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INTRODUCCIÓN
En los últimos años, el agua, recurso de mayor importancia que garantiza el bienestar y el desarrollo económico y social de los seres humanos (Manzardo et al. 2014; Jefferies et al. 2012; Suttayakul et al. 2016) ha presentado niveles de contaminación por compuestos orgánicos que se producen en cantidades variables e ingentes (UNEP 2013). Además, el aumento de la población y con ello, el posterior aumento de la apropiación y deterioro de la calidad del agua (Chapagain et al. 2005) amenaza con su extinción (Jefferies et al. 2012; UNEP 2013; Ercin et al. 2012; Jeswani y Azapagic 2011; Deurer et al. 2011; Gerbens-Leenes et al. 2013). A su vez, la reducción del volumen de agua dulce de lagos, ríos y acuíferos como consecuencia de los vertimientos generados por las prácticas de producción de alimentos cárnicos genera efectos en el ecosistema hídrico no solo por el uso irracional, sino también por la contaminación generada a lo largo de la cadena productiva, en especial en la etapa de beneficio, al presentarse cambios físicos, químicos, morfológicos y biológicos en el agua (Gerbens-Leenes et al. 2013; Rivas et al. 2017; Zonderland-Thomassen et al. 2014). Según el Fondo Mundial para la Naturaleza (AgroDer 2012) se estima que el 22% de la huella hídrica anual en el mundo corresponde a la generada por la producción de carne, valor que justifica una práctica ambientalmente insostenible, razón por la cual algunos países han optado por la exportación del ganado para engorde y la importación de la carne lista para consumo, garantizado con ello la protección y el uso racional del recurso hídrico por factores de incidencia antrópica (Ocak et al. 2013).
Según Gonzalez et al. (2010), la cadena de consumo de agua agregada en el sector de bovinos da cuenta de una extracción del orden de 1.618 Mm3/año, con las siguientes participaciones: a) consumo vital en la fase de cría, levante y terminación, 45%; b) consumo en la fase de sacrificio, 31%; y c) consumo en los lugares de manejo y beneficio en unidades de alojamiento animal, 24%. Si bien es cierto que el mayor porcentaje de "consumo" de agua se da en la fase de cría, levante y terminación, es necesario cuantificarlo más allá del consumo directo únicamente, es decir, más allá del volumen de agua consumida por operaciones propias, está el volumen de agua de todos los bienes y servicios que conforman los componentes de producción, además del agua que retorna a las fuentes hídricas después de su tratamiento y asimilación de carga contaminante.
De esta manera, y como consecuencia de la búsqueda por satisfacer las necesidades del hombre y del Estado desde lo político, económico e industrial, nace el concepto de huella hídrica (Parada-Puig 2012; Manzardo et al. 2016; Vanham y Bidoglio 2015) como un indicador cuya principal aplicación es contabilizar el volumen de agua dulce involucrada en la generación de un producto consumido por un individuo, grupo de consumidores, empresa o país (Jefferies et al. 2012; Parada-Puig 2012; Bosire et al. 2015; Bonamente et al. 2016), y su aplicación derivada se enfoca a los procesos productivos y a todas sus etapas previas (Chapagain et al. 2005; Pérez et al. 2011; Castilla 2013; Rudenko et al. 2013). Ahora bien, alrededor del 92% de la huella de la humanidad se relaciona con el sector agrícola y un tercio de ella está asociada con la cría de animales (Gerbens-Leenes et al. 2013; Miguel et al. 2015). En este contexto surge el concepto de "agua virtual" pues la cantidad de agua contenida en el producto final es insignificante en comparación con la cantidad usada en su producción (Rodriguez et al. 2015; Aviso et al. 2011).
La evaluación de huella hídrica se desarrolla en cuatro fases según metodología desarrollada por la Water Footprint Network (Hoekstra et al. 2011): establecimiento de metas y alcance, contabilidad de la huella hídrica, evaluación de la sostenibilidad y formulación de respuesta.
La aplicación de la metodología propuesta a nivel nacional la desarrolló Uribe (2014) con la cuantificación de la huella hídrica azul y gris de un proceso de generación de energía. Por su parte, Echeverri (2014) realizó la estimación de la huella hídrica en el proceso de extracción de caliza a cielo abierto en la planta Rioclaro de Cementos Argos. A su vez, en el sector agroalimenticio Arevalo et al. (2011) realizaron un estudio nacional de huella hídrica en Colombia.
A nivel latinoamericano, Ríos et al. (2013) presentaron un estudio donde se estimó la huella hídrica en el proceso productivo de 1 litro de leche en zonas rurales de Nicaragua; Di Rienzo y Fogolin (2017) realizaron sus aportes a la gestión de la huella hidrica en la producción de carnes de cerdo y evaluaron el uso del agua en un criadero intensivo de Argentina y Montalván et al. (2010) emplearon el concepto de huella hídrica para evaluar el impacto de la contaminación industrial sobre los recursos hídricos en siete industrias alimenticias de Cuba.
El presente estudio se centra en la cuantificación de la huella hídrica directa azul y gris en las diferentes etapas del proceso de beneficio en los Frigoríficos Vijagual S.A.S. y Jongovito S.A. en las ciudades de Bucaramanga y San Juan de Pasto (Colombia), respectivamente; teniendo en cuenta las dos primeras fases de la metodología desarrollada por la Water Footprint Network (Hoekstra et al. 2011).
MATERIALES Y MÉTODOS
Fase 1. Establecimiento de metas y alcance
Teniendo en cuenta los interrogantes planteados para definir las metas y alcances según la metodología de Hoekstra et al. (2011), se analizó la huella hídrica directa azul y gris teniendo como foco la etapa de contabilidad para un año de estudio, específicamente en el proceso de beneficio de la cadena cárnica bovina en los Frigoríficos Vijagual S.A.S. y Jongovito S.A., teniendo en cuenta procesos que contribuyen significativamente a este indicador y truncando el consumo de agua indirecto debido a operarios, administrativos y transporte, como el agua empleada en el lavado de las respectivas Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR).
Fase 2. Contabilidad de la huella hídrica
Para el caso de estudio se relacionó únicamente la huella hídrica azul y gris, ya que la huella hídrica verde se asocia directamente al agua de lluvia almacenada como humedad del suelo que es evapotranspirada por las plantas y que se convierte en el requerimiento hídrico de cultivos que necesitan procesos de riego para su crecimiento, por lo que este indicador se asocia únicamente al tema agrícola y forestal (Mohammad et al. 2017; González et al.2012).
Huella hídrica azul: para la estimación de la huella hídrica del proceso (Vasilaki 2016) de beneficio se empleó la Ecuación (1).
Para el caso del Frigorífico Vijagual, los datos fueron suministrados por la empresa ya que dentro de sus informes ambientales cuentan con la información mensual del consumo de agua en las diferentes fases del proceso y del lavado de la planta. Por su parte, el Frigorífico Jongovito, cuenta con datos de consumo de agua total del proceso, por lo que se hizo necesario tomar caudales de consumo mediante aforos volumétricos y registro de tiempos en cada una de sus etapas, con tres repeticiones mensuales durante el año de estudio debido a la imposibilidad de instalar caudalímetros en cada una de las llaves de abastecimiento.
Con el fin de analizar la información de los dos frigoríficos se unificaron seis líneas donde hay consumo de agua de la siguiente manera: Corrales, en esta área el animal se abastece con agua dispuesta en bebederos y se hace el lavado de los mismos. Banadera, antes de la insensibilización los animales entran limpios y escurridos. Faenado, donde se unificaron los procesos de insensibilización, partido de esternón, corte canal y oreo. Vísceras, se optó por analizar esta línea por separado debido al alto consumo registrado, incluye vísceras rojas y blancas. Subproductos, hace referencia al corte de cabezas, manos, patas y el cuero del animal. Lavado de planta, correspondiente al lavado de pisos, paredes, equipos, canastillas, etc.
Los datos de agua de retorno y el número de reses beneficiadas fueron suministrados por parte de los dos frigoríficos para el año de estudio. El Frigorífico Vijagual retorna el agua después de su tratamiento a la Quebrada El Aburrido, mientras que el Frigorífico Jongovito hace su retorno de agua a la Quebrada La Loreana.
Huella hídrica gris: la estimación de huella hídrica gris en el proceso se realizó aplicando la Ecuación (2):
L= carga contaminante
Cmáx= Concentración máxima permitida
Cnat = Concentración natural fuente receptora
La carga contaminante se calculó teniendo en cuenta el valor del caudal promedio anual del vertimiento a la salida de la PTAR, que para el caso del frigorífico Vijagual fue de 7,314 l/s y para el frigorífico Jongovito fue de 0,772 l/s. Los resultados de la caracterización fisicoquímica de las aguas vertidas y la concentración natural de la fuente receptora (aguas arriba) se obtuvieron de los informes de actividades y gestión ambiental del año en estudio en cada uno de los frigoríficos. Además, se identificaron los valores límites máximos permisibles de estos parámetros en vertimientos puntuales generados por actividades de beneficio en ganadería, regulados en la Resolución 0631 de 2015 (Minambiente 2015).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Teniendo en cuenta las metas y alcances planteados en la sección metodológica (Fase 1), se muestran a continuación, los resultados de la cuantificación de la huella hídrica.
Fase 2. Contabilidad de la huella hídrica
En las Tablas 1 y 2 se muestra el consumo de agua en cada una de las líneas del proceso. Se puede observar que las sesiones de corrales, bañadera, faenado y subproductos no superan el 11% del consumo total, sin embargo, en la etapa de evisceración y lavado de planta es donde hay mayor consumo de agua para los dos Frigoríficos.
TABLA 1 Reses beneficiadas y consumo de agua en las diferentes áreas del proceso - Frigorífico Vijagual.
TABLA 2 Reses beneficiadas y consumo de agua en las diferentes áreas del proceso - Frigorífico Jongovito.
En la línea de vísceras este consumo es alto debido a que, en las mesas de lavado, especialmente en la sesión de vísceras blancas, las llaves de agua se encuentran abiertas la mayor parte del tiempo del proceso con el fin de retirar la materia fecal de cada uno de los compartimentos gástricos. De hecho, los desagües de estas mesas permanecen libres para que el agua de lavado se evacue libremente. Adicional a esto, el lavado de los uniformes de los operarios y la esterilización de cuchillos también es constante debido a la elevada contaminación de los mismos. Sin embargo, si se tiene en cuenta el número de reses beneficiadas en el año, este dato para el Frigorífico Jongovito es de 62,7%, lo que obedece a llaves abiertas en todo el proceso y a que no hay manejo de flotadores para el llenado de piletas con el que sí cuenta el Frigorífico Vijagual.
Como es de esperar, el lavado de la planta después de terminar la jornada de beneficio requiere un alto consumo de agua, siendo este valor superior para el Frigorífico Vijagual (63,4%). Si bien es cierto este frigorífico posee una mayor tecnología en cuanto al uso de hidrolavadoras, cabe resaltar que así mismo cuenta con mucha más maquinaria y la extensión de la planta de beneficio es mayor por lo que habrá mayor consumo de agua, sin embargo, para el caso de los dos frigoríficos es necesario reajustar algunas prácticas como la limpieza en seco, que consiste en que todos los restos cárnicos que hayan podido quedar en la maquinaria, zonas de trabajo o suelo, sean retirados mediante escobas, aspiradoras o espumas, sin utilizar agua como mecanismo de ayuda (Bustamante 2013).
Igualmente, en las Tablas 1 y 2 se puede apreciar el consumo de agua en relación a las reses beneficiadas en cada frigorífico durante el periodo de estudio. En el Frigorífico Vijagual se presentó un consumo total de agua de 190.114 m3 y beneficio de 97.475 reses, por lo que se puede establecer que el requerimiento hídrico para cada res fue de 1,95 m3/res (1.950 l/res). Mientras que para el Frigorífico Jongovito se presentó un consumo total anual de agua de 14.719 m3 y beneficio de 22.513 reses que representa un requerimiento hídrico de 0,65 m3/res (650 l/res).
La ubicación geográfica de los Frigoríficos es un factor importante ya que la hidrología, el clima y la raza del bovino influyen directamente en el requerimiento hídrico. Para el caso del Frigorífico Vijagual, las razas que se benefician en respuesta a las condiciones de hábitat corresponden en gran parte al ganado Cebú y en una minoría al ganado Brahama, Holstein y Normando, debido a los diferentes pisos térmicos próximos a la ciudad de Bucaramanga; mientras que para el Frigorífico Jongovito, las razas que se benefician por sus características y adaptabilidad climática son Holstein y Normando. En relación al proceso de beneficio, para el Frigorífico Vijagual el consumo de agua en la línea de corrales y bañadera es mayor por las condiciones climáticas y el tamaño del animal, mientras que para el Frigorífico Jongovito el consumo de agua para esta actividad es menor ya que las condiciones climáticas no requieren un volumen de agua constante para mantener regulada la temperatura corporal del animal y por la raza de ganado beneficiado, el animal es de menor tamaño. Lo anterior, concuerda con Almeriense y Becerra (2013) quienes afirman que las zonas donde la evaporación es elevada el requerimiento hídrico por unidad de producto es mayor.
Según el artículo sobre la calidad del agua de la Resolución 240 de 2013 (Minsalud 2013), las plantas de beneficio animal deben usar máximo 500 litros por animal, o una cantidad menor si cumple el objetivo de inocuidad del proceso y del producto. Con esto, se puede concluir que los dos frigoríficos no cumplen con esta normatividad, por lo que en términos de consumo hídrico es necesario tomar medidas al respecto.
Cálculo huella hídrica azul: en la Tabla 3 se encuentran los resultados de huella hídrica azul del proceso cárnico en reses para el Frigorífico Vijagual, en ella, se puede apreciar que los meses de marzo y julio se presentó la mayor y menor huella hídrica, respectivamente. Por su parte, en la Tabla 4 se evidencia que para el Frigorífico Jongovito los meses de septiembre y enero presentaron mayor y menor huella hídrica, respectivamente.
Teniendo en cuenta estos resultados se observa que el elevado consumo de agua en estos meses no es proporcional a las reses beneficiadas ni al agua que retornó a las correspondientes quebradas receptoras, lo cual muestra que dentro del proceso se pueden ajustar actividades de ahorro y reintegro del agua. A partir de estos datos se puede deducir que el agua de retorno no superó el 31% para el Frigorífico Vijagual, ni el 47% para el Frigorífico Jongovito.
Según Hoekstra et al. (2011) la huella hídrica azul involucrada en un proceso industrial no se puede evitar cuando del proceso requiera explicitamente de la incorporación del agua dulce al producto, pero sí se puede remediar a través de la reducción de agua evaporada en dicho proceso (Ruini et al. 2013; Okadera et al. 2014 Gu et al. 2015), por lo que es necesario hacer esta disminución de agua evaporada en los procesos de refrigeración, digestores, redes de drenaje y las plantas de tratamiento de aguas residuales.
En terminos generales, la huella hídrica azul anual para el Frigorífico Vijagual es de 1.448 l/res, superior a la huella hídrica del Frigorífico Jongovito de 388 l/res. Si bien es cierto que Vijagual emplea técnicas de recirculación de agua en los cuartos fríos, en los digestores, en el clarificado del sistema de deshidratación de lodos y parte del vertimiento de aguas residuales, es necesario que utilice un proceso de recirculación para el lavado de la planta, que involucre el lavado de pisos, paredes, equipos, canastillas, etc., donde según esta investigación se presenta mayor consumo de agua y así contrarrestar los valores de agua retornada.
Pese a que la huella hídrica azul para el Frigorífico Jongovito es menor, y teniendo en cuenta los resultados aquí presentados, es necesario la adquisición de hidrolavadoras industriales con alta potencia y un bajo caudal de consumo. Así mismo, incluir tecnología que emplee vapor de agua en gran parte del proceso de evísceración y el manejo de flotadores para el llenado de piletas, con un alto índice de rendimiento, mínimo consumo hídrico y que garantice la desinfección del producto.
Además, si bien es cierto que los dos frigoríficos realizan capacitaciones del uso adecuado del recurso hídrico para los operarios involucrados en el proceso, es necesario la evaluación y seguimiento de los mismos.
Ahora bien, si se hace un análisis en relación al sector pecuario en Colombia, según el informe de Campuzano et al. (2015) el sacrificio de ganado bovino genera una huella hídrica azul de 20,5 millones de m3/año. Según el DANE (2016), en 2015 se sacrificaron 3.986.680 cabezas de ganado, lo que equivale a 5.147,5 L/res. De esta forma, se puede concluir que pese al elevado consumo de agua en los procesos de beneficio de los dos frigoríficos, sus valores están por debajo de la huella hídrica azul nacional para este sector.
Cálculo huella hídrica gris: en la Tabla 5 se encuentran algunos valores de la caracterización fisicoquímica de los parámetros regulados por la Resolución 0631 (Minambiente 2015) para los vertimientos generados por los dos Frigoríficos. Se puede evidenciar que ambos frigoríficos cumplen con la normatividad de vertimientos vigente y que la huella hídrica gris se ve afectada en una mayor proporción por la carga contaminante de materia orgánica expresada en DQO. Estos resultados concuerdan con Pabón y Suaréz (2009) quienes expresan que las aguas residuales provenientes de los frigoríficos tienen concentraciones altas de DBO5 y DQO debido a la presencia de materia orgánica, como grasas, proteínas y celulosa. Además, Zonderland-Thomassen et al. 2014 y Muñoz 2005 expresan que este tipo de contaminación se debe a las heces, la orina, la sangre, pelusas y residuos de carne y grasas en las canales, suelos, cuchillos y alimentos no digeridos por el animal, por lo que se hace necesario que en los frigoríficos se regule la cantidad de animales beneficiados, la dieta del animal, la forma de recolección de productos y subproductos y la concientización del uso del recurso dentro del proceso cárnico. De esta manera, estas empresas siguen teniendo una responsabilidad ambiental importante en el tratamiento residual del vertimiento que realizan las aguas contaminadas.
TABLA 5 Reporte de parámetros regulados por la Resolución 063 1 * para losvertimientos generados por los Frigoríficos Vijagual y Jongovito.
* Resolución 0631 de 20 1 5(Minambiente 20 1 5).
Según lo anterior, para efectos del cálculo de la huella hídrica gris, se tomó como referencia la DQO por ser el parámetro más crítico en este proceso (Montalván 2010). En la Tabla 6 se puede apreciar que, para el año de estudio, en el Frigorífico Vijagual la DQO es de 111.251 m3/año y de 21.814 m3/año en el Frigorífico Jongovito.
Ante la escaza información para Colombia acerca de la huella hídrica en un proceso de beneficio de ganado en general y ya que en el informe de Campuzano el al. (2015) previamente mencionado no se incluyeron los cálculos de huella hídrica gris, debido a las limitaciones de información sobre la calidad del agua a nivel nacional, se hace referencia al estudio de Montalván et al. (2010) sobre huella hídrica gris en siete industrias alimenticias de Camagüey (Cuba), en cada una de las cuales se obtuvieron como resultado valores de 31.746, 14.133.333, 4.720.000, 396.552, 93.333, 346.552 y 221.333 m3/año en términos de DQO, respectivamente. A partir de estos datos se pudo inferir que son procesos diferentes, en regiones diferentes; los dos frigoríficos muestran valores de huella hídrica gris inferiores a otras industrias del sector alimenticio en Latinoamérica.
Cálculo huella hídrica total: la huella hídrica total para los dos Frigoríficos se presenta en la Tabla 7. Según Corantioquia (2016) el peso vivo del ganado sacrificado en Colombia para la producción de carne tiene un promedio de 400 Kg, ya que éste depende de la edad y raza del animal. Además, el rendimiento promedio del proceso de beneficio es del 40% de carne, es decir, se obtienen aproximadamente 160 Kg de carne a partir de unas res de 400 Kg de peso vivo, por lo que se obtienen valores de 16,14 y 8,49 l/Kg de res para los frigoríficos Vijagual y Jongovito, respectivamente.
Al comparar estos valores con la huella hídrica global promedio de carne de vacuno de 15.500 l/Kg de producto (Jeswani y Azapagic 2011; Mellano 2010), donde se incluye la huella hídrica directa e indirecta y no se trunca ningún proceso en la obtención del producto desde su cría hasta su comercialización (Northey et al. 2014), se puede analizar que la mayor participación de huella hídrica en la producción de carne de res se encuentra en el proceso de pasto y levante de ganado y no en el proceso de beneficio, lo que coincide con los resultados de estudios similares como el de Martínez-Mamian et al. (2016) quienes demostraron que para producir un litro de leche se necesita de 1,9 m3 de agua, de los cuales, el 97,4% es requerido por el cultivo (forraje) para su ciclo productivo, representado en el agua verde o el requerimiento hídrico que tienen los pastos para un buen crecimiento, el cual se obtiene mediante las lluvias que se presentan en la zona. Así mismo, el estudio de Jeswani y Azapagic (2011) mostró que en comparación con el consumo de agua agrícola, el consumo de agua industrial es insignificante (Gerbens-Leenes et al. 2013; Okadera et al. 2014; Herath et al. 2013; Noya et al. 2016; Huang et al. 2014; Feng y Chen 2016; Munro et al. 2016).
CONCLUSIONES
En términos de consumo de agua y teniendo en cuenta la Resolución 240 de 2013 (Minsalud 2013), los dos frigoríficos exceden el uso máximo de 500 litros de agua por animal, por lo que es necesario tomar medidas al respecto.
En el Frigorífico Jongovito se identificó que la línea de vísceras es donde se presenta mayor consumo de agua, en donde se propone el manejo de flotadores para el llenado de las piletas. En el Frigorífico Vijagual se identificó que el proceso de lavado de la planta es donde mayor consumo de agua existe, si bien es cierto que esta empresa cuenta con mayor tecnología con el uso de hidrolavado-ras, es necesario que utilice un proceso de recirculación para el lavado de la planta. Además, se evidenció que la ubicación geográfica de los Frigoríficos es un factor importante ya que la hidrología, el clima y la raza del bovino influyen directamente en el requerimiento hídrico.
Según los informes de Campuzano et al. (2015) y del DANE (2016) se pudo deducir que la huella hídrica azul es de 5.147,5 L/ res, por lo que los valores de huella hídrica azul de los dos frigoríficos están por debajo de la huella hídrica azul nacional para este sector. Con el cálculo de huella hídrica azul para los dos frigoríficos se muestra que el consumo de agua no es proporcional a las reses beneficiadas, ni al agua que retornó a las correspondientes quebradas receptoras, lo que muestra que dentro del proceso se pueden ajustar actividades de ahorro y reintegro del agua.
Respecto a la huella hídrica gris, los dos frigoríficos cumplen con la normatividad de vertimientos vigente e igualmente sus valores son menores respecto a industrias del sector alimenticio.
A partir del valor obtenido de huella hídrica total se puede apreciar que la mayor participación de huella hídrica en la producción de carne de res se encuentra en el proceso de pasto y levante de ganado en y no en el proceso de beneficio.
En términos de huella hídrica los dos frigoríficos presentan valores inferiores con referencia a datos nacionales e internacionales y en términos de sostenibilidad es muy importante cumplir con la resolución 240 de 2013 (Minsalud 2013) con el fin de recuperar el equilibrio entre el consumo de agua dulce y su renovación natural, mejorar los sistemas de tratamiento y realizar un esfuerzo en concienciar a sus operarios respecto al uso responsable del agua, en beneficio de las generaciones presentes y futuras.
RECOMENDACIONES
Se recomienda complementar el presente estudio involucrando el uso indirecto del agua con el fin de no truncar la información que involucra el concepto de huella hídrica. Además, es necesario evaluar la sostenibilidad, cuarta etapa de la propuesta de Hoekstra et al. (2011), para establecer si realmente esta práctica es sostenible a nivel no solo ambiental, sino social, económico y político, como un conjunto integrador del desarrollo sostenible, permitiendo garantizar las condiciones mínimas de vida actuales y de las futuras generaciones.
