Agua reciclada

Lo que asquea puede convertirse en lo que abone. 

SULLANA, Piura - Mientras mucha gente sigue viendo a las aguas residuales de la industria hidrobiológica con asco y molestia, muy pocas la asumen como la materia prima para obtener fertilizante orgánico con ninguna toxicidad y un beneficio muy alto para los cultivos en los que se aplique, además de poder recuperar suelos sobreexplotados agrícolamente o fertilizar los que tengan posibilidades para ampliar la frontera agrícola.

La incomodidad se presenta entre la gente y algunas autoridades porque la industria sigue usando el alcantarillado urbano para deshacerse de sus llamados efluentes o aguas de residuos obtenidas tras todo su proceso, y de ese modo se sigue contaminando el río Chira a falta de una planta de tratamiento, que sigue postergándose mientras se ajustan detalles burocráticos entre el gobierno peruano y la gestión municipal de la provincia de Sullana.

Hasta entonces, una de las  soluciones no es vertir los efluentes en el alcantarillado sino enviarlos a la planta de Gestión y Manejo de Residuos Sólidos (GEMA-RS), ubicada cerca de la autopista sullana-Piura, que a finales de 2015 comenzó a operar luego de muchas trabas burocráticas transformando los residuos orgánicos de la ciudad en compost, y planteándose como meta el reducir la contaminación del río Chira en un 80%.

Desde esa experiencia hasta la actualidad, GEMA-RS ha incorporado la producción de biol, un fertilizante orgánico que usa los efluentes de la industria hidrobiológica asentada en Sullana como su materia prima.

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Se considera como efluente a toda agua residual cuya calidad ha sido afectada negativamente por cualquier actividad comercial o industrial humana, y que, al no poder reutilizarse en su estado actual, necesita un nuevo proceso físico-químico o biológico que la purifique lo más posible. Una de esas formas es sometiéndola a un proceso de digestión anaeróbica o extracción de sus nutrientes en ausencia de oxígeno, que es, precisamente el principio de la obtención del biol.

 El biol es el resultado de la fermentación de estiércol y agua a través de la descomposición y transformaciones químicas de residuos orgánicos en un ambiente anaerobio. La técnica empleada para obtener biol es a través de biodigestores. Una vez utilizado en los suelos como abono, permite un mejor desarrollo de las plantas y aumenta su productividad.

Y la clave de todo el proceso es el nitrógeno (N), el gas que forma la mayor parte de la atmósfera terrestre y es uno de los componentes de la vida en nuestro planeta junto al carbono (C), el hidrógeno (H) y el oxígeno (O).

Enriquecido y sin hedor
El biol obtenido de aguas residuales presenta mayor cantidad de macronutrientes -nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K)- en su composición, que el obtenido de aguas de pozo. Pero, no todos los efluentes industriales son ricos en nitrógeno y menos en fósforo para que las comunidades microbianas desarrollen la actividad necesaria que las depure biológicamente; por ello, es necesario agregarles ambos elementos para que recuperen su poder de acción.

En estos casos, pueden presentarse problemas como: crecimiento de bacterias no deseadas, exceso de producción de polímeros extracelulares, hidrólisis de lodo, mayor tiempo de arranque y menor producción de gases en los sistemas anaeróbicos, emisiones de nutrientes en el recipiente, crecimiento biológico no deseado, mayor producción de lodo. Además, una de las desventajas en la producción del biol es el desprendimiento de mal olor, debido al sulfuro de hidrógeno (H₂S) que se encuentra naturalmente en todas las aguas residuales.

Hay muchas formas de combatir el olor que produce este gas, desde las que solo lo enmascaran hasta las que lo mitigan por completo, como el uso de microorganismos eficientes o EM por sus siglas en inglés, un procedimiento natural que ha comenzado a extenderse en los últimos años. De hecho, cuando se opta por usar adecuadamente los EM, el producto que sale del biodigestor no huele en absoluto y no atrae insectos. Éste es el procedimiento que GEMA-RS precisamente emplea para obtener biol.

Una vez obtenido, lo vierte en una poza de 50 m³ que contiene agua residual de hidrobiológicos a la cual se le aplica con anterioridad un material de mezcla . A este sistema se le realiza aireación constante con aireador Venturi.

Debido a su gran composición orgánica, el biol también puede usarse para enriquecer la producción de compost, aumentando la cantidad de nutrientes como carbono y nitrógeno, así como la cantidad y variedad de microorganismos encargados de la degradación del material a compostar, incrementando la tasa metabólica de éstos, y acelerando la velocidad del proceso de compostaje.

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Fotos por John Leonardo Flores/FACTORTIERRA 

INFORMACIÓN TÉCNICA ÚTIL SOBRE EL BIOL

Beneficios

• Permite una mayor conservación del nitrógeno (N), por lo que ayuda a estructurar suelos de forma natural; como resultado, se puede elevar la productividad de los cultivos que allí se instalen.
• Su capacidad de fertilización del suelo es mayor que el estiércol fresco y el estiércol compostado, porque garantiza mejor la conversión del nitrógeno en amonio (NH₄+).
• Al ser un mejorador de la disponibilidad de nutrientes del suelo, aumenta su disponibilidad hídrica, y crea un micro clima adecuado para las plantas debido a su contenido de fito reguladores, los que controlan los procesos fisiológicos, estimulan la formación de nuevas raíces, inducen la floración y tienen acción fructificante.
• Genera mayor material vegetal.
• La producción puede aumentar en un rango del 30% al 50%, a lo que se agrega su carácter totalmente orgánico, lo que garantiza inocuidad siempre que no haya influencia directa o indirecta de otros productos agrícolas.
• Permite obtener un compost con excelentes propiedades capaces de promover actividades fisiológicas y estimular el desarrollo de las plantas, favoreciendo su enraizamiento, alargando la fase de crecimiento de hojas (las que se encargarán de la fotosíntesis), mejorando la floración y activando el vigor y poder germinativo de las semillas.

Factores en el desarrollo del biol

  Temperatura.
La temperatura de operación es uno de los principales parámetros a tomar en cuenta, porque variaciones bruscas pueden provocar una desestabilización  del proceso de fermentación. Estas variaciones causan una declinación del metabolismo microbiano, debido a la degradación de las enzimas, lo que agrava la vida de las células.

La temperatura del proceso también influye en otros parámetros físico-químicos de la digestión anaeróbica como la solubilidad y la viscosidad.

• La solubilidad de los gases generados desciende al aumentar la temperatura favoreciendo la transferencia líquido-gas. Esto disminuiría la concentración de gases tóxicos como amoníaco (NH₃) y ácido sulfhídrico o sulfuro de hidrógeno (H₂S), beneficiando el crecimiento de las bacterias anaerobias.
• El descenso de solubilidad del dióxido de carbono (CO₂) provocaría un incremento del pH, lo que generaría fangos de elevada concentración de amonio (NH4+), produciéndose posibles inhibiciones de amoníaco (NH₃).
• La solubilidad de la mayoría de sales aumenta con la temperatura, lo cual facilita el acceso de materia orgánica a las bacterias, acelerando el proceso.
• La viscosidad de sólidos y semisólidos desciende al aumentar la temperatura, lo que implica menos necesidad de agitación.

pH y alcalinidad
El rango de pH óptimo de la digestión anaeróbica es de 6,5 a 7,5. Por eso, el pH del proceso no debe estar fuera de ese rango para que se desarrolle satisfactoriamente. Incrementos o descensos de pH, pueden inhibir la fermentación o detenerla.

Tiempo de retención 
El tiempo de retención es el número de días que cierta cantidad de desechos o aguas residuales deben permanecer dentro del biodigestor, para que los grupos bacterianos degraden la materia orgánica por su actividad metabólica.

El tiempo de retención está relacionado con dos factores: el tipo de sustrato y la temperatura de este.

• Una mayor temperatura origina una disminución en los tiempos de retención para la fermentación y, en consecuencia, los volúmenes del reactor necesarios para la digestión de un determinado volumen de sustrato, serán menores. 
• Respecto al tipo de sustrato, los componentes con mayor proporción de carbono retenido (celulosa) empleados en el proceso, requieren mayores tiempos de retención para ser totalmente degradados.

Relación carbono/nitrógeno
De todos los elementos y nutrientes que conforman la materia orgánica, el carbono (C) y el nitrógeno (N) son las fuentes principales de la alimentación de las bacterias formadoras de metano (CH₄). El carbono es la fuente de energía, mientras que el nitrógeno estimula la formación de nuevas células y el crecimiento bacteriano. 

El nitrógeno contenido en la digestión presenta doble beneficio: Sirve para la síntesis de aminoácidos, proteínas y ácidos nucleicos de las bacterias; y es transformado en amoniaco, compuesto que mantiene la neutralidad del pH. Un exceso de nitrógeno produce una formación excesiva de amoniaco, la cual es tóxica para algunas bacterias e inhibe el proceso; y una cantidad insuficiente de nitrógeno limita la reproducción de los microorganismos. 

Los microorganismos deben consumir el carbono y el nitrógeno (nutrientes principales) en una determinada proporción, y este valor está medido por la relación carbono-nitrógeno (C/N) que contiene la materia orgánica utilizada en la operación.

El criterio general es que la cantidad de carbono en relación a la cantidad de nitrógeno (C/N) en el material orgánico a degradar debe estar en una relación de 20 a 30.

 Valores de C/N inferiores a 20:1 para la fermentación, son inhibitorios porque causa una excesiva formación de amoníaco, mientras que valores superiores a 30:1 denotan la escasez de nitrógeno, lo que causa un decremento en el crecimiento de los agregados bacterianos. Por ello, los valores de las tablas C/N permiten combinar distintos sustratos (de origen animal, vegetal, etc.) para obtener un C/N global y óptimo para una digestión, teniendo en cuenta las condiciones ambientales de experimentación.

 Agitación
En la digestión anaeróbica, una buena mezcla de los sustratos que componen el interior del biodigestor es importante para el desarrollo del proceso. Los objetivos de la agitación del contenido del biodigestor, son los siguientes: 

• Mantener una temperatura uniforme en todo el reactor anaerobio. 
• Evitar la formación de espumas y la sedimentación en el contenido del biodigestor. 
• Generar el contacto del sustrato fresco con los grupos bacterianos. 
• Evitar la creación de espacios muertos sin actividad biológica, que pueden reducir el   volumen efectivo del reactor. 
• Remover los metabolitos producidos por las bacterias metanógenas.

Toxicidad e inhibidores 
El proceso de digestión anaeróbica se inhibe y disminuye la velocidad de producción de biogás en presencia de sustancias tóxicas en el sistema. Estas sustancias pueden ser116, entre ellas:

• Subproductos o productos intermedios de la actividad metabólica, los organismos anaerobios del reactor: hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, amoníaco, ácidos grasos volátiles (AGV o VFA por sus siglas en inglés).
• Sustancias que forman parte del sustrato. 
• Sustancias que irrumpen en el sistema, de manera accidental o por otras causas.

   Contenido de sólidos 
Toda materia orgánica está compuesta de agua y de una fracción sólida a la que se llama sólidos totales. Dentro del reactor anaerobio, a medida que incremente el contenido de sólidos, la movilidad de las bacterias metanogénicas dentro del sustrato se ve limitada y, por lo tanto, la producción de biogás disminuye. Por ello, debe delimitarse el valor del contenido de sólidos para evitar desequilibrios en el proceso de digestión.

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