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“ESTUDIO DEL MANEJO DE LOS RESIDUOS PECUARIOS DE LA INDUSTRIA PESQUERA EN BUENAVENTURA Y SU ZONA DE INFLUENCIA CON EL PROPOSITO DE PROPONER PROCESOS
EFICIENTES EN SISTEMA DE PRODUCCIÓN MAS LIMPIA”
GRUPO DE INVESTIGACIÓN EN EFICIENCIA ENERGÉTICA Y ENERGÍAS ALTERNATIVAS “GEAL”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - SEDE PALMIRA
Coordinadora JUDITH RODRIGUEZ SALCEDO, Ing., M.Sc.
Expositor
JUAN CARLOS CLAVIJO SALINAS. Ing.
Cali, Noviembre de 2010
CONTENIDO
1. Antecedentes
2. Metodología del estudio
3. Estructura de saneamiento
4. El eslabón transformación
5. Producción más limpia
6. Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros
7. Conclusiones
8. Productos del Proyecto
Captura
• Pescadores artesanales
• Pescadores industriales
Transformación
• Platoneras
• Pesqueras
• Plantas de proceso
Comercialización
• Platoneras
• Pesqueras
• Distribuidores
• Almacenes de cadena
1 – Antecedentes
El sector pesquero aporta el 10.81% del PIB distrital, y genera el 24.57% de los empleos (PGIRS, 2009)
Actores Indirectos
Proveedores Financieros Instituciones
1 – Antecedentes
Las empresas transformadoras
presentan dificultades técnicas generalizadas en la manipulación de los productos pesqueros calidad
del producto
eficiencia del
proceso
acceso a mercados
internacionales
Impacto económico, ambiental y
social
El eslabón de transformación
• Las plantas de proceso no tienen acceso a servicio de alcantarillado, ni sistemas de tratamiento de aguas residuales
• Vierten sus residuos líquidos y parte de los sólidos directamente al mar.
1 – Antecedentes
Los residuos pecuarios sólidos son recogidos por la empresa de aseo junto a residuos urbanos, generando problemas de manejo.
1 – Antecedentes
Se aprovechan algunos tejidos ricos en colágeno y algunos órganos desecados con diversos fines. Los demás residuos actualmente no son aprovechados.
Fotografías cortesía de BMA.
2 – Metodología del estudio
Definición de la infraestructura de saneamiento de Buenaventura
Acueducto Alcantarillado
Acercamiento interinstitucional
2 – Metodología del estudio
Selección de 4 organizaciones muestra piloto
1 Productora de harina y
aceite
1 Organización de platoneras
2 Plantas de proceso de camarón y
pesca blanca
Producción más limpia
Cuantificación de residuos
Caracterización de residuos
Se realizaron estudios de:
• Diagnóstico • Estrategias
• Balances de masa • Extrapolación de datos
• Análisis proximal sólidos • Caracterización líquidos
2 – Metodología del estudio
Pruebas con residuos sólidos de la industria pesquera
Harinas Lípidos Calcio y fósforo
Se realizaron:
Diseño y validación de
procesos
Balances de masa
Caracterización de productos
3 - Infraestructura de Saneamiento
Abastecimiento de agua
• Del Río Escalerete captan 34m3/día.
– 30% PTAP Escalerete
– 70% PTAP Venecia
• Debilidades:
– Conexiones piratas
– Servicio promedio 10 horas/día
– Enfermedades intestinales
Fuente: Hidropacífico S.A. ESP., POT Buenaventura
Alcantarillado
• Características – La red cuenta con 239.000 m, de
los cuales 4400 se encuentran en mal estado (2%)
– No existe PTAR.
– Sistema actual: 7 Tubos emisores y 1 Estación de bombeo que opera al 40%
3 - Infraestructura de Saneamiento
Fuente: CVC, 2010
“CHANFLANITAS”
Alcantarillado
• Consecuencias
– Deposito de lodos
– Malos olores
– Disminución del oxigeno disuelto al cuerpo receptor
– Eutrofización de la zona intermareal
3 - Infraestructura de Saneamiento
Vertimientos de la agroindustria pesquera
Industria pesquera
Consumo de agua
Vertimiento Vertimiento por
personal
Pesca blanca 30m3 /ton 4,8m3 /ton 0,65 m3 /ton
Crustáceo 6,76m3
/ton 6,76m3 /ton 2,68m3 /0,6ton
TOTAL 11,56m3 /ton 5,11 m3 /ton
3 - Infraestructura de Saneamiento
• Pesca blanca: 88.126,12 m3 Aguas Residuales/Año
• Camarón: 5.541,86 m3 Aguas Residuales/Año
Ítem
Parámetros
DQO (mgO2 /L)
SS (g/l)
SD (g/l)
ST (g/l)
Grasas (g/l)
Pesca Blanca 386,15 2,35 9,56 11,91 11,5 Camarón 725,79 3,89 18,08 21,97
Platoneras 2784,15 5,48 33,68 39,17
Pruebas realizadas en el Laboratorio de Análisis Ambiental de la UN-Palmira
• Se identificaron 47 empresas transformadoras en el distrito de Buenaventura.
• Materias primas: camarón y algunas especies fileteables como el dorado y mero.
• Se seleccionaron 4 empresas y se hicieron balances de masa de procesos de transformación en periodos de 6 horas.
4 – El eslabón de transformación
Pescado fileteado
4 – El eslabón de transformación
Operación Entradas Salidas Consumo de agua
(L) Tipo Kg Tipo Kg
Descongelado Pescado 111 Pescado 110.8 186.5
Fileteado Pescado 110.8
Filetes con piel
68
54 Cabezas, agallas, huesos
42.8
Descuerado Filetes
con piel 68
Filetes sin piel
60.7
54 Piel 7.3
Maquillaje Filete sin
piel 60.7
Filete limpio
49.2
12 Espinas 11.5
Inmersión en agua Despreciable 30
Refrigeración Despreciable
Empaque Despreciable
Dorado (Coryphaena
hippurus)
Pescado fileteado
4 – El eslabón de transformación
Operación Entradas Salidas Consumo de agua
(L) Tipo Kg Tipo Kg
Fileteado Pescado 130.7
Filete con piel
80.64
22 Cabeza, agallas y
hueso 50.06
Descuerado Filete
con piel 80.64
Filete sin piel
69.9
18 Cuero 10.8
Maquillaje Filete sin
piel 69.9
Filete limpio
62.9 12
Espinas 7
Inmersión en agua Despreciable 30
Refrigeración Despreciable
Empaque Despreciable
Mero (Epinephelus marginatus)
Operación Entradas Salidas Consumo de agua
(L) Tipo Lb Tipo Lb
Descongelado Bloques de
camarón 607.5
Camarón descongelado
607.5
Pelado Camarón 607.5
Colas de camarón
463.8 75
Exoesqueleto 158.7
Lavado 1 Colas de camarón
463.8
Colas de camarón limpias
449.2 810
Impurezas 4.5
Selección Colas de camarón limpias
449.2
Camarón selecto
440.2
Impurezas 9
Lavado 2 Camarón selecto
440.2
Camarón selecto
440.2 540
Impurezas Despreciable
Enhielado 1 (Pretratamiento)
Camarón selecto
440.2 Camarón selecto
440.2 143
Polifosfatos Solución
al 8%
Pre-cocido Camarón tratado
440.2
Camarón pre-cocido
434.9
100 Sólidos
disueltos 5.3
Enhielado 2 (Choque térmico)
Camarón pre-cocido
434.9 Camarón enfriado
434.9 166.7
Empaque Despreciable
Congelado Despreciable
Beneficio de Camarón
Camarón Tití (Xiphopenaeus
riveti)
• Indicadores de generación de residuos por proceso estudiado
4 – El eslabón de transformación
Proceso Porcentaje de residuos Características
Fileteado de pescado 53.83% Cabezas, huesos, pieles, otros
Pescado fresco 10.80% Vísceras, escamas
Beneficio de camarón 28.34% Exoesqueleto e impurezas
o Pesca blanca capturada: 8.902.138,15 Kg o Estimado de especies fileteables: 5.300.819.96 kg (se procesa el 50% = 2.650.409,98 Kg) o Residuos generados del fileteado: 1.426.715,69 Kg
• Extrapolación con fuentes institucionales (CCI, 2009)
o Camarón tití capturado: 1.061.552,01 Kg o Residuos generados del camarón: 300.843,84Kg
o Pesca blanca capturada: 8.902.138,15 Kg o Estimado de especies comercializadas en fresco: 6.251.728,17 Kg o Residuos generados del pescado fresco: 675.186,64 Kg
GLOBAL ESTIMADO:
2.402.746,17 Kg
• Caracterización de Residuos Sólidos
4 – El eslabón de transformación
Exoesqueleto camarón tití
Hueso de pescado dorado
fileteado
Piel de pescado dorado
Vísceras de pescado jurel
Hueso de pescado dorado
Materia Seca 17,74 32,74 29,58 27,99 38,79
Ceniza 40,25 39,59 16,75 27,86 54
Proteína 39,52 39,77 11,63 54,88 34,62
Extracto etéreo
2,23 14,86 2,20 3,5 1,25
Carbohidratos 18 5,78 69,42 13,76 10,13
Energía Bruta (cal/g. MS)
3058,6 3019,6 4380,3 3967,5 2224,9
Pruebas realizadas en el Laboratorio de Nutrición Animal de la UN-Palmira
5 – Producción más limpia
Diagnóstico
Personal poco
capacitado
Altos costos de operación
Incumplimiento de condiciones
ambientales
Infraestructura productiva obsoleta
Bajo $
Modelo de implementación - estrategias
5 – Producción más limpia
TRADICIONAL PROPUESTA
1. Instalar pistola de presión en las mangueras, para realizar actividades de
limpieza y desinfección.
2. Instalar medidores de agua.
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Aproximadamente 1/6 del consumo energético de los cuartos fríos se debe a la falta de aislante en el piso de estos
P
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3. Aislar correctamente los cuartos fríos.
5 – Producción más limpia Modelo de implementación - estrategias
Agua
Sistema de tratamiento de agua
Cloro
Agua tratada
Cuarto de producción de hielo
Hielo
Ambiente “caliente”
Vertida al mar Agua
Según el Comité Ejecutivo de INTI-Construcciones: Las pérdidas de calor causadas por infiltraciones de aire pueden representar hasta un 30 % de las totales de un edificio.
4. Implementar acciones preventivas de mantenimiento de los equipos
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5 – Producción más limpia
5 – Producción más limpia
• Según la Resolución No. 776 de 2008. Ministerio de la protección social, estos son los parámetros máximos permitidos para productos pesqueros frescos:
Parámetro n m M C
E. Coli 5 10 400 2
Recuento estafilococo coagulasa positiva
5 100 1000 2
Salmonella/25g 5 Negativo 0
Vibrio chloreae/25g
5 Negativo 0
n: número de muestras por examinar m: índice máximo permisible para identificar el nivel de buena calidad M: índice máximo permisible para identificar el nivel aceptable de buena calidad c: número máximo de muestras permisibles con resultados entre m y M
5 – Producción más limpia
EMPRESA PROCESO MUESRA Nº RESULTADO
UFC/ml
1 Fileteado H2O Proceso 290
1 Fileteado H2O de
descongelamiento 6000
2 Camarón H2O almacenamiento
después de cocción 50
2 Camarón H2O tratada 2
3 Fileteado
H2O residual de
proceso 116.000
3 Fileteado
H2O descuerado y
fileteado 170
4 Pescado fresco H2O proceso 1.036.500
Análisis realizados en las aguas de proceso de algunas empresas transformadoras pesqueras
5 – Producción más limpia 5. Implementación de herramientas que eviten el contacto del producto con el piso.
TRADICIONAL ALTERNATIVA
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6. Proteger los utensilios que están en contacto directo con el producto.
TRADICIONAL ALTERNATIVA
5 – Producción más limpia
Asesoramiento a las empresas en la implementación y ejecución de procedimientos de autocontrol basados en el Sistema HACCP. Capacitación y el entrenamiento del personal de planta; dentro de este plan de capacitación deben ser entrenados desde jefes de planta y responsables del control de calidad, hasta personal de líneas de proceso.
7. Control permanente en la implementación y ejecución de toda estrategia implementada P
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Diagrama general de procesos
Recepcion y
Adecuacion de
Materia prima
Cocción Prensado Maceración
Harina
Molienda
Secado
Análisis
Proximal
Análisis
Proximal
Centrifugacion
Líquidos de
Prensado
Fracción
Mas Densa
Fracción
Menos Densa
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros
Producción de Harinas: Diseño metodológico
ENSAYO A ENSAYO B ENSAYO C
T1 T2 T1 T1
RF1 RP RF2 M1 M2 M3 M1 M2 M3 OPERACIÓN APLICADA
VARIABLES
COCCIÓN
Tiempo (Min) 15 15 10 NA 15 18 40 40 40
Presión (Bares) Atm Atm Atm NA Atm Atm 3 3 3
Temperatura (°C) 90 90 74 NA 70 60 95 95 95
PRENSADO Presión Aplicada
(Bares) 65 65 65 65 65 65 65 65 65
SECADO Temperatura (°C) 60 60 60 60 60 60 60 60 60
Tiempo (Horas) 48 48 48 48 48 48 48 48 48
MOLIENDA Diámetro de
Partícula (mm) 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Convenciones: T1: Cocción por baño maría, T2: Cocción por escaldado, M1: Muestra 1, M2: Muestra 2, M3: Muestra 3, RF1: Residuos frescos, RF2: Residuos frescos 2, RP: Residuos pasados. A todas las muestras se les realizo duplicado, NA: No Aplica
Producción de Harinas: Resultados en rendimiento
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros
Ensayo Muestra Baño María
Inmersión
A
RF1 - 17%
RP 19.92% -
RF2 23.93% -
B
M1 - -
M2 31.11% -
M3 23.22% -
C
M4 18.05% -
M5 22.18% -
M6 23.03% -
Muestra Descripción
RF1 Piel, agallas, huesos, recortes de filetes
RP Residuos pasados o expirados
RF2 Cuero, huesos, agallas, recortes de filetes
M1 Exoesqueleto de camarón
M2 Pieles
M3 Vísceras, cabezas, huesos
M4 Vísceras
M5 Huesos
M6 Vísceras, piel, huesos, aletas
Requisitos Mínimo Máximo
Proteína, % (m/m) 56 -
Ceniza, % (m/m) - 20
Sílice, % (m/m) - 1
Humedad, % (m/m) 6 10
Digestibilidad en pepsina, % (m/m)
80 -
Nitrógeno total volátil, mg/Kg
- 1200
Índice de peróxido Meq. de oxigeno/Kg
- 2
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros
Requisitos fisicoquímicos de la harina de pescado. NTC 646
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros
Producción de Harinas: Resultados análisis proximal
Cáscara de camarón
(M1) Piel (M2) Mezcla (M3)
Vísceras (M4)
Hueso (M5) Mezcla (M6)
Materia seca
21,89 25,91 27,48
Ceniza 30,49 30,16 16,35
Extracto etéreo
3,78 5,47 1,61 14,53 2,65 7,45
Proteína cruda
43,66 61,69 82,02 45,89 36,42 46,54
Aprovechamiento de lípidos
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros
ESTRUCTURA NOMBRE COMÚN %
C 8:0 Caprílico 0.15
C 10:0 Caprico 0.04
C 12:0 Láurico 0.26
C 14:0 Mirístico 17.66
C 16:0 Palmítico 35.24
C 16:1 Palmitoleico 0.53
C 17:0 Heptanóico 15.95
C 18:0 Esteárico 6.75
C 18:1 Oleico 7.14
C 18:2 Linoleico 4.73
C 18:3 Linolenico 1.5
C 20:0 Araquidico 0.78
Determinación (%)
WEENDE
Subproductos de pescado ESTEARINA
Materia Seca 88.70
Ceniza 0.45
Proteína 0.80
Extracto etéreo 97.82
FDN 0.00
Carbohidratos 0.93
Perfil Lipídico de Estearinas. C.I. SIGRA S.A.
Análisis Wendee
Estearinas resultantes del proceso industrial de elaboración de harina de pescado.
Cerca de 75 toneladas anuales
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros
Proceso para obtención de biodiesel a partir de Estearinas. Transesterificación Básica
Muestra Masa Inicial (g) Masa luego de tratamiento (g)
Agua Masa papel
filtro (g) Volumen
biodiesel (ml) Índice de refracción
M1. Lavado con agua caliente y filtrado
100.12 86.8 47.26 13.14 63 1.4590
M2. Solo filtrado 100.12 60.92 0 32.17 45 1.4592
Biodiesel obtenido en pruebas de laboratorio
Muestras de residuos para análisis de calcio total.
Muestra Características
M1 Residuos óseos provenientes
del fileteado M2
M3
M4 Harina de hueso proveniente
de la carduma y plumuda
Resultados Método de ensayo para determinar el contenido de
Calcio total. (NTC 302)
Muestra %Ca % CaCO3 %CaO % Ca (OH)2
M1 29,35 73,38 41,07 41,07
M2 27,38 68,45 38,31 50,65
M3 30,05 75,13 42,05 55,59
M4 29,78 74,45 41,67 55,09
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros
Relaciones
%CaO = %Ca x 1,3992
% CaCO3 = %Ca x 2,500
% Ca (OH)2 = %Ca x 1,850
La NTC 485 establece que el %Ca w/w
mínimo es de 23%
7- Conclusiones
• Las empresas agroindustriales pesqueras de Buenaventura presentan falencias en su área operativa, sumado a la escasez del recurso pesquero, lo que las hace operar a media capacidad, limitando la motivación para invertir en tecnología.
• Se requiere mayor divulgación y capacitación para el personal operativo, en temas de producción más limpia, con el fin de involucrarlo en el mejoramiento del proceso productivo.
• La generación de residuos tiene una razón estimada de 53.83, 12.1 y 28.34 % para los procesos de fileteado, pescado fresco y beneficio de camarón respectivamente.
• La agroindustria pesquera de Buenaventura genera alrededor de 2.400 toneladas/año de residuos, con potencial de aprovechamiento debido a su alto contenido de proteínas, minerales y carbohidratos. La no utilización de estos residuos constituye una problemática ambiental y social.
• En cuanto a los residuos líquidos, la agroindustria pesquera vierte mas de 93.000m3/año directamente el mar. La ausencia de una planta de tratamiento de aguas residuales y un adecuado sistema de bombeo, genera problemas ambientales en zona intermareal.
• El aprovechamiento de los residuos óseos generados en la industria pesquera como fuente de Calcio y fósforo es posible, ya que la harina obtenida de éstos presenta contenidos de calcio que satisfacen la normatividad. Es necesario optimizar los procesos para estar en regla con otras variables.
7- Conclusiones
• Las harinas a base de residuos de la agroindustria pesquera pueden ser aprovechados para nutrición animal conforme a lo establecido en la norma. Se recomienda un proceso con vapor indirecto, a 2-3 bares.
• La producción de biodiesel como salida a un problema de adecuada disposición final de lípidos residuales y como fuente de combustible para las flotas pesqueras debe ser considerada como un componente de avance tecnológico, de desarrollo social y económico.
• Para que un proyecto de aprovechamiento de residuos pesqueros sea sostenible, debe haber roles definidos: las empresas transformadoras deben asumir el compromiso de disponer y entregar sus residuos al sistema de recolección que se establezca; las instituciones deben acompañar y brindar asistencia técnica a este tipo de proyectos; la sociedad debe tener una identidad con la necesidad de desarrollar iniciativas tendientes a mejorar la calidad de vida.
7- Conclusiones
8 – Productos del Proyecto
• 5 trabajos de grado dirigidos: – Propuestas de alternativas de producción más limpia en la
agroindustria pesquera. Natalia Perea Velasco. – Estudio de la factibilidad técnico-ambiental de la producción de
biodiesel a partir de lípidos residuales en la agroindustrialización de la carduma – Centegraulis mysticetus. Raquel Vélez Peña.
– Definición actual de la estructura de saneamiento ambiental en buenaventura y propuestas de manejo de los residuos líquidos con viabilidad de aprovechar el potencial energético de la biomasa residual proveniente de la industria pesquera. Diana Nathali Castellanos Mendoza.
– Propuesta técnica y ambiental para la actividad laboral de las mujeres transformadoras y comercializadoras de pescado en el barrio Pueblo nuevo en el municipio de Buenaventura. Julio Alexander Delgado Delgado.
– Aprovechamiento de los residuos de la agroindustria del pescado como fuente de calcio y fósforo. Christian Santana Quintero.
• Realización de un evento temático en Junio de 2010: Residuos Pecuarios en la Industria Pesquera en Buenaventura: Propuestas de Implementación de Estrategias Ambientales y de Aprovechamiento Sostenible
• Dos artículos científicos: – Factibilidad de la producción de Biodiesel a partir de lípidos
residuales de la agroindustria pesquera en Buenaventura – Propuesta de producción más limpia en la agroindustria pesquera
de Buenaventura.
• El último fue expuesto en Agosto de 2010, en el I Congreso de Estudiantes de Agroindustria del Sector Alimentario y no Alimentario del Sur Occidente Colombiano
8 – Productos del Proyecto
Un libro titulado: “Agroindustria Pesquera en el Pacifico Colombiano: Gestión de Residuos Pecuarios en Sistema de Producción más Limpia”
Compila todos lo resultados obtenidos en el proyecto:
o Visión global de la pesca en el mundo, el país y el distrito
o Fundamentos energéticos en la agroindustria
o Técnicas de análisis de materiales biológicos
o Experiencia en el aprovechamiento de RRPP
o Agroindustria Pesquera, Ambiente y Sociedad
8 – Productos del Proyecto
• Autores: – JUDITH RODRÍGUEZ SALCEDO, Ing., MSc.
– JOSÉ IGOR HLEAP ZAPATA, Ing., PhD.
– FERNANDO ESTRADA, Ing., Esp.
– JUAN CARLOS CLAVIJO SALINAS, Ing.
– NATALIA PEREA VELASCO, Ing.
• Estudiantes: – RAQUEL VÉLEZ PEÑA, Ingeniería Ambiental
– DIANA NATHALI CASTELLANOS MENDOZA, Ingeniería Ambiental
– JULIO ALEXANDER DELGADO DELGADO, Ingeniería Ambiental
– CHRISTIAN ENRIQUE SANTANA QUINTERO, Ingeniería Agroindustrial
8 – Productos del Proyecto
Agradecimientos • A la Vicerrectoría de Investigación de la Universidad
Nacional de Colombia • A la Universidad Nacional de Colombia-Sede Palmira: Sus
dependencias administrativas, coordinadores y auxiliares de laboratorios de Microbiología Animal, Nutrición Animal, Análisis Ambiental, Carnes.
• Al personal de las instituciones del sector pesquero de Buenaventura: UMATA, HIDROPACIFICO S.A. E.S.P., CVC, INCODER
• Al personal de instituciones del sector pesquero de Tumaco: UMATA, INCODER.
• Al personal de empresas agroindustriales pesqueras de Buenaventura
• A la Asociación de Platoneras de Pueblo Nuevo