Alternativas para el tratamiento del residual de la destilería Paraíso

2. Resumen
4. Posibilidades de uso y/o
   tratamiento del residual de
   destilería
5. Evaluación
   del sistema de tratamiento y su disposición al
   medio
6. Análisis
   económico de las alternativas de
   tratamiento
7. Consideraciones
   Finales
8. Bibliografía
9. Anexos

Resumen

Los desechos originados en la Industria
azucarera y derivados pueden convertirse en subproductos con
cierto valor
económico y a la vez evitar el impacto al medio que
ocasionaría su incorrecta disposición, es
imprescindible determinar la alternativa más atractiva en
cada caso. Teniendo en cuenta lo anterior en el presente trabajo
se realiza un Análisis
Financiero, a partir de criterios dinámicos para la
Evaluación
de proyectos con la utilización de Análisis de riesgos, se
analizan trece proyectos de
inversión, incluidos en tres alternativas de
tratamiento de los mostos de la destilería
"Paraíso": Biogás, Fertirriego y como fluidizante
para pastas crudas de cemento.

Se evalúa el funcionamiento del sistema de
tratamiento instalado, en la actualidad formado por 5 lagunas
conectadas en serie, mediante 7 muestras compuestas en trece
puntos de muestreo,
así como su disposición final al suelo.

Se obtuvo en la primera laguna un 26 % de
remoción, lo cual mejora con el funcionamiento de la 3 y
la 4, para una Eficiencia global
de 87,7 %. El efecto del residual sobre las características químicas del
suelo ha sido
positivo, corroborado con la duplicación del rendimiento
en los campos regados respecto al testigo, sin embargo, se
observaron valores de
pH en el suelo
por encima de 7, debido a su aplicación incontrolada, lo
cual influye negativamente en su uso posterior para el
riego.

Finalmente, se propone como la solución
más factible, económica y ambientalmente, de manera
inmediata, el Fertirriego (ampliación a 64
caballerías); para este proyecto, la TIR
es de un 13 %, con un periodo de recuperación de la
Inversión de 3,35 años; a largo
plazo, el Proyecto 15
(Biogás, 900 hl) con un VAN de $1.573.598,52 es la
alternativa más atractiva.

ABSTRACT

The residues originated in the sugar industry and
derivatives can become in subproducts with certain economical
value and at the same time to prevent the provocated impact to
environment related to its incorrect disposition, it is
indispensable to determine the most appropriated alternative in
each case. Taking into account all the previous facts the present
work deals with a financial analysis, starting from some dinamic
criterian for the evaluation of projects with the using of risk
analysis. Thirteen investment projects, all included in three
alternatives of treatment to the waste products of the distillery
"Paraiso" was analyzed: production of Biogas, as irrigation water
and to obtain the fluidity necessary to transport raw pastes of
cement.

The functioning of the installed treatment system,
formed at the present by five lagoons connected in series was
evaluated by means of seven samples compound in thirteen points,
thus as its final disposition to soil.

As a result in the first lagoon a 26 % of removing,
which gets better in the functioning of the thirth and fourth for
a global efficiency of the 87,70 % was obtained. The effect of
residual above the chemical characteristics of soil have been
positive corroborated with the duplication in the sugar cane
fields irrigated in relation to the fields naturally irrigated.
Nevertheless pH values were
observed in the soil by over seven, due to the uncontrolled
application, which make negative facts in the next
irrigation.

Finally the most factible solution economically and
environmentally as immediate way was proposal the irrigation for
this project the IRT is 13 % whit a period of recovering from the
investment of 3,35 years, in a long way the 15 projects (Biogas,
900 hl) with a NAV of $ 1 573 598,52 is the best
alternative.

INTRODUCCION

"El hombre es
el único ser en el planeta capaz de cambiar la ecología
drásticamente y gracias a eso ha podido sobrevivir en
medio de la actual explosión demográfica. Sin
embargo, se ha visto que el camino utilizado en los
últimos años, necesita de algunas modificaciones
tendientes a corregir errores que podrían acabar con su
existencia actual en la
Tierra.

Se habla mucho de los avances
tecnológicos y estos son indiscutibles, pero hasta
hace muy poco tiempo se ha
empezado a considerar el despilfarro tan enorme de la
energía consumida, así como el desequilibrio creado
al agotarse los recursos
naturales a una velocidad
vertiginosa, comparada con el ritmo seguido por la naturaleza para
crearlos". (Castro Ruz, 1992)

En el futuro las empresas de
éxito
serán aquellas que lleven a cabo de forma radical las
mejoras y modificaciones necesarias para lograr la ecoeficiencia,
es decir, producir de forma creciente bienes y
servicios
útiles mientras reducen sus niveles de consumo y
contaminación (Brugger, 1993). Para esto
existen diversas razones de peso:

• Los clientes exigen
  productos
  limpios.
• Las regulaciones medioambientales se tornan
  más estrictas.
• Instrumentos económicos nuevos como impuestos y
  permisos empiezan a recompensar las empresas
  limpias.
• Los bancos
  están más dispuestos a prestar dinero para
  evitar la
  contaminación, que a pagar para
  descontaminar.

Dentro de las industrias que
contribuyen en gran medida a la contaminación
ambiental en muchos países se encuentra la azucarera,
tanto la que emplea caña como la que emplea remolacha.
Para el caso de los países tropicales, la caña de
azúcar
es la principal materia prima.
El proceso de
fabricación utilizado, a pesar de haber transcurrido 500
años, es, con excepciones como Australia, esencialmente el
mismo, y obviamente, en la actualidad representa un sector
industrial sumamente contaminante para los recursos
hídricos y el suelo.

La agroindustria cañera tiene la particularidad
que al diversificarse para la obtención de derivados
produce residuos secundarios, a los que hay que darle tratamiento
o un adecuado uso para evitar la
contaminación del medio
ambiente. En Cuba, la
industria
azucarera y sus derivados aporta anualmente una contaminación equivalente a los 10 millones
de habitantes. De todos ellos, los más contaminantes por
su carga orgánica (60 000 a 150 000 mg DQO/l), casi 1000
veces mayor que la permitida por la normativa, son las aguas
residuales procedentes de la Industria Azucarera y alcoholera, y
dentro de ellas, los fondos de las torres de destilación, conocidas con el nombre de
vinazas, las que se producen en una proporción de 12 a 15
l por cada l de alcohol
destilado.

Los desechos originados pueden convertirse en
subproductos con cierto valor
económico y a la vez evitar el impacto al medio que
ocasionaría su incorrecta disposición. Por todo lo
anteriormente expuesto el presente trabajo, realizado en la
destilería "El Paraíso", persigue los siguientes
objetivos:

• Evaluar el funcionamiento del sistema de
  tratamiento instalado y su disposición final al
  suelo.
• Proponer diferentes alternativas para el tratamiento
  de las aguas residuales.
• Seleccionar la alternativa más viable
  económica y ambientalmente.

DESARROLLO

1. Posibilidades de
uso y/o tratamiento del residual de
destilería.

La industria azucarera constituye la actividad
económica más importante de nuestro país. En
la actualidad existen 157 centrales, 11 fábricas de
levadura y 12 destilerías, las cuales utilizan miel final
de caña de azúcar
como sustrato para la fermentación alcoholera, produciendo una
contaminación equivalente a 6 050 miles de
habitantes/día (MINAZ 1995).

1.1 Proceso
tecnológico de las destilerías cubanas.
Particularidades de la destilería "Paraíso".
Vinazas.

El flujo tecnológico de la destilería se
encuentra dividido en varias secciones, siendo éstas, en
orden de operación:

• Sección de propagación
  industrial
• Sección de fermentación
• Sección de recuperación de levadura
  saccharomyces
• Sección de destilación.

Como abastos reciben mieles y sales nutrientes y como
utilidades, suministro de agua, vapor y
electricidad
que hacen posible el funcionamiento de toda la
instalación, incluidos el sistema de tratamiento de
residuales y el almacenamiento de
insumos y producción. Dos plantas anexas
diversifican más integralmente las producciones, la planta
de gas
carbónico y la ronera.

Sección de propagación
industrial.

Esta sección recibe levadura liofilizada o
cultivo puro del laboratorio,
mieles, agua, vapor,
ácido sulfúrico, antiespumante, sales nutrientes,
electricidad y
aire, y entrega a
la sección de fermentación la cantidad de levadura
necesaria para un fermentador por cada ciclo, siendo éstos
últimos de 5 a 6 diarios para la capacidad instalada. Como
equipamiento básico posee 4 germinadores, tres
cultivadores y tres pre-fermentadores y para el flujo productivo
tiene cuatro opciones de operación basado en los sistemas
Jacquemin, y sus variantes, y el Melle-Boinet.

Sección de
fermentación.

Esta sección recibe inóculo de la
sección de propagación industrial, electricidad,
miel, agua y antiespumante, entrega el mosto fermentado rico en
alcohol y
levadura, a los cuales se le separa la biomasa en la
sección de recuperación de levadura saccharomyces,
y el alcohol en la sección de destilación.
También entrega gas
carbónico a la planta anexa a la destilería para
este propósito. Se requiere para todo esto un desfasaje en
los fermentadores para poder mantener
continuo el suministro de CO2 a la planta
recuperadora.

Sección de
destilación.

Esta sección recibe batición fermentada
despejada lo más posible de células de
levadura, electricidad, vapor y agua y entrega aguardiente crudo,
alcoholes
técnicos y finos con sus especificaciones (A, B, C y D).
Consta con equipamiento básico para ello con una columna
destiladora, una columna rectificadora y una columna depuradora
que se emplea para producir alcohol fino (A) solamente,
así como bombas y los
condensadores
necesarios para que funcione la sección. También
posee dos recuperadores de calor de
mostos de placas y una columna de aguardiente.

El funcionamiento se efectúa de la siguiente
forma: la batición fermentada a la cual se le ha separado
la mayor parte de la levadura y está almacenada en los
tanques de balance (acumulador de baticiones), se bombea como
material refrigerante al calientavinos (primer condensador) de la
columna rectificadora donde despoja a los vapores de alcohol de
parte de su calor,
aumentando la batición su temperatura
hasta 70-75ºC. Continúa hasta uno de los
intercambiadores de calor de mostos donde le extrae a los mostos
parte de su calor, incrementando más su temperatura
hasta 80-82ºC. La batición calentada, se
inyecta en el "plato de espuma" situado cerca de la parte
superior de la columna destiladora y a la cual por la parte
interior se le aplica vapor por contacto directo, hasta una
presión
de 4 a 5,5 lb/pg. (De la Cruz, 1997)

La batición va despojándose cada vez de
alcohol hasta que sale por el fondo ya en forma de mostos
(vinaza), residuo más significativo por su agresividad
y volumen a manejar
(Tabla 1.1), para los intercambiadores, o la zanja que lo lleva a
las lagunas de oxidación. Por la parte superior de la
columna destiladora salen vapores ricos en alcohol que van a la
columna rectificadora, y, eventualmente, aunque
sistemático, se destina un poco para producir aguardiente
crudo de 75 +- lo GL, en la pequeña columna de
aguardiente instalada al efecto.

Tabla 1.1: Características de las aguas residuales
de la destilería cubana.

(Obaya, 1999)

Aspecto : Son muy turbias y de color
castaño a gris muy oscuro.

Parámetros (mg/l)

T (oC) 77

pH 4.56

DQO 60000

Sólidos Totales 53060

Sólidos Totales Disueltos 43460

Sólidos Totales Suspendidos 9600

Sólidos Totales Fijos 14500

Sólidos Totales
Volátiles 38560

Nitrógeno 690

P2O5 350

Cl- 3620

Mg2+ 200

Ca2+ 1270

Indice de Agua Residual
(m3/hl) 1.6

En una destilería, otras fuentes de
corrientes líquidas la constituyen:

1. Aguas de enfriamiento,
2. Lavado de fermentadores y
3. Aguas de limpieza en general.

De acuerdo al caudal y concentración de estas
corrientes así será el nivel de dilución del
mosto. Las aguas de enfriamiento tienen una DBO muy baja y
generalmente son recirculadas a torres de enfriamiento y/o
sistemas de
refrigeración.

Los mostos residuales, en condiciones cubanas,
varían de 1.4 – 1.6 m3/hl de alcohol
producido, mientras que las aguas de lavado de fermentadores se
encuentran entre 2.5 a 5 % de esta cantidad.

Por otra parte, podemos afirmar que las variaciones o
irregularidades diarias en el caudal y carga orgánica de
estos residuales, surgen fundamentalmente en los períodos
de limpieza de los fermentadores, tanques de batición y
cremas que se realizan en intervalos aproximados de 8
horas.

La Tabla 1.2 muestra los
índices para el caso de una destilería
típica de Cuba. Se
observa que las aguas procedentes de la limpieza de los
fermentadores y tanques de crema presentan una DBO de 44
Kg/m3 y al mezclarse con los mostos o residuales
procedentes del área de destilación produce
residuales líquidos combinados cuya DBO es aproximadamente
29 Kg/m3, con índice de 2.5 m3/hl
alcohol.

Tabla 1.2: Origen de las aguas residuales en una
destilería típica de Cuba (MINAZ
1995).

Durán de Bazúa, 1993 define la vinaza como
una disolución de sustancias y sales minerales y
orgánicas con valor relativo y con potencial para diversos
usos. Su composición varía de acuerdo a las
condiciones del proceso, la materia prima
entregada a la destilería de alcohol, a la
conducción que se haga de la fermentación y del
propio proceso de destilación. Así las vinazas
tienen composiciones diferentes entre destilerías de
alcohol, y en menor grado, para una misma destilería,
entre día y día de la zafra y entre zafras.
(GEPLACEA/PNUD/ICIDCA, 1990, Zamudio 1993, MINAZ 1995, Campos
1995). (Tabla 1.3)

Tabla 1.3: Variabilidad en la composición de la
vinaza. (GEPLACEA,1990 )

Los factores que más influyen en la
composición de la vinaza de destilería (VD) cubana
(GEPLACEA/PNUD/ICIDCA, 1990) son:

• Características de las mieles finales:
  subproducto agotado de la producción de azúcar con una
  composición variable debido a factores agrícolas
  e industriales como variedad, grado de madurez, clima,
  condiciones de cultivo, tipo de corte, eficiencia
  industrial, entre otros, la que se acentúa por las
  reacciones de deterioro durante su almacenamiento.
• Condiciones de fermentación: Puede dar lugar a
  un mayor o menor agotamiento de las mieles en el proceso de
  fermentación alcohólica así como a
  diferentes proporciones de metabolitos, lo que provoca
  composiciones distintas en el mosto fermentado.

1.2 Tratamientos y
disposición.

Las aguas residuales producidas por la destilería
son muy contaminantes y esto significa un alto peligro para el
medio ambiente. El
peligro del vertimiento indiscriminado no está solamente
en su efecto económico directo por el costo que
representan las aguas de suministro (Zamudio 1993), (que en
nuestro país es barato), sino en su efecto indirecto, ya
que cuando se contaminan las aguas superficiales y
subterráneas, surge una amenaza de alcance impredecible
para la salud de la
población (empleados y obreros de la propia
industria, generalmente), así como trastornos de la
producción en la agricultura y
la propia economía del
agua.

El efecto económico de la descarga del mosto
residual en ecosistemas
acuáticos ha sido relativamente poco estudiado. Verma,
1976 demostró que el efecto del mosto sobre la vida de los
peces es
dramático. Ellos investigaron la capacidad de
sobrevivencia de dos especies de peces cuando
fueron sometidos a diferentes diluciones. Sus resultados muestran
la concentración del residual que mataría el 50 %
de los peces en un período de 96 h.

Se ha determinado, sin embargo, que no hay respuestas
sencillas para una solución técnica y
económicamente adecuada en el problema de la vinaza.
Investigadores puertorriqueños, brasileños,
venezolanos, mexicanos, cubanos, se han dado a la tarea, desde
hace más de 20 años de estudiar las soluciones
más viables, técnica y económicamente, y es
posible afirmar que una solución global se torna muy
difícil. En caso de que no se considere el procesamiento
de la vinaza para su recuperación y venta de productos
derivados, el tratamiento para el control de la
contaminación de la vinaza repercutirá en el
precio del
alcohol anhidro o del 96 % por su elevado costo. (Campos
1995)

Minimizar los volúmenes y la agresividad de estos
residuales podría ser el primer paso. A
continuación algunas de las consideraciones a tener en
cuenta:

1. Realizar las inversiones
   necesarias para lograr la recuperación de la levadura.
   Esta inversión se justifica
   económicamente por el alto valor de la proteína
   unicelular para la alimentación animal
   y otros usos.
2. Lograr mayores rendimientos en la fermentación
   alcoholera evitando altas concentraciones de materia
   prima en los residuos líquidos. Esto puede cambiarse
   mediante la introducción de la fermentación
   semicontinua o mediante un control
   más eficiente del propio proceso discontínuo. Se
   debe tener en cuenta que la calidad del
   residual es el más fiel reflejo de la eficiencia del
   proceso.
3. Programar adecuadamente los períodos de
   limpieza.
4. Utilizar los fondajes de tanques de crema
   directamente para alimentación
   animal.
5. Separar en canalizaciones diferentes aquellas aguas
   de proceso que no están contaminadas (aguas de
   enfriamiento pluviales, condensados)
6. Utilizar el menor volumen de agua
   posible en la limpieza de equipos y locales.
7. Enfriamiento del mosto y recuperación de
   energía.

Así el sistema de tratamiento será menos
costoso y el efluente final tendrá mayor calidad. Esto
representa economía para la
fábrica. (Gunjal, 1997)

1.2.1 Tratamientos
y/o usos más frecuentes.

En un estudio realizado en Brasil (Campos,
1995) se determinó que reducir la carga contaminante de
las vinazas a niveles compatibles con la legislación del
medio
ambiente, sólo es viable desde el punto de vista
económico y financiero en los siguientes
casos :

• Utilizar la vinaza como "abono" en el cultivo de la
  caña de azúcar (requiriendo superficies de
  cultivo estratosféricas).
• Producir y utilizar en el Ingenio y/o
  destilería el vapor generado por la combustión del metano ; producido
  por la fermentación anaeróbica de la
  vinaza.
• Recuperar y vender la proteína unicelular
  obtenida por el tratamiento aerobio de la vinaza o la venta de la
  vinaza directamente, purificada y concentrada para el mercado de
  las materias primas de raciones para animales,
  previo estudios nutricionales.
• Producir y vender cenizas potásicas en el
  mercado de
  Fertilizantes. (Considerado muy costoso en destilerías
  de la India,
  Shukla, 1995)

Valdés, 1990, plantea la proyección actual
y futura de la Industria de los Derivados, en Cuba, hacia una
tendencia a encontrar métodos de
tratamientos que den mayor aprovechamiento a los residuales con
la obtención de subproductos de mayor utilidad, tanto
para la industria como para la sociedad. El
tratamiento para combatir la contaminación en lo referente
a la vinaza no debe ser una carga económica para la
destilería sino por el contrario la vía de obtener
un producto con
valor comercial, cuya venta le permita un ingreso extra de los
que tradicionalmente obtiene, así como una
reducción de las erogaciones que por concepto de
vertimiento de aguas residuales o multas se deben
hacer.(Durán de Bazúa, 1994 ; Gehlawat,
1997 ; Gunjal, 1997 ; MINAZ, 1995)

Las vinazas pueden ser la materia prima
para otros procesos
fermentativos como la producción de proteínas,
dado por su contenido en vitaminas del
complejo B, trazas de elementos como Co, Ni, , Mn, Mg, Cu, Fe,
aminoácidos libre, ácido carbónico, mono y
disacáridos, D-glucosa, D-fructosa, y sacarosa,
nitrógeno, ácidos
orgánicos, K, Na y otros( Gengel, 1991); es decir, que la
práctica actual de vertimiento de las vinazas es,
además de contraria a la protección del medio
ambiente ,
antieconómica; y un adecuado enfoque de este problema pasa
por la búsqueda de nuevas vías de
utilización de este rico producto.

Lagunas de
Estabilización

Las lagunas de estabilización son sistemas de
tratamiento de residuales líquidos con estructura muy
simple, en las que se llevan a cabo procesos de
depuración natural altamente eficientes y muy complejos,
aún no muy bien comprendidos; entre los que se
encuentran : sedimentación, digestión,
estabilización aeróbica y aneróbica de parte
de la carga suspendida y disuelta, fotosíntesis, floculación
biológica ; procesos afectados por la temperatura,
radiación
solar, viento, lluvia, infiltración del agua del subsuelo
hacia las lagunas y la percolación de agua de las lagunas
hacia el subsuelo. (Saenz, 1985; Gloryna, 1973)

Valdés, 1979 propone las lagunas
anaeróbicas como la solución de tratamiento
económicamente más acertada para el residual de
destilería en nuestro país, dadas las altas
concentraciones orgánicas del mismo; sólo en los
casos en que no fuera posible su utilización, estudiar
otras vías. Enfatiza, además que el residual una
vez tratado por combinaciones de lagunas facultativas y
aeróbicas, no presentará condiciones
estéticas adecuadas, y tendrá aun un alto contenido
de materia orgánica, lo que no permite disponerlo
directamente a un curso receptor natural. La remoción de
esta materia orgánica y color
implicarían gastos no
justificados, de ahí la política a seguir en
su utilización como mejoramiento de suelos.

En la actualidad ha cobrado auge el aprovechamiento de
la vinaza con diferentes fines, lo que se aleja de su tratamiento
en lagunas de estabilización.

Sin embargo, algunas de sus ventajas, la sitúan
como el sistema más difundido  para países
como Cuba, subdesarrollados y con las condiciones
climáticas idóneas. Entre estas ventajas pueden
citarse:

• Bajos costos de
  Inversión y de mantenimiento con los cuales ningún
  sistema puede competir.
• Su funcionamiento es por autodepuración,
  proceso simple que no necesita ningún personal
  calificado para su operación.
• Pueden recibir cargas orgánicas muy
  altas.
• Mayor actividad biológica para temperaturas
  promedios altas.

Pero, precisamente muchas de estas ventajas se
convierten en desventajas en el funcionamiento del sistema,
cuando se desconocen o no se aplican las normas
según las cuales debe trabajar. Así, son frecuentes
las siguientes ineficiencias :  

• Pobre mantenimiento y limpieza de las
  lagunas.
• Producción de malos olores.
• Gasto del afluente por encima del de diseño, lo que trae tiempos de residencia
  y % de remoción menores.
• No se controla la calidad del efluente del sistema
  antes de su disposición al medio.
• Desarrollo de la corrosión en el medio ambiente
  circundante.

Fertirriego

Los mostos de destilería muestran una
composición relativamente estable para su uso en el
fertirriego (Obaya, 1988), presentando:

1. Alto valor de materia orgánica y bajo pH
   (presencia de sulfatos).
2. Buena relación entre el nitrógeno y el
   carbono.
3. Valores medios de
   Conductividad Eléctrica extremadamente
   altos.
4. 5 % de sólidos suspendidos(75 % de
   volátiles).
5. Cu, Fe, Mg y Al en concentraciones superiores a las
   permisibles para ser regados continuamente.
6. Elevada concentración de potasio, que trae
   consigo un exceso de cenizas en el azúcar, con la
   consecuente pérdida de calidad de la misma, y cambios
   negativos en el suelo cuando es aplicada sin control. (Alencor
   1978, Obaya 1988, Valdés 1990).

De esta forma, las vinazas sólo pueden ser usadas
como enmienda orgánica al suelo, en dosis equivalentes a
la fertilización mineral, debido a su alto valor
biofertilizante (Tabla 1.1). (Obaya 1988; Valdés 1990;
Paneque 1995; Pande 1997)

Tabla 1.4. Valor biofertilizante de la
vinaza.

Para su uso como fertilizante, la vinaza puede ser
utilizada de diferentes formas (Pande, 1997):

1. como compost, con bagazo, cascarilla de arroz y
   cachaza,
2. convertida en humus,
3. mezclada con residuos vegetales de alto contenido de
   celulosa (ej. Bagazo),
4. tratada en lagunas, seguido de su aplicación
   al suelo como agua de riego, y
5. desalinizada con ácido sulfúrico y
   etanol, seguido por centrifugación, con el fin de
   producir un precipitado de potasio que se mezcla con
   componentes de nitrógeno y fósforo.

En Cuba, los usos más frecuentes son como
fertilizante "in natura" y riego, luego de un tratamiento por
lagunas o diluido con agua de pozo u otro residual menos
agresivo.

Castro, 1984 y Paneque, 1995 aconsejan la
utilización de vinazas "in natura" por los beneficios que
se logran. La estabilidad en la composición de las vinazas
es otra ventaja del procedimiento
analizado, si se compara con el efluente de laguna, dependiente
de un sistema de autopurificación natural y, por otro
lado, la dilución con residual azucarero, inestable en su
composición, pero con buenos resultados reportados en la
literatura.
(Shukla, 1995; Fong, 1990; Paneque 1995; MINAZ 1995)

La incorporación de la vinaza al campo, aunque
sea viable técnica y económicamente, debe ser
monitoreada muy cuidadosamente, considerando los tipos de suelo,
la época de aplicación, la dosis y la mezcla con
otros fertilizantes.

Un exceso de vinaza en los cañaverales puede
ocasionar un gran desarrollo
vegetativo con cambios en su maduración y contenido de
sacarosa, que puede ser perjudicial para la producción de
azúcar y alcohol.

Se ha encontrado, asimismo, que se presentan leves
alteraciones en las propiedades químicas de los suelos
después de doce meses de aplicación de vinazas, con
aumento de pH (relativo al tipo de iones que se encuentran en el
suelo), contenido de fósforo intercambiable y en la
capacidad de cambio de
cationes. (GEPLACEA/PNUD 1991)

Silva 1978, Mesa Redonda
1989, Bajpai 1989, Paneque 1995, y Wang 1995 reportan mayores
rendimientos agrícolas en suelos irrigados respecto a los
no irrigados, contradiciéndose respecto a la influencia
sobre el % pol en caña.

Biogás

La producción de metano a partir de desechos
orgánicos (animales y
vegetales) mediante fermentación anaeróbica ha
proporcionado una serie de ventajas adicionales a la
producción misma del recurso energético (Valderrama
1990) conocido como biogás. Entre estas cabe mencionar las
siguientes:

• Reduce olores en la utilización de los
  desechos.
• Evita la contaminación ambiental y la
  propagación de malos olores.
• Reduce la población de elementos portadores de
  enfermedades
  (tales como moscas y otros insectos).
• Deja un residuo sólido inodoro de excelentes
  características fertilizantes.

Santiesteban 1987, Rocha 1990, Huss, 1990; Oliverio
1991, MINAZ 1995, Valdés 1993, Agrawal 1997 hacen
referencias a otras como.

• Resulta un tratamiento efectivo, reduciendo en un 75
  % la carga contaminante.
• Se obtiene un combustible en forma de biogás,
  equivalente a 2 790 ton de petróleo al año, con el cual se
  podría satisfacer del 30 al 45 % de la demanda
  energética de la destilería.
• Utilización como combustible
  doméstico.
• Requerimientos de área
  mínima.
• Bajo o ningún requerimiento de
  energía.
• Baja producción de lodo.
• Presenta un sistema de separador de sólidos y
  gases que
  evita un proceso de decantación secundaria.
• Sistema autoregulado.
• Se ha desarrollado un tipo de reactor, UASB (reactor
  de flujo ascendente con lechos de lodo), sencillo en su
  construcción, operación y
  eficiencia de tratamiento de residuales y producción de
  biogás.
• Con perturbaciones en la carga aplicada del 25 al 50
  % la digestión responde bien y retorna a las condiciones
  normales de operación en 10- 15 días.

El biogás tal como se genera es combustible,
siendo el metano el que le da las cualidades
energéticas.

Junior en el IV Seminario de
Hidrólisis enzimática de Biomasas, efectuado en la
Universidad
Estadual de Maringa, en 1996 planteó la necesidad de
profundizar y difundir la tecnología anaerobia
de producción de biogás en los países de
América
Latina. A partir de 1982 ha habido un crecimiento sustentado
tanto en cantidad de reactores como en volumen, a mediados de
1994 fueron levantados un total de 396 reactores, con un volumen
total de 394421 m3, distribuidos como se muestra a
continuación:

 A pesar de su gran potencial, la aplicación
de procesos anaeróbicos presenta algunas limitaciones
(Junior 1996):

• Necesidad de inoculación en el
  inicio.
• Sensibilidad en el proceso a la presencia de
  concentración de compuestos tóxicos.
• Necesidad de un control rígido sobre las
  condiciones ambientales que envuelven el proceso.
• No remueve completamente la carga orgánica,
  por lo que necesita un medio receptor para su
  disposición final, un tratamiento terciario o un
  tratamiento cuaternario.
• La digestión procede dentro de un rango
  límite muy estrecho de pH y composición del gas,
  independientemente de la concentración de entrada y del
  tiempo de
  residencia.

Investigaciones realizadas por el ICIDCA con el UASB,
dieron como resultado el diseño
de una tecnología en la que
se basa el proyecto de la destilería de Heriberto
Duquesne, actualmente en estado de
ejecución, y cuyos resultados tecnológicos
principales (MINAZ 1995) son los siguientes:

Estos resultados son comparables a experiencias
obtenidas en otros países como Brasil, donde se
obtiene una eficiencia del tratamiento entre 70- 90 % de DQO y
una producción de metano de 0,35 m3 / Kg. de
DQO removido.

En investigaciones
realizadas por Santiesteban, 1994 en la obtención de
Biogás a partir de varias alternativas con residuales de
centrales azucareros y plantas de
derivados, este autor obtuvo el siguiente orden de factibilidad,
de acuerdo a la inversión y el beneficio
obtenido:

• destilería
• central – destilería.
• levadura
• central + levadura.
• central.

1.2.2 Otros
Tratamientos 

Biodiscos

El reactor biológico rotatorio (RBR) es uno de
los más usados para el tratamiento de pulimento de aguas
residuales. El RBR original consiste en una serie de discos con
diámetros que varían entre 2,5 y 3,5 m con un
espaciamiento entre 2 y 5 cm.

De este sistema ya existen instalaciones comerciales en
el primer mundo e incluso en México ya
han empezado a ser usadas en la industria alimentaria y en
instalaciones especiales, como campos de golf. Su principal
ventaja es el bajo requerimiento energético ya que
comparado con los lodos activados consume 1/3 de la
energía requerida. Puede, además, soportar cambios
drásticos en la alimentación e instalarse de manera
muy sencilla varias unidades en serie para obtener un alto grado
de nitrificación.

Investigadores de la Facultad de Química de la
Universidad de
México
evaluaron la factibilidad de
utilizar un reactor de biodiscos como segundo tratamiento de
vinazas en un ingenio azucarero alcoholero. Se lograron
remociones del 50 % de DQO sin cumplirse aún con la
Normas
Oficiales Mexicanas que plantean una DQO de 300 mg/l, por lo que
es necesario la búsqueda de usos alternativos como
disposición al suelo. (Zamudio, 1993; Pompa,
1993)

Los resultados del estudio de prefactibilidad
económica le dan viabilidad aparente al proyecto, pero no
contundentemente (9 años de período de
recuperación).

Otras ventajas del sistema son su facilidad de construcción, personal
mínimo no especializado, se obtiene una proteína no
convencional para alimento animal, ocupan un mínimo
espacio. (Durán de Bazúa, 1993, 1994)

Concentración –
Incineración

Concentrar la vinaza a 60 % de sólidos totales,
por medio de evaporadores de efectos múltiples requiere de
grandes volúmenes de vapor o de necesitar de algún
combustible extra, en general, se requieren 0,22 Kg de vapor para
evaporar un litro de agua. Este uso de la vinaza tiene
limitaciones económicas, además de que el
concentrado puede seguir siendo una fuente de
contaminación del medio ambiente. (Campos 1995)

López, 1991 refiere a la utilización de la
medula de caña de azúcar como soporte para poder quemarla
en las calderas
convencionales de los ingenios azucareros; el método se
fundamenta en su gran poder absorbente. Si se mezcla una parte de
medula y otra de vinaza para formar una pasta con 70 % de
humedad, esta puede reducirse hasta 50 %, usando gases de
combustión de las calderas del
ingenio a 250 oC, en un secador de transporte
neumático. El método
propuesto salva los problemas de
contaminación del medio ambiente en un 100 % y las
ganancias que se obtienen con el calor combustible de los
sólidos de la vinaza y la utilización de la ceniza
como fertilizante, sobrepasan las ganancias de la venta de
alcohol.

En el mundo existen tecnologías de bajo costo de
evaporación como la desarrollada en Finlandia a partir de
la utilización de películas poliméricas de
alta tecnología como superficie de transferencia de calor
en un evaporador mecánico a recompresión de vapor.
Con esta "tecnología verde" será posible
técnica y comercialmente evaporar aguas residuales de
diversas plantas industriales, devolver las aguas condensadas
como aguas tratada y limpia, recuperar los sólidos y hacer
que las plantas estén prácticamente libres de
efluente. (Schmidt 1995)

Torula

La alternativa del uso de las vinazas de
destilería o mostos presenta las mayores ventajas
económicas al revalorizar este residual como complemento
de sustrato, consumiendo menos miel final, para producir levadura
a la vez que evita su vertimiento.

Sin embargo, solamente en unos pocos centrales coinciden
destilerías de alcohol y plantas de levadura por lo cual
se requiere de la transportación en la mayoría de
los casos, los gastos por este
concepto
afectan la factibilidad de la alternativa.(Santiesteban, 1988;
Santiesteban 1990). Shukla, 1995 obtiene una remoción del
50 % de BOD, bajo condiciones de una fuerte aereación de
acuerdo con un proceso francés.

Recientemente ha cobrado importancia invertir en
destilerías donde ya existe Torula, de esta forma
quedaría resuelto la problemática de sus desechos,
con la posibilidad de fertirrigar con el residual de la
torula.

Fluidizante para pastas crudas de cemento.

Una alternativa efectiva en la disminución del
porciento de humedad en las pastas cruda de cemento consiste en
la utilización de aditivos denominados fluidizantes, los
cuales permiten alcanzar la fluidez necesaria para su
transportación, con un menor contenido de agua. El
empleo de
estos aditivos es rentable solamente si la economía
lograda en el consumo de
combustible (menos agua para evaporar), es superior al gasto de
compra y transportación del fluidizante.

Pruebas industriales realizadas en la fábrica de
cemento Siguaney de Sancti Spíritus (Damas, 1985),
utilizando el mosto de la destilería El Paraíso
como fluidizante, permitieron obtener una mayor fluidez para un
34 % de humedad en la pasta (6 % menos que la standart),
además de incorporar sólidos en el horno, lo que
posibilitó una disminución en el consumo de
combustible.

Utilización de plantas
acuáticas

La Eichornia crassipes (Jacinto de agua) es capaz de
adaptarse al mosto de destilería siempre que la
concentración no exceda del 18 % volumen,
observándose que el rango óptimo de
concentración de mosto donde la planta puede alcanzar un
máximo desarrollo fue
entre 10 y 14 %, la experiencia se realizó en un
área cercana a la laguna 4 de la destilería anexa
al CAI Melanio Hernández, donde se construyeron 2
biorrectores de 20 m3 c/u.

La planta incorporó los nutrientes del mosto, y
se destacó el % de cenizas y nitrógeno. A partir de
su procesamiento se preparó un alimento animal, que al ser
evaluado mostró un buen comportamiento
general (Pol, 1990). Shukla, 1995 refiere la utilización
del Jacinto de Agua en las lagunas de efluentes con buenos
resultados.

Eliminación de color

La literatura recoge métodos
para la eliminación de color de la vinaza mediante el uso
de bacterias y
agentes oxidantes. Ecological Laboratories, por ejemplo, obtuvo
una mezcla especial de bacterias, que
aplicadas durante sólo dos meses reducen olor, contenido
de materia orgánica y sólidos suspendidos entre
otros. El efecto del peróxido de hidrógeno en
vinazas de destilería se aplicó con resultados
satisfactorios por Dhamankar, 1993; la reducción de color
dependió del pH de la reacción: entre 68 y 92 %
para un pH entre 7 y 10 , respectivamente, para 1,2 % de
H2O2. La reducción total del color y
la DQO (considerando el efecto de dilución) fue 98 y 85 %
respectivamente.

Recirculación

La recirculación de la vinaza al proceso es una
alternativa que está aplicada en Brasil, Europa y
Australia. En nuestro país ya se encuentra como investigación básica. El punto
limitante es el nivel de recirculación de sólidos
sedimentables en la fermentación, por el aporte de
azúcares infermentables a la etapa de fermentación
alcohólica y por el cambio
tecnológico que implica en la producción de alcohol
con los consiguientes cambios que introduce en los
parámetros de operación, así como en los
requerimientos de inversión para llevar a cabo este nuevo
proyecto.

Con su aplicación, se puede llegar hasta un 70%
de recirculación, de esta forma:

• se reduce el consumo de agua en la
  fábrica.
• disminuye el consumo de vapor en el proceso de
  destilación en un 15 %, al aprovechar la energía
  calorífica de la vinaza en el calentamiento de la
  batición.
• la carga contaminante (L de vinaza/ L de etanol)
  puede llegar a valores
  menores que la unidad.
• minimizan los riesgos de
  infección, pues por las temperaturas que alcanzan los
  mostos se considera un sustrato pasteurizado.
• permite la recirculación de las levaduras al
  proceso de fermentación.
• su uso combinado con otros sustratos (jugos de
  caña en períodos de no zafra, jugos de los
  filtros), sustituye miel final, destinandola para el consumo
  animal o exportación, dependiendo de su estado en el
  mercado mundial.
• se anularían los costos de
  transportación de miel de otros proveedores,
  pues se ha estimado que esta combinación, en ocasiones,
  satisface la demanda de
  melaza de la destilería.(Pérez 1995 ;
  Biostil, 1991)

De la Cruz, 1997, estudió, mediante un
diseño de enrejado simple la posibilidad de mezclas de
sustratos(miel, jugo de los filtros y mosto),
determinándose la región óptima de mezclado.
Mediante una integración de los resultados
económicos con el % alcohol, obtenido experimentalmente se
propone como alternativa integral la constituida por la
experiencia 7: 52,86 % de recirculación de los mostos y 80
% del jugo de los filtros, con un consumo de miel de 182,42 ton/d
para lo que resulta un índice de 331,68 ton de miel por
hectolitro de alcohol producido con un efecto económico de
957 350 $/año.