Texto de tabajo colaborativo o grupal Biotecnología Ambiental

1. APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGIA A DIFERENTES PROBLEMAS
AMBIENTALES
DESARROLLADO POR:
KELLY GELVEZ
RAMON LEAL
CAROLINA RAMIREZ
PRESENTADO A:
CARLOS ARTURO GRANADA TORRES
TRABAJO COLABORATIVO DE BIOTECNOLOGÍA
MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE UNIVERSIDAD
DE MANIZALES
SEPTIEMBRE 2016

2. INTRODUCCION.
Este trabajo se realizó con el objetivo de construir una propuesta de solución sostenible, a la
problemática generada por los residuos sólidos en la planta de beneficio animal en Yarumal,
Antioquia, así como un problema asociado a la solución de un problema de erosión de suelos
agrícolas en la zona de Checua en Cundinamarca, zona en la que se identificó una intensiva actividad
agrícola de cultivo de papa, que estaba generando en los años 80 un grave problema de pedida de
suelo, el cual se manifestaba como un gran problema para el acueducto de Bogotá, por la alta
sedimentación de varios ríos que aportaban sus aguas a la represa de Tibitó.
En la actualidad un porcentaje significativo de los decomisos generados por las plantas de beneficio
animal o centros de matanza, se convierten en un riesgo para la salud publica debido a su inapropiada
disposición final. De acuerdo con estudio realizado por el ministerio de salud donde el 49% de estos
despojos tiene como destino el campo abierto, el 32% son enterrados, el 3% van a pozos sépticos el
restante no se realiza ninguna disposición incrementando los impactos y los riegos sanitarios y
ambientales. (Apolinar M, 2006). En cuanto al problema de erosión de suelos encontrado en la zona
de Checua, Cundinamarca, el principal indicador lo constituye que los años 80 se calculaban una
pérdida de 20 tn de suelo por año.
JUSTIFICACION.
En el Municipio de Yarumal, Antioquia, existe una planta de beneficio animal (PBA), la cual
tiene varios problemas ambientales, entre los que se encuentran el manejo de los residuos
sólidos orgánicos generados, los malos olores y el vertimiento a las fuentes hídricas. Ésta
planta se encuentra en proceso de certificación, por lo tanto, se hace urgente realizar un
manejo adecuado y ambientalmente sostenible a los problemas antes mencionados; Es por
esto que se observa en la biotecnología una solución importante de manejo a cada uno de sus
problemas ambientales mediante técnicas como la aplicación de Microorganismo eficientes
(E.M) y la composta de los residuos sólidos orgánicos.

3. En el caso de Checua, Cundinamarca en el que se identificó el problema de pérdida de suelo
por erosión, inicialmente se hicieron intervenciones para atacar el problema para controlar la
sedimentación, pero sin analizar las causas del problema, por lo que en el transcurso del
desarrollo del proyecto se pasó de intervenciones asociadas más a obras civiles, como muros
de contención, a procesos de buenas prácticas de agricultura, que involucran procesos que se
asocian a la biotecnología ambiental.
OBJETIVO GENERAL
Construir una propuesta o identificar la solución implementada para las diferentes
problemáticas ambientales planteadas, aplicando la biotecnología como método de
remediación.
OBJETIVOS ESPECIFICOS.
*Identificar los diferentes tipos de aplicación de la biotecnología para los problemas de las
PBA y de la perdida de suelos.
*Reconocer diferentes casos de aplicación de la biotecnología en un entorno dado en los
problemas ambientales planteados.
*Describir procesos propios de la aplicación de la biotecnología en los procesos productivos
estudiados.
*Identificar las posibles relaciones entre las aplicaciones de la biotecnología en los problemas
ambientales planteados.

4. DESCRIPCION DE LAS PROBLEMATICAS.
En el municipio de Yarumal, existe una planta de beneficio tanto de porcinos como de ovinos,
que queda ubicada en la entrada del pueblo. Ésta planta está en proceso de modernización y
ad portas de la certificación por el INVIMA.
Aunque posee una planta de tratamiento de aguas residuales, está vertiendo las aguas a las
fuentes hídricas, contaminando las aguas, además, está generando malos olores que afectan
a las personas que viven en los alrededores y a los transeúntes en general.
Por otra parte, está produciendo grandes cantidades de residuos orgánicos provenientes de la
labor de sacrificio de los animales.
Así mismo, a mediados de 1980 el acueducto de Bogotá tenia detectado un problema
asociado a la represa de Tibitó, a donde llegaban las aguas de los ríos Checua, Ubaté y Suta,
con una muy alta carga de sedimentos, principalmente en época de invierno, por lo que
emprendieron un programa para disminuir y controlar la erosión por escorrentía de esa
región, que generaba perdida de nutrientes, por perdida de materia orgánica y de biomasa del
suelo. A raíz de ese problema la CAR de Cundinamarca emprendió un proyecto de
conservación de agua y suelo denominado inicialmente como de control de erosión de
Checúa.
A mediamos de 1985 al revisar las causas del problema, se identificó que la principal causa
era el uso de prácticas agrícolas tradicionales asociadas a monocultivos (principalmente el
cultivo de la papa) que hacen uso intensivo del suelo, con alto movimiento por utilización
intensiva de maquinaria agrícola para el arado de los terrenos, incluyendo prácticas como la
quema de los residuos de la plantación anterior para limpiar el terreno y arado en el mismo
sentido de la pendiente, y que durante cultivo y cultivo se dejaba el suelo sin ninguna
protección.

5. SOLUCIÓNES.
En cuanto a la PBA, se sugiere adicionar Microorganismos Eficientes (EM) a la planta de
tratamiento de aguas residuales existente, para mejorar la calidad de las aguas residuales y
disminuir los malos olores.
Al aplicar EM a suelos, aguas residuales y desechos orgánicos, la población de
microorganismos es modificada hacia una que produce sustancias benéficas para la vida
animal y vegetal. EM, es una abreviación de (Microorganismos Eficaces), cultivo mixto de
microorganismos benéficos naturales, sin manipulación genética, presentes en ecosistemas
naturales, fisiológicamente compatibles unos con otros. Cuando el EM es inoculado en el
medio natural, el efecto individual de cada microorganismo es ampliamente magnificado en
una manera sinérgica por su acción en comunidad. La tecnología EM, fue desarrollada por
Teruo Higa, Ph. D, profesor de horticultura de la universidad de Ryukyus en Okinawa, Japón.
A comienzos de los años sesenta, el profesor Higa comenzó la búsqueda de una alternativa
que reemplazara los fertilizantes y pesticidas sintéticos, popularizados después de la segunda
guerra mundial para la producción de alimentos en el mundo entero. Los microorganismos
efectivos o EM son una cultura mixta de microorganismos benéficos (fundamentalmente
bacterias fotosintéticas, productoras de ácido láctico, levaduras, actinomycetes y hongos
fermentadores) que pueden aplicarse como inoculante para incrementar la diversidad
microbiana de los suelos. Esto a su vez aumenta la calidad y la salud de los suelos, lo que a
su vez aumenta el crecimiento, la calidad y el rendimiento de los cultivos.
Los diferentes tipos de microorganismos en el EM, toman sustancias generadas por otros
organismos basando en ello su funcionamiento y desarrollo. Las raíces de las plantas secretan
sustancias que son utilizadas por los Microorganismos Eficaces para crecer, sintetizando
aminoácidos, ácidos nucleicos, vitaminas, hormonas y otras sustancias bioactivas. Cuando
los Microorganismos Eficaces incrementan su población, como una comunidad en el medio
en que se encuentran, se incrementa la actividad de los microorganismos naturales,
enriqueciendo la microflora, balanceando los ecosistemas microbiales, suprimiendo
microorganismos patógenos. (Arias, A, 2010).

6. Con ésta aplicación, lo malos olores que generaba el matadero, desaparecieron, pero además,
las aguas tratadas mediante este mecanismo, no son arrojadas a las fuentes hídricas, sino que
son llevadas por ductos a fincas vecinas, para ayudarlas en la labor de fertilización de sus
cultivos, formando un fertiducto con excelentes resultados nutritivos para sus cultivos.
Otra aplicación que de la biotecnología en el matadero de Yarumal, es la elaboración de
compost con la ruminaza, sangre y decomisos provenientes de la planta.
El compostaje es un proceso biológico, que ocurre en condiciones aeróbicas (presencia de
oxígeno). Con la adecuada humedad y temperatura, se asegura una transformación higiénica
de los restos orgánicos en un material homogéneo y asimilable por las plantas (Figura 5). Es
posible interpretar el compostaje como el sumatorio de procesos metabólicos complejos
realizados por parte de diferentes microorganismos, que en presencia de oxígeno, aprovechan
el nitrógeno (N) y el carbono (C) presentes para producir su propia biomasa. En este proceso,
adicionalmente, los microorganismos generan calor y un sustrato sólido, con menos C y N,
pero más estable, que es llamado compost. Al descomponer el C, el N y toda la materia
orgánica inicial, los microorganismos desprenden calor medible a través de las variaciones
de temperatura a lo largo del tiempo. Según la temperatura generada durante el proceso, se
reconocen tres etapas principales en un compostaje, además de una etapa de maduración de
duración variable. Las diferentes fases del compostaje se dividen según la temperatura, en:
1. Fase Mesófila. El material de partida comienza el proceso de compostaje a temperatura
ambiente y en pocos días (e incluso en horas), la temperatura aumenta hasta los 45°C. Este
aumento de temperatura es debido a actividad microbiana, ya que en esta fase los
microorganismos utilizan las fuentes sencillas de C y N generando calor. La descomposición
de compuestos solubles, como azúcares, produce ácidos orgánicos y, por tanto, el pH puede
bajar (hasta cerca de 4.0 o 4.5). Esta fase dura pocos días (entre dos y ocho días).
2. Fase Termófila o de Higienización. Cuando el material alcanza temperaturas mayores que
los 45°C, los microorganismos que se desarrollan a temperaturas medias (microorganismos
mesófilos) son reemplazados por aquellos que crecen a mayores temperaturas, en su mayoría
bacterias (bacterias termófilas), que actúan facilitando la degradación de fuentes más
complejas de C, como la celulosa y la lignina. Estos microorganismos actúan transformando

7. el nitrógeno en amoníaco por lo que el pH del medio sube. En especial, a partir de los 60 ºC
aparecen las bacterias que producen esporas y actinobacterias, que son las encargadas de
descomponer las ceras, hemicelulosas y otros compuestos de C complejos. Esta fase puede
durar desde unos días hasta meses, según el material de partida, las condiciones climáticas y
del lugar, y otros factores. Esta fase también recibe el nombre de fase de higienización ya
que el calor generado destruye bacterias y contaminantes de origen fecal como Eschericha
coli y Salmonella spp. Igualmente, esta fase es importante pues las temperaturas por encima
de los 55°C eliminan los quistes y huevos de helminto.
3. Fase de Enfriamiento o Mesófila II. Agotadas las fuentes de carbono y, en especial el
nitrógeno en el material en compostaje, la temperatura desciende nuevamente hasta los 40-
45°C. Durante esta fase, continúa la degradación de polímeros como la celulosa, y aparecen
algunos hongos visibles a simple vista. Al bajar de 40 ºC, los organismos mesófilos reinician
su actividad y el pH del medio desciende levemente, aunque en general el pH se mantiene
ligeramente alcalino. Esta fase de enfriamiento requiere de varias semanas y puede
confundirse con la fase de maduración. (FAO, 2013).
Este compost, es una alternativa de solución al manejo de los residuos sólidos orgánicos y
además provee una alternativa de mejora o recuperación de suelos, amigable con el medio
ambiente.
Para dar solución al problema anteriormente señalado en Checua, Cundinamarca se inició
con la implementación de obras biomecánicas y posteriormente se incorporó al proyecto la
estrategia de la asistencia técnica a los campesinos.
Las obras biomecánicas son trabajos especializados y multidisciplinarios en los cuales se
diseñan y desarrollan obras civiles que cumplan con una función estructural, incluyendo
algunas intervenciones con especies biológicas, como los árboles, que permiten una
armonización paisajística y ambiental con el entorno.
Las obras a ejecutar deben cumplir las siguientes especificaciones técnicas de construcción
a saber:
1. Excavación en conglomerado. Consiste en la excavación necesaria para la fundación de
estructuras u obras, de acuerdo con los alineamientos, pendientes y cotas indicadas por el

8. interventor. Incluye la remoción, transporte y disposición de todo el material que se encuentre
dentro de los límites de las excavaciones y la limpieza final quesea necesaria para la
terminación de los trabajos.
2. Muros de contención en gaviones. Consiste en el transporte, suministro, manejo,
almacenamiento e instalación de canastas metálicas, y el suministro, transporte y colocación
de material de relleno dentro de las canastas, de acuerdo con los lineamientos, formas y
dimensiones y en los sitios establecidos por el interventor, establecidos en la Norma.
3. Revestimiento de gaviones con concreto de 2500 PSI. Debe cumplir con la norma INV-
671, que consiste en el transporte, suministro, elaboración, manejo, almacenamiento y
colocación de los materiales de construcción de cunetas fundidas en el lugar. También
incluye las operaciones de alineamiento, excavación, conformación de la sección y
suministro de materiales de relleno necesario. Las cotas de inicio, las dimensiones, tipos y
formas del revestimiento deberán ser las indicadas por el interventor.
4. Reforestación.
Consiste en el suministro de las plantas, alisos y guayacán y la siembra en tierra mejorada,
incluye el ahoyado, plateo, fertilización y mantenimiento con replante, de acuerdo con los
lineamientos y en los sitios establecidos por el interventor.
5. Cerca de aislamiento.
Consiste en el suministro de postes de madera de 12 cm de cuadrante, 2,2 m de largo,
inmunizados, enterrados 0,7 metros, con cuatro hilos, en los sitios, indicaciones y
lineamientos indicados por el interventor. Inicialmente se dio énfasis al control de la erosión
con obras civiles y de reforestación. Se atacaba el problema sin mirar la causa, pero la
combinación de obras civiles y de siembra de árboles están directamente relacionadas con
las obras biomecánicas y son una aproximación a la biotecnología. La siembra de árboles
contribuye o presta muy importantes bienes y servicios ambientales como la protección y
regulación del recurso hídrico, a conservar la biodiversidad, al secuestro de carbono, así
como brindar servicios de aprovisionamiento como alimentos y agua; y servicios de soporte
como formación de suelos y reciclaje de nutrientes. TARINGA, (2016).

9. Como a mediados del año 1985 se identificó que la principal causa de la pérdida del suelo
era el uso de prácticas agrícolas tradicionales, se incorporó al proyecto la estrategia de la
asistencia técnica a los campesinos.
Diagrama Causa – Efecto del problema de erosión
Aplicación de la Biotecnología mediante la Agricultura Sostenible o de conservación:
En 1995 el proyecto evolucionó, sin dejar de lado el objetivo de controlar la erosión, haciendo
énfasis en la conservación y recuperación de agua y suelos, y la renovación de praderas a
través de agricultura y ganadería de conservación. Según la FAO, la agricultura de
conservación representa un conjunto de prácticas y conceptos agrícolas interrelacionados y
complementarios, bajo tres principios básicos que siempre están presentes: El mínimo
deterioro posible de suelos (sin laboreo o con laboreo reducido); la protección permanente
del suelo (cultivos de protección) y la rotación/asociación de cultivos adecuada y
diversificada.
De estas tres dimensiones o principios del proyecto, el movimiento mínimo del suelo con
prácticas de labranza mínima y siembra directa, se asocian a principios de las obras
biomecánicas y el uso de abonos verdes y de cobertura permanente del suelo, con cultivo de
especies vegetales de ciclo corto y alto contenido de nutrientes, que se incorporan al suelo
EROSIÓN DEL
SUELO EN
CHECUA
Prácticas Agrícolas
tradicionales
Monocultivos
Uso intensivo de
maquinaria
agrícola
Quema de residuos
de plantaciones
anteriores
Alta sedimentación
de las fuentes
hídricas
Desproteccióndel
sueloentre cultivo
y cultivo
Arado en el mismo
sentido de la
pendiente

10. como abonos verdes, son prácticas más asociadas a la biotecnología. El proyecto involucra
también un alto componente de participación comunitaria que incluye la formación de
campesinos como promotores del proyecto, que sirven de ejemplo para nuevos usuarios.
La agricultura de conservación tiene como finalidad, según la FAO, conservar el suelo,
retener la humedad del suelo, mejorar la productividad de los suelos, reducir el costo de los
equipos y reducir el tiempo y la mano de obra, generando ventajas sobre la agricultura
tradicional, con el incremento de la materia orgánica, el menor uso de agua, la mejora de la
estructura del suelo, el incremento de rendimientos de los cultivos, la disponibilidad de mayor
tiempo del agricultor a otras actividades y una mejor relación de costo – efectividad.
En la agricultura de conservación se han optimizado y desarrollado algunas herramientas o
equipos que se utilizan en las diferentes etapas del cultivo: herramientas de labranza con
tracción manual y animal, azadas, herramientas para el manejo de coberturas y malezas y
para la siembra directa. Por ejemplo en el proyecto se utilizan el machete, los rodillos con
cuchillas y las segadoras para el manejo de las coberturas y la matraca para la siembra de las
semillas de forma directa.
Para cubrir el suelo entre cultivo y cultivo se utilizan los abonos verdes que según la FAO,
son plantas que se incorporan al suelo para mejorar sus condiciones de nutrición a través de
la fijación de nitrógeno libre y evitar la pérdida de otros como fósforo o potasio. Estas plantas
también actúan como control de hiervas, plagas y enfermedades, mejoran la estructura del
suelo, disminuyen la compactación, incrementan la biomasa y actividad biológica benéfica
del suelo, menor erosión hídrica y eólica, mejora la infiltración y almacenaje de agua en el
suelo, facilita la recuperación de suelos degradados, disminuye el efecto invernadero,
suministra hábitat a fauna y micro fauna silvestre y mejora el paisaje.
Dentro de los abonos verdes que se utilizan con mayor frecuencia en el proyecto están: Nabo
forrajero, que contribuye a la descompactación y aireación de suelo, mejora productividad y
retención de nutrientes y humedad, y la Avena negra, que brinda mayor tiempo de cobertura
del suelo que el nabo.

11. BIBLIOGRAFIA.
Apolinar M, (2006). Diseño del manual técnico de procedimientos para la gestión integral de los
residuos y decomisos de plantas de beneficio animal en Colombia. Recuperado de
http://repository.lasalle.edu.co/bitstream/handle/10185/14769/00798192.pdf?sequence=1
Arias, A, (2010). Microorganismos eficientes y su beneficio para la agricultura y elmedio ambiente.
Recuperado de http://jci.uniautonoma.edu.co/2010/2010-7.pdf
Experiencias significativas de conservación ambiental a nivel de campesinado en Colombia.
Enero 2014 Recuperado de
https://www.car.gov.co/index.php?idcategoria=30464&download=Y
FAO, (2013). Manual de compostaje del agricultor. Recuperado de http://www.fao.org/3/a-
i3388s.pdf
La agricultura de conservación y su aporte a la generación de competencias ético –
valorativas de los estudiantes de ciencias agropecuarias no agronómicas. Recuperado
de
http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/21869/Documento_completo.pdf?s
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(TARINGA, 2016). Construcción de obras biomecánicas. Recuperado de
http://www.taringa.net/posts/ecologia/13193773/Construccion-de-obras-biomecanicas.html