Amb. y Des., Vo l . V - Nº 1: 147-161 Abril 1989

Residuos líquidos de la industria pesquera: alteraciones ambientales y estrategias de eliminación.

RAMON A H U M A D A Y ANNY RUDOLPH*

ABSTRACT. The Chilean fishery sector has experienced a rapid increase of total landings in the last twenty years (i.e., 350V*}, reaching almost 5,000,000 ton y~ l, in 1988. The main industrial products are oils and fish meal (ca., 92% of the total landings) which processing generates large amounts of organic by-products. The strong and rapid development of fisheries has had a negative impact on the coastal zone as in the case of Iquique and Talcahuano. In this

* Area de Biología y Tecnología del Mar, Departamento de Oceanografía, Pontificia Universidad Católica de Chile, Sede Talcahuano.

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paper, sources of organic pollution produced by the fisheries industry of Talcahuano are analyzed. Characterization and identification of observed ecosystem degradation are described for critical areas. Finally, strategies of organic waste disposal into the oceans are presented and discussed to provide guidelines for management of organic wastes with the goal of minimizing fisheries induced pollution in the coastal zone.

Introducción

La industria pesquera en Chile ha tenido un desarrollo creciente en las últimas dos décadas. En 1968 el desembar­que total de productos del mar fue de 1.392.925 ton, donde el desembarque de pescados representó el 93,84% del total de especies (la industria de reducción procesaba el 91,80/0). En 1987 la captura total fue de 4.931.535 ton, donde el desembarque de pescados alcanzó el 94,23% del total (la industria de reducción procesó el 93%); el incre­mento de las capturas representó el 354%.

Actualmente existen dos grandes centros de pesquería pelágica que procesan más del 54% de la pesca que va a la industria de reducción. Estos centros pesqueros son: Iquique en la zona norte y Talcahuano en la zona centro sur de Chile. Paralelo al incremento y desarrollo de la industria pesquera,se ha producido un importante deterio­ro ambiental en estas dos áreas, situación que se ha agravado por falta de una política de manejo costero.

La VII I Región, por las características de la costa donde dominan sistemas restringidos (Fig. 1), con aguas someras de alta producción y ecosistemas sensibles a la contaminación, hacen imperativo un plan de ordenamiento del uso de los recursos costeros.

El deterioro ambiental, que muchas veces se identifica sólo por el olor penetrante de la trimetilamina (olor a pescado descompuesto), tiene su expresión más dramática en el impacto de los residuos industriales líquidos en la zona costera, que normalmente pasa inadvertido por falta de estudios ecológicos. El "redescubrimiento" de la polu­ción ocurre cuando el daño se hace permanente o la situación se hace crítica.

Desechos producidos por la industria pesquera

Un análisis del problema de los desechos en la industria pesquera debe abordarse desde tres aspectos diferentes: actividad de la flota pesquera, faenas de descarga y proceso industrial.

i) Actividad de la flota pesquera. La flota pesquera industrial de Talcahuano está com­

puesta de 96 buques, con un rango de capacidad de bodega de 100 a 750 m3, un promedio de 374 ton y una capacidad total de 36.000 ton. Hay tres factores de contaminación por esta actividad, que deberían ser revisados:

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Figura 1. Mapa de zona costera de la VIII Región, indicando la ubicación de los puertos pesqueros industriales, localizacion de las plantas elaboradoras y áreas ecológicamente alteradas.

Coastal zone map of Eigth Region, showing the industrial fishing port, fishing meal factories and some ecological disturbed area.

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a) Aguas de sentina. El achique de sentinas desde los barcos se realiza frecuentemente en el puerto previo a la recarga de combustible.

b) Limpieza de bodegas. El lavado de las bodegas se realiza en puerto, utilizando la bomba de descarga y evacuando todos los residuos al mar.

c) Derrames ocasionales de hidrocarburos en las faenas de carga de combustible o reparaciones en puerto.

Las aguas de sentina deberían ser eliminadas de acuerdo a las normas internacionales y bajo estricto control de la autoridad marítima, a través de controles de bitácora del buque.

Las aguas del lavado de bodegas y aguas de lavado de sistemas de descarga deberían considerar procesos de tratamiento o eliminación fuera de la plataforma continen­tal en sitios previamente seleccionados.

¡i) Faenas de descarga.

Durante el proceso de descarga de la pesca, el principal factor de contaminación es el agua de sangre, producida en las bodegas del buque y que es vaciada directamente al mar.

En la zona centro sur la tendencia de la industria ha sido aumentar la capacidad de bodega en la flota pesquera con el propósito de aumentar la eficiencia en la captura y disminuir los costos de operación. Esto significa un mayor tiempo de permanencia de la pesca en bodega, disminución del rendimiento en la elaboración de materia prima y un incremento de los orgánicos en los RIL.

La descomposición del pescado aumenta los desechos y su impacto en el agua de mar, al aumentar la solubilidad de las proteínas y la concentración de material particulado. Se estima que en sólo 12 horas las pérdidas por descompo­sición pueden llegar a un 15% en buques de alto tonelaje. Los parámetros que influyen la descomposición son: el tiempo de residencia del pescado en las bodegas del buque, temperatura ambiente, presión de la pesca sobre el fondo de la bodega (con la exudación de líquidos y pérdidas de grasas) y mecanismos propios de la captura (Enríquez & Bustos, 1987).

La industria pesquera de Talcahuano se caracteriza por trasladar en camiones la pesca desde el puerto de desem­barque hasta las plantas elaboradoras (distancias de 2 a 4 km) por el sector urbano. Esto produce molestias en la población por el continuo derrame de aguas de sangre y mal olor. La situación se hace crítica con el traslado de desechos de materia prima desde las plantas de conservas y congelados, o por el transporte de aguas de cola (Tabla 1).

Una solución planteada para disminuir la contamina­ción por aguas sangre durante las faenas de descarga es la reutilización de las aguas de bombeo, lo que permitiría la concentración de las proteínas solubles y el material

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TABLA 1

Características generales en 12 plantas pesqueras de reducción, en Talcahuano, en relación a la evacuación de sus residuos (marzo, 1988)

General description of twelve fish meal factories located on Talcahuano, related to the waste discharge

orgánico particulado. Estas aguas residuales podrían ser finalmente incorporadas al proceso de producción (Enrí-quez y Bustos, op. cit.) y no devueltas al medio enrique­cidas con materia orgánica.

iii)Proceso industrial Durante el proceso industrial se analizan tres fuentes

potenciales de contaminación:

a) Pozos de almacenamiento

La descarga de pescado desde los buques puede ser realizada directa o indirectamente a la planta a través de camiones que llevan el pescado hasta los pozos de almacenamiento. Si la descarga es directa, la recirculación de las aguas debería ser posible, siendo una limitante la distancia del sitio de descarga. La descarga indirecta dificulta este proceso y además produce un mayor deterio­ro del pescado por la demora y sucesivas cargas y descargas.

La degradación proteica se produce inmediatamente después de la muerte y comienza por una acción enzimáti-ca, para continuar por una rápida acción bacteriana y procesos oxidativos de los productos de degradación. El aumento de la temperatura ambiente en verano acelera los procesos de descomposición tanto en las bodegas (por el desprendimiento de gas sulfídrico) como en los pozos. Uno de los principales compuestos producidos por la acción bacteriana son los óxidos de trimetilamina, hedor característico del pescado descompuesto.

b) Gases y partículas a la atmósfera

Las trimetilaminas son compuestos tóxicos de alta volatilidad (punto de ebullición de 3,5°C), por lo que no alcanzan a ser retenidos por los lavadores de gases y

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escapan al ambiente. Además la eventual adición de formalina durante el procesamiento del pescado en descom­posición, como una forma de evitar pérdidas mayores de proteínas, produce un foco de contaminación puntual.

Otro factor de contaminación atmosférica son las partículas generadas por los combustibles usados (partícu­las de carbón e hidrocarburos) y partículas de harina. Como una forma de evitar este tipo de contaminantes se han instalado, en algunas industrias, sistemas lavadores de gases y chimeneas de 40 m de altura (Tabla 1).

Un proceso eficiente, usando lavadores de gases y chimeneas de 40 m de altura, sólo debería liberar a la atmósfera vapor de agua. Una nueva tecnología implemen-tada recientemente en el diseño de plantas de harina es la recirculación de los vapores agua en el proceso, lo que incluso eliminaría el desprendimiento de gases a la atmós­fera. Actualmente existen tres pesqueras que poseen estos sistemas.

c) Residuos líquidos de proceso

Una vez extraído el mayor porcentaje de sólidos en la prensa, el líquido pasa a las centrífugas para extraer los aceites, los líquidos residuales son conocidos como "agua de cola".

Dependiendo de la materia prima en elaboración, la composición promedio del agua de cola es: 89,5-91% de agua, 5-8% proteínas, 0,5-1% de aceites, 1,5-1,8% sales minerales y 4-7% de sólidos.

Una fábrica que elabora normalmente 400 ton d í a - 1

de pescado, produce ca. 50 m3 de agua de cola, de la que se puede extraer 5.000 kg de solubles de pescado al 50% o 2.500 kg de pescado anhidro (harina de solubles). Si suponemos que la fábrica trabaja 15 días al mes, las cifras suben a 75.000 kg de solubles de pescados al 50% o 35.500 kg de harina de solubles (Silva, 1959).

La cantidad de materia orgánica que puede ser aprove­chada a partir del agua de cola es significativa para un proceso industrial (Junge, 1959); sin embargo, en Tal-cahuano, no todas las plantas poseen evaporadores de agua de cola (ver Tabla 1).

En condiciones adecuadas de dilución y utilizando bacterias adaptadas (Técnica del BOD), en 5 días puede ser degradada aproximadamente el 70% de la materia orgánica (Young, 1984). Los requerimientos de oxígeno en los RIL de las pesqueras (BOD) son extremadamente altos: de 457-5.157 mg de oxígeno por litro (Tabla 2). Los amplios rangos observados se deben a diferencias de eficiencia de las plantas. En condiciones normales de oxígeno se ha observado que se requiere de 30-40 días para remineralizar un 75% de la materia orgánica (Skopintsev, 1981).

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Características de los contaminantes

a) Heterogeneidad de los residuos

La heterogeneidad de los residuos industriales es uno de los principales problemas del tratamiento y de la evacuación de desechos. Desde este punto de vista, existen decisiones que deben ser tomadas en cuanto a segregación de desechos provenientes de procesos diferentes o la incorpo­ración de todos los residuos a un ducto común. Esta última opción es la más frecuente en la industria pesquera, lo que produce serios problemas en el manejo de los residuos por sus altos volúmenes.

b) Materia orgánica de fácil degradación

En general, los residuos del proceso industrial están constituidos por materia orgánica de fácil degradación (con excepción de los aceites y grasas) y, por lo tanto, presentan una alta demanda de oxígeno. En estudios de cinética, en laboratorio, no se observa aparición de interferentes durante la oxidación de la materia orgánica y las curvas obtenidas se asemejan a una reacción de primer orden.

c) Grasas

Las materias grasas corresponden principalmente a aceites insaturados y ésteres de ácidos grasos. Son compues­tos hidrofóbicos y una parte importante de ellos se saponifica, formando compuestos de baja solubilidad y de gran adherencia.

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d) Otros contaminantes

El lavado y sanitización de la planta debe realizarse al menos una vez a la semana. Durante este proceso se utilizan detergentes, hidróxido de sodio, hipoclorito de sodio y otros compuestos que se evacúan por los efluentes ordinarios.

Información básica promedio, obtenida de 9 industrias pesqueras que evacúan sus RIL en la Marisma Rocuant, permiten tener una aproximación del problema de capaci­dad asimilativa (Tabla 3).

Las características de los RIL indican un aporte promedio de 233 ton de materia orgánica y 2 ton de grasas en un ciclo mareal, lo que excede la capacidad de oxidación de las aguas de la marisma considerando que el tiempo de residencia de las aguas es mayor de un ciclo mareal. Si se considera que el volumen promedio de las aguas de la marisma es de 419.000 m 3 , entonces suponien­do que las aguas estuvieran completamente saturadas y existiera una mezcla homogénea, la disponibilidad total de oxígeno sería de 3.5 ton de oxígeno, valor equivalente a 1.22 veces el requerimiento de DBO por hora. Lo que muestra de cómo se ha excedido la capacidad asimilativa de este cuerpo receptor y explica su constante suboxia, aun durante el invierno con condiciones favorables para su recuperación (i.e. disminución de RIL, aumento de volumen por aportes de agua de escurrimiento superficial y lluvias) (Ahumada et al., 1988).

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Posibles daños y magnitud del impacto

La evacuación directa de desechos orgánicos al mar, provenientes de aguas de sangre, produce cambios en la transparencia del agua debido al material particulado; incor­pora residuos amoniacales e importantes cantidades de materia orgánica.

a) Cambio en las condiciones físicas y químicas del agua de mar

Los cambios físicos producidos, en el agua de mar, por la evacuación de desechos de la industria pesquera (aguas de sangre) son: incremento de partículas en suspensión y alteración del intercambio de gases con la atmósfera. En el caso de los residuos del proceso industrial, otra alteración física frecuente es la contaminación térmica, temperaturas superiores a 50°C.

Figura 2. Evolución de la flota pesquera en Talcahuano, San Vicente, relacionada a número de buques, capacidad de bodega acumulada y tamaño promedio.

Talcahuano, San Vicente, fishing fleet evolution. Graph compared anual amount of ships, total hold capacity and mean of hold capacity.

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Los cambios químicos del ambiente derivan principal­mente de la incorporación de grandes volúmenes de materia orgánica, que el cuerpo de agua receptor no posee la capacidad para degradar hasta nutrientes. En estas condiciones se altera el contenido de oxígeno disuelto, que en casos extremos puede llegar a la anoxia casi permanente (es el caso de la Marisma Rocuant, en Talcahuano (Rudolph & Ahumada, 1987); alteraciones en el pH del agua y en la capacidad de óxido-reducción de los sedimentos. Cambios importantes de pH pueden producir­se, en los efluentes, después de los lavados de planta (utilización de hidróxido de sodio e hipoclorito de sodio).

b) Alteración de ciclos

La oxidación de la materia orgánica alóctona que llega al ambiente produce en su remineralización "nutrientes inorgánicos" (nitratos, ion amonio, fosfatos) que aumen­tan la fertilidad de las aguas. Esta producción de nutrientes se realiza con el consumo de oxígeno disuelto del agua. Si la demanda de oxígeno, por el aporte de material orgánico, supera la tasa de intercambio de oxígeno con la atmósfera, se produce un déficit de oxígeno, el que es cubierto por otro elemento aceptor de electrones: el nitrógeno, que se encuentra a la forma de nitrato (los nitratos son reducidos a nitritos, ion amonio o hasta nitrógeno molecular), alterando el ciclo del nitrógeno en ese ambiente en particular.

Otro ciclo que puede verse alterado, en condiciones de exceso de materia orgánica, es el de azufre. Este elemento se encuentra naturalmente en el agua de mar como sulfato y en condiciones de anoxia, actúa como agente oxidante de la materia orgánica, siendo reducido a sulfídrico por la acción bacteriana.

En la cabeza de la bahía de Concepción y adyacente a la desembocadura de la Marisma Rocuant existió una pradera de Gracilaria sp. (Pelillo) y un importante banco de Mulinia sp. (Almeja). Las algas fueron las primeras en ser afectadas por los RIL e intercambio de aguas con la marisma. En 1986 se produjo una mortandad masiva de Mulinia sp., estimándose que los individuos muertos y varados en la playa eran de 28,8 x 1012 individuos adultos, o un 80% del banco (Rudolph & Ahumada, 1987).

c) Alteraciones en la diversidad de especies

El principal punto crítico de la contaminación por materia orgánica corresponde a la disminución en la concentración de oxígeno disuelto del agua. Este gas se disuelve en el agua de acuerdo a la presión parcial del

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oxígeno en la atmósfera, hasta alcanzar un punto de equilibrio, el que dependerá de procesos de difusión turbulenta, mezcla y estratificación. De tal manera que la reposición bajo unos metros de la superficie es lenta. Valores de un 50% del punto de saturación son conside­radas como letales para los peces pelágicos.

La descarga de RIL de la industria pesquera puede producir una disminución de oxígeno disuelto hasta un 35% de saturación, en extensiones de algunas decenas de km 2 , como ocurre en la bahía de San Vicente (VIII Región), llegando a ser anóxica en las zonas cercanas a los efluentes. La materia orgánica de difícil degradación (aproximadamente un 5 a 7%) sedimenta, cambiando las condiciones del medio y formando fangos anóxicos alta­mente reductores. La degradación de la materia orgánica, en condiciones naturales en el mar puede durar 50 a 60 días, período que aumenta al disminuir el oxígeno disuelto. Este tipo de alteración trae como consecuencia mortandad de peces pelágicos e inhabilita grandes extensio­nes protegidas (bahías) para la postura y crianza de algunas especies pelágicas y neríticas (ej., sardina tableada, lisas, corvinas, etc.). Valores extremos o ausencia del oxígeno disuelto y la acumulación de fangos reductores producen la muerte de la mayor parte de la fauna bentónica. El sistema finalmente queda reducido a una fauna compuesta por poliquetos (gusanos), microflagelados, microciliados y bac­terias, que viven dependientes de la cadena del detritus. Ejemplos de condiciones extremas son: Puerto en Iquique, cabeza de la bahía de Concepción, la marisma Rocuant (Talcahuano) y puerto de San Vicente.

Los lípidos producen dos efectos importantes en el ecosistema: los aceites forman un delgado fi lm sobre la superficie del agua impidiendo su oxigenación, y las grasas saponificadas se adhieren a sustratos del intermareal impidiendo la fijación de especies o bien impidiendo físicamente la realización de procesos fotosintéticos y metabólicos de las algas.

d) Cambios estéticos

Las áreas utilizadas para la evacuación de residuos industriales líquidos de la industria pesquera sufren severos cambios en la transparencia del agua, hedor desagra­dable, coloraciones producto de frecuentes blooms fito-planctónicos o de bacterias. Actualmente este tipo de uso de la zona costera es excluyente del uso recreacional de importantes sectores costeros. Ejemplo de ello es, en Iquique, desde el antiguo "Muelle de Pasajeros" hasta más al norte de Punta Negra, una extensión de alrededor de 5 km de costa; o el caso de la cabeza y parte importante de la bahía de Concepción.

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e) Reversibilidad de los cambios

La incorporación de materia orgánica alóctona y la incapacidad del sistema para degradarla produce cambios profundos en los ecosistemas marinos y acumulación de sedimentos reductores (ácidos húmicos y fúlvicos), refrac­tarios a la degradación, los cuales requieren de años para su recuperación después de retirar los factores que produje­ron la perturbación.

Uno de los ejemplos más dramáticos es la Marisma Rocuant, en Talcahuano, en donde en diez años se cambió la estructura ecológica del sistema y donde actualmente se producen coloraciones rojas de las aguas, producidas por la alta biomasa bacteriana (Fig. 3). La aplicación de técnicas de Evaluación de Impacto Ambiental determinan que esa área tiene una contaminación extrema (Ahumada et al., 1987).

Figura 3. Fotografía aérea de la Marisma Rocuant, conocida normal­mente como "Canal El Morro" , mostrando los efectos de coloración producidos por el crecimiento exacerbado de bacterias (Ahumada et al., 1988). (Ver fotocolor en página 147). Aerial photograph over Rocuant salt-march area, called "Canal El Morro", showing red water colours by bacterial blooms (Ahumada et al., 1988).

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Estrategias para la eliminación de los desechos

Existen dos estrategias distintas en la eliminación de dese­chos industriales: a) tratamiento y evacuación de residuos de acuerdo a las normas de emisión, como una forma de cumplir exigencias, y b) aplicación de tecnología orientada a introducir cambios en los procesos industriales con el propósito de aumentar la eficiencia y optimizar el uso de la materia prima.

Tratamiento y evacuación de residuos

El tratamiento de los residuos industriales es una solución técnica que implica la racionalización del manejo de residuos y la aplicación de algún tipo de tratamiento. Los tratamientos pueden ser: primarios (sedimentación o flota­ción de partículas, neutralización: reduce la cantidad de sólidos y la demanda de oxígeno); secundarios (reactores de lodos activados, estanques de aireación, concentradores: procesos de oxidación bioquímicos) y terciarios (coagula­ción, precipitación, adsorción con carbón activado, clorina-ción, ozonacion: tratamientos para remover contaminantes específicos y preparar el agua para ser reusada) (Sudstrom & Klei, 1979).

Actualmente existen tecnologías específicas para el tratamiento de residuos industriales de naturaleza diversa; incluso en términos técnicos se habla de la Mejor Tecnolo­gía Disponible y la Mejor Tecnología Utilizable. La diferencia entre ellas está en los costos y su aplicación dependerá de un análisis de costo-beneficio.

Cualquiera sea el tipo de tratamiento siempre se van a producir desechos, aunque sus volúmenes disminuyen significativamente. Su evacuación al mar o eliminación está sujeta a las siguientes alternativas:

a) Efluentes submarinos. Ductos que transportan los residuos a profundidades superiores a 40 m y donde la capacidad de asimilación del océano permite la reminerali-zación de importantes volúmenes de materia orgánica.

b) Sitios oceánicos de vaciamiento de desechos industria­les. Son sitios elegidos, distantes de la costa, donde buques cisternas transportan los desechos para su evacuación.

c) Sitios de incineración de desechos. Son áreas oceáni­cas elegidas de acuerdo al patrón de comportamiento meteorológico, donde buques incineradores pueden reducir los desechos.

En Chile, los reglamentos actuales y proyectos de reglamentos sólo consideran la posibilidad de efluentes submarinos. Los sitios de vaciamiento, que tienen algunas ventajas sobre los efluentes submarinos, están siendo evaluados y los resultados, no muy prometedores, han sido discutidos intensamente en la literatura. Este tipo de eva-

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cuación de desechos ha sido usado en países noreuropeos yen la costa este de Estados Unidos (Muir, 1984; Duedallef al., 1984). Los procesos de incineración aparecieron como una alternativa y por los resultados de investigaciones recientes presentan ventajas comparativas sobre los sitios de vaciamiento (O'Connor et al., 1985; Lankes, 1985), pareciendo ser la solución más limpia.

Modificación de procesos

Se requiere de investigación tecnológica acabada para modificar los procesos en beneficios de una menor cantidad de contaminantes, reutilización de energía y recuperación de desechos.

Desde un punto de vista empresarial las acciones y políticas de tratamiento de los residuos industriales van ha depender de las normas y los estándares vigentes*.

Generalmente los problemas ambientales producidos por las industrias se aceptan como una incomodidad propia del desarrollo; sin embargo, la ley es cada vez más clara y tiende a poner fuertes restricciones al uso del mar como un cuerpo receptor de desechos o permitir la salida de gases a la atmósfera.

Los residuos industriales son responsabilidad de la empresa y por sus características no pueden ser evacuados directamente al mar o a la atmósfera, de manera que deben ser sometidos a distintos tipos de tratamientos. Los principales son recuperación de subproductos (agua de sangre), para mejorar la calidad de la harina; sedimentación de partículas, para no disminuir la transparencia en el sistema receptor; estanques de oxidación, para disminuir los requerimientos de oxígeno; sistema lavador de gases, para evitar malos olores y salida de partículas, etc. El tratamiento, así como la recuperación de residuos (que podrían representar un beneficio adicional en la calidad de sus productos) deben ser enfrentados como una responsa­bilidad ambiental de las empresas y sus costos incorpora­dos a los costos de producción.

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