TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL BENEFICIO DEL CAFÉ

ANA CAROLINA TARAPUES QUIROZ

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES, ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS

MESTRIA EN DESARROLLOSOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

SAN JUAN DE PASTO

2015

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL BENEFICIO DEL CAFÉ

Presentado por: ANA CAROLINA TARAPUES

Presentado al Doctor: NELSON RODRIGUEZ VALENCIA

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES, ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS

MESTRIA EN DESARROLLOSOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

SAN JUAN DE PASTO

2015

1. RESUMEN

El presente documento trata conceptos relacionados con el tratamiento de aguas residuales

y contextualiza mediante referencias bibliográficas estrategias a los vertimientos de la

cadena productiva del café, estableciendo el proceso que se lleva a cabo en Colombia y los

procedimientos que se pueden llegar a establecer como alternativas a los procesos

existentes y como pos tratamientos obteniendo valores de DQO y DBO más favorables para

el medio ambiente y para las comunidades tanto dedicadas a la actividad caficultora como

para los pobladores adyacentes a las zonas cafeteras.

2. INTRODUCCIÓN

La composición del café es muy compleja desde el punto de vista químico; no solo porque

contiene una amplia variedad de compuestos químicos, sino por que reaccionan en todas

las etapas del procesamiento del café, el cual consiste en:

Cosecha

Beneficio/Trilla

Tostación y molienda

Extracción

Concentración

Secado

Granulación

De este proceso se obtiene aguas residuales llamadas agua de beneficio y agua de lavado,

las cuales tiene las siguientes características:

Parámetro Unidad Agua Beneficio Agua Lavado

Fructosa mg/L 2052 207

Galactosa mg/L 306 64

Glucosa mg/L 531 125

Pectinas mg/L 1225 3855

Ácido láctico mg/L 316 687

Ácido acético mg/L 59 54

Ácido cítrico mg/L 1137 1512

Ácido galacturónico mg/L 528 90

Cafeína mg/L 39,9 26,7

Ácido clorogénico mg/L 3,13 4,47

Potasio (K) mg/L 81,7 92,5

Fuente: (Ocampo, 2009)

Parámetro Unidad Agua de Beneficio Agua de Lavado

pH 4,72 3,92

ST mg/L 12.334 9.893

SST mg/L 10.961 4.938

DQO mg/L 12.390 9.484

DBO mg/L 11.946 8.993

NTK mg/L 59 65

Fuente: (Ocampo, 2009)

Mencionadas características significan una gran carga contaminante, lo cual se traduce en

considerables impactos ambientales, por lo tanto se ha visto la necesidad de buscar

alternativas para darle un tratamiento y una disposición final adecuados y de este modo

disminuir los daños causados al medio ambiente por el desarrollo de esta actividad

agroindustrial.

3. OBJETIVOS

Objetivo General

Apropiar el conocimiento adquirido en tratamiento de aguas residuales mediante el estudio

de caso en la industria cafetera.

Objetivos Específicos

Conocer el tratamiento de aguas residuales en la industria cafetera de Colombia por

medio de revisión bibliográfica.

4. MARCO TEORICO Y DISCUSIÓN

El establecimiento de sistemas apropiados de producción, acorde con la disponibilidad

técnica y económica de los agricultores, permite minimizar y prevenir la degradación de los

suelos y conservar la cantidad y calidad agua, de tal modo que se incremente la

productividad de los suelos mediante sistemas de manejo apropiados y oportunos de bajo

costo; para lo cual se buscan soluciones ambientales y sociales que generen mejor calidad

de vida a los caficultores, las cuales se diseñan teniendo en cuenta que los productores son

pequeños agricultores y por lo tanto es necesario que las estrategias sean eficientes,

sencillas, económica y modulares, que sean fácilmente adoptadas sin dificultades por los

productores y sobre todo que perduren en el tiempo, favoreciendo el comercio de café y la

conservación de los recursos naturales (Cenicafé, 2011).

La federación Nacional de cafeteros en “El morral ambiental de mi empresa cafetera”, se

plantea los siguientes tratamientos para el manejo adecuado de las aguas mieles:

Tratamiento artesanal para fincas menores a 1,5 ha de producción: el cual cuenta con

una laguna de fermentación y otra de filtración para lo cual se utiliza barreras físicas como

tarros plásticos, llantas o guadua, además tiene boñiga e vaca, cal, melaza, UREA, piedra

o grava, también tiene un pozo de infiltración en el cual se hace el vertimiento del agua

residual.

Tratamiento artesanal para fincas menores a 1,6 ha de producción: a diferencia del

método descrito anteriormente se plantea adicionar al proceso una trampa de pulpa y el

proceso se lleva a cabo del mismo modo que en el tratamiento anterior como lo podemos

ver en las siguientes imágenes.

En los tratamientos descritos anteriormente se ve que se aplican técnicas de remoción

físicas y biológicas, las cuales son accesibles a los pequeños caficultores, generando un

beneficio al medio ambiente, conservando de este modo el recurso hídrico y mejorando la

calidad de vida de los productores.

Fuente: Federación Nacional de Cafeteros, 2004

Cenicafé (1999), desarrolla el sistema modular de tratamiento anaerobio (SMTA), los cuales

están compuestos por dos unidades que permiten la separación de fases de la digestión

anaerobia: el reactor Hidrolítico/Acidogénico (RHA) y el reactor metanogénico (RM).

Mediante los cuales fue posible incrementar la carga orgánica por día desde 1,5 hasta 10kg

de DBO por metro cúbico de reactor metanogénico, manteniendo una remoción de

contaminación superior al 80%, expresada como DQO.

Del mismo modo Jorge del Real Olvera y Joana Islas Gutiérrez (2010), plantean usar una

comunidad microbiana proveniente del fluido rumial vacuno, depurar aguas residuales

proveniente del despulpado del café, así disminuir la carga orgánica expresada como DQO,

para lo cual se empleó una reactor por lotes anaerobio y mesofilo de dos litros de capacidad,

bajo diferentes condiciones de temperatura (28 y 36°C) y unas condiciones de pH entre 4,6;

7,0 y 8,5; obteniendo como resultado una remoción de DQO superiores al 50% del

contenido inicial, llegando hasta el 91,2% con un pH de 4,6 y a una temperatura de 28°C

en un periodo de 16 días. Lo que muestra que el microorganismo bajo estudio es capaz de

adaptarse a las aguas residuales del beneficio de café y así degradar la mayor parte de la

carga orgánica y de este modo convertirse en una opción de tratamiento de aguas

residuales biológica y adquiere un gran potencial biotecnológico para el tratamiento de

vertidos del despulpado de café.

Teniendo en cuenta lo anteriormente mencionado se puede observar que los tratamientos

alternativos pueden ser rentables y eficientes en la remoción de carga orgánica de aguas

residuales provenientes del beneficio del café, previa estandarización y evaluación del

efecto de los microorganismos sobre los ecosistemas que se ven expuesto a la descarga

final, la cual se debe llevar a cabo por parte de los organismos o entidades competentes.

Los tratamientos descritos anteriormente tienen una reducción de 70 al 95%, lo que

significa que las aguas residuales mantienen una carga contaminante alta de

aproximadamente DQP de 2000 a 3000 ppm, lo que se traduce a un impacto negativo

sobre los cuerpos de agua cuando son vertidos en ellos, siendo necesario hacer

tratamientos posteriores que según Nelson Rodríguez Valencia (2009), lleven a una

reducción hasta los 490 y 279 ppm en términos de DQO y DBO respectivamente, valores

correspondientes a la concentración media letal para el pez Lebistes reticulatus, el cual es

un bioindicador en estudios de impacto biológico, para lo cual plantea sistemas acuáticos

de tratamiento sembradas con especies flotantes Eichhornia crasssipes, Pistia stratiotes,

Salvinia auriculata y Typha augustifolia, evaluando la remoción en parámetros físico-

químicos DQO, DBO, ST, SST, NT, PT, KT, S y bacterias coliformes; para lo cual se obtuvo

como resultado que la mejor especie para el postratmiento de las aguas mieles del café fue

E. crassipes, seguida de P. startiotes, T. angustifolia y S. auriculata; posteriormente se

realizó ensayos combinando especies , con la cual se obtuvo que el sistema que contempla

4 especies tuvo mejor desempeño que el sistema que opero con mezcla de 3 especies,

que a su vez presenta mejor desempeño que el sistema que utilizo solamente la especie E.

Crassipes, seguido de esto implementa un tratamiento en una finca cafetera utilizando dos

especies de plantas acuáticas, obteniendo como resultado un disminución DQO y DBO

desde 1902 y 821 ppm a 328 y 142 ppm respectivamente, la eficiencia del tratamiento se

realiza con la implementación de piscinas de producción de tilapia, en las cuales no se

observa efectos tóxicos, lo que representa una actividad económica paralela a la caficultura.

La importancia de disminuir al máximo la cantidad de carga contaminante del agua radica

en el aprovechamiento posterior que podemos hacer de esta, como en la piscicultura como

lo muestra la investigación mencionada anteriormente o para evitar la contaminación de

suelos y fuentes de agua, las cuales pueden ser usadas como fuentes de agua potable por

otras poblaciones, de este modo no solo se beneficia la comunidad caficultora sino también

comunidades aledañas a la población en la cual se está llevando a cabo la actividad

agroindustrial.

5. CONCLUSIONES

Siendo la cadena productiva del café, una de las más importantes a nivel nacional,

es de vital importancia continuar con las investigaciones referentes al proceso

productivo, uso del agua, tratamiento de aguas residuales y nuevas alternativas para

aprovechar los subproductos derivada de esta actividad.

Al pensar que muchos de los habitantes de nuestro país no tiene acceso al agua,

es de gran importancia pensar en optimizar el uso del agua en el proceso productivo

del café y obtener aguas residuales con una carga contaminante baja, ya sea para

aprovecharla en otro proceso en las fincas cafeteras como para el vertimiento y que

esto no represente una externalidad negativa para las poblaciones aledañas a las

fincas cafeteras, y de este modo garantizar en un pequeño porcentaje el acceso de

las diferentes poblaciones al agua.

6. BIBLIOGRAFÍA

Ocampo, L. (2009). Aplicación de tecnologías anaerobias en el tratamiento de

vertimientos generados en el procesamiento de café. Trabajo presentado en

Universidad Nacional de Colombia sede Manizales, Colombia.

Cenicafé. (2011). Construyendo el modelo para la gestión integrada del recurso

hídrico en la caficultura colombiana. Recuperado el 20 de mayo de 2015 en:

http://www.cenicafe.org/es/documents/PROPUESTA__P_A_CENICAFE_ABRIL13.

pdf

Federación Nacional de Cafeteros, (2004). Cartilla Morral ambiental de mi empresa

cafetera. Ed. 5. Colombia.

Del Real, J. & Islas, J. (2010). Biodegradación anaerobia de las aguas residuales en

el despulpado de café. Veracruz; México.

RODRÍGUEZ VALENCIA, N. (2009). Estudio de un biosistema integrado para el

postratamiento de las aguas residuales del café utilizando macrófitas

acuáticas (Doctoral dissertation), Universidad Politécnica de Valencia, Valencia,

España.