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Universidad de Manizales Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente
Modulo: Manejo Integrado de Residuos Sólidos Profesor: Jorge W. Arboleda V. Ph.D
Maestrantes: Viviana Ramírez, Juan Carlos Marmolejo Victoria, Hugo Ascencio Salazar, Genaro Murillo Rojas
Propuesta de aprovechamiento de Residuos Sólidos Vegetales en Colombia
Introducción
Las crecientes actividades antropogénicas están incrementando la generación de residuos en el
país, potencializados por el aumento de la población y los cambios en hábitos de consumo. El 65%
de los residuos son de carácter orgánico, el 14% es plástico, el 5% está conformado de papel y cartón,
el vidrio representa el 4%, el 3% los textiles, los patógenos y peligrosos el 2%, los metales el 1%, el
caucho el 1% y el 5% restante otros residuos (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo
Territorial, 2012),
Figura 1: Separación manual de residuos sólidos
Fuente : Google
Con base en las cifras de ACODAL (Asociación Colombiana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental)
y las del Ministerio de Ambiente, se puede pensar en un estimado diario de residuos sólidos orgánicos
de 20.150 toneladas.
El aumento en la generación de residuos orgánicos contribuye con el crecimiento de bacterias,
hongos que utilizan las moscas, roedores y cucarachas para entrar en contacto directo con las
personas, además por acciones indirectas como la contaminación de las aguas con los lixiviados, la
generación de olores ofensivos por las quemas abiertas y descomposición de la materia orgánica
deterioran la salud de las personas (Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2012).
El estudio de la Unidad Administrativa Especial de Servicios Públicos de Bogotá en una de las
valorizaciones indica: “…La valoración agronómica, es el uso del potencial de aprovechamiento de
residuos sólidos biodegradables que por procesos de transformación pueden ser utilizados como
enmiendas, acondicionadores de suelo o abonos orgánicos. El tratamiento más utilizado para este tipo
de recuperación es el compostaje…” Sin embargo, en las zonas rurales, los residuos agrícolas son
susceptibles de ser aprovechados para la alimentación animal y/o producción de biocombustibles.
Justificación
Colombia por ser un país de grandes extensiones agrícolas, en razón de minifundistas y
latifundistas, genera un importante volumen de residuos vegetales que empiezan a ser aprovechados
por todos los beneficios que representan, Figura 2. En el caso de la agroindustria, se puede evidenciar
el avance existente en el aprovechamiento del bagazo de caña, los residuos de café, el vástago del
plátano y algunos frutales de ciclo corto. En tal sentido, los residuos de origen vegetal se utilizan
como materia prima para la elaboración de abono orgánico, alimentación animal y producción de
biocombustibles.
Figura 2: Residuos orgánicos vegetales para abonos
Fuente : Control Ambiental de Colombia
El destino anteriormente priorizado para los residuos agrícolas responde a criterios ecológicos
evidentes. En los ecosistemas naturales los residuos procedentes de la vegetación herbácea, arbustiva,
trepadora y arbórea, así como los generados por la fauna, se depositan sobre el suelo iniciándose el
ciclo de descomposición-humificación-mineralización del humus característico de la evolución de la
materia orgánica del suelo. El ciclo de la materia en los ecosistemas maduros tiende a ser cerrado y
la tasa de actividad y metabolismo del suelo se establece en función de numerosos factores, entre los
cuales destacan la pluviometría, la temperatura, el contenido en oxígeno, la composición mineralógica
del suelo y la naturaleza del humus formado. (Revista FAO, 2000).
En los sistemas agrícolas el ciclo de la materia se ve fuertemente alterado por las exportaciones
realizadas por la biomasa de la cosecha, por lo que es necesario restituir al suelo los nutrientes
minerales mediante técnicas de fertilización orgánica y/o mineral. Con el fin de minimizar la pérdida
de fertilidad del suelo, la biomasa vegetal restante (residuos) debe ser devuelta directa o
indirectamente al suelo, mediante la aplicación de aquellos tratamientos que faciliten su integración
a la dinámica edáfica. De esta forma la materia orgánica se pone a disposición de la microfauna del
suelo y de la microflora de descomposición y de humificación que llevarán a cabo los procesos de
mineralización primaria y formación de humus estable. (Revista FAO, 2000).
Objetivos
Proponer alternativas de aprovechamiento de los residuos sólidos vegetales de acuerdo a sus
características físicas, químicas y biológicas.
Objetivos específicos
Aprovechar los residuos vegetales que se generan para alimentación animal
Manejar adecuadamente los residuos vegetales para la producción de fertilizantes orgánicos
Utilizar los residuos sólidos vegetales para la producción de biocombustibles.
Hipótesis
Los residuos vegetales generados tanto en las urbes como en el campo es susceptible de ser
aprovechado para la generación de fertilizantes orgánicos, alimentación animal y producción de
biocombustibles.
Estado del Arte
En Bogotá se generan diariamente 6.500 tonelada de residuos sólidos (Proyecto de Acuerdo 113,
2011), representando el 20% del total nacional, en el Relleno Sanitario Doña Juana se depositan
diariamente 6.307,71 toneladas de residuos (SSPD, 2015); indicando una preocupante cifra del 9,2%
de su potencial aprovechamiento. En la principal central de abastecimientos de Bogotá (Corabastos)
se generan entre 80 y 100 Tn de residuos orgánicos vegetales diarios (CONAMA, 2014), además de
la tonelada de residuos que genera una plaza de mercado de la ciudad (CONAMA, 2014); con la
siguiente composición:
Tabla 1: Composición de los residuos sólidos de las plazas de mercado de Bogotá
Tipo de residuo Generación (Tn/día) Composición porcentual%
Verduras/frutas/hortalizas 62,4 88.5%
Papel 3,5 4,9%
Madera 1,8 2,5%
Plástico 1,7 2,4%
Cárnicos 0,4 0,7%
Otros 0,7 1,0%
Fuente : CONAMA, 2014
De los residuos sólidos residenciales de la ciudad el 52% está compuesto por alimentos no
preparados (UAESP, 2011), si lo asimilamos a vegetales, frutas y verduras, y con base en los estudios
que realizó la Unidad Administrativa Especial de Servicios Públicos en el 2011; diariamente los
residuos generados de estas características serían de 1311 toneladas. Las cantidades aproximadas de
residuos orgánicos vegetales que generan las plazas de mercado, Corabastos y el sector doméstico
aproximadamente estarían en el orden de las 1460 toneladas que se podrían aprovechar.
Las fuentes de biomasa residual constituyen potenciales fuentes energéticas en Colombia
(Ministerio de Minas y Energía, 2008), la clasificación indica los siguientes sectores:
Agrícola (residuos de cosecha y agroindustriales); con cultivos transitorios de arroz y de
maíz, cultivos permanentes de plátano, caña de azúcar, banano, café y palma de aceite)
Pecuario (estiércol avícola, bovino y porcino) Urbano (residuos de plazas de mercado y de podas)
La generación de residuos orgánicos provenientes de diferentes actividades productivas es el
insumo principal para el desarrollo de trabajos investigativos encaminados en su aprovechamiento,
entre ellos se citan algunos; en la digestión anaeróbica de cada kilogramo de sólidos volátiles
digeridos de los residuos de frutas y verduras producen hasta 4.5 kW-h (Mosos, Cadavid & Agudelo,
2012); incorporando una buena alternativa para el aprovechamiento de los residuos de los restaurantes
y fruterías.
La biomasa agrícola presente en los residuos agrícolas tienen muchas utilidades entre ellas
tenemos las siguientes (Hernández, 1994):
1. Cascarilla de arroz: como combustible de los hornos para el secado del grano, enmienda de
los suelos y agregado en bloques de concreto
2. Residuos de maíz: la hoja como combustible y en nutrición animal
3. Pulpa del café: del compost para generar humus
4. Bagazo de la caña de azúcar: combustible de ingenios azucareros y trapiches, aglomerados
de papel
Otros residuos vegetales de potenciales aprovechamientos en la industria del papel y cartón son
los subproductos del plátano, específicamente el seudotallo que proporciona 6073, 93 Kg de fibra
seca/Ha (Grisales & Giraldo, 2004), constituyéndose en la materia prima para elaborar empaques
biodegradables que disminuyen los impactos en la áreas forestales.
Residuos vegetales para alimentación animal
Los residuos vegetales de plazas de mercado como los ameros de mazorca, las cascaras de alverja
y las cascaras de frijol son una fuente potencial para alimentación animal. La disposición final de este
tipo de residuos sin su debido aprovechamiento magnifica el impacto ambiental en las fuentes
superficiales por el aumento de lixiviados a causa de factores de mezcla con otros residuos orgánicos
de origen doméstico.
La obtención de fibra a partir de las cáscaras de plátano reduce el impacto ambiental de su
disposición en los rellenos sanitarios del país. La fibra dietaria se obtiene a través de procesos lavado,
molienda en húmedo, arrastre con almidón, secado y molienda en seco (Alarcón, 2013); con
contenido de fibra dietaria total: 46,79%, fibra dietaria insoluble: 45,12% y fibra dietaria soluble:
1,68%. El producto obtenido puede ser incorporado en la dieta alimenticia de los colombianos en las
hamburguesas, el trabajo investigativo (Alarcón, 2013), concluyó que se pueden obtener
hamburguesas.
Figura 3: Hamburguesa con fibra de plátano
Fuente: Alarcón, 2013
Tabla 2: Algunos componentes de la hamburguesa con fibra dietaria de cascaras de plátano
Composición Inclusión 0,0% fibra dietaria de cáscara de plátano
Inclusión 5,5% fibra dietaria de cáscara de plátano
Inclusión 6,5% fibra dietaria de cáscara de plátano
Proteína total 15,46% 15,12% 14,81%
Proteína vegetal 0% 0,3% 0,43%
Fibra 0% 2,5% 3%
Fuente : Alarcón, 2013
Aunque el rendimiento obtenido sólo fue del 4,16%, las hamburguesas hechas con la fibra
dietaria cumplen con la normatividad NTC 1325 para un producto cárnico estándar.
Los residuos vegetales mezclados del principal centro de abastecimientos de productos orgánicos
de Colombia (CORABASTOS) sometidos a hidrolisis ácida (4% H2SO4: 4 horas) por tonelada de
residuo generan 47,5 L de etanol del 70%. La alternativa de aprovechamiento resulta interesante,
teniendo en cuenta que diariamente en Corabastos se generan entre 80 y 100 Tn de residuos orgánicos
vegetales (CONAMA, 2014), además de la tonelada de residuos que genera una plaza de mercado de
la ciudad (CONAMA, 2014); porque dejarían de ir al relleno sanitario diariamente el 152,4 toneladas
potencialmente aprovechables.
Tabla 3: orgánicos Composición de los residuos de las plazas de mercado
Tipo de residuo Generación (Tn/día) Composición porcentual%
Verduras/frutas/hortalizas 62,4 88.5%
Papel 3,5 4,9%
Madera 1,8 2,5%
Plástico 1,7 2,4%
Cárnicos 0,4 0,7%
Otros 0,7 1,0% Fuente : CONAMA, 2014
Con base en las cifras de la tabla 3, la obtención potencial diaria de etanol del 70% con los residuos
orgánicos vegetales que se generan en Corabastos y las plazas de mercado de Bogotá sería
aproximadamente de 7239 litros.
Obtención de fertilizantes orgánicos
El compostaje ha sido una técnica utilizada por los agricultores como una manera de estabilizar
los nutrientes de origen vegetal y animal para su uso como fertilizante
Figura 4: Compostaje de residuos orgánicos en Bogotá
Fuente: propia
La palabra bocashi es del idioma japonés y para el caso de la elaboración de los abonos orgánicos
fermentados, significa cocer al vapor los materiales del abono, aprovechando el calor que se genera
con la fermentación aeróbica de los mismos.
Obtención de biocombustibles de origen vegetal
En Colombia, se ha trabajado en la obtención de etanol por procesos químicos y biotecnológicos
empleando otros residuos agroindustriales: bagazo de trigo, maíz, cebada, café, mango, banano,
almidón de yuca y plátano. La caña de azúcar es la fuente más atractiva para la producción de etanol,
ya que los azúcares que contiene son simples y fermentables directamente por las levaduras.
(Carvajal, 2007).
Uno de los subproductos de la caña que ha venido aumentando su importancia en los últimos años
es el bagazo. Luego de considerarse prácticamente un desecho hasta hace unas cuantas décadas, se
ha convertido en un subproducto muy valorado, tanto por su contenido de celulosa para la fabricación
de papel, plásticos y tableros, como por su valor energético como combustible. En la actualidad, la
industria papelera mundial consume cerca del 5% del bagazo generado por las industrias que
producen azúcar a partir de caña. En Colombia, de las seis millones de toneladas de bagazo producidas
al año por los ingenios, un 85% es utilizado como combustible y el restante 15% es materia prima de
una industria productora de papeles local, (Carvajal, 2007).
De esta manera, el bagazo ha llegado a ser el combustible principal de las calderas de los ingenios,
con el fin de generar su propia energía para sus procesos productivos y para la comercialización de
excedentes. Este es uno de los factores más importantes a la hora de enumerar las ventajas
competitivas que tiene la agroindustria azucarera a partir de caña frente a la que produce azúcar a
partir de remolacha, (Ibis).
Con el avance de la ciencia e iniciativa propia se han desarrollado trabajo de grados relacionados
con aprovechamiento de los residuos orgánicos típicos de la producción agrícola colombiana. En la
obtención de bioetanol a partir de la zoca de café (Triana, 2010), se hace el pretratamiento ácido del
material vegetal y se utilizan microrganismos en la fermentación de las sustancias hidrolizadas; el
proceso es competitivo con el bioetanol obtenido del bagazo del maíz y del trigo, Tabla 3.
Tabla 4. Comparación Costo producción para la Zoca de café, Maíz y Trigo
Materia prima Zoca de café Maíz Trigo
Costo producción (US$/L)
0,2821 0,25 0,38
Fuente : Triana, 2010
La biomasa residual de los cultivos de yuca constituye la materia prima en la elaboración de
bioetanol, los tallos de yuca variedad Copiblanca pretratados en solución diluida de ácido sulfúrico
(0.85%) y a 164°C generan 0,67 g de azúcares por gramo de biomasa (Liscano, 2014).
Metodología
Residuos vegetales para alimentación animal
Los residuos vegetales de plazas de mercado como los ameros de mazorca, las cascaras de alverja
y las cascaras de frijol, sometidos a procesos de secado y prensado tienen digestibilidades cercanas
al 90% (Ascencio, 1998) y pueden ser utilizadas en la dieta de los rumiantes, además por los
contenidos porcentuales de fibra; 31,02%, 19,08% y 17,81% respectivamente para los ameros de
mazorca, las cascaras de alverja y de frijol (Ascencio, 1998).
Técnicas de aprovechamiento de residuos vegetales para fertilización orgánica
El Compostaje
Es un proceso natural en el que intervienen numerosos y variados microorganismos aeróbicos que
actúan sobre la materia rápidamente biodegradable (restos de cosecha, excrementos de animales y
residuos urbanos), estos requieren una humedad adecuada y sustratos orgánicos heterogéneos en
estado sólido; implica el paso por una etapa termófila dando al final como producto de los procesos
de degradación dióxido de carbono, agua y minerales, como abono orgánico, sin que cause fenómenos
adversos. Este puede definirse como el resultado de un proceso de humificación de la materia
orgánica, bajo condiciones controladas en ausencia de suelo. (Rozo & Chaparro, 2005).
Bocashi
Es un abono orgánico, rico en nutrientes necesario para el desarrollo de los cultivos; que se obtiene
a partir de la fermentación de materiales secos convenientemente mezclados. Los nutrientes que se
obtienen de la fermentación de los materiales contienen elementos mayores y menores, los cuales
forman un abono completo superior a las fórmulas de fertilizantes químicos, (Montoya y Portillo
2011).
El Bocashi se usa para suministrar los nutrientes necesarios y adecuados al suelo, donde son
absorbidos por las raíces de los cultivos para su normal desarrollo. Se debe utilizar la mayor
diversidad posible de materiales, para garantizar un mayor equilibrio nutricional del abono.
Producción de Etanol a partir de residuos vegetales
Los residuos de cosecha y de bagazo de caña del país equivalen al 46 y 50% de la producción
total de caña (Unidad de Planeación Minero Energética, 2003).
De la caña azúcar se utilizan las hojas- cogollo que son un residuo agrícola de cosecha, al igual
que se utiliza el bagazo que es un residuo agroindustrial. Las hojas secas de la caña panelera poseen
valores de humedad cercanos al 7,55% y energéticamente se pueden aprovechar por vías térmicas o
bioquímicas (Ministerio de Minas y Energía, 2008). De una tonelada de caña se obtienen 0.306
toneladas de bagazo (Unidad de Planeación Minero Energética, 2003).
A continuación en la tabla 4 se presentan las técnicas más utilizadas para la obtención de
biocombustibles, sus productos y aplicaciones:
Tabla 5: Proceso de obtención de biocombustibles
Fuente : Porquebiotecnologia.com
El aprovechamiento de biomasa húmeda se hace por medio de la bioconversión, es de interés el
contenido de humedad y la relación celulosa lignina. En términos generales, la biomasa tiene menor
contenido energético que los combustibles fósiles, la razón es que la biomasa tiene más contenido de
oxígeno e hidrógeno que de carbono, y la mayor cantidad de energía es almacenada en las cadenas
de carbono (Williams y Nuñez, 2012).
Resultados Esperados
El compostaje de residuos sólidos vegetales trae como beneficios:
Mejora en las propiedades químicas y bioquímicas de los suelos.
Retención hídrica en el suelo.
Ahorro económico en abonos químicos.
Es un sistema de reciclaje, con una útil revalorización residuo.
El compost es aplicable como sustrato, teniendo importancia su uso en el cultivo de plantas
ornamentales.
El abono Bocashi hace que los microorganismos edáficos dejen a disposición de las plantas los
minerales que necesitan. Los nutrientes son asimilados por las plantas, con lo que estimula el
crecimiento de sus raíces y follaje (Ibis).
Es necesario aprovechar estos residuos orgánicos, dentro de los cuales, los residuos de cosecha,
actividades como la poda, el manejo de malezas, entre otros, generan subproductos a los que se les
pueden extraer energía para los mismos sistemas de producción agrícola y que también pueden ser
fuente de energía para procesos de transformación agroindustrial (Unidad de Planeación Minero
Energética, 2003).
Un potencial que no se aprovecha actualmente son los residuos de cosecha, los cuales quedan
esparcidos en los campos después de la recolección. Estos residuos pueden ser incorporados a los
suelos como abono verde, práctica difícil y costosa realizada en algunas plantaciones, el compostaje
para producción de abonos o usada como combustible en los mismos ingenios.
En la actualidad algunos ingenios utilizan los residuos de cosecha para la generación de energía,
práctica costosa debido a la recolección y transporte para llevarlos hasta el ingenio azucarero, aunque
estos se encuentran cerca de las plantaciones. Con anterioridad estos residuos eran quemados
directamente en el lote, práctica prohibida por normas ambientales.
Existen alternativas viables para su uso como la gasificación en campo y el transporte del gas
combustible hasta el centro de consumo o ingenios, pero estas alternativas y otras posibles deben ser
analizadas a luz de la viabilidad técnica y económica de cada plantación, ingenio o a nivel gremial
(Unidad de Planeación Minero energética, 2003).
Las experiencias de reciclaje y aprovechamiento de residuos orgánicos para la producción de
abono orgánico, que de acuerdo al promedio nacional están en el orden del 62%, y a información de
la Fundación Social, Tabla 5 son:
Tabla 6. Residuos sólidos y aprovechamiento para abono orgánico en Huila y Nariño
Tipo de residuo Producto
Residuos sólidos Producción de abono orgánico
Huila: Santa María, producción de abono mediante la
fermentación de sus componentes.
Nariño: ASOPROBORCA, producción de compost, humus
y harinas para alimentación animal
Fuente : Aluna Consultores Ltda., 2011
Como propuesta de emprendimiento y de valor para el emprendimiento de actividades producto
de la gestión de residuos sólidos, se puede entender que la propuesta de valor se fundamenta en la
recuperación de los residuos sólidos orgánicos urbanos e industriales, a partir de diversas técnicas de
aprovechamiento. La necesidad de realizar un eficiente manejo de los residuos sólidos y de mejorar
las condiciones de vida de un considerable grupo de individuos hace del emprendimiento una
alternativa como fuente ingresos a partir de la iniciativa y creatividad individual, que puede
transformarse en una bola de nieve que crece con la acumulación de experiencias, sueños e iniciativas
de un colectivo social.
Por otra parte, la descomposición de la materia orgánica presente en los rellenos sanitarios genera
líquidos residuales, denominados lixiviados. Los lixiviados que se producen en el Relleno Sanitario
Doña Juana, localizado al sur oriente de Bogotá, afectan directamente la calidad del agua del Río
Tunjuelito e indirectamente la calidad del Río Bogotá, está afectación se potencializa por la
degradación rápida del gran volumen de residuos vegetales que diariamente son dispuestos allí.
Los promedios de residuos sólidos dispuesto en el Relleno Sanitario Doña Juana, los lixiviados generados y los lixiviados tratados se presentan en la tabla 6.
Tabla 7: Estimación del volumen de lixiviados por Tn de residuos sólidos
Año Cantidad de residuos
dispuestos (Tn)
Caudal de lixiviados
(L/s)
Lixiviados
generados (m3/año)
Lixiviados
generados
(Tn/m3) 2002 1844004 11,54 363925,44 5,07
2003 1837176 9,49 299276,64 6,14 2004 1930752 12,21 385054,56 5,01
2005 1974960 14,74 464840,64 4,25
2006 2132316 16,85 531381,6 4,01 2007 2091324 15,43 486600,48 4,30
2008 2161584 18,65 588146,4 3,68 2009 2096424 16,82 530435,52 3,95
2010 2239212 19,26 607383,36 3,69 2011 2124120 16,48 519713,28 4,09
2012 2279376 10,10 318513,6 7,16
Fuente : UAESP 2012, Cálculos propios
El caudal de lixiviados del Relleno Sanitario Doña Juana dependen de las precipitaciones, de la
composición de los residuos dispuestos y del manejo dado a las zonas descubiertas (Cristancho,
2013), sin tener en cuenta los factores climáticos ni el manejo de las áreas expuestas a la acción del
agua y de la atmosfera, se podría inferir que por tonelada de residuo dispuesto se generan 4,67 m3 de
lixiviados. En el evento de no contar con sistemas eficientes de remoción de sustancias de interés
sanitario y ambiental, se afectaría considerablemente la calidad del recurso hídrico de Bogotá-Región,
teniendo en cuenta que la carga orgánica vertida incorporaría concentraciones de DBO, DQO, metales
pesados, entre otros.
Recomendaciones
Las alternativas de aprovechamiento estudiadas deben tomarse como referencia para optimizar
los procesos.
Los planes nacionales de desarrollo deben incluir políticas públicas que dimensionen y
materialicen la ejecución de proyectos de primer orden para el aprovechamiento de los residuos
vegetales que se generan en las grandes ciudades.
La implementación de la separación en la fuente de los residuos vegetales residenciales podría
dinamizar los procesos de aprovechamiento para la obtención de fibras altamente digestivas para
incorporarlas en nutrición animal, y así disminuir las presiones para la adquisición de tierras para
la ganadería intensiva.
La minimización de los efectos de los lixiviados en los cuerpos de agua depende del aumento de
procesos de compostaje urbano, partiendo de una eficiente separación en la fuente.
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