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Extracción de almidón de yuca-Manejo integral y control de la contaminación hídrica Cassava starch extraction-Integral management and control of contamination P Torres, J Rodríguez y O Rojas ValleUniversity. AA 25360 Engineering Faculty - EIDENAR School. Cali – Colombia [email protected] Resumen La extracción de almidón de yuca genera grandes volúmenes de subproductos sólidos y líquidos, generalmente llamados "residuos". Estos materiales deben ser valorizados para mejorar la sostenibilidad y la eficiencia del proceso productivo y reducir la contaminación ambiental causada principalmente sobre los ríos y corrientes. Tradicionalmente, los residuos sólidos han sido usados directamente como alimento para animales. El residuo líquido (agua residual) contiene una alta carga contaminante de materia orgánica (Demanda Química de Oxígeno - DQO y Demanda Bioquímica de Oxígeno - DBO) que causa un impacto negativo sobre el ambiente si es descargado directamente, haciendo esta agua menos adecuada para otros usos. Este estudio muestra los resultados de la aplicación de la tecnología de filtro anaerobio, en escala real, para tratar los efluentes de la sedimentación del almidón de yuca. Palabras Clave: Agroindustria rural, almidón de yuca, subproductos, tratamiento anaerobio de aguas residuales Abstract Cassava starch extraction generates large volumes of solid and liquid byproducts, generally called "wastes". These materials must be utilized to improve the efficiency and sustainability of the process, and to reduce the environmental contamination of rivers and streams. Traditionally, the solid wastes have been used directly as animal feed. The liquid waste (waste-water) contains a high contaminating load of organic matter (Chemical Oxygen Demand - COD and Biochemical Oxygen Demand - BOD) and causes a significant negative impact on the environment if directly discharged to water bodies. This study shows the results from application of the anaerobic filter technology, to treat the liquid wastes. Keywords: Anaerobic wastewater treatment, byproducts, cassava starch, rural agroindustry Introducción Colombia es un país eminentemente agrícola con predominio, en algunos sectores productivos, de la pequeña y mediana agroindustria, como es el caso del procesamiento del almidón de yuca, principalmente agrio. Esta industria artesanal constituye la base de la economía de la población del norte del Departamento del Cauca. Un concepto que debe integrarse a cualquier proceso productivo, es el manejo integrado del proceso, lo cual implica la racionalización en el uso de materias primas (en este caso yuca y agua fundamentalmente) y el aprovechamiento o valorización de los subproductos generados (afrecho, mancha, agua residual). Esta concepción permite la adopción de métodos de producción más sostenibles y la mitigación de impactos ambientales negativos. La descarga de las aguas residuales procedentes del proceso de extracción de almidón de yuca ha causado un deterioro significativo de las fuentes superficiales próximas a las zonas donde están concentradas las rallanderías y que reciben estos efluentes, llegando incluso a inhabilitarlas para otros usos como el consumo humano, la pesca y la recreación. Con el objetivo de mitigar estos impactos, la Universidad del Valle viene realizando diversas investigaciones tendientes a evaluar alternativas apropiadas al tratamiento de este tipo de aguas residuales las cuales, dadas sus características, presentan potencialidad de ser tratadas por procesos biológicos anaerobios, alternativa que ha tenido gran aceptación en un número considerable de industrias por los buenos resultados obtenidos y por la sostenibilidad que representan, dados los bajos costos tanto en las etapa constructiva como operativa. Los resultados que se presentan corresponden a los estudios en escala real con la implementación de la tecnología de filtro anaerobio usando cáscara de coco como medio de soporte y estiércol de vaca como inóculo.

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La implementación en escala real, ha permitido evaluar y seleccionar lo mejor configuración del reactor en términos del tipo de flujo, comparar tres diferentes alternativas de construcción y evaluar condiciones operacionales para verificar la viabilidad de implementación de esta tecnología y para detectar los problemas que deberán ser resueltos para proponer esta alternativa de tecnológica a la comunidad rallandera y a los organismos de control ambiental del país para el tratamiento de las aguas residuales del proceso de extracción de almidón de yuca.

La yuca y el almidón Generalidades La raíz Manihot esculenta Crantz que recibe el nombre de yuca o mandioca, se cultiva principalmente en fincas de pequeños agricultores y en áreas agrícolas marginales, casi exclusivamente en los países tropicales y en altitudes comprendidas entre el nivel del mar hasta los 1800 msnm. En estas regiones la yuca, junto con el maíz, la caña de azúcar y el arroz, constituyen el alimento principal para cerca de 800 millones de personas. La yuca se caracteriza por su gran diversidad de usos. Tanto sus raíces como sus hojas pueden ser consumidas por humanos y animales de maneras muy variadas, aunque el principal valor económico depende de sus raíces las cuales, por ser el órgano de almacenamiento de energía, tiene diversos usos en la alimentación humana, animal y en la extracción de almidones que es la forma más utilizada por la industria. El uso de la yuca depende principalmente de la concentración de glucósidos cianogénicos. Las variedades llamadas "dulces" tienen bajos niveles de estos glucósidos y pueden ser consumidas de manera segura luego de los procesos normales de cocción. Otras variedades llamadas "amargas" tienen niveles tan elevados de dichas sustancias que necesitan mayor procesamiento para su consumo. Estas variedades son generalmente utilizadas para procesos industriales. (Ceballos 2004). La yuca, comparada con otras fuentes de energía como el maíz, tienen relativamente un menor contenido de proteínas (2% a 3% contra 8% a 10% del maíz). Esta diferencia es lo que justifica que la harina de yuca, cuando es utilizada para la formulación de alimentos tenga un costo de aproximadamente el 70% del costo del maíz; además, la proteína residual de estos almidones puede dar un sabor harinoso y una tendencia a producir espuma.(Ceballos 2004). El almidón puede hallarse en la naturaleza como pequeños gránulos depositados en semillas, tubérculos y raíces de distintas plantas; es una mezcla de dos polímeros, amilosa y amilopectina, cuya proporción relativa en cualquier almidón, así como el peso molecular específico y el tamaño de los gránulos, determinan sus propiedades fisicoquímicas y su potencialidad de aprovechamiento ciertos procesos industriales. En Colombia, la extracción del almidón de yuca se realiza en agroindustrias netamente artesanales, comúnmente conocidas como "Rallanderías" las cuales pueden producir almidón nativo (sin fermentar) y agrio (fermentado), siendo este último el producto más comercializado. Las principales regiones del país dedicadas al beneficio de la yuca, están ubicadas en la costa norte (10% de la producción total de almidón de yuca) y en el norte del Departamento del Cauca, donde se concentran 210 rallanderías que producen el 90% restante de la producción nacional (Alarcón y Dufour 1998). Esta Agroindustria constituye uno de los principales renglones de la economía de la población de esta región. El almidón dulce o nativo es utilizado como ingrediente en productos de panadería secos, aunque esta demanda no es relevante. El almidón agrio es utilizado principalmente como ingrediente para productos de panadería como el pandebono, pandeyuca y los buñuelos, entre otros. Este almidón está siendo cada vez más utilizado en la industria como ingrediente para una amplia gama de pasabocas (chicharrones, rosquillas, besitos, tocinetas, etc.) en los cuales se aprovecha el poder de panificación y expansión del almidón, siendo esta demanda la de mayor potencial de crecimiento. (Ceballos 2004) El almidón de yuca y otros almidones El almidón de yuca presenta características que lo hacen uno de los productos de esta naturaleza de mayor aplicación, comparado con otros almidones como el de papa, arroz y maíz. Algunas características que permiten comparar estos almidones son:

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Los almidones de cereales requieren procesos industriales más tecnificados que los almidones de raíces y tubérculos, los cuales pueden realizarse con tecnologías más sencillas y fáciles de obtener en el medio rural. Los gránulos del almidón de papa y yuca contienen un pequeño porcentaje de sustancias grasas comparadas con los almidones de cereales como el maíz y el arroz. Esta composición favorece al almidón de yuca, ya que estos lípidos forman complejos con la amilosa, la cual tiende a reprimir el hinchamiento y la solubilización de los gránulos de almidón, y por esta razón se necesitan temperaturas altas (>125 ºC) para romper la estructura amilosa - lípido y solubilizar la fracción de amilosa. La presencia de sustancias grasas puede crear problemas por la tendencia a ranciarse en el almacenamiento. El contenido promedio de amilosa es del orden del 17% en el almidón de yuca al igual que en el del arroz; en el de papa es de 24% y en el de maíz de 26% y en el maíz ceroso es menor de 1%. (Ceballos y de la Cruz 2004). Cuanto más bajo es el porcentaje de amilasa, el almidón es más estable y resistente a la retrogradación (reorganización de la amilosa y amilopectina en una estructura cristalina cuando las pastas de los almidones son enfriados). El almidón de yuca tiene una tendencia baja a la retrogradación y produce un gel muy claro y estable. Las características reológicas del almidón de yuca se asemejan bastante al maíz ceroso, propiedad valorizada en la selección de materias primas para elaboración de productos alimenticios. El almidón de yuca gelatiniza como el almidón de arroz y el maíz ceroso a temperaturas relativamente bajas (60 - 67 ºC); el pico máximo es alcanzado rápidamente, lo que implica que es un almidón fácil de cocinar y requiere menor consumo de energía durante su cocción (Ceballos y de la Cruz 2004). El almidón de yuca ofrece mayores oportunidades de comercialización, ya que en algunos casos la modificación química a realizar es más sencilla y menos costosa cuando se efectúa a partir de este almidón que partiendo de otros como el de maíz o de papa. A pesar de que la yuca contiene el glucósido cianogénico llamado linamarina que, en presencia de la enzima linamarasa y en medio ácido se hidroliza y libera ácido cianhídrico (HCN), el almidón producido no contiene residuo alguno de este ácido pues el HCN se disuelve totalmente en los grandes volúmenes de agua que se usan en el proceso. Este efecto ocurre incluso cuando se procesan variedades con alto contenido de cianógenos (Alarcón y Dufour 1998). El almidón recién sedimentado contiene aproximadamente 8 - 14% del cianuro encontrado en el material en bruto; el contenido se reduce a menos de 4% al cabo de 1 3 días de sedimentación. El lento secado al sol provoca la volatilización del cianuro originando una reducción en el contenido de este compuesto a menos del 1% del valor inicial, es decir una concentración residual de 1 - 5 ppm. Para obtener estas reducidas concentraciones de cianuro residual, el paso clave es la conversión de la mayoría de los glucósidos cianogénicos en cianuro libre durante la etapa inicial del tratamiento (Bernal et al 1996). Extracción del almidón de yuca y subproductos generados La extracción del almidón de la yuca puede realizarse en plantas artesanales o plantas más tecnificadas; sin embargo, el proceso en esencia es el mismo y comienza con la descarga de la materia prima en un espacio cercano a la zona de lavado y pelado, donde es desempacada y vaciada en la tolva alimentadora, luego es macerada finamente por medio de la superficie cortante del cilindro y de las cuchillas que actúan como rallos, convirtiéndola en una pasta de ralladura de yuca y liberando el almidón. En seguida, el almidón y el agua (lechada de almidón) son separados las coladoras mecánicas (filtrado) de las fibras y proteínas que las raíces contienen. La lechada de almidón pasa a una zaranda auxiliar con malla para retener impurezas y el agua y el almidón son separados en los canales de sedimentación, en los cuales los gránulos de diverso tamaño se sedimentan en el fondo. En algunos casos, parte de la mancha se separa en el tramo final de los canales; en otros, el agua sobrenadante pasa por tuberías de rebose a un tanque de sedimentación de mancha. El almidón fresco, que es retirado manualmente de los canales de sedimentación, es sometido a un proceso biológico de fermentación anaerobia por un período de dos a tres semanas, obteniéndose el almidón agrio que se extrae de los tanques en bloques compactos y se transporta a los patios para deshidratarlo mediante la exposición a la luz solar. En el proceso de extracción de Almidón de yuca se generan subproductos tanto sólidos como líquidos. Las principales características son:

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Afrecho Es el subproducto de la operación de colado. Una vez secado al sol, el afrecho se usa como complemento de concentrados para animales o se ofrece directamente en la alimentación animal. El análisis químico indica que el material tiene un contenido de materia seca de 80 a 85%, del cual el 60 a 70% es almidón y el 12 a 14% es fibra. Mancha Al terminar la sedimentación en los canales, se obtienen tres capas: la inferior y más densa es el almidón; la intermedia, que es un almidón mezclado con material proteico, espesor variable y menos denso que el almidón, es la mancha y la capa superior es el agua residual. La mancha contiene almidón de baja densidad y menor calidad y su nivel de proteína es alto, empleándose en la alimentación de porcinos y en la elaboración de adhesivos. En algunas rallanderías, este material se sedimenta en el tramo final de los canales de sedimentación, en otras se deja sedimentar en un tanque y, en la mayoría de los casos, su separación es ineficiente debido al bajo tamaño de las partículas, lo que hace que finalmente sean arrastradas junto con el efluente líquido (agua residual). Este material líquido puede ser reutilizado en la etapa de lavado de la yuca, lo que representaría un ahorro del 17% del agua utilizada en el proceso. (Alarcón y Dufour 1998) Agua residual Durante el proceso de extracción de yuca se utilizan de 8 a 9 m 3 de agua por tonelada de yuca procesada. Considerando que en promedio una Rallandería tradicional procesa 4 toneladas de yuca por día y que la yuca en sí tiene un alto contenido de agua, se estima que cada Rallandería produce 36 m3 diarios de agua residual (Patiño 1993). En el proceso se generan dos tipos de aguas residuales: las que provienen del lavado y pelado de la yuca que se caracterizan por contener gran cantidad de sólidos suspendidos (material inerte y cascarilla), valores de DQO bajos y una proporción de cianuro del orden de 40 a 70%. Las provenientes de los canales o tanques de sedimentación, presentan altas cargas orgánicas de DBO y DQO. Mientras tradicionalmente el afrecho y la mancha han tenido un valor agregado por ser fuentes ricas en energía y proteína, siendo utilizados en la industria de alimentos concentrados para animales y en la alimentación directa de cerdos y otros animales de fincas de la región, con una producción promedio de 4450 toneladas/año de afrecho seco y 750 toneladas/año de mancha seca (Alarcón y Dufour 1998), las aguas residuales normalmente han sido descargadas a los cuerpos receptores, causando un significativo impacto negativo sobre los mismos, lo que se ha reflejado en la inhabilidad de estas fuentes para otros usos. En el Departamento del Cauca, la mayoría de las rallanderías (62) se concentra en el Municipio de Santander de Quilichao, siendo la zona del Departamento que recibe el mayor impacto de contaminación hídrica por este tipo de efluentes, afectándose las quebradas La Chapa, La Agustina, Quimbas o la Cascada, Tiembla, Mastizal y Mondomo pertenecientes a las Subcuencas de los ríos Quinamayó y Ovejas (Caicedo y Gómez 2004). La Figura 1 esquematiza el proceso de extracción del almidón de yuca e indica los puntos de generación de subproductos.

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Figura 1: El proceso de extracción del almidón de yuca y subproductos generados (adaptado de: Caicedo y Gómez 2004) Tratamiento anaerobio de aguas residuales del proceso de extracción de almidón de yuca La forma de mitigar el impacto desfavorable de la descarga de los efluentes de las rallanderías a los cuerpos de agua superficiales, es aplicar tratamientos antes de su descarga. Sin embargo, dadas las características socio-económicas de la zona, es indispensable plantear alternativas apropiadas desde el punto de vista de sostenibilidad y eficiencia de tratamiento. Dentro de las alternativas de tratamiento de aguas residuales existentes, los procesos de depuración biológica anaerobia se perfilan como una excelente opción dadas algunas ventajas comparativas como bajos requerimientos de área e infraestructura (tamaño de reactores, mínimo consumo de energía), generación de menores cantidades de lodo y adicionalmente, producción de metano que puede ser recuperado y utilizado como una alternativa energética. En la década de los noventa, la CVC adelantó algunos estudios de tratabilidad biológica anaerobia de este tipo de aguas residuales y desde 1993, en la Universidad del Valle se han venido realizando estudios en escala de laboratorio, piloto y real para evaluar la factibilidad de biodegradación anaerobia de estas aguas residuales (Rojas et al 1996). Los estudios de biodegradabilidad anaerobia mostraron que la DQO biodegradable del agua residual tanto de la muestra total como de la fracción soluble es del orden del 79%; el 21% restante es resistente a la degradación biológica anaerobia. Cuando se evaluó la biodegradación del material insoluble presente en esta agua, la DQO biodegradable bajó al 70% y la resistente aumentó al 30%. (Altamirano 1995; Oviedo 1995). Una remoción de la DQO del orden del 70%, representa una significativa reducción del efecto contaminante de estos efluentes antes de su descarga en los cuerpos receptores, lo que viabiliza su potencial aprovechamiento para otros usos. Bernal et al (1996) y Rojas et al (1999) realizaron estudios de toxicidad anaerobia de cianuro, en reactores de flujo continuo y discontinuo, encontrando que, cuando las concentraciones de Cianuro varían entre 100 y 130 mg/l, se alcanza una inhibición del 50%. Dentro del consorcio microbiano predominante en los procesos anaerobios, se observó que las Bacterias Metanogénicas Acetoclásticas son más sensibles al Cianuro que las Hidrogenotróficas, lo que hace necesario realizar un proceso de aclimatación para que la biomasa anaerobia sea capaz de adaptarse a altas concentraciones de Cianuro. De todos modos, aunque los niveles de cianuro presentes en estas aguas residuales son mucho menores, el estudio mostró que el proceso anaerobio es viable para el tratamiento de aguas residuales con cianuro.

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En escala de laboratorio fueron evaluados varios tipos de reactores anaerobios, encontrándose que los de mejor desempeño fueron el Reactor Anaerobio de Manto de Lodos y Flujo Ascendente - UASB (Castrillón y Castrillón 1994); el Reactor de Fases Separadas (Arroyave et al 1996) y el Filtro Anaerobio (Córdoba y Salas 1996; Gonzáles y Santander 1996). La Tabla 1 muestra los resultados más significativos de estos estudios, los cuales confirman la factibilidad de biodegradación anaerobia de las aguas residuales del proceso de extracción de almidón de yuca. Tabla 1. Factibilidad de biodegradación anaerobia de las aguas residuales del proceso de extracción de almidón de yuca a escala de laboratorio COV Tipo de Remoción, Producción de Promedio, TRH, h reactor % metano, litres/s kg DQO/m3/d 79,2 – UASB 4,78 – 10,3 9,0 14 (fugas) 82,5% 6,3 – Fases separadas 12,6 – 14.8 90 – 95 50 8,6 Filtro anaerobio 12,7 89,6 8,6 50 A pesar de la similitud del comportamiento del Reactor de Fases Separadas y del Filtro Anaerobio, el filtro anaerobio fue el reactor seleccionado para escalamiento, debido al bajo costo y fácil operación, las ventajas comparativas del uso de reactores biológicos con crecimiento de biomasa adherida comparada con los de biomasa en suspensión (UASB) y el en la zona a materiales de soporte de bajo costo y alta disponibilidad (Torres et al 2003). Metodología El sustrato El sustrato utilizado en los estudios en escala real, fue agua residual del proceso de extracción de almidón agrio de yuca, proveniente de diferentes rallanderías del norte del Departamento del Cauca. El sistema de tratamiento El tipo de reactor evaluado en los estudios es el Filtro Anaerobio, el cual contiene un material de soporte que garantiza el crecimiento de la población biológica que se adhiere a la superficie del medio la cual, junto con la población presente en los intersticios del mismo, garantiza la degradación de la materia orgánica biodegradable. El material de soporte (cáscara de coco) fue seleccionado con base en estudios previos (Torres et al 2003). Para inocular los filtros anaerobios, se utilizó estiércol de vaca por ser el material de más fácil consecución en la zona de estudio; fue obtenido en fincas aledañas a las plantas construidas. Hasta la fecha se han construido 3 plantas para el tratamiento de estas aguas residuales, en 3 rallanderías del Departamento del Cauca, lo que ha permitido evaluar: Configuración del filtro anaerobio En esta etapa se evaluó la influencia del flujo vertical y horizontal sobre el alcance de menores tiempos de retención hidráulico, minimización de problemas hidrodinámicos y conformación de un consorcio microbiano más estable. Materiales de construcción Se han evaluado tres tipos de material de construcción con el objetivo de proponer una alternativa tecnológica que permita minimizar costos, sea de fácil construcción y operación y que en términos generales sea accesible a la comunidad rallandera. Los materiales evaluados han sido concreto, mampostería y taludes impermeabilizados con geomembrana. Condiciones operacionales El control del proceso se realizó con base en la evaluación de parámetros físico-químicos al afluente y efluente de los reactores. Los reactores fueron operados por fases, caracterizadas por el incremento paulatino de la carga orgánica volumétrica (con aumento del caudal) y consecuente disminución del tiempo de retención hidráulico, hasta alcanzar el tiempo de diseño. Cada variación de la carga, se realizó de acuerdo con la respuesta favorable del reactor en términos de eficiencia de remoción de la DQO y reducción de los AGV. La evaluación de la concentración de material orgánico y su eficiencia de remoción, se realizaron mediante pruebas de DQO; la eficiencia de remoción de sólidos y eventual lavado de lodo del reactor fue calculada con base en el análisis de Sólidos Suspendidos

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Totales. El pH, Alcalinidad total y bicarbonática y Ácidos grasos volátiles - AGVs, fueron variable de control del desempeño y estabilidad del reactor. Resultados y discusión El sustrato Las características promedio de las aguas residuales generadas en el proceso de extracción de almidón de yuca son mostradas en la Tabla 2. Tabla 2. Caracterización promedio de las aguas residuales del proceso de extracción de almidón de yuca Variable Rango de valores Temperatura, °C 19 – 22 pH, unidades 3,2 – 5,5 AGVs, meq/litro 8 – 17 DQO, mg.O2/litro 3.190 – 5.950 DBO, mg.O2/litro 3.000 - 4.700 Cianuros, mg CN/litro 1,2 – 4,0 Sólidos totales, 2.680 – 5.740 mg/litro Sólidos volátiles, 2.070 – 4.870 mg/litro Nitrógeno, mg N/litro 92 – 190 Fósforo, mg P/litro 17 – 21 Fuente: Adaptado de Rojas 1999; Rodríguez et al 2002 El bajo pH observado en estas aguas residuales, es típico de residuos con características ácidas y alta concentración de AGV, al igual que mínima o nula presencia de alcalinidad bicarbonática, la cual es fundamental para neutralizar los ácidos grasos generados en las fases del proceso anaerobio previas a la fase metanogénica. Por tal razón, se debe adicionar un producto que garantice este efecto, como es el caso del bicarbonato de sodio. Dos consideraciones deben tenerse en cuenta al pretender aplicar tratamiento biológico para la depuración de aguas residuales: la materia orgánica biodegradable y los nutrientes. Con relación a la primera, las concentraciones de DBO y DQO indican que el agua residual posee una alta carga contaminante la cual es más biodegradable cuanto más próxima está la DBO de la DQO. De acuerdo con los valores mostrados, estos residuos son viables de ser tratados por procesos biológicos. En términos de macronutrientes, las concentraciones de nitrógeno y fósforo son suficientes para garantizar los requerimientos nutricionales de las bacterias anaerobias para la depuración biológica del agua residual. La alta concentración de sólidos totales es debida a la pérdida de la mancha durante el proceso de separación, la cual es arrastrada junto con el agua residual. La mancha puede ser recuperada, lo que representa doble beneficio: recuperación de un subproductos que tiene un valor agregado (uso como ración para animales e industrias de concentrados de animales) y disminución significativa de la carga contaminante generada en el proceso de extracción. Con relación al cianuro, los estudios realizados por Bernal et al (1996) y Rojas et al (1999), muestran que el proceso biológico anaerobio no se ve afectado por la presencia de este compuesto en los niveles encontrados en esta aguas residuales.

El sistema de tratamiento Configuración del filtro anaerobio El primer filtro construido en escala real se diseñó con la posibilidad de ser operado en los sentidos de flujo vertical y horizontal. El medio de soporte usado, la cáscara de coco, fue el que presentó el mejor desempeño al compararlo con la guadua y con cáscara de coco combinada con residuos de ladrillera (Torres et al 2003). La cáscara de coco ofreció mayor área superficial y mejor rugosidad, permitiendo mayor adherencia y crecimiento de la biomasa; además, es un material de fácil consecución y bajo costo.

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La Tabla 3 muestra los principales resultados en la operación del filtro en las dos modalidades de flujo.os m Tabla 3. Operación del filtro anaerobio en dos modalidades de flujo (con soporte de cáscara de coco) Eficienci Costo a medi Volum Altu TH remoció o en n ra, R, sopor utiliza m h DQ SS te, do, m3 O, T, 3 $/m % % Flujo 37.31 <1 1,15 15,6 70 90 vertical 4 5 Flujo 37.31 <1 horizon 1,15 15,6 79 90 4 4 tal En esta tabla se observa que la mejor configuración fue la de flujo horizontal, lo que se reflejó fundamentalmente en una mayor eficiencia de remoción de la DQO. Adicionalmente, esta configuración permitió la separación de las fases biológicas dentro del reactor, lo que facilita el control operacional y de variables ambientales en cada etapa del proceso. Materiales de construcción El concreto fue el material usado originalmente; sin embargo, los elevados costos plantearon la necesidad de evaluar otras alternativas constructivas más accesibles, seleccionándose la mampostería y la geomembrana. La mampostería mostró ser una alternativa de fácil construcción y bajos costos. Al utilizar la geomembrana para la construcción del filtro anaerobio se pudo observar, que a pesar de que presentaba menores costos que la construcción en mampostería, debido a que la configuración del filtro incluía bafles internos (ver Figura 2 ) se presentaron muchos problemas tanto en la instalación como en el apoyo técnico de la empresa que lo instaló. El principal problema fue la ocurrencia permanente de fugas que impidió garantizar una prueba de estanqueidad adecuada. Por estas razones, los dos últimos filtros han sido construidos en mampostería.

Figura 2. Configuración del filtro anaerobio de flujo horizontal El material de los bafles ha sido de dos tipos: madera resistente al agua y mampostería. Ambos materiales han mostrado potencialidad de uso en estos reactores y son accesibles a costos más bajos que los del concreto. Operación La operación de las plantas en escala real, ha mostrado que en términos generales se pueden alcanzar eficiencias de remoción de DQO del orden del 70 % o más, con tiempos de retención hidráulico superiores a las 12 horas. Sin embargo, se han detectado una serie de aspectos que deben ser optimizados para entregar una alternativa tecnológica viable, sostenible y apropiada a la realidad de la comunidad rallandera. Los más importantes son:

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Revisión del proceso de extracción de almidón de yuca, implementando estrategias comunes a la producción más limpia con el doble objetivo de optimizar los procesos productivos y minimizar los impactos ambientales causados en este proceso Acondicionamiento del agua residual en términos de garantizar la capacidad buffer inexistente en la misma debido a la nula presencia de alcalinidad de bicarbonatos Evaluación de la separación de fases, aprovechando la existencia de los tanques de separación de mancha los cuales, además de retener este material, podrían ser usados para el desarrollo de las etapas iniciales del proceso anaerobio (hidrólisis y acidogénesis). Adicionalmente, la existencia de los bafles internos en el filtro anaerobio permitirían separar la etapa metanogénica y facilitar el ajuste de las condiciones operacionales y factores ambientales que favorezcan el crecimiento de este tipo de bacterias que son las más sensibles del proceso biológico anaerobio Otra limitante del proceso, es la disponibilidad de lodos de inóculo de buena calidad. Se propone evaluar la combinación de los inóculos disponibles en la zona, con lodo de otra fuente que sea de fácil adquisición y bajo costo, con el objetivo de mejorar las características de sedimentabilidad y actividad biológica.

Conclusiones y recomendaciones  Los estudios realizados por más de una década para verificar la potencialidad de tratamiento de las aguas residuales del proceso de extracción de almidón de yuca, muestran que la alternativa de tratamiento biológico anaerobio, es viable.  La configuración de filtro anaerobio de flujo horizontal con bafles ha sido la mejor alternativa porque favorece la separación de fases y el control operacional del proceso anaerobio para el tratamiento de aguas residuales acidificables como las estudiadas.  Es posible implementar alternativas tecnológicas apropiadas a la situación socioeconómica de una comunidad rural, desde el punto de vista de simplicidad y bajos costos, para el tratamiento de las aguas residuales generadas en los procesos productivos.  Debe incorporarse al proceso de extracción de almidón de yuca, la filosofía de la producción más limpia, con el objetivo de optimizar los procesos productivos, bajar costos y aumentar eficiencias y, al mismo tiempo, reducir la generación de residuos y valorizar los producidos, para no afectar el medio ambiente.  Deben continuar desarrollándose estudios tendientes a optimizar las deficiencias detectadas en la implementación de los procesos de tratamiento, con el objetivo de mitigar el impacto negativo causado por el vertimiento de estos efluentes a los cuerpos receptores. Agradecimientos Los estudios han sido realizados con el apoyo financiero de la Comunidad Económica Europea, el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural - Programa Nacional de Transferencia de Tecnología Agropecuaria - PRONATTA|, la Corporación Regional del Cauca - CRC y la Universidad del Valle. Bibliografía Alarcón F y Dufour D 1998 Almidón agrio de yuca en Colombia: Producción y recomendaciones. CIAT, CIRAD, Santiago de Cali, Tomo1. AltamarinoC P 1995 Biodegradabilidad anaerobia del material en suspensión de las aguas residuales del proceso de extracción de almidón agrio de yuca. Universidad del Valle. Cali. Arroyave G, Rojas O y Torres P 1996 Depuración anaerobia de aguas residuales del proceso de extracción de almidón de yuca en sistemas de fases separadas. 1996 En: XI SINAFERM Simposio Nacional de Fermentacoes. Universidad Federal de Sao Carlos Brasil. Bernal E, Gijzen H y Ferrer H 1996 Efecto de Cianuro sobre los organismos que intervienen en la fermentación anaerobia del almidón de yuca. En: Memorias IV Seminario - Taller Latinoamericano sobre tratamiento anaerobio de aguas residuales. Caicedo M y Gómez A F 2004 Evaluación del Arranque y Operación de un Filtro Anaerobio de Flujo Horizontal usando estopa de Coco como Medio de Soporte.

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