Unidades de procesamiento de residuos/sustrato para la MSN
Proceso de trituración de residuos orgánicos: FORSU, agroindustriales, lodos, etc
Luego de caracterizar o admitir en la planta el tipo de residuo orgánico a incorporar, y homogeneizar la muestra. Se deberá garantizar que el alimento para la MSN no contengan sustancias peligrosas ni inorgánicas. Es fundamental realizar estudios de los residuos orgánicos a recibir y realizar una inspección física y a nivel de laboratorio de los residuos sólidos orgánicos dispuestos por el ente recolector de las basuras; en caso de que contenga detergente, disolventes, pesticidas y metales pesados, la basura debe ser rechazada en su totalidad.
La fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU) o los biosólidos de industrias alimentarias, como desechos del procesamiento industrial de papas, batatas, hortalizas, lodos orgánicos y otros sustratos deben ser triturados y homogeneizados para lograr un grano y consistencia que haga óptimo su procesamiento por parte de las moscas.
Después de inspeccionar y aprobar el sustrato de las larvas de la mosca soldado negro, el paso importante a seguir es la reducción del tamaño de partículas; independientemente del equipo o tipo de tecnología que se use, ya sea trituradora o molino de martillo, el material orgánico tiene que reducir su partícula de 1 a 2 cm de diámetro, debido a que las larvas de mosca soldado negro no tienen piezas bucales adecuadas para romper grandes trozos de desechos.
Adecuación de la materia prima: transformado residuos en sustrato para la MSN
Por último, se debe mirar la cantidad de humedad presente en los residuos orgánicos, si la humedad es superior al 80%, deberá deshidratarse o mezclarse con otra fuente de residuos secos, puede ser hojas secas, cáscaras de arroz o salvado de trigo para retirar el exceso de humedad [24]. Existen varias maneras para deshidratar el material orgánico, una manera muy sencilla es introducir los desechos en una malla, o bolsa que actúe como filtro. Otros equipos podrían ser una prensa de tornillo horizontal o una prensa helicoidal.
Se debe agregar agua si el contenido de humedad es inferior al 60%. Se puede hacer una prueba de humedad exprimiendo un puño de desechos, y sí muy pocas gotas de agua emergen del puño, se puede decir que los residuos están muy secos [24]. Sin embargo, hay que hacer toma de muestras para saber el contenido exacto de humedad, ya que la prueba puño es una estimación a tener en cuenta. La muestra se pesa, se seca en un horno a 105oC durante 24h y luego se vuelve a pesar.
Ecuación para determinar la humedad:
Para mayor precisión en cálculos, y datos, se debe pesar el material orgánico después de haberlo triturado, y si el material orgánico debe deshidratarse, deberá pesarse después de retirar el exceso de agua. La diferencia entre el total de residuos triturados y el total de residuos deshidratados es la cantidad de agua eliminada.
Unidades de Cría de la mosca soldado negra (MSN)
Para asegurar el tratamiento del ciclo de vida de la Hermetia Illucens, es importante controlar cada etapa de crecimiento, desarrollo, apareamiento y eclosión de huevos y monitorear su desempeño.
En un criadero de moscas soldado negro bien diseñado, es fácil controlar el número de pre pupas que puedan pasar a su fase adulta, y así se estima un número de moscas que emergerán, lo que se podrá saber cuántos huevos depositarán, cuántas larvas eclosionarán y así podrán estar disponibles en el tratamiento de residuos orgánicos [24] La tasa de supervivencia difiere de un vivero a otro.
Jaulas oscuras:
Existen dos maneras de recolectar las prepupas, cuando ellas migran por sí solas, suben la rampa y caen a un contenedor; y la otra es después de los 15 días de procesamiento de MSN, cuando se recoge el abono orgánico y se tamiza, se encuentra larvas que tiene su peso máximo, pero no han llegado a su fase pre pupa.
Para ayudar en su proceso de pupación, se llevan las larvas a unos contenedores apilados unos sobre otros y se tapan completamente, a esto se le llama jaulas oscuras, ver figura 11. Este ambiente oscuro facilita la protección del ambiente externo cambiante, es decir, humedad, temperatura, movimiento del aire, etc.
La capa que tapa los contenedores de larvas tiene una tela suave oscura por dentro y una tela de mosquitero en la parte exterior, ambas telas permiten el paso de aire. Se ponen trampas de hormigas en las patas, puede ser agua con jabón. Después de 10 días, la fase de pupación ha finalizado, y su cuerpo empieza a secarse, lo que facilita su conversión a moscas; las moscas van a permanecer inmóviles hasta que haya una fuente de luz, ahí las moscas pasan por un canal que se conecta a otra jaula, llamada jaula de amor, donde empiezan a aparearse
Jaulas de amor y apareamiento:
Cuando llegan a su fase final, moscas, estas se reproducen en una jaula de amor; está cuelga de un marco móvil iluminado y está conectada por un túnel a varias jaulas oscuras. Este método es útil ya que permite el paso constante de moscas de la misma edad, es muy importante que todas tengan la misma edad, ya que así copulan y ponen huevos aproximadamente al mismo tiempo; por lo que todas tendrán la misma función en el biorreactor. En estas jaulas de amor, ver figura 12, habrá suficiente agua, ya que deben hidratarse para poder reproducirse, debido a que las moscas no comen ya que tuvieron 13 días para comer y guardar suficiente grasa y energía para su reproducción.
En la figura de arriba, se puede observar como la jaula de amor está hecha con un mosquitero con presilla, o ganchos, en cada esquina para poder sostenerla y darle la forma que se quiere, tiene una cremallera larga para la abertura, una abertura de túnel central redonda y en cada pata poner trampas para hormigas. Esta jaula de amor es ideal para 6000 a 10000 moscas
Equipamientos para de deposición y recolección de huevos
En la parte inferior de cada jaula de amor se pondrá un medio llamado eggie [24] ], ya se de cartón o madera, con cavidades protegidas que aseguran la deposición de huevos, también se pondrá un atrayente que imite los desechos orgánicos para atraer a la hembra a poner huevos cerca. En la figura 14 se puede ver varias formas y materiales del eggie.
Los huevos deben ser manipulados lo más mínimo, ya que en cada movimiento o toque en el paquete de huevo, la tasa de supervivencia disminuye. Los medios que son de láminas de madera tienen chinches en los extremos para que pueda haber un espacio entre las láminas para la deposición de los huevos y van unidas por un caucho o banda elástica.
Los huevos de madera conocidos como “Bioballs” o “Oviballs” han demostrado en la práctica dar buenos resultados en la cantidad de huevos, también se fabrican como biofiltros para estanques y acuarios. Estos materiales de cartón y madera absorben humedad cambiando así el peso del huevo [24] En la figura 15 se puede observar Eggies de láminas de madera y los Bioballs.
Para prevenir errores, la elección de un eggie de plástico o reutilizable es la mejor opción, ya que, es rápido y fácil de limpiar, o como última opción un eggie de un solo uso. Una vez los huevos estén depositados, se cosecha y se lleva a una ducha de cría, son contenedores de crías con huevos recolectados de días anteriores. Después de la eclosión, las larvas salen del huevo y caen abajo al recipiente donde son alimentados, la mezcla
Unidad de tratamiento de residuos con MSN
En esta zona estarán ubicados los biorreactores, la cantidad de larvas dependen de la cantidad de residuos que se agreguen para un volumen y área específico. Dortmans y Diener [24] tienen como regla general 10000 larvas para 15 kg de sustrato en un larvero de 40x60x17 cm3 con un volumen de 40,8 L, alimentan las larvas 3 veces, agregan el sustrato el primer día, y más alimento el día 5 y el día 8.
Durante esos 12 días, las larvas se alimentan de los desechos, degradan la materia orgánica y metabolizan los nutrientes en biomasa. Si se agrega demasiados desechos, se hará una capa de residuos sin digerir que acumula calor a través de la actividad bacteriana, lo que puede llegar a ser un ambiente desfavorable para las larvas. El alimento intacto atrae otras moscas por olores a aerosoles organicos
Sin embargo, la metodología que se propone es agregar el sustrato (desperdicios de alimentos triturados con cascarilla de arroz mezclados) todos los días, como se muestra en la figura 17. En el día 0 se debe agregar 1 kg de sustrato; en el día 1, 0 kg de sustrato; en el día 2, 1 kg de sustrato; en el día 3, 2 kg de sustrato; en el día 4, 3,5 kg de sustrato; en el día 5, 4,5 kg de sustrato, en el día 6, 6 kg de sustrato; en el día 7, 5 kg de sustrato; en el día 8, 2 kg de sustrato; en el día 9, 1 kg de sustrato y en el día 10, 0 kg de sustrato.
“Los sustratos se mezclaron de manera homogénea antes del muestreo diario y se tomó una muestra (0,2 kg) de cada caja. Todas las muestras sólidas se almacenaron a – 20 ° C.”
Los biorreactores deben tener buena ventilación o suministro de oxígeno para el buen desarrollo de las larvas de MSN para permitir que se reponga el aire saturado de humedad. Adicional a esto se deben medir diariamente los parámetros para el crecimiento y desarrollo óptimo de la larva de MSN.
El proceso será llevado a cabo por lotes debido a la recolección de larvas que se lleva a cabo al final del proceso en caso de no migrar por sí solas y a la recolección del compost resultante, siendo este el producto de interés.
Unidad de recolección del producto
En esta área se cosecha el producto, en este caso es cuando se separan las larvas del abono orgánico después de 15 días. Se puede usar un tamiz de agitación manual, o mecánico, para facilitar la separación. Los tamices con mayor agitación son los que el tamaño de la malla del tamiz es más grande, esto es más fácil de conseguir en un tamiz de agitación automatizado.
El tamaño del tamiz adecuado es de alrededor de 3 mm para un tamiz manual y de 5 mm para un tamiz automático. El tamiz se pondrá en un ángulo, que mientras se agita, las larvas no pasan, al contrario, se deslizan por un lado del tamiz hasta llegar a unos contenedores, mientras que el residuo pasa sobre el tamiz. Se tiene que pesar cada larvero en el momento de la cosecha y se vuelve a pesar después de la separación con las larvas para mejores rendimientos. Ambos productos se van a refinar [24]
Se puede sacar provecho de las larvas, ya sea como proteína en la producción de pellets de pienso o sacar grasa para la producción de biodiesel. El primer paso es matar las larvas, ya sea secándose o congelándose. Para la producción de pellet de pienso las larvas tienen que ser mezcladas con otros ingredientes como harina de soja, sorgo, maíz, etc. Para cumplir con los requisitos nutritivos de cada animal en objetivo, puede ser peces, pollos, cerdo y otros
Tipos de reactores:
Para el procesamiento de residuos orgánicos con larvas de mosca soldado negro se han presentado tres tipos de reactores diferentes, que satisfacen las necesidades y de acuerdo con los requerimientos de cada planta. Se pueden contactar con reactores basado en bandejas o reactores a escala industrial, como el siguiente video
Reactor BioPod: Es muy práctico este reactor, ver figura 27, debido a que las larvas maduras se separan fácil de la materia orgánica de adentro del reactor por medio de rampas de arrastre y llegan a un balde de recolección donde luego se procede a manipularlas y recogerlas, para sus diferentes usos como alimento para peces, pollo, cerdo. Tiene un sistema de drenaje avanzado que ayuda a mantener las condiciones aeróbicas al separar los lixiviados del contenido del reactor, se separan fácilmente debido a un accesorio externo.
Componentes del reactor Biopod
El BioPod tiene 67.31 cm de largo, 39.37 cm de ancho, 40.64 cm de alto y 22.86 de diámetro del portal de ventilación superior circular. Su placa de drenaje tiene 27 cm de largo x 44 cm de ancho x 0.6 cm de espesor. Tiene 38 L de volumen en el cuerpo principal y 7.5 L de volumen en el cubo de cosecha; pesa 4.5 kg vacío. Tiene una capacidad de digestión de 2.2 kg máximo por día. Tiene una bioconversión del 5%. Para ensamblar se necesita de 10 a 15 min.
Está compuesta de resina de polietileno de densidad media roto moldeada, estabilizada a los rayos UV, la placa de drenaje perforada es resina de polipropileno, el conector de drenaje es malla de nylon, la almohadilla de drenaje, es fibra de cáscara de coco, los herrajes de metal son acero inoxidable, su diseño es muy adecuado para jardines y terrazas sombreadas, acorde con entornos rurales, suburbanos y urbanos. La apariencia de piedra artificial embellece el jardín y se integran naturalmente. El BioPod tiene 1 cuerpo principal, 1 cubo de cosecha, 1 tapa interior circular de conveniencia, 1 tapa exterior rectangular, almohadilla de drenaje de malla.
El ProtaPod tiene 116.76 cm de diámetro exterior, 86,36 cm de diámetro interior, y 68.072 cm de altura. Tiene 331.31 L de volumen. Tiene la capacidad de procesar 12.5 kg. Pesa 10.88 kg vacío. Está hecho de resina de polietileno de densidad media roto moldeada, resistente a los rayos UV. Tiene un cuerpo principal y 1 placa base sin perforar, 1 conector de drenaje de color blanco. Se necesita aproximadamente de 30 a 60 min para el montaje. Debe estar protegido de la luz solar directa.
Reactor NEW Grub Pod, es una tecnología de bioconversión nueva, este biorreactor ayudará a reciclar los residuos. Esta nueva tecnología utiliza la etapa larvaria de MSN como motor biológico para degradar los desperdicios de comida rápidamente y sin mal olor. Tienen rampas para las larvas lo que no se pierde tiempo separando las larvas maduras de la pila activa en los contenedores de recolección, hay dos contenedores y su sistema de drenaje tiene accesorios que ayuda la separación de líquidos.
El NWRW tiene 66.04 cm de largo, 43.18 cm de ancho y 40.44 cm de alto. Su capacidad de digestión es de 2.7 kg por día. Su bioconversión es del 5% en desperdicios en residuos no digeridos más excremento. Tiene un volumen en el cuerpo principal de 39.75 L y en el balde de cosecha tiene 2.8 L. Su peso vacío es de 4.76 kg. Está hecha de resina plástica reciclada, tiene una resistencia a los rayos UV del 100%
Tiene dos contenedores de recolección independiente de larvas, agujeros de acceso para que entren las hembras preñadas. Tiene orificios de ventilación en los contenedores que reducen la humedad, y pasadores de bloqueo que aseguran los contenedores. La tapa es de deslizar, fácil para la alimentación de las larvas. Para ensamblar se necesita de 10 a 15 min. Hecha en china
Larveros: contenedores sin rejilla
Son cajas o contenedores sin rejilla, fabricados en polietileno, cuentan con un fondo reforzado, de fácil limpieza. Sus dimensiones son Largo x Ancho x Altura: 50.8 cm x 38.1 cm x 12.7 cm y tiene una capacidad de retención total de 75 kg.
Tipos de trituradoras y molinos
La reducción del tamaño en el material orgánico es una operación unitaria que se da por comprensión, cortado, cizalla y/o fuerzas de impacto. Las máquinas que cumplen con esas funciones son trituradoras y molinos. Las trituradoras reducen el tamaño de partícula mayor a 2.25 cm de diámetro y los molinos menores a 2.25 cm de diámetro. Las trituradoras diseñadas para triturar cáscaras de frutas, restos de vegetales y comida, madera, papeles, céspedes, virutas de árboles, hojas, flores secas, entre otros, para que los residuos puedan ser transformados en abono orgánico de excelente calidad. Por eso, son necesarios algunos cuidados.
Tr 200: Esta trituradora está diseñada para reducir los residuos a 2.25 cm de diámetro, compuesto con cuchillas fijadas directo al eje del motor, tolva removible con traba de seguridad. Pintura de polvo de poliéster polimerizado en estufa a 230o y tratamiento anticorrosivo, dando mayor durabilidad y mejor acabado. Tiene una velocidad de rotación de 3600 rpm, potencia de 1.5 cv, tanque de 3 L, producción de 0.64 m3/h si es madera, 0.54 m3/h si es arbustos y 271 kg/h si es legumbres y frutas. Eléctrica de 60 cm de alto, 52 cm de ancho y 98 cm de largo
Tr 200 G: Esta trituradora está diseñada con las mismas características y dimensiones que la Tr200, solo que esta es a gasolina y con una potencia de 6 HP
Trf 80 G: Este molino de martillos, muele semillas, cáscaras de cereales, caña de azúcar, maíz desgranado, hierbas, cáscaras de cereales y ramas de yuca. Está recubierto en pintura de poliéster y polimerizado en horno a 180°C, con tratamiento anticorrosivo en todo el equipo. Tiene una velocidad de rotación de 3600 rpm, potencia de 7 HP, tanque con capacidad de 3 L y capacidad del embudo del grano de 13 L. De gasolina con 106 cm de alto, 79 cm de ancho y 59 cm de largo
Distribución física de la planta
En la instalación de tratamiento de residuos sólidos orgánicos usando larva de mosca soldado negro, se puede observar distintas áreas como el área de cría de MSN, el área de recepción y procesamiento de los residuos, el área de tratamiento de residuos, allí están ubicados los biorreactores en pilas de 5 Larveros, con sus respectivos soportes para permitir la ventilación y facilitar la alimentación de las larvas, acomodados en filas de 3×3 para optimizar espacio, también está el área de pruebas, en donde se lleva a cabo el registro diario de los parámetros pactados anteriormente y se realizan las pruebas del estado inicial en el que ingresa el
91material orgánico, además está el área de recolección del producto, el área de pos tratamiento y finalmente el área de almacenamiento donde se dispondrá de los dos productos resultantes del proceso. Adicionalmente existe un área destinada para los trabajadores conformada por oficinas, baños y casilleros. En la figura 34 se mostrará la posible distribución de la planta. Otro factor a tener en cuenta es que de ser posible la planta deberá ser ubicada a las cercanías de donde proviene el material vegetal con el fin de no adicionar gastos en transporte de materia prima.