Alternativas para el tratamiento del residual de la destilería Paraíso

2. Resumen
4. Posibilidades de uso y/o tratamiento del residual de destilería
5. Evaluación del sistema de tratamiento y su disposición al medio
6. Análisis económico de las alternativas de tratamiento
7. Consideraciones Finales
8. Bibliografía
9. Anexos

Resumen

Los desechos originados en la Industria azucarera y derivados pueden convertirse en subproductos con cierto valor económico y a la vez evitar el impacto al medio que ocasionaría su incorrecta disposición, es imprescindible determinar la alternativa más atractiva en cada caso. Teniendo en cuenta lo anterior en el presente trabajo se realiza un Análisis Financiero, a partir de criterios dinámicos para la Evaluación de proyectos con la utilización de Análisis de riesgos, se analizan trece proyectos de inversión, incluidos en tres alternativas de tratamiento de los mostos de la destilería "Paraíso": Biogás, Fertirriego y como fluidizante para pastas crudas de cemento.

Se evalúa el funcionamiento del sistema de tratamiento instalado, en la actualidad formado por 5 lagunas conectadas en serie, mediante 7 muestras compuestas en trece puntos de muestreo, así como su disposición final al suelo.

Se obtuvo en la primera laguna un 26 % de remoción, lo cual mejora con el funcionamiento de la 3 y la 4, para una Eficiencia global de 87,7 %. El efecto del residual sobre las características químicas del suelo ha sido positivo, corroborado con la duplicación del rendimiento en los campos regados respecto al testigo, sin embargo, se observaron valores de pH en el suelo por encima de 7, debido a su aplicación incontrolada, lo cual influye negativamente en su uso posterior para el riego.

Finalmente, se propone como la solución más factible, económica y ambientalmente, de manera inmediata, el Fertirriego (ampliación a 64 caballerías); para este proyecto, la TIR es de un 13 %, con un periodo de recuperación de la Inversión de 3,35 años; a largo plazo, el Proyecto 15 (Biogás, 900 hl) con un VAN de $1.573.598,52 es la alternativa más atractiva.

ABSTRACT

The residues originated in the sugar industry and derivatives can become in subproducts with certain economical value and at the same time to prevent the provocated impact to environment related to its incorrect disposition, it is indispensable to determine the most appropriated alternative in each case. Taking into account all the previous facts the present work deals with a financial analysis, starting from some dinamic criterian for the evaluation of projects with the using of risk analysis. Thirteen investment projects, all included in three alternatives of treatment to the waste products of the distillery "Paraiso" was analyzed: production of Biogas, as irrigation water and to obtain the fluidity necessary to transport raw pastes of cement.

The functioning of the installed treatment system, formed at the present by five lagoons connected in series was evaluated by means of seven samples compound in thirteen points, thus as its final disposition to soil.

As a result in the first lagoon a 26 % of removing, which gets better in the functioning of the thirth and fourth for a global efficiency of the 87,70 % was obtained. The effect of residual above the chemical characteristics of soil have been positive corroborated with the duplication in the sugar cane fields irrigated in relation to the fields naturally irrigated. Nevertheless pH values were observed in the soil by over seven, due to the uncontrolled application, which make negative facts in the next irrigation.

Finally the most factible solution economically and environmentally as immediate way was proposal the irrigation for this project the IRT is 13 % whit a period of recovering from the investment of 3,35 years, in a long way the 15 projects (Biogas, 900 hl) with a NAV of $ 1 573 598,52 is the best alternative.

INTRODUCCION

"El hombre es el único ser en el planeta capaz de cambiar la ecología drásticamente y gracias a eso ha podido sobrevivir en medio de la actual explosión demográfica. Sin embargo, se ha visto que el camino utilizado en los últimos años, necesita de algunas modificaciones tendientes a corregir errores que podrían acabar con su existencia actual en la Tierra.

Se habla mucho de los avances tecnológicos y estos son indiscutibles, pero hasta hace muy poco tiempo se ha empezado a considerar el despilfarro tan enorme de la energía consumida, así como el desequilibrio creado al agotarse los recursos naturales a una velocidad vertiginosa, comparada con el ritmo seguido por la naturaleza para crearlos". (Castro Ruz, 1992)

En el futuro las empresas de éxito serán aquellas que lleven a cabo de forma radical las mejoras y modificaciones necesarias para lograr la ecoeficiencia, es decir, producir de forma creciente bienes y servicios útiles mientras reducen sus niveles de consumo y contaminación (Brugger, 1993). Para esto existen diversas razones de peso:

• Los clientes exigen productos limpios.
• Las regulaciones medioambientales se tornan más estrictas.
• Instrumentos económicos nuevos como impuestos y permisos empiezan a recompensar las empresas limpias.
• Los bancos están más dispuestos a prestar dinero para evitar la contaminación, que a pagar para descontaminar.

Dentro de las industrias que contribuyen en gran medida a la contaminación ambiental en muchos países se encuentra la azucarera, tanto la que emplea caña como la que emplea remolacha. Para el caso de los países tropicales, la caña de azúcar es la principal materia prima. El proceso de fabricación utilizado, a pesar de haber transcurrido 500 años, es, con excepciones como Australia, esencialmente el mismo, y obviamente, en la actualidad representa un sector industrial sumamente contaminante para los recursos hídricos y el suelo.

La agroindustria cañera tiene la particularidad que al diversificarse para la obtención de derivados produce residuos secundarios, a los que hay que darle tratamiento o un adecuado uso para evitar la contaminación del medio ambiente. En Cuba, la industria azucarera y sus derivados aporta anualmente una contaminación equivalente a los 10 millones de habitantes. De todos ellos, los más contaminantes por su carga orgánica (60 000 a 150 000 mg DQO/l), casi 1000 veces mayor que la permitida por la normativa, son las aguas residuales procedentes de la Industria Azucarera y alcoholera, y dentro de ellas, los fondos de las torres de destilación, conocidas con el nombre de vinazas, las que se producen en una proporción de 12 a 15 l por cada l de alcohol destilado.

Los desechos originados pueden convertirse en subproductos con cierto valor económico y a la vez evitar el impacto al medio que ocasionaría su incorrecta disposición. Por todo lo anteriormente expuesto el presente trabajo, realizado en la destilería "El Paraíso", persigue los siguientes objetivos:

• Evaluar el funcionamiento del sistema de tratamiento instalado y su disposición final al suelo.
• Proponer diferentes alternativas para el tratamiento de las aguas residuales.
• Seleccionar la alternativa más viable económica y ambientalmente.

DESARROLLO

1. Posibilidades de uso y/o tratamiento del residual de destilería.

La industria azucarera constituye la actividad económica más importante de nuestro país. En la actualidad existen 157 centrales, 11 fábricas de levadura y 12 destilerías, las cuales utilizan miel final de caña de azúcar como sustrato para la fermentación alcoholera, produciendo una contaminación equivalente a 6 050 miles de habitantes/día (MINAZ 1995).

1.1 Proceso tecnológico de las destilerías cubanas. Particularidades de la destilería "Paraíso". Vinazas.

El flujo tecnológico de la destilería se encuentra dividido en varias secciones, siendo éstas, en orden de operación:

• Sección de propagación industrial
• Sección de fermentación
• Sección de recuperación de levadura saccharomyces
• Sección de destilación.

Como abastos reciben mieles y sales nutrientes y como utilidades, suministro de agua, vapor y electricidad que hacen posible el funcionamiento de toda la instalación, incluidos el sistema de tratamiento de residuales y el almacenamiento de insumos y producción. Dos plantas anexas diversifican más integralmente las producciones, la planta de gas carbónico y la ronera.

Sección de propagación industrial.

Esta sección recibe levadura liofilizada o cultivo puro del laboratorio, mieles, agua, vapor, ácido sulfúrico, antiespumante, sales nutrientes, electricidad y aire, y entrega a la sección de fermentación la cantidad de levadura necesaria para un fermentador por cada ciclo, siendo éstos últimos de 5 a 6 diarios para la capacidad instalada. Como equipamiento básico posee 4 germinadores, tres cultivadores y tres pre-fermentadores y para el flujo productivo tiene cuatro opciones de operación basado en los sistemas Jacquemin, y sus variantes, y el Melle-Boinet.

Sección de fermentación.

Esta sección recibe inóculo de la sección de propagación industrial, electricidad, miel, agua y antiespumante, entrega el mosto fermentado rico en alcohol y levadura, a los cuales se le separa la biomasa en la sección de recuperación de levadura saccharomyces, y el alcohol en la sección de destilación. También entrega gas carbónico a la planta anexa a la destilería para este propósito. Se requiere para todo esto un desfasaje en los fermentadores para poder mantener continuo el suministro de CO2 a la planta recuperadora.

Sección de destilación.

Esta sección recibe batición fermentada despejada lo más posible de células de levadura, electricidad, vapor y agua y entrega aguardiente crudo, alcoholes técnicos y finos con sus especificaciones (A, B, C y D). Consta con equipamiento básico para ello con una columna destiladora, una columna rectificadora y una columna depuradora que se emplea para producir alcohol fino (A) solamente, así como bombas y los condensadores necesarios para que funcione la sección. También posee dos recuperadores de calor de mostos de placas y una columna de aguardiente.

El funcionamiento se efectúa de la siguiente forma: la batición fermentada a la cual se le ha separado la mayor parte de la levadura y está almacenada en los tanques de balance (acumulador de baticiones), se bombea como material refrigerante al calientavinos (primer condensador) de la columna rectificadora donde despoja a los vapores de alcohol de parte de su calor, aumentando la batición su temperatura hasta 70-75ºC. Continúa hasta uno de los intercambiadores de calor de mostos donde le extrae a los mostos parte de su calor, incrementando más su temperatura hasta 80-82ºC. La batición calentada, se inyecta en el "plato de espuma" situado cerca de la parte superior de la columna destiladora y a la cual por la parte interior se le aplica vapor por contacto directo, hasta una presión de 4 a 5,5 lb/pg. (De la Cruz, 1997)

La batición va despojándose cada vez de alcohol hasta que sale por el fondo ya en forma de mostos (vinaza), residuo más significativo por su agresividad y volumen a manejar (Tabla 1.1), para los intercambiadores, o la zanja que lo lleva a las lagunas de oxidación. Por la parte superior de la columna destiladora salen vapores ricos en alcohol que van a la columna rectificadora, y, eventualmente, aunque sistemático, se destina un poco para producir aguardiente crudo de 75 +- lo GL, en la pequeña columna de aguardiente instalada al efecto.

Tabla 1.1: Características de las aguas residuales de la destilería cubana.

(Obaya, 1999)

Aspecto : Son muy turbias y de color castaño a gris muy oscuro.

Parámetros (mg/l)

T (oC) 77

pH 4.56

DQO 60000

Sólidos Totales 53060

Sólidos Totales Disueltos 43460

Sólidos Totales Suspendidos 9600

Sólidos Totales Fijos 14500

Sólidos Totales Volátiles 38560

Nitrógeno 690

P2O5 350

Cl- 3620

Mg2+ 200

Ca2+ 1270

Indice de Agua Residual (m3/hl) 1.6

En una destilería, otras fuentes de corrientes líquidas la constituyen:

1. Aguas de enfriamiento,
2. Lavado de fermentadores y
3. Aguas de limpieza en general.

De acuerdo al caudal y concentración de estas corrientes así será el nivel de dilución del mosto. Las aguas de enfriamiento tienen una DBO muy baja y generalmente son recirculadas a torres de enfriamiento y/o sistemas de refrigeración.

Los mostos residuales, en condiciones cubanas, varían de 1.4 – 1.6 m3/hl de alcohol producido, mientras que las aguas de lavado de fermentadores se encuentran entre 2.5 a 5 % de esta cantidad.

Por otra parte, podemos afirmar que las variaciones o irregularidades diarias en el caudal y carga orgánica de estos residuales, surgen fundamentalmente en los períodos de limpieza de los fermentadores, tanques de batición y cremas que se realizan en intervalos aproximados de 8 horas.

La Tabla 1.2 muestra los índices para el caso de una destilería típica de Cuba. Se observa que las aguas procedentes de la limpieza de los fermentadores y tanques de crema presentan una DBO de 44 Kg/m3 y al mezclarse con los mostos o residuales procedentes del área de destilación produce residuales líquidos combinados cuya DBO es aproximadamente 29 Kg/m3, con índice de 2.5 m3/hl alcohol.

Tabla 1.2: Origen de las aguas residuales en una destilería típica de Cuba (MINAZ 1995).

Durán de Bazúa, 1993 define la vinaza como una disolución de sustancias y sales minerales y orgánicas con valor relativo y con potencial para diversos usos. Su composición varía de acuerdo a las condiciones del proceso, la materia prima entregada a la destilería de alcohol, a la conducción que se haga de la fermentación y del propio proceso de destilación. Así las vinazas tienen composiciones diferentes entre destilerías de alcohol, y en menor grado, para una misma destilería, entre día y día de la zafra y entre zafras. (GEPLACEA/PNUD/ICIDCA, 1990, Zamudio 1993, MINAZ 1995, Campos 1995). (Tabla 1.3)

Tabla 1.3: Variabilidad en la composición de la vinaza. (GEPLACEA,1990 )

Los factores que más influyen en la composición de la vinaza de destilería (VD) cubana (GEPLACEA/PNUD/ICIDCA, 1990) son:

• Características de las mieles finales: subproducto agotado de la producción de azúcar con una composición variable debido a factores agrícolas e industriales como variedad, grado de madurez, clima, condiciones de cultivo, tipo de corte, eficiencia industrial, entre otros, la que se acentúa por las reacciones de deterioro durante su almacenamiento.
• Condiciones de fermentación: Puede dar lugar a un mayor o menor agotamiento de las mieles en el proceso de fermentación alcohólica así como a diferentes proporciones de metabolitos, lo que provoca composiciones distintas en el mosto fermentado.

1.2 Tratamientos y disposición.

Las aguas residuales producidas por la destilería son muy contaminantes y esto significa un alto peligro para el medio ambiente. El peligro del vertimiento indiscriminado no está solamente en su efecto económico directo por el costo que representan las aguas de suministro (Zamudio 1993), (que en nuestro país es barato), sino en su efecto indirecto, ya que cuando se contaminan las aguas superficiales y subterráneas, surge una amenaza de alcance impredecible para la salud de la población (empleados y obreros de la propia industria, generalmente), así como trastornos de la producción en la agricultura y la propia economía del agua.

El efecto económico de la descarga del mosto residual en ecosistemas acuáticos ha sido relativamente poco estudiado. Verma, 1976 demostró que el efecto del mosto sobre la vida de los peces es dramático. Ellos investigaron la capacidad de sobrevivencia de dos especies de peces cuando fueron sometidos a diferentes diluciones. Sus resultados muestran la concentración del residual que mataría el 50 % de los peces en un período de 96 h.

Se ha determinado, sin embargo, que no hay respuestas sencillas para una solución técnica y económicamente adecuada en el problema de la vinaza. Investigadores puertorriqueños, brasileños, venezolanos, mexicanos, cubanos, se han dado a la tarea, desde hace más de 20 años de estudiar las soluciones más viables, técnica y económicamente, y es posible afirmar que una solución global se torna muy difícil. En caso de que no se considere el procesamiento de la vinaza para su recuperación y venta de productos derivados, el tratamiento para el control de la contaminación de la vinaza repercutirá en el precio del alcohol anhidro o del 96 % por su elevado costo. (Campos 1995)

Minimizar los volúmenes y la agresividad de estos residuales podría ser el primer paso. A continuación algunas de las consideraciones a tener en cuenta:

1. Realizar las inversiones necesarias para lograr la recuperación de la levadura. Esta inversión se justifica económicamente por el alto valor de la proteína unicelular para la alimentación animal y otros usos.
2. Lograr mayores rendimientos en la fermentación alcoholera evitando altas concentraciones de materia prima en los residuos líquidos. Esto puede cambiarse mediante la introducción de la fermentación semicontinua o mediante un control más eficiente del propio proceso discontínuo. Se debe tener en cuenta que la calidad del residual es el más fiel reflejo de la eficiencia del proceso.
3. Programar adecuadamente los períodos de limpieza.
4. Utilizar los fondajes de tanques de crema directamente para alimentación animal.
5. Separar en canalizaciones diferentes aquellas aguas de proceso que no están contaminadas (aguas de enfriamiento pluviales, condensados)
6. Utilizar el menor volumen de agua posible en la limpieza de equipos y locales.
7. Enfriamiento del mosto y recuperación de energía.

Así el sistema de tratamiento será menos costoso y el efluente final tendrá mayor calidad. Esto representa economía para la fábrica. (Gunjal, 1997)

1.2.1 Tratamientos y/o usos más frecuentes.

En un estudio realizado en Brasil (Campos, 1995) se determinó que reducir la carga contaminante de las vinazas a niveles compatibles con la legislación del medio ambiente, sólo es viable desde el punto de vista económico y financiero en los siguientes casos :

• Utilizar la vinaza como "abono" en el cultivo de la caña de azúcar (requiriendo superficies de cultivo estratosféricas).
• Producir y utilizar en el Ingenio y/o destilería el vapor generado por la combustión del metano ; producido por la fermentación anaeróbica de la vinaza.
• Recuperar y vender la proteína unicelular obtenida por el tratamiento aerobio de la vinaza o la venta de la vinaza directamente, purificada y concentrada para el mercado de las materias primas de raciones para animales, previo estudios nutricionales.
• Producir y vender cenizas potásicas en el mercado de Fertilizantes. (Considerado muy costoso en destilerías de la India, Shukla, 1995)

Valdés, 1990, plantea la proyección actual y futura de la Industria de los Derivados, en Cuba, hacia una tendencia a encontrar métodos de tratamientos que den mayor aprovechamiento a los residuales con la obtención de subproductos de mayor utilidad, tanto para la industria como para la sociedad. El tratamiento para combatir la contaminación en lo referente a la vinaza no debe ser una carga económica para la destilería sino por el contrario la vía de obtener un producto con valor comercial, cuya venta le permita un ingreso extra de los que tradicionalmente obtiene, así como una reducción de las erogaciones que por concepto de vertimiento de aguas residuales o multas se deben hacer.(Durán de Bazúa, 1994 ; Gehlawat, 1997 ; Gunjal, 1997 ; MINAZ, 1995)

Las vinazas pueden ser la materia prima para otros procesos fermentativos como la producción de proteínas, dado por su contenido en vitaminas del complejo B, trazas de elementos como Co, Ni, , Mn, Mg, Cu, Fe, aminoácidos libre, ácido carbónico, mono y disacáridos, D-glucosa, D-fructosa, y sacarosa, nitrógeno, ácidos orgánicos, K, Na y otros( Gengel, 1991); es decir, que la práctica actual de vertimiento de las vinazas es, además de contraria a la protección del medio ambiente , antieconómica; y un adecuado enfoque de este problema pasa por la búsqueda de nuevas vías de utilización de este rico producto.

Lagunas de Estabilización

Las lagunas de estabilización son sistemas de tratamiento de residuales líquidos con estructura muy simple, en las que se llevan a cabo procesos de depuración natural altamente eficientes y muy complejos, aún no muy bien comprendidos; entre los que se encuentran : sedimentación, digestión, estabilización aeróbica y aneróbica de parte de la carga suspendida y disuelta, fotosíntesis, floculación biológica ; procesos afectados por la temperatura, radiación solar, viento, lluvia, infiltración del agua del subsuelo hacia las lagunas y la percolación de agua de las lagunas hacia el subsuelo. (Saenz, 1985; Gloryna, 1973)

Valdés, 1979 propone las lagunas anaeróbicas como la solución de tratamiento económicamente más acertada para el residual de destilería en nuestro país, dadas las altas concentraciones orgánicas del mismo; sólo en los casos en que no fuera posible su utilización, estudiar otras vías. Enfatiza, además que el residual una vez tratado por combinaciones de lagunas facultativas y aeróbicas, no presentará condiciones estéticas adecuadas, y tendrá aun un alto contenido de materia orgánica, lo que no permite disponerlo directamente a un curso receptor natural. La remoción de esta materia orgánica y color implicarían gastos no justificados, de ahí la política a seguir en su utilización como mejoramiento de suelos.

En la actualidad ha cobrado auge el aprovechamiento de la vinaza con diferentes fines, lo que se aleja de su tratamiento en lagunas de estabilización.

Sin embargo, algunas de sus ventajas, la sitúan como el sistema más difundido  para países como Cuba, subdesarrollados y con las condiciones climáticas idóneas. Entre estas ventajas pueden citarse:

• Bajos costos de Inversión y de mantenimiento con los cuales ningún sistema puede competir.
• Su funcionamiento es por autodepuración, proceso simple que no necesita ningún personal calificado para su operación.
• Pueden recibir cargas orgánicas muy altas.
• Mayor actividad biológica para temperaturas promedios altas.

Pero, precisamente muchas de estas ventajas se convierten en desventajas en el funcionamiento del sistema, cuando se desconocen o no se aplican las normas según las cuales debe trabajar. Así, son frecuentes las siguientes ineficiencias :  

• Pobre mantenimiento y limpieza de las lagunas.
• Producción de malos olores.
• Gasto del afluente por encima del de diseño, lo que trae tiempos de residencia y % de remoción menores.
• No se controla la calidad del efluente del sistema antes de su disposición al medio.
• Desarrollo de la corrosión en el medio ambiente circundante.

Fertirriego

Los mostos de destilería muestran una composición relativamente estable para su uso en el fertirriego (Obaya, 1988), presentando:

1. Alto valor de materia orgánica y bajo pH (presencia de sulfatos).
2. Buena relación entre el nitrógeno y el carbono.
3. Valores medios de Conductividad Eléctrica extremadamente altos.
4. 5 % de sólidos suspendidos(75 % de volátiles).
5. Cu, Fe, Mg y Al en concentraciones superiores a las permisibles para ser regados continuamente.
6. Elevada concentración de potasio, que trae consigo un exceso de cenizas en el azúcar, con la consecuente pérdida de calidad de la misma, y cambios negativos en el suelo cuando es aplicada sin control. (Alencor 1978, Obaya 1988, Valdés 1990).

De esta forma, las vinazas sólo pueden ser usadas como enmienda orgánica al suelo, en dosis equivalentes a la fertilización mineral, debido a su alto valor biofertilizante (Tabla 1.1). (Obaya 1988; Valdés 1990; Paneque 1995; Pande 1997)

Tabla 1.4. Valor biofertilizante de la vinaza.

Para su uso como fertilizante, la vinaza puede ser utilizada de diferentes formas (Pande, 1997):

1. como compost, con bagazo, cascarilla de arroz y cachaza,
2. convertida en humus,
3. mezclada con residuos vegetales de alto contenido de celulosa (ej. Bagazo),
4. tratada en lagunas, seguido de su aplicación al suelo como agua de riego, y
5. desalinizada con ácido sulfúrico y etanol, seguido por centrifugación, con el fin de producir un precipitado de potasio que se mezcla con componentes de nitrógeno y fósforo.

En Cuba, los usos más frecuentes son como fertilizante "in natura" y riego, luego de un tratamiento por lagunas o diluido con agua de pozo u otro residual menos agresivo.

Castro, 1984 y Paneque, 1995 aconsejan la utilización de vinazas "in natura" por los beneficios que se logran. La estabilidad en la composición de las vinazas es otra ventaja del procedimiento analizado, si se compara con el efluente de laguna, dependiente de un sistema de autopurificación natural y, por otro lado, la dilución con residual azucarero, inestable en su composición, pero con buenos resultados reportados en la literatura. (Shukla, 1995; Fong, 1990; Paneque 1995; MINAZ 1995)

La incorporación de la vinaza al campo, aunque sea viable técnica y económicamente, debe ser monitoreada muy cuidadosamente, considerando los tipos de suelo, la época de aplicación, la dosis y la mezcla con otros fertilizantes.

Un exceso de vinaza en los cañaverales puede ocasionar un gran desarrollo vegetativo con cambios en su maduración y contenido de sacarosa, que puede ser perjudicial para la producción de azúcar y alcohol.

Se ha encontrado, asimismo, que se presentan leves alteraciones en las propiedades químicas de los suelos después de doce meses de aplicación de vinazas, con aumento de pH (relativo al tipo de iones que se encuentran en el suelo), contenido de fósforo intercambiable y en la capacidad de cambio de cationes. (GEPLACEA/PNUD 1991)

Silva 1978, Mesa Redonda 1989, Bajpai 1989, Paneque 1995, y Wang 1995 reportan mayores rendimientos agrícolas en suelos irrigados respecto a los no irrigados, contradiciéndose respecto a la influencia sobre el % pol en caña.

Biogás

La producción de metano a partir de desechos orgánicos (animales y vegetales) mediante fermentación anaeróbica ha proporcionado una serie de ventajas adicionales a la producción misma del recurso energético (Valderrama 1990) conocido como biogás. Entre estas cabe mencionar las siguientes:

• Reduce olores en la utilización de los desechos.
• Evita la contaminación ambiental y la propagación de malos olores.
• Reduce la población de elementos portadores de enfermedades (tales como moscas y otros insectos).
• Deja un residuo sólido inodoro de excelentes características fertilizantes.

Santiesteban 1987, Rocha 1990, Huss, 1990; Oliverio 1991, MINAZ 1995, Valdés 1993, Agrawal 1997 hacen referencias a otras como.

• Resulta un tratamiento efectivo, reduciendo en un 75 % la carga contaminante.
• Se obtiene un combustible en forma de biogás, equivalente a 2 790 ton de petróleo al año, con el cual se podría satisfacer del 30 al 45 % de la demanda energética de la destilería.
• Utilización como combustible doméstico.
• Requerimientos de área mínima.
• Bajo o ningún requerimiento de energía.
• Baja producción de lodo.
• Presenta un sistema de separador de sólidos y gases que evita un proceso de decantación secundaria.
• Sistema autoregulado.
• Se ha desarrollado un tipo de reactor, UASB (reactor de flujo ascendente con lechos de lodo), sencillo en su construcción, operación y eficiencia de tratamiento de residuales y producción de biogás.
• Con perturbaciones en la carga aplicada del 25 al 50 % la digestión responde bien y retorna a las condiciones normales de operación en 10- 15 días.

El biogás tal como se genera es combustible, siendo el metano el que le da las cualidades energéticas.

Junior en el IV Seminario de Hidrólisis enzimática de Biomasas, efectuado en la Universidad Estadual de Maringa, en 1996 planteó la necesidad de profundizar y difundir la tecnología anaerobia de producción de biogás en los países de América Latina. A partir de 1982 ha habido un crecimiento sustentado tanto en cantidad de reactores como en volumen, a mediados de 1994 fueron levantados un total de 396 reactores, con un volumen total de 394421 m3, distribuidos como se muestra a continuación:

 A pesar de su gran potencial, la aplicación de procesos anaeróbicos presenta algunas limitaciones (Junior 1996):

• Necesidad de inoculación en el inicio.
• Sensibilidad en el proceso a la presencia de concentración de compuestos tóxicos.
• Necesidad de un control rígido sobre las condiciones ambientales que envuelven el proceso.
• No remueve completamente la carga orgánica, por lo que necesita un medio receptor para su disposición final, un tratamiento terciario o un tratamiento cuaternario.
• La digestión procede dentro de un rango límite muy estrecho de pH y composición del gas, independientemente de la concentración de entrada y del tiempo de residencia.

Investigaciones realizadas por el ICIDCA con el UASB, dieron como resultado el diseño de una tecnología en la que se basa el proyecto de la destilería de Heriberto Duquesne, actualmente en estado de ejecución, y cuyos resultados tecnológicos principales (MINAZ 1995) son los siguientes:

Estos resultados son comparables a experiencias obtenidas en otros países como Brasil, donde se obtiene una eficiencia del tratamiento entre 70- 90 % de DQO y una producción de metano de 0,35 m3 / Kg. de DQO removido.

En investigaciones realizadas por Santiesteban, 1994 en la obtención de Biogás a partir de varias alternativas con residuales de centrales azucareros y plantas de derivados, este autor obtuvo el siguiente orden de factibilidad, de acuerdo a la inversión y el beneficio obtenido:

• destilería
• central – destilería.
• levadura
• central + levadura.
• central.

1.2.2 Otros Tratamientos 

Biodiscos

El reactor biológico rotatorio (RBR) es uno de los más usados para el tratamiento de pulimento de aguas residuales. El RBR original consiste en una serie de discos con diámetros que varían entre 2,5 y 3,5 m con un espaciamiento entre 2 y 5 cm.

De este sistema ya existen instalaciones comerciales en el primer mundo e incluso en México ya han empezado a ser usadas en la industria alimentaria y en instalaciones especiales, como campos de golf. Su principal ventaja es el bajo requerimiento energético ya que comparado con los lodos activados consume 1/3 de la energía requerida. Puede, además, soportar cambios drásticos en la alimentación e instalarse de manera muy sencilla varias unidades en serie para obtener un alto grado de nitrificación.

Investigadores de la Facultad de Química de la Universidad de México evaluaron la factibilidad de utilizar un reactor de biodiscos como segundo tratamiento de vinazas en un ingenio azucarero alcoholero. Se lograron remociones del 50 % de DQO sin cumplirse aún con la Normas Oficiales Mexicanas que plantean una DQO de 300 mg/l, por lo que es necesario la búsqueda de usos alternativos como disposición al suelo. (Zamudio, 1993; Pompa, 1993)

Los resultados del estudio de prefactibilidad económica le dan viabilidad aparente al proyecto, pero no contundentemente (9 años de período de recuperación).

Otras ventajas del sistema son su facilidad de construcción, personal mínimo no especializado, se obtiene una proteína no convencional para alimento animal, ocupan un mínimo espacio. (Durán de Bazúa, 1993, 1994)

Concentración – Incineración

Concentrar la vinaza a 60 % de sólidos totales, por medio de evaporadores de efectos múltiples requiere de grandes volúmenes de vapor o de necesitar de algún combustible extra, en general, se requieren 0,22 Kg de vapor para evaporar un litro de agua. Este uso de la vinaza tiene limitaciones económicas, además de que el concentrado puede seguir siendo una fuente de contaminación del medio ambiente. (Campos 1995)

López, 1991 refiere a la utilización de la medula de caña de azúcar como soporte para poder quemarla en las calderas convencionales de los ingenios azucareros; el método se fundamenta en su gran poder absorbente. Si se mezcla una parte de medula y otra de vinaza para formar una pasta con 70 % de humedad, esta puede reducirse hasta 50 %, usando gases de combustión de las calderas del ingenio a 250 oC, en un secador de transporte neumático. El método propuesto salva los problemas de contaminación del medio ambiente en un 100 % y las ganancias que se obtienen con el calor combustible de los sólidos de la vinaza y la utilización de la ceniza como fertilizante, sobrepasan las ganancias de la venta de alcohol.

En el mundo existen tecnologías de bajo costo de evaporación como la desarrollada en Finlandia a partir de la utilización de películas poliméricas de alta tecnología como superficie de transferencia de calor en un evaporador mecánico a recompresión de vapor. Con esta "tecnología verde" será posible técnica y comercialmente evaporar aguas residuales de diversas plantas industriales, devolver las aguas condensadas como aguas tratada y limpia, recuperar los sólidos y hacer que las plantas estén prácticamente libres de efluente. (Schmidt 1995)

Torula

La alternativa del uso de las vinazas de destilería o mostos presenta las mayores ventajas económicas al revalorizar este residual como complemento de sustrato, consumiendo menos miel final, para producir levadura a la vez que evita su vertimiento.

Sin embargo, solamente en unos pocos centrales coinciden destilerías de alcohol y plantas de levadura por lo cual se requiere de la transportación en la mayoría de los casos, los gastos por este concepto afectan la factibilidad de la alternativa.(Santiesteban, 1988; Santiesteban 1990). Shukla, 1995 obtiene una remoción del 50 % de BOD, bajo condiciones de una fuerte aereación de acuerdo con un proceso francés.

Recientemente ha cobrado importancia invertir en destilerías donde ya existe Torula, de esta forma quedaría resuelto la problemática de sus desechos, con la posibilidad de fertirrigar con el residual de la torula.

Fluidizante para pastas crudas de cemento.

Una alternativa efectiva en la disminución del porciento de humedad en las pastas cruda de cemento consiste en la utilización de aditivos denominados fluidizantes, los cuales permiten alcanzar la fluidez necesaria para su transportación, con un menor contenido de agua. El empleo de estos aditivos es rentable solamente si la economía lograda en el consumo de combustible (menos agua para evaporar), es superior al gasto de compra y transportación del fluidizante.

Pruebas industriales realizadas en la fábrica de cemento Siguaney de Sancti Spíritus (Damas, 1985), utilizando el mosto de la destilería El Paraíso como fluidizante, permitieron obtener una mayor fluidez para un 34 % de humedad en la pasta (6 % menos que la standart), además de incorporar sólidos en el horno, lo que posibilitó una disminución en el consumo de combustible.

Utilización de plantas acuáticas

La Eichornia crassipes (Jacinto de agua) es capaz de adaptarse al mosto de destilería siempre que la concentración no exceda del 18 % volumen, observándose que el rango óptimo de concentración de mosto donde la planta puede alcanzar un máximo desarrollo fue entre 10 y 14 %, la experiencia se realizó en un área cercana a la laguna 4 de la destilería anexa al CAI Melanio Hernández, donde se construyeron 2 biorrectores de 20 m3 c/u.

La planta incorporó los nutrientes del mosto, y se destacó el % de cenizas y nitrógeno. A partir de su procesamiento se preparó un alimento animal, que al ser evaluado mostró un buen comportamiento general (Pol, 1990). Shukla, 1995 refiere la utilización del Jacinto de Agua en las lagunas de efluentes con buenos resultados.

Eliminación de color

La literatura recoge métodos para la eliminación de color de la vinaza mediante el uso de bacterias y agentes oxidantes. Ecological Laboratories, por ejemplo, obtuvo una mezcla especial de bacterias, que aplicadas durante sólo dos meses reducen olor, contenido de materia orgánica y sólidos suspendidos entre otros. El efecto del peróxido de hidrógeno en vinazas de destilería se aplicó con resultados satisfactorios por Dhamankar, 1993; la reducción de color dependió del pH de la reacción: entre 68 y 92 % para un pH entre 7 y 10 , respectivamente, para 1,2 % de H2O2. La reducción total del color y la DQO (considerando el efecto de dilución) fue 98 y 85 % respectivamente.

Recirculación

La recirculación de la vinaza al proceso es una alternativa que está aplicada en Brasil, Europa y Australia. En nuestro país ya se encuentra como investigación básica. El punto limitante es el nivel de recirculación de sólidos sedimentables en la fermentación, por el aporte de azúcares infermentables a la etapa de fermentación alcohólica y por el cambio tecnológico que implica en la producción de alcohol con los consiguientes cambios que introduce en los parámetros de operación, así como en los requerimientos de inversión para llevar a cabo este nuevo proyecto.

Con su aplicación, se puede llegar hasta un 70% de recirculación, de esta forma:

• se reduce el consumo de agua en la fábrica.
• disminuye el consumo de vapor en el proceso de destilación en un 15 %, al aprovechar la energía calorífica de la vinaza en el calentamiento de la batición.
• la carga contaminante (L de vinaza/ L de etanol) puede llegar a valores menores que la unidad.
• minimizan los riesgos de infección, pues por las temperaturas que alcanzan los mostos se considera un sustrato pasteurizado.
• permite la recirculación de las levaduras al proceso de fermentación.
• su uso combinado con otros sustratos (jugos de caña en períodos de no zafra, jugos de los filtros), sustituye miel final, destinandola para el consumo animal o exportación, dependiendo de su estado en el mercado mundial.
• se anularían los costos de transportación de miel de otros proveedores, pues se ha estimado que esta combinación, en ocasiones, satisface la demanda de melaza de la destilería.(Pérez 1995 ; Biostil, 1991)

De la Cruz, 1997, estudió, mediante un diseño de enrejado simple la posibilidad de mezclas de sustratos(miel, jugo de los filtros y mosto), determinándose la región óptima de mezclado. Mediante una integración de los resultados económicos con el % alcohol, obtenido experimentalmente se propone como alternativa integral la constituida por la experiencia 7: 52,86 % de recirculación de los mostos y 80 % del jugo de los filtros, con un consumo de miel de 182,42 ton/d para lo que resulta un índice de 331,68 ton de miel por hectolitro de alcohol producido con un efecto económico de 957 350 $/año.