OBTENCIÓN DE ABONO ORGÁNICO MEDIANTE LODOS ACTIVADOS Y DESECHOS ORGÁNICOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LAS PLANTAS PORTÁTILES TIPO PAQUETE CASO PEISOL S.A.

OBTAINING ORGANIC FERTILIZER THROUGH ACTIVATED SLUDGE AND ORGANIC WASTE FROM WASTEWATER TREATMENT FROM PORTABLE PACKAGE TYPE PLANTS CASO PEISOL S.A

OBTENÇÃO DE FERTILIZANTE ORGÂNICO ATRAVÉS DE LODO ATIVADO E RESÍDUOS ORGÂNICOS DO TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DE PLANTAS TIPO EMBALAGEM PORTÁTEIS CASO PEISOL S.A

Recibido: 18 de agosto 2024 Aceptado: 10 de diciembre 2024 Publicado: 25 de diciembre 2024

El mejoramiento ambiental es responsabilidad de la humanidad, mas ahora en la que el calentamiento global todos los días manifiesta sus colaterales, en este contexto, partiendo del lodo procedente del tratamiento de aguas residuales de las plantas portátiles de la empresa PEISOL S.A, se estableció dos procesos biológicos para su análisis, se propuso dos métodos los cuales fueron evaluados y se determinó la calidad de cada uno. El enfoque fue mixto y los métodos empleados fueron analítico -sintético, En el primero se aplicó la técnica Takakura para obtener abono orgánico, los resultados fueron comparados con las normas internacionales en donde se determinó que la EPA es la única que asegura el empleo del abono orgánico obtenido en la agricultura. Como segundo proceso se utilizó la digestión anaerobia para obtener biol empleando como acelerante un consorcio de bacterias ácido-lácticas. Los resultados de los tratamientos empleados fueron analizados de forma estadística, partiendo de un diseño experimental completamente al azar, el cual fue resuelto con un ANOVA de un solo factor, una vez finalizado este proceso se determinó que el mejor tratamiento fue el T2, con el cual se obtuvo resultados favorables, también se estableció que las bacterias ácido lácticas influyen estadísticamente en parámetros como: materia orgánica, DQO y conductividad eléctrica.

PALABRAS CLAVE: Lodos residuales; takakura; biol; compost; aerobio; anaerobio; consorcio bacteriano

Environmental improvement is the responsibility of humanity, but now that global warming manifests its collaterals every day, in this context, starting from the sludge from the wastewater treatment of the portable plants of the company PEISOL S.A, two biological processes for analysis, two methods were proposed which were evaluated and the quality of each one was determined. The approach was mixed and the methods used were analytical-synthetic. In the first, the Takakura technique was applied to obtain organic fertilizer. The results were compared with international standards where it was determined that the EPA is the only one that ensures the use of fertilizer. organic obtained in agriculture. As a second process, anaerobic digestion was used to obtain biol using a consortium of lactic acid bacteria as an accelerator. The results of the treatments used were analyzed statistically, starting from a completely randomized experimental design, which was resolved with a single-factor ANOVA. Once this process was completed, it was determined that the best treatment was T2, with the which favorable results were obtained, it was also established that lactic acid bacteria statistically influence parameters such as: organic matter, COD and electrical conductivity.

KEYWORDS: Waste sludge; takakura; biol; compost; aerobic; anaerobe; bacterial consortium

A melhoria ambiental é responsabilidade da humanidade, mas agora que o aquecimento global manifesta todos os dias os seus colaterais, neste contexto, a partir do lodo do tratamento de águas residuais das estações portáteis da empresa PEISOL S.A, dois processos biológicos para análise, dois métodos foram propostas que foram avaliadas e a qualidade de cada uma foi determinada. A abordagem foi mista e os métodos utilizados foram analítico-sintéticos. No primeiro, a técnica Takakura foi aplicada para obtenção de fertilizante orgânico. Os resultados foram comparados com padrões internacionais onde foi determinado que o EPA é o único que garante o uso de. fertilizante orgânico obtido na agricultura. Como segundo processo, a digestão anaeróbica foi utilizada para obter biol utilizando um consórcio de bactérias lácticas como acelerador. Os resultados dos tratamentos utilizados foram analisados estatisticamente, a partir de um delineamento experimental inteiramente casualizado, que foi resolvido com uma ANOVA de fator único. Concluído esse processo, determinou-se que o melhor tratamento foi o T2, com o qual foram obtidos resultados favoráveis. obtidos, também foi estabelecido que as bactérias lácticas influenciam estatisticamente parâmetros como: matéria orgânica, DQO e condutividade elétrica.

PALAVRAS-CHAVE: Lodo residual; Takakura; biol; composto; aeróbico; anaeróbio; consórcio bacteriano

Esta investigación es el fruto de la tesis de sustentación de grado de la Escuela Politécnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias – Ciencias Químicas, Ingeniera en Biotecnología Ambiental, una vez que se ha sustentado, es necesario dar a conocer los resultados y conclusiones en diferentes medios, los autores se detallaron en la hoja 1. Las investigaciones completas se encuentran el siguiente enlace: http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/22119, se ejecutó el campamento PEISOL S.A. La planta de tratamiento de aguas residuales de la compañía, lugar de donde se extrajo los lodos, dicha empresa se encuentra ubicada en la provincia de Sucumbíos, cantón Lago Agrio, parroquia Dureno, la cual está comprendida en la latitud 0.044444 y la longitud -76.6972 a una altura de 300 msnm.

Norte: Parroquia General Farfán y Pacayacu y límite internacional con Colombia.

En países como Estados Unidos y Australia se desarrollan investigaciones para la utilización de los lodos residuales con el objetivo de frenar la contaminación de los recursos afectados. En algunos países de Latinoamérica como en Argentina se han implementado plantas de compostaje de lodos residuales cuyo producto (compost) es empelado como biosólidos en las zonas agrícolas, lo cual indica que es posible aprovechar los lodos residuales y otorgarles un valor agregado (Sánchez, 2019).

La mayoría de los procesos de tratamiento de lodos residuales se basan en la deshidratación y estabilización del lodo, si bien estas metodologías de tratamiento son alternativas bastante usadas, ambas producen la proliferación de vectores y gases generados de la actividad biológica que pueden desarrollarse en este residuo, la exposición continua a los gases y organismos patógenos que se generan en este ambiente producen problemas de salud en las personas, no solo de las empresas, sino también de su entorno (Ortiz, 2017).

Los lodos residuales generados en las plantas de tratamiento de aguas presentan una composición elevada de materia orgánica (38%), nutrientes y minerales, por ende, al realizar un adecuado tratamiento pueden ser aprovechados en la agricultura o como mejoradores de suelos al transformase en bioabono (Gualoto, 2016). Es por ello que, los lodos antes de ser reutilizados deben pasar por un proceso de estabilización para eliminar patógenos, disminuir la atracción de vectores, eliminar malos olores y su capacidad de putrefacción, con el fin de reducir los riesgos de contaminación. Esto conlleva a la búsqueda de procesos más eficientes para su tratamiento, una buena alternativa para estabilizar los lodos biológicamente es mediante el compostaje (Bustamante, 2017).

PEISOL S.A. es una compañía de ingeniería dedicada al tratamiento de aguas residuales, en este proceso al generarse gran cantidad de lodos (20 barriles trimestrales) y al no tener un proceso de gestión de los mismo en el sitio de su generación, es posible darle un valor agregado a este desecho, a través del desarrollo de un proceso biológico, evitando su traslado a un gestor ambiental y ahorrando recursos económicos.

La implementación de métodos alternativos de tratamiento de estos residuos, permite obtener una fuente de microorganismos beneficiosos, al ser utilizados en procesos de obtención de abonos orgánicos, para fortalecer la agricultura ecológica y a su vez que represente una fuente de ingresos para la compañía y para las familias de la zona fortaleciendo los procesos de desarrollo sostenible. El objetivo de esta investigación es presentar el procedimiento teórico práctico para obtener abono orgánico mediante lodos activados y desechos orgánicos de los procesos de tratamiento de aguas residuales (grises-negras) de las plantas portátiles tipo paquete de la empresa PEISOL S.A

Se formula la pregunta de investigación derivada la cual se ponen en discusión:

¿Cuál tratamiento desarrollado, es la mejor formulación para la producción de biol.?

Al plantear una mirada foránea del tratamiento de lodo, se conoce que varios países, aprovechan los lodos con una infraestructura costosa, pero con fines justificados, en vista que, permite solucionar problemas de contaminación al transformar un residuo peligroso en uno no peligroso y darle un uso adecuado. La EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos), ente regulador en Norteamérica en materia de lodos, calcula que alrededor de 16000 plantas de tratamiento de aguas residuales en Estados Unidos generan aproximadamente7 millones de toneladas de lodo anualmente (Castillo et al., 2020), de los cuales el 49% de los biosólidos se utilizan para la agricultura, silvicultura o en el mejoramiento de suelos, el 45% es dispuesto como relleno en tierra o incinerados y el 6% destinado a otros usos, por su parte la Unión Europea de los 9 millones de toneladas de lodos producidas anualmente, destina el 45% a agricultura, el 23% a la generación de energía térmica, el 18% como relleno en tierra y el 14% a la elaboración de composta (Pérez, 2016).

En Latinoamérica, Brasil dispone el 45% de lodos residuales como relleno en tierra, el 5.6% en la agricultura y el resto tiene un uso indefinido. En nuestro país, en algunas empresas, la gestión de los lodos provenientes de las Plantas de tratamiento de Aguas Residuales es escasa. Actualmente, el destino final de los mismos por parte de empresas que desean cumplir con la Normativa Ambiental Vigente, mediante él envió de los lodos a Gestores Ambientales, algunas compañías disponen los lodos residuales en rellenos sanitarios y otras organizaciones aún continúan vertiéndolas directamente al ambiente, generado en este último caso, un gran problema ambiental (Pérez, 2016).

El aumento de la población mundial y de nuevas industrias lleva consigo un incremento del uso de recursos, incluyendo la demanda de agua existente en el planeta, esto genera a su vez un mayor volumen de agua residual, que dependiendo de sus características necesitaran un previo tratamiento para su reutilización. El manejo y disposición inadecuada de las aguas residuales genera deterioro ambiental y contaminación de fuentes superficiales, poniendo en riesgo la calidad y disponibilidad de esta, surgiendo una necesidad de emplear sistemas de recolección y tratamiento que permitan gestionar de manera eficiente este recurso (Subía, 2017).

Las Plantas de tratamiento de Aguas Residuales en los últimos años han mejorado los aspectos ambientales y legales de varias entidades tanto privadas como públicas, el enfoque principal de las compañías que se dedican al tratamiento de aguas es el de depurar las aguas residuales, hasta que estas cumplan con la normativa ambiental vigente y puedan ser descargadas de forma segura a un cuerpo de agua receptor o a su vez puedan ser reutilizadas.

Entre 2018 y 2019 en el Ecuador se observa un interés de las municipalidades por desarrollar procesos de tratamiento para las aguas residuales generadas de sus actividades, en la actualidad el 70% de municipios tiene algún sistema de tratamiento de aguas, en consecuencia, el 30% de estos no han desarrollado sistemas de gestión de las aguas residuales (Terán, Arguello y Cando, 2020). Al igual que los municipios, varias industrias se han sumado a la implementación de procesos de tratamiento de aguas residuales generadas por su funcionamiento, lo cual conlleva directamente a un incremento de la cantidad de lodos o biosólidos residuales que quedan del proceso de depuración de las aguas, estos, al no disponer de un adecuando tratamiento o en varias ocasiones ninguno, se convierte en una fuente de contaminación para el ambiente, pues los lodos residuales son fácilmente putrescibles, generan mal olor y atraen vectores causantes de enfermedades (Vicencio et al., 2011), además, pueden poseer metales pesados y una alta carga de microorganismos patógenos (Mendoza y Vigíl, 2012), generando un gran impacto negativo ambiental. En consecuencia, es necesario evaluar alternativas sostenibles para su disposición, su aprovechamiento o reutilización.

El interés de la Compañía de Ingeniería y Soluciones de Proyectos Integrales PEISOL S.A. a más de dar un tratamiento a las aguas residuales grises y negras, es dar un manejo integral a sus lodos residuales, evitando el envío de sus lodos residuales a un gestor ambiental y a su vez dándole un valor agregado a los mismos, en vista que la cantidad producida trimestralmente se encuentra alrededor de 20 barriles de lodo. Los sistemas de tratamiento de residuos están enfocados en el aprovechamiento para obtener nuevos productos con valor agregado, que dependiendo de sus características puede ser utilizados como: fuente de microorganismos especializados, fuente de energía, abonos mejoradores del suelo a través de procesos de compostaje, entre otros (Limón, 2013).

Respecto al marco teórico se plantea una estructura conceptual que permite cubrir de forma eficiente las directrices de este estudio

Residuo: Es cualquier sustancia, elemento o material sólido, semisólido, líquido o gaseoso producto de las actividades de uso, producción, consumo, industriales, domésticas y de servicio, que han alcanzado un nulo valor económico para quien los genera, pero, que son susceptibles de aprovechamiento, recuperación, transformación e incorporación al ciclo de vida de la materia y que además posee un valor económico agregado (NTE INEN 2841, 2014).

Gestión integral de los residuos sólidos: El manejo integral de residuos sólidos hace referencia al conjunto de actividades relacionadas con el ciclo de vida del residuo (desde la cuna hasta la tumba), conlleva seis etapas: separación, almacenamiento, recolección, transporte, tratamiento o aprovechamiento y disposición final (Jiménez, Nancy, 2015).

La finalidad de la gestión integral de los residuos sólidos es dar el destino más idóneo desde el punto de vista ambiental, socioeconómico y técnico, dependiendo de las características, procedencia, volumen, posibilidad de recuperación, costos de tratamiento o aprovechamiento, comercialización o su disposición final (Ministerio del Ambiente, 2017).

Generación: Producción de una determinada cantidad de materiales inorgánicos u orgánicos posterior a su consumo en un determinado periodo de tiempo (Ministerio del Ambiente y Programa Nacional para la Gestión Integral de Desechos Sólidos, 2015).

Separación: Proceso de clasificación por el cual pasan los residuos dentro de la fuente generadora previos a ser almacenados tiempo (Ministerio del Ambiente y Programa Nacional para la Gestión Integral de Desechos Sólidos, 2015).

Almacenamiento temporal: Espacio físico en donde se disponen temporalmente los residuos sólidos en espera a ser recolectados para su traslado a los lugares de transferencia, tratamiento o disposición final(Ministerio del Ambiente y Programa Nacional para la Gestión Integral de Desechos Sólidos, 2015).

Recolección y transporte: Los residuos sólidos son tomados de sus lugares de almacenamiento temporal y llevados a los medios de transporte adecuados como son los camiones de recolección y conducidos a los sitios de acopio, tratamiento o de disposición final (Ministerio del Ambiente y Programa Nacional para la Gestión Integral de Desechos Sólidos, 2015).

Acopio o Transferencia: En este proceso se acumula temporalmente los residuos sólidos para luego ser llevados a los vehículos de transferencia una mayor cantidad de los mismos a un menor costo, logrando una mayor eficiencia en el sistema (Ministerio del Ambiente y Programa Nacional para la Gestión Integral de Desechos Sólidos, 2015).

Aprovechamiento y Transporte: En esta etapa ocurre un proceso de transformación sea esta química, física o biológica de los residuos sólidos, de modo que se pueda aprovechar su potencial y pueda ser utilizado generando un nuevo residuo, en esta fase se hace énfasis en el reciclaje, en donde el residuo luego de sufrir una transformación vuelve a ingresar a un ciclo de vida aportando a la economía circular (Ministerio del Ambiente y Programa Nacional para la Gestión Integral de Desechos Sólidos, 2015).

Disposición final: Los residuos cuando ya no tienen valor económico se consideran como desechos y presentan como único destino la disposición final el cual es la acción de depósito permanente de los residuos sólidos no peligrosos en rellenos sanitarios u otra alternativa aprobada por la Autoridad Ambiental Nacional, estos espacios deberán cumplir con las condiciones técnicas de diseño, construcción y operación, de modo que se minimicen los riesgos a la salud y al ambiente, controlando la generación de metano y lixiviados (Ministerio del Ambiente y Programa Nacional para la Gestión Integral de Desechos Sólidos, 2015).

Clasificación de los residuos: Los residuos sólidos pueden ser clasificados en base a diferentes criterios tales como: estado, peligrosidad, fuente de producción, utilidad, posibilidad de tratamiento, entre otros (Guerreros, 2019).

En nuestro país, la legislación vigente, a través del el Libro VI anexo 6 clasifica a los residuos de acuerdo a su origen en:

Domiciliario - Comercial - De demolición - Del barrido de calles - De limpieza de parques y jardines – Hospitalario - Institucional – Industrial - Especial (TULSMA, 2017).

Tratamiento de aguas residuales mediante lodos activados: Es un proceso biológico estrictamente aerobio ampliamente utilizado para el tratamiento de agua residuales, en este método se emplea una masa activa de microorganismos que son capaces de estabilizar un desecho (Quispe et al., 2020). Este procedimiento consiste en desarrollar cultivos bacterianos los cuales se agrupan a manera de flóculos dentro de un reactor biológico el cual debe permanecer agitado y aireado al mismo tiempo en el agua residual previamente decantada, la mezcla es homogenizada mediante la unión que ocurre entre el agua residual y los flóculos bacterianos. El oxígeno resulta indispensable en este proceso ya que permite que las bacterias y microorganismos puedan formar parte de la mezcla(Quispe et al., 2020), por ende es necesario un control estricto de oxígeno para asegurar un contacto adecuado y un mezclado continuo del lodo activo con las aguas negras, así también la relación del volumen de lodos activados añadidos al volumen del agua residual debe mantense constante. La materia orgánica degradada flocula, por ende puede ser decantada, la biomasa sedimentada es recirculada al tratamiento biológico para conservar una población bacteriana adecuada y el sobrante es removido a manera de lodo (Perdomo, 2014).

Takakura: Es un método que emplea microorganismos aerobios que descomponen la materia orgánica en menor tiempo, esta transformación se fortalece por el constante movimiento del compost ya que el movimiento ayuda a los microorganismos aerobios y disminuye la acción de los anaerobios (Honobe, 2013). En este método los residuos orgánicos son sometidos al proceso de compostaje con microorganismos que se adaptan al suelo y están disponibles en el ambiente natural, los microorganismos fermentativos juegan un rol fundamental en este método porque se adaptan al compost, posibilita la producción de una gran cantidad de abono orgánico en periodo de tiempo reducido y en espacios pequeños (IGES, 2010).

Primera fase: Elaboración de una solución salada y dulce, los ingredientes principales para estas sustancias son: pieles de frutas y cáscaras de verduras, sal, azúcar o melaza, agua y productos que contengan microorganismos fermentativos, luego estas soluciones deben reposar por un tiempo aproximado de 8 días (Honobe, 2013).

La principal diferencia entre el compostaje normal y el método Takakura es que este último degrada los residuos orgánicos en un periodo de tiempo reducido, requiere espacios reducidos para su producción haciendo que el método sea rápido, fácil y económico (Honobe, 2013).

Segunda fase: Preparación de la semilla, las soluciones fermentadas (salada y dulce), son mezcladas con aserrín, harina blanca u hojarasca, la mezcla se deja en reposo por un tiempo de 9 días o hasta que aparezca una capa blanca sobre el cúmulo.

Tercera fase: Elaboración de la compostera y desarrollo del compostaje, se emplea una gaveta, cesto o canasta que contenga orificios para la respiración de los microorganismos, en el interior del recipiente se introduce un cartón, en el cual se coloca una la semilla y los residuos desmenuzados, se realiza el control de parámetros como: temperatura, pH y húmedas, finalmente se espera a que el compost este maduro y apto para ser utilizado (Honobe, 2013).

Respecto al segundo procedimiento, La digestión anaerobia es un proceso biológico que descompone la materia orgánica en ausencia de oxígeno, con el objetivo de generar biogás y otros productos:

En lo que tiene que ver a las diferentes alternativas para el tratamiento de lodos a continuación se presenta la siguiente información

Nota, Detalle de tratamientos empleados en lodos fuente: (Amador et al., 2015.)

En lo que tiene que ver al procedimiento de compostaje a continuación se presenta el siguiente esquema

Compostaje: Es una técnica biotecnológica, el cual corresponde a un proceso de biooxidación aeróbica en donde se emplean residuos orgánicos para generar un compuesto rico en nutrientes, mediante la acción de microorganismos descomponedores, los cuales actúan bajo condiciones controladas de temperatura, pH, humedad y aireación principalmente, el producto final denominado compost puede incrementar la producción agrícola e incluso reducir y eliminar el uso de fertilizantes químicos (Skanavis et al., 2020).

Nota, Esquema conceptual del proceso de compostaje Fuente: (Campos, Elías y Flotats, 2012).

Temperatura: Es el resultado de un balance energético entre el calor generado en el proceso aerobio de oxidación de los sustratos y las pérdidas de calor ocasionadas debido a la evaporación del agua contenida en el residuo. La energía que liberan los microorganismos es por su metabolismo aerobio, pero este no es en su totalidad eficiente y se requiere de la energía que albergan los sustratos, los cuales son transformados en energía térmica, el cual es liberados al entorno, tanto la generación cómo la liberación de energía térmica al exterior depende de: los residuos a compostar, tamaño de los residuos, la configuración del proceso, propiedades aislantes y temperatura del entorno (Chica et al., 2015).

La temperatura es uno de los factores claves en el desarrollo del compostaje ya que, condiciona las reacciones bioquímicas de las células de los microorganismos, es decir, de ella dependerá que los consorcios microbianos degraden en cada momento los residuos, que tengan una buena actividad metabólica así como su crecimiento y determinando la desinfección al finalizar el proceso (Bohorquéz, 2019).

Nutrientes y la Relación C/N: La presencia de concentraciones adecuadas de nutrientes facilita el proceso biológico y determina su disponibilidad al finalizar el compostaje, por ende, tienen relación directa con la calidad y el uso del compost que se obtenga. Entre los nutrientes más importantes destaca el carbono (C), el cuál debe encontrarse en mayor cantidad ya que representa el 50% de las células de los microorganismos y el 25% de dióxido de carbono (CO₂) se desprende de la respiración celular, el nitrógeno (N) es otro elemento indispensable junto con el carbono para la formación de la pared celular y del protoplasma microbiano, además de que acondicionan la calidad del compost como fertilizante, el fósforo (P) también comprende el grupo de nutrientes esenciales en el proceso de compostaje, pues es necesario para el metabolismo microbiano, otro compuesto que desempeña un papel importante a nivel metabólico y en el proceso de división celular es el potasio (K), conformando de este modo el grupo de nutrientes principales que intervienen en el proceso biológico de compostaje (Chica et al., 2015).

Los micronutrientes o elementos traza también son necesarios en este proceso, ya que aseguran la síntesis de enzimas imprescindibles para la hidrólisis o funciones metabólicas, los oligoelementos más empleados por los microrganismos son el calcio (ca), boro (B), claro (Cl), cobre (Cu), cobalto (Co), hierro (Fe), manganeso (Mn), magnesio (Mg), Molibdeno (Mo), Zinc (Zn), Selenio (Se) y Sodio (Na), si bien estos se encuentran en cantidades suficientes en los residuos, es importante considerar que en cantidades mayores puede llevar a la toxicidad y por ende a la destrucción de algunos microorganismos benéficos (Chica et al., 2015). La relación C/N de un compost dependerá de la composición inicial de los materiales a compostar y de aquellos que se vayan adicionando al proceso, por ello es importante caracterizar la materia prima al inicio debido a la influencia que tiene sobre la actividad de los microorganismos responsables de la descomposición de la materia orgánica (Calle, 2018).

Variables biológicas: Microorganismos e higienización: Durante el proceso de compostaje intervienen una serie de poblaciones microbianas, entre los que destacan bacterias, actinomicetos, mohos y levaduras. La mayor parte de los residuos orgánicos presentan estos microorganismos los cuales se desarrollan en función del pH y temperatura, facilitando con ello el proceso de compostaje. Los microorganismos encargados del proceso de compostaje son quimio heterótrofos, es decir, utilizan los sustratos orgánicos como fuente de carbono y energía en presencia de oxígeno (Chica et al., 2015).

Los residuos que se emplean para la obtención del compost, pueden contener virus, bacterias y hongos patógenos, pero su cantidad se reduce notablemente o se eliminan por las altas temperaturas generadas en la fase termófila del compostaje, esto se debe a la producción de compuestos fenólicos (compuesto antimicrobiano), los cuales son producidos por varias causas; por la degradación de compuestos lignocelulósicos, por la actividad hidrolítica de algunas enzimas, por la producción de antibióticos por parte de antagonistas microbianos que reducen la capacidad de supervivencia de patógenos o por la colonización de otros microorganismos que compiten por nutrientes con patógenos. Si bien son varios motivos los que generan la higienización del compostaje, es el incremento de la temperatura lo que genera mayor efecto en la eliminación de patógenos, es por ello que en cualquier sistema de compostaje, el material es apilado para evitar la disipación de calor y que la temperatura aumente (Chica et al., 2015).

Abono orgánico: Son materiales de origen natural que se obtienen de la degradación y mineralización de materiales de tipo orgánico tales como: estiércoles, desechos de cocina, material verde, entre otros. Los abonos orgánicos son usados en los suelos agrícolas con la finalidad de incrementar la actividad microbiana en los terrenos y actúan sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas de los mismos, ya que este tipo de abonos es rico en materia orgánica y microorganismos

Biol: Es un abono orgánico líquido, resultado del aprovechamiento de estiércol y agua los cuales son sometidos a un proceso de fermentación anaerobia en un biodigestor, el cual da como resultado un fertilizante foliar que contiene auxinas y giberelinas (hormonas vegetales). El biol es un abono fitorregulador, es decir que ayuda al desarrollo óptimo de las plantas y por ende genera mayor productividad en los cultivos (SISTEMA BIOBOLSA, 2015).

Base Legal: Normativa para el aprovechamiento de residuos sólidos.

Marco o Aspectos legales: Constitución de la República del Ecuador: Es la norma suprema que rige al país, a más de regular las actividades humanas incluye temas relacionados con la protección ambiental, reconociendo por primera vez los derechos de la naturaleza (Jara, 2016).

Art 14. Se reconoce el derecho a la población a vivir en un ambiente sano y ecológicamente equilibrado de modo que se garantice la sostenibilidad y el buen vivir

Artículo 264. Los gobiernos municipales tendrán competencias exclusivas sin perjudicar a la ley, entre dichas competencias se encuentra: prestar el servicio de agua potable, actividades de saneamiento ambiental, manejo de desechos sólidos y aquellos otros que establezca la ley (Custode, 2017).

Ley de Gestión Ambiental - Ley de Prevención y control de la contaminación Ambiental - Código - orgánico de organización territorial, autonomía y descentralización - Acuerdo ministerial 0.61, Reforma del Libro VI del Texto Unificado de Legislación Segundaria del Ministerio del Ambiente (TULSMA) - US.EPA CFR 40 parte 503 Norma Para el uso o Eliminación de Lodos Residuales

Características de la investigación: ESTADISTICA: Descriptiva - ENFOQUE (cuantitativo-cualitativo) - ALCANCE Exploratorio-descriptivo - DISEÑO: Experimental.

Localización del proyecto: La planta de tratamiento de aguas residuales de la compañía PEISOL S.A, lugar de donde se extrajo los lodos se encuentra ubicada en la provincia de Sucumbíos, cantón Lago Agrio, parroquia Dureno, la cual está comprendida en la latitud 0.044444 y la longitud -76.6972 a una altura de 300 msnm. Localización experimental: El desarrollo del presente trabajo de titulación se desarrolló en la provincia de Cotopaxi, cantón Latacunga, parroquia rural de Guaytacama, barrio La Libertad, en un espacio de terreno de 120 m². Las pruebas de laboratorio se realizaron en los laboratorios de la facultad de Ciencias de le Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, ubicada en la provincia de Chimborazo, cantón Riobamba, con una latitud de -1.6709800 y una longitud de -78.6471200.

Población de estudio y tamaño de la muestra: La población de estudio para el presente trabajo de titulación fueron los lodos activados provenientes de la planta de tratamiento de aguas residuales de la compañía PEISOL S.A. Se recibieron 45 barriles de lodos los cuales han sido tomados mediante muestreo de la PTAR por los trabajadores de la compañía para posterior a su descarga realizar su caracterización, el cual fue desarrollado en el laboratorio de calidad de agua y suelos de la facultad de Ciencias.

Para la recolección de las muestras del compostaje se empleó el método del cuarteo, considerando 4 submuestras tomadas de diferentes partes de la unidad experimental, para que la muestra fuese representativa al final se tomó una sola muestra de 1 kg para su análisis en el laboratorio y para el biol se tomó una muestra de 500 mL de mezcla previamente homogenizada.Con los antecedentes detallados a continuación se describe el proceso.

TOMA DE MUESTRAS – APLICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS 1 – TOMA DE RESULTADOS – APLICACIÓN DE PROCEDIMIENTO 2 – TOMA DE RESULTADOS-ANALISIS DE LA INFORMACIÒN OBTENIDA

El diseño experimental empleado para el presente proyecto es un diseño completamente al azar, el cual es resuelto con un ANOVA de un factor, determinado el grado de significancia de los parámetros analizados. El método de Dunnet permite comparar los tratamientos con un tratamiento control y establecer la influencia de los tratamientos empleados en el resultado final del biol, además, se realizará un análisis descriptivo del método Takakura para evaluar la calidad del compost obtenido

Nota, Datos de laboratorio de la calidad de agua y suelos de la Facultad de Ciencias, fuente los autores.

La tabla contiene los resultados obtenidos de la caracterización de los lodos residuales provenientes de la PTAR de PEISOL S.A, los valores determinados en cuanto a metales pesados permiten clasificarlo como un lodo no peligroso porque las cantidades de cadmio y plomo no sobrepasan los límites permisibles establecidos por la EPA. El carbono orgánico y el nitrógeno son parámetros importantes para establecer la relación C:N el cual de acuerdo con (Román, 2013) no debe ser mayor a 35 puesto que se presentaría problema para el desarrollo del compostaje. Los valores obtenidos en la tabla 1-4 concuerdan además con estudios realizados por (Torres et al., 2005); (Vico, 2015) en donde emplearon lodos de depuradoras para generar abono orgánico logrando resultados favorables.

Análisis fisicoquímico y microbiológico del excedente de agua en él lodo

Nota, Datos Laboratorio de la calidad de agua y suelos de la Facultad de Ciencias,

Resultado de la separación del lodo del líquido se obtuvo agua residual el cual fue caracterizado, se aprecia los resultados obtenidos y dadas sus características, el líquido supera los límites permisibles establecidos en el anexo 097-A del TULSMA (tabla 8, 9 y 10). La investigación realizada por (Pinto y Quipuzco, 2014) demuestran que es posible obtener abono líquido utilizando agua residual, además la caracterización del agua del estudio mencionado es bastante similar al líquido analizado en la anterior.

Monitoreo de parámetros en el proceso Takakura

Evolución del pH

Durante la fase mesófila se observa una leve disminución en el pH, generado por la actividad de los microorganismos como Actinomycetes que actúan sobre la materia más lábil oxidando los compuestos ricos en carbono y nitrógeno a ácidos orgánicos (Torres, 2021). El pH una vez incrementada la temperatura del compostaje comenzó a aumentar, esto debido a la degradación de los elementos ácidos en presencia de humedad que genera hidróxidos básicos, (Arango-Osorio et al., 2016) menciona también que la presencia de elementos ricos en nitrógeno al inicio del proceso ocasiona incrementos de pH debido al metabolismo de los microorganismos que lo transforman en amoniaco y luego en amonio e hidroxilo, el pH empieza a descender hasta llegar a un valor neutro cuando todo el amoniaco ha sido liberado. El resultado obtenido (7,5 ) se encuentra en el rango establecido en el manual del agricultor, la cual establece que el valor del potencia de hidrógeno una vez finalizado el proceso debe encontrarse en una escala de 6,5 a 8,5 (Román, 2013), este resultado permite un desarrollo y asimilación adecuada por parte de las plantas una vez el abono sea aplicado. Los resultado obtenidos en la evolución del pH son semejantes a los establecidos por (Mejía y Ramos, 2019) en donde emplearon residuos orgánicos pata obtener abono mediante el método Takakura.

Nota, Resultados del monitoreo de la Evolución del pH-método Takakura fuente los autores

Humedad: El proceso de compostaje inició con un porcentaje de humedad del 53%, el cual es un valor que se encuentra en el rango de 45 a 60 % establecido por (Román, 2013) para que el compostaje se ejecute de forma óptima. Este parámetro tuvo un comportamiento diferente conforme se desarrollaron las etapas del compostaje, cuando las temperaturas fueron elevadas la evaporación del agua retenida se desarrolló de forma rápida, siendo requerido la adición de agua a la mezcla para que el proceso no se vea detenido.

Materia Orgánica

Nota, Materia orgánica al inicio y al final del proceso Takakura fuente los autores

En la ilustración se aprecia la disminución del porcentaje de la materia orgánica, esto se debe a la mineralización de los materiales a lo largo del compostaje y por la actividad de los microorganismos que se encargan de transformar el carbono principalmente en CO₂, el valor final obtenido también se debe al elevado contenido de materia orgánica que poseen los materiales que son ricos en celulosa y fibra (Jiménez, Silvo, 2015). El porcentaje de materia orgánica al finalizar el proceso fue de 29,51% el cual está dentro del rango (>20%) establecido por (Román, 2013) para un compost maduro. La disminución de este parámetro también se ve evidenciado en trabajos similares tales como Valorización del uso de lodos de lavadoras de jeans para el compostaje de la empresa EMMAIT-EP del cantón Pelileo provincia de Tungurahua (Montaguano, 2019) y Manejo de lodos provenientes de la planta de tratamiento de aguas residuales, aplicando un bioactivador natural para elaborar compost, en el cantón Cascales, provincia de Sucumbíos (Velasco, 2016), en donde se encontraron valores de 26,24% y de 28,32% respectivamente.

Conductividad Eléctrica (CE)

La conductividad eléctrica partió con un valor alto de 2,1 dS/m esto debido a que, en el método Takakura se emplean dos soluciones y una de ella es salada la cual aporta microorganismos que ayudan al proceso de compostaje, al finalizar la CE adquirió un valor de 3,3 dS/m ya que este parámetro tiende a aumentar conforme se va degradando la materia orgánica, hecho que también genera un incremento de nutrientes. El valor de conductividad eléctrica se encuentra dentro de los rangos establecidos para ser un compost de tipo A de acuerdo con la norma chilena (≤ 5), porende puede ser aplicado al suelo porque no contiene exceso de sales que dificulten la absorción de agua por parte de las plantas (Bueno, Díaz y Cabrera, 2005).

Relación C/N

Nota, Datos de relación C/N al inicio y al final del proceso Takakura fuente los autores

La relación C/N es un parámetro importante que influye en la velocidad del proceso de compostaje, (Román, 2013) establece que el valor inicial óptimo debe encontrarse entre 25:1 y 35:1 en vista que, si esta relación es mayor la actividad microbiológica disminuye y los microorganismos empiezan a degradar el exceso de carbono, desarrollando un proceso lento por la carencia de nitrógeno en la mezcla el cual ayuda a la síntesis proteica de los microorganismos (Bueno, Díaz y Cabrera, 2005). Al finalizar el proceso el valor de C/N disminuyó a 10,51 el cual está dentro del rango establecido por la FAO para ser considerado un compost maduro, demostrando que el proceso se desarrolló de forma adecuada.

Fósforo

El fósforo juega un papel fundamental en la formación de compuestos celulares ricos en energía, por ello son importantes para el metabolismo microbiano, este parámetro aumenta durante el proceso de compostaje debido a un efecto concentración, el cual es consecuencia de la degradación de la materia orgánica (Montes, 2015). Los valores de fósforo pasaron de un porcentaje de 1,2 al inicio del proceso a 1,5 % al final del compostaje, esta concentración se encuentra dentro de rango establecido por (Bonilla y Urbina, 2020) quienes en base a varias fuentes bibliográficas establecen que el rango óptimo para P es entre 0,15-1,5. Este elemento en cantidades adecuadas ayuda a enriquecer el suelo y por ende mejorar los cultivos (Jiménez, Silvo, 2015)

Nota, Evolución del nitrógeno al inicio y al final del proceso Takakura fuente los autores

El nitrógeno es esencial para la vida vegetal, el contenido de este nutriente en un residuo fresco o compostado condiciona la capacidad fertilizante del producto, conforme ocurre el proceso de degradación de la materia orgánica su fracción orgánica se va transformando paulatinamente a formas inorgánicas, estas especias se pueden perder en el proceso debido a la lixiviación o por volatilización a la atmósfera (liberación de amoniaco), si bien hay procesos que hacen que el nitrógeno disminuya, la pérdida de materia orgánica hace que se genere la reducción de la masa a compostar produciendo que las especies nitrogenadas experimenten un efecto concentración, lo que significa que al finalizar el proceso pese a que se pierda nitrógeno, este se encontrará más concentrado como es el caso de esta investigación en la cual al finalizar el proceso este elemento se encontró en una concentración de 1,3% tal como lo indica la ilustración 5-4, debido la reducción de la masa de la compostera y también por la posible fijación biológica de nitrógeno (Paredes et al., 2002). De acuerdo con la (FAO, 2015), el potasio es importante para el desarrollo vegetal y la adaptación de la planta a suelos con alta salinidad, en esta investigación se obtuvo un valor de 0,88% el cual se encuentra cercano al valor establecido por (Gutieres,2010), quien menciona que este parámetro debe encontrarse en un rango de 1 a 1,5%. El resultado obtenido es bastante parecido al determinado por (Niquinga, 2019), quien en su tesis titulada: compostaje de residuos sólidos orgánicos del mercado Mayoristas de Riobamba a escala semi-industrial, reportó un valor de 0,92% para potasio.

El índice de germinación incrementó al finalizar el proceso, al inicio su valor es bajo, esto debido probablemente a la salinidad y a la concentración de polifenoles presentes en los residuos vegetales solubles de la mezcla inicial, un alto contenido de estos compuestos genera inhibición en las semillas, razón por la cual no es conveniente depositar los residuos orgánicos de forma directa en el suelo, una vez completado el compostaje el IG fue superior a 50% valor que representa la ausencia de fitotoxínas, este porcentaje también es indicativo de la madurez que presenta el producto obtenido y que por ende puede ser aplicado al suelo (Vicente, Carrasco y Negro, 1996). El resultado de este parámetro es bastante similar al de (Montaguano, 2019), quien en su estudio utilizó lodos de lavadoras de jeansde para generar compost, obtuvo un valor de 64% para el índice de germiación.

Capacidad de Intercambio Catiónico

La CIC es considerado un parámetro que se encuentra relacionado a los procesos de humificación, por ende es usado como un indicador de la madurez del compost, debido a que este factor muestra la evolución de la humificación gracias a la formación de grupos carboxílicos o hidroxifenólicos (Jara, 2016). El valor de CIC incrementó al finalizar el proceso (68 meq/100) esto debido a la mineralización de la materia orgánica, (Iglesias y Pérez, 1992) establece que un compost maduro posee una capacidad de intercambio catiónico ≥ 67, el valor obtenido superó este rango siendo un buen indicativo para el compost obtenido.

Rendimiento del compost Takakural

El compostaje inició con un peso de 23, 2 kg representando el 100%, al finalizar el proceso Takakura su rendimiento fue de 54,74% (12,7 Kg) , la perdida de material por la toma de muestras para los respectivos análisis representó el 5,17%, la transformación de la materia orgánica y los volteos realizados durante el proceso representaron una pérdida del 32,33% , finalmente la separación de las partículas (>1cm) para lograr el refinado del abono orgánico generó una disminución del 7,76% del total de compost obtenido, los materiales separados pueden ser incluidos en un nuevo proceso de degradación de la materia orgánica.

Caracterización del compost obtenido y comparación con las normativas

Para determinar la calidad del abono orgánico obtenido, los resultados obtenidos de su caracterización fue comparada con normativas internacionales y con criterios ecológicos para mejorar el recurso suelo (Jara, 2016).

La tabla muestra los resultados obtenidos al caracterizar el compost, casi todos los parámetros concuerdan con las diferentes normativas para ser clasificado como un compost de tipo A de acuerdo a la normativa chilena, es un compost maduro en lo que refiere la EPA y las normas Europeas, sin embargo el cadmio presenta valores mayores a 1 y 2 por ende no cumple con la mayoría de normas comparadas a excepción de la EPA que considera que el valor máximo de este metal es 39, para el resto de metales, estos poseen una concentración menor a la de los límites permisibles.

Rendimiento del biol

Una vez finalizado el proceso de digestión anaerobia se registró el volumen final obtenido (sin considerar la cantidad de biosol) el cual fue dividido para el valor inicial y multiplicado por 100 para conocer el rendimiento del proceso, este proceso fue empleado en cada uno de los tratamientos realizados. Análisis del proceso de digestión anaerobia.

Mediante el juicio de experto y el olfato, los diferentes bioles obtenidos fueron examinados, de todos los tratamientos realizados solo el T2 cumple con las características descritas por (Arroyo, 2015), quien menciona que el olor debe ser agradable y no a putrefacción, un buen producto presenta coloraciones entre verde, ámbar y traslúcido, café y vino tinto sin partículas en suspensión (Instituto Técnico Agropecuario, 2015). Transcurridos los 43 días de fermentación, el resto de tratamientos emanaban un olor a putrefacción, pese a que el burbujeo había finalizado, este aroma pudo deberse a que la digestión anaerobia no ha eliminado en su totalidad a aminas y amonios que son los que producen este olor (Cruz, 2018), el aroma desagradable en el agua residual empleado para este estudio pudo haber influido también en este resultado.

Control del proceso

En la Ilustración 9-4 se observa el perfil térmico de los bioles, todos los tratamientos inician con una temperatura de 15°C, una vez instalado el sistema de calefacción la temperatura incrementó en el primer día hasta llegar a valores entre los 31 y 33 °C, dando inicio a la fermentación mesófila, la cantidad promedio más alto alcanzado por los tratamientos durante todo el proceso fue de 40, 53 °C, temperatura que se encuentra dentro del rango ideal (20-55°C) para la eliminación de patógenos, parásitos y semillas de malas hierbas (Espíndola, 2018). La velocidad de reacción de los procesos biológicos depende de la velocidad de crecimiento de los microorganismos los cuales dependen de la temperatura, conforme aumenta la temperatura los microorganismos aumentan y aceleran el proceso de digestión, generando mayor producción de biogás (FAO, 2011), este hecho se ve evidenciado una vez llegado el día 37 cuando el burbujeo en el agua contenido en la botella plástica para la salida del gas disminuyó, al igual que la temperatura hasta llegar a 21°C en el día 43 en donde el agua dejó de burbujear totalmente. Los resultados obtenidos se asemejan al de (Cruz,2018), en su estudio para obtener biol, empleó un sistema de calefacción lo cual permitió mantener a los biodigestores a temperaturas similares durante todas sus fases.

El pH inició en el blanco con un valor neutro (7,5), el resto de tratamientos con un contenido ácido, esto debido a la acción de las bacterias ácido lácticas que fueron adicionadas a los tratamientos T1, T2 y T3 a través de la leche y suero de leche respectivamente, estas bacterias fermentan los carbohidratos hidrosolubles provenientes de la melaza, produciendo la acidificación de la mezcla (Media, Quipuzco y Juscamaita, 2015), posterior a ello los valores empiezan a presentarse irregulares hasta finalizar el proceso en donde el potencial de hidrógeno se neutralizó en la mayoría de los tratamientos y solo fue alcalino en el tratamiento testigo, (Martí- Herrero, 2008) menciona que la actividad metalogénica puede desarrollarse en valores de 6,5 a 8 aunque su rango ideal es de 6,5 a 7,5, cuando el valor es menor a 5 o mayor a 8 inhibe el proceso de fermentación o puede llegar a detenerlo puesto que las bacterias metanogénicas las cuales son productoras de biogás se desarrollan en un pH neutro. El T2 es el único tratamiento que se desarrolló en un pH de entre 6,1 a 7, 6, mientras que los tratamientos T0,T1 y T3 se desarrollaron en un valor de potencial de hidrógeno de entre 7,1 a 8,5, los cuales son bastante semejantes al estudio desarrollados por (Cruz, 2018) en donde el proceso de obtención de biol se desarrolló de forma satisfactoria.

Caracterización del biol y análisis estadístico

Caracterización fisicoquímica y microbiológica de los abonos líquidos obtenidos

Se muestra el análisis de la varianza ANOVA para la conductividad eléctrica, en donde se observa que el valor-p es menor que 0,05 el cual es el nivel de significancia, por lo que se deduce que con un nivel del 95% de confianza al menos un promedio es diferente de los demás, es decir que el consorcio bacteriano influye estadísticamente en el parámetro de conductividad eléctrica del biol obtenido. Considerando que en la prueba ANOVA se rechazó la hipóstasis nula de que los tratamientos son iguales en promedio de conductividad eléctrica se realizó la prueba de Dunnet para comparar los tratamientos aplicados Vs el tratamiento testigo. La relación de los tratamientos Vs el tratamiento testigo demuestra que todos los demás tratamientos en los que se empleó el consorcio bacteriano (leche y suero de leche) son diferentes estadísticamente de la muestra testigo evidenciando su influencia.

La variación significativa de la materia orgánica en cada uno de los tratamientos, el biol S en el cual se empleó suero de leche obtuvo valores más altos de materia la materia orgánica (3705 mg/L) en comparación con los otros tratamientos, mientras que el resultado más bajo fue de la muestra testigo. El bajo porcentaje de materia orgánica demuestra que los microorganismos metanogénicos han aprovechado los nutrientes para producir biol y biogás, además para el caso del abono líquido representa una ventaja ya que ayuda a la absorción de nutrientes (Chiriboga, Graciela y Julian, 2015). Los resultados obtenidos son similares a los registrados por (Jara, Gallegos y Cruz, 2021), en donde emplearon un consorcio bacteriano como acelerante para obtener biol.

Se muestra el análisis de la varianza ANOVA, en donde se observa que el valor-p es menor que 0,05 el cual es el nivel de significancia, por lo que se deduce que con un nivel del 95% de confianza al menos un promedio es diferente de los demás, es decir que el consorcio bacteriano influye estadísticamente en la materia orgánica del biol obtenido.

Considerando que en la prueba ANOVA se rechazó la hipóstasis nula de que los tratamientos son iguales en promedio de materia orgánica se realizó la prueba de Dunnet para comparar los tratamientos aplicados Vs el tratamiento testigo. La relación de los tratamientos Vs el tratamiento testigo demuestra que todos los demás tratamientos en los que se empleó el consorcio bacteriano (leche y suero de leche) son diferentes estadísticamente de la muestra testigo evidenciando su influencia.

Los resultados de nitrógeno son bastante parecidos entre los tratamientos aplicados, puesto que casi todos contienen los mismos ingredientes para su elaboración, a excepción de la muestra control al cual no se le adicionó ningún consorcio bacteriano (leche y suero de leche). Para (Peralta, Juscamaita y Meza, 2016), los valores de nitrógeno mayores a 1000 mg/L son considerados elevados y mencionan a que esto se debe a que el nitrógeno contenido en las excretas no ha podido ser perdido como amoniaco, debido a las concentraciones de pH bajas, sin embargo, el decreto Real 506/2013 sobre productos fertilizantes menciona que el contenido de nitrógeno debe ser mínimo del 2% y comparando con los resultados obtenidos en esta investigación cumple con la exigencia de la norma mencionada.

Se muestra el análisis de la varianza ANOVA, en donde se observa que para el parámetro de nitrógeno total el valor-p es mayor que 0,05 el cual es el nivel de significancia, por lo que se deduce que con un nivel del 95% de confianza todos los tratamientos son estadísticamente iguales, es decir que el consorcio bacteriano no influye en el nitrógeno total de los bioles obtenidos. Considerando que en la prueba ANOVA no se rechazó la hipóstasis nula de que los tratamientos son iguales en promedio de nitrógeno total, no es necesario realizar la prueba de Dunnet para comparar los tratamientos.

Para la variable fósforo en la Ilustración 14-4 se observa que los valores fueron variados, el tratamiento con un T1 fue menor (225 mg/L), seguido del blanco con un contenido de 310 mg/L y los más altos fueron para 375 mg/L y 525 mg/L para T3 y T2 respectivamente, es decir que el tratamiento con suero de leche como consorcio bacteriano, posee mayor cantidad de este nutriente en comparación con los bioles elaborados. Los resultados obtenidos son similares a los de (Quipuzco, Baldeón y Tag, 2011) quienes obtuvieron biol empleando estiércol vacuno, y son menores a los de (Peralta, Juscamaita y Meza, 2016) investigadores que desarrollaron abono líquido usando consorcios microbianos ácido lácticos. La cantidad de fósforo puede aumentar dependiendo de la cantidad de melaza, estiércol o consorcio ácido láctico empleado (Asimbaya, 2018).

Se muestra el análisis de la varianza ANOVA, en donde se observa que el valor-p es mayor que 0,05 el cual es el nivel de significancia, por lo que se deduce que con un nivel del 95% de confianza todos los tratamientos son estadísticamente iguales, es decir que el consorcio bacteriano no influye en el parámetro de fósforo total de los bioles obtenidos. Considerando que en la prueba ANOVA no se rechazó la hipóstasis nula de que los tratamientos son iguales en promedio de fósforo, no es necesario realizar la prueba de Dunnet para comparar los tratamientos.

En la Ilustración 15-4 se aprecia la variación de la de demanda bioquímica de oxígeno en todos los tratamientos, el biol obtenido a base de leche contiene mayor DBO5, es decir que requiere mayor cantidad de oxígeno para degradar la materia orgánica, mientras que el valor más bajo fue el de 1700 mg/L el cual corresponde a la muestra S. Los resultados de DBO5 en cuanto a las formulaciones establecidas para T1 y T2 concuerdan con el hecho de que a mayor cantidad de materia orgánica mayor DBO5, pese a que el T3 contiene una mezcla 50 /50 posee una DBO5 baja, esto puede explicarse por las sales inorgánicas que pueden presentarse (Wesley y Zmuda, 2007).

Considerando que en la prueba ANOVA no se rechazó la hipóstasis nula de que los tratamientos son iguales en promedio de DBO5, no es necesario realizar la prueba de Dunnet para comparar los tratamientos. La Ilustración representa los resultados obtenidos en cuanto a la variable DQO de todos los tratamientos aplicados, los bioles presentaron valores que van de entre 28900 mg/L (T0) y 57750 mg/L (T2) siendo este el resultado más alto alcanzado, estas concentraciones evidencian que existe una considerada cantidad materia en suspensión que no han sido degradados por los microorganismos y que su presencia en el abono líquido se explica por el uso de una tela fina para separar el biol del biosol y no hacerlo por otras técnicas que combinan la centrifugación y el prensado (Jara, Gallegos y Cruz, 2021). Se observa que el valor- p es menor que 0,05 el cual es el nivel de significancia, por lo que se deduce que con un nivel del 95% de confianza al menos un promedio es diferente de los demás, es decir que el consorcio bacteriano influye estadísticamente en la DQO del biol obtenido.

Considerando que en la prueba ANOVA se rechazó la hipóstasis nula de que los tratamientos son iguales en promedio de DQO se realizó la prueba de Dunnet para comparar los tratamientos aplicados Vs el tratamiento testigo.

La relación de los tratamientos Vs el tratamiento testigo demuestra que todos los demás tratamientos en los que se empleó el consorcio bacteriano (leche y suero de leche) son diferentes estadísticamente de la muestra testigo evidenciando su influencia en el parámetro de DQO.

Calcio: De todos los tratamientos realizados el biol elaborado utilizando como consorcio bacteriano el suero de leche posee mayor cantidad de calcio (3360 mg/L), en comparación con los otros tratamientos evaluados, sin embargo (Cerdas R., 2011) menciona que la concentración máxima de este elemento es de 2% para aplicación foliar, en base a ello únicamente los tratamientos T3 y el blanco cumplen este requerimiento ya que, el T2 posee un valor de 2,9% , la disponibilidad de calcio esta relación con el pH, mientras más cercano este a 7 hay mejor disponibilidad de este nutriente y se demuestra el trabajo de los microorganismos (Arroyo, 2015).

Se muestra el análisis de la varianza ANOVA para calcio, en donde se observa que el valor-p es mayor que 0,05 el cual es el nivel de significancia, por lo que se deduce que con un nivel del 95% de confianza todos los tratamientos son estadísticamente iguales, es decir que el consorcio bacteriano no influye en el parámetro de calcio total de los bioles obtenidos. Considerando que en la prueba ANOVA no se rechazó la hipóstasis nula de que los tratamientos son iguales en promedio de calcio, no es necesario realizar la prueba de Dunnet para comparar los tratamientos. La variación significativa que presenta el magnesio en cada uno de los tratamientos se ve reflejado en la Ilustración, en donde se evidencia que el biol obtenido utilizando leche pura como consorcio bacteriano presenta mayor concentración de magnesio (4445,5 mg/L), mientras que el tratamiento testigo obtuvo la menor concentración de Mg (1778 mg/L), resultados que concuerdan con el estudio desarrollado por (Cruz, 2018), en donde empleó bacterias ácido lácticas para obtener biol.

Se muestra el análisis de la varianza ANOVA para Magnesio, en donde se observa que el valor-p es mayor que 0,05 el cual es el nivel de significancia, por lo que se deduce que con un nivel del 95% de confianza todos los tratamientos son estadísticamente iguales, es decir que el consorcio bacteriano no influye en el parámetro de Mg total de los bioles obtenidos. Considerando que en la prueba ANOVA no se rechazó la hipóstasis nula de que los tratamientos son iguales en promedio de Mg, no es necesario realizar la prueba de Dunnet para comparar los tratamientos.

Hierro: Para el hierro en la Ilustración 19-4 se aprecia la variación que existe de este parámetro entre los diferentes tratamientos, el biol que contiene mayor Fe es el T2 en donde se empleó suero de leche como consorcio bacteriano y el de menor concentración fue T3, estos resultados concuerdan con el estudio realizado por (Cruz, 2018) y (Puente, 2012), quienes utilizan estiércol bovino para obtener biol.

Se muestra el análisis de la varianza ANOVA para Fe, en donde se observa que el valor-p es mayor que 0,05 el cual es el nivel de significancia, por lo que se deduce que con un nivel del 95% de confianza todos los tratamientos son estadísticamente iguales, es decir que el consorcio bacteriano no influye en el parámetro de hierro total de los bioles obtenidos. Considerando que en la prueba ANOVA no se rechazó la hipóstasis nula de que los tratamientos son iguales en promedio de Fe, no es necesario realizar la prueba de Dunnet para comparar los tratamientos.

Coliformes: Al finalizar el proceso anaerobio se determinó que los coliformes totales redujeron su concentración en todos los tratamientos empleados, incluso en el testigo; sin embargo, pese a su disminución los bioles T0, T1 y T3 no cumplen con los parámetros para bioestimulantes establecidos por el (Ministerio de Agricultura y Ganadería, 2020) en donde señala que la cantidad de coliformes totales debe ser hasta de 1000 UFC/100 mL, siendo el tratamiento T2 en donde se empleó suero de leche como consorcio bacteriano, el único que cumple con este requisito puesto que pasó de 2,4 x10⁸UFC/100 mL a <1x10³UFC/100 mL. Para el caso de coliformes totales todas las formulaciones reportaron ausencia de dicho microorganismo. Al inicio de los tratamientos su concentración en coliformes tanto fecales como totales fueron elevados dada la procedencia del agua residual, esto pudo influir en que en el hecho de que no fuese posible la eliminación en su totalidad de los coliformes totales; haciendo que solo el tratamiento con suero de leche cumpla los límites establecidos. Los resultados obtenidos son semejantes a los encontrados por (Pinto y Quipuzco, 2014) en donde utilizaron agua residual para la producción de biol y tampoco lograron la eliminación completa de coliformes.

Se obtuvo abono orgánico utilizando lodos activados y desechos orgánicos a través del método Takakura lo cual generó abono orgánico sólido y mediante la digestión anaerobia para producir abono líquido (biol).

Mediante análisis de laboratorio se caracterizó física, química y microbiológicamente los lodos residuales generados en la Planta de Tratamiento de Aguas de PEISOL S.A y se determinó que es un residuo no peligroso porque presenta un contenido de 93,6 mg/Kg de plomo y de 15,05 mg/Kg de cadmio, valores que no sobrepasan los límites máximos permitidos por la EPA. Esta caracterización permitió también establecer la relación C/N la cual partió con un valor de 25,16 asegurando el desarrollo del proceso.

Se realizó dos procesos biológicos para el tratamiento de los lodos residuales, uno biológico aerobio y otro biológico anaerobio, en ambos tratamientos se obtuvieron rendimientos favorables (54,74 y 68,8 respectivamente), haciendo posible el aprovechamiento de este residuo para obtener enmiendas orgánicas las cuales al ser aplicadas al suelo producen un efecto positivo y además representan un ahorro económico para la empresa, ya que se evita el envío al gestor ambiental. Mediante la caracterización fisicoquímica de los bioles obtenidos se determinó que el T2 en donde se empleó suero de leche fue el mejor, ya que es el único que cumplió con las características organolépticas y su rendimiento fue superior (68,8%) en comparación con los otros tratamientos.

Se caracterizó los abonos orgánicos obtenidos, de lo cual se determina que los productos generados se encuentran bien nutridos para su aplicación en la agricultura, donde se encuentra para el abono Takakura 29,52% de MO, C 13,67%, N 1,3%, Ca 0,9%, Mg 0,75%, P 1,5%, y K 0,88%. El biol S posee 3705 mg/L de MO, 4100 mg/L de N, P 525 mg/L, DBO5 29450 mg/L, 57750 de DQO, 3360 mg/L de Ca, Mg 3556,5 mg/L y 32 mg/L de Fe, los abonos analizados poseen un contenido bajo de coliformes totales (<1x10³) y no reportan la presencia de coliformes fecales.

Revisar que las soluciones salada y dulce empleadas en el método Takakura no generen malos olores para garantizar una fermentación exitosa. Picar los desechos orgánicos lo más fino posible para que el proceso de descomposición sea más rápido.

Al pasar la materia orgánica por un proceso de degradación, es común que aparezcan insectos, en este caso se debe colocar una tela sobre la compostera artesanal para evitar el ingreso de los insectos y que estos interfieran en el proceso. Si se desea cumplir los rangos de cadmio establecidos por las normas más exigentes, se puede investigar sobre microorganismos que sean capaces de asimilar el cadmio o a su vez aplicar el compost obtenido a los cultivos de girasol.

La empresa PEISOL S.A puede implementar el vermicompostaje para el aprovechamiento de lodos si desea a su vez reducir el contenido de metales pesados. La empresa debe asociarse con plazas y mercados de la localidad para la recolección de residuos orgánicos para que puedan ser aprovechados junto con el lodo residual en el proceso Takakura a mayor escala.

Para reducir los coliformes totales, se podría incrementar la temperatura en el calefactor térmico, ya que pueden tratarse de bacterias termo tolerantes o a su vez indagar sobre el uso de microorganismos benéficos. Continuar con los estudios para obtener biol utilizando agua residual, variando las concentraciones del consorcio bacteriano y los ingredientes empleados.

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WESLEY, P.; & ZMUDA, J. Manual of Environmental Microbiology. Tercera Ed. Washington, D.C: s.n. 2007. ISBN 9781683674122.

1 JUAN GABRIEL VERDEZOTO BARRAGÁN Gerente PEISOL SA Doctorante Universidad de investigación e Innovación de México juangabriel.verdezoto@gmail.com

2 JOHN SEBASTIÁN ACOSTA MOLINA Email: ebas_molina20@hotmail.es Profesional en libre ejercicio – Ecuador

3 FERNANDA MISHELL GUAITA ARAHONA Email: fernis15gb@gmail.com Profesional en libre ejercicio – Ecuador

4 EDGAR IVÁN RAMOS SEVILLA Email: edgar.ramos@espoch.edu.ecEscuela Politécnica de Chimborazo-Ecuador

TRATAMIENTO	MÉTODOS EMPLEADOS
Operaciones previas	Bombeo, trituración, desarenado, homogeneización
Espesamiento	Gravedad, flotación, centrifugación, filtros de bandas
Estabilización	Cal, tratamiento térmico, digestión anaerobia y aerobia
Deshidratación	Filtraciones, centrifugación, secado
Desinfección	Pasteurización, química, almacenamiento de larga duración
Acondicionamiento	Químico, térmico
Secado térmico	En Hornos, incineración, evaporadores múltiples
Compostaje	Biológico aerobio

Parámetros	Unidades	Resultado
pH	Unidades de pH	7,06
Humedad	%	94,18
Materia Orgánica (BS)	%	43,55
Carbono Orgánico Total (BS)	%	25,30
Nitrógeno Total (BS)	%	1,55
Fósforo Total (BS)	%	1,08
Plomo	m/Kg	93,6
Cadmio	m/Kg	15,05
Tensoactivos	m/Kg	16,39
Aceites y Grasas	m/Kg	494,5
Análisis microbiológico
Coliformes totales	UFC/g	1,0 x 10⁵
Escherichia Coli	UFC/g	5,0 x 10³
Pseudomonas	UFC/g	3,0 x 10⁵
Staphylococcus aureus	UFC/g	1,0 x 104

Análisis fisicoquímico-Agua residual
Parámetros	Unidades	Resultado
pH	Unidades de pH	8,17
Conductividad	µSiems/cm	2319
Turbiedad	NTU	89,2
Demanda Química de oxígeno	mg/L	540,0
Demanda Bioquímica de Oxígeno	mg/L	204,0
Fósforo- Fosfatos	mg/L	43,75
Nitrógeno orgánico total	mg/L	280,0
Plomo	mg/L	0,44
Zinc	mg/L	1,8
Detergentes. Surfactantes aniónicos	mg/L	1,66
Aceites y Grasas	mg/L	112,0
Materia orgánica; volátil	mg/L	840,0
Sólidos disueltos	mg/L	1409
Sólidos suspendidos	mg/L	134,0
Sólidos sedimentables	mg/L	0,7
Sólidos totales	mg/L	1072
Análisis microbiológico
Coliformes totales	UFC/100 mL	2,6 x 10⁷
Coliformes Fecales	UFC/100 mL	3,6 x 10⁶
Estafilococos	UFC/100 mL	1,0 x 10⁸
Hongos y Levaduras	UFC/100 mL	< 1,0 x 10³

Parámetro	Unidades	Valor	EPA	Comisión Europea	Chilena	Criterios ecológicos
Conductividad eléctrica	dS/m	3,5	≥ 2		≤ 5	-
Materia Orgánica	%	29,51	≥ 25	≥ 15	≥ 25	>20
Relación C: N	%	10,51	10-25	-	10-25	-
Carbono	%	13,67		-	-	-
Nitrógeno	%	1,3	≥ 1	-	-	<30
Calcio	%	0,9		-	-	-
Magnesio	%	0,75	-	-	-	-
Fósforo	%	1,5	-	-	-	-
Potasio	%	0,88	-	-	-	-
Arsénico	mg/Kg	0,00002	41	-	15	10
Cromo	mg/Kg	0,00001	1200	100	120	100
Plomo	mg/Kg	95,4	300	120	100	100
Cadmio	mg/Kg	17,3	39	1,5	2	1
Cobre	mg/Kg	0,00317	-	200	100	100
Hierro	mg/Kg	0,024	-	-	-	-
CIC	mEq/100 g	68	-	-	-	-
Densidad aparente	g/cm³	0,401	-	-	-	-
Índice de germinación	%	63,67	-	-		-
Coliformes fecales	UFC/g	100	-	-	< 1 x10³	-
Coliformes totales	UFC/g	3,3 x10⁴	-	-		-

Tratamiento	Color	Olor	Aspecto
Blanco	Café oscuro	Putrefacción	Grumoso
T1 (Leche pura)	Verde oscuro	Putrefacción	Grumoso
T2 (Suero de leche)	Café claro	Fermento dulce	Lodoso
T3 (Mezcla 50/50)	Verde oscuro	Putrefacción	Grumoso

Clasificación de los residuos: Los residuos sólidos pueden ser clasificados en base a diferentes criterios tales como: estado, peligrosidad, fuente de producción, utilidad, posibilidad de tratamiento, entre otros (Guerreros, 2019).

Base Legal: Normativa para el aprovechamiento de residuos sólidos.

Monitoreo de parámetros en el proceso Takakura

Evolución del pH

Materia Orgánica

Conductividad Eléctrica (CE)

Relación C/N

Fósforo

Capacidad de Intercambio Catiónico

Rendimiento del compost Takakural

Caracterización del compost obtenido y comparación con las normativas

Rendimiento del biol

Control del proceso

Caracterización del biol y análisis estadístico

Parámetros	Unidades	Biol B	Biol L	Biol S	Biol M
Conductividad eléctrica	µS/cm	1702	1813	1624	1767
Materia Orgánica	mg/L	780	3020	3705	2825
Nitrógeno Total	mg/L	3900	3850	4100	3825
Fósforo total	mg/L	310	225	525	375
DBO5	mg/L	18900	32750	29450	17900
DQO	mg/L	28900	57550	57750	30350
Calcio	mg/L	480	2928	3360	960
Magnesio	mg/L	1778	4445,5	3556,5	2995,2
Hierro	mg/L	13	17,5	32	11
Coliformes totales	UFC/100 ML	7x10³	<3x10³	<1x10³	1,65x10³
Coliformes fecales	UFC/100 ML	Ausencia	Ausencia	Ausencia	Ausencia

Conductividad Eléctrica
Fuente de variación	S.C	G. L	Cuadrados Medios	Fh	valor-p
Tratamientos	41577	3	13859,0	29,9492	0,003
Error	1851	4	462,8
Total	43428	7

Nitrógeno Total
Fuente de variación	S.C	G. L	Cuadrados Medios	Fh	valor-p
Tratamientos	99850	3	33283,3	0,5540	0,67
Error	240300	4	60075,0
Total	340150	7

Fósforo Total
Fuente de variación	S.C	G. L	Cuadrados Medios	Fh	valor-p
Tratamientos	100584	3	33528,0	3,5982	0,12
Error	37272	4	9318,0
Total	137856	7

DBO5
Fuente de variación	S.C	G. L	Cuadrados Medios	Fh	valor-p
Tratamientos	3,4E+08	3	111842012,7	4,0985	0,103
Error	1,1E+08	4	27288512,5
Total	4,4E+08	7

Biol	Diferencia	Intervalo Inferior	Intervalo Superior	p-valor
Muestra L-Muestra B	28735	7645,571	49824,43	0,01759
Muestra M-Muestra B	1535	-19554,4	22624,43	0,985679
Muestra S-Muestra B	28935	7845,571	50024,43	0,017242

Calcio
Fuente de variación	S.C	G. L	Cuadrados Medios	Fh	valor-p
Tratamientos	1,2E+07	3	4085344,7	3,8782	0,112
Error	4213698	4	1053424,5
Total	1,6E+07	7

Magnesio
Fuente de variación	S.C	G. L	Cuadrados Medios	Fh	valor-p
Tratamientos	7541254	3	2513751,3	1,1513	0,431
Error	8733473	4	2183368,3
Total	1,6E+07	7