ABRIL - SETIEMBRE 1982

Tratamiento de los efluentes de las plantas procesadoras del aceite de palma


ASCONA

GIDEON VAN MELLE *

* Ecólogo, marco de cooperación téc­nica del Gobierno Neerlandés en Costa Rica, ASCONA.

RESUMEN

Se describen las características del efluente de las plantas procesado­ras de aceite de palma y la situación, a este respecto, del Cantón de Aguirre (Quepos, Costa Rica). Se expone un método de tratamiento utilizando la digestión anaeróbica y la utilización posterior de la materia orgánica, in­cluyendo la incidencia de estos dese­chos sobre los manglares.

 

Costa Rica tiene algunas plantas procesadoras de aceite de palma en los llanos litorales del Pacífico. La Compañía Banane­ra, dueña de esas plantas tiene la responsabilidad por la preserva­ción del medio de donde ella saca sus productos. Aunque la Com­pañía está instalando o mejoran­do los sistemas de tratamiento de efluentes, todavía no existen en Costa Rica normas legales para efluentes industriales que puedan servir como pautas para determi­nar si las aguas negras de esas plantas han tenido el tratamiento apropiado.

 

En la República de Malasia existe una gran industria de pro­cesamiento de aceite de palma, con una producción de un millón de toneladas por año. Lógica­mente, esta producción ocasiona una contaminación enorme, pues para producir una tonelada de aceite se generan una y cuarta toneladas de sedimento efluental. El gobierno de Malasia ha decre­tado regulaciones para reducir esa fuente de contaminación, ba­sadas en recomendaciones de una comisión de expertos, reunida en 1975. De acuerdo con las reco­mendaciones dadas por estos ex­pertos, el nivel de contaminación se reducirá en unos cuatro años (a partir de 1975), lo que signi­ficará que, en 1982, se habrá re­ducido un 97,50/o con respecto al nivel de contaminación de 1975.

Los niveles límites, según los parámetros tomados para los efluentes, son:

 

PARAMETROS

 

LIMITES PARA 1982

Demanda bioquímica de oxígeno (DBO) 3 días, 30°C (mg/litro)

500

Demanda química de oxígeno (DQO) (mg/litro)

1 000

Sólidos totales (mg/Iitro)

1 500

Sólidos volátiles (mg/litro)

400

Aceites y grasas (mg/litro)

50

Nitrógeno amoniacal (mg/litro)

10

Nitrógeno total (mg/litro)

50

PH

5,0-9,0

Temperatura (°C)

45

 

CARACTERÍSTICAS DEL EFLUEN­TE DE LA PLANTA PROCESADORA DE ACEITE DE PALMA

En el proceso de sacar el aceite, las frutas son cocinadas y después aplastadas. Es un pro­ceso continuo en el que se ob­tiene una mezcla de aceite y jugo de fruta. Junto con agua, esta mezcla es depositada en un tanque de sedimentación. La mayor parte del aceite se puede sacar directamente de la capa superior. La capa inferior con­tiene más agua, esta mezcla a menudo se centrifuga para sa­car más aceite. El agua, efluente que sale de la planta sin trata­miento, tiene las siguientes ma­terias y características:

 

1

 

PARÁMETROS

PROME­DIO

ALCANCE

PH

3,7

3,5-4,5

DBO5 (mg/ litro)

25 000

20 000-30 000

DQO (mq/litro)

45 000

30 000-60 000

N-N H4 (mg/litro)

30

20 – 60

N-orgánico (mg/litro)

600

500-800

N-nitrato (mg/litro)

30

20-60

Sólidos totales (%)

3,5

3-5

Sólidos volátiles (%)

2,5

2-3

Cenizas (mg/litro)

4 500

4 000-5 000

Aceite (mg/litro)

7 000

5 000-10 000

Fécula (mg/Iitro)

2000

 

Proteínas (mg/litro )

3000

 

Azúcar total (mg/total)

1 000

 

 

FUENTE: Kirkaldy, J.L.R., 1978.

 

El efluente de la planta procesadora de aceite de palma (EPPAP) contiene sedimentos de los tanques de clarificación, partículas condensadas del este­rilizador y agua del hidrociclón. Los desechos totales representan cerca del 60% del peso de las fructificaciones elaboradas. El material suspendido en coloidal consiste de hidrato de carbono con aceite y otros sólidos de ori­gen orgánico e inorgánico. El EPPAP contiene varias sales e iones en solución y altas deman­das bioquímicas y químicas de oxígeno. No contiene elementos tóxicos, sino que el material or­gánico se descompone rápida­mente usando el oxígeno del agua del río. Esto produce en, general, la destrucción de la vidaacuática y del medio de los ríos.Para ilustrar la situación ennuestro país, presentamos losdatos disponibles sobre losefluentes de la Planta Naranjo, apartir de dos muestras analizadas.La muestra No. 1 fue tomada del líquido de las trampas y la No. 2,de los tanques de sedimentación.

 

PARAMETROS

NORMAS

MUESTRA No. 1

MUESTRA No. 2

PH

5,0-9,0

4,62

4,52

DB05 (mg/litro)

500

26407,5

6371,9

DQO (mg/litro)

1 000

?

?

Sólidos totales (mg/litro)

1 500

48280,0

13690,0

Sólidos volátiles (mg/litro)

400

8510,0

1 620,0

Temperatura (°C)

45

55

40

No hay información sobre otros Parámetros

FUENTE: Ortiz, E. Castro, 1980. Informe de la inspección a Quepos durante los días 15 y 16 de enero, así como 13 y 14 de febrero de 1980. (3 pág. 6 cuadros de análisis).

No es difícil ver que las ci­fras de los efluentes están mucho más altos que las normas, lo que indica que en Naranjo casi no hay tratamiento químico o bio­químico de los desechos. Una tercera muestra fue tomada 50 metros abajo de este punto de desecho con los siguientes resul­tados:

 

PARAMETROS

NORMAS

muest.50 m.+abajo

PH

5,0-9,0

6,3

DBO5 (mg/litro)

500

559,4

DQO (mg/litro)

1 000

 

Sólidos totales(mg/litro)

1 500

944

Sólidos volátiles (mg/litro)

400

260

Temperatura (°C)

45

27

No hay informaciónsobre otros parámetros.

FUENTE: Ortiz, E. Castro, 1980.

Aunque no se pueden sacar conclusiones determinantes sobre la calidad del agua de desecho, debido al hecho de que el punto de muestra está 50 metros des­pués del punto de descarga, sí se puede observar que la demanda bioquímica de oxígeno, que es el parámetro más importante para determinar el grado de contami­nación, está fuera del límite aceptado.

 

La gerencia de la Compañía Bananera se ha dado cuenta de la gravedad del problema de la contaminación y está instalando sistemas para evitarla, sin embar­go todavía se pueden mejorar estos sistemas y utilizarlos para obtener, además, energía o ali­mento para los animales.

METODOS DE PURÍFÍCACION

El tratamiento para purificación de los desechos es costoso. Casi no se les puede filtrar o centrifugar para sacar aceite, de­bido a sus características físicas. La fermentación anaeróbica y aeróbica es posible, pero se necesita mucho tiempo para ba­jar el DBO hasta un nivel acepta­ble. Con estudios hechos en Malasia, se estimó que son nece­sarios unos 80 días de estancia lo que significa, que se requiere una superficie de unas seis hec­táreas para instalar lagunas de pu­rificación, trampas y tanques de sedimentación de los desechos de una planta con capacidad de 300 toneladas de producción de acei­te por día (1), (4). Además, se estima que la DBO del EPPAP se reduce entre 70 y 90% en períodos de 25 ó 30 días.

La Planta de Palo Seco, con un promedio de producción diaria de aceite de 35 toneladas, tiene una laguna para purifica­ción de 0,35 hectáreas, área que, según lo anotado anteriormente, es suficiente para tratar los dese­chos producidos. La Planta de Naranjo produce también un pro­medio diario de 35 toneladas, pero no tiene ningún sistema de purificación del EPPAP, solo tie­ne trampas para atrapar la mayor cantidad de aceite posible.

El método de purificación por bacterias anaeróbicas es un proceso lento y complicado, en el que microorganismos descom­ponen y asimilan el material orgánico de hidratos carbónicos, proteínas y grasas y lo convier­ten en sustancias más estables. Se pueden distinguir dos fases diferentes: en la' primera parte, los organismos que hacen ácidos, cambian la sopa orgánica comple­ja en ácidos orgánicos volátiles. En la segunda etapa, los organis­mos que forman metano, des­componen los ácidos orgánicos volátiles en metano y dióxido de carbono.

El proceso total es contro­lado por el aumento lento de las bacterias que producen metano. Este proceso es muy sensible a los cambios de pH y funciona mejor entre límites de acidez de 6,6 y 7,4, normalmente sosteni­do por un sistema bufer de bicar­bonato. La ceniza de las fructi­ficaciones de la palma contiene mucho óxido de potasio (K2O) y ha sido usada con buen resul­tado para la neutralización.

Para que el proceso se ini­cie satisfactoriamente en la lagu­na, es necesario suficiente mate­rial de cultivo. En la fase inicial se requiere un control constante de pH, alcalinidad, ácidos voláti­les y DBO.

En un experimento con un tanque de 2 000 toneladas, se usaron 600 toneladas de efluen­te crudo y cuatro toneladas de cal (Ca (OH)2) para neutralizar la acidez. Después se circuló la mezcla y se añadieron 36 tonela­das de material de cultivo (efluentes fecales). Al cabo de tres meses de tranquilidad, las condiciones anaeróbicas apare­cieron.

Sin neutralización, una la­guna de efluente (EPPAP) puede volverse anaeróbica en un plazo largo (más dedos años).

La digestión anaeróbica no es suficiente para disminuir todos los parámetros hasta los límites aceptables, pero puede servir como un proceso preliminar para aplicar otros métodos de puri­ficación o para utilizar los dese­chos como abono.

BIOGAS

La fermentación anaeróbica da como productos finales: dióxido de carbono (CO2) y me­tano (CH4). La EPPAP puede ser una fuente para la producción de biogás.

Teóricamente J M3 de CH4 es formado a partir de 2,85 Kg. de DQO. Un promedio de 45 gramos por litro de DQO en la EPPAP resulta en 15,8 litros de biogás por litro de EPPAP.

En una planta con produc­ción de 10 000 toneladas de aceite por año, se generan 12 500 toneladas de EPPAP, o sea 200 000 m3 de biogás. El biogás contiene entre 60 y 700/o metano. Entonces, un volumen de 120 000 a 140 000 m3 de metano, equivale, en energía, a 46 barriles de petróleo crudo, o a 936 x 109 joules (26 x 104 Kwh).

EFECTOS DE "MULCHING"

"Mulching" o sea, la apli­cación de una cubierta muerta o colchón, se utiliza para evitar ma­lezas y como abono verde.

El suelo es un medio exce­lente para descomponer efluentes de varios tipos, debido a los pro­cesos físicos y biológicos que se dan en la capa ulterior de la tierra. La DBO se disminuye y los elementos en solución son absorbidos por el suelo y tal vez inmovilizados, antes de estar dis­ponibles como alimento para la vegetación. La experiencia co­mún ha sido que EPPAP elimina la vegetación y detiene la percolación, favoreciendo las condi­ciones anaeróbicas y la elimina­ción del drenaje al formarse la estancación del efluente.

Los problemas con el olor y los insectos acaecen muchas ve­ces. Pero se ha observado que, cuando el EPPAP ha sido aplica­do en cantidades pequeñas sobre el suelo imperturbable, el efluen­te se seca, aún durante la esta­ción de lluvias, resultando una capa como pergamino de humus, con excelentes características para los cultivos.

En Malasia se aplicó EPPAP como colchón en plantaciones de caucho. Se hicieron aplicaciones de efluente crudo (10 cm/mes) dos veces por semana, sobre una superficie de cuatro hectáreas de plantación. Se obtuvo una capa gruesa, de color negro y consis­tencia de pergamino. En esta capa se desarrollaron insectos y lombrices de tierra en grandes cantidades, los hongos crecieron y la tierra abajo fue más húmeda que en el área de control. Aun­que la vegetación no creció, las raíces crecieron bajo la capa.

La percolación de la lluvia fue rápida y no había problemas con el agua de desagüe excesiva. Hasta tres años después de ini­ciado el experimento no hubo acumulación excesiva de sólidos y tampoco cambios en la estructura del suelo o en la fisonomía de los árboles.

En el ensayo de control se aplicó abono comercial. Las me­didas de circunferencia de los árboles demostraron que los árbo­les con colchón de EPPAP cre­cían mejor, como se observa en el siguiente cuadro.

ALÍMENTACION ANÍMAL

Como el EPPAP es de ori­gen vegetal, se han investigado las posibilidades de utilizarlo como alimentación para animales. El sedimento de los tanques de cla­rificación fue dado a cerdos con buenos resultados, pero se nece­sitaría gran cantidad de estos animales para consumir todo el efluente producido: algo así como 10 000 vacas para una planta de producción de 10 toneladas/hora. Una mezcla de 250/o de efluente con hierba produjo un aumento en el peso de las va­cas que era satisfactorio. EPPAP crudo es difícil de manipular, por eso el producto seco sería más económico. Una mezcla con 200/o de harina seca y después una reducción de agua hasta 50/0 es perfectamente aceptable. La energía disponible en una planta procesadora de aceite de palma es, sin embargo insuficiente para un tratamiento de este tipo y además se necesitaría una fuente de harina barata en la vecindad.

 

LOS ESTEROS

Un estero es una trampa na­tural para alimentos, pues es un sistema donde se da circulación del agua y hay retención y reci­claje rápido de los alimentos por microorganismos. Además la ac­tividad microbiana de plantas que tienen sistemas de raíces profundas y de poblaciones de animales subterráneos perforado­res permiten la recuperación de alimentos en los sedimentos de las profundidas del mar.

 

Esta tendencia a la eutroficación hace a los esteros muy vulnerables a la contaminación, porque las sustancias tóxicas (abonos e insecticidas) son atra­pados también. Los esteros sus­tentan las más importantes fuen­tes de energía en el mundo: ma­leza y algas marinas, hierba ma­rina e hierba marisma, conjuntos llamados macrofitos y microfitos bentónicos y fitoplancton.

Según Odum (2) los ríos en general no están "fertilizan­do" los esteros. En realidad los ríos (en sus desembocaduras en

 

MESES DESPUES DE

LA SIEMBRA

ALTURA (CM)

CIRCUNFERENCIA

CONTROL EPPAP

1,5

15

4,4                               4,0

3,5

15

7,0                                7,0

7

15

11,4                            12,2

9,5

15

12,7                            13,7

13

152

10,2                            11,5

17,5

152

14,3                            16,3

21,5

152

17,3                            19,3

24

152

18,1                            20,4

FUENTE: Pillai, K.R. 1978.

 

Un análisis químico des pués de 20 meses de las características nutritivas del suelo, muestra que éstas aumentaron, especialmente en la capa ulterior del suelo:

 

ELEMENTO*

CONTROL PROFUNDIDAD

EPPAP PROFUNDIDAD

 

10 cm

20 cm

30 cm

10 cm

20 cm

30 cm

Carbono orgánico

3,03

3,00

2,47

3,06

2,96

2,76

N (o/o)

0,39

0,33

0,26

0,79

0,21

0,34

P (ppm)

96

66

26

169

39

37

K (0/e)

1,47

1,32

0,93

4,91

2,57

1,99

Ca (o/o)

3,59

1,06

0,40

9,11

2,26

1,28

Mg (o/o)

2,05

0,87

0,45

9,67

3,10

1,85

Carbono orgánico y Nitrógeno total, los otros elementos son disponibles para las plan­tas.

FUENTE: Pillai, K.R, et al, 1978.

el mar) a menudo son menos productivos que los esteros a los que faltan grandes afluencias pero tienen una flora bentónica bien formada. Los alimentos que son concentrados y reciclados en los esteros vienen originalmente del mar. Muchas veces en los es­teros se producen más nutrientes de los que pueden utilizar, resul­tando una efluencia de los ali­mentos y detritos orgánicos hacia el oceáno.

La adaptación de los esteros a un ecosistema con interferencia humana es posible por la capacidad existente del reciclaje de los alimentos y de los desechos or­gánicos. El material como aguas fecales tratadas, descargas de plantas procesadoras de aceite vegetal o papel, descargas de acei­tes y petróleos, pueden ser des­compuestas y dispersadas si el sistema no está en peligro de intoxicación, por ejemplo de insecticidas, ácidos o plaguicidas. También la velocidad de afluen­cia tiene que ser moderada; pues los "choques" pueden producir efectos nocivos.

Uno de los más graves erro­res es la desconexión con el mar, que sería como una amputación, lo que aceleraría la eutroficación.

Entonces, para depositar los desechos de las plantas procesa­doras de aceite de palma, los manglares y sistemas de esteros son muy importantes y con la cooperación de los esteros, la EPPAP (efluentes de las plantas procesadoras de aceite de palma) pudiera ser purificada totalmente después de un tratamiento preli­minar, por ejemplo, en lagunas o tanques anaeróbicos.

La capacidad de carga y de autopurificación en un sistema abierto como los manglares afecta en su producción y sobrevivencia a todas las especies vegetales y animales existentes en este eco­sistema y factores externos no controlados pueden iniciar un retroceso en la reproducción na­tural de dichas especies.

 

CONCLUSIONES Y RECOMENDA­CIONES

1. Las dos plantas en Costa Rica, en el Cantón de Aguirre, todavía tienen que mejorar la pu­rificación de sus desechos y com­pletar la información sobre los diferentes parámetros contami­nantes.

2. Se requiere una reglamen­tación nacional sobre los límites de contaminantes en aguas ne­gras. Las normas existentes en Malasia pueden servir como guía para Costa Rica.

3. Es necesario realizar experi­mentos locales para determinar el uso óptimo de los sedimentos contaminantes generados. Es re­comendable que la Gerencia de la Compañía Bananera participe en dichos experimentos.

LITERATURA CONSULTADA

1. Kirkaldy, J.L.R. "Treatment of oil palm sludge". Symposium on the Malaysian Environment. RECSAM COMPLEX-PENANG. Sept. 16­20. 7 p. 1978.

2. Odum, E.P. Fundamentals of ecology. 3 ed. 1971.

3. Ortiz, Edgar. Informe de la inspección a Quepos durante los días 15 y 16 de enero, así como 13 y 14 de febrero de 1980. 3 p. Seis cuadros de análisis, 1980.

4. Pillai, K.R. y otros. "A review of practical experiences in dealing with palm oil mill effluent". Symposium on the Malaysian Environment, RECSAM-COMPLEX-PENANG. Sept., 1978, 16-20. 25 p.

5. Wong Kien Keong. Biogás potential from crude palm oil mill effluent. Malasia, 1978. 9 p.