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PROYECTO PARA LA CONSTRUCCIN Y OPERACIN DE UNA PLANTA DE REAPROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS ORGNICOS GENERADOS EN LOS TRAPICHES DEL MUNICIPIO DE CONSAC.

ANYELA FERNANDA POTOS MORAJAVIER ALEXANDER CASTRO VELASCO

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE - SENATECNLOGO EN SISTEMAS DE GESTIN AMBIENTALSAN JUAN DE PASTO2015PROYECTO PARA LA CONSTRUCCIN Y OPERACIN DE UNA PLANTA DE REAPROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS ORGNICOS GENERADOS EN LOS TRAPICHES DEL MUNICIPIO DE CONSAC.

ANYELA FERNANDA POTOS MORAJAVIER ALEXANDER CASTRO VELASCO

TRABAJO FINAL COMPETENCIA ADMINISTRAR LOS RECURSOS ASIGNADOS PARA LA EJECUCIN DE LA OPERACIN CONFORME A ESTNDARES ESTABLECIDOS

INSTRUCTOR ALEXI GUERRERO POLENTINO

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE - SENATECNLOGO EN SISTEMAS DE GESTIN AMBIENTALSAN JUAN DE PASTO2015CONTENIDO

Pg.

INTRODUCCIN61. OBJETIVOS71.1 OBJETIVO GENERAL71.2 OBJETIVOS ESPECFICOS72 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA82.1 DEFINICIN DEL PROBLEMA82.2 JUSTIFICACIN93 MARCO TERICO11DEFINICIN DE COMPOSTAJE11EL PROCESO DE COMPOSTAJE11ETAPAS DEL COMPOSTAJE12CONDICIONES DEL PROCESO144. METODOLOGIA214.1 MATERIALES214.2 METODOS21DESCRIPCIN DEL PROCESO PRODUCTIVO21DESCRIPCIN DE LAS OBRAS FSICAS DEL PROYECTO25PERSONAL26MAQUINARIA275. COSTOS DE INVERSIN PARA LA PLANTA DE COMPOSTAJE276. CRONOGRAMA326.1 DIAGRAMA GANTT DEL CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES347 CONCLUSIONES358. BIBLIOGRAFA36

LISTA DE TABLAS

Pg.

Tabla 1. Valores de referencia de Humedad (%), materia orgnica (%), Carbono (%), Nitrgeno (%),18Tabla 2. Niveles aceptables de los factores fsicos y qumicos para el compostaje, y los valores ptimos.20Tabla 3. Tabla de costos del proyecto28Tabla 4. Diagrama de Gantt34

LISTA DE ILUSTRACIONES

Pg.

Ilustracin 1. Proceso de compostaje12Ilustracin 2. Fases compostaje14Ilustracin 3. Concentracin de oxgeno en una pila de compost16Ilustracin 4. Contenido de humedad en la masa de compostaje.19

INTRODUCCIN

En este trabajo se realiz una identificacin de los aspectos que en este momento estn generando una problemtica ambiental debido al manejo inadecuado de los residuos slidos orgnicos que este tipo de industrias generan, teniendo en cuenta lo anterior a esto se le realiz una priorizacin de los impactos ambientales identificados en los trapiches, obteniendo que la acumulacin de ceniza generada en la caldera y la inadecuada disposicin de la cachaza, son los problemas ambientales ms significativos de estos establecimientos; para mitigar la contaminacin generada, se ha propuesto adecuar un proceso tecnolgico que reduzca la inadecuada disposicin de los residuos slidos orgnicos propios de esta industria, con la implementacin de un proceso de transformacin apropiado que de implementarse en los trapiches de la regin puede coadyuvar a disminuir la generacin e inadecuada disposicin final de los residuos orgnicos, los olores ofensivos, las precarias condiciones higinico sanitarias de los establecimientos y dems asociados a la acumulacin de residuos slidos orgnicos.

De esta manera se propone la implementacin tecnificada del compostaje de los residuos orgnicos generados por los trapiches, aplicando criterios de sostenibilidad y cuidado ambiental.

1. OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL

Establecer un sistema para el tratamiento de los residuos slidos generados en los trapiches del municipio de Consac

1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

Producir un abono orgnico con los residuos generados en los trapiches del municipio de Consac

Realizar la caracterizacin fisicoqumica del abono generado con los residuos generados en los trapiches

Fomentar el componente tecnolgico en el manejo sostenible de los residuos slidos generados en los procesos de la elaboracin de panela en el municipio de Consac

2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

2.1 DEFINICIN DEL PROBLEMA

La produccin de panela en el municipio de Consac, es un eslabn fundamental en su economa por ser gran generadora de empleos directos e indirectos, la mayora de los agricultores de esta regin, se dedican a la produccin de caa panelera como medio principal de subsistencia lo que la ubica en el principal cultivo de la zona y el que ocasiona los impactos ambientales ms significativos por la demanda de recursos naturales como el agua y el suelo.

El manejo ambiental de los trapiches requiere de una planificacin donde se involucren actividades y obras necesarias para proteger el medio ambiente, garantizar la calidad e inocuidad del producto y no desmejorar las condiciones higinico sanitarias de la zona, con el fin de compensar la afectacin a la comunidad por las acciones derivadas de la operacin de los trapiches paneleros.

La agroindustria panelera no constituye un ejemplo de sistema ambientalmente sostenible, son comunes actividades como la tala de rboles para el establecimiento del cultivo, la excesiva demanda de agua, los inadecuados e inexistentes sistemas para el tratamiento de aguas residuales, la preparacin del terreno y uso con monocultivos, la aplicacin de agroqumicos, el uso de llantas y lea como combustibles, la alta generacin de residuos slidos orgnicos, la contaminacin atmosfrica, todo esto sumado a la baja eficiencia de los procesos productivos de los trapiches, generan cambios negativos en la calidad ambiental.

Se pretende entonces abordar una problemtica puntual como lo es la generacin e inadecuada disposicin final de los residuos orgnicos generados por esta industria, los cuales estn afectando en forma clara la calidad del suelo, el agua, y el aire de la zona, provocando y acentuando los impactos ambientales que de por si estn inmersos en esta actividad productiva.

2.2 JUSTIFICACIN

En la actualidad muchos pases en vas de desarrollo como Colombia, obtienen productos derivados a partir de la caa, internacionalmente Colombia es el segundo productor despus de la India con 1200.000 Ton de panela al ao, que equivale al 9.2% de la participacin mundial. Ocupa el quinto lugar dentro de los principales cultivos en Colombia con una superficie cosechada de 210.900 Has, en Nario el rea cultivada es aproximadamente de 15.000 hectreas la cuales producen 105.000 toneladas de caa panelera con un rendimiento de 6.9 toneladas por hectrea segn datos de Agronet, para el ao 2013.Dentro de la produccin panelera nacional, se manejan alrededor de 1.767.114 toneladas de caa, de las cuales el 78.4% est representado por los tallos de la caa, el 14.8 corresponde a las hojas, el 6.8 al cogollo y un 4% en cachaza, segn estas cifras hoy en da se estn dejando de aprovechar 25.6% de los residuos reutilizables, los cuales estn generando una gran cantidad de dificultades a los productores paneleros debido al alto volumen de residuos y a la incapacidad de almacenamiento por parte de los trapiches, generando como consecuencia la contaminacin de fuentes hdricas y el suelo. (Gmez, 2008). El sistema productivo de la panela es muy importante para el departamento, ya que adems de ser el segundo cultivo sembrado en el mismo, contribuye con la generacin de empleo. Las principales acciones que se adelantarn se relacionan con el mejoramiento de los rendimientos de la caa panelera, los programas de renovacin de los cultivos y de reconversin de los trapiches y de generacin de valor agregado.Segn el EOT del 2003 la produccin de panela en el municipio de Consac ocupa 2.300 hectreas del rea total del municipio en cultivo independiente o en miscelneos. Este cultivo principalmente se encuentra en las veredas Guabo, Salado, Hatillo, Veracruz, Bombona, Rumipamba y Campamento convirtindose en uno de los eslabones econmicos que jalonan la economa de este municipio y el procesamiento industrial que se le realiza genera residuos de diversa ndole, como la cachaza la cual es el residuo resultante de la clarificacin del jugo de caa, las cenizas y las hojas sobrantes del corte, las cuales pueden ser utilizadas como fertilizante para la mejora de algunas propiedades fsicas del suelo. Tambin se pueden emplear en alimentacin animal.

En Colombia existen diferentes estudios que hablan sobre cmo afectan las prcticas de labranza agrcola al suelo la contaminacin y perdida de las propiedades ms importantes como son la fsica, la qumica y la biolgica La degradacin de los suelosun proceso complejo, en el cual, varios factores naturales o inducidos por el hombre contribuyen a la prdida de su capacidad productiva. El proceso de degradacin de los suelos se extiende ms all del sitio original y representa un alto costo para la sociedad adems se ve potencializado por la estabilizacin de monocultivos como el de la caa en el municipio de cosaca.Los residuos orgnicos que se aplican al suelo como abonos orgnicos, estn estos transformados o no, favorecen la fertilidad integral del suelo. Esos productos liberan hacia la solucin del suelo, los nutrientes en una forma lenta, lo cual eleva notoriamente su eficiencia de aplicacin en comparacin con los fertilizantes qumicos (Gmez, 1994).Los abonos orgnicos mejoran las propiedades fsicas, qumicas, y biolgicas del suelo. Los efectos de los abonos orgnicos sobre las propiedades fsicas van dirigidos hacia dos objetivos concretos: el mejoramiento de la estabilidad estructural y la regulacin del balance hdrico del suelo.La materia orgnica que componen los residuos de los trapiches, supone la generacin al ao de varios millones de toneladas, que, en muchas ocasiones, se acumulan en los suelos y en las fuentes hdricas lo que ocasiona graves efectos ambientales y, al mismo tiempo, se derrocha un recurso valioso susceptible de ser incorporado al ciclo del consumo mediante el compostaje. La fraccin compostable de los residuos es, con frecuencia, una de las ms contaminantes del flujo de residuos en los trapiches, y la puesta en marcha de proyectos de reaprovechamiento desva estos residuos de las rutas tradicionales de eliminacin, como la incineracin y puede contribuir significativamente a alcanzar criterios de sostenibilidad y produccin ms limpia de esta industriaEl proyecto se encuentra soportado por el alto potencial productivo de panela del municipio de Consac, las posibilidades de implementacin del componente tecnolgico donde se involucren tcnicas de conservacin de suelos, la reduccin de emisiones atmosfricas por material particulado y olores ofensivos, reduccin en la utilizacin de insumos de origen sinttico, tales como los fertilizantes productos para el manejo fitosanitario de los cultivos.Con base en lo anterior, se busca cambiar la agricultura convencional por cultivos sustentables y sostenibles, con reconversin tecnolgica, fortalecimiento de la capacidad asociativa, vinculacin a procesos de agroindustria y de mercados nacionales mayoristas o de exportacin de productos verdes, ecolgicos o amigables con el medio ambiente.

3 MARCO TERICO

DEFINICIN DE COMPOSTAJE

A continuacin se describen diferentes definiciones del trmino compostaje. El compostaje es la degradacin aerbica (en presencia de oxgeno) de materia orgnica por la accin de microorganismos en condiciones controladas de aireacin, humedad y temperatura. Estos microorganismo transforman los residuos degradables en un producto estable e higienizado, aplicable al suelo como abono o sustrato (Yu et al, 2008). Tambin se puede definir como un proceso biolgico en medio aerbico, en el cual los slidos orgnicos hmedos son transformados a formas ms estables llamadas compost (Senesi, 1998); sustancias similares al humus (like-humic) (Universidad Nacional de Colombia, Zapata, R. Medelln). De acuerdo con la Norma Tcnica Colombiana NTC-5167, el compostaje es el proceso de oxidacin aerobia de materiales orgnicos que conduce a una etapa de maduracin mnima (estabilizacin), se convierten en un recurso orgnico estable y seguro para ser utilizado en la agricultura (NTC-5167). El Ministerio de Ambiente y Desarrollo Territorial de Colombia (2006), defini el compostaje como el proceso biolgico en presencia de oxgeno, ms frecuentemente utilizado para la transformacin de la fraccin orgnica (residuos de jardn, residuos slidos domsticos separados en la fuente) de los residuos slidos domsticos a un material nico estable conocido como compost

EL PROCESO DE COMPOSTAJE

A partir de una cantidad adecuada de residuos orgnicos se aportarn la materia orgnica, minerales y microorganismos para que en las condiciones de aireacin y humedad apropiadas, se produzcan las reacciones de descomposicin.El montn de residuos, los diferentes grupos de microorganismos empezarn a trabajar rompiendo las molculas de las ms simples a las ms complejas y las trasforma en compost. De hecho, se trata de un proceso natural como cuando en un bosque caen las hojas de los rboles y se convierten en humus. El hombre, mediante el compostaje, solo trata de proporcionar las condiciones adecuadas para acelerar el proceso y este proceso generar un producto de color oscuro, de consistencia liviana y olor terroso, que no guarda ninguna similitud con los materiales que lo originaron.Ilustracin 1. Proceso de compostaje

En cuanto al flujo de materiales con 100 kg de residuos orgnicos se obtienen entre 30-40 kg de compost, algo menos de la mitad del material inicial; el resto se evapora en forma de vapor de agua y CO2. Durante el proceso, como consecuencia de la oxidacin del carbono a CO2, se produce energa en forma de calor. Esta queda retenida en la masa de residuos que se est transformando, de forma que el material se calienta, hasta alcanzar los 75C en las zonas interiores de la pila de compostaje.

ETAPAS DEL COMPOSTAJE

1. Preparacin. Los residuos orgnicos excedentes de los alimentos durante su preparacin, como son cscaras o partes de frutas, hortalizas, sobras slidas de alimentos ya preparados, de carnes, hojas de poda de sus matas internas, flores y tallos picados de arreglos naturales, son almacenados en recipientes separados y con tapa. Estos residuos para ser llevados a compostaje se deben preparar para controlar su humedad (exceso de agua), para lograr una relacin balanceada de Carbono-Nitrgeno (C/N) y tener una textura y tamaos adecuados. Los plsticos, vidrios, papeles, metales, no deben mezclarse con los residuos orgnicos que van a compostaje, ya que no son transformables por las bacterias. La humedad, se puede controlar por medio de adicin de aserrn o viruta de madera, en proporciones variables: 2 o 3 partes en volumen de alimentos, por una de aserrn o viruta. El tamao de las partes de residuos a compostar puede estar de 1 a 10 cm, como el bagazo de la naranja y la mandarina. En general no se requiere picar los residuos, salvo algunos de gran tamao como la parte superior de la pia, sandas o papayas enteras, etc. La relacin Carbono (C)/Nitrgeno (N), se puede ajustar con residuos ricos en N, como son la equinaza o gallinaza. La relacin recomendada es de 25 a 30 partes de C, por 1 de N

2. Descomposicin Mesfila. Al inicio del proceso, los residuos preparados, estn a temperatura ambiente (menor de 40C), por lo cual, los microorganismos llamados mesfilos se multiplican rpidamente, hay gran actividad metablica (transformacin de algunos compuestos como azcares y aminocidos), la temperatura comienza a subir y se producen cidos orgnicos que hacen bajar el pH.

3. Descomposicin Termfila. En esta fase, la temperatura es superior a 40 y sube hasta 60-65C. Microorganismos, llamados termfilos, transforman el Nitrgeno (N), en Amonaco (NH3), por lo cual el pH se hace alcalino. A los 60-65C, estos hongos termfilos desaparecen y dan paso a las bacterias esporgenas y actinomicetos, que tienen capacidad para descomponer sustancias orgnicas como las ceras, las protenas y hemicelulosas.

4. Descomposicin Mesfila de Enfriamiento. La temperatura comienza a descender por debajo de 60C, y reaparecen los hongos termfilos que reinvaden la parte superior del residuo (mantillo) y lograr descomponer compuestos, como la celulosa. Al bajar de 40C, los mesfilos tambin reinician su actividad y el pH del residuo, desciende ligeramente.

5. Maduracin. Requiere de 1 a 2 meses en promedio y se realiza exponiendo el compost a temperatura ambiente y protegido de la lluvia. Durante este perodo, se producen reacciones secundarias de condensacin y polimerizacin del humus; desciende el consumo de oxgeno y la fitotoxicidad del compost debe estar controlada.

6. Afinacin. Se realiza para homogenizar y mejorar el tamao de partculas del compost (granulometra), para regular la humedad a valores menores de 40%, seleccionar por cernido el residuo no compostado o impurezas, se toman muestras para anlisis de laboratorio y control de calidad (en caso de procesos industriales o con fines comerciales),el empaque y etiquetado si fuese el caso.En la Ilustracin 2 se resumen las diferentes etapas del proceso y las variaciones tpicas de la temperatura durante la transformacin y estabilizacin de la materia orgnica biodegradable en condiciones aerbicas, en funcin del tiempo.

Ilustracin 2. Fases compostaje

Cuanto mayor es la cantidad de residuos que se composta, mayor es la energa liberada, favoreciendo el incremento de la temperatura. Este punto del proceso es muy importante porque las altas temperaturas alcanzadas higienizan el material, es decir, se destruyen los patgenos, protozoos y semillas que resultan perjudiciales para la salud o los cultivos. Si el proceso se desarrolla correctamente, cuando las molculas se han descompuesto, la actividad microbiana disminuye y vuelven a bajar las temperaturas del material hasta equilibrarse con el ambiente.

CONDICIONES DEL PROCESO

Los protagonistas en el compostaje son los microorganismos y para que estos puedan trabajar en las mejores condiciones se debe: 1. Preparar una mezcla de residuos homognea y porosa. 2. Aportar materia orgnica de composicin diversa y relacin C/N adecuada.3. Disponer de oxgeno (aire) suficiente. 4. Contar con un grado de humedad adecuado. 5. Mantener una temperatura adecuada. La mezcla de diferentes tipos de residuos orgnicos, equilibra la humedad y la estructura. Por ejemplo, los restos de cocina, hojas, csped y otros materiales hmedos, se deben mezclar con ramas, arbustos y otros restos de poda ms secos y estructurales, con tamaos de 2-6 cm.

Aireacin Con el fin de conseguir un compostaje de buenas condiciones y que se obtenga de manera rpida, y a la vez evitar malos olores, es imprescindible asegurar la presencia de oxgeno, necesario para la evolucin del proceso de descomposicin aerbico. El oxgeno ha de ser suficiente para mantener la actividad microbiana y en ningn caso debe llegarse a condiciones anaerobias ya que generara una cada en el rendimiento y se produciran malos olores. Para conseguir una buena distribucin del oxgeno en toda la masa se hace necesaria la adicin de un material de soporte (triturado de poda o madera, la viruta es especial) que proporcione estructura y porosidad al residuos a compostar. Es aconsejable mezclar cada 2 o 3 das, el residuo para asegurar que la transformacin se d en condiciones aerbicas, de tal forma que el aire llegue al centro de la pila. Levantar el sistema del piso, tambin es muy beneficioso, ya que de esta forma, el aire penetra la masa de residuos y permite la reduccin de los volteos. Al principio de la actividad de los microorganismos aerobios, la concentracin de oxgeno (O2) en los espacios porosos es aproximadamente del 15 al 20% (similar a la composicin normal del aire), y la concentracin del dixido de carbono (CO2) vara del 0,5 al 5%. Mientras progresa la actividad biolgica, la concentracin de O2 baja y la concentracin del CO2 aumenta. Si la concentracin media de O2 en el material es menor al 5 %, la descomposicin del material se vuelve anaerobia (Sztern, MGA & Pravia, 1999). Las concentraciones de oxgeno mayor del 10% se consideran ptimas para mantener la pila de compost en un medio aerbico. Algunos sistemas de compostaje pueden mantener un nivel de oxgeno adecuado mediante mecanismos pasivos o naturales de aireacin, otros sistemas requieren la aireacin activa, con sopladores o con volteos de la pila. En la ilustracin 3, se aprecia la distribucin desigual de la concentracin de oxgeno en una pila.

Ilustracin 3. Concentracin de oxgeno en una pila de compost

Relacin Carbono/Nitrgeno Una de las primeras tareas para desarrollar con xito una actividad de compostaje es lograr la correcta combinacin de los ingredientes iniciales. El contenido de humedad (H) y la relacin Carbono - Nitrgeno (C/N) son dos parmetros fundamentales para esta actividad. La humedad es un componente crtico para lograr la optimizacin del compostaje debido a que este es un proceso biolgico de descomposicin de la materia orgnica y la presencia de agua es imprescindible para las necesidades fisiolgicas de los microorganismos que intervienen en l, pues el agua es el medio de transporte de las substancias solubles que sirven de alimento a las clulas as como de los productos de desecho de esa reaccin. En el segundo componente crtico, la relacin de Carbono - Nitrgeno C/N, se debe tener cuenta que la relacin ideal oscila entre 25 y 30:1 aproximadamente y decrece a 15:1 en el compost final (La relacin C/N disminuye 2/3 con el tiempo porque parte del carbono se pierde como CO2 durante la compostacin). Una relacin ms baja, significa que el nitrgeno estar en exceso y se pierde como amoniaco (NH3), El alto consumo de oxgeno que esto ocasionara, crea unas condiciones anaerbicas y empieza la pila a oler mal. Relaciones ms altas significan que no hay suficiente nitrgeno para el crecimiento ptimo de las poblaciones microbianas, as que el compost es relativamente fro y la degradacin proceder a una tasa lenta. Este valor es dependiente de la disponibilidad del carbono y nitrgeno de las fuentes. No se puede confundir el valor de la relacin C/N de un material compostado maduro, con la relacin de una material fresco como un estircol que tiene una relacin baja. El primero es adecuado para aplicar al suelo, mientras que el segundo podra tener condiciones nocivas para ste En general, los materiales que son verdes y hmedos tienden a ser altos en nitrgeno, y los que son marrones y secos son altos en carbono. Los materiales con alto contenido de nitrgeno incluyen a la hierba, a las podas de las plantas, y a los desechos de frutas. Los materiales de color caf tales como las hojas secas, las virutas de madera, aserrn, y el papel tienen altos contenidos de carbono. Es necesario calcular la relacin C/N de la mezcla a compostar, o se puede estimar las condiciones ptimas, simplemente usando una combinacin de los materiales que son altos en carbn y de otros que sean altos en nitrgeno. En el caso de materiales con alto contenido de carbono(C) como el aserrn y virutas se debe agregar materiales o fertilizante nitrogenados. Las hojas de rboles y los restos de pasto verde ayudan para este propsito, por su contenido de nitrgeno.En la Tabla se presentan los valores de humedad, carbono y nitrgeno para algunos residuos slidos orgnicos especficos, los cuales pueden ser utilizados para ajustar la formulacin inicial. Estos valores son orientativos, para mayor precisin con la informacin se recomienda realizar un muestreo de los materiales mediante pruebas en el laboratorio de los parmetros mencionados.

Tabla 1. Valores de referencia de Humedad (%), materia orgnica (%), Carbono (%), Nitrgeno (%),

%C35,83

%N1,804

C/N21,6

Fuente: Tom Richard, Nancy Trautmann, Marianne Krasny, Sue Fredenburg y Chris Stuart 1995.Una vez que tenga las relaciones C/N para los materiales que planea compostar, se puede utilizar la siguiente frmula para calcular la proporcin de la mezcla en su conjunto:

R = Relacin C/N de la mezcla de abono. Qn = Masa del material (tal cual, o peso hmedo) Cn = Carbono (%) del material n. Nn = Nitrgeno (%) del material n. Mn = Contenido de humedad (%) de material n.

Contenido de Humedad Es un factor limitante del proceso de compostaje, si la humedad desciende por debajo del 40%, la actividad microbiana es ms lenta, mientras que si excede el 65% se dificulta la circulacin de aire a travs de la masa (Domnghuez, Elvira, & Sampedro, 1996)(Ver figura 7). Se recomienda mezclar materiales secos con materiales hmedos para controlar la humedad excesiva y la presencia de lquidos lixiviados en el proceso de compostaje. Los valores ptimos para el rango de humedad se encuentran entonces desde 40 hasta 60%. (Chiumenti A., Chiumenti R., Diaz, Savage, Eggerth, & Goldstein, 2005). Varios autores sitan el contenido ptimo en humedad en torno al 55 - 65% y consideran valores por debajo del 40% como condiciones de estrs hdrico (Finstein, 1985).

Ilustracin 4. Contenido de humedad en la masa de compostaje.

Temperatura En el proceso de compostaje es una de las variables de mayor importancia, influye desde la mineralizacin y crecimiento de las poblaciones microbianas y ellas a su vez de las reacciones exotrmicas de descomposicin de las cadenas de compuestos orgnicos. La combinacin de los factores de temperatura, humedad, aireacin y relacin C/N definen la eficiencia de los procesos bioxidativos de la materia orgnica biodegradable. Existe controversia entre diferentes autores sobre cul es la mejor temperatura para que se desarrolle un compostaje ptimo. Los rangos ms comunes oscilan entre los 50 y 60C, aunque algunos autores indican que la mxima produccin de CO2 se da entre los 60 y 65C, lo que dara la mxima velocidad de compostaje (Epstein, 1997).

pH. Es un buen indicador de la forma de cmo ha evolucionado el proceso de descomposicin, en el compostaje, el pH normalmente baja ligeramente durante las primeras etapas del proceso (es decir, a 5,0) debido a la formacin de CO2 y cidos orgnicos. Los cidos sirven como sustratos para futuras poblaciones microbianas. Posteriormente, el pH empieza a subir, y puede llegar a niveles tan altos entre 8 y 9 como consecuencia de la liberacin de CO2, la aireacin de la biomasa y la produccin de amonaco de la degradacin de las protenas (Daz, 2010). Valores de pH cidos indican ausencia de madurez debido generalmente a un tiempo de compostaje demasiado corto o a la ocurrencia de procesos anaerbicos en la masa. El proceso de compostaje se realiza dentro de un rango amplio de valores de pH. Los valores ptimos para la mezcla de partida son entre 5,5 y 8,0, teniendo en cuenta que las bacterias prefieren un pH cercano al neutro, mientras que los hongos prefieren condiciones acidas. (Chiumenti A., Chiumenti R., Diaz, Savage, Eggerth, & Goldstein, 2005)

Tabla 2. Niveles aceptables de los factores fsicos y qumicos para el compostaje, y los valores ptimos.

Fuente: Manual de Aprovechamiento de Residuos Orgnicos a travs de Sistemas de Compostaje y Lombricultura en el Valle de Aburr

4. METODOLOGIA

4.1 MATERIALES

reas para la implementacin del sistema de reaprovechamiento de residuos slidos.Residuos slidos orgnicos compostables generados en los trapiches del municipio de Consac Informacin secundaria acerca del proceso de compostajeMano de obraInfraestructuraHerramienta manual y mecnicaEquipo de laboratorio

4.2 METODOS

DESCRIPCIN DEL PROCESO PRODUCTIVO

A continuacin se mencionaran y describirn los procesos que se ejecutaran en la planta de compostaje, para el tratamiento de los residuos slidos orgnicos de los trapiches los cuales sern transportados hasta la planta para el proceso de fabricacin del compost. Recepcin de los residuos slidos vegetales y de jardn a compostar. Trituracin de residuos. Formacin de pilas. Volteo de pilas. Control de parmetros. Maduracin, cosecha y tamizado. Anlisis del producto. Retiro del compost.

Recepcin de los residuos orgnicos a compostar

La planta procesara residuos slidos vegetales y residuos lquidos pastosos compuestos por: Las hojas, las ramas provenientes de las podas y todo otro residuo orgnico como partes del tronco y dems residuos de la limpieza y adecuacin de la caa El bagazo que es el residuo pastoso resultante de la clarificacin del jugo de caa La ceniza residual de la caldera.Estos se retiraran de los trapiches seleccionados tres veces por semana, en un vehculo acondicionado con una carpa protectora con el fin de poder transitar por el sector sin generar contaminacin en las vas. Los residuos se llevaran a la planta ubicada en un sector del mismo municipio, acondicionado para el proceso.En el ingreso se registrara la fecha y se estimara el volumen ingresado con el fin de poder tener un conteo del porcentaje del volumen de los residuos terminados en compost.

Trituracin de residuos

Para ser utilizados en el proceso, aquellos residuos de mayor volumen y densidad, deben ser previamente triturados, con una mquina trituradora, para alcanzar un tamao inferior a 6 cm, buscando as disminuir el tiempo de trasformacin del material orgnico en compost.Formacin de pilas

Despus de ingresado el material a la planta, con ayuda de un operario se formaran las pilas con un alto de , ancho de y un largo de aproximadamente, lo que en total para cada pila da un volumen de . La capacidad mxima de pilas para la planta depender del terreno que se disponga por parte del trapiche.

Manejo de pilas

Para controlar la temperatura de las pilas intervienen dos procesos importantes, un proceso de aireado que se har mezclando las pilas de forma manual y el proceso de control de humedad del compost que se regulara mediante el riego con aspersores, para verificar que la humedad no sea inferior al 60%.

El mtodo de compostaje con apilamiento con volteo, requiere que la temperatura sea mayor o igual a , durante al menos tres das antes del voltear el compost. Durante el periodo de compostaje las pilas deben ser volteadas un mnimo de cinco veces. Un proceso alternativo es tener el compost entre una temperatura de a durante 12 das antes del volteo.

La frecuencia de volteo mnima para un periodo de 6 meses, que es el tiempo estimado que dura el proceso, es la siguiente:

Primer mes: un volteo. Segundo mes: dos volteos. Tercer mes: un volteo. Cuarto mes: un volteo. Quinto y Sexto mes: no hay volteo.Despus del tercer mes cuando el volumen del compost se haya reducido en un 40% o 60 %, se proceder a unir las pilas, con el fin de poder mejorar los procesos siguientes. Estos datos y frecuencias de volteo, variaran de acuerdo al proceso que finalmente se utilice para la capacitacin del personal.

Control de parmetros

Se controlaran las pilas permanentemente, manteniendo un registro de los materiales en cada pila, adems de los procesos y manejos efectuados.Se tomaran muestras una vez al mes, para controlar los parmetros del compost y as evitar caractersticas anormales como los malos olores, los parmetros a controlar son la temperatura, la humedad, y el nivel de PH del compost.

Para este proceso de control se utilizaran los siguientes instrumentos

Termmetro digital. Medidor de PH. Analizador de humedad.

Otros parmetros como la relacin C/N y el contenido de materia orgnica, o de elementos como el Nitrgeno, Fosforo y Potasio, entre otros, se realizaran analizando una muestra de cada lote en el laboratorio siguiendo las recomendaciones dispuestas en la NTC 5167 del 2004.

Maduracin, cosecha y tamizado

El 80% de la produccin ser compost estndar, el que requiere de 16 semanas para su produccin y el 20 % restante ser compost maduro, este ltimo requiere de un proceso mximo de 32 semanas. Ya finalizados los procesos de compostaje, el volumen total cosechado es aproximadamente un 35 % del volumen inicial de los RSO provenientes del trapiche.

Finalmente el compost cosechado se tamizara, para separar el material granulado de aquel que no ha alcanzado su degradacin mxima. De haber material no granulado este vuelve al proceso de compostaje.

Anlisis del producto

El producto terminado ser analizado, para verificar que cumpla con los parmetros establecidos en la normatividad del ICA

Requisitos sanitarios: requisitos microbiolgicos. Requisitos fsico-qumicos: contenido de nutrientes, olores, humedad, capacidad de rehidratacin, metales pesados, conductividad elctrica, relacin carbono/nitrgeno, pH, materia orgnica, toxicidad en plantas, tamao de partculas, impurezas.

Retiro del compost

El retiro del compost, se har con el vehculo tolva a medida que los productores participantes en el proyecto lo requieran. El compost que ya est listo ser apilado dentro de la una bodega adecuada para tal fin. El empaque final ser en bultos de 40 kg.

DESCRIPCIN DE LAS OBRAS FSICAS DEL PROYECTO

El proyecto en su ejecucin requiere la construccin de espacios especialmente adecuados para cada etapa del proceso de compostaje, por lo que el rea a adecuar necesitara las siguientes estructuras:

Patio de compostaje

Contar de una superficie de 1500 m2, 30 metros de ancho y 50 metros de largo, con un suelo completamente despejado y nivelado con una pendiente del 2% desde la cota superior a la cota inferior, el suelo debe estar impermeabilizado y debe contener un drenaje perimetral. Este espacio ser habilitado para la formacin y control de las pilas de compost, las cuales estarn distribuidas unas al lado de otras con una distancia mnima de 1.5 metros de ancho dejando paso a los operarios.

Sistema de drenaje

El patio de compostaje constar con un sistema de drenaje, el cual incluye una canaleta de profundidad de 20 a 30 cm rodeando el permetro de la superficie, desembocar en un drenaje principal de profundidad de 40 a 60 cm, el fluido circulante se contendr en una piscina de 3x5x2 m (30 m3), recubierta con una capa de material impermeable para el cual se utilizar una geo membrana HDPE de 1,5 mm de espesor. Las aguas almacenadas en esta piscina se trataran con microorganismos eficientes y con oxigenacin forzada.Patio de descarga y triturado

Este espacio ser habilitado dentro del rea preparada para el patio de compostaje para tener un control sobre los lixiviados, y ser de una superficie aprox. De 100 m2. Este espacio ser habilitado para el triturado del material recepcionado, para el posterior formado de las pilas de compost.Zona de descanso

Contar de una superficie construida total de 24 m2 (3 x 8 m) sobre una placa de hormign, separada en 2 ambientes. El primer ambiente tendr una superficie de 15 m2 (3 x 5 m), construido con paneles de yeso y con terminaciones en pintura, este espacio ser habilitado como comedor para los trabajadores. El segundo ambiente es de una superficie de 9 m2 (3 x 3 m), construido con placas de panel por el exterior y revestido en planchas de fibrocemento (superboard) con terminaciones en cermica para el interior, este espacio ser habilitado como bao y cambiadores para los trabajadores, por lo cual debe ser implementado con una ducha, un lavamanos y un WC en un espacio cerrado independiente en su interior.

Caminos internos

Se habilitara un camino interno de 10 metros de ancho, desde el camino principal de acceso hasta la zona de descarga con el objetivo de facilitar el acceso de los camiones con el material para compostar.Instalacin Elctrica y Agua Potable

Se solicitara a las empresas correspondientes la adaptacin de las lneas elctricas y de agua potable existentes, para la habilitacin de estos servicios en las instalaciones del proyecto.

PERSONAL

El personal que demandar el proyecto durante su fase de ejecucin, se estima en personas las cuales su funcin se describirn a continuacin: Chofer del Vehculo: Es el encargado del retiro del RSO desde los trapiches para el posterior traslado de estos hasta la planta de compostaje. Operarios del proceso: son los encargados de descargar el RSO desde los camiones, transportarlos hacia la trituradora, la formacin de las pilas de compost y de realizar el volteo de ellas. Encargado del proceso: Es el encargado de supervisar el proceso de compostaje, revisando la temperatura, humedad y estado del compost durante el tiempo, adems ayudara al operario en todo el proceso del compostaje.Todo el personal recibir las capacitaciones correspondientes sobre el proceso de compostaje, a travs de convenios con el SENA

MAQUINARIA

Para la realizacin del proceso de compostaje en este proyecto ser necesario el uso de las siguientes maquinarias: Vehculo: Ser utilizado para el traslado de los RSO desde los trapiches hasta la planta de compostaje y adems para el traslado del compost hacia las reas verdes. Herramienta manual: Ser utilizada en actividades de cada proceso para la adecuacin de RSO al interior de la planta, para la formacin de las pilas de compost y para realizar el volteo de cada una de ellas cuando corresponda. Incluye palas, dotacin, elementos de proteccin, tamiz y dems que se requieran para el correcto desempeo de los operarios. trituradora: Ser utilizada para triturar y homogenizar los RSO provenientes de los trapiches o reas de cultivo, para obtener un mejor proceso de compostaje. Bascula: se requiere para el pesaje de los RSO que ingresan a la planta y para actividades de empacado del producto final.

5. COSTOS DE INVERSIN PARA LA PLANTA DE COMPOSTAJE

Costo por Infraestructura

En los costos asociados a las infraestructuras no contemplaremos la compra ni el arriendo del terreno, ya que se le designara una zona del trapiche Agroconsaca, la cual no implica un costo al proyecto. Se tendr que construir una zona de compostaje, en el cual se transformara los RSO en compost, adems se necesitar una zona de descanso, para los trabajadores de la planta.

Tabla 3. Tabla de costos del proyecto

temdescripcin costounidadnmero de unidades valor unidad valor total tipo de costo

Geo membranageo membrana impermeabilizante del suelom21500 $ 12,000.00 $18,000,000.00 ambiental

Carpa carpa para vehculounidad2 $ 700,000.00 $ 1,400,000.00 ambiental

Mantenimiento al sistema de tratamientoconsiste en la remocin de lodos del sistema con una frecuencia de trimestralcontrato1 $ 200,000.00 $ 200,000.00 ambiental

vehculovehculo adecuado para trasporte de RSOcontrato12 $ 1,200,000.00 $14,400,000.00 fijo

Anlisis de laboratorioanlisis de laboratorio para determinacin de la relacin C/Ncontrato1 $ 160,000.00 $ 160,000.00 fijo

(Continuacin Tabla 3.)anlisis microbiolgicoanlisis para determinar las condiciones microbiolgicas y de inocuidad del producto finalcontrato1 $ 80,000.00 $ 80,000.00 fijo

anlisis bromatolgicopara la determinacin de los macro y micronutrientes del producto finalcontrato1 $ 200,000.00 $ 200,000.00 fijo

tcnico se encargara de la medicin y el control de parmetros prestacin de servicios1 $ 644,350.00 $ 644,350.00 fijo

operariopago por mano de obra durante un da laboraljornal60 $ 15,000.00 $ 900,000.00 fijo

(Continuacin Tabla 3.)empaques sacas o estopasempaque sinttico para contener el compostcientos2 $ 60,000.00 $ 120,000.00 fijo

basculabascula industrial de 2 toneladasunidad1 $ 6,000,000.00 $ 6,000,000.00 variable

trituradoratrituradora con motor diselunidad1 $20,000,000.00 $20,000,000.00 variable

pH metroinstrumento para la medicin de pHunidad1 $ 750,000.00 $ 750,000.00 variable

termmetrotermmetro de punzn en acero inoxidableunidad4 $ 20,000.00 $ 80,000.00 variable

higrmetroinstrumento digital para determinar humedad relativaunidad1 $ 800,000.00 $ 800,000.00 variable

sistema de riegoinstalacin hidrulica para aspersin de agua a las pilas con hidroflowglobal1 $ 2,000,000.00 $ 2,000,000.00 variable

(Continuacin Tabla 3.)

herramienta manualpalas, azadn, carretas, tamizGlobal1 $ 3,000,000.00 $ 3,000,000.00 Variable

sistema de tratamiento de aguas residualesConstruccin de un sistema de tratamiento que constara de una piscina de oxidacin y evaporacin de 5 m3 (2mx2mx1.25m)unidad1 $ 3,000,000.00 $ 3,000,000.00 variable

zona de descansolugar para el consumo de alimentos, vestier y baounidad1 $ 6,000,000.00 $ 6,000,000.00 variable

canecas y recipientesutensilios requeridos para el trasporte adecuado de los RSOunidad20 $ 60,000.00 $ 1,200,000.00 variable

Total Costos $ 78,934,350.00

El Total de inversin para el montaje y operacin de la planta de compostaje es de $ setenta y ocho millones novecientos treinta y cuatro mil trecientos cincuenta pesos

6. CRONOGRAMA

Basados en tiempos aproximados de elaboracin de trmites correspondientes a la creacin y montaje de la empresa, y manejando, en algunos casos, una holgura de tiempo para el manejo de contingencias e imprevistos se esboz un cronograma de actividades.

Actividades pre operativas

Presentacin del proyecto Recepcin del concepto de las entidades financieras respecto al proyecto Elaboracin de documentos de requisicin de un prstamo a las entidades financieras consultadas con fines a la financiacin del proyecto (este monto debe ser complementario con el aporte de los inversionistas). Obtencin del prstamo.

Creacin de la empresa Recoleccin de documentos y formularios necesarios para constitucin legal de la empresa. Inscripcin de la empresa ante Cmara de Comercio. Inscripcin de marca en Superintendencia de Industria y Comercio. Adecuacin del lote para la planta. Obtencin de permisos necesarios de la locacin seleccionada.

Fuentes de aprovisionamiento Investigacin de nuevas fuentes de aprovisionamiento de RSO Negociacin de aseguramiento de fuentes de aprovisionamiento. Elaboracin y firma de contrato de trminos de aprovisionamiento con fuentes contactadas.

Preparacin del lote y construccin de edificaciones Elaboracin de la documentacin concerniente a permisos de construccin. Obtencin de permisos de construccin. Realizacin de la obra.

Adquisicin de maquinaria y equipo Cotizacin de maquinaria con diversos fabricantes. Evaluacin y seleccin de las cotizaciones escogidas para maquinaria. Negociacin de trminos de adquisicin de maquinaria (Garanta y mantenimiento) Compra de maquinaria. Firma de contratos de adquisicin de maquinaria en trminos acordados. Aseguramiento de la maquinaria.

Seleccin de personal Reclutamiento y seleccin de personal. Contratacin de personal para la planta.

Puesta en marcha de la planta Ubicacin de la maquinaria en planta segn diseo. Recepcin del primer lote de residuos. Iniciacin operaciones de produccin de compost.

6.1 DIAGRAMA GANTT DEL CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Tabla 4. Diagrama de Gantt

7 CONCLUSIONES

El proyecto de la construccin y puesta en marcha de una planta para el reaprovechamiento de los residuos orgnicos generados en los trapiches paneleros del municipio de Consac, se constituye como un modelo empresarial que ayudara a reducir el impacto generado al medio ambiente por la acumulacin de residuos como cachaza, hojas de poda de la caa, ceniza residual generada en la caldera y otros residuos orgnicos compostables. Al reducir este impacto se estar contrubuyendo a la mejora de las condiciones sanitarias de los trapiches participantes que a su vez, sern beneficiados con la reintegracin de abonos orgnicos adecuadamente procesados, garantizando que sus residuos que actualmente son un problema contaminate, se convierta en generador de soluciones a corto plazo con la aplicacin de tcnicas sencillas amigables con el medio ambiente.

Por otra parte la puesta en marcha de la planta, ser una fuente generadora de empleos directos e indirectos en la poblacin, lo que traer como beneficio la mejora de los ingresos econmicos de los participantes y sus familias.

Se aprovechara la oportunidad y el impulso que este tipo de abonos estn tomando en los agricultores, ya que est comprobado que la utilizacin de estos mejora la calidad del suelo y restaura las condiciones a las que se ha visto expuesto por la implantacin de monocultivos en la zona.

Las ventajas que este tipo de abonos tiene con respecto a los sintticos y la demanda de los consumidores por consumir productos donde estn involucradas las buenas prcticas agrcolas y la agricultura orgnica, son quizs uno de los ms importantes motivos por el cual este proyecto resultara viable y rentable.

Los mtodos empleados durante la ejecucin del proyecto, sern el inicio de un cambio cultural en la zona, incentivando en todos los trapiches participantes la correcta disposicin de sus residuos orgnicos compostables creando conciencia y fomentando la responsabilidad social ambiental de estos establecimientos.Cabe resaltar que todo ser manejado con criterios de sostenibilidad ambiental y Produccin Ms Limpia (PML), lo que le dar al proyecto un valor agregado y un goodwill empresarial que lo impulsara dentro y fuera de la regin.

8. BIBLIOGRAFA

Cardona G, Uribe J, Vanegas A. 2004. Plan de negocios para la creacin de una planta de procesamiento de residuos slidos urbanos para la produccin de compost: viabilidad para tres ubicaciones en la ciudad de Bogot y sus alrededores. Bogot D.C. Pontificia Universidad Javeriana.

Fedepanela, 2002. Gua ambiental para el subsector panelero. Folleto Bogot D.C. Colombia.

Gomez J, 2000. Abonos organicos, capitulo 5 pg. 50 - 68. Cali, Universidad Nacional de Colombia.

ICONTEC. Norma Tcnica Colombiana 5167. Productos para la Industria agrcola, Productos orgnicos usados como abonos o fertilizantes y enmiendas de suelo. Editada 2004. 40 p.

S. YU, O.G. CLARK, J.J. LEONARD. Estimation of vertical air flow in passively aerated compost in a cylindrical bioreactor. Canadian Biosystems Engineering. Vol 50. 2008.

Seplveda et AL, 2013. Manual de Aprovechamiento de Residuos Orgnicos a travs de Sistemas de Compostaje y Lombricultura en el Valle de Aburr