“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” Coordinadora JUDITH RODRIGUEZ SALCEDO, Ing., M.Sc. Expositor JUAN CARLOS CLAVIJO SALINAS. Ing.
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GRUPO DE INVESTIGACIÓN EN EFICIENCIA ENERGÉTICA Y ENERGÍAS ALTERNATIVAS “GEAL” UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - SEDE PALMIRA Cali, Noviembre de 2010
CONTENIDO 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Antecedentes Metodología del estudio Estructura de saneamiento El eslabón transformación Producción más limpia Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros 7. Conclusiones 8. Productos del Proyecto
1 – Antecedentes El sector pesquero aporta el 10.81% del PIB distrital, y genera el 24.57% de los empleos (PGIRS, 2009)
Captura • Pescadores artesanales • Pescadores industriales
Transformación • Platoneras • Pesqueras • Plantas de proceso
Comercialización • Platoneras • Pesqueras • Distribuidores • Almacenes de cadena
Actores Indirectos Proveedores
Financieros
Instituciones
1 – Antecedentes El eslabón de transformación
Las empresas transformadoras presentan dificultades técnicas generalizadas en la manipulación de los productos pesqueros
eficiencia del proceso
calidad del producto
Impacto económico, ambiental y social
acceso a mercados internacionales
1 – Antecedentes • 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.
Fotografías cortesía de BMA.
Se aprovechan algunos tejidos ricos en colágeno y algunos órganos desecados con diversos fines. Los demás residuos actualmente no son aprovechados.
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
Se realizaron estudios de:
Producción más limpia
Cuantificación de residuos
• Diagnóstico • Estrategias
• Balances de masa • Extrapolación de datos
Caracterización de residuos • 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
3 - Infraestructura de Saneamiento 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%
Fuente: CVC, 2010
“CHANFLANITAS”
3 - Infraestructura de Saneamiento 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
• Pesca blanca: 88.126,12 m3 Aguas Residuales/Año
• Camarón: 5.541,86 m3 Aguas Residuales/Año
Parámetros Ítem Pesca Blanca Camarón Platoneras
DQO (mgO2 /L) 386,15 725,79 2784,15
SS (g/l) 2,35 3,89 5,48
SD (g/l) 9,56 18,08 33,68
ST (g/l) 11,91 21,97 39,17
Grasas (g/l) 11,5
Pruebas realizadas en el Laboratorio de Análisis Ambiental de la UN-Palmira
4 – El eslabón de transformación • 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
Operación Descongelado
Fileteado
Descuerado
Dorado (Coryphaena hippurus)
Maquillaje
Inmersión en agua
Entradas
Salidas
Tipo
Kg
Tipo
Kg
Consumo de agua (L)
Pescado
111
Pescado
110.8
186.5
Filetes con piel
68
Pescado
Filetes con piel
Filete sin piel
110.8
68
60.7
54
Cabezas, agallas, huesos
42.8
Filetes sin piel
60.7
Piel
7.3
Filete limpio
49.2
Espinas
11.5
54
12
Despreciable
Refrigeración
Despreciable
Empaque
Despreciable
30
4 – El eslabón de transformación Pescado fileteado
Operación
Fileteado
Descuerado
Mero (Epinephelus marginatus)
Maquillaje Inmersión en agua
Entradas Tipo
Pescado
Filete con piel
Filete sin piel
Kg
130.7
80.64
69.9
Salidas Tipo
Kg
Filete con piel
80.64
Consumo de agua (L)
22
Cabeza, agallas y hueso
50.06
Filete sin piel
69.9
Cuero
10.8
Filete limpio
62.9
Espinas
7
18
Despreciable
Refrigeración
Despreciable
Empaque
Despreciable
12 30
Entradas
Salidas
Operación
Beneficio de Camarón
Descongelado
Pelado
Lavado 1
Selección
Lavado 2
Enhielado 1 (Pretratamiento)
Camarón Tití (Xiphopenaeus riveti)
Pre-cocido
Enhielado 2 (Choque térmico)
Tipo
Lb
Tipo
Lb
Bloques de camarón
607.5
Camarón descongelado
607.5
Colas de camarón
463.8
Exoesqueleto
158.7
Colas de camarón limpias
449.2
Impurezas
4.5
Camarón selecto
440.2
Impurezas
9
Camarón selecto
440.2
Impurezas
Despreciable
Camarón selecto
440.2
Camarón precocido
434.9
Sólidos disueltos
5.3
Camarón enfriado
434.9
Camarón
Colas de camarón
Colas de camarón limpias
Camarón selecto
607.5
463.8
449.2
440.2
Camarón selecto
440.2
Polifosfatos
Solución al 8%
Camarón tratado
440.2
Camarón pre-cocido
434.9
Empaque
Despreciable
Congelado
Despreciable
Consumo de agua (L)
75
810
540
143
100
166.7
4 – El eslabón de transformación • Indicadores de generación de residuos por proceso estudiado 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
• Extrapolación con fuentes institucionales (CCI, 2009) 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 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
o Camarón tití capturado: 1.061.552,01 Kg o Residuos generados del camarón: 300.843,84Kg
GLOBAL ESTIMADO: 2.402.746,17 Kg
4 – El eslabón de transformación • Caracterización de Residuos Sólidos 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 Personal poco capacitado
Altos costos de operación
Bajo $ Diagnóstico
Infraestructura productiva obsoleta
Incumplimiento de condiciones ambientales
5 – Producción más limpia
ESTRATEGIAS ORIENTADAS AL PROCESO
5 – Producción más limpia Modelo de implementación - estrategias 1. Instalar pistola de presión en las mangueras, para realizar actividades de limpieza y desinfección. TRADICIONAL
2. Instalar medidores de agua.
PROPUESTA
P R O C E S O
5 – Producción más limpia Modelo de implementación - estrategias 3. Aislar correctamente los cuartos fríos. Aproximadamente 1/6 del consumo energético de los cuartos fríos se debe a la falta de aislante en el piso de estos Según el Comité Ejecutivo de INTIConstrucciones: Las pérdidas de calor causadas por infiltraciones de aire pueden representar hasta un 30 % de las totales de un edificio.
Agua
Cloro
Sistema de tratamiento de agua Agua tratada Cuarto de producción de hielo Hielo
Ambiente “caliente” Agua Vertida al mar
P R O C E S O
5 – Producción más limpia 4. Implementar acciones preventivas de mantenimiento de los equipos
P R O C E S O
5 – Producción más limpia
ESTRATEGIAS ORIENTADAS AL PRODUCTO
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 Análisis realizados en las aguas de proceso de algunas empresas transformadoras pesqueras EMPRESA
PROCESO
MUESRA Nº
RESULTADO UFC/ml
1
Fileteado
H2O Proceso
290
1
Fileteado
2
Camarón
2 3 3
4
Camarón
Fileteado Fileteado
Pescado fresco
H2O de descongelamiento H2O almacenamiento después de cocción H2O tratada H2O residual de proceso H2O descuerado y fileteado
H2O proceso
6000 50 2
116.000 170
1.036.500
5 – Producción más limpia 5. Implementación de herramientas que eviten el contacto del producto con el piso. TRADICIONAL
ALTERNATIVA
6. Proteger los utensilios que están en contacto directo con el producto. TRADICIONAL
ALTERNATIVA
P R O D U C T O
5 – Producción más limpia 7. Control permanente en la implementación y ejecución de toda estrategia implementada 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.
P R O D U C T O
P R O C E S O
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros Diagrama general de procesos Análisis Proximal Recepcion y Adecuacion de Materia prima
Cocción
Prensado
Líquidos de Prensado
Maceración
Secado
Molienda
Fracción Mas Densa Centrifugacion
Harina
Fracción Menos Densa Análisis Proximal
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros Producción de Harinas: Diseño metodológico ENSAYO A T1 T2
OPERACIÓN APLICADA COCCIÓN PRENSADO SECADO MOLIENDA
ENSAYO B T1
ENSAYO C T1
VARIABLES
RF1
RP
RF2
M1
M2
M3
M1 M2 M3
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
Presión Aplicada (Bares)
65
65
65
65
65
65
65
65
65
Temperatura (°C)
60
60
60
60
60
60
60
60
60
Tiempo (Horas)
48
48
48
48
48
48
48
48
48
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
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros Producción de Harinas: Resultados en rendimiento 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
Ensayo
A
B
C
Muestra
Baño María
Inmersión
RF1
-
17%
RP
19.92%
-
RF2
23.93%
-
M1
-
-
M2
31.11%
-
M3
23.22%
-
M4
18.05%
-
M5
22.18%
-
M6
23.03%
-
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros Requisitos fisicoquímicos de la harina de pescado. NTC 646 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 Producción de Harinas: Resultados análisis proximal Cáscara de camarón (M1)
Piel (M2)
Mezcla (M3)
Materia seca
21,89
25,91
27,48
Ceniza
30,49
30,16
16,35
Extracto etéreo
3,78
5,47
Proteína cruda
43,66
61,69
Vísceras (M4)
Hueso (M5)
Mezcla (M6)
1,61
14,53
2,65
7,45
82,02
45,89
36,42
46,54
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros Aprovechamiento de lípidos Estearinas resultantes del proceso industrial de elaboración de harina de pescado. Cerca de 75 toneladas anuales Perfil Lipídico de Estearinas. C.I. SIGRA S.A. ESTRUCTURA C 8:0 C 10:0 C 12:0 C 14:0 C 16:0 C 16:1 C 17:0 C 18:0 C 18:1 C 18:2 C 18:3 C 20:0
NOMBRE COMÚN Caprílico Caprico Láurico Mirístico Palmítico Palmitoleico Heptanóico Esteárico Oleico Linoleico Linolenico Araquidico
% 0.15 0.04 0.26 17.66 35.24 0.53 15.95 6.75 7.14 4.73 1.5 0.78
Análisis Wendee Determinación (%) WEENDE Materia Seca Ceniza Proteína Extracto etéreo FDN Carbohidratos
Subproductos de pescado ESTEARINA 88.70 0.45 0.80 97.82 0.00 0.93
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros Proceso para obtención de biodiesel a partir de Estearinas. Transesterificación Básica
Biodiesel obtenido en pruebas de laboratorio Muestra M1. Lavado con agua caliente y filtrado M2. Solo filtrado
Masa Inicial (g)
Masa luego de tratamiento (g)
Agua
Masa papel filtro (g)
Volumen biodiesel (ml)
Índice de refracción
100.12
86.8
47.26
13.14
63
1.4590
100.12
60.92
0
32.17
45
1.4592
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros Extracción de minerales: CaCO3
6 – Experiencia en el aprovechamiento de residuos pesqueros Muestras de residuos para análisis de calcio total.
Relaciones
%CaO = %Ca x 1,3992
Muestra
Características
M1 M2 M3
Residuos óseos provenientes del fileteado
M4
Harina de hueso proveniente de la carduma y plumuda
% CaCO3 = %Ca x 2,500 % Ca (OH)2 = %Ca x 1,850
Resultados Método de ensayo para determinar el contenido de Calcio total. (NTC 302) Muestra M1 M2 M3 M4
%Ca 29,35 27,38 30,05 29,78
% CaCO3 73,38 68,45 75,13 74,45
%CaO 41,07 38,31 42,05 41,67
% Ca (OH)2 41,07 50,65 55,59 55,09
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.
7- Conclusiones • 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.
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.
8 – Productos del Proyecto • 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 o o o o
Visión global de la pesca en el mundo, el país y el distrito Fundamentos energéticos en la agroindustria Técnicas de análisis de materiales biológicos Experiencia en el aprovechamiento de RRPP 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
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
GRACIAS POR SU ATENCIÓN