones realizadas en elICA, la Universidad Nacional y Sucromiles handemostrado la importancia de uso de estesubproducto en la recuperación de suelosafectados por una alta saturación de sodiodestacándose la rapidez y eficiencia delproceso.
Ceniuva realizó investigaciones sobreel efecto de la aplicación de vinaza comoacondicionador para suelos de texturaspesadas en la zona vitícola del Norte del Valledel Cauca, con resultados excelentes (García,Marulanda y Puerto, 2004). En el Cuadro 6 sedescriben algunas de las aplicacionespropuestas.
Cuadro 5. Clasificación CRETIP de Vinaza concentrada.
Característica Parámetro CEPIS Vinaza Concentrada
Acuoso Acuosa, humedad del 40% m/m
2 ≤ pH ≥ 12.5 4.5 – 5.0Corrosividad
Tasa corrosión del acero
> 6.35 mm/año a 55°C.
__
Ser inestable Estable
Reaccionar de forma violenta sin detonar. No reaccionaReactividad
Reaccionar violentamente con agua No reacciona
Generar gases cuando es
mezclado con agua.No
ReactividadPoseer cianuros o sulfuros que
puedan ser liberados en
cantidades perjudiciales para la
salud y el ambiente.
Trazas de Dimetilsulfuro
CH3SCH3
Explota bajo la acción de un
fuerte estímulo inicial o de calor
en ambientes confinados.
No
Explotar fácilmente a 25 °C y 1atm. NoExplosividad
Haber sido fabricada para
producir una explosión.No
Toxicidad DL para ratas < 50mg/Kg __
Ser líquido. AcuosaInflamabilidad
Punto de ignición < 60°C 480°C
Patogenicidad
Contener microorganismos o
toxinas capaces de producir
enfermedades.
No
8
Cuadro 6. Resumen de usos de la Vinaza.
Usos Qué aporta Qué hace Observaciones
Fertilización
(Es el uso más
ampliamente
conocido)
• Fomenta la reproducción
de microorganismos en el
suelo.
• Aporte de nutrientes
disponibles
Se puede aplicar con equipos
especiales o directamente
con el agua de riego.
Sustrato para
compost
Sirve como fuente de energía
nutrientes a los microorganismos que
compostan el material vegetal residual
de las cosechas.
El exceso de V60 en la
mezcla da lugar detención
del proceso de compostaje
debido a que por la DBO
elevada interfiere
negativamente en la
degradación del material
vegetal.
Producción de
Biogás y Biosólidos
• Al descomponerse la
materia orgánica en un
reactor anaerobio, se
genera biogás con
contenidos utilizables de
metano, gas carbónico y
ácido sulfhídrico.
• También se producen
biosólidos ricos en
Carbono, Nitrógeno y
Azufre asimilable por las
plantas
Se deben controlar las
concentraciones de ácido
sulfhídrico ya que producen
malos olores y deteriora las
tuberías de recuperación del
gas.
Medio de cultivo
• Materia orgánica
• Potasio
• Calcio
• Sulfatos
• Micronutrientes
Suplementada con Urea y Sacarosa
es un excelente sustrato para
promover el crecimiento de levaduras,
algas del género Chlorella, bacterias
como Pseudomonas y Methanomonas
y hongos filamentosos.
La proteína unicelular es
aquella proveniente de
bacterias, algas y hongos y
se constituye en una
importante fuente de
proteínas para la
alimentación animal y
humana.
Suplemento
Alimenticio
• Proteína 5.68%
m/m
• Energía Neta
0.88 Mcal/kg
• Sales minerales
• Mezcla con otros
elementos para elaborar
concentrados para
animales.
• Sustituye parte de la
melaza usada en la
suplementación de ganado
bovino, porcino y conejos.
En bovinos dosis de Potasio
superiores a 1.5 Kg/animal
causan efectos laxantes.
Incineración Poder calorífico
• 1871 cal/g Límite
Superior
• 1621 cal/g
L.Inferior
Se constituye en un buen combustible
para incinerar y generar energía
térmica para distintas aplicaciones
Actualmente existen dos
calderas en Tailandia
operando con este
combustible
Otros Agente plastificante de concretos reforzados. Fabricación de ladrillos. Materia prima para obtener
Sulfatos de cloruro y potasio, potasa y carbonato de sodio, ácido glutámico y glutamina vía
fermentativa.
9 LAS VINAZAS
Co
ncen
tració
n
Modo de acción de la vinazaen el suelo
El uso de la vinaza se fundamenta en losconceptos siguientes.
Doble capa difusa.
Las cargas se encuentran distribuidasuniformemente sobre la superficie y en losbordes rotos de las laminillas. Estas cargasson neutralizadas por iones de carga contrariapresentes en la solución del suelo que lasr o d e a , l o s c u a l e s s o n a t r a í d o selectrostáticamente hacia la superficie cargada
negativamente en cuya proximidad seconcentran y a medida que aumenta ladistancia a la superficie tienden a estar menosconcentradas (Talibudeen, 1981).
El resultado neto de la distribución decargas es la formación de una doble capa deiones conocida como la Doble Capa Difusa(DCD) compuesta por las cargas de la partículaa rc i l l o sa , de a l gunos ma te r i a l escomplementarios como óxidos e hidróxidosde hierro (Fe) y aluminio (Al), materia orgánicay por los iones de carga opuesta que lasneutralizan lo cual se aprecia en la Figura 1.(Bohn et al., 1979).
Co
ncen
tració
n
Figura 1. Doble capa difusa. A la izquierda, distribución de cationes cerca de unasuperficie cargada negativamente. A la derecha, espesor en función de lavalencia de los cationes saturantes calcio y sodio.
Las superficies de carga negativaatraen iones de carga opuesta con una fuerzade atracción que depende de la valencia delión: los iones divalentes son atraídos por unafuerza dos veces mayor que los ionesmonovalentes por lo que una DCD compuestapor aquellos es más compacta. Cuandoaumenta la concentración electrolítica de lasolución, disminuye la tendencia de los ionesa difundirse más allá de la superficie y la DCDse comprime.
El espesor de la capa doble es variabley disminuye cuando la concentración de lasolución del suelo aumenta. En caso deconcentraciones iguales, el espesor es másdelgado para los cationes polivalentes quepara los monovalentes, tal como puede verseen la Figura 2. El espesor de la doble capadifusa puede aumentar hasta valoresparticularmente altos cuando el catión saturantees el Na altamente hidratado, con lo que seoriginan la ya mencionada dispersión yexpansión de las interláminas de las arcillas.
10
Figura 2. Distribución de cationes y aniones monovalentes cerca de la superficie de unapartícula de montmorillonita en función de la concentración. (Adaptado por Bohnet al., (1979) de Nielson et al., (1972).
Cuando se aproximan dos laminillasde arcilla sus DCD se sobreponen y se produceuna fuerza de repulsión entre los dos sistemascargados positivament,e la cual es menor amedida que son más compactas las DCD, osea cuando aumenta la concentración de salesen la solución y la valencia de los ionesadsorbidos (Figura 3).
Cuando dos capas difusas asociadasse encuentran o traslapan tienden a repelerse,
debido a que ambas presentan cargaspositivas.
Debido al movimiento browniano laspartículas chocan unas contra otras pero seseparan a causa de las fuerzas de repulsión. Si la concentración de sales aumenta, laspartículas al chocar pueden pegarse unas aotras y formar grumos que se precipitan o seaque se produce floculación o agregación.
11 LAS VINAZAS
Figura 3. Dispersión del suelo por efecto del traslape de capas difusas
Promoción de la agregación y manteni-miento del nivel crítico de floculación
Puesto que las vinazas poseen una elevadaconcentración de electrolitos y estos tienenun reconoc ido e fec to f l ocu lan te ,independientemente de su poder fertilizante,se pueden utilizar para promover una mejora g r e g a c i ó n d e s u e l o s p e s a d o s ,estructuralmente degradados o con problemasde permeabilidad.
Se conoce como nivel crítico de floculación lacantidad de sales que deben estar presentes
en la solución para mantener el suelo o susarcillas constituyentes agregadas a unacondición dada de porcentaje de sodiointercambiable (PSI). Dicho de otra forma,para una arcilla dada existe una concentraciónmínima de electrolitos que causa agregacióna un determinado valor de saturación de sodio,el cual se conoce como valor de floculación. En general, a mayor PSI (mayor contenidode sodio en la fase sólida del suelo) mayordebe ser la concentración de sales en lasolución. Estos efectos se pueden apreciaren los Cuadros 7 y 8 (Shainberg y Letey,1984).
Cuadro 8. Valor de floculación para diferentes valores de PSI.
Valor de floculación (me/l de NaCl)Tipo de arcilla
5 PSI 10 PSI 20 PSI
Montmorillonita 6 10 18
Illita 3 4 7
Cuadro 7. Valor de floculación para dos soluciones salinas.
Valor de floculación (me/l)Tipo de arcilla
NaCl CaCl2
Montmorillonita 12 0.25
Illita 40-50 0.25
Distancia
12
Efecto de la acidez
En el Cuadro 9 se puede apreciar que la mayorproporción de los suelos del Valle del RíoCauca son alcalinos. Esa condición es
consecuencia del tipo de materiales parentalesque dieron origen a los suelos de dicho valle,a lo que se debe agregar el efecto del riegocontinuado con aguas duras ricas enbicarbonatos de calcio, Magnesio y sodio.
Cuadro 9. Distribución porcentual de los suelos de la parte plana del Valle del río Cauca según el pH y
los contenidos de materia orgánica, fósforo disponible y potasio intercambiable.
Según González y García (1999). yGonzález, Plá y García (2.000) unaconcentración alta de carbonatos tiene efectossobre la dinámica de cationes básicos enrazón a que provoca la depresión en laconcentración de la solución del suelo de ionescomo el Ca, el cual sale del sistema (fasessoluble - intercambiable) por precipitación,estado en el que es inactivo. Los carbonatosque se acumulan en el suelo se alojan en lared porosa en donde se presentan endiferentes formas, desde recubrimientosdelgados sobre las paredes de los poros hastallegar al relleno completo de los mismos, loque se ref leja en las propiedadeshidrodinámicas resultantes. La continuidaddel espacio poroso se puede afectar en formavariable debido a que aquellos poros queinicialmente constituían canales activos sonobturados en segmentos que se conviertenen vesículas aisladas o que se ocluyen enforma total.
Paralelamente se producen efectosquímicos tales como el aumento en laconcentración relativa de iones como Mg y/oNa, fenómeno que es particularmenteimportante en zonas donde hay presencia deaniones como sulfatos en la solución del suelo,lo que combinado con condicionesmineralógicas de predominancia de arcillasvermiculíticas, caracterizadas por su altaselectividad catiónica por el ion Mg, resultaen dispersión de arcillas, fenómenos dehidromorfismo, sellamiento superficial yaltísima retención de humedad a niveles nodisponibles para las plantas, y suelos con una
alta saturación de Mg (PMgI) en el complejode cambio.
El uso de aguas duras con altaconcentración de HCO3-, Ca y Mg condicionalos procesos de solubil ización y laconcentración de sales y, por tanto, losproductos de formación a producirse. Losprocesos de humedecimiento y secado, laevado-transpiración y la absorción de aguapor las plantas causa concentración de lasolución del suelo y precipitación de sólidosde acuerdo con su producto de solubilidad.Así, se espera que los carbonatos de calcioy magnesio con muy baja solubilidad en agua,sean en su orden los primeros en formarse yel sulfato de Mg debido a su alta solubilidadpermanezca en solución y determine la químicade las sales en el perfil, lo que en efectosucede en los cuatro suelos en estudio.
El efecto de las vinazas aplicadas alsuelo, debido a su acidez elevada, es ladisolución de las diferentes formas decarbonatos, fosfatos de calcio y otroscompuestos precipitados facilitando su lavadovía drenaje, con lo cual se puede lograr unamejor nutrición de las plantas debido a unamayor d isponibi l idad de nutr ientesacompañada de un mejor balance entre ellos.
Efecto sobre la actividad microbiana.
Camargo (1960) encontró que la población debacterias en un suelo incubado con vinaza,creció rápidamente de la primera a la cuartasemana de incubación aún con una dosis tan
pH
(rango suelos, %)
MOS
(rango suelos, %)
P
(rango suelos,
(mg/kg); (%)
K
Rango suelos
Cmol(+)/kg; (%)
< 5.5 6
5.5–7.0 70
>7.0 24
< 2 32
2 - 4 63
>4 5
< 10 21
10 – 20 20
< 20 55
< 0.20 21
0.20 -0.40 53
> 0.40 26
13 LAS VINAZAS
baja como 150 m3/ha de Vinaza diluida(concentración de sólidos de 10% m/m)existiendo un aumento poblacional del 25.3%con respecto al suelo sin Vinaza.
Los azúcares rápidamente utilizables,como pentosas, son fácilmente descompuestaspor los microorganismos del suelo durante losprocesos de descomposición de materiaorgánica, al tiempo que la nitrificación ydenitrificación se ven alterados situación quese puede corregir mediante la adición devinaza. Por ejemplo, la fijación de nitrógenorequiere teóricamente 1.7 g de carbono porcada gramo de nitrógeno fijado, así que si elsuelo tiene bajos contenidos de carbono, laadición de vinaza puede mejorar este proceso.O sea, que la vinaza se puede utilizar comopromotor de la actividad microbiana ed3n ladescomposición de residuos en campo.
Adicional a esto, varios investigadoresle han atribuido a la materia orgánica parte dela responsabilidad por mejorar la estructurafísica del suelo al aumentar su población yactividad microbiana e incrementando lainfiltración del agua, atribuyendo éstos efectosa los productos y secreciones de losmicroorganismos al descomponer la materiaorgánica, lo cuales son aptos para unir laspartículas del suelo entre si (García, 2005)
Vinaza como agente recuperador de suelosafectados por sodio.
Con base en su alto poder electrolítico, sureacción ácida y su acción como activador dela fauna microbiana del suelo es lógico su usocomo enmienda efectiva para la recuperaciónde suelos afectados por una alta saturaciónde sodio y/o magnesio intercambiables. LaVinaza, como recuperador de suelos afectadospor sales con efectos deletéreos como el Na,promueve la agregación fuerte con aumentode la permeabilidad al tiempo que disuelvecarbonatos, fosfatos de calcio y otrosprecipitados liberando el Ca necesario para eldesplazamiento del Na del complejo de cambio
Referencias
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La vinaza al 55% de sólidos tiene salesminerales entre 8% y 12% más cationes yaniones muy valiosos como nutrientes de lasplantas además de encontrarse en un medioorgánico propicio para el intercambio iónico yprobablemente en forma de quelatos quehacen solubles a estos últimos.
Según Underkofler y Hickey estamateria orgánica interpolando en una vinazade 55% en sólidos podría estar distribuida,aproximadamente, de la manera siguiente:(1) Azucares entre 6% y 7%, (2) Proteínas +aminoácidos entre 5% y 7%, (3) gomas entre11% y12%, (4) ligninas y compuestos deestructura fenólica entre 9% y 11% y (5)compuestos de bajo peso molecular entre 9%y 10%. No obstante, haber sido concentradahasta un 55% contiene compuestos muyvolátiles.
Las gomas son mucílagos que seutilizan como agente de espesamiento yadhesivo. En el caso de las vinazas estásson utilizadas como pegantes en la fabricaciónde tableros aglomerados de bagazo de caña. Los ácidos orgánicos pueden actuar comosolubilizadores de materia mineral, ademásde que actúan como vehículos para eltransporte de micronutrientes catiónicos alsistema radicular de la planta.
Las l i gn i nas su l f onadas yneutralizadas tienen mucho uso comodispersantes en diferentes industrias químicas,incluyendo la formulación de fertilizantes.Parte de esta materia orgánica está en formacoloidal la cual juega un papel importante enel intercambio iónico del suelo.
Usos de los componentes de bajopeso molecular de la vinaza
Para el uso racionalizado de las vinazas esde primordial importancia conocer sus
componentes químicos. Los resultados aquípresentados están basados en resultadosobtenidos en el estudio de Sucromiles S.A.: ‘Identificación de compuestos orgánicos envinaza’ por Angélica Morales A. y HeribertoVictoria M.de Sucromiles S.A, Alonso JaramilloA. de la Universidad del Valle y Jesús E.Larrahondo de Cenicaña.
Los resultados de este estudiomostraron la siguiente composición de lavinaza (Cuadro 1).
Nota Técnica
Usos alternativos de las Vinazas de Acuerdocon su Composición Química
Gonzalo Berón Medina*
* Ing. Químico.
Cuadro 1. Algunos compuestos orgánicos de lavinaza.
Compuesto Concentración(% m/m)
2,3 butanodiol 0.01
2-metil –1,3 butanodiol 0.20
Glicerol 2.70
Sorbitol 1.40
Acido láctico 1.30
Acido succínico 0.70
Acido málico 0.23
Acido aspártico 0.05
Acido aconítico 1.80
Acido cítrico 0.80
Acido quínico 0.70
fructofuranosa 0.50
glucopiranosa 0.30
Sacarosa 0.20
Trehalosa 0.30
Otro estudio importante es: ‘Lowmolecular weight organic composition ofethanol stillage from sugarcane molasses,citrus waste, and sweet whey’ (J. Agric. FoodChem. 1994),
15 LAS VINAZAS
16
cuyos resultados muestran que la vinaza contiene: 0.77% de ácido láctico, 0.58% de glicerol, 0.38%de etanol y 0.15% de ácido.
Los compuestos químicos en el Cuadro1 suman aproximadamente 9.5% de una vinazaal 55% de sólidos en base húmeda. Se puedeobservar que, los cuatro primeros de estoscompuestos son alcoholes polihídricos siendolos más importantes la glicerina y el sorbitol quetienen usos muy diferentes; los siete compuestosquímicos que siguen son de bajo peso moleculary generan enlaces coordinados con ionesmetálicos, o sea, son de carácter secuestrantey pueden ser utilizados como agentes quelantesde cationes en muchos procesos químicos yaque forman complejos metálicos solubles concationes bivalentes y trivalentes de gran utilidaden la agricultura y en química industrial en general,igualmente, los ácidos orgánicos forman salessolubles con muchos metales que son nutrientesy facilitan su absorción por las plantas; los cuatroúltimos compuestos son carbohidratos del tipomonosacáridos y disacáridos de utilidad enprocesos de fermentación y también tienencarácter quelante.
Neutralización de la vinaza yrecuperación de los alcoholes
polihídricos (glicerina y sorbitol)
Desde el punto de vista agroindustrial esimportante la neutralizar la vinaza para obtenerun producto sólido que facilite la mezcla en fasesólida con los abonos corrientemente utilizados.
También es interesante recuperar lamezcla de sorbitol y glicerina, ya que es muy
difícil su recuperación por separado debido aque ambos tienen un punto de ebullición muycercano cuando el primero se encuentra enfase líquida. En la Figura 1 se presenta elesquema y la comparación de las propiedadesde los alcoholes polihídricos de bajo pesomolecular contenidos en la vinaza.
Desde hace varios años se ha tratadode recuperar la glicerina de las vinazas demelaza y remolacha. Algunos de losprocedimientos aparecen en: ‘Levaduras yalcoholes y otros productos de la fermentación. Manual de la técnica de la fermentaciónincluyendo los aparatos correspondientes ylas nuevas normas de análisis’. Este procesodeja un residuo sólido útil para la agriculturaque básicamente son ácidos orgánicoscontenidos en la vinaza los cuales al sertratados con cal se convierten en salesinsolubles en alcohol. Esta pasta que se haformado después del tratamiento con cal seextrae con etanol aprovechando la propiedadde la solubilidad de los alcoholes polihídricosen etanol. La pasta se puede utilizar comofuente de calcio bien sea para enmienda desuelos o fertilizante. Finalmente se destila elalcohol quedando una solución de glicerinay sorbitol en agua que se puede concentrarcon arrastre de vapor al vació, un métodoconvencional para recuperar la glicerina.
Para las vinazas de remolacha seutilizan otras variantes de este método queconsiste en neutralizarlas con cal y despuésse agregan floculantes minerales u orgánicos. En un recipiente de clarificación se dejadecantar las sustancias que se encontrabanen suspensión en la vinaza, se separa esteresiduo sólido del fondo que se puede utilizar
Vinaza
Cal Neutralización
Etanol Extracción de polihídricos Residuo sólidopara uso agrícola
Polihídricos + etanol
Glicerina Sorbitol Destilación deetanol
Concentración y destilación de glicerina y sorbitol
Figura 1. Esquema de neutralización y extracción de alcoholes polihídricos de vinaza.
como fertilizante y la parte líquida que contienelos alcoholes polihídricos (glicerina, sorbitol yotros) se destila al vació concentrándolos.
Usos de la vinazas por la acidez delos compuestos orgánicos y las
características coloidales
Los ácidos orgánicos y los coloides orgánicosque contiene la vinaza tienen una gran facilidadpara formar enlaces de coordinación concationes y dispersantes cuando esta seneutraliza con hidróxido de sodio o conhidróxido de potasio (el sodio y el potasio soncationes que t ienen característ icasdispersantes).
El color limita el uso de la vinaza comodispersante en la industria de recubrimientoy de limpieza, no obstante, se han hechoensayos para mejorarlo utilizando peróxidode hidrógeno, con resultados parcialmentebuenos.
La vinaza como extractante deelementos secundarios
para uso agrícola
Calcio y Magnesio
Es conocido el uso de carbonato de calciopara tratamiento de suelos ácidos o sea elproceso conocido normalmente comoencalamiento. Este compuesto es de lentasolubilidad en el suelo, lo que retarda su efecto.Otras sales de calcio como el yeso (sulfatode calcio) son más solubles y aportan ionessulfato al suelo. La cal viva y el hidróxido decalcio igualmente tienen las mismaslimitaciones.
Actualmente se está investigando eluso de sales de calcio más solubles paraenmiendas de suelos sódicos y salino-sódicos,entre ellos, nitrato de calcio y acetato de calcio.
Los ácidos orgánicos que contienela vinaza y sus aminoácidos al reaccionarcon el calcio producen sales que son solublesen agua, estos ácidos además son de carácterquelante y el producto en total contiene lospolímeros floculantes de la vinaza que lohacen muy apto para la enmienda de suelosácidos y básicos.
Si el suelo es sódico estas sales decalcio solubles pueden desplazar el sodio delcomplejo del intercambio iónico, y si tienebuen drenaje este sodio se puede lavar. Ensuelos ácido-aluminicos puede desplazar elaluminio del complejo de intercambio iónico.
Una gran extensión del territoriocolombiano se encuentra constituido porsuelos ácidos caracterizados por una bajafertilidad natural. En este tipo de suelos elcrecimiento de las plantas se puede verafectado por toxicidad de aluminio, hierro,manganeso y algunos casos cromo y niquely deficiencias de calcio, magnesio, fósforo yazufre; o por alta concentración de iones dehidrógeno y baja disponibilidad de otroselementos como nitrógeno y potasio.
Para obtener calcio y magnesiosoluble a partir de los ácidos orgánicos de lavinaza se puede hacer reaccionar está conla correspondiente sal u óxido que puede sercal dolomítica, óxido de magnesio, calagrícola, yeso, cal viva e hidróxido de calcio. Se debe anotar que por su estructura químicalos ácidos de la vinaza tienen condición buffer,es decir, que al agregarles el neutralizante elpH no cambia bruscamente si no lentamentepor lo tanto se puede regular adecuadamenteel pH final, y de esta manera se puedenobtener una gama de productos de distintasconsistencias. La estructura de los ácidosorgánicos que contiene la vinaza es lasiguiente:
Láctico:
Aconítico:
Cítrico:
Quínico:
Succínico:
17 LAS VINAZAS
Dependiendo de la cantidad de salesde calcio o magnesio que se hagan reaccionarcon la vinaza se obtendrán productos deconsistencia liquida, pastosa y sólida y con unpH superior a 7. El producto sólido de es muypegajoso e incompatible con los fertilizantesque se mezclan en las maquinas abonadoras.
Las vinazas y los micronutrientes
La mayoría de los compuestos químicoscontenidos en las vinazas son de carácterquelante por tener grupos aminos, diácidos ehidróxilicos.
Generalmente, y para evitar que seprecipiten en forma de sales insolubles, losmicronutrientes se suministran a las plantasen forma de quelatos, compuestos en loscuales las uniones se efectúan porcompartimiento de pares de electrones. Entrelos compuestos más simples y comunes queforman complejos de coordinación seencuentra el amoniaco, que tiene doselectrones que puede compartir con ionesmetálicos formando una serie de complejosamoniacales (NH3) con diferentes metales.
La etilendiamina, cuya fórmulaaparece a continuación, es uno de los primerosquelantes que fue estudiado.
H2N — CH2 —CH2—NH2
Me
Cuando ambos pares de electronesinteraccionan con el mismo metal se formauna configuración del metal atrapado por losdos grupos aminos.
Así mismo los aminoácidos tambiéninteraccionan con el mismo metal y formanuna configuración en la que queda atrapadoel metal, de la forma siguiente.
Para preparar micronutrientes enforma de quelatos, el ácido que más se utilizaes el aminopolicarbosilico EDTA (Etilendiaminotetracetico) o sus sales. Los compuestosquímicos que más se utilizan son los sulfatosde hierro, manganeso, cobre y zinc que sonrápidamente solubles en la vinaza.
La vinaza se puede utilizar nosolamente como ‘secuestrante’ de estoscationes sino también para producir sus salesorgánicas haciendo que reaccione en calientecon óxidos de hierro, zinc, manganeso y borax.
La vinaza en caliente se puede utilizarpara extraer micronutrientes residuales de laindustria metalmecánica o de fundición, comoescorias Thomas. También es posible ensayarel ataque de las vinazas a minerales comosulfuros de hierro y zinc con el objeto de liberarcationes micronutrientes.
Reacciones de la vinaza con urea
Como fuente de nitrógeno el producto másconocido es la urea, cuando se aplica al suelosu primer paso consiste en que por las enzimasureasa forma carbonato de amonio, la soluciónde agua en el suelo sube a un pH de 8.5 yesta reacción se completa en 48 horas. Elcarbonato de amonio es un compuesto muyinestable y si no se retiene en el suelo sevolatiliza y se pierde en la atmósfera antes deque se formen nitritos y nitratos asimilablespor la planta.
C = O + 2H2O Enzima/urea = (NH4)2CO3NH2
NH2
Para evitar las perdidas de urea seestán usando resinas urea formaldehído queregulan el suministro de amonio al suelo. Porotra parte, la urea es una base débil quereacciona con la acidez de las vinazasformando sales orgánicas de amonio que sonmás estables que el carbonato de amonio.Estas sales también se hidrolizan por lahumedad del suelo pero forman compuestosmás estables que el carbonato de amonio conmenos perdidas el suministro de amonio alsuelo.
O
R - CH - CH2 - C - O
2HN
Me
18
Los aminoácidos de la vinaza enfertilización foliar
Las proteínas y los aminoácidos de la vinazapueden jugar un papel muy importante en lafertilización foliar. La vinaza se puede hidrolizarpara que la mayor parte da la proteína sefragmente a aminoácidos. Estos no solamenteson quelantes sino que están siendo utilizadoscomo bioestimulantes, es decir, estimulan elproceso de la fotosíntesis. Actualmente seestán utilizando en fertilización foliar junto conmicronutrientes. Una vinaza hidrolizada,neutralizada y mezclada con urea puede serun excelente fertilizante foliar. En el procesode hidrólisis los compuestos de alto pesomolecular de la vinaza se fragmentan dandocompuestos de menor peso molecular y conmejor capacidad quelante, lo que permite unafácil translocación de la fase acuosa del sueloa las raíces de la planta. La molécula de ureaes muy eficiente para ser absorbida por lashojas de la planta o también se pueden utilizarhidróxido de potasio para neutralizar la vinaza.
La vinaza como extractantedel ion fosfato
La roca fosfórica es la principal fuente defósforo para producir ácido fosfórico. Paraliberar el anión fosfato de la roca fosfórica sehace reaccionar con ácido sulfúrico o conácido nítrico con lo que se obtiene libre el ionfosfato y como residuo fosfato de calcio onitrato de calcio, respectivamente, según seael caso.
En suelos ácidos el fosfato puede serabsorbido por los óxidos de hierro o de aluminiocontenidos en las arcillas de tal manera queno es disponible para las plantas; en suelosbásicos se puede neutralizar con el calcioformando fosfato de calcio insoluble.
La roca fosfórica reacciona tambiéncon los ácidos orgánicos de bajo pesomolecular contenidos en la vinaza liberandoel anión fosfato y quedando como residuosales orgánicas de calcio. Por otra parte estassales orgánicas de calcio son más solublesque las sales minerales y por este motivo máseficientes en el suministro de calcio a lasraíces de la planta o en la neutralización desuelos ácidos. Esta reacción de ácidosorgánicos con roca fosfórica ocurre cuandolos microorganismos que actúan sobre lamateria orgánica generan ácidos que atacanlos minerales fosfatados del suelo y cuandoen el laboratorio para analizar fosfatos seextraen estos usando ácido cítr ico.
En muchos estud ios se hacomprobado la necesidad de la materiaorgánica en los suelos para evitar que el ionfosfato se precipite. Al hacer reaccionar lavinaza en exceso en caliente con la rocafosfórica no solamente se libera este ion sinoque en el producto final queda toda la demateria orgánica contenida en la vinaza queevita que el ion precipite y facilita el intercambioaniónico. Además queda el calcio en formade sal orgánica de calcio soluble. Paraconseguir liberar ion fosfato es importantehacer la reacción con un exceso de vinaza.
Uso de la vinaza como extractantede residuos calcáreos
Los residuos de conchas marinas o decáscaras de huevo reaccionan con los ácidosorgánicos de la vinaza produciendo nosolamente un calcio soluble sino también ionesfosfatos y otros cationes importantes para laagricultura. En el caso de la cáscara de huevoeste material no solamente contiene carbonatode calcio sino también proteína de la películaque reviste la cáscara en su interior, estaproteína se convierte en amoniaco, nitritos ynitratos.
La harina de huesos obtenida pormolienda y tratamiento con vapor es muyvaliosa por su contenido de fosfato cálcico ypor los iones fosfatos que pueden ser másdisponibles para las plantas cuando se tratacon vinaza.
19 LAS VINAZAS
OR - C - ONH3
+ 2HOH = 2NH4OH + R - (COOH)2C - ONH3O
Introducción
El Grupo KIMEL*, una empresa de medioambiente y de gestión de residuos, inició en1996 en el Valle del Cauca un proyecto derecuperación y transformación de vinaza decaña de azúcar con el objeto de darle valoragregado y mejorar su mercado.
La primera tarea consistió en caracterizar estesubproducto con base en parámetros quepermitieran compararlo con otros productosde usos en la industria y en el agro. Antes deesa época, la vinaza era considerada comoun residuo resultante de la destilación demelazas con origen en la caña de azúcar, quese producía en concentraciones del orden del8% de sólidos totales, es decir, contenía 92%de agua. En estas concentraciones no eraposible utilizarla ni para la industria ni para elagro, por tanto, era preciso concentrarla hastael porcentaje máximo que la tecnología loexigía y el comportamiento de la misma vinazalo permitiera. No obstante, ya existían algunaspocas desti lerías en el mundo queconcentraban este efluente con el fin de reducirsu volumen y facilitar su traslado para algunosusos, fundamentalmente en la alimentaciónde vacunos.
Como elemento patrón para la caracterizaciónse tomó la vinaza concentrada al 50% desólidos totales, siendo el primer obstáculo ladefinición de cuáles serían los patrones basede sólidos disueltos y de sólidos en suspensión.
Nota Técnica
Usos Industriales y Agrícolas de la Vinazade Caña de Azúcar
Daniel IrisarriPresidente de KIMEL de Colombia S.A.
La vinaza contenía un porcentaje de sólidosen suspensión muy variable, que oscilabaentre 10% y 20%, lo cual obligaba a desarrollarun Proceso de Clarificación que permitieraobtener un producto concentrado decaracterísticas regulares y constantes en eltiempo con una especificación muy cerradapara los sólidos en suspensión, permitiendoasí un producto bien definido y procedente deun proceso industrial.
Metodología
Se decidió trabajar con vinazas con uncontenido máximo de 0.5% de sólidosinsolubles o en suspensión. Este producto secaracterizó través de todo el año con base encomponentes orgánicos e inorgánicos, ya quela calidad era influenciada de forma directa ysignificativa por las condiciones de climadurante la zafra y por diversas circunstanciasdurante los procesos de obtención de melazaen fábrica y de destilación. Afortunadamentese llegó a la conclusión de que en formarepresentativa las alteraciones de losparámetros de la vinaza se podían encuadrardentro de una ficha técnica válida para ladefinición de un producto en el momento deser utilizado como una materia prima. Ademásde las características de esta ficha técnica, lavinaza ha sido estudiada y se le hanencontrado usos y aplicaciones válidas parasu utilización dentro de las normativas deMedio Ambiente.
* Los productos y los procedimientos citados en este documento se encuentran debidamente registrados.
Concentradores de ILV (Foto 1) y de KQE (Foto 2).
20
Después de caracterizar la vinaza ycompararla con otras materias primas y otrosproductos elaborados que estaban en losmercados industrial y agrícola, se llegó a laconclusión que este subproducto tenía unamplio campo de aplicaciones, siempre ycuando, se conservarán las característicastécnicas y la presentación fuera adecuada.Surgió, entonces, la necesidad detransformarla de concentrado a polvo soluble. Este proceso y la logística necesaria para sumanejo fue algo realmente difícil de resolver,ya que no existía en el mundo una tecnologíade secado de la vinaza de forma industrial.Ante la imposibilidad de encontrar fabricantesde secadores industriales responsables de laventa o desarrollo de una planta de este tipo,KIMEL tuvo que aceptar el reto y hacer eldesarrollo necesario lo que implicó un año detrabajo y unas inversiones importantes quepermitieron un mayor conocimiento de laproblemática de la vinaza.
Una vez culminado con éxito el retode producir de forma industrial vinaza en polvo,se estaba frente a una materia prima quebasaba sus posibles usos en la enormediversidad de comportamientos de sucomponente orgánico, un muy especial ypolifacético complejo polimérico; además, estamateria se encontraba en formas líquida ypolvo, que resolvían la problemática de lalogística del mercadeo.
Pero no era posible ignorar los sólidosinsolubles o en suspensión, que representanun volumen apreciable y hacen parte de laproblemática de la vinaza. En consecuenciafue necesario dedicar investigación eimaginación para encontrar un procesoadecuado para su transformación en unproducto con un valor agregado, un mercadoadecuado y una tecnología de respaldo. Estossólidos se obtienen directamente en forma delodo con un alto porcentaje de vinaza formandola parte líquida con un alto porcentaje delcomplejo polimérico y por consiguiente consus cualidades. Todo lo anterior hizo posiblesu utilización como una de las materias primaspara la elaboración de granulados especiales.
Planta de secado de vinaza.
Vinaza granulada
Saco de granulado Kimelgran
21 LAS VINAZAS
Identificación del complejo polimérico
En estudios prev ios se determinóanalíticamente que el producto está compuestopor agua, sales minerales y materia orgánica(Cuadro 1). Para determinar y cuantificar conmayor precisión las diferentes fracciones dela materia orgánica se han utilizado las técnicasanalíticas: ensayos enzimáticos, RMN, IR,Cromatografía de gases-TIR
Para determinar las características delcomplejo polimérico se han realizado laspruebas siguientes:
• Hidrólisis con alfa-amilasa (hidrólisisselectiva del monómero terminal).Refleja un incremento en cinco vecesel contenido de glucosa y tres vecesel contenido en sacarosa, por lo quese estima que los polímeros debenser de cadena corta (hasta 8 unidadesde monómero). Utilizando el métodoviscosimétrico se calculó que el pesomolecular es de 4800 g/mol,aproximadamente.
• Grupos funcionales del complejopolimérico KLA 1045. La siguientefase consistió en identificar los gruposfuncionales presentes y para ello serealizó un espectro infrarrojo (IR), elmostró que existen grupos funcionalespropios de las moléculas que formanel complejo polimérico: carbonilo,alcohol, alcanos y esteres. Tambiénse ha detectado la presencia de fuertespuentes de hidrógeno.
• Como grupos fundamentales para laformación de quelatos así como parasu participación en sistemas deintercambio iónico, se encontraron losgrupos de ácido carboxilico ycarboxilatos (-COOH y –COOMe).
La cuantificación de estos grupos demoléculas ha sido fundamental y para ello seha diseñado el experimento que se resume acontinuación.
Determinación de grupos ácido ycarboxilato por FTIR en el complejo
polimérico KLA 10451
Para la determinación cuantitativa de losgrupos ácidos y carboxilato presentes en elcomplejo polimérico, mediante el método deespectroscopia infrarroja de transformada deFourier (FTIR) se parte patrones siguientes:(1) ácido etilendiamino tetraacético EDTA comoportador de grupos –COOH y (2) acetato dezinc como portador de grupos –COOMe.
Debido a la imposibilidad de lograr ladisolución de EDTA en disolventes adecuadospara el estudio del infrarrojo en disolución, sedecidió llevarlo a cabo a partir de mezclasfísicas de estos productos con KBr enconcentraciones conocidas. Se prepararonmezclas de concentraciones de los patronesen las proporciones siguientes:
• Patrón 1 = 0.1 g en 100 g de KBr • Patrón 2 = 0.2 g en 100 g de KBr • Patrón 3 = 0.3 g en 100 g de KBr
El peso final de las pastillas fue de0.3 g y para la muestra se utilizó 0.3% enpeso. A partir de las mezclas indicadasa n t e r i o r m e n t e s e r e a l i z a r o n l o scorrespondientes espectros infrarrojos a losque se les midió la intensidad de las bandasdebidas al grupo ácido carboxílico y alcarboxilato, en cada caso.
Se dispuso de tres espectros (0.1%,0.2% y 0.3%) correspondientes a cada unode los compuestos EDTA, acetato y EDTA 2-Na y espectros correspondientes a muestrade complejo polimérico, EDTA y acetato dezinc. Con los valores obtenidos se hicieron lascurvas de calibración correspondientes aintensidad vs. moles de producto/100g KBr.Con estos datos y a partir de la extrapolaciónen las rectas de calibrado se han determinadolos gramos de producto que contiene 1 molde ácido y/o sal. Estos cálculos y suinterpretación gráfica pueden ser solicitadosal autor.
En conclusión, la presencia decarboxilo en el complejo polimérico es de 18%vs. una presencia de carboxilo en el EDTA de60%, lo que supone que el complejo poliméricoposee el 30% de carboxilo comparado con elEDTA.
1 Los estudios, análisis, ensayos y experimentos han sido realizados por la Fundación AZTI www.azti.es y la Universidad
del País Vasco.
22
Cuadro 1. Contenidos al 50% de concentración en el complejo polimérico. Promedios de 10 análisis.
Elementos mayores (%)
N total 1.17 Mg (MgO) 0.8
P (P2O5) (%) 0.33 Calcio (CaO) 0.6
K (K2O) 5
Elementos menoresa (%)
Fe 500 B 9
Mn 70 Cu 8
Zn 15
Aminoácidos (%)
C orgánico total (%) 13.6 Carbohidratos 20
Relación C/N 20 Proteínasb 8
Aminoácidos libres (%) 0.58
Azúcares (%)
Totales (%, en glucosa) 3.59 Fructosa < 0.5
Reductores (%, en glucosa) 2.79 Glucosa < 0.5
Acido láctico (%) 2.90 Maltosa < 0.5
Sacarosa (%) 0.40 Lactosa
monohidratada
< 0.5
Otros componentes (%)
M.O. total 39 Acidos fúlvicos 35
Extracto húmico total 38 Acidos húmicos Trazas
Concentración 50 Cenizas 11
Densidad aparente (g/cc) 1.28 pH 4.5
a. Las determinaciones de elementos menores se hicieron en base seca. Las demásmediciones son en base fresca.
b. (A.Asp-A. Glu-Ser-Gly-His-Arg) (Thr-Ala-Tyr-Val-Leu-lleu)
Usos de la vinaza
El principal valor de la vinaza reside en lascualidades de su complejo polimeríco.Después de investigar qué productos con estacaracterística se encuentran en el mercado,se encontró que existía una importantediversidad y sorprendentemente la materiaprima Kimel compite con la mayoría de ellosen un alto numero de aplicaciones.
El complejo polimérico Kimel tiene unpeso molecular promedio de 4800 g/mol y losproductos en el mercado que sirvieron paracomparación tienen complejos poliméricos conun peso molecular medio entre 50,000 y100,000 g/mol. Aunque este hecho no esinconveniente para homologarlos en algunoscasos y hasta para superarlos en otros, sí esnecesario reconocer que no los puede sustituir
23 LAS VINAZAS
en un importante porcentaje de susaplicaciones.
La vinaza es un producto orgánicocon un alto potencial como medio de cultivode microorganismos, especialmente cuandose encuentra en estado l íquido aconcentraciones bajas, que requiere un manejoadecuado para evitar contaminaciones quealteran sus propiedades y dificultan algunasaplicaciones. Para obtener un producto debuena calidad debe vigilar todo el proceso deproducción desde el campo hasta la salida dela torre de destilación pasando por los procesosde clarificación, concentración, adecuación aluso específico y secado.
En la industria
El complejo polimérico de la vinaza tiene, entreotros usos industriales, los siguientes.
Construcción. En orden de importancia enrelación con el volumen de consumo se debecitar en primer lugar la industria del cementode hormigón, que demanda en el mundoaditivos con varios millones de toneladas deun complejo polimérico, el cual en unimportante porcentaje de sus usos es sustituiblepor el complejo polimérico de vinaza. Hacealgún tiempo en Estados Unidos fue necesariocerrar una importante factoría de poliméricospara la industria de la construcción, creandouna situación de carencia en el mercado quehizo necesario el uso del complejo poliméricode vinaza de KIMEL en algunos paísesafectados. Su aplicación es como aditivo enla preparación del concreto, actuando comofluidificante o plastificante y sustituyendo alagua.
En la literatura se encuentran datosque indican que es posible sustituir 16 lt deagua por 1 kg de aditivo. La vinaza o sucomplejo polimérico trabaja por vía física(eléctrica), con un extremo o cabeza hidrófilo(carga positiva) y el otro hidrófugo (carganegativa). El componente hidrófugo seintroduce en la parte sólida del concreto y elhidrófilo permanece en el extremo opuestoformando ‘pompones’ con carga eléctrica delmismo signo que se repelen entre sí, con elmismo efecto de fluidificación que el agua. Alusar menos cantidad de agua la resistenciadel concreto aumenta, o se puede usar menoscemento para obtener un concreto de igualresistencia.
Otros usos. El complejo poliméricotambién puede ser utilizada en menorescantidades para compactar y eliminar elexceso de polvo en vías carreteables yen la fabricación de aglomerados,oxicloruro de cobreasfaltos, curtimbres yproductos para la limpieza de calderas.
En la agricultura
En agricultura es necesario entender quela principal contribución de la vinaza ocurrea través del complejo polimérico. En estecampo se deben tener en cuenta loscomponentes orgánicos e inorgánicos dela melaza y sus interrelaciones, ya quemuchas veces estos últimos adsorben oretienen varios componentes orgánicosformando acomplejados.
El análisis con espectro de rayosinfrarrojos muestra que la vinaza poseedentro de su fracción orgánica, loscompuestos siguientes:
• Grupos OH (alcohol) de pequeñacapacidad complejante.
• Cadenas hidrocarbonadasCH-OH-CH o presencia de M.O.capaces de incorporar elemen-tos.
• Sales de ácido carboxílicoCOOH-metal en forma iónica ypor tanto con gran capacidad decambiar cationes y complejar.
• Acidos carboxílicos R-COOHcon función de agente disponiblepara formar nuevos complejos.
• Función esteres y alcoholesprimarios C-OH, C-O-C concapacidad para ceder oincorporar elementos ycomplejar.
• Puentes de hidrógeno –H --- H-con capacidad para unir cadenasy/o complejos.
E n t r e l o s c o m p o n e n t e sinorgánicos sobresale el potasio, unelemento que recientemente ha recibidoespecial atención con mejorador de lascondiciones de suelos tropicales.
En las presentaciones de líquidoy polvo, el complejo polimérico puede serutilizado como acondicionador de suelossalinos y complejante de nutrientes,
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estabilizador de materia orgánica en el suelo,potencializador de mezclas edáficas y foliares,mejorador y regulador de pH, en soluciónnutritiva para microorganismos benéficos,componente en soluciones aplicadas almomento del transplante, fertilizante quelatadode disponibilidad inmediata y como fuente demateria orgánica altamente disponible.
Como gránulo, el complejo poliméricose le ha incorporado un importante porcentajede silicio, hierro y elementos menores y tieneuna alta capacidad de retención de agua, porello, además de los usos de las presentacionesdel complejo polimérico como líquido y comopolvo, se añaden los siguientes laspropiedades de la forma combinada: (1)debido a los silicatos es un neutralizador dealuminio; (2) mejora la capacidad deintercambio de cationes del suelo; (3) tienealta capacidad como corrector de pH de aguade riego (Cuadro 2); (4) es un corrector de laalcalina en suelos debido a que las cadenashidrocarbonadas del complejo poliméricoenlazan los elementos minerales presentesen el entorno de aplicación volviéndolesasimilables por la planta, lo que significa nosolamente una mejor asimilación de losnutrientes sino también una progresivaliberación de los elementos de saturación; (5)mejora la estructura de los suelos pobres enmateria orgánica y evita la desertización; (6)
la capacidad de intercambio catiónico delcomplejo polimérico (reforzada en su formade grano) potencia la traslocación de cationespor actividad eléctrica, ya que los puentes dehidrógeno lo unen con las materias orgánicasexistentes en el suelo y las estabilizan; (7) laalta capacidad de retención de agua, una vezen el suelo, ejerce una acción favorable sobrela estructura y formación de agregados,disminuyendo la cohesión de partículas ygenerando una mejor aireación que favorecela actividad del entorno bacteriano de la zonaradicular; (8) es un medio nutritivo paramicroorganismos y un potenciador de laactividad bacteriana en los suelos; (9) actúacomo agente complejante construyendoenlaces en forma de quelatos, proceso quedepende directamente de la disponibilidad enestructuras carboxyl y carboxilatos (al menosen un entorno no sintético) y de gruposfuncionales capaces de capturar cationes sinnecesidad de un gran aporte de energía; (10)con el complejo polimérico se pueden crearlíneas básicas de mezclas con los elementosmayores NPK para mejorar los rendimientosde la fertilización, pero también líneas mássofisticadas con mezclas de elementossecundarios para corregir deficienciasnutricionales; (11) por su bajo peso moleculary tamaño reducidos de las cadenas que loforman, el complejo polimérico actúa comoagente coadyuvante en aplicaciones foliares.
Cuadro 2. Variación del pH en agua de riego pesada por la adición de complejopolimérico.
Posición Complejo numérico(/100 lt de agua)
Diluciónequivalente
(%)
pH resultante
1 0 0 8.12 0.1 0.1 7.43 0.2 0.2 6.94 0.3 0.3 6.45 0.4 0.4 6.16 0.5 0.5 5.87 0.6 0.6 5.78 0.8 0.8 5.69 1 1.0 5.8
Conclusión
Todo lo anteriormente expuesto estaactualmente en plena actividad y demuestralas capacidades de la vinaza si se procesa ytrata bajo un punto de vista industrial objetivoy de futuro.
Se demuestra también que laspresentaciones en forma de polvo y gránuloson una necesidad real para solucionar elproblema de logística y para facilitar el manejotanto en campo como en mezclas previas yen formulaciones.
25 LAS VINAZAS
Nota Técnica
Manejo de Vinazas: Metanización y Compostaje,Aplicaciones Industriales
Philippe Conil*
Las vinazas, como subproducto de la destilaciónde alcohol, tienen una carga orgánica muy alta,que las hacen potencialmente contaminantes.Una destilería de 150,000 litros diarios generala misma carga orgánica que una ciudad de 1millón de habitantes. La carga orgánica dependesin embargo de la materia prima utilizada (datosaproximados):
• melaza - 7% ST • jugo de caña – 3% ST • miel B o mezcla de melaza y jugo de
caña – 5% ST
Para facilitar la presentación de estaexposición, utilizaremos las vinazas “másprobables” de las destilerías del Valle de Cauca(Colombia), provenientes de una mezcla de 40%de melaza y 60% de jugo de caña, o de una mielB, con una carga contaminantes del orden de5% a 6% de ST (DQO de 50.000 a 60.000 mg/l).
Afortunadamente la naturaleza de estacarga orgánica faci l i ta su manejo yaprovechamiento. La vinaza siendo muyconcentrada, el volumen a manejar es bajo: 13m3/m3 de alcohol generado, o aún menos encaso de recirculaciones internas de la vinaza(hasta 4 m3/m3). Además todos los componentesde la vinaza provienen de la materia prima (jugode caña y melaza) y pueden servir de abono oaún alimento. No hay patógenos ni metalespesados ni componentes tóxicos. Los principaleslimitantes a su uso son su alto contenido depotasio, del orden del 6% de sus ST (SólidosTotales), tanto para abono como para alimento,así como su alto contenido de sulfuros.
Este subproducto es idóneo, y aún ideal,para metanización, a saber para sudescomposición anaerobia (en ausencia de aire),primer paso de su tratamiento como efluente.Su conveniencia para metanización varía sinembargo según la materia prima utilizada parala producción de alcohol, siendo ideal el jugo decaña y más complicada la melaza, por su mayorcontenido de sulfato.
La metanización es la forma más comúnde tratamiento de las vinazas en el mundo, a lapar con la ferti-irrigación. Su tratamiento por
compostaje (en pilas aireadas) es menos comúnpues implica la disponibilidad de grandescantidades de cachaza u otra materia primacomo soporte seco y fibroso.
Compostaje
El compostaje es una técnica centenaria queaplica para residuos secos y fibrosos. No esaplicable a la vinaza líquida ni concentrada ensí, pero las vinazas pueden ser añadidas alproceso de compostaje de otros residuos (co-compostaje). Una tecnología similar se utilizapara lodos de depuradoras, así como para loslodos de la industria petrolera. La cachaza delos ingenios azucareros es un sustrato ideal paracompostaje. El compostaje de la cachazapermite reducir su humedad, volumen y peso, yen consecuencia reducir sus costos de transportey de aplicación. Por esta razón este compostajesuele justificarse económicamente, con y sinadición de vinazas. Un Ingenio de 5.000 T decaña por día en el Valle del Cauca produce hasta300 toneladas diarias de cachaza. En otraspartes del planeta (países que tienen una zafralimitada a la estación seca) la producción decachaza es un poco menor por tonelada de cañamolida, pero esta cachaza es mas seca yorgánica que en Colombia, donde la cosechade la caña a lo largo del año arrastra muchatierra.
La adición de vinaza al compostaje decachaza se hace desde hace más de 20 añosen el mundo, con bastante éxito. Sin embargolas cantidades añadidas son generalmentemenores de 1 m3 de vinaza por tonelada decachaza. Esta proporción no permite dar una“solución” al manejo de las vinazas puesrepresenta una parte pequeña de la vinazagenerada. Un ingenio de 5.000 t/día condestilería (60% jugo + 40% melaza) produce150.000 litros de alcohol al día y 2.000 m3 devinazas al día, de las cuales solo 300 m3 (15%)pueden ser incorporadas al compostaje de lacachaza.
Dos vías existen para aumentar esteporcentaje: (1) la recirculación de las vinazasdentro de la destilería, para reducir el volumende descarga (pero aumentar su concentración).
BIOTEC, www.bio-tec.net , [email protected]
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28
Se puede llegar a generar solo 600 m3 de vinazapor día al 17% de ST, en vez de 2.000 m3 al5%; y (2) La concentración de las vinazas porevaporación.
Ambos sistemas son factibles, con susventajas y desventajas. Pueden también sercombinados. Debe de aclararse que laconcentración de las vinazas por evaporacióntiene un costo relativamente alto de energía, asícomo de químicos para el lavado periódico delsistema, y además genera otro tipo de aguasresiduales (las flemazas) que deben tambiénser tratadas.
En los mejores casos, la cantidad devinaza se puede reducir a 4 m3/m3 de alcohol,lo que permite co-compostarlas con cachaza enproporciones de 2 a 1. Es difícil pero factible.Depende de la composición de la cachaza y dela pluviosidad. Es mucho más difícil en Colombiaque en países con zafra. Más concentrada lavinaza, más difícil es aumentar su proporciónen la mezcla. Al contrario, si hablamos de vinazatratada, se asemeja a agua de riego y es mássencillo aumentar la dosis de aplicación.
Metanización
La metanización, o degradación anaerobia delos efluentes, es una tecnología muy eficientepara remover la carga de las vinazas. Permiteremover mas de 90% de su DBO, aunque solounos 70% de su DQO (Demanda Química deOxígeno), pues una parte de la DQO está enforma “dura” (no biodegradable); esta fracciónes muy baja cuando la materia prima es jugo decaña, muy alta cuando es melaza, e intermediacuando se utiliza miel A o miel B.
Sucromiles y Nabisco-Fleishmann enel Valle del Cauca mostraron en los años noventados ejemplos a gran escala de metanización devinazas. El primero utilizó un sistema de lagunasanaerobias cubiertas, y el segundo de reactorde tipo UASB, pues el tipo de vinaza era diferente,así como el vecindario, lo que implicaba diseñosdiferentes.
La metanización genera biogas comosubproducto. Este biogas de vinazas puedetener altas concentraciones de H2S (componentecorrosivo, tóxico y oloroso) cuando la proporciónde melaza es alta en la materia prima, pues lamelaza tiene altas concentraciones de sulfatos,provenientes del proceso de sulfitación del jugo, que se reducen a sulfuros en el procesoanaerobio. También puede generar olores, porescapes de biogas no captado, o por descargasdel efluente con biogas disuelto. Este riesgo
nuevamente es alto cuando se trata de vinazade melaza y es mas bajo cuando se trata devinaza de jugo de caña.
La metanización es sólo el primer pasode una cadena de tratamiento, hasta cumplircon las normas de descarga fijadas por laAutoridad ambiental.
El principal inconveniente de estesistema de manejo para los Ingenios del Valledel Cauca es la necesidad de cumplir con lasnormas de descarga fijadas por la autoridadambiental(200 mg/l de DBO = 99,1% de remoción). Unaremoción de DBO tan alta implica una grancadena de lagunas de ‘post-tratamiento’,preferiblemente aireadas, con un buen nivel deoperación y mantenimiento. Es difícil perorealizable.
Pero la metanización ‘controlada’ tienetambién ventajas sustanciales para las destilerías,entre ellas:
• Genera altas cantidades debiogas, que hoy en día tiene unmayor valor en el mercado quehace 2 años, por el incrementodel precio del petróleo. El mundoestá buscando fuentes renova-bles de energía, y los Ingenios tienenla posibilidad de ser unos actoresimportantes en este suministro. Elbiogas puede servir para: Vender aGases de Occidente para distribucióndomiciliaria / Generar vapor en una caldera de gas, y electricidad con unaturbina (24 horas al día, 365 días alaño) / Generar agua caliente paraprecalentar el agua de las calderas/ Generar electricidad en motores degas o turbinas de gas.
• Permite registrar el proyecto comoMDL (Mecanismo de DesarrolloLimpio- Protocolo de Kyoto), no solopor la sustitución de energía fósil, sinopor evitar la liberación de metano ala atmósfera, que es uno de losprincipales gases de efecto inverna-dero. Con este registro los Ingeniospueden vender sobre el mercadointernacional, y Europeo en particular,“Cert i f icados de Reducción deEmisiones” de carbono (CER, o“Bonos de Carbono”).
• Permite aumentar la dosis deaplicación de vinaza (tratada) alcompostaje de cachaza, pues en vezde aplicar una materia prima, estáaplicando un líquido diluido que se
29 LAS VINAZAS
asemeja a agua de riego. De estamanera es posible aplicar hasta 3 o4 m3 de vinaza por tonelada decachaza, y en ciertos casos disponer
de toda la vinaza sin descarga algunaal río.
• Facilita los proyectos de ferti-irrigación(el efluente tratado es de aplicaciónmás fácil que la vinaza cruda.
Esquema de flujo de un sistema ‘mixto’ de mecanización-compostaje de las vinazas.
Costos aproximados de los sistemas
InversiónSistema bio-tec de metanización para 100 tDQO/día: US$1.5 millones.Sistema de compostaje de cachaza y vinazas:US$1 millón (incluyendo equipo de aplicaciónagrícola por voleo)aprovechamiento del biogas: función del tipode aprovechamiento (los sistemas de menorcosto son el uso en calderones y calderas, o laventa a Gases de Occidente) ingresospotencialesCertificados de carbono: 100,000 t CO2/año= US$600,000 por añoEnergía: Función del tipo de aprovechamientoy del costo de la energía sustituida.
Costos de O&MBiodigestores: US$100.000/añoAprovechamiento del biogas: función del tipode aprovechamiento.
Ejemplos en otros tipos de agroindustrias:
Estos sistemas de metanización de cargasorgánicas altas se utilizan también en otros tipos
de agroindustria como las de caucho, de palmaafricana o de yuca.
Los efluentes de las extractoras deaceite de palma tienen también concentracionesde DQO del orden de 60.000 mg/l, DBO de30.000 mg/l y SS de 25.000 p.p.m. Estosefluentes son también concentrados en potasio,salen a 80 grados de la fábrica y tienen un pHde 4. El sistema más común de tratamientode estos efluentes, muy similares a las vinazas,es el lagunaje (serie de lagunas), hasta cumplircon las normas ambientales, que en Asia sonusualmente de menos de 200 mg de DBO/l.En Colombia existen unas 40 extractoras deaceite de palma, que en su casi totalidad utilizaneste sistema de tratamiento, que inicia congrandes lagunas anaerobias, generadoras debiogas, y termina con lagunas de pulimento.
Las extractoras de aceite tienentambién un residuo fibroso y relativamente seco,similar a la cachaza de los Ingenios (raquis otuza), pero son muy escasas en el mundo lasextractoras que realizan un sistema directo deco-compostaje, pues se genera tres a cuatroveces más efluente que raquis, y este sistemade co-compostaje es de difícil manejo.
30
La captación y el aprovechamiento delbiogas de las lagunas anaerobias es tema deactualidad en el sector palmero desde hace unaño, por varias razones:
• los acuerdos de Kyoto permiten lacomercialización de Certificados deCarbono de Emitido (mecanismosMDL) que generan un ingresosustancial a los palmicultores quecaptan el biogas de sus lagunas o lasconvierten en biodigestores. LaFederac ión de pa lmicu l to res ,FEDEPALMA, está negociando paratodos el los un acuerdo-marco“sombrilla” que les permita beneficiarsede estos ingresos con un mínimo dedesgaste administrativo.
• el biogas tiene un valor que incrementaa la par con el precio del petróleo; lamayoría de estas empresas no estáconectada a la Red y depende enparte de plantas eléctricas diesel. Elbiogas sustituye el diesel. Enotras extractoras el biogas pre-cal ienta el agua de caldera omantiene una producción devapor y electricidad permanente,los 365 días al año.
• en algunos países (no es el casode Colombia) el Estado promueve lageneración de electricidad con fuentesalternas de energía, y obliga a losdistribuidores a comprarla a buen precio(mayor a 6 centavos de dólar por kWh);es el caso de Honduras por ejemplo.En Bélgica, además de un precio decompra de la electricidad al precio (muybajo) del mercado, los productores deelectricidad renovable comercializan“Certificados Verdes” cuyo valorpor kWh generado es mas deldoble del valor de la electricidadvendida.
La biodigestión se hace en biodigestoresde concreto, o mucho más comúnmente enlagunas anaerobias cubiertas (carpa flotante).BIO-TEC ha sido pionero en Colombia en eltratamiento de efluentes agro-industriales y enparticular en el aprovechamiento del biogas delas lagunas de palma.
Componentes de un sistema Biotecde metanización para efluentes de
alta carga orgánica
• Enfriamiento • Lagunas de tierra impermeabilizadas,
con TRH superior a 25 días
• Sistema de alimentación del efluente • Sistema de recolección del efluente • S is tema de agi tac ión in terna • Sistema de purga diaria o semanal • Sistema de disposición de los
lodos de purga (co-compostaje,ferti-irrigación o lechos de secado)
• Sistema de captación del biogas(carpa flotante)
• Red de biogas (conducción, remociónde la humedad, filtros de H2S,compresión)
• Sistema de control y monitoreo,incluyendo PLC y control remoto (porInternet)
El aprovechamiento del biogas se hacemayormente en motores de gas (o dual-fuel)para generar electricidad (Palmeiras y PSE enTumaco) o en calderas (Cartones América enCali o Sucromiles en Palmira); en algunos casospara distribución urbana (Sololá en Guatemala)o alumbrado de gas (Liofilizado en Chinchiná).
En Colombia la primera planta demetanización de efluentes de palma por mediode lagunas cubiertas se encuentra en Tumaco(PALMEIRAS S.A., producción de 500 kW).BIOTEC está ahora montando una planta enHonduras para la venta de 1 MW a la Rednacional (ENEE).
Formas de contratación
Si bien existe una cultura “nacional” decontratación de proyectos por fasesindependientes (diseño, compras, montajes,puesta en marcha, y operación), este sistemaque diluye la responsabilidad del funcionamientoentre varios operadores, no es adaptado aproyectos complejos que involucren procesosbiológicos, como es el caso de sistemas demetanización. El diseñador debe deresponsabilizarse del correcto funcionamientode sus sistemas.
Se aconseja la compra de estas plantas‘llave en mano’, incluyendo puesta en operación,y ojalá con varios años de operación incluida.Empresas como BIOTEC ofertan también estossistemas por concesión, por mas de 20 años,en los cuales se encargan de la inversión y dela operación, y amortizan su inversión y costoscon la venta del biogas y de los Créditos deReducción de Emisiones.
31 LAS VINAZAS
Nota técnica
El Precio de la Melaza Continúa CreciendoAnte el precio creciente de la melaza, la Vinaza60 es una
alternativa de sustitución económica y efectiva
José Gnecco Mancheno
La alimentación constituye el 60% de los costosde producción en la ganadería tropical. Parael ganadero, tradicionalmente acostumbradoa suministrar energía a sus animales medianteel uso de la melaza, el margen de utilidadempieza a verse afectado debido al inusitadoincremento del precio de venta de este insumo. En el último año este incremento ha sido demás del 122%, alcanzando valores por encima$200/kg (Figura 1). Con la entrada enfuncionamiento de las plantas productoras deetanol carburante esta tendencia va a continuary se espera que para mediados del 2006 elprecio alcance un valor cercano a los $250/kg.
Ante este panorama, la Vinaza60_vinaza concentrada con 60% de sólidostotales y subproducto de la destilación dealcohol_ se presenta como una interesantealternativa de sustitución de la melazacomercial como energético para la alimentaciónanimal (Cuadro 1), como lo demuestran losresultados de más de 30 años de uso en elValle del Cauca.
Los ganaderos dedicados tanto a laproducción de carne como de leche utilizan laVinaza60 como un sustituto de la melaza decaña, adicionándola en las dietas pararumiantes en una proporción que varía entre1.5 y 2 kg/animal por día, previo un periodode acostumbramiento de estos deaproximadamente 15 días. Esto significa que1.5 kg de vinaza60 suministran al animal lamisma cantidad de energía que un 1 kg demelaza, pero a un menor costo (Cuadro 2).
Adicionalmente la Vinaza60 contieneun porcentaje mayor de proteína provenientede levadura que la melaza, su baja viscosidadfacilita su manejo, tiene excelente palatabilidadpara los animales y permite reducirparcialmente el consumo de sal mineralizada.
SUCROMILES S.A. es una empresalocalizada en el Valle del Cauca que desdeabri l de 2004 opera una planta deconcentración de Vinaza60 con capacidadpara suministrar 100 t/día d un producto estableen calidad.
Figura 1. Fluctuación del precio comercial de la melaza en el periodo abril de 2004-diciembre de 2005.
PRECIO DE LA MELAZA EN COLOMBIA - 2005
PR
EC
IO (
$/K
g)
Jefe de Tecnología de PlantaSUCROMILES S.A.
TIEMPO (FECHA)
32
Cuadro 1. Características químicas y físicas de la melaza80 y la vinaza60.
Cuadro 2. Costos en fábrica y de transporte y del aporte energético de melaza y vinaza60.
Característica Unidad Melaza80 Vinaza60
Húmeda % m/m (b.h.) 20 40
Sólidos totales % m/m (b.h.) 80 60
Proteína % m/m (b.h.) 2.50 5.68
Fibra % m/m (b.h.) 0 0
Grasa % m/m (b.h.) 0 0
Ceniza % m/m (b.h.) 7.70 12.9
Energía neta Mcal/kg 1.31 0.88
Extracto libre de N % m/m (b.h.) 69.80 41.42
Calcio (como Ca) % m/m (b.h.) 0.70 0.65
Fósforo (como P) % m/m (b.h.) 0.018 0.085
Potasio (como K) % m/m (b.h.) 2.05 4.4
pH adim 5.20 4.5
Densidad Kg/m3 1450 1300
Viscosidad (40 oC) cp 2500 200
Característica Condición Melaza Vinaza60
Precio ($/kg) FOT en fábrica 204 30
Transporte ($/kg) Cali-Medellín 50 50
Costos/kg puesto en Medellín
Producto ($) _ 204 30
Transporte ($) _ 62 62
Total ($) _ 266 92
Con base en igual aporte energético
Cantidad requerida (kg) _ 1 1.5
Costo/dosis de energía ($) 1.33 Mcal 266 1.38
33 LAS VINAZAS
Norma Técnica Colombiana 5167
Materiales Orgánicos Utilizados comoFertilizantes o Acondicionadores de Suelos
(Primera actualización -mayo 31 de 2004)
Jairo Ricardo Barreto Reyes2
En el Congreso de Colombiano de la Cienciadel Suelo realizado hace cerca de 20 años enMedellín, cuya temática fue La MateriaOrgánica del Suelo, el autor presentó losestudios que dieron lugar a la NTC-2235 DE1987 sobre gallinaza y productos derivados,cuyos requisi tos no tuvieron mayortrascendencia en los parámetros de calidadde los productos de origen aviar que secomercializan en Colombia. Es así como hasta
Antecedentes.
hace poco tiempo se encontraban garantíascomo la siguiente: gallinaza 100 % y humedadmáxima 14%, lo cual no permitía evaluar lacalidad de estos productos. De otra parte, enestudios realizados por el Grupo GIEM de laUniversidad de Antioquia, se encontraronvalores disímiles para diferentes gallinazascomerciales, tal como aparece en el Cuadro 1.Cuando los datos en el Cuadro 1 se sometierona análisis de varianza, se encontraron altosvalores de dispersión (Cuadro 2).
2 Agrólogo. M.Sc. en Suelos y Aguas UN. Coordinador Regulación y Control de Fertilizantes y Acondicionadoresde Suelos. ICA. Calle 37 No. 8-43 Oficina 404 Bogotá D.C., Colombia. Correo Electrónico: [email protected]
Cuadro 1. Análisis de componentes (%) de gallinazas comerciales.
Muestra(no.)
K2O Humedad Cenizas M.O. C.O. N P2O5 C.I.C.
1 1.83 26.7 31.4 39 22 1.3 5.16 102
2 1.32 8.40 37.3 34 20 2.39 3.8 151.2
3 1.08 12.9 70.97 17 10 2 1.7 195.9
4 1.70 15.7 24 44.8 26 2.6 3.8 192.1
5 2.10 10.97 38 24 14 3 1.29 256.1
6 2.42 42.92 48 20.1 11.68 1.8 6.7 230
7 1.73 9.86 38.48 43.1 25 2.79 5.24 116.1
8 1.89 21.4 28 41 24 3 4 135
9 0.89 34.8 14 41.8 24.4 2.02 3.63 138
a. Análisis realizado por el Grupo GIEM. Depto. de Química. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.U. de A.
34
De acuerdo con lo anterior yobse rvando e l a l t o vo lumen decomercialización de materiales orgánicos enColombia, el ICA propuso a los miembros delC o m i t é 3 5 11 0 1 ‘ F e r t i l i z a n t e s yAcondicionadores de Suelos’ el estudio dealgunos parámetros mínimos que permitiesela regulación y el control de calidad de estosmateriales, cuando son utilizados comofuentes de nutrientes para los cultivos o comomejoradores de las propiedades biológicas ofísicas de los suelos.
Al mismo tiempo, con la promulgaciónde la Resolución 544 de 1995, por parte delMinisterio de Agricultura y Desarrollo Ruralsobre Producción Agropecuaria Ecológica, sepresentó la necesidad de certificar una calidadpara estos materiales, que permitiese elacceso de los productos agrícolas en loscuales se aplican, a los exigentes mercadosinternacionales. Esta disposición fueactualizada mediante Resolución 074 de abril5 de 2002 e incluye en los anexos la lista demateriales y productos permitidos para serconsiderados como Productos de AgriculturaEcológica. Igualmente el ICA promulgó laresolución 4057 de diciembre 27 de 2001 enla cual se involucran prácticas de agriculturaecológica y adoptó igualmente (Resolución329 de 2001) disposiciones para registro delaboratorios de control de calidad de insumos
agrícolas, con base en la Guía 17025 de laISO.
Finalmente, las experiencias negativasvividas por los agricultores que aplicanestiércoles frescos en sus cultivos, tanto poraspectos sanitarios (propagación deSalmonellas, coliformes fecales y otrasenfermedades transmisibles a humanos yanimales domésticos) y fitosanitarios (plagas,enfermedades, arvenses), como desde elpunto de vista ambiental, han obligado a lageneración de una norma que limite el uso deestos materiales sin tratamiento alguno. A suvez, la promulgación de medidas para loscompost a partir de residuos sólidos urbanos(RSU) por parte de la Comisión Reguladorade Agua Potable y Saneamiento Básico,mediante el Decreto 822 de 1998, llevó aincluir límites en lo relacionado con contenidosde metales pesados y agentes patógenoscontaminantes.
En el Cuadro 3 se presentan comoejemplo las disposiciones existentes enEstados Unidos sobre límites máximos demetales contaminantes en el compost a partirde RSU.Por esta razón, debe buscarse que losmateriales orgánicos sean aprovechados deuna manera segura y eficiente, siguiendomodelos como el que se presenta en laFigura 1.
Cuadro 2. Análisis de variación de muestras comerciales de gallinaza.
Medición
Promedio
Desviación
Mínimo
Máximo
Rango
Coef. variación (%)
K2O
1.66222
0.487898
0.89
2.42
1.53
29.3522
Humedad
20.4056
12.1324
8.4
42.92
34.52
59.4562
Cenizas
36.6833
16.1543
14.0
70.97
56.97
44.037
M.O.
33.8667
10.7025
17.0
44.8
27.8
31.6017
C.O.
19.6756
6.17085
10.0
26.0
16.0
31.363
N
2.32222
0.584397
1.3
3.0
1.7
25.1654
P2O5
3.92444
1.69458
1.29
6.7
5.41
43.1801
C.I.C.
168.489
52.7773
102.0
256.1
154.1
31.3239
Fuente: Investigadores Grupo GIEM. Dpto. de Química. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales UdeA.
35 LAS VINAZAS
Figura 1. Ejemplo de disposición de residuos sólidos.
Cuadro 3. Límites máximos de residuos según las Normas de la EPA.
Tierras agrícolas y forestales, sitios públicos,
recuperación de suelosa
Límites máximos
permitidos en compostb
Concentración máxima
(mg/kg)
Aplicación máxima
(kg/ha)
(mg/kg -peso seco)
75 41 54
85 39 18
3000 3000 1200
4300 1500 1200
840 300 300
57 17 300
75 18 20
420 420 180
100 100 14
7000 2800 1800
a. Norma 503 EPA.
b. Decreto 822/98 Ministerio de Desarrollo.
Arsénico
Cadmio
Cromo
Cobre
Plomo
Mercurio
Molibdeno
Niquel
Selenio
Zinc
Metal
36
Limitantes actuales para el uso demateriales orgánicos
Dentro de las diferentes limitantes que sepresentan para la comercialización demateriales orgánicos como fertilizantes oacondicionadores de suelos en Colombia,merecen citarse las siguientes:
1. De índole sanitaria: • La resolución ICA 991 de 2001
estableció restricciones al uso desubproductos de mataderos comofuente de materiales fertilizantes oacondic ionadores de suelos.
• Las heces fecales de aves y porcinospueden ser vehículo de patógenospara humanos y animales domésticos,tales como: salmonella, coliformes,clamidia y otros.
• Los estiércoles pueden incrementarlas poblaciones de nemátodosfi topatógenos en los cult ivoscomerciales.
• El transporte de semillas de arvensesde una región a otra.
• El contenido de elementoscontaminantes y residuos tóxicos(RSU, estiércol de bovinos recogidode potreros aplicados con herbicidashormonales, etc.).
2. Fitotoxicidad, especialmente enaquellos subproductos de maderasaltas en taninos.
3. Divergencia en los parámetros yformas de expresión de los contenidosgarantizados.
4. Resultados finales de los procesos otratamientos a los que son sometidosestos materiales: molido, secado,prensado, extracción, fermentación,compostaje, síntesis, lombricom-postaje, etc.).
5. Destino final, según su calidad:agricultura convencional, agriculturaecológica, áreas de recuperación,rel lenos sanitar ios, áreas derecreación.
Norma técnica colombiana 5167 (primeraactualización de mayo 31 de 2004)
La NTC-5167 (Norma Técnica Colombiana)tomó cerca de 3 años de discusión en elComité, contó con la participación de químicos
analistas, catedráticos, consultores y expertosen materia orgánica, se consultaronregulaciones de la Comunidad Europea(España, Francia, Italia), Canadá, USA; serealizaron foros en AgroExpo Bogotá (2001),en Medellín y Bucaramanga y se recibieronsugerencias, comentarios y críticas a travésde Internet y en las diferentes reuniones deComité.
Los contenidos de la NORMA son lossiguientes:
1. Objeto
Esta norma tiene por objeto establecer losrequisitos que deben cumplir y los ensayos alos cuales deben ser sometidos los productosorgánicos usados como abonos o fertilizanteso como enmiendas (acondicionadores) delsuelo.
2. Definiciones
Para efectos de la presente norma se aplicanlas definiciones consignadas en la NTC 1927(Fertilizantes y Acondicionadores del Suelo.Definiciones y Clasificación).
3. Requisitos
3.1. Generales3.1.1. Los productos deben presen-tarse en forma sólida comogranulados, polvos o agregados, olíquida como concentrados solubles,suspensiones o dispersiones.3.1.2. Todo producto cuyo origen seamateria orgánica fresca, debe sersometido a procesos detransformación que aseguren suestabilización agronómica, tales como:composta je o fe rmentac ión .3.1.3. Deberá declararse el origen(clase y procedencia) de las materiasprimas y los procesos de transforma-ción empleados.
3.2. Específicos3.2.1 Los productos orgánicosempleados como abonos ofertilizantes y enmiendas(acondicionadores del suelo) debencumplir con los requisitos establecidosen el Cuadro 4.
37 LAS VINAZAS
Cuadro 4. requisitos específicos de calidad para productos utilizados como fertilizantes o abonos orgánicos,
orgánico minerales y enmiendas orgánicas
Continúa
• Pérdidas por volatilización % *• Contenido de cenizas %*• Contenido de humedad Máximo 15 %*
• Contenido de Carbono Orgánico Total >5 y <15%• N, P2O5 ,K2O, CaO, MgO, elementos menores:
Reportar si la riqueza total de cada elementomínimo es de 2 %
• La suma de los elementos a reportar debe sermínimo del 10%
• Densidad: Reportar.• pH Reportar* Conductividad eléctrica: Reportar.• Residuo Insoluble Máximo 50% del contenido de
cenizas
Límites Máximos de metales pesados (solo paraproductos de mezcla con residuos plantas detratamiento de aguas residuales o residuos sólidosurbanos (separados en la fuente):
Arsénico (As) 41Cadmio (Cd) 39Cromo (Cr) 1200Mercurio (Hg) 17Níquel (Ni) 420Plomo (Pb) 300
Se indicará la materia prima de que procede el producto
Abono orgánicomineral sólido.
Producto Sólido obtenido pormezcla o combinación deabonos minerales y orgánicos deorigen animal y/o vegetal y/opedogenético (geológico)y/o provenientes de lodos detratamiento de aguas residuales,que cont iene porcenta jesmínimos de materia orgánicaexpresada como carbonoorgánico oxidable total y de losparámetros que se indican.
Contenido total de nitrógeno (% N)El nitrógeno se expresará en formaorgánica y mineral N org N- NH4 y N-NO3Contenido de Fósforo % P2O5Contenido de Potasio % K2OContenido de Calcio % CaOContenido de Magnesio % MgOContenido de Elementos menores %Contenido de carbono orgánico oxidabletotal ( % C)Humedad máxima %Densidad g / ccContenido en metales pesados (mg/Kg)Residuo insoluble ( %).
Fertilizantes o abonos orgánico-minerales
clasificación delproducto
Indicaciones relacionadascon la obtencion y loscomponentes principales
Parámetros a caracterizar(% en peso) y otros requisitos
Parámetros a garantizar(en base húmeda)
1 2 3 4
* La suma de estos parámetros debe ser 100
Fertilizantes o abonos organicos
Clasificación delProducto
Indicaciones relacionadascon la obtencion y loscomponentes principales
Parámetros a caracterizar Parámetros a garantizar(en base húmeda)
1 2 3 4
Abono Orgánico
Producto Sólido obtenido a partir de laestabilización de residuos de animalesy/o vegetales, o residuos sólidosurbanos (separados en la fuente) omezcla de los anteriores, que contieneporcentajes mínimos de materiaorgánica expresada como carbonoorgánico oxidable total y losparámetros que se indican.
• Pérdidas por volatilización % *• Contenido de cenizas, máximo 60 % *• Contenido de humedad: *
- Para materiales de origen animal, máximo 20% - Para materiales de origen vegetal, máximo 35 % - Para mezclas, el contenido de humedad está dado por
el origen del material predominante.• Contenido de Carbono Orgánico Oxidable Total: Mínimo 15 %• N total, P2O5 y K2O totales (declararlos si cada uno es mayor de 1%• Relación C / N• Capacidad de Intercambio Catiónico: Mínimo 30 meq/100 g• Capacidad de Retención de Humedad: Mínimo su propio peso• pH mayor de 4 y menor de 9.• Densidad máxima 0,6 g /cc* Límites máximos de metales pesados en mg/Kg (ppm):
Arsénico (As) 41Cadmio (Cd) 39Cromo (Cr) 1200Mercurio (Hg) 17Níquel (Ni) 420Plomo (Pb) 300
• Se indicará la materia prima de la cual procede el producto
Contenido de Nitrógeno Total (% N)Contenido de carbono orgánico oxidabletotal (%C)Contenido de cenizas. (%)Humedad máxima ( % )pHDensidad ( g / cc)Capacidad de Intercambio Catiónico(meq/100 g)Capacidad de Retención de Humedad ( %)
* La suma de estos parámetros debe ser 100
Fertilizantes o abonos orgánicos, orgánico minerales y enmiendas orgánicas
38
Continuación Cuadro 4
Fertilizantes o abonos orgánico-minerales
Indicaciones relacionadascon la obtencion y loscomponentes principales
Parámetros a caracterizar(% en peso ) y otros requisitos
Parámetros a garantizar(en base húmeda)
2 4
Abono Organico -Mineral Líquido
• Sólidos suspendidos máximo 4 %.• Contenido de Carbono Orgánico Oxidable Total
mínimo 20 g/L• N + P2O5 + K2O: mínimo 40 g/L* CaO, MgO. Reportar en g/L* Elementos menores: Reportar en g/L• Contenido de sodio: Reportar.• Densidad: Reportar.• pH Reportar* Conductividad eléctrica: Reportar.
Límites Máximos de metales pesados (solo paraproductos de mezcla con residuos plantas detratamiento de aguas residuales o residuos sólidosurbanos (separados en la fuente):
Arsénico (As) 41Cadmio (Cd) 39Cromo (Cr) 1200Mercurio (Hg) 17Níquel (Ni) 420Plomo (Pb) 300
Se indicará la materia prima de que procede el producto
Clasificación delproducto
P r o d u c t o L í q u i d oobtenido por adición deagua a un abonoorgánico, orgánico-mineral sólido o mezclade los anteriores, conporcentajes mínimos dem a t e r i a o r g á n i c aexpresada como carbonoorgánico oxidable total yde los parámetros que seindican
Contenido total de nitrógeno (% N)El nitrógeno se expresará en formaorgánica y mineral N org N- NH4 y N- NO3Contenido de Fósforo % P2O5Contenido de Potasio % K2OContenido de Calcio % CaOContenido de Magnesio % MgOContenido de Elementos menores %Contenido de carbono orgánico oxidable total( % C)Humedad máxima %Densidad g / ccContenido en metales pesados (mg/Kg)Residuo insoluble ( %).
Enmiendas orgánicas
Enmienda orgánica húmica
Parámetros a caracterizar(% en peso ) y otros requisitos
Parámetros a garantizar
2 3 4
Enmiendahúmica sólida
Producto Orgánico sólidode origen pedogenético ogeológico con o sintratamiento químico queaplicado al suelo aporta ogenera humus mejorandolas propiedades físicas,químicas y biológicas delmismo y que cumple lasespecificaciones que seindican.
Enmiendahúmica líquida
Producto Orgánico Líquidoo b t e n i d o m e d i a n t esolubilización en medioalcalino o por oxidaciónquímica, de un material deorigen pedogenético queaporta ácidos húmicos yf ú l v i c o s , d e s t i n a d opreferentemente a lafertirrigación y que cumplecon las especificacionesque se indican.
• Extracto húmico total expresado como Carbono del Extracto húmico( carbono total soluble en medio alcalino) Mín 40 g/ l• Carbono del Extracto Húmico Total Mínimo el 30% del peso desustancias solubles en medio alcalino• Carbono de Acidos Húmicos Mínimo el 60 % del carbono delExtracto húmico total.• Carbono de Acidos Fúlvicos % (declararlos)• Ausencia de sólidos suspendidos• pH Mayor de 10• Contenido de Potasio (como KOH) Máx. 50 g/l• Contenido de Fósforo y otros elementos g/l• Densidad
Se indicará la materia prima de que procede el producto
1. Si el producto no tiene tratamiento químico debe ser insoluble en agua y su disolución en medio alcalino debe ser mínimo 50 % en peso.2. Si el producto tiene tratamiento químico debe ser soluble en agua y su disolución en agua debe desarrollar pH alcalino.• Contenido de Carbono orgánico oxidable total. Mínimo 30 %• Extracto húmico total expresado como Carbono (carbono total soluble en medio alcalino). Mínimo 30 % del Carbono Orgánico oxidable Total• Carbono del Extracto Húmico Total. Mínimo el 30% del peso de sustancias solubles en medio alcalino.• Carbono de Acidos Húmicos. Mínimo el 60 % del Carbono del Extracto húmico total.• Nitrógeno orgánico %• Humedad máxima: 20%• Granulometría, tamaño e partícula: Reportar.• Indicar el origen del cual procede el producto.
Carbono orgánico total % CCarbono del Extracto Húmico Total %CEHT% CEHT / % Peso S S 1/ 2 alcalino> % 30Carbono de Acidos Húmicos % CAH% CAH / % CEHT > % 60Humedad máxima %
Carbono del Extracto Húmico Total CEHT g/lCEHT (g/l) / Peso de sustanciassolubles en medio alcalino > % 30Carbono de Acidos Húmicos CAH g/lCAH (g/l) / CEHT (g/l) > 60Carbono de Acidos fúlvicos CAF g/lPotasio ( KOH) Máx 50 g/l
1 3
Clasificación delproducto
Indicaciones relacionadascon la obtencion y loscomponentes principales
1
Continúa
39 LAS VINAZAS
Metales pesados mg/kg (As,
Enmienda orgánica no húmica
2 3 4
Enmienda orgánicano húmica
• Contenido de Carbono orgánico. Mínimo 30 %• Capacidad Intercambio Catiónico. Mínimo 30 meq/100g• Conductividad Eléctrica (declararla)• Contenido de Sodio soluble (declararlo, restricciones de uso)
Límites máximos de metales pesados (en base seca):Arsénico (As) 15,0Cadmio (Cd) 0,7Cromo (Cr) 70,0Mercurio (Hg) 1,0
Níquel (Ni) 25,0Plomo (Pb) 140
Se indicará la materia prima de que procede el producto
Contenido de carbono% CCIC meq/100g
Cd, Cr, Hg, Ni, Pb)
Producto orgánico sólido obtenido a partir de ladeshidratación y estabilización de los residuosprovenientes de las plantas industriales y detratamiento de aguas residuales: a) industrialesb) urbanas c) residuos sólidos urbanos separadosen la fuente
Continuación Cuadro 4
Indicaciones relacionadas con la obtencion y loscomponentes principales
Parámetros a caracterizar(% en peso ) y otros requisitos
Parámetros a garantizarClasificación delproducto
1
3.2.2. MacrocontaminantesLos límites máximos permitidos paramacrocontaminantes presentes en
productos sólidos, aparecen acontinuación.
Macrocontaminantes Límite
(% en MS)
Plástico, metal, caucho >.2 mm < 0.2
Vidrio > 2 mm < 0.02
Piedras > 5 mm < 2
Vidrio > 16 mm, detección (si/no) N0
3.2.3. Niveles máximos de patógenos. Losfertilizantes y acondicionadoresorgánicos de origen no pedogenéticodeberán demostrar que no superanlos siguientes niveles máximos demicroorganismos patógenos: (1)Salmonella sp.: Ausentes en 25gramos de producto final; (2)Enterobacterias totales: Menos de1000 UFC/g de producto final.
Además, si alguna de las materiasprimas es de origen vegetal, deberán estarexentos de fitopatógenos de los géneros:Fusarium spp., Botrytis sp., Rhizoctonia sp.,Phytopthora sp. y de nemátodos fitopatógenos.
De igual manera de deberá garantizarla sanidad del material, en relación confitopatógenos específicos que pudieren estarpresentes por el origen de las materias primas;por ejemplo: los subproductos de rechazo dela industria bananera deben estar libres dePseudomonas solanacearum Cepa II yMicosphaerella fijiensis.
3.2.5 Carga Microbiana. Si el productopresenta contenidos de micro-organ ismos benéf icos debedeclararse el recuento de micro-organismos mesófilos aerobios,mohos y levaduras.
40
Toma de muestras y criterio de aceptacióno de rechazo
Las muestras deben ser tomadas de acuerdocon lo indicado en las NTC – ISO 8633,NTC – ISO 8634 y NTC 3795. Si la muestrano cumple con uno o más de los requisitosindicados en esta norma, el lote debe serrechazado. En caso de discrepancia, setendrán que repetir los ensayos sobre lamuestra reservada para tales efectos.Cualquier resultado no satisfactorio en estesegundo caso, será motivo para rechazar ellote.
La NTC 40 establece las condicionespara empaque, identificación de productos ymetodologías de ensayos de caracterización.
Agradecimiento
A: Raúl Zapata, profesor de la UN sedeMedellín y Presidente de la SociedadColombiana de la Ciencia del Suelo; JoséRincón, profesor de química de carbón de laUN sede Bogotá; Jairo Gómez Zambrano,profesor de la UN sede Palmira; y FranciscoRamírez, experto en gestión tecnológica.
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