Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás

Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 1 Resumen Uno de los principales problemas de la sociedad actual es la gestión de la multitud de residuos que se generan. La reducción de los mismos desde el origen resulta una vía ideal para intentar minimizarlos, pero en el caso de los residuos orgánicos prácticas como esta carecen de sentido, de manera que resulta esencial poner en funcionamiento tecnologías que ayuden a minimizar el impacto de estos en la zonas donde los excedentes dificultan notablemente su absorción en el suelo de manera natural. La situación derivada de la generación de residuos, y en concreto de los residuos orgánicos, se agrava si nos referimos a un país en vías de desarrollo, como puede ser el caso de Perú, pero aún es mas grave si nos referimos a la zona del Parque Porcino de Ventanilla, donde la generación de residuos orgánicos es muy elevada y la gestión de los mismos es nula. Para el tratamiento de los residuos orgánicos existe la posibilidad de gestionar mediante digestión anaerobia, por la que se obtienen dos productos valorizables: biogás (combustible) y fertilizante orgánico. Si sumamos estos dos ingredientes y añadimos el factor que supone desarrollar dicha tecnología de manera sostenible y a bajo coste, obtendremos como resultado un proyecto similar a éste, en el que se realiza un estudio de viabilidad de la tecnología de Digestión Anaerobia en el Parque Porcino de Ventanilla (Lima). Anexos 2 Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 3 Sumario RESUMEN ___________________________________________________1 SUMARIO ____________________________________________________3 A. LA CONTRAPARTE (CIUDAD SALUDABLE). ___________________5 B. TRABAJO REALIZADO _____________________________________9 C. CONTEXTO DE VENTANILLA_______________________________23 C.6. VENTANILLA EN IMÁGENES ............................................................................47 D. CERTIFICADO CONTRAPARTE _____________________________50 E. DATOS SEGUNDA EXPERIENCIA ___________________________51 F. ANÁLISIS PREVIOS SEGUNDA EXPERIENCIA ________________53 G. ANÁLISIS DURANTE EL PROCESO (CROMATOGRAFÍA)________59 H. ANÁLISIS FINALES SEGUNDA EXPERIENCIA_________________65 I. DATOS TERCERA EXPERIENCIA ___________________________69 J. ANÁLISIS PREVIOS TERCERA EXPERIENCIA_________________71 K. ANÁLISIS DURANTE TERCERA EXPERIENCIA (CROMATOGRAFÍA)75 L. UTILIZACIÓN FINAL DEL BIOGÁS___________________________79 M. DATOS PRIMERA EXPERIENCIA____________________________81 N. PARÁMETROS AMBIENTALES QUE AFECTAN A LA DIGESTIÓN ANAEROBIA_____________________________________________93 O. FAMILIA IPARRAGUIRRE _________________________________103 Anexos 4 Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 5 A. La contraparte (Ciudad Saludable). Albina Ruiz es la directora ejecutiva de una organización no lucrativa llamada Ciudad Saludable constituida por personas comprometidas con el desarrollo sostenible que poseen una significativa experiencia profesional en el diseño, gestión, implementación y evaluación de proyectos ambientales. Los proyectos que dirigen están principalmente vinculados con: • el desarrollo de tecnologías • la sistematización y la investigación • la aplicación técnica mediante la implementación de sistemas innovadores • el incremento de las capacidades Todos estos puntos englobados dentro del campo de la gestión ambiental y social. La organización trabaja con organizaciones sociales de base, entidades públicas y empresas privadas tanto dentro del país como en la región Andina. La visión estratégica es contribuir a la mejora de la calidad de vida de la población mediante la gestión eficiente de los residuos (principalmente sólidos, pese a la incorporación de nuevos proyectos de diferente índole) que permita tener ciudades más limpias y generar puestos de trabajo. Practican y fomentan el compromiso, la vocación de servicio, la solidaridad, la ética moral y profesional, la igualdad social, el respeto, la transparencia. Los objetivos que persigue la organización son: • Desarrollar capacidades en las organizaciones sociales de base, vinculadas con la gestión ambiental i social • Contribuir a la mejora continua de la gestión nacional, regional i local de los recursos nacionales i el medio ambiente. • Desarrollar i proponer soluciones ambientales que sean viables a nivel técnico, económico y social para las diferentes realidades del país y la región. Anexos 6 • Instaurar actitudes de responsabilidad social y ambiental en las organizaciones públicas i privadas. El trabajo que realiza la organización se puede dividir en tres campos fundamentales: • Ciudades Saludables: el área principal de trabajo de Ciudad Saludable es la gestión ambiental de los residuos sólidos, es decir, la implementación de sistemas de gestión de residuos sólidos en poblaciones y municipios. Todos los miembros de la organización tienen una larga experiencia en el campo del control de residuos, y la organización cuenta con diversos sistemas de gestión ambiental de residuos implementados con éxito en ciudades como: Carhuaz, Huarmey y Chasquitambo, San José Saludable en Chincha, Pucallpa y Cajamarca. La gestión realizada en estos municipios es simple y eficaz Normalmente se dispone de la recogida selectiva de materia orgánica y inorgánica. La materia inorgánica se deposita en un botadero controlado y debidamente impermeabilizado, con tuberías que evacuan el biogás generado. Con la materia orgánica se realiza un proceso de compostaje i humus, que después se aplicará como fertilizante orgánico en correos próximos. Los trabajadores de los botaderos son los que antiguamente ya vivían en ellos, seleccionando los materiales con valor que podían vender de nuevo en los mercado y de esta manera obtener los ingresos necesario para subsistir. El proceso que se sigue generalmente en los diferentes proyectos es la creación de una microempresa con los trabajadores que ya estaban subsistiendo a partir de botadero, para conseguir así que estos sean autosuficientes y puedan autofinanciarse con los ingresos generados de la comercialización del humus. • Consultorías: los servicios de consultoría surgen de las necesidades de los usuarios o clientes, organizaciones públicas o privadas, nacionales o internacionales que solicitan servicios mediante licitaciones o plantean requerimientos específicos. Ciudad Saludable organiza equipos de trabajo que se hacen responsables de los servicios des del diseño de la propuesta hasta la entrega de los productos requeridos. Actualmente en marcha: • Proyecto Plan Nacional de Residuos Sólidos (PLANRES). • Proyecto de evaluación ambiental de la laguna de Yarinacocha Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 7 • Programa piloto de reaprovechamiento de residuos sólidos en Huamanga, Pucallpa y Tingo María. • A más recientemente se ha acordado que sea esta institución la encargada del plan de manejo de residuos de construcción y mantenimiento en la conducción del gas de Camisea. • Capacitación: El desarrollo de capacidades es un aspecto fundamental en la propuesta institucional de Ciudad Saludable, y que que sin capacidades locales es imposible pensar en el desarrollo sostenible, ya sea en ámbitos públicos o privados. Los servicios de capacitación se desarrollan a partir de la demanda específica solicitada por el cliente o planteando iniciativas necesarias para la sociedad en algún campo específico de la gestión ambiental y el desarrollo social. Una vez identificadas las competencias necesarias en los lugares claves de las organizaciones, se identifican los conocimientos i las habilidades que debe desarrollar la persona en el puesto o función. Posteriormente se diseña el proceso metodológico necesario para afinar el aprendizaje des del enfoque de la educación para adultos. Actualmente la organización está realizando unos cursos de postgrado, conjuntamente con la Pontificia Universidad Católica del Perú, llamado “Desafíos y Herramientas para la Gestión Integral de Residuos”. [17] Contacto: Ciudad Saludable Av. Jorge Basadre 255, oficina 401 (San Isidro) TEL: 4215163 / 4215167 Mail: [email protected] Anexos 8 Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 9 B. Trabajo realizado Para la correcta realización de este proyecto se precisaba una formación a diferentes niveles que se debía realizar tanto previamente a la realización in situ del mismo como en el propio lugar de implantación. A mas de esta formación también resultaba conveniente la realización de actividades donde poder transferir esta tecnología y estos conocimientos capaces de mejorar la vida de la población peruana a los usuarios potenciales de la tecnología en el Perú: Administración Pública, técnicos i usuarios. Todas las actividades realizadas se llevaron a cabo con el soporte de la ONG Ciudad Saludable, contraparte de este proyecto en el Perú. Las etapas de elaboración del proyecto se pueden dividir básicamente en tres: • Trabajo previo – Este trabajo fue encarado principalmente a la formación en diferentes ámbitos, fundamentalmente en el campo de la gestión de residuos, aunque este periodo también tubo un fuerte proceso de formación en el ámbito de la cooperación y el “trato con las personas”. Durante este periodo previo también se investigó sobre las tecnologías y la adecuación de las mismas a las condiciones del lugar de implantación. Se compró y preparó material para la realización de una primera planta piloto in situ. • Trabajo in situ – Los trabajos en Perú fueron destinados a la divulgación de la tecnología, la puesta en practica de la misma con trabajos de campo sobre el terreno intentando su optimización, la sensibilización de la población y igualmente la formación propia a partir del conocimiento de otras experiencias mas o menos similares en zonas relativamente próximas. • Reflexiones i revisión – Esta labor se realizó nuevamente en Barcelona, consistiendo en una minuciosa revisión de todas las actividades realizadas y todo lo escrito sobre ellas, sacando las posteriores reflexiones y conclusiones. Anexos 16 contacto: - Visita a la sede que el I.A.A. (Instituto Alternativa Agraria) tiene en Yanaoca (Cusco). Esta visita sirvió al igual que la anterior a nivel personal para lograr formación en las tecnologías utilizadas en Perú para la gestión de residuos orgánicos, pero especialmente para ilustrar nuestras prácticas con otras experiencias similares a la que se quería implantar y que ya habían resultado exitosas. Yanaoca se encuentra en el departamento de Cusco, para llegar se tomó un avión que nos trasladó hasta la ciudad de Cusco, de Cusco a la localidad de Combapata se fue en un ómnibus y en Combapata tomamos finalmente un colectivo que nos trasladó hasta la localidad de Yanaoca, a 4100 metros de altura. Combapata está a 20 minutos en ómnibus de Sicuani, lugar donde se pueden tomar los ómnibus que van de este lugar hasta la ciudad de Arequipa, trayecto que demora 8 horas en realizarse. Una vez aquí el retorno a Lima se produjo vía aérea. Lo primero que realizamos, y que resultó igualmente provechoso de cara al proyecto por el intercambio tecnológico que realizamos, fue establecer contacto con el IAA, que es una ONG peruana que trabaja con las comunidades campesinas para mejorar las condiciones de vida y trabajo de esta población. Yanaoca es una población de aproximadamente 300 habitantes que se encuentra en la sierra, a 4100m sobre el nivel del mar. El sustento de la población es básicamente la agricultura y toda familia en la zona posee un mayor o menor número de reses, por este motivo la implantación de un sistema de Digestión Anaerobia en estas condiciones tan adversas podía ser muy satisfactorio para la población. Por la noche la temperatura alcanza valores que se sitúan por debajo de los 0ºC, circunstancia que dificulta de manera drástica la implantación de la tecnología. Davide, un estudiante de ingeniería industrial de la UPC, decidió trabajar en estas Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 17 condiciones para intentar implantar la tecnología y llegar así a producir un biogás de gran utilidad para las familias. Su estada en el lugar duró un total de cinco meses, tiempo en el cual puso en práctica diferentes sistemas para intentar producir y optimizar esta producción. Actualmente, después de todo este período de experimentación, en Yanaoca hay funcionando dos digestores que trabajan en continuo. Los digestores están formados por doble capa de unas mangas plásticas que poseen únicamente 3 orificios: - Un orificio de entrada por el cual se alimenta el digestor con las heces de los animales que la familias usuaria de la tecnologías posee (en uno de los casos incluso se ha diseñado una pequeña letrina para la familia, conectada directamente al orificio de alimentación del digestor permite que las excretas de toda la familia participen directamente en la producción del preciado biogás que les sirve para cocinar). Las heces de los animales son mezcladas con agua (sin ninguna precisión, simplemente lo necesario para que el orificio de entrada no se obstruya), agua que en el lugar es abundante y que por lo tanto no supone un gasto extra excesivo para los usuarios. - Un orificio de salida por el cual se recoge el fertilizante líquido en exactamente (mas o menos) la misma proporción en que el digestor se alimenta. El procedimiento de llenado-vaciado es diferente en ambos casos: en uno de ellos el digestor se alimenta primero y posteriormente se recoge el fertilizante líquido (biol) que es posteriormente utilizado para fertilizar los campos, en el segundo primero se recoge el biol y posteriormente se llena con las heces mezcladas con agua del día. El llenado-vaciado no es regular, sino que después del tiempo destinado a poner en funcionamiento el sistema (un mes y medio aproximadamente) se va llenando y vaciando según la materia prima producida en sus granjas. - Un orificio para la salida del gas, situado en la parte superior del digestor y mediante el cual se canaliza la producción de biogás. A más de el digestor en si existe todo un sistema destinado al manejo del biogás. Esta instalación empieza en el orificio de salida del gas. Este orificio está perfectamente sellado a una tubería que conduce el gas desde el digestor hasta un acumulador fabricado igualmente con mangas plásticas. Aquí se acumula el gas esperando a su utilización para la cocción de alimentos. Cuando se quiere disponer del gas se aumenta la presión del sistema mediante el desplazamiento de un sistema de pesas colocado justo sobre el acumulador. Se dejan caer estas sobre el acumulador y el gas es recirculado hasta la cocina, donde se realiza la cocción de alimentos. Para el correcto funcionamiento del sistema y la optimización del mismo se han Anexos 18 dispuesto diferentes elementos de seguridad y optimización: - Elementos de seguridad: En la conducción que va desde el digestor hasta el acumulador de gas se ha colocado una válvula de seguridad. Realizada con una botella agujereada está calibrada para impedir que una subida de presión pudiera malmeter la sensible manga plástica, de manera que si la presión sube por encima del valor establecido el gas burbujeará y nunca existirá la posibilidad de reventar la manga. En la conducción que va desde el acumulador de gas hasta la cocina se ha dispuesto un manómetro para tener controlada en todo momento la presión del sistema. A lo largo de las diferentes conducciones se presentan igualmente válvulas que permiten cerrar el sistema en un momento determinado. - Elementos de optimización: Para conseguir una optimización en la producción de biogás es importante que la temperatura se acerque lo máximo posible a los 35ºC aconsejables para trabajar en rango mesofílico. Con el propósito de subir la temperatura tanto como fuera posible y de proteger el sistema a los bruscos cambios día/noche de la sierra se diseñó un invernadero donde ahora se encuentran los digestores. Además de este sistema se ha protegido el digestor aislándolo del suelo mediante cañas, evitando el enfriamiento por contacto directo y las posibles roturas de la manga. Finalmente se decidió tapar el digestor cada noche con mantas, de manera que la temperatura se pueda conservar durante la noche. Finalmente decir que para la puesta en marcha del sistema se utilizaron como inóculos lodos del fondo de un lago cercano a la población y rumen, mezcla que dio unos buenos resultados. - Experiencia en Pucallpa (Ucayali). El desplazamiento a esta ciudad de la selva peruana, que se realizó en avión tanto a la ida como a la vuelta, se produjo con el objetivo principal de participar en la puesta en marcha de una microempresa destinada al manejo de los residuos sólidos del municipio. De esta experiencia se sacaron dos importantes factores como fueron el conocimiento in situ de diferentes tecnologías y sistemas utilizados para el manejo de residuos sólidos y el segundo participar en la campaña de sensibilización de la población para una correcta gestión de los residuos sólidos, de donde se sacó experiencia para realizar una nueva campaña de sensibilización en el lugar de implantación del presente proyecto. Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 19 El proyecto de creación de esta microempresa se inició con el estudio detallado de la problemática que giraba entorno al botadero de Pucallpa. En el momento en que se planteó realizar este proyecto el botadero se encontraba dentro de la misma ciudad y en él vivían gran numero de familias cuya economía giraba entorno al botadero, dedicándose desde el mayor hasta el más pequeño de estas a la recuperación de materiales reutilizables de las basuras del botadero para su posterior venta y conseguir así un mínimo sustento económico. Como primera medida se optó por trasladar el botadero existente en la ciudad al exterior de la misma, al llamado “kilómetro 22”. Este lugar es totalmente provisional, ya que la zona tampoco cumple con los mínimos requisitos para la implantación de un botadero. La municipalidad está trabajando de la mano de la ONG Ciudad Saludable para la adecuación de un botadero en un lugar aconsejable. La siguiente medida fue la creación de una microempresa donde representantes de las familias que trabajaban en el botadero se pudiesen organizar para trabajar en la recogida de residuos sólidos. Se constituyó una microempresa con un total de 12 miembros representantes de las diferentes familias y de la mano de la municipalidad se acordó que esta fuese la encargada de la recolección y gestión de los residuos sólidos en la ciudad de Pucallpa. Se puso a disposición de los miembros material, uniformes, triciclos y un lugar donde realizar la gestión de los residuos, donde poder separarlos y gestionarlos independientemente e incluso donde poder generar compost a partir de los residuos orgánicos. El proceso de recogida de los residuos se realizaría puerta a puerta, pasando alguno de los miembros de la microempresa con su respectivo triciclo adaptado y retirando cada día de la semana un tipo de residuo diferente: - Lunes, miércoles y viernes: residuos orgánicos. - Sábado: Materiales reciclables (plásticos, vidrios, papel y cartón y metales). - Martes y jueves: resto de residuos que no se encuentran en ninguno de los casos anteriores. En nuestro desplazamiento a Pucallpa cumplimos con los siguientes objetivos: - Colaborar directamente en la puesta a punto de todas las instalaciones para la inauguración de la microempresa. - Conocer una de las estrategias utilizadas por la ONG Ciudad Saludable para solucionar problemas con la gestión de residuos sólidos en diferentes ciudades del país. Anexos 20 - Colaborar en la formación de los miembros de la microempresa de nueva creación. - Realizar un trabajo de sensibilización puerta por puerta sobre la correcta gestión de residuos y la labor de la nueva microempresa en la ciudad. La documentación entregada por las casa en esta tarea se adjunta al final de este anexo. - Conocer las tecnologías utilizadas en la planta de gestión de residuos de la microempresa. - Visitar otras plantas que tiene en funcionamiento la ONG en esta misma ciudad para la gestión de residuos orgánicos. En este caso se trabaja con lombrices para la obtención de Humus. Se trabaja residuos orgánicos y excretas de diferentes animales (cuyes, vacas, chanchos...) como materia prima. Disponen igualmente de áreas demostrativas .El producto resultante tiene gran aceptación en la zona. - Experimentar en el trato con personas, tanto con los miembros de la microempresa, que se mostraban receptivos por todo aquello que les pudieras explicar y comunicativos con todo lo que te pudiesen aportar a ti, como con los ciudadanos en la campaña que se realizó puerta a puerta, que fue todo un reto exitoso que sirvió de gran experiencia de cara a la futura sensibilización a realizar en Ventanilla. La experiencia de Pucallpa ha sido una de las más enriquecedoras a nivel personal debido a la unión entre el conocimiento de tecnologías y el trato directo con personas tanto con los sectores mas desfavorecidos, que ahora forman la microempresa, como con el pueblo y futuros usuarios de la microempresa. Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 21 - Curso realizado en la universidad de San Martín (Moyobamba, San Martín). El desplazamiento de Lima a Moyobamba se realizó por carretera, trayecto que demoró un total de 24 horas. El viaje se realizó en 2 tramos, el primero fue desde Lima hasta Chiclayo y el segundo de Chiclayo hasta Moyobamba cruzando los Andes. El retorno se realizó en avión directo de Tarapoto (ciudad que se encuentra a 2 horas en taxi de Moyobamba) hasta Lima. Moyobamba es una pequeña ciudad que se encuentra en el departamento de San Martín, dentro de la selva peruana. La actividad principal de este viaje fue la participación como ponente en el curso “Depuración de efluentes mediante sistemas biológicos” realizado del 17 al 20 de Julio del 2006, organizado por la Facultad de Ecología de la UNSM-T, la Cátedra UNESCO de la universitat Ramon Llull, Ciudad Saludable y TCJ Tracjusa; con duración de 16 horas lectivas y cuyo certificado de participación se adjunta al final del presente apartado. En estas jornadas se participó explicando mediante clases teórico-prácticas todo tipo de detalles sobre los procesos de digestión anaerobia, las diferentes tecnologías y procesos utilizados y igualmente diferentes ejemplos de tecnologías utilizadas en Perú Figura B.3. Documentación entregada en Pucallpa Anexos 22 con eficiencia ya contrastada. Una vez acabada la charla teórica, que se realizó con el soporte de una presentación realizada en “power point” y con la interacción continua de los asistentes a la charla, se procedió a realizar una parte práctica, en la cual se construyó un digestor de 5 litros de capacidad y un sistema de acumulación y medida del gas generado. Se puso en marcha con la colaboración de los asistentes y finalmente se constituyó un equipo de seguimiento del digestor formado por estudiantes de la facultas de Medio Ambiente de San Martín. Se realizó una breve formación en dicha tecnología y se establecieron contactos para el mantenimiento del digestor y un continuo intercambio de información. Figura B.4. Certificado ponente curso UNSM-T Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 23 C. Contexto de Ventanilla Ventanilla, distrito en el que se encuentra la zona de estudio y desarrollo del proyecto, pertenece a la provincia de Lima, departamento de Lima, fue fundada por ley, el 28 de enero de 1969, consta de 73.052 Km 2 cuenta con una población de 160 mil habitantes, es el distrito más grande del Callao y está ubicado al norte del mismo, separado del resto de la provincia por el río Chillón. El distrito de Ventanilla está ubicado en la zona Centro Occidental del país, sus coordenadas son 11° 51' 20" latitud sur, y 77° 04' 25" longitud este, meridiano de Greenwich. Constituye el 51% de la extensión territorial de la Región Callao. Está conformado por ocho (8) urbanizaciones, más de 160 asentamientos humanos, y cuenta con una población aproximada de 400,000 habitantes. Como zona integrante de este territorio se ubica el área denominada Parque Porcino de Ventanilla. La zona posee las mismas características fisiográficas correspondientes al distrito. En la actualidad cuenta con 2200 familias que lo habitan y cuya actividad de subsistencia es la crianza de ganado a pequeña escala. - Territorio El área correspondiente al Parque Porcino cuenta, como ya se mencionó anteriormente con las mismas características fisiográficas correspondientes al distrito y a la región, por lo que se describen a continuación dichas particularidades. El Distrito de Ventanilla limita por el norte con el Distrito de Santa Rosa, por el sur con la Provincia Constitucional del Callao y el Distrito de los Olivos, por el este con Puente Piedra y por el oeste con el Océano Pacífico. Anexos 24 - Clima El clima en el Distrito de Ventanilla es típico de la costa peruana. El llamado fenómeno de inversión térmica determina que la zona esté cubierta por una capa de neblina casi todo el año, que trae aparejada una elevada humedad que ronda el 80 y 90%. A pesar de esta elevada humedad, producida por la cercanía al mar y por la evaporación de sus aguas, apenas llueve. Una combinación de factores explica esta situación; entre éstos se cuentan la influencia de las aguas frías de la Corriente Peruana o de Humboldt, la acción de la cordillera de los Andes que detiene los vientos cargados de lluvias de la selva y la acción del anticiclón del Pacífico Sur. Estos factores, en su conjunto, provocan la formación de nubes a baja altitud (neblina), que nunca llegan a descargar lluvias de importancia. Mar adentro, sin los factores antes mencionados, sí se producen lluvias abundantes, a 250 ó más kilómetros de la costa. Figura C.1. Situación de Ventanilla Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 25 Las temperaturas medias oscilan entre 22°C verano y 17°C en invierno. Los vientos están determinados por la interacción entre la tierra y el mar. De día la tierra se calienta más rápidamente que el mar y los vientos soplan desde el mar frío a la tierra caliente. De noche se produce lo contrario: la tierra se enfría más rápidamente que el mar y los vientos soplan en dirección inversa. De esta manera, el mar tiene un efecto atenuante sobre el clima del litoral, permitiendo un clima más templado del que existiría sin su presencia. - Unidades hidrográficas El río Chillón, cuenta con un bajo nivel de aguas a comparación del Rímac, marca el límite entre los distritos de Ventanilla y El Callao. El caudal obedece a un régimen estacional y aumenta en los meses de verano, cuando es temporada de lluvias en la sierra. En el invierno, su caudal disminuye visiblemente. - Aspectos sociales Ventanilla es uno de los distritos de mayor crecimiento dentro de la Provincia del Callao y se puede considerar como un distrito receptor de población. Pasado el censo de 1981, aconteció en esta zona un fuerte movimiento migratorio, el cual hizo que su población casi llegara a quintuplicarse. El crecimiento vertiginoso de Ventanilla, principalmente de nuevos Asentamientos Humanos estaría revelando que la población que inmigra hacia este distrito, proviene de sectores de muy bajos ingresos, que son desplazados de otras áreas, como en Pachacútec, generado por la reubicación de población excedente de Villa el Salvador; crecimiento que es mayor con la ejecución del proyecto habitacional Pachacútec. - Aspectos económicos En el distrito de Ventanilla se encuentran 200 centros educativos (entre estatales y particulares), 40 mercados (entre formales y paraditas), 2 postas médicas, 13 centros de Salud y aproximadamente 52 empresas industriales resaltando la refinería de La Pampilla (REPSOL). i. Agricultura y ganadería: En el Distrito de Ventanilla la zona agrícola se localiza dentro de los linderos del Proyecto Ciudad Pachacútec, el balneario de Ventanilla y la carretera a la playa colindando con los asentamientos humanos Defensores de la Patria y Licenciados de las Fuerzas Armadas y, Anexos 32 2. El Callao no cuenta con un manejo sistematizado provincial de los residuos sólidos industriales incluidos los peligrosos. 3. No se cuenta con una normatividad sobre el adecuado manejo de los residuos industriales y tampoco se incorporan las consideraciones señaladas en la Ley Nº 27314, Ley General de Residuos Sólidos. C.3.3. Gestión de los residuos sólidos hospitalarios 1. Aún subsiste que algunos centros hospitalarios usan el servicio convencional de recolección de residuos domiciliarios de las municipalidades distritales, sin tratamiento aislado ni especializado. 2. No se conoce el destino final de los residuos sólidos hospitalarios recolectados por unidades particulares en los centros hospitalarios de la provincia; sólo se tiene una información de los vehículos recolectores. 3. El tema de la disposición final tiene un tratamiento similar a lo señalado para los residuos industriales, sólo la referencia comentada que parte de los residuos estarían siendo trasladados a rellenos sanitarios ubicados en la provincia de Lima. 4. Al no contar con un sistema conocido de recolección y transporte de los residuos hospitalarios e industriales se podría estar generando una situación de “comercialización informal”, lo cual atenta contra la salud de toda la población. 5. Finalmente se debe señalar que el tema del manejo integral de todos los residuos de la provincia pasa por una inadecuada disposición final y la no implementación de la Ley Nº 27314, Ley General de Residuos Sólidos. C.4 DIAGNOSTICO DEL PARQUE PORCINO DE VENTANILLA El Parque Porcino de Ventanilla se ubica en una zona también denominada "Pampas de los Perros", como ya mencionamos anteriormente esta zona pertenece al Distrito de Ventanilla, Provincia Constitucional del Callao, localizado a una latitud de 11° 54' Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 33 27.6" S, longitud de 77° 06' 32.91" O y altitud de 208 m sobre el nivel del mar. Esta zona destinada principalmente a la crianza de cerdos se caracteriza por tener un tipo de explotación no tecnificada y estabulada, no cuentan con un sistema de recolección y disposición de excretas, orines o residuos causados por la alimentación. La infraestructura para la construcción de los corrales es mayormente a partir de material rústico (madera y latones), se ve también que comúnmente utilizan todo aquel material que normalmente se consideraría material inutilizable, para formar parte de la infraestructura de las porquerizas o ambientes para la crianza. El área está constituida por 840 hectáreas y 2200 ganaderos y sus familias, agrupados socialmente mediante la Asociación de Pequeños Empresarios del Parque Porcino de Ventanilla. No cuentan con otras agrupaciones o instituciones religiosas o sociales. Las 840 hectáreas que conforman el Parque se encuentra dividido en 13 zonas y 5 sectores. La división por zonas es la más antigua y de terrenos más grandes, los sectores en cambio son los últimos anexos sumados al territorio del Parque. Aún cuando la característica principal del Parque así como de la zona de estudio, es la crianza de cerdos como actividad de subsistencia, existe una diferencia sustantiva que se debe mencionar, la variación en la capacidad de crianza de los cerdos varía mucho, dentro de una misma zona se pueden encontrar ganaderos que cuentan con 400 cabezas de ganado, y a aquéllos que sólo poseen 10 cerdos y no cuentan con las condiciones necesarias para criar más. C.4.1 Servicios básicos En cuanto a los servicios, la mayoría de estos establecimientos no disponen de letrinas. No disponen de instalaciones de agua y desagüe. El agua empleada para la limpieza y alimentación de los animales es comprada para ser almacenada en bidones de plástico, cilindros de metal, o tanques de cemento comunitario o individual. La luz utilizada por las granjas es clandestina, casi en su mayoría alquilada de locales o viviendas próximas a la Av. Principal Néstor Gambeta, que cuentan con el servicio brindado por la empresa eléctrica EDELNOR. Las conexiones para conducir la energía Anexos 34 eléctrica hacia cada granja son totalmente precarias y peligrosas. La zona de estudio, Zona 13 del Parque, actualmente cuenta con un tanque abastecedor de agua potable ubicado en lo alto del cerro, que no presenta problemas de funcionamiento pero que sin embargo no viene siendo utilizado debido a conflictos en cuanto al abastecimiento y pago del servicio. Durante el desarrollo del proyecto las cantidades de agua utilizadas tuvieron que ser compradas a camiones cisterna que abastecen en la zona. C.4.2. Alimentación del ganado El alimento de los cerdos, en la mayoría de los casos, es básicamente elaborado con residuos de restaurantes, restos de frutas y vísceras de aves, que muchas veces adquieren a un precio módico en restaurantes y mercaditos (a un costo de S/ 2 por cilindro de 225 litros de volumen), adicionando afrecho en cantidades mínimas. El alimento es repartido hasta dos veces al día según la edad en la que se encuentra el animal. Menos del 10% de los criadores alimenta a sus animales con dieta pienso comercial y cumplen con un plan sanitario aparentemente adecuado. El transporte de alimentos se realiza mediante el uso de camionetas propias o por medio del alquiler de este tipo de movilidad por el precio de S/.15 a S/.20 soles según la distancia a la que se tenga que ir a recoger el alimento. No todos los ganaderos poseen transporte propio ni el mismo número de animales a los cuales alimentar. El agua que los animales beben, como ya se mencionó, es agua potable que es comprada a camiones cisterna que abastecen la zona. La cantidad de agua que se les da es proporcional a la ración de comida que les corresponde y se les coloca en los bebederos artesanales al mismo tiempo que se les reparte el alimento. C.4.3. Generación de residuos sólidos en el Parque Porcino Debido a la precariedad de las condiciones socioeconómicas de los pobladores del Parque Porcino, la generación de residuos en cada granja se centra en la actividad productiva de crianza de cerdos y menor proporción en las actividades que se realizan Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 35 cotidianamente dentro de las viviendas de cada granja. Considerando por separado las fuentes de generación de residuos que resultan ser bastante diferenciadas, obtenemos la siguiente clasificación: C4.3.1. Residuos generados dentro del hogar Residuos orgánicos: Residuos provenientes de la alimentación de los miembros que habitan la vivienda, así como animales domésticos que habitan en la vivienda, muchas veces perros, gatos, pollos y distintas aves entre otros. De los servicios higiénicos se genera muy poca cantidad de papel higiénico, el cual se utiliza poco y una gran cantidad de papeles de libros y cuadernos que se utilizan para fines higiénicos también. Residuos inorgánicos: Residuos provenientes de las actividades realizadas comúnmente en el hogar, entre ellos se encuentran objetos de plástico, vidrios, metales, telas, entre otros. Estos objetos como se mencionó antes debido a la baja capacidad adquisitiva de los pobladores resulta ser muy escasa. C.4.3.2. Residuos generados por la actividad porcícola Residuos orgánicos: Resultan ser los residuos de mayor cantidad dentro del flujo de actividades dentro de la granja. Dentro de estos podemos encontrar residuos fecales, muchas veces mezclado con tierras, orines y residuos orgánicos producto de la alimentación de los cerdos; restos orgánicos generados al momento del parto de las marranas, cuerpos de las crías que muchas veces mueren asfixiados por las mismas madres o por alguna enfermedad, cuerpos de otros animales de la zona como ratas y también palomas que suelen verse en cantidades significativas. Residuos inorgánicos: Aquellos objetos que sirven para el manejo y la alimentación del ganado, tales como baldes de plásticos y maderas. También los residuos que se encuentran dentro de los cilindros con comida de restaurantes destinados a la alimentación del ganado, dentro de estos se encuentran bolsas, botellas, plásticos entre otros, los cuales son separados y almacenados para poder venderlos en el momento adecuado y generarles ingresos extras. Anexos 36 Residuos peligrosos: Aquellos provenientes de los productos químicos utilizados para el control sanitario de los cerdos, para la limpieza, desinfección y fumigación de la granja. Dentro de los productos químicos utilizados para uso sanitario se encuentran las vacunas, desparasitadores, medicinas e inyecciones, entre otros. Mientras que para la limpieza, desinfección y fumigación se utilizan muchas veces agua mezclada con fuertes detergentes y ácidos. C.4.4. Problemática dentro de las granjas del parque porcino La problemática dentro de la granja no tiene su causa principal en la adquisición de elementos que luego de pasado su tiempo de vida puedan ser considerados como residuos o desechos, sino mas bien por el destino final que se les da a aquellos residuos por la crianza de cerdos. Para poder describir las condiciones finales de cada tipo de residuo, se hace la siguiente diferenciación: C.4.4.1. Residuos generados dentro del hogar - Residuos orgánicos: Los residuos de cocina que son generados para la alimentación de los miembros del hogar se utilizan totalmente para la alimentación de los animales domésticos que habitan dentro del hogar y en el caso de los cerdos para su alimentación. El papel generado en casa, cartones y papel higiénico o papel en si utilizado en los servicios higiénicos es enterrado dentro o en las afueras de la granja para su descomposición o para luego ser quemados con los demás residuos generados. - Residuos inorgánicos: Casi siempre son enterrados o quemados y en otros casos pasan a formar parte principalmente del gran número de escombros y desechos que conforman la infraestructura de todas las granjas y su paisaje más común. C.4.4.2. Residuos generados por la actividad porcícola Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 37 - Residuos orgánicos: Este tipo de residuos resulta ser el más preocupante para la situación de la granja, debido a su mal manejo y disposición. Las porquerizas en la mayoría de los casos no cuentan con suelo de concreto, infraestructura apropiada para la alimentación, ni sistema de canalización de líquidos y excretas es por esta razón que resultan mezclándose los restos de alimentos con excretas y orines en los suelos, lo cual hace mucho más difícil su recolección y disposición. En cuanto a los residuos de restaurantes, estos son almacenados en cilindros con tapas inadecuadas hasta por dos o tres días según el número de animales que se vaya a alimentar, estos cilindros se encuentran ubicados fuera de las granjas pero debido a la acción de extraer el alimento varias veces al día, se generan acumulaciones de desperdicios alrededor del mismo. A esto se le debe sumar el gran número de animales muertos por aplastamiento o enfermedades respiratorias, los cuerpos son enterrados dentro de las mismas granjas en los lugares que se crea convenientes. En forma general, los desechos orgánicos (excretas, orines, paja entre otros restos orgánicos) son almacenados fuera de las granjas para que se vayan perdiendo humedad y puedan ser quemados posteriormente. - Residuos inorgánicos: Como ya se mencionó, muchos de los residuos inorgánicos generados por las actividades de la granja son vendidos como materiales reciclables, pero además de éstos existen aquéllos que no pueden ser comercializados ya sea por su condición o mal estado y que terminan formando parte de la infraestructura de las porquerizas. Objetos como maderas, plásticos, metales que terminan siendo acondicionados como techos, paredes o colocados en esquinas o en los caminos. - Residuos peligrosos: El problema en este caso deriva de la manipulación de los productos químicos utilizados para uso sanitario de los animales, así como para la higiene y limpieza. En general los elementos utilizados para ambos casos son muchas veces almacenados en zonas inapropiadas de las viviendas como en la cocina, y en los dormitorios, desconociendo las condiciones en las que debieran ser conservados cada uno Anexos 38 de ellos. En el caso de los de uso sanitario para los cerdos, son los mismos porcicultores que muchas veces se guían por sus propios conocimientos y un poco de intuición para administrarlos, por tanto desconocen su composición, formas de uso y aún más, la disposición que se les debe dar al terminar de usarlos. Tipo de químico Frecuencia de uso Calmagine Esporádicamente Vermectin Esporádicamente Oxina • En el parto • En lactancia • Esporádicamente Vegenciana • Al ser castrados • Esporádicamente Cetrivit AD3E Esporádicamente Emicina Esporádicamente Hierro En lactancia (recién nacidos) MVA9 Esporádicamente Lo mismo sucede con los productos de limpieza los cuales suelen ser muy fuertes y nocivos, entre estos podemos mencionar, los detergentes de ropa, cloro, ácido muriático, sosa cáustica. La manipulación de estos químicos se realiza sin ningún tipo de protección como lo son Figura C.2. Químicos utilizados Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 39 guantes y lentes de ser necesario. Los envases que contienen los medicamentos y los productos de limpieza, restos de químicos y materiales como inyectables son colocados junto a los restos generados en el hogar, los cuales como ya se mencionó pueden ser enterrados o quemados. C.5. EFECTOS DE LA PROBLEMÁTICA La problemática de los residuos sólidos antes descrita, genera los siguientes efectos perjudiciales. Campos de afectación: • Salud: Debido a la falta de salubridad en la crianza de los cerdos, debido principalmente a la escasez de recursos para realizar una buena limpieza, tanto agua como dinero para invertir en el uso de desinfectantes; a su vez también en el uso de residuos de restaurantes para la alimentación de los cerdos, el estado en el que es manipulado comúnmente es un estado de inicio de putrefacción, presentando malos olores y gran cantidad de moscas, larvas de las mismas, así como ratas. La presencia de estos patógenos genera la proliferación de enfermedades en las personas que habitan las granjas, entre los animales, así como zoonosis que puede resultar muy peligrosa para la población. También se ve la presencia de una gran cantidad de pulgas que se crían en los suelos y viven en el cuerpo de los animales y las personas. La carne que resulta de la crianza realizada en las granjas es considerada como carne de condiciones sanitarias dudables, carne no garantizada y con riesgo de transmitir enfermedades a los consumidores de la misma (problemas gastrointestinales muy serios) • Población: Las condiciones de crianza de los cerdos, tal como se han descrito, generan que los ingresos de los porcicultores producto de la venta de la carne de Anexos 40 cerdo, sea sumamente baja. La mayoría de los porcicultores realizan la venta de los animales en el Camal denominado “La Colonial”, que es el más cercano a la zona, dentro del mismo los precios pueden variar según el lugar de procedencia del cerdo (muy importante debido a las condiciones de salubridad), alimentación, edad y apariencia y estado de la carne. Los compradores de los mercados que asisten a este camal ya poseen un conocimiento general del estado de la carne según el lugar de procedencia, conociendo las condiciones de crianza del Parque Porcino prefieren la carne de cerdos procedentes de otros lugares, es por esta razón que los porcicultores del Parque Porcino deben bajar mucho los precios para poder comercializarla. • Fauna: La fauna del lugar consiste en básicamente en ganado porcino expuesto a las enfermedades generadas por el mal manejo de los residuos. Presencia de un gran número de perros destinados al cuidado de la granja y a evitar los robos que suelen ser frecuentes en la zona. Estos perros se encuentran muchas veces mal alimentados con presencia de ácaros y sarna en estado avanzado. Gran cantidad de palomas que se alimentan de los residuos de comida que los cerdos dejan en los comederos. Como ya se ha mencionado también están los animales peligrosos para la salud como ratas e insectos como pulgas, moscas y escorpiones. • Atmósfera: Malos olores generados por la falta de higiene así como por la manipulación y disposición de residuos orgánicos de restaurantes que suelen encontrarse en el inicio de la etapa de descomposición. Malos olores también producidos por la acumulación de excretas dentro y fuera de las porquerizas, al ser retiradas de las mismas, estas suelen ser almacenadas hasta que estén lo suficientemente secas para poder ser quemadas y con esto disminuir su volumen. Emisiones producidas por la quema de residuos orgánicos (entre ellas excretas, paja, orines, residuos de cocina). Emisiones de gases de efecto invernadero que pueden provenir de la Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 41 fermentación no controlada de la materia orgánica en forma de metano o óxidos nitrosos o de la quema que se hace de los mismos. • Suelos: El líquido que produce cada porqueriza resulta de la combinación del agua utilizada para la limpieza del área y los orines generados por los cerdos. Este efluente es principalmente orines ya que debido a la escasez de agua potable, se utiliza muy poca agua para la limpieza de las porquerizas. Los suelos de las porquerizas, en su mayoría son de tierra afirmada, muy raras veces de concreto, esto hace que los lixiviados generados de la actividad se filtren al subsuelo. Como ya se mencionó los residuos al almacenarlos para su quema posterior también generan lixiviados que filtrarán al subsuelo. Entonces el manto de agua subterránea que puede tener la zona estará siendo contaminado continuamente, alterando su composición y generando entre otras consecuencias la presencia de microorganismos perjudiciales para la salud. C.6. GRANJA DESTINADA AL ESTUDIO Para fines del estudio se decidió elegir una granja modelo que reflejara las condiciones típicas del manejo y condiciones del resto de granjas del lugar para poder llevar a cabo dentro de ella, la etapa experimental del proyecto por 6 meses, para ello se determinó que la apropiada para el objetivo sería la del Sr. Jorge Iparraguirre, propietario desde hace 14 años de una parcela ubicada en la Zona 13 del Parque Porcino de Ventanilla. La granja se diseñó en 1994 con una infraestructura de 78 porquerizas y una capacidad de 480 cerdos. Debido a las condiciones económicas actuales y la mortalidad de las crías recién nacidas, la granja cuenta con 50 porquerizas de las cuales sólo están en funcionamiento 21 con 93 cerdos, de estas sólo 8 cuentan con suelo de concreto, ninguna cuenta con techo de concreto, 15 cuentan con bebederos y comederos de concreto y ninguna cuenta con un sistema de canalización de líquidos y excretas. La situación en la que se encuentra la granja nace de un ciclo de circunstancias que Anexos 48 C.6.7. Rio Chillón (Ventanilla) C.6.8. Escombros apilados en Ventanilla C.6.8. Preparación del alimento para los cerdos. C.6.12. Vista del Parque Porcino C.6.10. Río Chillón (Ventanilla) C.6.11. Calle principal Parque Porcino Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 49 C.6.16. Alimento para los cerdos C.6.13. Pruebas de estanqueidad C.6.14. Pilas de compost C.6.15. Preparación del invernadero C.6.18. Toma de datos C.6.17. Residuos de mercado Anexos 50 D. Certificado contraparte Imagen D.1. Certificado Prácticas Contraparte Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 51 E. Datos segunda experiencia En anexo a parte... din A3 Anexos 52 Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 53 F. Análisis previos segunda experiencia Anexos 54 Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 55 Anexos 56 Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 57 Anexos 64 Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 65 H. Análisis finales segunda experiencia Anexos 66 Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 67 Anexos 68 Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 69 I. Datos tercera experiencia En anexo a parte... din A3 Anexos 70 Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 71 J. Análisis previos tercera experiencia Anexos 72 Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 73 Anexos 80 Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 81 M. Datos Primera Experiencia Prueba 1A Desde que se inició la experiencia se probó diariamente la reacción del gas generado por el pequeño biodigestor con el fuego de un mechero, el resultado nunca fue el deseado, ya que nunca se observó muestras de dicha reacción. Es por esta razón que en el caso de esta prueba y las otras cinco de esta misma experiencia no se realizaron análisis del gas, ya que como se sabe la inversión para este tipo de pruebas es alta. Se puede observar que las horas transcurridas para que el volumen de gas producido sea significativo aumenta según el paso de los días hasta llegar entre el 05 y 15 de Septiembre a no notarse ningún cambio en la acumulación de gas hasta pasados de 6 a 7 días. La temporada en la que se realizaron las pruebas corresponden a la estación de invierno por lo que la temperatura resulta ser bastante baja, llegando a tener una Figura M.1. Registro de la primera experiencia Anexos 82 temperatura interna de los bidones de 16ºC y una máxima de 24.5ºC. La media se encuentra entre los 19ºC, temperatura que no se considera la ideal para el crecimiento de las bacterias metanogénicas. En base a este registro se elaboró el siguiente cuadro que resume la evolución de la producción de gas. Prueba 1B Al igual que en la prueba anterior, la reacción del gas almacenado en el “gasómetro” ante el fuego de un mechero en la prueba 1B no produjo ningún resultado favorable, como se mencionó anteriormente es por esta razón que no se realizaron análisis del gas producido. A su vez se observó la misma situación sobre las horas transcurridas para que el volumen de gas producido sea significativo, “aumenta según el paso de los días hasta llegar entre el 05 y 15 de Septiembre a no notarse ningún cambio en la acumulación de gas hasta pasados 6 a 7 días”, esta tendencia es la misma para las 6 pruebas de esta primera experiencia. En el caso de la temperatura, la mínima es de 16ºC y se presenta una máxima de 23.3ºC. La media resulta ser de 18.9ºC. Es importante mencionar, que las pruebas 1A y Figura M.2. Gráfico de la producción de gas en la prueba 1A Producción de gas (cm3/hora) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 13/07/2006 17/07/2006 19/07/2006 20/07/2006 25/07/2006 26/07/2006 29/07/2006 02/08/2006 07/08/2006 15/08/2006 17/08/2006 19/08/2006 28/08/2006 01/09/2006 Fechas de medición Volumen de gas (cm3) Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 83 1B como se mencionó, se efectuaron utilizando la misma biomasa y bajo las mismas condiciones, sin embargo el registro completo en el que se muestran los datos de temperatura diaria evidencian una singularidad, la temperatura de la prueba 1A es siempre un grado mayor que el de la prueba 1B. A continuación se presenta el registro diario de producción de gas, junto con la temperatura y las horas transcurridas desde la última medida, como datos importantes: Figura M.3. Registro de la producción de gas en la prueba 1B Anexos 84 En base al registro se elaboró el siguiente gráfico que resume la evolución de la producción de gas. Producción de gas (cm3/hora) - 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 12/07/2006 15/07/2006 17/07/2006 19/07/2006 20/07/2006 25/07/2006 25/07/2006 27/07/2006 01/08/2006 03/08/2006 08/08/2006 16/08/2006 19/08/2006 31/08/2006 Fechas de medición Volumen de gas (cm3) La variación de la producción de gas por hora es muy inestable, sin embargo alcanza un mayor volumen y por mayor cantidad de días que la prueba 1A. La media alcanzada entre el 12 de Julio y el 7 de Agosto es de 8.8 cm3/hora, a partir de esta fecha la producción decrece continuamente llegando a una media de 0.77 cm3/hora. Prueba 2A Figura M.4. Gráfico de la producción de gas en la prueba 1B Figura M.5. Registro de la producción de gas en la prueba 2A Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 85 Observamos que no hay reacción ante el mechero, así como la misma tendencia en el caso de las horas transcurridas para evidenciar cambios significativos en la producción de gas. En el caso de la temperatura, como se recordará, esta prueba fue previamente calentada en baño maría hasta llegar a una temperatura de 34ºC para inmediatamente ser enterrada en el suelo, es por esta razón que la variación de la temperatura es mínima, la hora en que se realizó este proceso fue la 1:45pm. La temperatura más baja fue de 21ºC y la más alta de 22ºC. La media resulta ser de 21.9ºC, encontrándose dentro del rango considerado ideal para el incremento en la producción de gas. En base al registro se elaboró el siguiente cuadro que resume la evolución de la producción de gas. Producción de gas (cm3/hora) -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 12/07/2006 13/07/2006 15/07/2006 17/07/2006 19/07/2006 20/07/2006 20/07/2006 21/07/2006 21/07/2006 24/07/2006 26/07/2006 27/07/2006 29/07/2006 31/07/2006 08/08/2006 15/08/2006 21/08/2006 24/08/2006 01/08/2006 04/09/2006 Fechas de medición Volumen de gas (cm3) La variación de la producción de gas por hora es también inestable, alcanzando a lo largo de toda la prueba, mayor número de valores altos y muy poco de valores bajos en lo que respecta a volumen, aún así la media alcanzada entre el 12 de Julio y el 04 de Septiembre resulta ser de 2.99 cm3/hora. Figura M.6. Gráfico de la producción de gas en la prueba 2A Anexos 86 Prueba 2B Esta prueba posee las mismas características de composición y condiciones de elaboración iguales a las que se tiene en la prueba 2A, por tanto resulta importante comparar ambos en casos. La reacción ante el mechero resulta ser la misma que para el resto de pruebas, ninguna evidencia de respuesta, lo mismo sucede en el caso de la tendencia de las horas transcurridas para evidenciar cambios significativos en la producción de gas. La biomasa introducida en esta prueba fue calentada e introducida en el suelo a las 2:00pm del mismo día que la prueba 2B con diferencia de 15 minutos, la temperatura que alcanzó antes de ser introducida en el suelo fue de 34ºC. La variación de la temperatura se considera que será la misma que para la prueba 2A al haber sido calentadas hasta una misma temperatura y tener la influencia del factor que resulta ser el suelo para conservar estar temperatura estable y constante para todas las pruebas que fueron enterradas juntas. Como se recuerda, de las pruebas que se encuentran enterradas solo la prueba 1A cuenta con termómetro dentro del bidón. Por tanto la media resulta ser de 21.9ºC para esta prueba también, encontrándose dentro del rango considerado ideal para el incremento en la producción de gas. Figura M.7. Registro de la producción de gas en la prueba 2B Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 87 En base al registro se elaboró el siguiente cuadro que resume la evolución de la producción de gas. En lo que respecta a la producción de gas se nota una tendencia de decrecimiento un poco más ordenada que en las pruebas anteriores, también empezando a disminuir hacia mediados de agosto. La generación de gas es baja, con una máxima de 10cm3/hora mientras que en la prueba 2ª viene a ser de 23 cm3. La media hasta el 8 de agosto, fecha en la que decrece la producción es de 3.56 cm3/hora, a partir de esta fecha se convierte en 0.92 cm3/hora. Figura M.8. Gráfico de la producción de gas en la prueba 2B Producción de gas (cm3/hora) - 2 4 6 8 10 12 12/07/2006 13/07/2006 15/07/2006 17/07/2006 18/07/2006 18/07/2006 19/07/2006 20/07/2006 21/07/2006 24/07/2006 25/07/2006 25/07/2006 26/07/2006 26/07/2006 27/07/2006 01/08/2006 02/08/2006 07/08/2006 08/08/2006 16/08/2006 18/08/2006 19/08/2006 22/08/2006 01/08/2006 Fechas de medición Volumen de gas (cm3) Anexos 88 Prueba 3A En este caso la prueba posee las mismas características de composición y condiciones de elaboración iguales a las que se tiene en la prueba 3B, por tanto resulta importante comparar ambos en casos también. No hubo reacción ante el mechero a lo largo del tiempo que duró la prueba. Las horas que tuvieron que transcurrir para la acumulación de gas fue siempre variable, aún desde un principio hubo días en los que se necesito solo de una hora para producir los 25ml que podía contener el gasómetro, mientras que hubo otros en los que se necesito de 4 días para producir tan solo 1.1 cm3/hora. La biomasa introducida en esta prueba fue calentada e introducida en el suelo a las 2:47pm del mismo día con una temperatura de 43ºC. La variación de la temperatura se considera que será la misma que en las pruebas 2A y 2B que fueron introducidas en el suelo. Por tanto la temperatura es estable y constante con una media de 21.9ºC. Figura M.9. Registro de la producción de gas en la prueba 3A Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 89 En base al registro se elaboró el siguiente cuadro que resume la evolución de la producción de gas. Producción de gas (cm3/hora) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 13/07/2006 17/07/2006 19/07/2006 19/07/2006 20/07/2006 20/07/2006 21/07/2006 25/07/2006 27/07/2006 01/08/2006 02/08/2006 02/08/2006 07/08/2006 08/08/2006 15/08/2006 17/08/2006 19/08/2006 25/08/2006 Fechas de medición Volumen de gas (cm3) La producción de gas es muy baja, se nota un crecimiento a lo largo de la primera semana hasta llegar a un máximo de 25cm3/hora, luego decrece para variar solo entre los 0 y 4 cm3/hora. La media a partir del 19 de julio es de 1.05 cm3/hora. Culminando el mes de agosto la producción es no significativa y para recabar datos para el registro de producción se requiere de 7 días como promedio. Figura M.10. Gráfico de la producción de gas en la prueba 3A Anexos 96 Rango óptimo Observaciones Temperatura 15 – 70 ºC Existen tres rangos Características La digestión anaerobia es posible entre los 3 y los 70 ºC. [11] Existen tres rangos de trabajo por los dos tipos de degradaciones bacterianas existentes: - Zona psicrófila : por debajo de 20 ºC - Zona mesofílica : entre 30 y 40 ºC - Zona termófilica : por encima de los 50 ºC Con el aumento de las temperaturas se acelera el crecimiento de las bacterias y con esto la velocidad de producción del biogás. Trabajando en el rango termofílico se asegura además la higienización del digerido, puesto que se destruyen patógenos, se esterilizan las semillas y se eliminan las larvas y huevos de insectos, debido a la alta temperatura. Un aumento de la temperatura de digestión tiene el mismo efecto que un aumento del tiempo de retención del sustrato, por lo que mayor temperatura implicará un menor volumen del reactor. Tienen pues grandes ventajas pero requieren un mayor control y seguimiento, puesto que a altas temperaturas el nitrógeno amoniacal libre se convierte en inhibidor si éste está presente en gran cantidad en el sustrato, como sería el caso de las excretas de animales. Este factor puede eliminarse con la mezcla de residuos de diferentes orígenes. [6] [11] En general la digestión anaerobia en plantas sin calefacción, será posible de forma satisfactoria cuando la media de la temperatura anual esté por encima de los 20 ºC, o donde la media diaria sea mínimo de 18 ºC. En el rango de 20-28 ºC la producción de gas se incrementa más que proporcionalmente. [11] Si la temperatura del interior del digestor está por debajo de los 15 ºC, la producción de gas será tan baja que la planta no será económicamente factible si este es el objetivo principal de construcción. [11] Tabla N.3. Factores ambientales – Temperatura Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 97 Rango óptimo Observaciones Tóxicos En función del grupo Reversibles e irreversibles Características Son sustancias que a partir de una cierta concentración inhiben las bacterias, reduciendo la velocidad de reacción, y llegan a interrumpir la digestión en concentraciones mayores. Aún así, puede existir en un cierto entorno aclimatación por parte de las bacterias a una cierta concentración de sustancias tóxicas. Estas pueden ser: - Oxígeno - Metales: cobre (inhibidor a partir de 40 ppm, tóxico en 70 ppm); plomo ; plata; cromo (500 ppm); arsénico; boro; zinc inhibidor en 400 ppm y tóxico en 600 ppm; níquel inhibidor a partir de 100 ppm, tóxico a 1000 ppm. [3][6][11] - Calcio estimulante 100-200 ppm, inhibidor 2500-4500 ppm, tóxico 8000 ppm; magnesio estimulante 75-150 ppm, inhibidor 1000-1500 ppm, tóxico 3000 ppm; potasio estimulante 200-400 ppm, inhibidor 2500-4500 ppm, tóxico 12000 ppm; sodio estimulante 100-200 ppm, inhibidor 3500-5500 ppm, tóxico 8000 ppm [3][9] - Amonio : benéfico de 50-200 ppm; ningún efecto adverso 200-1000 ppm; inhibidor por altos valores de pH 1500-3000 ppm, tóxico por encima de 3000 ppm [9] las bacterias metanogénicas pueden adaptarse a concentraciones de 5000-7000 ppm de nitrógeno amoniacal, pero la concentración de amonio no debe exceder de 200-300 ppm. El equilibrio amonio-amoníaco depende de la temperatura y del pH. [11] - Cianuros (tóxico a 2 ppm) [11, sulfatos, cromatos o fluoruros [3] - Formas no ionizadas de ácidos grasos volátiles y ácido sulfhídrico son Tabla N.4. Factores ambientales – los tóxicos Anexos 98 inhibidores reversibles [6] Para los residuos ganaderos serán críticos el nitrógeno amoniacal (200-700ppm), los antibióticos y los desinfectantes ¿Cómo afecta al proceso de digestión? Sustancias tóxicas en el influente – inhibición del proceso biológico, aumenta rápidamente la presencia de ácidos volátiles, la producción de gas disminuye rápidamente, el pH se reduce moderadamente.[8] Sulfato en el afluente – inhibición del proceso biológico, aumenta rápidamente la presencia de ácidos volátiles, la producción de gas disminuye rápidamente, el pH se reduce moderadamente.[8] Rango óptimo Observaciones Sólidos totales 10 – 40% Depende tipo digestor Características La cantidad de sólidos de entrada representa la humedad del afluente. Así un valor del 10% de ST significa una humedad de la corriente del 90%. Se requiere un menor volumen del reactor como mayor sea el contenido en sólidos, por menores cantidades de agua. En función del diseño del reactor, tenemos tres tipos de digestores: - Bajo contenido en sólidos: 10% [10] - Contenido medio en sólidos: 15-20% [10] - Alto contenido en sólidos: 22-40% [10] ¿Cómo afecta al proceso de digestión? Aumento de la media de sólidos en suspensión del efluente – hay un lavado de las bacterias (salen del reactor con la corriente de salida), aumenta lentamente la presencia de ácidos volátiles, la producción de gas disminuye lentamente.[8] Tabla N.5 Factores ambientales – los sólidos totales Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 99 Rango óptimo Observaciones Tiempo de retención 2 horas – 100 días Función del diseño Características El tiempo de retención representa el tiempo que un residuo está dentro del digestor, el tiempo de residencia hidráulica de la corriente residual. Depende del diseño del reactor en cuanto a temperatura de trabajo y mezclado del contenido, así como la tecnología. El volumen del digestor depende del caudal que se genera de aguas residuales y de las condiciones ambientales, sobretodo de la temperatura. Tenemos pues que una corriente líquida precisará de mayor volumen, por un mismo tiempo de retención. Tendremos también que con el aumento de la temperatura (introduciendo calefacción), habrá una disminución del tiempo de retención. Una vez diseñado el volumen del reactor, para asegurar un determinado tiempo de retención del afluente, será necesario que no se introduzcan cargas inorgánicas en el interior del digestor, puesto que estas se acumularían en el reactor, disminuyendo el volumen total de este y en consecuencia el tiempo de retención. ¿Cómo afecta al proceso de digestión? Aumento de la entrada de sólidos inorgánicos suspendidos – hay un lavado de las bacterias (salen del reactor con la corriente de salida), aumenta lentamente la presencia de ácidos volátiles, la producción de gas disminuye lentamente.[8] Tabla N.6. Factores ambientales – el tiempo de retención Anexos 100 Rango óptimo Observaciones DQO/DBO Función diseño Es la materia orgánica Características La demanda química de oxígeno (DQO) y la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) son parámetros que representan indirectamente el contenido de materia orgánica de un residuo a través del oxígeno necesario para oxidar químicamente (DQO) o biológicamente (DBO) la materia orgánica.[9] La carga orgánica introducida en un digestor es la cantidad máxima asimilable que tiene el digestor, medido en kg DBO o VS / m 3 de digestor. Los sólidos volátiles (SV) representan la materia orgánica de la muestra, medida como el contenido sólido menos el contenido de cenizas resultantes de la combustión completa.[10] ¿Cómo afecta al proceso de digestión? Aumento de la carga con materia orgánica disuelta – se desequilibran las tres etapas, aumenta rápidamente la presencia de ácidos volátiles, la producción de gas incrementa rápidamente y el pH se reduce rápidamente.[8] Aumento de la carga con materia orgánica en suspensión – se desequilibran las tres etapas y hay un efecto de lavado de las bacterias (salen del reactor con la corriente de salida), aumenta moderadamente la presencia de ácidos volátiles, la producción de gas incrementa moderadamente.[8] - Parámetros de control Para poder controlar las posibles inhibiciones del proceso, lo mejor es desarrollar ciertos parámetros de control operacional, que nos permitan en caso de anomalías funcionales, determinar la causa de la alteración. Esto significa controlar algunos de los factores ambientales, los que nos sean más accesibles, y desarrollar una rutina de control de la planta. Tabla N.7 Factores ambientales – la relación DQO/DBO Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 101 En la tabla 4.15 se proponen valores de diferentes parámetros que pueden causar inhibiciones o alteraciones en el proceso de biometanización y cuales son los rangos aceptables de variación de los mismos. Parámetros operacionales de los procesos anaerobios Medida Objetivo Intervalo de variación aceptable Monitoreo del proceso Temperatura Mantenerla constante ± 1 ºC Carga de entrada (kg DQO/d) Prevención de las saturaciones +50% para DQO disuelta +100% para DQO suspendida Control del proceso Concentración de los ácidos volátiles Detección de posibles inestabilidades del proceso Total: 200-500g como AAc/m 3 AAc: 200-500g como AAc/m 3 APr: 50-100g como AAc/m3 Producción de gas Control de las bacterias metanogénicas ± 20%/día (en función de la carga orgánica de entrada) pH Control de la inestabilidad 6-7. Variación ±5%/día Control del funcionamiento Concentración de materia orgánica en el efluente Control de la eficiencia del tratamiento Variación ±10%/día Tabla N.8 Parámetros operacionales de control [6] Anexos 102 Producción de gas / calidad Control de la media producida de metano Variación ± 20%/día Contenido de metano 6075% Calidad del lodo digerido (% de volátiles) Control del funcionamiento de la estabilización de la materia orgánica 60-70% normal, variación ±5% Tecnologías sostenibles para la gestión de residuos en Ventanilla (Lima). Aprovechamiento energético del Biogás 103 O. Familia Iparraguirre Imagen N.1. Familia Iparraguirre y Manel Gámiz en el Parque Porcino de Ventanilla