LAS EXCRETAS PORCINAS COMO MATERIA PRIMA PARA PROCESOS DE RECICLAJE UTILIZADOS EN ACTIVIDADES AGROPECUARIAS.

LAS EXCRETAS PORCINAS COMO MATERIA PRIMA
PARA PROCESOS DE RECICLAJE UTILIZADOS
EN ACTIVIDADES AGROPECUARIAS.
Gerardo DOMINGUEZ-ARAUJO, Alberto Jorge GALINDO-BARBOZA,
Gerardo SALAZAR-GUTIÉRREZ, Gerardo BARRERA-CAMACHO y
Francisco Javier SANCHEZ-GARCIA.
Instituto Nacional de Investigaciones
Forestales, Agrícolas y Pecuarias
Centro de Investigación Regional Pacifico Centro
Campo Experimental Centro-Altos de Jalisco
Tepatitlátn de Morelos Jalisco, Noviembre 2014
Folleto Técnico No 6
ISBN: 978-607-37-0320-8
DIRECTORIO
SECRETARÍA DE AGRICULTURA, DESARROLLO RURAL,
PESCA Y ALIMENTACIÓN
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INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES, AGRÍCOLAS Y PECUARIAS
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CENTRO DE INVESTIGACIÓN REGIONAL PACÍFICO CENTRO
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Jefe del Campo Experimental Centro Altos de Jalisco
LAS EXCRETAS PORCINAS COMO MATERIA PRIMA
PARA PROCESOS DE RECICLAJE UTILIZADOS EN
ACTIVIDADES AGROPECUARIAS.
MC. GERARDO DOMÍNGUEZ ARAUJO
Investigador del C.E. Centro-Altos de Jalisco
MC. ALBERTO JORGE GALINDO BARBOZA
Investigador del C.E. Centro-Altos de Jalisco
DR. GERARDO SALAZAR GUTIÉRREZ
Investigador del C.E. Centro-Altos de Jalisco
DR. GERARDO BARRERA CAMACHO
Investigador del C.E. Uruapan.
ING. S.P. FRANCISCO JAVIER SÁNCHEZ GARCÍA
Iniciativa Privada.
INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES,
AGRÍCOLAS Y PECUARIAS
CENTRO DE INVESTIGACIÓN REGIONAL PACIFICO CENTRO
CAMPO EXPERIMENTAL CENTRO-ALTOS DE JALISCO
TEPATITLÁN DE MORELOS, JALISCO, MÉXICO
NOVIEMBRE 2014
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en actividades agropecuarias.
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Primera Edición
Impreso en México. Printed in México
ISBN : 978-607-37-0320-8
Folleto Técnico Núm.6
Noviembre 2014
CAMPO EXPERIMENTAL CENTRO-ALTOS DE JALISCO
Km. 8 Carretera libre Tepatitlán-Lagos de Moreno, Colonia Las Cruces, Tepatitlán de
Morelos, Jalisco, México. C.P. 47600 Tel. 01 800 088 2222 ext. 84529
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los Talleres Gráficos de Prometeo Editores, S.A. de C.V. Libertad 1457, col. Americana, Guadalajara, Jalisco, C.P.44160 Tel. 01 (33) 38262726.
Su tiraje consta de 500 ejemplares.
La cita correcta de esta obra es:
Domínguez-Araujo, G., Galindo-Barboza, A. J., Salazar-Gutiérrez, G., Barrera-Camacho, G. y Sánchez-García, FJ. Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en actividades agropecuarias. Folleto Técnico Núm. 6. Campo Experimental Centro-Altos de Jalisco, Tepatitlán de Morelos, Jalisco, México.46p
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN........................................................................1
DISEÑO Y SISTEMAS DE
PRODUCCIÓN DE GRANJAS PORCINAS...............................3
Consideraciones Generales..................................................3
SISTEMAS DE CRIANZA...........................................................7
POBLACIÓN ANIMAL.............................................................. 11
CONCEPTUALIZACIÓN DE LAS EXCRETAS........................12
FACTORES QUE AFECTAN LA CANTIDAD
Y CALIDAD DE LAS EXCRETAS.............................................14
CLASIFICACIÓN DE LAS EXCRETAS Y SUS
CARACTERÍSTICAS NUTRICIONALES..................................18
COMPOSICIÓN DE LAS EXCRETAS......................................22
Excretas sólidas..................................................................22
Excretas líquidas.................................................................26
PÉRDIDA DE NUTRIMENTOS................................................28
ALTERNATIVAS DE MANEJO DE RESIDUOS
EN GRANJAS PORCINAS.......................................................29
RECOMENDACIONES............................................................35
BIBLIOGRAFÍA.........................................................................36
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
I
ÍNDICE DE CUADROS Y FIGURAS
Figura 1. Instalaciones, casetas de engorda........................................5
Figura 2. Instalaciones, casetas de maternidad...................................5
Figura 3. Comercialización de cerdos en pie.......................................6
Figura 4. Módulo manejo integrado de residuos.................................. 6
Figura 5. Tipo y calidad de alimento para cerdos....................17
Figura 6. Edad y etapa fisiológica del animal............................... 17
Figura 7. Manejo e instalaciones.............................................17
Figura 8. Excretas sólidas.......................................................21
Figura 9. Excreta semilíquida..................................................21
Figura 10. Excreta líquida........................................................21
Figura 11. Pérdida de nutrimentos,
por lavado y/o en forma de gases............................................29
Figura 12. Perdida de nutrimentos por filtración......................29
Figura 13. Forma física de las excretas..................................30
Figura 14. Proceso de excretas sólidas,
lavado manual (Ensilado de cerdaza)......................................30
Figura 15. Proceso de excreta de
casetas de gestación (composta y vermicomposta)................31
Figura 16. Proceso de excreta líquida
(sistema de generación de biogás y
tratamiento de aguas residuales)...............................................31
Figura 17. Sistema de Producción Integral Sostenible............... 32
Cuadro 1. Producción diaria de excretas
según el tipo de cerdo..............................................................12
Cuadro 2. Excreción anual de nutrimentos.............................24
Cuadro 3. Composición nutritiva de
excretas porcinas sólidas en base a % de la MS.....................25
Cuadro 4. Composición nutritiva
de excretas líquidas porcinas (%)............................................27
II
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
INTRODUCCIÓN.
El cerdo se cría en casi todo el mundo, con la finalidad
de obtener alimento cárnico, por sus buenas características nutricionales y por su buen sabor. Crecen y maduran con rapidez, tienen un periodo de gestación corto
(114 días), de las madres se obtienen camadas numerosas, son omnívoros y consumen una gran variedad
de alimentos convirtiendo los cereales y leguminosas
en carne (FIRA, 2012). De acuerdo con el censo agropecuario INEGI 2007, en México se contabilizaron más
de 979 mil unidades de producción de ganado porcino. De estas unidades de producción porcino un 59.3%
se dedica a la engorda. Un 15.0% produce lechones
(cerdos menores a 8 semanas), otro 15.0 % mantiene
vientres con ciclo completo y un 10.7% cuenta con sementales.
En los últimos años la producción porcina se ha visto
afectada en los inventarios actuales, sin embargo la
acumulación de excretas producidas a provocado, un
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
1
aumento en los niveles de nitrógeno y fósforo que se
aportan al suelo, lo que supone un exceso de dichos
elementos sobre las necesidades de las plantas. Al
mismo tiempo, se tiene un aumento en las emisiones
de amoniaco al medio ambiente, y por consiguiente el
mal olor que estos emiten. Esto como el resultado del
mal manejo o en algunos casos nulo de los residuos
generados. Resaltando la importancia de conceptualizar la excreta, que factores afectan la cantidad
y calidad de la misma, para de aquí, clasificarla y conocer sus características nutricionales, previendo su
impacto negativo al medio ambiente y/o considerar al
residuo como una oportunidad, brindando manejo y
tratamiento a la misma.
Este manejo y tratamiento de las excretas se conjunta en un Sistema Integral de Producción Sostenible (SIPIS), el cual se compone de alternativas de
manejo de residuos en granjas porcinas, como a)
ensilado de cerdaza, b) composta y vermicomposta,
c) biodigestores y tratamiento de aguas residuales,
2
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
caracterizados por su fácil adopción en pequeñas y
medianas granjas de cerdos, a un costo razonable,
que trabajando en coordinación dichas tecnologías
generan subproductos (ingredientes alimenticio, abonos orgánicos, biogás y agua residual tratada).
SISTEMAS DE PRODUCCIÓN DE
GRANJAS PORCINAS.
CONSIDERACIONES GENERALES.
En toda explotación porcina es importante considerar
algunos aspectos, que conlleve a que los cerdos encuentren un área de confort y desarrollen todas sus características productivas, generando mejor calidad de
productos y por ende mejor ingresos por ventas.
a. Ubicación de piara. El lugar idóneo para establecer
una unidad de producción porcina es en el medio rural, alejado de zonas urbanas.
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
3
b. Diseño de granja. En una granja moderna de ciclo
completo la principal infraestructura se encuentran
en un área totalmente cercada para evitar entrada
de personas y animales, contar con instalaciones
y construcciones adecuadas (entrada a la explotación, recepción y oficina, caseta de gestación y
maternidad, área de destete, crecimiento-desarrollo
y finalización, teniendo en cuenta un buen sistema
de drenaje en todas las casetas, con el objeto de
colectar la mayor cantidad de residuos sólidos y
líquidos, para someterlos a un buen proceso (manejo y/o tratamientos), y destinar estos a la mejor
utilización ya como subproductos transformados
(Figura 1 y 2).
c. Programas higiénicos y sanitarios estrictos. Con la
finalidad de reducir mortalidad en todas las etapas
productivas y controlar las enfermedades.
d. Ciclo productivo del cerdo. Para todo porcicultor es
de gran importancia conocer el ciclo de producción
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Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
porcina, desde su nacimiento hasta que es llevado
a mercado, siendo esencial el manejo de todas las
etapas, para hacer rentable la actividad.
e. Disciplinas afines. Seguir las buenas prácticas de disciplinas afines (nutrición, alimentación, reproducción,
genética , sanidad.
f. Comercialización. Conocer las tendencias de demanda y oferta del producto (precio de venta a pie y en
canal).
Figura 1. Instalaciones, casetas de
engorda.
Figura 2. Instalaciones, casetas
de maternidad.
g. Manejo Integrado de Residuos Sólidos y Líquidos.
Manejo y aprovechamiento integral de residuos or-
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
5
gánicos bajo un enfoque de sostenibilidad, se consideran alternativas de manejo de residuos en granjas
porcícolas (Figura 3 y 4).
h. Normatividad. Cumplir con las obligaciones fiscales y
sanitarias vigentes.
i. Capacitación de personal. Poner atención a la mano
de obra necesaria para hacer una labor de primera
clase (Galindo et al., 2013).
6
Figura 3. Comercialización de cer-
Figura 4. Módulo manejo integrado
dos en pie.
de residuos pecuarios.
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
SISTEMAS DE CRIANZA.
De acuerdo a la finalidad de crianza de cerdos, las
granjas se dividen en 4 tipos: 1) Ciclo completo, 2)
Productores de pie de cría, 3) Productores de lechones y 4) Productores de cerdo de Engorda.
La granja de Ciclo Completo es cerrada, hembras y
machos ingresan en un determinado tiempo, los lechones nacen, se destetan, crían y se engordan en la misma granja hasta que alcancen el peso a mercado. La
granja Productores de pie de cría se compone de hembras reproductoras y/o sementales, donde se establecen
programas de genética, las cuales se especializan en la
producción de progenitores para su venta a otras granjas comerciales. Las granjas Productores de lechones
también se componen de hembras y/o machos, en donde los lechones nacen y salen a venta, manteniendo a
los progenitores en dicho sitio. La granja Productores
de cerdos de engorda no hay hato reproductor, los destetes se llevan a la granja a los 25-30 Kg., y se les en-
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
7
gorda hasta el peso a mercado (Taiganides et al., 1996;
Navarrete et al., 2009).
En los sistemas de producción porcina, cualquiera que
se elija, los aspectos de producción y manejo de la
granja son esenciales para la obtención de parámetros
productivos idóneos. Aunado a que los cerdos deben de
ser alojados en instalaciones de acuerdo con el sistema
de producción en que se les explota.
1. Instalaciones tecnificadas: Los porcinos son criados
en granjas generalmente grandes que pueden llegar
a tener más de 100,000 cerdos de diferentes edades, están ubicados en instalaciones automatizadas,
además de que utilizan lo último en tecnología para
su producción. Generalmente los animales producidos en este sistema van a los mercados de las grandes ciudades como Guadalajara y el Distrito Federal,
entre otras. Los procesos de limpieza y recolección
de residuos se rigen por la infraestructura con la que
cuentan estos sistemas, siendo en la mayoría de los
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Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
casos contraproducente, ya que en el proceso de lavado de la granja no se obtiene el máximo de potencial de las excretas, para su transformación.
2. Instalaciones tradicionales o semitecnificadas:
Los cerdos son criados en explotaciones de diferente tamaño, donde tienen desde 100 animales
en adelante y su objetivo es la venta del ganado
para abasto. A diferencia de las instalaciones tecnificadas, estas instalaciones son tradicionales y
no usan lo último que hay en tecnología para esta
especie. Este tipo de producción se ajusta para la
implementación de buenas prácticas de manejo,
dentro de la línea de producción, así como el manejo de residuos, debido a que las instalaciones
se prestan para la limpieza y recolección de residuos, aprovechando al máximo su potencial nutritivo para su transformación, resaltando que esta
actividad se realiza principalmente en los estados
del centro del país como Guanajuato, Michoacán,
Jalisco y el Estado de México.
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
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3. Traspatio, sistema rural o de autoabastecimiento: Los
porcinos son mantenidos en corrales rústicos construidos sin tecnología alguna con materiales de la región. Este tipo de producción se da principalmente en
las zonas rurales de nuestro país y son explotaciones
de pocos animales, en la mayoría de los casos no pasan de 10. Estos animales son como alcancías para
sus dueños, porque los venden cuando necesitan dinero, o los consumen cuando hay fiestas. En la mayoría no existe ningún manejo de los residuos generados en este tipo de sistema, más aún potencializan
el grado de contaminación, sin embargo son candidatos ideales para el desarrollo e implementación de
buenas prácticas de manejo de excretas (Lastra et
al., 2000; Navarrete et al., 2009; FIRA, 2012; Galindo
et al., 2013)
En todos los casos anteriores, depende del entorno en
proporcionar los insumos para el desarrollo de dicha actividad, y resaltar que en los tres casos la explotación
de cerdos en confinamiento, se suma al daño y deterio-
10
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
ro que actualmente tienen los recursos naturales, contaminación del aire, suelo y agua, a raíz de los gases
emitidos de las heces y orina (residuos), generados en
los “procesos de producción”, que hace necesario poner en práctica acciones de conservación dirigidas a
recuperar y manejar dichos “residuos” adecuadamente con el fin de asegurar su disponibilidad futura (León
1995; Mariscal 2004).
POBLACIÓN ANIMAL.
Conocer la población animal en cada una de las etapas de la granja, es de vital importancia, no solo es
conocer el número de vientres, es relevante calcular el
número exacto de materia fecal a partir de cada animal, dependiendo de la etapa fisiológica en la que se
encuentra y así calcular el total de excretas de todas
las etapas de producción, esto ayudara a planificar las
metas y objetivos dentro de la misma explotación. Se
han realizado varios estudios de años atrás para estimar la cantidad de materia fecal (Cuadro 1) incluyendo
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
11
las heces, orina y agua: (Gadd, 1973; Perez, 1992;
Penz, 2000).
Cuadro 1. Producción diaria de excretas según el
tipo de cerdo
Estiércol
kg/día
Est. + orina
kg/día
Volumen
l/día
Volumen
m3/animal/
mes
25-100 kg
2.3
4.9
7.0
0.25
Hembra
3.6
11.0
16.0
0.48
H. lactación
6.4
18.0
27.0
0.81
Semental
3.0
6.0
9.0
0.28
Lechón
0.35
0.95
1.4
0.05
Promedio
2.35
5.8
8.6
0.27
(Mariscal, 2004).
CONCEPTUALIZACIÓN DE LAS EXCRETAS.
Para intentar una mejora en el manejo y utilización de
las excretas es necesario que se conozca con más
precisión lo que son. Un modo simple de lograrlo, es
sabiendo dónde, cuánto, cómo y a partir de que se origina. Hay dos formas de cómo se pueden considerar
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Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
las excretas: Como desecho de la alimentación de los
animales sin pensar en ningún tipo de tratamiento, o
bien como materia para reciclaje.
1. Como desecho de los animales: Su origen está en los
alimentos que se proporcionan a los animales, de los
cuales el organismo toma los nutrientes necesarios
para su mantenimiento, producción y reproducción;
se le agregan elementos de la digestión no utilizados por el metabolismo, los cuales ya mezclados se
expulsan fuera del mismo y dan como resultado las
heces y orina (Salazar, 2004).
2. Como materia prima para procesos de reciclaje:
Tiene como origen las heces y orines recién expulsados, los cuales están constituidos por el sobrante del alimento ya digerido pero no utilizado por el
organismo, aparte se le suman desperdicios como
camas, residuos de comida o material añadido de
forma deliberada para aumentar la materia seca y
así asegurar satisfactoriamente su manejo durante
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
13
el almacenamiento y transporte (Grundey, 1982),
viéndose afectado por el tipo de alimento y por el
organismo en el cual se ha formado (Salazar, 2004).
Este último concepto nos lleva a profundizar más en el
tema de las características nutritivas de las excretas y
como repercuten algunos factores en su composición,
impactando de forma positiva en implementación de alternativas para mejoras o impactando de manera negativa, deteriorando el entorno debido a su poder contaminante (Salazar, 2004)
FACTORES QUE AFECTAN LA CANTIDAD Y
CALIDAD DE LAS EXCRETAS.
Es importante tener en cuenta que la cantidad producida de excretas varía básicamente por los factores
ligados al alimento y el animal (etapa fisiológica), y
ligados a las instalaciones (diseño y equipo). De la
misma forma es imprescindible conocer los factores
que afectan directamente su composición (calidad),
14
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
dichos factores son los siguientes (Salazar, 2004;
Mariscal, 2004).
1. - El alimento:
a. Cantidad de alimento
b. Composición del alimento (Sistema de formulación)
c. Calidad del alimento (Sistema de formulación)
d. Estado del alimento (Vida de anaquel y almacenamiento)
2. - El animal:
a. Estado de salud animal
b. Edad del animal
c. Etapa fisiológica
3. - Manejo e instalaciones
a. Manejo de los animales y condiciones bajo las cuales se produce el estiércol.
b. Duración y condiciones de almacenamiento.
c. Tipo de instalaciones (piso sólido; piso de rejilla,
etc.).
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
15
Los dos primeros factores influyen directamente sobre la
cantidad y composición química de las excretas, ya que
el animal no utiliza todos los nutrientes contenidos en el
alimento (Dourmand, 1991); la cantidad que absorbe el
animal depende de la composición nutritiva del alimento y
de la capacidad del animal por fijar (depositar) los diferentes nutrimentos, principalmente el nitrógeno y el fósforo.
Por lo que la composición química y por lo tanto el poder
contaminante de las excretas es muy variable y depende
básicamente de la calidad del alimento, del programa de
alimentación y de la capacidad productiva de los cerdos
de una granja. Por su parte, los factores ligados a las instalaciones afectan principalmente el contenido de agua
de las excretas, así como la emanación de gases (Figura
5, 6 y 7). Es tal la cantidad de variables, que parecería
difícil saber cuál es la composición del estiércol; sin embargo, como el tipo de explotación que predomina actualmente es intensivo, se cuentan con grandes cantidades
de cerdos de la misma edad, actividad productiva y sexo,
que además están consumiendo los mismos tipos de alimentos, elaborados con las mismas materias primas y
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Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
alimentados con los mismos programas, lo cual hace más
sencilla la determinación de la composición del estiércol
(Salazar, 2004; Mariscal, 2004).
Figura 5. Tipo y calidad de alimento
Figura 6. Edad y etapa fisiológica del animal.
Figura 7. Manejo e instalaciones.
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
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CLASIFICACIÓN DE LAS EXCRETAS Y SUS
CARACTERÍSTICAS NUTRICIONALES.
Los principales ingredientes de los residuos de una
granja son las excretas (heces y orina), agua con excreta, alimento desperdiciado, suelo y otros elementos
por lo que, de acuerdo a su forma física se clasifican
en: 1) Sólidos: que son de forma pastosa, color café
oscuro y en promedio con un 60 % de humedad (excreta fresca y sin mucha presencia de orina), considerando en una granja porcina las de mayor volumen
debido al gran número de animales, ya que se contabiliza la excreta de las casetas de destete, crecimiento,
desarrollo y engorda (Figura 8), sumando la excreta
del área de reproductoras (gestación y maternidad),
donde la característica del residuo es que es más fibrosa , con menor porcentaje de humedad; 2) Semisólidos: es la proporción de 50% sólido (excreta fresca del recto) y 50% orina (Figura 9), considerando una
buena fuente de nutrientes y de metabolitos, aunque
por su forma es complicado de manejar, existien méto-
18
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
dos de tratamiento, y de acuerdo al sistema de limpieza de la granja, se puede obtener de diferentes etapas
productivas; 3) Líquidos: donde el mayor porcentaje
lo representa el agua que se mezcla con las excretas de acuerdo al tipo de sistema de lavado que se
implementa en la granja porcina (Figura 10), de igual
forma se conocen alternativas de manejo, la fuente de
este tipo de residuo es basto, ya que puede ser de
cualquier área productiva dentro de la misma granja
(Taiganides et al., 1996)
Las residuos sólidos son las que permanecen por
más tiempo dentro de las instalaciones de la granja y son los que tardan más en degradarse por la
materia sólida que contienen y se clasifican en: 1)
Orgánicos: representando el 90%, compuesto de
microorganismos (no patógenos y patógenos), los
cuales pueden beneficiar o perjudicar al residuo,
con tratamiento y sin tratamiento, respectivamente.
Además contienen enzimas y aminoácidos, y tanto
los microorganismos como estos últimos, son consi-
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
19
derados como materia volátil, que es la que afecta
los recursos naturales. 2) Inorgánicos: representan
el 10% de algunos metales (arsénico, cobre, boro,
etc) y materia inerte (cenizas), que sin tratamiento
de estos residuos se acumulan, afectando a cuerpos
de agua, suelo y aire.
De acuerdo con Gómez et al., 2011, el residuo sólido se encuentra en tres estados diferentes: fresco,
maduro y viejo: Residuo fresco: Es el que acaba de
eliminar los animales, tiene una consistencia pastosa, olor fuerte, y es de color marrón, variando estas
características de acuerdo con la dieta del animal,
conteniendo 18.1 % de proteína. Residuo maduro:
Tiene de 10 a 18 días de haber sido excretado por
los animales, su consistencia es semipastosa, de
color café oscuro o pardo, su olor es menos fuerte
que el residuo fresco y el pH varía entre 7 y 8. Con
pérdida de nitrógeno en forma de amoniaco. El grado de humedad disminuye por lo que se facilita su
manejo para someterlo a un proceso de reciclado.
20
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
Residuo viejo: Tiene más de 20 días de haber sido
excretado por los animales, es de consistencia dura
y se desmorona al apretarlo con la mano. Tiene menor concentración de proteína (14.3%) por la pérdida de nitrógeno, su pH es variable y contiene pocos
nutrimentos.
Cualquier aspecto físico, forma y estados, las excretas pueden generar residuos gaseosos (amoniaco,
sulfuro de hidrógeno, metano y bióxido de carbono)
representando riesgos directos de salud a los trabajadores y a los mismos cerdos de la explotación.
Figura 9. Excreta semilíquida.
Figura 8. Excreta sólida.
Figura 10. Excreta líquida.
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
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COMPOSICIÓN DE LAS EXCRETAS.
EXCRETAS SÓLIDAS.
De acuerdo a la forma, las excretas sólidas son las más
abundantes, el sistema de extracción influye en la consistencia de estas, y es que, el modo recomendable
para conservar esta forma de las excretas y la mayor
cantidad de los nutrientes, es el barrido o paleado manual y acarreo mecánico. Siendo importante determinar
o analizar las características nutritivas de las excretas.
Sea cual sea el nivel de tecnificación de una granja,
los cerdos no utilizan el 100 % de los nutrimentos consumidos, en proporción se excreta del 45 al 60% de
Nitrógeno, de 50 a 80 % del calcio y fósforo, y de 70 a
95 % del potasio, sodio, magnesio, cobre, zinc, manganeso y hierro. Que sin ningún tratamiento son considerados un problema ambiental y sanitario para los
mismos animales y humanos, dado su potencial contaminante (Castellanos et al., 2010). Pero también se
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Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
considera al residuo una fuente potencial de nutrientes
para implementar estrategias de reutilización y reducir
el impacto de estos nutrimentos sobre la contaminación
de los cuerpos receptores.
Dos son los elementos principales a considerar en las
excretas sólidas frescas, como lo es el Nitrógeno (N) y
Fosforo (P). Desde que el animal ingiere alimento, hasta
como es excretado. El N es un elemento esencial en la
producción animal, interviniendo en el crecimiento y desarrollo del mismo y más aún este nutrimento es indispensable para la mayoría de las plantas o cultivos forrajeros,
la mayoría de este nutriente es excretado en el estiércol,
siendo esto último relevante para la agricultura, convirtiéndose en problema cuando grandes cantidades de N saturan el suelo y contribuyen a la degradación del ambiente
(Rotz, 2004 citado por Ruvalcaba 2012). El P en el animal
actúa en el sistema óseo, siendo parte esencial en moléculas, ácidos nucleicos, fosfoproteínas, coenzimas y ligadura de gran contenido energético (Shimada, 2009), los
cerdos solo pueden digerir de forma natural un tercio del
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
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fosforo contenido en las plantas; el resto lo excretan en las
heces (Cuadro 2), esto contribuye de forma significativa
al aumento de la carga contaminante de las deyecciones
porcinas (Kim y Lei 2005).
Cuadro 2. Excreción anual de nutrimentos
Animal
Lechón
Crecimiento
Engorda
Finalización
H. gestante
H. Lactante
Semental
N kg/año
2.6
5.0
11.3
15.0
10.4
38.1
12.7
P kg/año
0.9
1.6
3.7
5.0
3.5
12.7
4.3
K kg/año
1.7
3.2
7.3
10.0
6.8
24.9
8.6
Vanderholm, 1979
Por su alto contenido nutrimental, el principal problema
de las excretas es la contaminación, debido a la perdida
de grandes cantidades de Nitrógeno, Fosforo y Potasio,
siendo este, el principal reto de los productores, debido
a la gran cantidad que se produce diariamente.
Típicamente se pueden encontrar cantidades variables
de los diferentes nutrientes; sin embargo, existen, constantes que dan ciertas cualidades deseables al estiércol
24
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
porcino. Las fracciones más importantes que se pueden
encontrar en los reportes son el extracto libre de nitrógeno (ELN) y la proteína cruda (PC) debido a su posibilidad de rehúso como nutrientes para el ganado y para
el suelo; también es importante la fibra cruda (FC) como
nutrimento animal o como mejorador de suelo (Cuadro
3). En conjunto, estos elementos hacen un gran aporte
de materia orgánica a los suelos agrícolas, lo mismo
que la gran cantidad de cenizas, cuya composición en
el caso del estiércol porcino resulta de gran interés para
el agricultor (Salazar, 2004).
Cuadro 3. Composición nutritiva de excretas porcinas sólidas en base a % de la M.S
Concepto
Materia Seca
Proteína Cruda
Extracto Etéreo
Fibra Cruda
Cenizas
Extracto Libre de Nitrógeno
Calcio
Fósforo
Nutrientes digestibles totales
Pared celular
%
26.43
15.87
4.69
17.52
12.05
49.87
.61
1.36
71.20
44.00
(Cobos et al., 1988).
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
25
EXCRETAS LÍQUIDAS.
Para determinar el volumen total de agua que una granja
de cerdos necesita se considera la que los cerdos requieren para satisfacer sus necesidades diarias varia de 0.12
a 0.22 litros de agua por Kg. de peso vivo por día, además
varia por la etapa fisiológica en que se encuentran los cerdos, a esto, sumamos la gran cantidad de agua que se
desperdicia en los corrales, por lo que se tiene que considerar cuánta agua se requiere para el lavado y desinfectado de las casetas, calculando el total de agua que requiere
una granja de ciclo completo, la mezcla de esta agua y la
mínima parte de excreta sólida, resulta en la forma líquida
de las excretas y de las cuales se tienen que considerar
análisis nutrimentales para brindarle tratamientos y manejos adecuados aprovechando su potencial nutritivo. A este
nivel de contar con una gran cantidad de agua residual
derivada de la granja, un buen sistema de recolección es
el diseño de un carcamo (tanque de concreto) donde se
descarga toda por medio de canales o tubería especializada para después bombearla hacia las alternativas de
26
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
tratamiento corriente abajo, y en donde se contempla un
sistema de tipo anaerobio y/o complementarla con un tren
de fosas de sedimentación (Taiganides et al., 1996)
Cuadro 4. Composición nutritiva de excretas líquidas porcinas (%).
Macronutriente
Nitrógeno Total
Fósforo Total
Unidad
%
%
0.41
0.19
Potasio (como K2O)
%
0.14
Relación C/N
3.55
Materia Orgánica
%
2.65
Humedad
Cenizas
PH
CE
SST
%
%
96.80
0.55
6.28
12.49
35482
dS/m
mg/L
CE=Conductividad Eléctrica. dS/m= deSiemens por metr.
SST=Sólidos Suspendidos Totales. mg/L.=Miligramos por litro
INFORME SEMESTRAL FGP 2014.
Si no se tiene un buen programa y proceso de manejo
de residuos, se corre el riesgo de empobrecer el valor
nutritivo o el poder fertilizante del estiércol (Cuadro 4),
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
27
ocasionado por la pérdida de sus componentes. Existen
algunas técnicas inadecuadas de manejo de residuos
más comunes y usados entre los productores por las
cuales las excretas pierden su valor y por ende aumentan su poder contaminante al entorno.
PÉRDIDA DE NUTRIMENTOS.
Existen tres caminos por los cuales los nutrimentos en
el estiércol se pierden; por lavado, en forma de gases o
filtración del líquido:
• Por lavado: La mayoría de las pilas o fosas que contienen el estiércol en las granjas porcinas, se encuentran al aire libre, permitiendo que la lluvia disuelva los
nutrimentos solubles.
• Pérdidas de gases: En esta se pierde casi el 10%,
en forma amoniacal, y nitrógeno gas (Figura 11 y 12).
• Filtración: Pérdidas de líquido desde el interior de la
pila hacia el suelo.
28
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
Figura 11. Pérdida de nutrimentos,
Figura 12. Pérdida de nutrimentos
por lavado y/o en forma de gases..
por filtración.
En realidad, estas pérdidas no se pueden prever, pero
el sentido común sugiere que pueden minimizarse por:
• Almacenamiento del estiércol en una plataforma de
hormigón.
• Haciendo una pila profunda y compactarla.
• Alterándolo lo menos posible.
• Cubriéndolo para protegerlo de la lluvia.
ALTERNATIVAS DE MANEJO DE RESIDUOS
EN GRANJAS PORCINAS.
Considerando la clasificación y características nutritivas de las excretas como materia prima para procesos
de reciclaje en granjas porcinas (Figura 13), se toma
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
29
como tema central el “Manejo y Aprovechamiento Integral de Residuos Orgánicos Bajo un Enfoque de Sostenibilidad”, el manejo que se haga de las excretas es
primordial, ya que un mal manejo o nulo representa un
mayor grado de contaminación, la elección de los sistemas alternativos de manejo de excretas es acorde a
las características de las explotaciones, considerando
la integración de alternativas. (Salazar-Gutiérrez, 1993;
Salazar-Gutiérrez, 1996; Martínez et al., 2009).
Figura 13. Forma física de las excretas
Figura 14. Proceso de excreta sólida, lavado manual (Ensilado de cerdaza)
30
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
Figura 15. Proceso de excreta de caseta de gestación
(Composta y vermicomposta)
Figura 16. Proceso de excreta líquida (Sistema de generación de biogás y tratamiento de aguas residuales).
El Sistema Integral de Producción Sostenible (SIPIS),
toma como base a la porcicultura (Figura 17). Para obtener el 100% de los residuos, depende de los sistemas
de lavado utilizados y las instalaciones de las granjas.
De acuerdo al sistema utilizado de limpieza se obtendrá cierta cantidad de excreta, rediciendo en lo posible
el uso del recurso “agua”, siendo un factor importante
dentro del SIPIS.
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
31
Figura 17. Sistema de Producción Integral Sostenible.
(Salazar, 2004; Xelhuantzi et al., 2012; Domínguez et
al., 2012; Galindo et al., 2013).
De la línea de producción porcina (área de destete-finalización), la característica del residuo es sólido de
consistencia pastosa, lo que es ideal para el proceso de fermentación anaerobio denominado “Ensilado
de cerdaza” (Figura 14), resultando en un ingrediente para la alimentación animal, utilizado en diferentes especies pecuarias (Salazar, 2004; Galindo et al.,
32
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
2012 ; Avalos et al., 2012). Otro residuo sólido pero de
consistencia fibrosa, es la que se genera de la línea
de reproducción porcina (gestación y reproducción),
sometiendo dicho residuo al proceso de “Composta
y vermicomposta” (Figura 15), obteniendo bio-fertilizantes, ya sea para comercialización o autoconsumo y usado en actividades agrícolas, actuando como
mejorador de suelos y aportación de nutrientes a las
plantas (Xelhuantzi et al., 2010) Implementando estos
alternativas de manejo para los residuos sólidos, se ha
demostrado la disminución del gasto de agua (Salazar,
2004). Para los residuos de condición líquida, que se
generan en las granjas porcinas se considera al proceso de “Sistema de generación de biogás” (Figura
16), del cual los beneficios son 3 subproductos, los
cuales sirven de base para la implementación de otro
proceso o sistema. El biogás: utilizado normalmente
como gas para la combustión y/o generación de energía eléctrica; Los lodos: que debido al proceso de digestión es una buena fuente de bacterias benéficas
que sirven como promotor para acelerar procesos de
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
33
compostaje y El agua tratada: que puede ser reutilizada en las mismas instalaciones y/o para el riego de
cultivos dentro de las mismas explotaciones (Domínguez et al., 2010).
Estas tecnologías en su conjunto derivan en diferentes
impactos:
○○Concientización de que los residuales en este caso,
son materia prima que genera utilidades, cumpliendo
a la par con la mejora del medio ambiente.
○○Asignación de un valor agregado a los residuos (subproductos) interesante en estos momentos de crisis en la
cadena porcícola generados en los sistemas alternativos.
○○Incremento de la rentabilidad en su conjunto al crecer
la difusión y en consecuencia la adopción del Sistema Integral de Producción Sostenible.
34
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
○○Amplitud de buenas prácticas de manejo de producción y en consecuencia la diversificación de los ingresos por la generación de subproductos.
○○Disminución real del potencial contaminante de los
residuales generados en el módulo, integrándolos a
una ruta crítica de manejo racional, considerando la
disminución de su impacto contaminante, así como el
concepto de descarga “0”.
RECOMENDACIONES.
Es importante conocer los sistemas de manejo y alternativas de tratamientos de residuos de las granjas porcinas, porque derivado de un buen manejo se
obtendrá una buena limpieza de corrales y por ende
características nutritivas ideales de las excretas, que
como se refiere en el título de este folleto es la materia prima para el desarrollo de procesos de reciclaje, derivando en subproductos que serán utilizados
en las actividades agropecuarias. Esto aunado a la
Las excretas porcinas como materia prima para procesos de reciclaje utilizados en
actividades agropecuarias.
35
integración de forma conjunta las diferentes alternativas de manejo de residuos que ofrece el Sistema
de Producción Integral Sostenible, brindando manejo
y tratamiento al 100% de los residuos generados en
una granja, donde el resultado o subproducto derivado de una tecnología, sea ligado para la activación o
complementación de otra alternativa. Cerrando flujos
de producción de subproductos, creando esquemas
alternos de trabajo.
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DIRECTORIO
SECRETARÍA DE AGRICULTURA, DESARROLLO RURAL,
PESCA Y ALIMENTACIÓN
LIC. ENRIQUE MARTÍNEZ Y MARTÍNEZ
Secretario
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Subsecretario de Agricultura
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Subsecretario de Desarrollo Rural
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Subsecretario de Alimentación y Competitividad
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INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES, AGRÍCOLAS
Y PECUARIAS
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Director General
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Director de Investigación Regional Pacífico Centro
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Esta publicación se imprimió con apoyo financiero de
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proyectos No. FGP 595/13 SIFP Titulado. “Adopción de
tecnología para el saneamiento y reutilización de aguas
residuales y subproductos generados en la actividad pecuaria en el área de influencia del Distrito de desarrollo
rural 005 en el Estado de Guanajuato, y el No. 573/11
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Contribuya a Mitigar el Cambio Climático en Guanajuato”.
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Campo Experimental Centro Altos de Jalisco
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Maíz
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Leche
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Maíz
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Agrometeorología y Modelaje
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de Investigación Regional y Campos Experimentales
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Centro Nacional de Investigacion Disciplinaria
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Sea cual sea el nivel de tecnificación de una
granja, los cerdos no absorben el 100 % de los
nutrimentos consumidos, en proporción se
excreta del 45 al 60% de Nitrógeno, de 50 a 80 %
del calcio y fósforo, y de 70 a 95 % del potasio,
sodio, magnesio, cobre, zinc, manganeso y
hierro. Por el cual se considera al residuo una
fuente potencial de nutrientes para implementar
estrategias de reutilización y reducir el impacto
negativo de estos nutrimentos sobre la contaminación de los cuerpos receptores (agua, aire y
suelo).
Instituto Nacional de Investigaciones
Forestales, Agrícolas y Pecuarias