Pautas básicas para el manejo de efluente porcino

En nuestro país la producción porcina se originó como una actividad generadora de valor agregado, con el fin de incrementar el ingreso económico de pequeños productores a través de la transformación de grano en carne.

Después del año 2002, las condiciones macroeconómicas para la producción porcina mejoraron considerablemente, especialmente por el encarecimiento del cerdo importado y el mejoramiento de los precios internos en términos reales, situación que continúa hasta el presente.

Esto permitió que en los últimos años se comenzara a vislumbrar una recuperación de la actividad, marcada por el incremento productivo del 15 al 20 % desde 2002 hasta la fecha, sustentada por un aumento del consumo de carne por habitante año entre otros factores.

En los últimos años la producción de cerdos mundial incorporó un creciente progreso tecnológico, al que nuestro país no fue ajeno, con el objetivo de mejorar la productividad y la calidad del producto final, es decir la carne y/o sus derivados.

La producción porcina nacional, frente a este contexto positivo, ha comenzado a tener un vuelco cuantitativo y cualitativo donde se observar un aumento del número de productores, y un cambio en la forma de producir carne.

Si bien los sistemas de producción de pequeña y mediana escala (10 a 200 madres) son los que prevalecen en el país, se ha producido un importante aumento en el número de productores que a partir de un estratos de 100 madres han confinado parte o totalmente sus animales convirtiéndose en empresas tecnificadas de mayor eficiencia productiva. También se ha observado en estos últimos años la instalación de mega empresas altamente tecnificadas y con índices de eficiencia productiva equiparable a los sistemas más eficientes a nivel mundial (Brunori, 2012).

Como resultado las producciones de pequeña escala comienzan a incorporar mayor tecnología aumentando sus planteles productivos alentando esto el paso de sistemas con menor tecnificación, llamados sistemas al aire libre, a sistemas mixtos o bien totalmente confinados. Este cambio cualitativo generado, pone en manos de los productores un cambio tecnológico muy importante donde ya no solo se debe tener en cuenta nuevas formas de manejo y variables productivas intrínsecas de la producción en si, si no también, aprender a manejar y a reutilizar los desechos generados de este tipo de producciones, sin que impacten en forma negativa sobre el ambiente. 

Estos motivos nos llevan a generar estudios nacionales con el objetivo de identificar una metodología sustentable en lo económico, en lo ambiental y que responda a las legislaciones nacionales correspondientes, para todas las regiones, estratos y situaciones productivas, además que pueda ser ejecutado sin inconvenientes por los productores porcinos del país.

Los residuos de las explotaciones ganaderas son muy heterogéneos y están formados por:

- Residuos líquidos: deyecciones líquidas, agua de bebida y agua de lavado de las instalaciones.

- Residuos Sólidos: deyecciones sólidas, los residuos de camas calientes (material que ha terminado su fase útil de cama vegetal) y restos de alimentos (generados por los comederos o desechados por su mal estado), fitosanitarios, antibióticos, etc. También forman parte de los residuos sólidos de las explotaciones porcinas pero en menor cuantía: animales muertos y placentas (IRG y CNP+L. 2009).

En cerdos, la orina representa aproximadamente el 45 % y las heces el 55 % del contenido volumétrico total de excretas, la humedad es cercana al 90 % y el contenido de materia seca es próximo al 10 %. La densidad de la excreta fresca es ligeramente mayor a 1, siendo así un fluido de peso comparable al agua. La excreta porcina contiene sólidos que flotan y sólidos que sedimentan, además de sólidos en suspensión (INIA, MINAGRI. 2005).

Los residuos, dependiendo del sistema de producción que se lleve a cabo, se pueden presentar como estiércoles o purines:

- Estiércol: Material compuesto por las deyecciones de los animales sólidas y líquidas y las camas del ganado. Se define como una mezcla de cama y de deyecciones animales que han sufrido fermentaciones más o menos avanzadas en la cochiquera o en el estercolero (Concellon Martínez, 1965). 

- Purines o Efluentes: Son una mezcla compuesta por deyecciones sólidas y líquidas de los animales junto con restos de ellos, remanentes de agua de los bebederos, agua de lavado de la explotación y agua de lluvia (Hidalgo et al., 2001).

El efluente porcino es por definición un líquido con gran contenido de materia orgánica derivado de las heces, orina, desperdicio de alimento balanceado, agua residual de las bebidas y lavado de salas. La mayor variabilidad de las concentraciones tanto orgánicas como inorgánicas además del nivel de digestibilidad de alimento, estado fisiológico de animal y la conformación del alimento balanceado es el agua de lavado, ya que su uso es muy versátil
iniciando con una mínima de 6 litros a 18 litros x 1 litro de excreta. 

El purín, también llamado efluente, es un material no estéril, que contiene niveles de nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg) y sodio (Na). También contiene micronutrientes como hierro (Fe), cinc (Zn), cobre (Cu) y manganeso (Mn) (Plaza et al., 1999). Por otra parte los residuos ganaderos son portadores de poblaciones microbianas que inciden negativamente en la salud humana y animal, constituyendo un riesgo que debe
ser conocido lo que su uso como fertilizante quedaría excluido en la producción hortícola.

El potencial contaminante de los residuos ganaderos, se caracterizan principalmente por los siguientes parámetros:

- Alto contenido en materia orgánica
- Alto contenido en macronutrientes (N, P, K) y otros micronutrientes
- Generación de compuestos fácilmente volatilizables (amonio) y gases como amoniaco, metano, y óxido nitroso
- Presencia de metales pesados (particularmente cobre) y pesticidas

Se destaca la materia orgánica porque la contaminación, que potencialmente puede producir es extremadamente elevada (Rodríguez, C. 2002). Determinar y comparar cargas contaminantes exige expresar los resultados en determinadas unidades como lo son la DBO5, parámetros que expresan la cantidad de oxígeno consumido al degradar la materia orgánica susceptible de ser consumida u oxidada por medios biológicos que contiene una muestra líquida, disuelta o en suspensión Se expresa en unidades de mg/litro de oxígeno disuelto a 5 días y a temperatura constante de 20 ºC. En el caso de la producción porcina y en líneas generales, de cada gramo de proteína consumida tan solo el 33 % es utilizado para la formación de tejido (carne) en el animal, y el resto se elimina en forma de subproductos, donde las formas químicas solubles de los macro nutrientes (N, P, K) provenientes de la hidrólisis de la proteína, generan elevadas cargas en las deyecciones líquidas, como por ejemplo el nitrógeno amoniacal (NNH4).

A continuación se muestra parámetros cualitativos y cuantitativos promedios de efluentes porcinos por diferentes autores.

La cantidad generada de efluente es muy variable dependiendo en primera instancia del tipo de sistema de producción y la eficiencia de utilización del agua, principalmente en el lavado de cada etapa productiva, de esta forma en un sistema de producción bajo confinamiento tradicional los valores promedio en litros por cabeza rondan entre los 9 y 16 litros de efluente diario por animal y por día, mientras que en sistemas productivos llamados a “pelo de agua” se espera una generación de efluentes superior por animal por el exceso de agua utilizado en el lavado.

Dentro de cada etapa productiva, la generación diaria de efluentes varía siendo los datos según Manual GITEP 2009 los siguientes:

Tomando como referencia los datos del trabajo anterior podríamos estimar fácilmente la cantidad generada de efluente de un criadero, si tomáramos un ejemplo de una granja de 330 madres totales bajo confinamiento la generación de afluentes diaria totales serían los siguientes:

Es muy importante destacar que sería necesario en casos reales poder estimar de forma más concreta la generación de efluente, para ello se utilizan caudalimetros que registrarían la generación de efluente diaria real, existiendo también el Método del Flotador, este se utiliza para realizar una medición directa de la velocidad del agua en canales abiertos. Corresponde al método más fácil, práctico y de bajo costo que se puede aplicar. Sin embargo, la calidad de los valores es baja si no se mide a intervalos de tiempo de al menos 30 minutos dentro de un día de mediciones (INIA, MINAGRI. 2005). Esta medición se basa en que el flujo o caudal es el resultado de la multiplicación del área perpendicular al flujo por la velocidad de éste.

Una vez estimada o media la cantidad de efluente es importante añadirle un 10% al 15% correspondiente al margen de “seguridad” para contrarrestar cualquier mal uso hídrico dentro de la granja.

 

A- Laguna a cielo abierto:
En la producción porcina los sistema de tratamiento de efluentes varían según el clima, la región, el tamaño del criadero, entre otros, encuadrando a la metodología de tratamiento por medio de lagunas a cielo abierto como un sistema que trata aguas servidas mediante al acción conjunta de algas y bacterias con el fin de la estabilización biológica (Vera, 1996). Esta metodología en nuestro país es la opción más frecuente de encontrar, por motivos tantos económicos como ambientales fundamentalmente en criaderos pequeños y medianos bajo sistemas productivos confinados.

Cuando la opción del laguneo es la elegida es importante ubicar las lagunas de forma estratégica buscando dos objetivos, el primero que el agua pueda llegar a ellas de forma natural teniendo en cuenta el nivel de la napa freática, y el segundo calculando la superficie en relación al proyecto final del criadero y los vientos predominantes para evitar que el olor que produce el metano generado llegue a centros urbanos.

Una vez definido esto, para la construcción de las lagunas debemos tener en cuenta la forma, que debe ser rectangular respetando una relación 1:3 donde 1 es el ancho y 3 es el largo, ya que de esta manera nos aseguramos que el agua que se encuentra de lado opuesto a la entra del efluente tenga la retención hidráulica calculada, además el ingreso debería tener varios puntos, según su ancho, para que el efluente ingrese en forma de columna.

Otro punto no menor a la hora de la construcción de las lagunas es el tipo de suelo, variando el ángulo  formado entre la pared y el fondo de la laguna, tal es así, que en suelos arenosos esa relación debería ser 1/1, en suelos arcilloso 1/2 y en suelos rocoso 1/3 (figura nº1), de esta forma se evitara el desmoronamiento de la misma.

Figura 1. Esquema de construcción de lagunas según tipo de suelo

También es importante confeccionar un perimetral de tierra de al menos 0.50cm rodeando las lagunas para que el agua fluvial que escurre por el suelo no se introduzca dentro de esta. La conexión entre lagunas se realiza con caños de no menos de 150mm de diámetro y con un 1% de caída, con una distancia entre ellas que será variable dependiendo del tipo de suelo, siendo mayor en suelos arenosos y menos en suelo rocosos.

Además sin excepción todas la lagunas independientemente de la región del país, deben ser impermeabilizadas con un geotextil de polipropileno de 1000 micras (figura nº2), de esta forma se evitara la contaminación de la napa freática por lixiviación del efluente.

Dentro de las lagunas encontramos tres tipos con especialidades y objetivos distinto, que juntas hacen el tratamiento integral del efluente, estos tipo de lagunas son las anaeróbicas, facultativas y aeróbicas. Las lagunas anaeróbicas cuentan, como el nombre lo define, un medio anaeróbico generado por consecuencia de una profundidad mínima de 3 metros, este ambiente favorece a la proliferación de bacterias cuya especialidad es la digestión de la materia orgánica formando como desecho principal el gas metano y siendo la laguna a optar cuando la baja del DBO inicial es nuestro principal objetivo. Para el caso de las lagunas aeróbicas su función es la eliminación de patógenos logrando esto por la presencia de oxígeno y la entrada da los rayos UV, es por ello que la profundidad ronda las 0.50cm y su destino es totalmente opuesto a la laguna anaeróbica, quedando la laguna facultativa con una profundidad de 1.80cm como laguna de transición.

A continuación se detalla ( tabla 1) las características principales:

Las lagunas en serie tiene una capacidad media para la disminución de la materia orgánica que varía entre el 70% y 90% en cada una (Figura nº3), dependiendo fundamente del clima y del tiempo de retención hidráulica (THR) que se realice. Para ello es importante calcular la remoción del DBO diario (figura nº4) y así lograr calcular con mayor certeza el tiempo retención, una vez calculado esto, se relaciona con el volumen generado y se calcula las dimensiones de las lagunas en metros cúbicos (figura nº5).

B- Separación de solidos:

Dentro de las alternativas de tratamiento de efluente se encuentra la opción de separación de sólido de forma fisca o la combinación física/química, resultando de la separación un subproducto solido con mejores propiedades para el manejo y transporte, y un efluente liquido filtrado que necesita una estabilización con residencias en lagunas mucho menores, disminuyendo así, el gasto de la construcción de lagunas y la problemática su uso posterior (INIA, MINAGRI. 2005).

Dentro de las alternativas de separar solido de líquido existe la física, como lo son los separador estacionario, (Figura nº6), tornillos y tambor rotatorio (Figura nº7), entre otros, llegando a eficiencias máxima informadas de disminución que varía entre el 40% y 60% para DBO, 40% y 50% para SST y 10% y 40% para NTK. (ASPROCER 2008).
 
Estos resultados se basan en las características físicas del efluente porcino ubicando a esta alternativa, en una primera instancia, como poco eficiente a la hora de medir capacidad de separación del solido total.

Otras de las alternativas para la separación de sólido es la combinación Física/química por medio de geotubos, donde la parte Física estaría conformada por geocontenedrores, piedras y una membrana llamada geotextil (Fig., 8) y la parte química con polímeros biodegradables, poliacrilamida (PAM) catiónicos que permitan la floculación de los sólidos en suspensión ( fig. 9), esta alternativa trabaja con una inyección de coagulante, en una primera instancia y floculantes de forma posterior, para estimular la separación de partes del efluente por medio de la decantación natural, una vez formado estos floculos quedan atrapados de forma física en los geocontenedores que funcionan como tamiz y son la primer barrera física de separación de sólidos, luego el líquido filtrado pasa una capa de piedras y por un geotextil llegando al producto final del filtrado.

Esta combinación hace que los resultados obtenidos a la hora de medir eficiencia en reducción de DBO, SST, Solidos Totales, entre otros, sean mucho más alentadores frente a la separación únicamente física, trabajos de diferentes autores nos muestran datos que rondan en los 76% para DBO5, 90% para SST y 47% para NTK (Asprocer 2008), y datos como muestran la tabla 2.

Esta forma de tratamiento con geocontenedores es una alternativa que nos permite obtener un producto líquido con un nivel muy bajo de materia orgánica, reduciendo así la retención posterior en lagunas y obteniendo un producto final que se podría para el llenado de fosas e incluso para el lavado de salas.

Dado que el efluente porcino ronda en su materia seca entre el 6 y el 10% para realizar un cálculo a la hora de aplicación de esta tecnología se debe realizar los siguientes pasos. Tomando como ejemplo un engorde de animales (Sitio 3) de 1152 cabezas mensuales como stock medio mensual el cálculo seria el siguiente:

 

En este trabajo se ha descriptos algunas de las opciones de tratamiento de efluentes con el solo objetivo de brindarle al productor la información suficiente para poder decidir, de acuerdo a su situación productiva, la metodología más adecuada y que le ermita responder a la exigencias ambientales que la legislaciones nacionales o provinciales determinan.