La importancia de la gestión de residuos ha aumentado a medida que ha aumentado la intensidad de la producción agrícola en las explotaciones. Los desechos de la producción ganadera están dominados por el estiércol, pero también incluyen ropa de cama y cama, alimento, agua y suelo desperdiciados. La Tabla 1 enumera algunas características relevantes del estiércol; Los desechos humanos se incluyen tanto para comparar como porque también deben tratarse en una granja. El alto contenido orgánico del estiércol proporciona un excelente medio de crecimiento para las bacterias. La actividad metabólica de las bacterias consumirá oxígeno y mantendrá el estiércol almacenado a granel en un estado anaeróbico. La actividad metabólica anaeróbica puede producir una serie de subproductos gaseosos tóxicos bien conocidos, incluidos el dióxido de carbono, el metano, el sulfuro de hidrógeno y el amoníaco.
Tabla 1. Propiedades físicas del estiércol excretado por día por 1,000 lb de peso animal, excluyendo la humedad.
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Peso (lb) |
Volumen (pies3) |
Volátiles (lb) |
Humedad (%) |
||
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como se excreta |
Como almacenado |
||||
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Vaca lechera |
80-85 |
1.3 |
1.4-1.5 |
85-90 |
> 98 |
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vaca de carne |
51-63 |
0.8-1.0 |
5.4-6.4 |
87-89 |
45-55 |
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Cerdo (cultivador) |
63 |
1.0 |
5.4 |
90 |
91 |
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cerda (gestación) |
27 |
0.44 |
2.1 |
91 |
97 |
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Cerda y lechones |
68 |
1.1 |
6.0 |
90 |
96 |
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Las gallinas ponedoras |
60 |
0.93 |
10.8 |
75 |
50 |
|
Los pollos de engorde |
80 |
1.3 |
15. |
75 |
24 |
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Pavos |
44 |
0.69 |
9.7 |
75 |
34 |
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Cordero (oveja) |
40 |
0.63 |
8.3 |
75 |
- |
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Personas |
30 |
0.55 |
1.9 |
89 |
99.5 |
Fuente: USDA 1992.
Procesos de gestión
El manejo del estiércol involucra su recolección, una o más operaciones de transferencia, almacenamiento y/o tratamiento opcional y eventualmente utilización. El contenido de humedad del estiércol que se enumera en la tabla 1 determina su consistencia. Los desechos de diferentes consistencias requieren diferentes técnicas de gestión y, por lo tanto, pueden presentar diferentes peligros para la salud y la seguridad (USDA 1992). El volumen reducido de estiércol sólido o con bajo contenido de humedad generalmente permite menores costos de equipo y requisitos de energía, pero los sistemas de manejo no se automatizan fácilmente. La recogida, el traslado y cualquier tratamiento opcional de los residuos líquidos se automatizan más fácilmente y requieren menos atención diaria. El almacenamiento de estiércol se vuelve cada vez más obligatorio a medida que aumenta la variabilidad estacional de los cultivos locales; el método de almacenamiento debe dimensionarse para cumplir con la tasa de producción y el programa de utilización mientras se previene el daño ambiental, especialmente por la escorrentía de agua. Las opciones de utilización incluyen el uso como nutrientes para plantas, mantillo, alimento para animales, ropa de cama o una fuente para producir energía.
Producción de estiércol
Las vacas lecheras generalmente se crían en pastos, excepto cuando se encuentran en áreas de espera para el pre y post ordeño y durante los extremos estacionales. El uso de agua para la limpieza en las operaciones de ordeño puede variar de 5 a 10 galones por día por vaca, donde no se practica el lavado de desechos, a 150 galones por día por vaca donde sí se practica. Por lo tanto, el método utilizado para la limpieza tiene una fuerte influencia en el método elegido para el transporte, almacenamiento y utilización del estiércol. Debido a que el manejo del ganado de carne requiere menos agua, el estiércol de carne de res se maneja más a menudo como sólido o semisólido. El compostaje es un método común de almacenamiento y tratamiento para estos desechos secos. El patrón de precipitación local también influye fuertemente en el esquema de gestión de residuos preferido. Los corrales de engorde excesivamente secos tienden a producir un problema de polvo y olores a favor del viento.
Los principales problemas para los cerdos criados en pastos tradicionales son el control de la escorrentía y la erosión del suelo debido a la naturaleza gregaria de los cerdos. Una alternativa es la construcción de pocilgas semicerradas con lotes pavimentados, que además facilita la separación de desechos sólidos y líquidos; los sólidos requieren algunas operaciones de transferencia manual, pero los líquidos pueden manipularse mediante flujo por gravedad. Los sistemas de manejo de desechos para edificios de producción completamente cerrados están diseñados para recolectar y almacenar desechos automáticamente en forma mayoritariamente líquida. El ganado que juega con sus bebederos puede aumentar los volúmenes de desechos porcinos. El almacenamiento de estiércol se realiza generalmente en pozos anaeróbicos o lagunas.
Las instalaciones avícolas generalmente se dividen en aquellas para la producción de carne (pavos y pollos de engorde) y de huevos (ponedoras). Los primeros se crían directamente sobre cama preparada, que mantiene el estiércol en un estado relativamente seco (25 a 35% de humedad); la única operación de traslado es la remoción mecánica, generalmente una vez al año, y el transporte directo al campo. Las ponedoras se alojan en jaulas apiladas sin cama; se puede permitir que su estiércol se acumule en pilas profundas para su remoción mecánica poco frecuente o que se lave o raspe automáticamente en forma líquida como el estiércol porcino.
La consistencia de los desechos de la mayoría de los demás animales, como ovejas, cabras y caballos, es en gran parte sólida; la principal excepción son los terneros, debido a su dieta líquida. Los desechos de los caballos contienen una alta fracción de material de cama y pueden contener parásitos internos, lo que limita su utilización en pastizales. Los desechos de animales pequeños, roedores y pájaros pueden contener organismos patógenos que pueden transmitirse a los humanos. Sin embargo, los estudios han demostrado que las bacterias fecales no sobreviven en el forraje (Bell, Wilson y Dew 1976).
Peligros de almacenamiento
Las instalaciones de almacenamiento de desechos sólidos aún deben controlar la escorrentía de agua y la lixiviación a las aguas superficiales y subterráneas. Por lo tanto, deben ser plataformas o pozos pavimentados (que pueden ser estanques estacionales) o recintos cubiertos.
El almacenamiento de líquidos y lodos se limita básicamente a estanques, lagunas, pozos o tanques, ya sea subterráneos o superficiales. El almacenamiento a largo plazo coincide con el tratamiento in situ, normalmente mediante digestión anaerobia. La digestión anaerobia reducirá los sólidos volátiles indicados en la tabla 1, lo que también reduce los olores que emanan de la eventual utilización. Las instalaciones de contención bajo la superficie sin vigilancia pueden provocar lesiones o muertes por entradas y caídas accidentales (Knoblauch et al. 1996).
La transferencia de estiércol líquido presenta un peligro muy variable debido a los mercaptanos producidos por la digestión anaeróbica. Se ha demostrado que los mercaptanos (gases que contienen azufre) son los principales contribuyentes al olor del estiércol y son bastante tóxicos (Banwart y Brenner 1975). Quizás el más peligroso de los efectos de H2S que se muestra en la tabla 2 es su insidiosa capacidad para paralizar el sentido del olfato en el rango de 50 a 100 ppm, eliminando la capacidad sensorial para detectar niveles más altos y rápidamente tóxicos. El almacenamiento de líquidos durante tan solo 1 semana es suficiente para iniciar la producción anaeróbica de mercaptanos tóxicos. Se cree que las principales diferencias en las tasas de generación de gas del estiércol a largo plazo se deben a variaciones incontroladas en las diferencias químicas y físicas dentro del estiércol almacenado, como la temperatura, el pH, el amoníaco y la carga orgánica (Donham, Yeggy y Dauge 1985).
Tabla 2. Algunos puntos de referencia toxicológicos importantes para el sulfuro de hidrógeno (H2S)
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Punto de referencia fisiológico o regulatorio |
Partes por millón (ppm) |
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Umbral de detección de olor (olor a huevo podrido) |
.01 – .1 |
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Olor ofensivo |
3-5 |
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TLV-TWA = límite de exposición recomendado |
10 |
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TLV-STEL = límite de exposición recomendado de 15 minutos |
15 |
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Parálisis olfativa (no se puede oler) |
50-100 |
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Bronquitis (tos seca) |
100-150 |
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IDLH (neumonitis y edema pulmonar) |
100 |
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Paro respiratorio rápido (muerte en 1-3 respiraciones) |
1,000-2,000 |
TLV-TWA = Valores límite umbral–Promedio ponderado en el tiempo; STEL = Nivel de exposición a corto plazo; IDLH = Inmediatamente peligroso para la vida y la salud.
La liberación normalmente lenta de estos gases durante el almacenamiento aumenta considerablemente si la suspensión se agita para resuspender el lodo que se acumula en el fondo. H2Se han informado concentraciones de S de 300 ppm (Panti y Clark 1991) y se han medido 1,500 ppm durante la agitación del estiércol líquido. Las tasas de liberación de gas durante la agitación son demasiado grandes para ser controladas por ventilación. Es muy importante darse cuenta de que la digestión anaeróbica natural no está controlada y, por lo tanto, es muy variable. La frecuencia de sobreexposiciones graves y fatales puede predecirse estadísticamente, pero no en un sitio o momento individual. Una encuesta de productores de leche en Suiza informó una frecuencia de aproximadamente un accidente de gas de estiércol por 1,000 años-persona (Knoblauch et al. 1996). Las precauciones de seguridad son necesarias cada vez que se planea la agitación para evitar el evento inusualmente peligroso. Si el operador no agita, se acumulará lodo hasta que sea necesario eliminarlo mecánicamente. Dicho lodo debe dejarse secar antes de que alguien ingrese físicamente a un pozo cerrado. Debe haber un programa escrito para espacios confinados.
Las alternativas raramente utilizadas a los estanques anaeróbicos incluyen un estanque aeróbico, un estanque facultativo (uno que usa bacterias que pueden crecer tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas), secado (deshidratación), compostaje o un digestor anaeróbico para biogás (USDA 1992). Se pueden crear condiciones aeróbicas manteniendo la profundidad del líquido a no más de 60 a 150 cm o mediante aireación mecánica. La aireación natural ocupa más espacio; la aireación mecánica es más costosa, al igual que las bombas de circulación de un estanque facultativo. El compostaje se puede llevar a cabo en hileras (hileras de estiércol que se deben voltear cada 2 a 10 días), en una pila estática pero aireada o en un recipiente especialmente construido. El alto contenido de nitrógeno del estiércol debe reducirse mezclando una enmienda con alto contenido de carbono que apoye el crecimiento microbiano termofílico necesario para el compostaje para controlar los olores y eliminar los patógenos. El compostaje es un método económico para el tratamiento de cadáveres pequeños, si las ordenanzas locales lo permiten. Véase también el artículo “Operaciones de eliminación de residuos” en otra parte de este Enciclopedia. Si no se dispone de una planta de procesamiento o eliminación, otras opciones incluyen la incineración o el entierro. Su tratamiento oportuno es importante para controlar la enfermedad del rebaño o manada. Los desechos porcinos y avícolas son particularmente aptos para la producción de metano, pero esta técnica de utilización no se adopta ampliamente.
Se pueden formar costras gruesas sobre el estiércol líquido y parecer sólidas. Un trabajador puede caminar sobre esta corteza y atravesarla y ahogarse. Los trabajadores también pueden resbalar y caer en el estiércol líquido y ahogarse. Es importante mantener el equipo de rescate cerca del lugar de almacenamiento del estiércol líquido y evitar trabajar solo. Algunos gases del estiércol, como el metano, son explosivos y se deben colocar carteles de “no fumar” en o alrededor del edificio de almacenamiento de estiércol (Deere & Co. 1994).
Peligros de aplicación
La transferencia y utilización del estiércol seco puede hacerse a mano o con ayudas mecánicas como un cargador frontal, un cargador de dirección deslizante y un esparcidor de estiércol, cada uno de los cuales presenta un peligro para la seguridad. El estiércol se esparce en la tierra como fertilizante. Los esparcidores de estiércol generalmente se arrastran detrás de un tractor y se accionan mediante una toma de fuerza (PTO) del tractor. Se clasifican en uno de cuatro tipos: tipo caja con batidores traseros, mayal, tanque en V con descarga lateral y tanque cerrado. Los dos primeros se utilizan para aplicar estiércol sólido; el esparcidor de tanque en V se utiliza para aplicar estiércol líquido, purín o sólido; y el esparcidor de tanque cerrado se usa para aplicar estiércol líquido. Los esparcidores arrojan el estiércol sobre grandes áreas hacia atrás o hacia los lados. Los peligros incluyen la maquinaria, la caída de objetos, el polvo y los aerosoles. En la tabla 3 se enumeran varios procedimientos de seguridad.
Cuadro 3. Algunos procedimientos de seguridad relacionados con los esparcidores de estiércol
1. Solo una persona debe operar la máquina para evitar que otra persona la active inadvertidamente.
2. Mantenga a los trabajadores alejados de tomas de fuerza activas (PTO), batidores, barrenas y expulsores.
3. Mantener todos los protectores y escudos.
4. Mantenga a las personas alejadas de la parte trasera y los lados del esparcidor, que pueden proyectar objetos pesados mezclados con el estiércol hasta 30 m.
5. Evitar peligrosas operaciones de desobturación previniendo el taponamiento del esparcidor:
- Mantenga piedras, tablas y otros objetos fuera del esparcidor.
- En climas helados, asegúrese de que los mayales y las cadenas de los esparcidores de mayales estén sueltos y descongelados antes de la operación.
- Mantenga las cadenas y los batidores de los esparcidores de tipo batidor en buen estado de funcionamiento reemplazando las cadenas estiradas y evitando dejar caer cargas de estiércol congelado sobre las cadenas del esparcidor.
- Nunca se suba a un esparcidor en funcionamiento para limpiarlo.
- Mantenga el sinfín de descarga y el expulsor de descarga en los esparcidores de tanque en V para que funcionen libremente.
- En climas fríos, limpie el interior del esparcidor para que el estiércol húmedo no congele las piezas móviles.
6. Use buenas prácticas de seguridad en tractores y tomas de fuerza.
7. Asegúrese de que la válvula de alivio en los esparcidores de tanque cerrado esté operativa para evitar presiones excesivas.
8. Al desenganchar el esparcidor del tractor, asegúrese de que el gato que sostiene el peso de la lengüeta del esparcidor esté seguro y bloqueado para evitar que el esparcidor se caiga.
9. Cuando el esparcidor genere polvo o aerosoles en el aire, use protección respiratoria.
Fuente: Deere & Co. 1994.