BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL. UNA ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES EN LA INDUSTRIA LACTEA

Elaborado por:

ANA CAROLINA TARAPUES QUIROZ

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES, ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS

MAESTRIA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

SAN JUAN DE PASTO

2015

BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL. UNA ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES EN LA INDUSTRIA LACTEA

Elaborado por:

ANA CAROLINA TARAPUES QUIROZ

Presentado al Doctor:

Candidato a Doctor Carlos Arturo Granada

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES, ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS

MAESTRIA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

SAN JUAN DE PASTO

2015

En Nariño se han identificado doce cadenas productivas, siendo las más importantes la papa, los

lácteos, las fibras naturales, la marroquinería y la caña panelera (en la región andina), así como

la pesca, la palma africana, el turismo y el cacao (en la región pacífica). Otra actividad a destacar

es la cría de curíes o cuy, de amplio arraigo en la cultura culinaria nariñense. (Hoz, 2007)

El sector lácteo en el departamento de Nariño contribuye a la competitividad regional generando

empleo e ingresos, para un 70% de la población articulando claro está los diferentes eslabones

de la cadena láctea en el municipio de Pasto. (Orjuela, 2013)

La industria alimentaria es uno de los sectores productivos que mayor impacto tiene sobre el

medio ambiente, bien sea por sus procesos productivos o por los diferentes artículos que salen

al mercado, este el caso de la industria láctea donde la contaminación se da por la gran cantidad

de empaques que genera y los residuos líquidos que se producen los cuales son inherentes al

proceso productivo. Algunos efluentes de la industria láctea forman parte de los contaminantes

más severos que existen, tal es el caso del suero de leche, un subproducto de la manufactura de

quesos, caseína, caseinatos, y mantequilla (Carrillo A, 2002).

Una empresa dedicada a la producción de derivados lácteos entre ellos quesos, usa 60.377 litros

de leche fresca para la producción de quesillo, queso campesino, queso doble crema y queso

mozarella, lo que genera 54.339 L de suero de leche representando el 90% de la leche utilizada.

Este subproducto se ha convertido en una fuente de contaminación para el recurso hídrico del

departamento debido a la gran cantidad de micro, medianas y pequeñas empresas que generan

este tipo de residuos y que en su gran mayoría no cuentan con un sistema de tratamiento de

aguas residuales, lo que significa que este cantidad de residuos líquidos llegan a las fuentes de

agua sin ningún tipo de tratamiento ocasionando efectos negativos sobre los ecosistemas y

población aledaña a las industrias lácteas.

Una estrategia adoptada por pequeñas industrias lácteas es donar este residuo a criaderos de

cerdos, opción válida pero la cual presenta algunos inconvenientes como por ejemplo

disponibilidad de trasporte para llevar el residuo a las granjas, la cantidad de residuos producido

supera la cantidad requerida para alimentación animal; por lo tanto esta práctica no soluciona el

problema de aguas residuales.

En otro escenario las aguas residuales son vertidas sin ningún tratamiento al suelo, sistemas de

alcantarillado y fuentes de agua, causando efectos devastadores sobre el medio ambiente

debido a la cantidad de lactosa, proteínas, grasas que están presentes en el suero de leche

principal componente de las aguas residuales de la industria láctea.

Con la finalidad de disminuir el problema de la contaminación, es necesario depurar el suero

lácteo antes de descargarlo en un afluente o suelo. Los costos de tratamiento de la mayoría de

los sistemas utilizados en la actualidad son relativamente altos, por lo cual las empresas

familiares que realizan esta actividad por tradición, las micro, medianas y pequeñas empresas no

pueden acceder a la tecnología disponible para el tratamiento de aguas residuales. Por lo tanto

es necesario estudiar alternativas biotecnológicas para tratar este subproducto y darle un valor

agregado, lo que haría que el sistema no sea un gasto o un requerimiento para cumplir con la

normativa existente, sino un proceso llamativo que genera un producto de valor agregado.

Para lo cual se plantea la biorremediación como alternativa para depurar aguas residuales, esta

técnica puede ser utilizada por cualquier empresa, debido que es una estrategia relativamente

barata y a largo plazo más sostenible, ya que utiliza la habilidad natural que tiene los

microorganismos para metabolizar un amplio espectro de contaminantes orgánicos. (Centro de

actividad regional para la producción limpia, 2003)

Una alterntiva de biorremediación es el tratamiento de aguas residuales con bacterias

productoras de polihidroxialcanoatos, los cuales son bioplasticos o biopolimeros, y son

producidos por gran variedad de bacterias, como por ejemplo la Waustetersia eutropha ATCC

17699, que producen granulos internos de PHA, tienen un elevando consumo de sustratos a

base de lactosuero y alta concentración celular, lo cual hace que estos se perfilen como los mas

adecuados para la obtención de PHA usando como medio de cultivo lactosuero. (Súarez, 2005)

En el Departamento de Bioingeniería de la Universidad de la República se investiga la

producción de polihidroxialcanoatos desde hace ya varios años. Esto ha sido posible por la

financiación obtenida a través de un proyecto PDT (Programa de Desarrollo Tecnológico) y dos

proyectos ANII (Agencia Nacional de Investigación e Innovación) del Fondo María Viñas

modalidad III, y por la colaboración con grupos de investigación del IIBCE (Instituto de

Investigaciones Biológicas Clemente Estable), además del trabajo desarrollado por estudiantes

de pasantías y tesinas. En este tiempo se ha estudiado a nivel de laboratorio la producción de

PHB de diferentes microorganismos, utilizando medios de cultivo en base a residuos

agroindustriales como el suero de leche y glicerol. Se han utilizado microorganismos

provenientes de colecciones internacionales, así como propios. (Saravia, 2013)

En Ciudad de México, el proyecto LIFE + Wheypack de la Unión Europea anunció que

desarrollarán envases biodegradables a partir de suero de leche, para reducir su emisión de

contaminantes al medio ambiente por uso de petroquímicos. El proyecto es coordinado por la

Asociación de Investigación de la Industria Agroalimentaria española, a partir de la creación de

polihidroxibutirato (PHB), el material que se genera por medio de microorganismos, que

fermentan el suero. Actualmente, el segmento de envases biodegradables representa sólo 1%

del mercado, pero tiene altas proyecciones de crecimiento, la Unión Europea estima que

crecerás de 1.2 millones de toneladas de 2011 a 5.8 millones de toneladas en 2016. En el

mercado ya existen algunos envases biodegradables creados a partir de ácido poliláctico (PLA)

derivado, principalmente, de maíz amarillo y de almidón de papa, y los polihidroxialcanoatos

(PHA), generados a partir de bacterias que almacenan compuestos de carbón. (Chacón, 2014)

Otra alternativa para el tratamiento de aguas de la industria láctea es el cultivo de microalgas

para la producción de biocombustibles, esto permitirá reducir los costos de producción de

biocombustibles a partir de microalgas, debido que se utiliza aguas ricas en nutrientes, para lo

cual se somete a tratamiento las aguas residuales, lo cual se debe realizar de modos y tiene un

costo económico, mediante cultivos de microalgas que depure el agua y que permita aprovechar

energéticamente la biomasa producida. (Joan García, 2012)

Otra alternativa para el uso o tratamiento del lactosuero o suero de leche, es la producción de

acido citrico por medio de un proceso de fermentación con hongos del geneno Aspergillus, con

miras a su aprovechamiento y a la reducción del impacto ambiental que causan los vertimientos

de este subproducto en los cursos de agua. En este tratamiento se han probado cepas de: A.

carbonarius NRRL 368, A. carbonarius NRRL 67 y A. niger NRRL 3. (Sánchez, 2007)

Teniendo en cuenta lo anteriormente mencionado, se concluye que en el municipio de Pasto es

necesario iniciar a trabajar en el ámbito de la biotecnología como estrategia para el tratamiento

de aguas residuales con mira a generar productos con altos valores agregados como lo son:

polihidroxialcanoatos o biopolímeros, biocombustibles, ácido cítrico, entre otros, los cuales seria

la materia prima de otros procesos productivos, los cuales son amigables con el medio ambiente.

BIBLIOGRAFÍA

Carillo A, J. (2002). Tratamiento y reutilización del suero de leche. No 10, México: Revista

Conversus.

Centro de actividad regional para la producción limpia. (2003). Aplicaciones de la biotecnología

en la industria. Barcelona.

Chacón, L. (26 de septiembre de 2014). Buscan gnerar envases del suero lácteo. Obtenido de

ManuFactura: http://www.manufactura.mx/industria/2014/09/26/buscan-generar-envases-

del-suero-lacteo

Hoz, J. V. (2007). Economía del Departamento de Nariño: Ruralidad y aislamiento geográfico.

Economía Regional.

Joan García, F. P. (2012). Desarrolo de un fotobiorreacor: Biocombustibles a partir de microalgas

cultivadas en aguas residuales. Gestión y tratamiento de agua(437).

Orjuela, A. L. (2013). Estudio de la cadena lactea y sus aporte a la competividad de la zona

noroccidental del municipio de Pasto, Departamento de Nariño. Pasto.

Sánchez Toro, O., Ortiz Buriticá, M. & Betancourt Garcés, A. (2007). Obtención de ácido cítrico a

partir de suero de leche por fermentación por Aspergillus spp,, Revista Colombiana de

Biotecnología, 6(1), 43-45. Recuperado el 25 de septiembre de 2015 en:

http://revistas,unal.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/542

Saravia, G. M. (2013). Plasticos biodegradables producido pro microorganismos. Uruguay

Ciencia(16), 22-23.

Súarez, E. M. (2005). Producción de polihidroxialcanoatos por Wastersia eutropha ATCC17699

sobre suero de leche. Mexico: XII Congreso Nacional de Biotecnología y Bioingeniería.