APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGIA A DIFERENTES PROBLEMAS

AMBIENTALES

DESARROLLADO POR:

KELLY GELVEZ

RAMON LEAL

CAROLINA RAMIREZ

PRESENTADO A:

CARLOS ARTURO GRANADA TORRES

TRABAJO COLABORATIVO DE BIOTECNOLOGÍA

MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE UNIVERSIDAD

DE MANIZALES

SEPTIEMBRE 2016

INTRODUCCION.

Este trabajo se realizó con el objetivo de construir una propuesta de solución sostenible, a la

problemática generada por los residuos sólidos en la planta de beneficio animal en Yarumal,

Antioquia, así como un problema asociado a la solución de un problema de erosión de suelos

agrícolas en la zona de Checua en Cundinamarca, zona en la que se identificó una intensiva

actividad agrícola de cultivo de papa, que estaba generando en los años 80 un grave problema de

pedida de suelo, el cual se manifestaba como un gran problema para el acueducto de Bogotá, por la

alta sedimentación de varios ríos que aportaban sus aguas a la represa de Tibitó.

En la actualidad un porcentaje significativo de los decomisos generados por las plantas de beneficio

animal o centros de matanza, se convierten en un riesgo para la salud publica debido a su

inapropiada disposición final. De acuerdo con estudio realizado por el ministerio de salud donde el

49% de estos despojos tiene como destino el campo abierto, el 32% son enterrados, el 3% van a

pozos sépticos el restante no se realiza ninguna disposición incrementando los impactos y los riegos

sanitarios y ambientales. (Apolinar M, 2006). En cuanto al problema de erosión de suelos

encontrado en la zona de Checua, Cundinamarca, el principal indicador lo constituye que los años

80 se calculaban una pérdida de 20 tn de suelo por año.

JUSTIFICACION.

En el Municipio de Yarumal, Antioquia, existe una planta de beneficio animal (PBA), la

cual tiene varios problemas ambientales, entre los que se encuentran el manejo de los

residuos sólidos orgánicos generados, los malos olores y el vertimiento a las fuentes

hídricas. Ésta planta se encuentra en proceso de certificación, por lo tanto, se hace urgente

realizar un manejo adecuado y ambientalmente sostenible a los problemas antes

mencionados; Es por esto que se observa en la biotecnología una solución importante de

manejo a cada uno de sus problemas ambientales mediante técnicas como la aplicación de

Microorganismo eficientes (E.M) y la composta de los residuos sólidos orgánicos.

En el caso de Checua, Cundinamarca en el que se identificó el problema de pérdida de

suelo por erosión, inicialmente se hicieron intervenciones para atacar el problema para

controlar la sedimentación, pero sin analizar las causas del problema, por lo que en el

transcurso del desarrollo del proyecto se pasó de intervenciones asociadas más a obras

civiles, como muros de contención, a procesos de buenas prácticas de agricultura, que

involucran procesos que se asocian a la biotecnología ambiental.

OBJETIVO GENERAL

Construir una propuesta o identificar la solución implementada para las diferentes

problemáticas ambientales planteadas, aplicando la biotecnología como método de

remediación.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.

*Identificar los diferentes tipos de aplicación de la biotecnología para los problemas de las

PBA y de la perdida de suelos.

*Reconocer diferentes casos de aplicación de la biotecnología en un entorno dado en los

problemas ambientales planteados.

*Describir procesos propios de la aplicación de la biotecnología en los procesos

productivos estudiados.

*Identificar las posibles relaciones entre las aplicaciones de la biotecnología en los

problemas ambientales planteados.

DESCRIPCION DE LAS PROBLEMATICAS.

En el municipio de Yarumal, existe una planta de beneficio tanto de porcinos como de

ovinos, que queda ubicada en la entrada del pueblo. Ésta planta está en proceso de

modernización y ad portas de la certificación por el INVIMA.

Aunque posee una planta de tratamiento de aguas residuales, está vertiendo las aguas a las

fuentes hídricas, contaminando las aguas, además, está generando malos olores que afectan

a las personas que viven en los alrededores y a los transeúntes en general.

Por otra parte, está produciendo grandes cantidades de residuos orgánicos provenientes de

la labor de sacrificio de los animales.

Así mismo, a mediados de 1980 el acueducto de Bogotá tenia detectado un problema

asociado a la represa de Tibitó, a donde llegaban las aguas de los ríos Checua, Ubaté y

Suta, con una muy alta carga de sedimentos, principalmente en época de invierno, por lo

que emprendieron un programa para disminuir y controlar la erosión por escorrentía de esa

región, que generaba perdida de nutrientes, por perdida de materia orgánica y de biomasa

del suelo. A raíz de ese problema la CAR de Cundinamarca emprendió un proyecto de

conservación de agua y suelo denominado inicialmente como de control de erosión de

Checúa.

A mediamos de 1985 al revisar las causas del problema, se identificó que la principal causa

era el uso de prácticas agrícolas tradicionales asociadas a monocultivos (principalmente el

cultivo de la papa) que hacen uso intensivo del suelo, con alto movimiento por utilización

intensiva de maquinaria agrícola para el arado de los terrenos, incluyendo prácticas como la

quema de los residuos de la plantación anterior para limpiar el terreno y arado en el mismo

sentido de la pendiente, y que durante cultivo y cultivo se dejaba el suelo sin ninguna

protección.

SOLUCIÓNES.

En cuanto a la PBA, se sugiere adicionar Microorganismos Eficientes (EM) a la planta de

tratamiento de aguas residuales existente, para mejorar la calidad de las aguas residuales y

disminuir los malos olores.

Al aplicar EM a suelos, aguas residuales y desechos orgánicos, la población de

microorganismos es modificada hacia una que produce sustancias benéficas para la vida

animal y vegetal. EM, es una abreviación de (Microorganismos Eficaces), cultivo mixto de

microorganismos benéficos naturales, sin manipulación genética, presentes en ecosistemas

naturales, fisiológicamente compatibles unos con otros. Cuando el EM es inoculado en el

medio natural, el efecto individual de cada microorganismo es ampliamente magnificado en

una manera sinérgica por su acción en comunidad. La tecnología EM, fue desarrollada por

Teruo Higa, Ph. D, profesor de horticultura de la universidad de Ryukyus en Okinawa,

Japón. A comienzos de los años sesenta, el profesor Higa comenzó la búsqueda de una

alternativa que reemplazara los fertilizantes y pesticidas sintéticos, popularizados después

de la segunda guerra mundial para la producción de alimentos en el mundo entero. Los

microorganismos efectivos o EM son una cultura mixta de microorganismos benéficos

(fundamentalmente bacterias fotosintéticas, productoras de ácido láctico, levaduras,

actinomycetes y hongos fermentadores) que pueden aplicarse como inoculante para

incrementar la diversidad microbiana de los suelos. Esto a su vez aumenta la calidad y la

salud de los suelos, lo que a su vez aumenta el crecimiento, la calidad y el rendimiento de

los cultivos.

Los diferentes tipos de microorganismos en el EM, toman sustancias generadas por otros

organismos basando en ello su funcionamiento y desarrollo. Las raíces de las plantas

secretan sustancias que son utilizadas por los Microorganismos Eficaces para crecer,

sintetizando aminoácidos, ácidos nucleicos, vitaminas, hormonas y otras sustancias

bioactivas. Cuando los Microorganismos Eficaces incrementan su población, como una

comunidad en el medio en que se encuentran, se incrementa la actividad de los

microorganismos naturales, enriqueciendo la microflora, balanceando los ecosistemas

microbiales, suprimiendo microorganismos patógenos. (Arias, A, 2010).

Con ésta aplicación, lo malos olores que generaba el matadero, desaparecieron, pero

además, las aguas tratadas mediante este mecanismo, no son arrojadas a las fuentes

hídricas, sino que son llevadas por ductos a fincas vecinas, para ayudarlas en la labor de

fertilización de sus cultivos, formando un fertiducto con excelentes resultados nutritivos

para sus cultivos.

Otra aplicación que de la biotecnología en el matadero de Yarumal, es la elaboración de

compost con la ruminaza, sangre y decomisos provenientes de la planta.

El compostaje es un proceso biológico, que ocurre en condiciones aeróbicas (presencia de

oxígeno). Con la adecuada humedad y temperatura, se asegura una transformación

higiénica de los restos orgánicos en un material homogéneo y asimilable por las plantas

(Figura 5). Es posible interpretar el compostaje como el sumatorio de procesos metabólicos

complejos realizados por parte de diferentes microorganismos, que en presencia de

oxígeno, aprovechan el nitrógeno (N) y el carbono (C) presentes para producir su propia

biomasa. En este proceso, adicionalmente, los microorganismos generan calor y un sustrato

sólido, con menos C y N, pero más estable, que es llamado compost. Al descomponer el C,

el N y toda la materia orgánica inicial, los microorganismos desprenden calor medible a

través de las variaciones de temperatura a lo largo del tiempo. Según la temperatura

generada durante el proceso, se reconocen tres etapas principales en un compostaje, además

de una etapa de maduración de duración variable. Las diferentes fases del compostaje se

dividen según la temperatura, en:

1. Fase Mesófila. El material de partida comienza el proceso de compostaje a temperatura

ambiente y en pocos días (e incluso en horas), la temperatura aumenta hasta los 45°C. Este

aumento de temperatura es debido a actividad microbiana, ya que en esta fase los

microorganismos utilizan las fuentes sencillas de C y N generando calor. La

descomposición de compuestos solubles, como azúcares, produce ácidos orgánicos y, por

tanto, el pH puede bajar (hasta cerca de 4.0 o 4.5). Esta fase dura pocos días (entre dos y

ocho días).

2. Fase Termófila o de Higienización. Cuando el material alcanza temperaturas mayores

que los 45°C, los microorganismos que se desarrollan a temperaturas medias

(microorganismos mesófilos) son reemplazados por aquellos que crecen a mayores

temperaturas, en su mayoría bacterias (bacterias termófilas), que actúan facilitando la

degradación de fuentes más complejas de C, como la celulosa y la lignina. Estos

microorganismos actúan transformando el nitrógeno en amoníaco por lo que el pH del

medio sube. En especial, a partir de los 60 ºC aparecen las bacterias que producen esporas y

actinobacterias, que son las encargadas de descomponer las ceras, hemicelulosas y otros

compuestos de C complejos. Esta fase puede durar desde unos días hasta meses, según el

material de partida, las condiciones climáticas y del lugar, y otros factores. Esta fase

también recibe el nombre de fase de higienización ya que el calor generado destruye

bacterias y contaminantes de origen fecal como Eschericha coli y Salmonella spp.

Igualmente, esta fase es importante pues las temperaturas por encima de los 55°C eliminan

los quistes y huevos de helminto.

3. Fase de Enfriamiento o Mesófila II. Agotadas las fuentes de carbono y, en especial el

nitrógeno en el material en compostaje, la temperatura desciende nuevamente hasta los 40-

45°C. Durante esta fase, continúa la degradación de polímeros como la celulosa, y aparecen

algunos hongos visibles a simple vista. Al bajar de 40 ºC, los organismos mesófilos

reinician su actividad y el pH del medio desciende levemente, aunque en general el pH se

mantiene ligeramente alcalino. Esta fase de enfriamiento requiere de varias semanas y

puede confundirse con la fase de maduración. (FAO, 2013).

Este compost, es una alternativa de solución al manejo de los residuos sólidos orgánicos y

además provee una alternativa de mejora o recuperación de suelos, amigable con el medio

ambiente.

Para dar solución al problema anteriormente señalado en Checua, Cundinamarca se inició

con la implementación de obras biomecánicas y posteriormente se incorporó al proyecto la

estrategia de la asistencia técnica a los campesinos.

Las obras biomecánicas son trabajos especializados y multidisciplinarios en los cuales se

diseñan y desarrollan obras civiles que cumplan con una función estructural, incluyendo

algunas intervenciones con especies biológicas, como los árboles, que permiten una

armonización paisajística y ambiental con el entorno.

Las obras a ejecutar deben cumplir las siguientes especificaciones técnicas de construcción

a saber:

1. Excavación en conglomerado. Consiste en la excavación necesaria para la fundación de

estructuras u obras, de acuerdo con los alineamientos, pendientes y cotas indicadas por el

interventor. Incluye la remoción, transporte y disposición de todo el material que se

encuentre dentro de los límites de las excavaciones y la limpieza final quesea necesaria para

la terminación de los trabajos.

2. Muros de contención en gaviones. Consiste en el transporte, suministro, manejo,

almacenamiento e instalación de canastas metálicas, y el suministro, transporte y

colocación de material de relleno dentro de las canastas, de acuerdo con los lineamientos,

formas y dimensiones y en los sitios establecidos por el interventor, establecidos en la

Norma.

3. Revestimiento de gaviones con concreto de 2500 PSI. Debe cumplir con la norma INV-

671, que consiste en el transporte, suministro, elaboración, manejo, almacenamiento y

colocación de los materiales de construcción de cunetas fundidas en el lugar. También

incluye las operaciones de alineamiento, excavación, conformación de la sección y

suministro de materiales de relleno necesario. Las cotas de inicio, las dimensiones, tipos y

formas del revestimiento deberán ser las indicadas por el interventor.

4. Reforestación.

Consiste en el suministro de las plantas, alisos y guayacán y la siembra en tierra mejorada,

incluye el ahoyado, plateo, fertilización y mantenimiento con replante, de acuerdo con los

lineamientos y en los sitios establecidos por el interventor.

5. Cerca de aislamiento.

Consiste en el suministro de postes de madera de 12 cm de cuadrante, 2,2 m de largo,

inmunizados, enterrados 0,7 metros, con cuatro hilos, en los sitios, indicaciones y

lineamientos indicados por el interventor. Inicialmente se dio énfasis al control de la

erosión con obras civiles y de reforestación. Se atacaba el problema sin mirar la causa, pero

la combinación de obras civiles y de siembra de árboles están directamente relacionadas

con las obras biomecánicas y son una aproximación a la biotecnología. La siembra de

árboles contribuye o presta muy importantes bienes y servicios ambientales como la

protección y regulación del recurso hídrico, a conservar la biodiversidad, al secuestro de

carbono, así como brindar servicios de aprovisionamiento como alimentos y agua; y

servicios de soporte como formación de suelos y reciclaje de nutrientes. TARINGA,

(2016).

Como a mediados del año 1985 se identificó que la principal causa de la pérdida del suelo

era el uso de prácticas agrícolas tradicionales, se incorporó al proyecto la estrategia de la

asistencia técnica a los campesinos.

Diagrama Causa – Efecto del problema de erosión

Aplicación de la Biotecnología mediante la Agricultura Sostenible o de conservación:

En 1995 el proyecto evolucionó, sin dejar de lado el objetivo de controlar la erosión,

haciendo énfasis en la conservación y recuperación de agua y suelos, y la renovación de

praderas a través de agricultura y ganadería de conservación. Según la FAO, la agricultura

de conservación representa un conjunto de prácticas y conceptos agrícolas interrelacionados

y complementarios, bajo tres principios básicos que siempre están presentes: El mínimo

deterioro posible de suelos (sin laboreo o con laboreo reducido); la protección permanente

Arado en el mismo sentido de la

pendiente

Desprotección del suelo entre cultivo

y cultivo

Alta sedimentación de las fuentes

hídricas

Quema de residuos de plantaciones

anteriores

Uso intensivo de maquinaria

agrícolaMonocultivos

Prácticas Agrícolas tradicionales

EROSIÓN DEL SUELO EN CHECUA

del suelo (cultivos de protección) y la rotación/asociación de cultivos adecuada y

diversificada.

De estas tres dimensiones o principios del proyecto, el movimiento mínimo del suelo con

prácticas de labranza mínima y siembra directa, se asocian a principios de las obras

biomecánicas y el uso de abonos verdes y de cobertura permanente del suelo, con cultivo de

especies vegetales de ciclo corto y alto contenido de nutrientes, que se incorporan al suelo

como abonos verdes, son prácticas más asociadas a la biotecnología. El proyecto involucra

también un alto componente de participación comunitaria que incluye la formación de

campesinos como promotores del proyecto, que sirven de ejemplo para nuevos usuarios.

La agricultura de conservación tiene como finalidad, según la FAO, conservar el suelo,

retener la humedad del suelo, mejorar la productividad de los suelos, reducir el costo de los

equipos y reducir el tiempo y la mano de obra, generando ventajas sobre la agricultura

tradicional, con el incremento de la materia orgánica, el menor uso de agua, la mejora de la

estructura del suelo, el incremento de rendimientos de los cultivos, la disponibilidad de

mayor tiempo del agricultor a otras actividades y una mejor relación de costo – efectividad.

En la agricultura de conservación se han optimizado y desarrollado algunas herramientas o

equipos que se utilizan en las diferentes etapas del cultivo: herramientas de labranza con

tracción manual y animal, azadas, herramientas para el manejo de coberturas y malezas y

para la siembra directa. Por ejemplo en el proyecto se utilizan el machete, los rodillos con

cuchillas y las segadoras para el manejo de las coberturas y la matraca para la siembra de

las semillas de forma directa.

Para cubrir el suelo entre cultivo y cultivo se utilizan los abonos verdes que según la FAO,

son plantas que se incorporan al suelo para mejorar sus condiciones de nutrición a través de

la fijación de nitrógeno libre y evitar la pérdida de otros como fósforo o potasio. Estas

plantas también actúan como control de hiervas, plagas y enfermedades, mejoran la

estructura del suelo, disminuyen la compactación, incrementan la biomasa y actividad

biológica benéfica del suelo, menor erosión hídrica y eólica, mejora la infiltración y

almacenaje de agua en el suelo, facilita la recuperación de suelos degradados, disminuye el

efecto invernadero, suministra hábitat a fauna y micro fauna silvestre y mejora el paisaje.

Dentro de los abonos verdes que se utilizan con mayor frecuencia en el proyecto están:

Nabo forrajero, que contribuye a la descompactación y aireación de suelo, mejora

productividad y retención de nutrientes y humedad, y la Avena negra, que brinda mayor

tiempo de cobertura del suelo que el nabo.

BIBLIOGRAFIA.

Apolinar M, (2006). Diseño del manual técnico de procedimientos para la gestión integral de los

residuos y decomisos de plantas de beneficio animal en Colombia. Recuperado de

http://repository.lasalle.edu.co/bitstream/handle/10185/14769/00798192.pdf?sequence=1

Arias, A, (2010). Microorganismos eficientes y su beneficio para la agricultura y el medio

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Experiencias significativas de conservación ambiental a nivel de campesinado en

Colombia. Enero 2014 Recuperado de https://www.car.gov.co/index.php?

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(TARINGA, 2016). Construcción de obras biomecánicas. Recuperado de

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