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CARBONO NEUTRALIDAD Y DESCONTAMINACIÓN PRODUCTIVA
DE LAS AGUAS SERVIDAS, PARA ABORDAREL CAMBIO CLIMÁTICO Y DESARROLLO
SOSTENIBLE
RAÚL BOTERO - MVZ, MSc.
LUIS CARAZO - Ing. [email protected]
Modelo económico actual
Modelo de explotación derecursos:Lleva al ecosistema al limite de
producción energéticaEs agotador de energíaEs contaminadorDeprecia al capital naturalGenera entropía social yambientalEs deshumanizadoTiene valor monetario…DINERO, PODER ECONÓMICO
DEFORESTACIÓN CONTÍNUA
QUEMAS
• TALA ARBOLES Y MONOCULTIVOS
Deforestación y siembra de monocultivos
EROSIÓN
Y el futuro ?
9
Externidades negativas y su impacto
social?
Indicadores de colapso económico
10
LA ERA INDUSTRIAL
TOKIO, LA CIUDAD MÁS POBLADA DEL MUNDO> 30 Millones de habitantes
MÉXICO , D.F. LA CIUDAD MÁS CONTAMINADA DEL MUNDO20 Millones de habitantes
6 millones de vehículos
Indicadores de colapso económico
19
EL PETRÓLEO ES UN RECURSO NO RENOVABLE
Derrame de petróleo en el Golfo de México – 2010.
PERO SEGUIMOS con un consumo Excesivo de Electricidad
¡Qué ocasiona?
EL CAMBIO CLIMÁTICO
INUNDACIONES Y SEQUÍAS EXTREMAS
Inundaciones Bogotá, Colombia. 2010
Incremento estimado a futuro de la población mundial
FUENTE: Naciones Unidas, World Population Prospects: The 2000 Revision Highlights, 2001
Corrales de Engorde, Los Ángeles, California, USA.
PERO SEGUIMOS con un consumo Excesivo de Electricidad
ALTERNATIVAS
Energía eólica
Energía hidroeléctrica
Biocombustibles
RSE
La Responsabilidad Social Empresarial se ejecuta: Con una eficiente gestión
ambiental, dada por el uso racional de los recursos productivos; la certificación de la
innovación de procesos; la adopción de tecnología apropiada; la seguridad industrial
y la salud ocupacional, que son asuntos cruciales en la
competitividad de la empresa moderna
FUENTE: Adaptado de: Carta de la Directora. Revista SUMMA; Julio, 2010.
Últimamente nos hemos venido preocupando por la calidad del
planeta tierra que heredarán las futuras generaciones, pero,
¿ acaso nos hemos preocupado por la calidad de las personas que lo
heredarán ?
¿Qué pasaría si le diéramos
un verdadero valor económico
a los recursos naturales?
Representación de externalidad -
(Insumos)
Productividad
Externalidad -
Estabilidad ecológica
tiempo
ENTORNO
Representacion mitigación
ambiental (Insumos)
Productividad ecológica
Externalidad
-
Estabilidad ecológica
tiempo
ENTORNO
EmpresaMitigación
La iniciativa presidencial Pazcon la Naturaleza y el Consejode Gobierno nacional.
Plan Nacional de Desarrollo deCosta Rica (2007 - 2010).
Las políticas del Plan Nacional“Posicionar Agenda de CambioClimático (absorción decarbono, reducción de losgases de efecto invernadero yadaptación al cambio climático)
Estrategia nacional del cambio
climático?
53
Costa Rica
Primer nación en el mundo y líder que secomprometió a luchar contra el cambio climático.
Adquirió el compromiso de ser Neutral en Carbonopara el año 2021, año del bicentenario de laindependencia.
Después se comprometió Noruega (2020) y NuevaZelanda para el 2051.
Acuerdos Nacionales
54
Situación
actual
Clase C
Compensación
Reducción
Compensación
Reducción
Encadenamiento
Clase B Clase A
Compensación
C - NEUTRO
REDUCCIÒN + VENTA
CONTRIBUYENTE
Marca C- Neutral
Mitigación del Cambio Climático 2 Estrategias
57
58
¿Qué podemos hacer para
reducir emisiones?
Conocer actividades y procesos que
generan emisiones
Hacer compromisos
que generen el cambio
Estrategia de reducción de emisiones
de GEI
Reducción de emisiones de
CO2• Debe establecer un proyecto a lo interno
de la organización para reducir emisiones.
• Biodigestores
59
Opciones de reducción
Cambiar bombillos incandescentes
por fluorescentes.
Cambiar búnker por biomasa
Aparatos + eficientes
Diseños verdes
Paneles solares.
Generación de energía eólica.
Calentadores solares de agua.
No meta alimentos calientes en el refrigerador.
Fuente: Organización mundial de la salud
60
Establecer una política interna de reducción
Diferentes tipos de biodigestores
FUENTES: CODESO, 2005; EARTH, 1998; Preston et al, s.f; ZOE Tecno-Campo. s.f.
Biodigestor tipo Hindú
Biodigestor tipo Taiwán
Biodigestor tipo Chino
Campana flotante
Cúpula fija
62
Potencial de Calentamiento Global
GASPCG(para 100
años)
CO2 1
CH4 21
N2O 310
HFC-23 11700
HFC-125 2800
HFC-134ª 1300
HFC-143ª 3800
CF4 6500
C2F6 9200
SF6 23900
Potencial de Calentamiento
global (PCG)
Remoción de CO2
• Una vez calculado el impacto de la
organización en terminos de toneladas de
CO2 (emitido – reducido), el restante debe
ser removido.
63
Fotosíntesis
64
65
1.500
toneladas emitidas
¿Qué pasaría si le diéramos
un verdadero valor económico
a los recursos naturales?
Representación de externalidad -
(Insumos)
Productividad
Externalidad -
Estabilidad ecológica
tiempo
ENTORNO
Representacion mitigación
ambiental (Insumos)
Productividad ecológica
Externalidad
-
Estabilidad ecológica
tiempo
ENTORNO
EmpresaUso eficiente
del agua
AGUA DULCE Y POTABLE DISPONIBLE EN EL MUNDO
Últimamente nos hemos venido preocupando por la calidad del
planeta tierra que heredarán las futuras generaciones, pero,
¿ acaso nos hemos preocupado por la calidad de las personas que lo
heredarán ?
Disposición actual de las aguas servidas en el medio rural y urbano en América Tropical
CONTAMINACIÓN DE AGUAS SUPERFICIALES Y SUBTERRÁNEAS
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA CON GASES DE EFECTO INVERNADERO Y DE LLUVIA ÁCIDA, OLORES INDESEABLES E
INSECTOS
RIEGO DE CULTIVOS CON AGUAS SERVIDAS
RIEGO DE PRADERAS CON AGUAS SERVIDAS
PASTOREO ROTACIONAL INTENSIVO
Sistema Agropecuario Integrado
Producción de abono orgánico fermentado(Bokashi)
Producción de cerdos en cama blanda Universidad EARTHFUENTE: Echeverry, R. 2008.
PRODUCCIÓN DE BOKASHI
MATERIAS PRIMAS
Excretas animales u otras fuentes de materia orgánica
+Microorganismos Eficaces (EM) ó
Microorganismos de Montaña (MM)
PRODUCCIÓN DE BOKASHI
• Cama de fibra seca de 5 cm. de espesor
• Excretas animales (heces y orina)
• Aspersión diaria con EM activado en agua limpia, sobre la cama del piso del corral
• Producción de:
- Una tonelada de bokashi/vaca/lactancia
Genera una utilidad adicional de
US$ 100/vaca/año
Equivalentes a 250 litros más de leche ó a 100 kilogramos más de peso del ternero al
destete
Elaboración de bokashi con banano verde de desecho, boñiga, aserrín y E.M.Finca Comercial. Universidad EARTH
Zona Atlántica, Costa Rica.
VENTAJAS DE LA PRODUCCIÓN DE BOKASHI
• Disminución de malos olores• El proceso de fermentación destruye huevos de parásitos
e insectos y semillas de malezas• Disminución del gasto de agua y del costo de lavado de
los corrales• Reducción de problemas de cojeras• Durante doce (12) años de uso, no se ha observado
aumento en los casos de mastitis• El bokashi tiene una relación C:N 35-20 a 1• El bokashi mejora las características físicas del suelo y
le incorpora materia orgánica, macro y micro elementosminerales y microorganismos benéficos
Producción de abono orgánico(Lombricompuesto)
PRODUCCIÓN DE ABONO ORGÁNICO - LOMBRICOMPUESTO EN PILAS SOBRE SUELO CON TECHO
PRODUCCIÓN DE ABONO ORGÁNICO Y DE LARVAS DE LA MOSCA SOLDADO (Hermetia illucens) EN RESIDUOS ORGÁNICOS DEL
HOGAR, DEL MERCADO O DE LA AGROINDUSTRIA
Recolección de excretas sólidas, previo al lavado de los pisos de las instalaciones para el alojamiento y manejo de animales domésticos.
Esto permite racionalizar el consumo de agua de lavado
SEPARACIÓN DE SÓLIDOS POR GRAVEDAD
EN LAS AGUAS SERVIDAS
Separador de sólidos por sedimentación y por flotaciónSistema de Descontaminación Productiva de Aguas Servidas
Finca Pecuaria Integrada. Universidad EARTH, 2008
SEPARACIÓN DE SÓLIDOS POR GRAVEDAD EN AGUAS SERVIDAS CON EXCRETAS DE CERDO
Separación mecánica y utilización de excretas porcinas frescas
EXTRUSOR ELÉCTRICO
Extrae hasta un 60% de la humedad
ABONO PARA CULTIVOSGuatemala, 2010
CÁSCARAS Y PULPAS EXPRIMIDAS DE NARANJA, MANGO, PIÑA, PAPAYA Y MUSACEAS, SECÁNDOSE AL SOL, PARA SU UTILIZACIÓN
EN LA ALIMENTACIÓN ANIMALGuanacaste, COSTA RICA
Después de separar los sólidos
Concepto general de biodigestión
AGUA, excretas,
materia orgánica,
desechos
biodegradables
Hidrólisis
Fermentación
Acetogénesis
Dehidrogenación
Metanogénesis
Metano
CO2
Amonio
H2S
Biogás
Medio anaeróbico
Biosol, aguas
descontaminadas
hasta en un 80%
O2
PROCESO NATURAL DESCUBIERTO POR LOS CHINOS EN EL SIGLO XVIII
Our energy working for you.
Composición del Biogás
Componente Porcentaje (%)
Metano 40-75
Dióxido de carbono 25-55
Vapor de agua 0-10
Nitrógeno 0-5
Oxígeno 0-2
Hidrógeno 0-1
Aminoácidos 0-1
Compuestos de azufre 0-1
Nota: La composición puede variar dependiendo del tipo de sustrato
Cummins Power Generation Our energy working for you.
Biodigestor de polietileno de bajo costo, tipo Taiwán
(5 – 40 %)
(60 – 95 %)
PISO A NIVEL
FUENTE: R. Botero, 2010
Biodigestor de polietileno de bajo costo (US $ 200) a 50 msnmEl Bosque de Guácimo, Limón, Costa Rica
Fábrica de Embutidos - San Francisco de Veraguas,Provincias Centrales, PANAMÁ
FUENTE: P. González y R. Mayorga, 2006
Porcícola Milano, Pocora, COSTA RICA (920 m3 de biogás almacenado)
FUENTE: P. González y R. Mayorga, 2007.
Diferentes opciones de uso de la caseta del biodigestor
Biodigestor trapezoidal en PVC con una entrada para afluente y dos salidas: una superior para efluente y otra inferior para lodos
FUENTE: Comercial Industrial Delta S.A. Perú. http://www.cidelsa.com
Biodigestor con 1800 m3 de capacidad y 3 días de retenciónCOMPAÑÍA MUNDIMAR – Chiquita Brand, COSTA RICA
FUENTE: BIOSINERGIA ALTERNATIVA, 2009
Biodigestor agroindustrial tipo Taiwán en PVC, descontaminando
aguas servidas con excretas humanas.Universidad EARTH, Costa Rica. Abril, 2009.
Utilización del biogás para operar motores a gasolina y diesel
FUENTE: Orozco J.E.; Carmona, F.A; R. Botero y C. Hernández, 2004.
Generación de energía eléctrica a partir de biogás en una planta construida para gas natural
R. Botero, 2007
Desechos Orgánicos a Energía via Digestión Anaeróbica
La mezcla de desechos orgánicos produce:
•Rendimientos máximos en producción de biogás.
•Composición óptima del biogás.
•Maxima estabilidad y confiabilidad en la biodigestión.
•Aumento dramático en la rentabilidad de los biodigestores.
FUENTE: Adaptado de F. Schanbacher, L. Willett - Dept. Anim. Sci, OARDC/OSU. 2002.
Generación de Biogás
Cummins Power Generation Our energy working for you.
Laboratorio de Biodigestores
Universidad EARTH
Suplementación de
biodigestores de polietileno(FLUJO o BACHE)
MATERIA ORGÁNICA EVALUADA
1. Agua de lavado (sin clorar)
2. Excretas frescas de animales
3. Grasas y aceites vegetales de
desecho de fritura
4. Vinaza (Residuo de etanol)
5. Cáscara de banano
precomposteada con vinaza
(2010)
Medidores para la producción de biogás, y para contenidos
de metano (CH4), y de Sulfuro de Hidrógeno (H2S), utilizados
en el Laboratorio de Biodigestores - Universidad EARTH
Se ha difundido reciente y ampliamente que,
un (1) litro de aceite vegetal de desecho, tiene el potencial de contaminar un (1) millón de litros de
agua
FIGURA 2. Plantas acuáticas flotantes en canaletas de sedimentación y en
lagunas de descontaminación, que reducen la proliferación de larvas de
zancudos en zonas endémicas de Dengue y de Malaria, enfermedades
humanas cuya incidencia se verá incrementada debido al calentamiento global.
FUNCIONES Y OPCIONES DE UTILIZACIÓN DE LAS PLANTAS ACUÁTICAS FLOTANTES
• Filtración en sus raíces de los sólidos suspendidos en las aguas servidas
• Absorción de minerales
• Absorción e inmovilización de metales pesados
• Soporte en sus raíces a macroinvertebrados y bacterias
• Producción de abonos orgánicos
• Sustrato para el cultivo de champiñones
• Aglomerados para construcción de muebles
• Extractos de sus raíces, estimulan el crecimiento de plantas de vivero
• Producción de papel
• Producción de briquetas (carbón)
• Alimento para animales domésticos y peces
• Soporte para la fauna silvestre
• Limita el ingreso de la radiación solar a la superficie del agua, manteniendo fresca la temperatura del agua y evitando la proliferación de larvas de zancudos, algas y plantas acuáticas sumergidas
• Atracción de insectos para lograr polinización cruzada y control biológico de plagas en cultivos aledaños
FUENTE: Botero, R. 2007
Equipos para la cosecha de plantas acuáticas
ACUICULTURA APROVECHANDO SISTEMAS DE DESCONTAMINACIÓN PRODUCTIVA DE AGUAS SERVIDAS
BOMBA DE ARIETE
DESCONTAMINACIÓN PRODUCTIVA DE AGUAS SERVIDAS
• Producción y utilización de plantas acuáticas nativaspara la descontaminación y para la alimentación animaly humana
• Utilización de los lodos de las canaletas desedimentación, como abono, con un alto contenido demateria orgánica y de minerales
• Policultivo de especies acuícolas nativas, peces,crustáceos, lagartos, tortugas, serpientes, nutrias,aves silvestres, palmípedos (patos), etc
• Reutilización de aguas descontaminadas mediantebombeo con bombas de ariete, para el lavado deinstalaciones, para riego y potabilizarlas como agua debebida para animales
SISTEMA DE DESCONTAMINACIÓN PRODUCTIVA DE AGUAS SERVIDAS
FINCA PECUARIA INTEGRADA - UNIVERSIDAD EARTHLaboratorio de Calidad de Aguas - Universidad de Costa Rica (2004 - 2010)
Sitios de
Muestreo
DQO mg/l
DBO 5,20mg/l
S.S.Tmg/l
Grasas y
aceitesmg/l
pHTemperatura
° C
Sólidos Sedimentables
ml/l
Nitrógeno Totalmg/l
Fósforo Totalmg/l
Sustancias Activas al Azul de Metileno
mg/l
Entrada al
Biodigestor3180 1360 3140 221 6,5 29,1 100 100 60 0,44
Salida del
biodigestor166 10,8 56 <8 8,2 31,5 0,9 166 16,1 0,39
Salida de las
canaletas de
sedimentación113 23,5 <8 <8 8,1 28,0 0,4
151 11,6 0,57
Salida de la
última laguna59 3,5 <8 <8 7,2 28,0 0,2 1,2 0,07 <0,18
NORMAS
CIIU*500 200 200 30 5 a 9 15 a 40 1 50 25 5
*Código Internacional Industrial Unificado. Reglamento de Vertido y Reuso de Aguas Residuales, Decreto Ejecutivo No. 33601 MINAE. DIARIO OFICIAL LA GACETA No. 55, 19 de marzo 2007. COSTA RICA. FUENTE: R. Botero, 2010.
• Nos permite optener el (CVO) Certificado
de Operación Veterinario, sobre el Manejo
de Aguas Servidas de los sistemas
agropecuarios.
• Ley SENASA, (Sistema Nacional de Salud
Animal)
• (MAG) Ministerio de Agricultura y
Ganadería
Para la agroindustria
• (PO)Permiso de operación, otorgado por
el (MSP) Ministerio de Salud Pública y el
(MINAET) Ministerio Nacional de
Ambiente, energía y telecomunicaciones.
• (PUS)Permiso de uso de suelo, otorgado
por la municipalidad o gobierno local para
el desarrollo de actividades lucrativas.
Estos
nutrimentos
deben ser
regresados al
sistema para
cerrar el ciclo
Con el uso de
”Sanitarios
ecológicos” los
nutrimentos
pueden ser
reciclados
PO4
AlimentoEstiercol
Comida
Desechos
PO4
= 0,2 ha/pers
PÉRDIDA DE NUTRIMENTOS
Una hectárea:
Folke Günther http://www.holon.se
Datos Curiosos…
• Valor de las excretas humanas:
- Las personas producimos en promedio 1,3 litros de orina y entre 135 a 270 gramos de heces frescas/día
- Una persona que usa un sanitario con tanque de 16 litros, gasta hasta 35.000 litros de agua, para “desaparecer de su vista” 550 litros de “desechos” humanos cada año
- Las heces y la orina producidas anualmente por una persona (20 kg en MS), poseen todos los nutrientes necesarios para producir los alimentos anuales que una persona requiere para su nutrición adecuada
FUENTE: John Jeavons, Costa Rica. 2006
¿Por qué son necesarias las Baterias Sanitarias Ecológicas?
La PRIMERA es:Descargarlas como un material de desecho
a) Se quedan en la tierra (letrinas)b) Son “tratadas” con diferentes sistemasc) Se descargan directamente a ríos y arroyos.
La SEGUNDA es:Compostearlas en forma adecuada
Hay 2 formas generales de manejar las excretas humanas
En Latino-América, más del 95% de estas descargas se hace sin tratamiento alguno
USOS DEL AGUA POTABLELa única función del agua en el inodoro es
transportar las excretas fuera de nuestra vista El inodoro consume el 35% del agua
de un hogar promedio
DESPERDICIO Y CONTAMINACIÓN DEL AGUA
FUENTE: Ponce, C. 2008
Roto Intacto
Sanitarios Secos
Sanitario Seco en el Centro Agroecológico “Las Cañadas”. Huatusco, Veracruz, México
Taza Porcelanizada
FUENTE: R. Romero, 2006
TUBO DE VENTILACIÓN
Más información:
Consejo Provincial del
Guayas:
251-1677 ext.: 106
SAMBITO:
256-0577 ext.: 221
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Componentes del Taladro de la Tierra
Existen diferentes
tipos de sanitarios
ecológicos que no
utilizan agua.
En la Península
instalamos el
modelo “Taladro
de la Tierra”,
diseñado por
Chuck Henry, de la
Universidad de
Washington.
En el Taladro de la Tierra los excrementos ingresan por un tubo vertical y una banda sin fin los va
trasladando, mezclando y oxigenando a través de un tubo horizontal, al mover un timón manual. Los
excrementos, mezclados con aserrín salen por el otro extremo, convertidos en abono orgánico. La tubería
negra permite la salida de los gases, principalmente vapor de agua.
FUENTE: Ponce, C. 2008
PRODUCCIÓN INTEGRADA DE CARNES DEOVEJA, CERDO, AVES, PECES
Y DE HUEVO DE GALLINA Y DE ANÁTIDES
BAJO PASTOREO
Utilización de ovejas de pelo para el control de la vegetación de cobertura en callejones del cultivo de caña
de azúcarFUENTE: C.H. Molina, 1993. El Hatico, Valle del Cauca, Colombia.
Utilización de ovejas de pelo para el corte de prados y jardines en zonas verdes
FUENTE: Mendoza, A.y Botero, R. 2008. Universidad EARTH
Zona Atlántica, Costa Rica.
PORCICULTURA EN PASTOREOUniversidad EARTH, 2005.
Pollos y Anátides en pastoreo y su abonamiento orgánico, control de arvenses y de plagas y descompactación del suelo en cultivos de
papaya, musaceas y noni.FUENTE: M. Vega, 2007. Guácimo, Limón, Costa Rica.
PRODUCCIÓN DE HUEVO DE GALLINA BAJO PASTOREO
Gallinas en pastoreo dentro de la huertaLas Cañadas, Veracruz, México
R. Romero, 2006
TRACCIÓN ANIMAL
Acuicultura con excretas de aves
FUENTE: G. Umaña, 2006. Rudín de Guacimo, Limón, Costa Rica
VENTAJAS DE LA PRODUCCIÓN DE CARNES DE OVEJA, CERDO, AVES, PECES
Y DE HUEVO DE GALLINA Y DE ANÁTIDES BAJO PASTOREO
• Consumo, por parte de los animales, de forrajes,insectos, lombrices, larvas, y de otros recursosalimenticios producidos en la finca.
• Producción de carnes de oveja, cerdo, pollo, pato,ganso, cisne, gallineta, guajolote y pescado, con bajocontenido de grasa; y de huevo de gallina y deanátides, sin el uso de aditivos.
• Renovación de praderas degradadas, a través delabonamiento orgánico directo con las excretas de losanimales y de la descompactación del suelo y labranzacon fuentes de energía biológica.
INFRAESTRUCTURA APROPIADA EN SISTEMAS
AGROPECUARIOS INTEGRADOS AMIGABLES
CON EL AMBIENTE
Infraestructura apropiada
BOMBA DE LAZO O MECATEFuente: R. Botero, Bilwi, RAAN, Nicaragua, 2008.
PLANIFICACIÓN EN EL DISEÑO Y OPERACIÓN DE SISTEMAS AGROPECUARIOS
INTEGRADOS Y AMIGABLES CON EL AMBIENTE
• La puesta en marcha de un sistema integrado de producciónagropecuaria debe estar antecedida por un proceso cuidadoso yminucioso de planificación, posibilidades de modificación, deampliación y/o de flexibilidad a evolución e intensificación o acambios futuros.
• Lograr una alta eficiencia productiva y reproductiva animalobteniendo productos con alto valor agregado y de alta calidad einocuidad.
• Diseñar infraestructura modular, segura, simple, modificable,funcional, durable, confortable, de bajo costo de construcción yde mantenimiento.
• Racionalizar el gasto de agua e instalar un Sistema deDescontaminación Productiva de Aguas Servidas para el controlde la contaminación ambiental.
• Lograr bienestar humano y animal.
