MANUAL DE CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE LECHOS BIOLÓGICOS

MANUAL DE CONSTRUCCIÓNY OPERACIÓN DELECHOS BIOLÓGICOSPROYECTO D09R1006Manejo Adecuado de Residuos de Plaguicidas en la Producción Frutícolade la Región de La Araucanía a través de la Implementación y Difusión deLechos BiológicosInstituto de Agroindustria

Universidad de La FronteraInstituto de AgroindustriaAvda. Francisco Salazar N°01145, Temuco, Chilewww.lechosbiologicos.clISBN: 978-956-236-235-1Registro de Propiedad IntelectualN°: 227.864Impreso en: Imprenta LaturDiseño Gráfico: Sylvia Verónica Peña PonceEdiciones Universidad de La FronteraAbril 2013Primera versión

AUTORESMaría Cristina Diez Jerez - Departamento de Ingeniería QuímicaNúcleo Científico y Tecnológico en Biorecursos (BIOREN)Universidad de La FronteraGraciela Palma Cifuentes - Departamento de Ciencias Químicas yRecursos NaturalesNúcleo Científico y Tecnológico en Biorecursos (BIOREN)Universidad de La FronteraCarolina Altamirano Quijada - Instituto de AgroindustriaNúcleo Científico y Tecnológico en Biorecursos (BIOREN)Universidad de La FronteraGabriela Briceño Muñoz - Núcleo Científico y Tecnológico en Biorecursos(BIOREN)Universidad de La FronteraCarolina Calderón Ramírez - Instituto de AgroindustriaNúcleo Científico y Tecnológico en Biorecursos (BIOREN)Universidad de La FronteraJorge Díaz Sánchez - Departamento de Producción y Protección VegetalINIA CarillancaOlga Rubilar Araneda - Núcleo Científico y Tecnológico en Biorecursos(BIOREN)Universidad de la FronteraGonzalo Tortella Fuentes - Núcleo Científico y Tecnológico en Biorecursos(BIOREN)Universidad de la Frontera

PREFACIOEl manual de construcción y operación de lechos biológicos formaparte de los resultados de un proyecto orientado al sector frutícola dela Región de La Araucanía. Sin embargo, se considera que su contenidoserá de gran utilidad para que este sistema de biopurificación seaimplementado en cualquier zona del país y en otro sector agrícola yforestal donde se manipulen plaguicidas, como una medida de minimizarla contaminación puntual y colaborar con el cuidado del medio ambientey con la inocuidad alimentaria.Esta obra ha sido publicada para su amplia distribución a losdistintos sectores relacionados con el mundo agrícola y forestal, tantopúblico como privado. Su principal objetivo es que sirva comoinstrumento para instruir y difundir la tecnología de lechos biológicosa lo largo del país, poniendo énfasis en la manipulación adecuada delos plaguicidas para la protección del medio ambiente y los recursosnaturales.La tecnología de lechos biológicos, originada en Suecia en el año1993, es aún relativamente desconocida en nuestro país, a pesar delas ventajas que señalan los estudios realizados en diversos paísesde Europa, en donde a la fecha, se encuentran más de 3000 unidadesinstaladas y funcionando. Sin embargo, esta tecnología no puede sersimplemente utilizada sin la realización de ensayos y estudios necesariosque permitan establecer las bases científicas y tecnológicas para suvalidación e implementación en la Región de La Araucanía y en elpaís, debido principalmente a las diferencias en el tipo de suelos, climay manejo de plaguicidas.Un lecho biológico es un sistema simple, construido a nivel delsuelo, donde el pulverizador o nebulizador para aplicación de plaguicidas

se estaciona sobre una rampa durante las etapas de llenado y lavadoexterno del equipo. Contiene una biomezcla que retiene y degrada losplaguicidas hasta llevarlos a niveles de inocuidad. La biomezcla actúamediante procesos simultáneos de adsorción por efecto de suscomponentes y de degradación microbiológica realizada por hongosy bacterias.

AGRADECIMIENTOSEsta publicación es parte del Proyecto FONDEF “Manejo adecuadode residuos de plaguicidas en la producción frutícola de la Región deLa Araucanía a través de la implementación y difusión de LechosBiológicos” (D09R1006) financiado por el Fondo de Innovación parala Competitividad (FIC) de la Región de La Araucanía. El proyecto hasido ejecutado por la Universidad de La Frontera (UFRO) y el InstitutoNacional de Investigaciones Agropecuarias (INIA- Carillanca) con laparticipación y colaboración de Agrícola San Clemente, Cherry AndesSur, San José Farms, Cerezos Inalaf, Bayer CropScience, ServicioAgrícola y Ganadero (SAG), Instituto de Desarrollo Agropecuario(INDAP), Consejo de Producción Limpia (CPL) y la SEREMI deAgricultura de la Región de La Araucanía.SAG

INDICEPREFACIO ..............................................................................................INTRODUCCION .............................................................................................CAPITULO 1 - PLAGUICIDAS ......................................................................Clasificación de los plaguicidas ......................................................................Riesgos en el manejo de los plaguicidas ...............................................................Plaguicidas y medio ambiente .....................................................................Degradación de los plaguicidas ......................................................................Contaminación del suelo y agua por plaguicidas ....................................................CAPITULO 2 - TECNOLOGÍAS DE LECHOS BIOLÓGICOS .....................Elementos que componen un lecho biológico ........................................................Componentes de la biomezcla ......................................................................Instrucciones para la preparación de la biomezcla ..................................................Estimación de la cantidad de paja, turba y suelo ...................................................Homogenización de la biomezcla ......................................................................CAPITULO 3 - CONSTRUCCIÓN DE LECHOS BIOLÓGICOS AESCALA DE CAMPO ............................................................................Equipos de aplicación ................................................................................Etapas para la construcción de un lecho biológico ..................................................Construcción del lecho biológico ....................................................................Costos de construcción del lecho biológico para equipos traccionados .....................Lecho biológico para tratamientos de líquidos ...............................................Diseño ..................................................................................................Construcción del lecho biológico .................................................................Costos de construcción del lecho biológico para tratamiento de líquidos....................CAPITULO 4 - CONSTRUCCIÓN DE LECHOS BIOLÓGICOS APEQUEÑA ESCALA ..............................................................................Lecho con sistema de recirculación ....................................................................Selección de contenedores ........................................................................Sistema de recirculación ............................................................................51113151923252629323438404143454651606364646669727275

Incorporación de los componentes del lecho biológico ........................................Lecho sin sistema de recirculación .............................................................Costos de construcción del lecho biológico a pequeña escala .........................CAPITULO 5 - OPERACIÓN, MANTENCIÓN Y FUNCIONAMIENTODEL LECHO BIOLÓGICO A ESCALA DE CAMPO ..................................Antes de ingresar a la zona de llenado .........................................................Al ingresar a la zona de llenado ....................................................................Lavado externo de equipos ...............................................................................Mantención del lecho biológico ...........................................................................Funcionamiento de un lecho biológico para equipo traccionado ................................Registro de humedad y temperatura en el lecho biológico ........................................Degradación de plaguicidas ........................................................................Actividad biológica .....................................................................................Evaluación del pH en la biomezcla ...............................................................76787981838485878889919596CAPITULO 6 - ENSAYOS A ESCALA DE LABORATORIO............................................................................................................Degradación de plaguicidas en biomezclas con distintos tipos de suelo, turba ymateriales lignocelulósicos en reemplazo de la paja ................................................Ensayo de lixiviación de plaguicidas simulando diferentes condiciones de pluviometríaen columnas con biomezcla .......................................................................Degradación de plaguicidas en biomezclas preparadas con distintos tipos de suelo,paja, turba y biocarbón .....................................................................................97100107113

INTRODUCCIÓNLos plaguicidas son sustancias químicas producidas por el hombrey utilizadas como una herramienta indispensable para prevenir, controlaro destruir plagas de los cultivos, ya sean insectos (insecticidas),malezas (herbicidas) u hongos (fungicidas). Durante años se hapromovido la venta y utilización de los plaguicidas debido a que el usode estos otorga grandes beneficios, permitiendo lograr una mejor ymayor producción de alimentos y materias primas. Sin embargo, siestos no son aplicados y manipulados adecuadamente, pueden generarun alto riesgo para la salud, el medio ambiente y la agricultura. Porotra parte, la sociedad demanda cada vez más procesos de producciónlimpia y amigables con el ambiente, lo que implica un incremento enlas exigencias de los consumidores y del fortalecimiento de normasregulatorias.La contaminación del medio ambiente por plaguicidas puede seroriginada mediante fuentes puntuales o difusas, las cuales muchasveces no están claramente diferenciadas. La contaminación difusa seorigina durante la aplicación de plaguicidas en el campo, destacándoseprincipalmente las pérdidas por escorrentía y deriva. Mientras que, lacontaminación puntual se origina en el lugar de preparación de losplaguicidas, previo a su aplicación. Los residuos o restos de losplaguicidas se dispersan en el ambiente y se convierten encontaminantes para los animales, plantas, suelo, aire y agua lo querepresenta un gran riesgo para la salud de la población.Como una manera de prevenir el daño al medio ambiente y a lapoblación, se han adoptado algunas normas básicas de manejoadecuado de plaguicidas en Chile, como las Buenas Prácticas Agrícolas(BPA). Estas simples acciones que deben tomar los agricultores, comopor ejemplo el triple lavado de envases y disposición adecuada de11

éstos, permiten disminuir los riesgos que ocasionan los plaguicidas.Sin embargo, estas acciones no evitan que ocurran accidentes durantela manipulación de plaguicidas, como derrames de productoconcentrado, fugas de los estanques de los pulverizadores u otros quepueden ocasionar una gran contaminación del suelo y principalmentede las aguas superficiales y subterráneas.Actualmente existe una tecnología para prevenir la contaminaciónpuntual por plaguicidas, denominada lechos biológicos, la cual estásiendo ampliamente difundida en el mundo, principalmente en Europa,y en algunos países como Suecia y Francia donde ya forman parte delas Buenas Prácticas Agrícolas. Un lecho biológico es una construcciónsimple, realizada con materiales de relativo bajo costo, que se instalaen el predio y tiene como función principal retener y degradar losplaguicidas, evitando que éstos lleguen al suelo y posteriormente alos cursos de agua subterráneos o superficiales colindantes al predio.Esta tecnología ha demostrado ser una herramienta muy útil en laeliminación de los plaguicidas por lo que su difusión, conocimiento yaplicación es de vital importancia para el debido cuidado del medioambiente y la salud de la población.En el presente manual se encontrará información relativa al usoadecuado y al riesgo que tiene la manipulación inadecuada de losplaguicidas, pero lo más importante, conocer qué es un lecho biológico,como se construye, como funciona, sus costos de implementación ytodo lo necesario para que forme parte de las actividades y buenasprácticas que impulsan el desarrollo sostenido y sustentable de laproducción agrícola y frutícola de nuestro país.12

CAPÍTULO 1PLAGUICIDAS

Capítulo 1. PlaguicidasCAPÍTULO 1. PLAGUICIDASPor plaguicida o producto fitosanitario se entiende como cualquiersustancia de origen natural o sintética que se utiliza para prevenir,destruir, atraer, repeler o combatir plagas, enfermedades y malezasque afectan a los cultivos. Los plaguicidas varían en su modo deacción, formulación y nivel toxicológico. Todos estos datos se puedenencontrar en la etiqueta de cada producto, la que siempre se debeleer detenidamente para combatir eficazmente las plagas sin afectarnegativamente los cultivos, animales, medio ambiente y la saludhumana. A continuación se hace mención a algunos criterios declasificación de los plaguicidas.CLASIFICACIÓN DE LOS PLAGUICIDASSegún organismo que controlanEn la Tabla 1.1 se presenta la clasificación de los plaguicidas segúnlas plagas, malezas y enfermedades que controlan.Tabla 1.1. Clasificación de los plaguicidas según organismo que controlanTipo de plaguicidaInsecticidaFungicidaHerbicidaAcaricidaBactericidaNematicidaRaticidaOrganismos que controlaInsectosHongosMalezasÁcarosBacteriasNemátodosRatones15

Capítulo 1. PlaguicidasSegún modo de acciónLos plaguicidas pueden actuar de diferente manera sobre lasplagas, malezas y enfermedades que se desea controlar, pudiendoactuar en forma sistémica, ingresando al organismo o por contactodirecto. En la Tabla 1.2 se indican los principales modos de acción delos plaguicidas comúnmente utilizados.Tabla 1.2. Clasificación de plaguicidas según su modo de acciónPlaguicidaInsecticidasPor contacto directo.Modo de acciónActúan sobre el sistema nervioso y respiratorio.FungicidasActúan bloqueando procesos fisiológicos,disolviendo la pared celular y el protoplasma delhongo.HerbicidasActúan inhibiendo procesos como la fotosíntesis,síntesis de pigmentos, síntesis de aminoácidos,síntesis de hormonas.Según formulaciónUn producto formulado consta del ingrediente activo (i.a.) y otroscomponentes como el adyuvante, el diluyente, material inerte y/osurfactante. La mayoría de las formulaciones se pueden encontrar enestado líquido o sólido, siendo las más comunes en el mercado lassiguientes:16

Capítulo 1. PlaguicidasFormulaciones sólidasPolvo mojable (WP): partículas finamente pulverizadas del i.a., unacarreador sólido o diluyente, un surfactante, un agente humectantey uno dispersante.Gránulo dispersable (GR, MG): gránulos impregnados del i.a., queal ser mezclados con el agua se rompen y dispersan. No utilizasolventes.Polvo soluble (SP): solución acuosa del i.a. Normalmente puedeincluir un surfactante para mejorar la absorción.Formulaciones líquidasConcentrado emulsionable (EC): ): líquido homogéneo para seraplicado como emulsión, luego de ser diluído.Suspensión concentrada (SC): líquido con el i.a. en suspensiónestable, para aplicar diluído en agua.Concentrado soluble (SL): líquido homogéneo que, al ser diluído enagua, forma una emulsión verdadera del activo, pudiendo contenerauxiliar de formulación insolubles.Según familia químicaEsta clasificación permite de forma generalizada uniformarcaracterísticas entre los distintos tipos de plaguicidas. En la Tabla 1.3se muestran las principales familias químicas según el plaguicida.17

Capítulo 1. PlaguicidasTabla 1.3. Clasificación de plaguicidas según familia químicaPlaguicidaInsecticidasFamilia químicaOrganocloradosOrganofosforadosEjemplosde Ingrediente activodicofol,metoxiclordiazinon,malationPiretroidesfenvalerato,cipermetrinFungicidasHerbicidasBenzimidazolesDitiocarbamatosTriazolesFenoxiacéticosTriazinasSulfonilureascarbendazima,Benomilmancoceb, tiram,ferbamtriadimenol,flutriafolMCPA, 2,4-D.atrazina,simazinametsulfuron,iodosulfuron.Según toxicidadTodos los plaguicidas son tóxicos, por lo que son peligrosos parala salud y para el medio ambiente si no se manipulan de maneracorrecta. Tóxico es todo agente químico, físico o biológico que encontacto con un ser viviente, es capaz de interferir con sus procesosvitales alterándolo y provocando incluso la muerte. La toxicidad de unplaguicida es determinada por la Dosis Letal Media (DL50 mg/kg), quees definida como la cantidad del plaguicida en miligramos por kg depeso vivo que es capaz de producir la muerte del 50% de ratas de18

Capítulo 1. Plaguicidaslaboratorio. La resolución Nº 2.196 del año 2000 del SAG establecela clasificación toxicológica de los plaguicidas (Tabla 1.4), estainformación está indicada en la etiqueta de los envases de plaguicidas.Tabla 1.4. Clasificación toxicológica de los plaguicidasClasificaciónI a. SumamentepeligrosoSímbolo depeligro ycolorde la bandaPalabrasde peligroMUY TÓXICODL50 (mg/kg)Vía Oral Vía DermalSólidos Líquidos Sólidos Líquidos5 o menos 20 o menos 10 o menos 40 o menosI b. Muy peligrosoTÓXICOMás de 5hasta 50Más de 20hasta 200Más de 10hasta 100Más de 40hasta 400II.ModeradamentepeligrosoNOCIVOMás de 50hasta 500Más de 200hasta 2.000Más de 100hasta 1.000Más de 400hasta 4.000III. Poco peligrosoCUIDADOMás de 500hasta 2.000Más de 2.000hasta 3.000Más de1.000Más de4.000IV. Normalmenteno ofrece peligroCUIDADOMás de2.000Más de3.000RIESGOS EN EL MANEJO DE PLAGUICIDASCuando se utilizan plaguicidas siempre se debe asumir que éstosconstituyen un riesgo para la salud y el medio ambiente y, por lo tanto,se debe tomar todas las medidas necesarias de protección y mitigación.Los plaguicidas se utilizan para el control de diversas plagas justamenteporque son productos tóxicos, por lo que deben ser manejados conprecaución siguiendo todas las indicaciones de los fabricantes y delas normativas que regulan su uso para un manejo adecuado.El riesgo asociado a los plaguicidas va a depender de su toxicidad19

Capítulo 1. Plaguicidasy del nivel de exposición durante su manipulación. Para que losplaguicidas no provoquen daño a la salud, el aplicador debe protegersecon los elementos de seguridad personal recomendados en la etiquetadel producto. Estos tienen la función de aislar al aplicador evitando elingreso de los plaguicidas por la vía oral, respiratoria y/o dermal.Los aplicadores de plaguicidas deben cumplir con un conjunto demedidas para evitar o disminuir los riesgos de una posible intoxicación.Estas medidas deberán ser tomadas en cuenta desde el momento enque se compra el producto, durante y después de su aplicación en elcampo. A continuación se mencionan algunas medidas preventivasque se deben incorporar a la rutina de trabajo. Si se requieren mayoresantecedentes se sugiere consultar las páginas web del SAG.(www.sag.cl)Almacenamiento y transporte de plaguicidasLos plaguicidas deben ser manipulados y almacenados solamenteen lugares habilitados para tales efectos, fuera del alcance de los niñosy lejos de las casas. Se deberá contar con una bodega cerrada conllave y debidamente señalizada (Figura 1.1). En caso de que la cantidadde productos sea pequeña o no cuente con los medios para la instalaciónde una bodega, deberá guardar los plaguicidas en un sector quecumpla todas las medidas mencionadas anteriormente. Se debeproteger la etiqueta para que siempre ésta pueda ser legible.Los plaguicidas se deben transportar separados de otrosinsumos agrícolas, protegiéndolos de la humedad y del sol. Asímismo, los envases deben ser manipulados con cuidado evitandodaños o roturas. En caso de derrame del producto se deberá procedera limpiar con aserrín, suelo o arena húmeda lo antes posible.20

Capítulo 1. PlaguicidasFigura 1.1. Bodega de almacenamiento y ubicación de los plaguicidasEquipo de protección personalCon el fin de disminuir el riesgo de intoxicación, siempre se deberáutilizar el equipo de protección adecuado, el cual se encuentra indicadoen la etiqueta. El traje de protección se usa con el objetivo de aislarel cuerpo de los peligros asociados al uso y manejo de plaguicidas.Además, el equipo de protección debe incluir el uso de botas de gomay guantes de material resistente a la corrosión, antiparras y respiradoradecuado (Figura 1.2).21

Capítulo 1. PlaguicidasAntiparraGuantesBotasRespiradorTrajeFigura 1.2. Equipo de protección personal para la aplicación de plaguicidasDespués de aplicar los plaguicidas, el trabajador con el equipode protección puesto se deberá lavar con abundante agua. Además,el equipo de aplicación deberá ser lavado teniendo el cuidado de nocontaminar los cursos de agua y siguiendo las normas establecidaspara la eliminación de residuos.22

Capítulo 1. PlaguicidasPLAGUICIDAS Y MEDIO AMBIENTEPara un correcto uso de los plaguicidas es esencial conocer suscaracterísticas, lo que permitirá comprender los principios involucradosen su acción, predecir sus efectos en los organismos que controlany los diferentes procesos que puedan ocurrir en el ambiente (Figura1.3). A continuación, se describen los principales procesos involucrados:Adsorción: proceso por el cual un plaguicida puede quedar unidoa las partículas de suelo y por lo tanto afectar su biodisponibilidad. Lacapacidad de adsorción está altamente asociada con el pH, el contenidode arcillas y de materia orgánica del suelo.Lixiviación: desplazamiento del plaguicida a través del suelocausado por el movimiento de agua infiltrada, influyendo en lacontaminación de aguas subterráneas. La lixiviación de losplaguicidas será menor, si el suelo posee una gran capacidad deadsorción. Algunos de los factores del suelo que influyen en lalixiviación de los plaguicidas son la materia orgánica, la textura y lahumedad del suelo.Escurrimiento: movimiento superficial de los plaguicidas con elagua que es arrastrada sobre un terreno inclinado y que no se infiltraen el suelo. Los factores que influyen en el escurrimiento son lapendiente, el tipo de suelo, el contenido de humedad en el suelo, lacantidad de riego o lluvia y la solubilidad del plaguicida.Volatilización: proceso por el cual plaguicidas sólidos o líquidospasan a la fase gaseosa o al aire. Todos los plaguicidas son susceptiblesa la volatilización dependiendo de su presión de vapor y temperaturaambiente. Es uno de los factores de pérdida de plaguicida más rápidoen comparación a la lixiviación o escurrimiento.23

Capítulo 1. PlaguicidasDeriva: movimiento de los plaguicidas a través del aire desde ellugar de aplicación hacia otros sectores. Los principales factores queinfluyen son las condiciones de aplicación (presión de trabajo y tamañode gotas) y las condiciones ambientales (turbulencia, dirección yvelocidad del viento, temperatura y humedad relativa). La deriva esuno de los procesos que se conoce comúnmente como contaminacióndifusa.Absorción: movimiento del plaguicida hacia el interior de losorganismos a controlar. Uno de los aspectos más importantes queinfluyen en la absorción son los eventos de lluvia o riego después dela aplicación.Degradación: proceso por el cual el plaguicida es transformadoen otros productos a través de reacciones químicas, acción de losmicroorganismos y descomposición por la luz solar.Dinámica de los plaguicidas en el ambienteFigura 1.3. Diagrama de la dinámica de los plaguicidas en el ambiente24

Capítulo 1. PlaguicidasDEGRADACIÓN DE LOS PLAGUICIDASCuando un plaguicida es aplicado y liberado en el ambienteinteracciona con los componentes biológicos y no biológicos de éste,pudiendo sufrir transformaciones modificando su estructura,características físico-químicas y su acción biológica. La degradaciónpuede ser total o parcial, pudiendo originar compuestos con mayor omenor efecto tóxico que el producto original.La permanencia del producto en el ambiente se puede determinara través del tiempo de vida media (t 1/2 ) , el cual se define como eltiempo (días o semanas) requerido para que la concentración inicialaplicada disminuya en 50% del i.a. (Tabla 1.5). Los plaguicidas quese degradan rápidamente en el ambiente son denominados nopersistentes,mientras que los que no son degradados fácilmente sondenominados persistentes.Los principales factores que determinan la persistencia de losplaguicidas son la estabilidad química del producto, la actividadmetabólica de las plantas, factores climáticos, adsorción en los coloidesdel suelo y la actividad microbiológica. La degradación microbiana sefavorece cuando en el ambiente la temperatura sea mayor a 25ºC,cuando el pH del suelo favorezca la actividad de bacterias y hongos,cuando la humedad del suelo este entre el 50 y 60% y cuando el suelopresente una relación C/N entre 20 y 40.25

Capítulo 1. PlaguicidasTabla 1.5. Propiedades y características de algunos plaguicidasPlaguicida Tipo Grupo químicoAtrazinaAzinfos-metilCaptanCarbendazimaClorotalonilClorpirifosDiazinonIprodioneIsoproturonMetidationFosmetHerbicidaInsecticidaFungicidaFungicidaFungicidaInsecticidaInsecticidaFungicidaHerbicidaInsecticidaInsecticidaTriazinaOrganofosforadoFtalamidaBenzimidazolAromático sustituidoOrganofosforadoOrganofosforadoDicarboximidaUreaOrganofosforadoOrganofosforadoSolubilidad(mg/kg)3528580,8160127024015t1/2(días)75100,840225098412103CONTAMINACIÓN DEL SUELO Y AGUA POR PLAGUICIDASEl principal origen de los plaguicidas en el medio ambiente esconsecuencia de las aplicaciones y de la manipulación de estos. Lacantidad de plaguicida que queda en el ambiente puede variar debidoa varios factores como dosis, naturaleza química y formulación delplaguicida, características de la aplicación (tamaño de la gota) ycondiciones climáticas, entre otras.Los plaguicidas pueden ingresar al ambiente vía contaminacióndifusa o puntual. La contaminación difusa resulta durante la aplicaciónde plaguicidas en el campo, se destaca las perdidas por escorrentíay deriva. Por otro lado, la contaminación puntual proviene de áreasrestringidas como es el área de preparación de plaguicidas previo a26

Capítulo 1. Plaguicidassu aplicación. Algunos estudios han demostrado que las fuentespuntuales son las que más contribuyen a la contaminación del medioambiente por plaguicidas. Un ejemplo de fuente puntual es lo quesucede durante la manipulación y preparación de los productos, comoson el lavado y llenado de los equipos, derrames accidentales, entreotros. Estas actividades son realizadas frecuentemente en el mismolugar del predio, cercana a la bodega de almacenamiento de losproductos y a una fuente de agua disponible.Es importante considerar que los derrames accidentales quepueden ocurrir durante la carga de plaguicidas, involucran compuestosconcentrados los cuales requieren un procedimiento especial dedescontaminación. Los derrames accidentales son manejados mediantela recolección del producto con arena, lo cual es una solución parcialal problema, debido a que su disposición no está definida en las BPA.Por otro lado, en los equipos de aplicación quedan residuos en suinterior equivalente al 1% aproximadamente del producto.Durante la preparación y aplicación de plaguicidas en el campose han detectado algunas etapas en las que existe mayor riesgo ambiental,las cuales se muestran en la (Figura 1.4).A B CFigura 1.4. Preparación y vaciado del producto en el equipo de aplicación (A), aplicaciónen campo (B) y lavado del equipo de aplicación (C)27

Capítulo 1. PlaguicidasSi los plaguicidas se utilizan en las dosis recomendadas y seaplican en el campo con todas las precauciones necesarias, las etapasde mayor riesgo ambiental corresponde a la A y la C. En la etapa A,el riesgo es alto, ya que se trabaja con el producto en su mayorconcentración, pudiendo el derrame de unas pocas gotas de éste,causar graves problemas de contaminación. En la etapa C, el productoya está diluido; sin embargo, el riego es alto debido a los volúmenesde agua que se utilizan en el lavado del equipo.En la actualidad, existen diversas tecnologías para la remociónde plaguicidas, como tratamientos físicos, químicos y biológicos. Sinembargo, los costos necesarios para la remoción de plaguicidas sonelevados por lo cual no ha sido posible implementarlos en prediosagrícolas. Por lo tanto, es necesario el desarrollo de tecnologíassimples, de bajo costo y eficientes para la prevención y degradaciónde los residuos de plaguicidas provenientes de la contaminaciónpuntual, como la que se propone en el presente manual."El manejo adecuado de los plaguicidases un tema relevante en las BuenasPrácticas Agrícolas. Practique elautocuidado y cuide el medio ambiente"28

CAPÍTULO 2TECNOLOGÍA DE LECHOS BIÓLOGICOS

Capítulo 2. Tecnología de Lechos BiológicosCAPÍTULO 2. TECNOLOGÍA DE LECHOS BIOLÓGICOSLa tecnología de los lechos biológicos fue desarrollada en Sueciadurante la década de los años 90 y a partir del año 1997 se haimplementado gradualmente en varios países principalmente de Europay actualmente está siendo ampliamente difundida en América Latina.Esta tecnología de biopurificación conocida como "biobeds" o "lechosbiológicos" fue diseñada para evitar y reducir la contaminación porplaguicidas producto de la contaminación puntual.Un lecho biológico es una instalación relativamente sencilla y quees aconsejable de construir en predios donde se manipulen plaguicidas.El lecho biológico consiste básicamente en una excavaciónimpermeabilizada, rellenada con una mezcla constituida por suelo,paja y turba, denominada "biomezcla", cubierta por una capa vegetaly un sistema de soporte para la maquinaria como se esquematiza enla Figura 2.1. Es importante señalar que los elementos mencionadosson los componentes básicos que componen un lecho biológico. Sinembargo, y como se mencionará más adelante, el sistema puedecontar con otros elementos que serán o no necesarios dependiendode los requerimientos del usuario.EQUIPO DEASPERCIÓNA: RAMPAB: CAPA DE CESPEDC: SOPORTE DE RAMPAD: BIOMEZCLAE: GRAVILLAF: CAPA IMPERMEABILIZANTEABCDEFFigura 2.1. Esquema de un lecho biológico31

Capítulo 2. Tecnología de Lechos BiológicosEl lecho biológico está diseñado para que las operaciones dellenado del equipo de aspersión sean realizadas sobre esta instalación.Dado a que en este lugar se manipulan formulaciones concentradasde los plaguicidas, se evita que una fracción de éstos pueda llegar alsuelo producto de derrames accidentales. En este caso, los plaguicidaspueden ser retenidos y degradados en la biomezcla del lecho biológico.ELEMENTOS QUE COMPONEN UN LECHO BIOLÓGICOA continuación, se encuentra una breve descripción de cada unode los elementos que componen el lecho biológico y la función queellos cumplen (Figura 2.2). Una descripción más detallada de lascaracterísticas técnicas o del manejo que se debe realizar para lapreparación de alguna de ellas se pueden encontrar en el Capítulo 3.a) La biomezcla: es el componente más importante del lechobiológico y está compuesta por 25% de turba, 25% de suelo y 50% depaja, homogéneamente mezclados. La biomezcla permite la retencióny posterior degradación de los plaguicidas, reduciendo la concentraciónde éstos o su total eliminación, debido a la degradación producida porlos microorganismos que se desarrollan en la biomezcla.b) Cubierta vegetal: es una capa de césped, cuya función esaumentar la eficiencia del lecho biológico, reteniendo los plaguicidasen la parte superior, controlando la lixiviación principalmente de losplaguicidas que presentan mayor movilidad, manteniendo la humedadde la biomezcla, favoreciendo la evapotranspiración y permitiendo unamayor degradación a nivel de la raíz. También es una buena herramientaque revela los derrames de plaguicidas, fugas, goteos de boquillas oelementos defectuosos de los equipos mediante marcas que se generansobre el césped.32

Capítulo 2. Tecnología de Lechos Biológicosc) Gravilla: es una capa de piedras pequeñas (gravilla) deaproximadamente 10 cm de espesor que se ubica en el fondo dellecho biológico y sobre la cubierta impermeabilizante. Esta capa degravilla actúa como un filtro para evitar el paso de restos orgánicosprovenientes de la biomezcla y que evita que se obstruya el sistemade drenaje que va al sistema de recirculación.d) Arena: es una capa de aproximadamente 5 cm de espesor,que se ubica sobre la geomembrana y antes que la capa de gravillay que cumple la función de actuar como filtro más fino que la gravilla.La utilización de la arena es opcional.e) Sistema de impermeabilización: consiste en un revestimientode las paredes y el fondo del lecho biológico con una capa de hormigónu otro material impermeable. Este revestimiento cumple la función deactuar como una barrera para evitar el contacto de los plaguicidas conel suelo adyacente al lecho biológico. Sobre este revestimiento seinstala una geomembrana, que actúa como filtro de los líquidospercolados.f) Sistema de soporte: consiste en una estructura metálica ocualquier material que resista el peso de los equipos de aplicación. Elsistema de soporte está constituido por una rampa y pilares de apoyoque se ubican al interior del lecho biológico y cumple la función desoportar el peso del tractor más el equipo de aplicación con su capacidadmáxima de llenado.g) Sistema de recirculación: consiste en un pozo con revestimientode cemento o material similar (impermeable), conectado con el lechobiológico mediante tuberías y una bomba y cuya función principal esrecibir y contener los líquidos percolados desde la biomezcla, los cualesson recircularlos a través de la bomba nuevamente al lecho biológico.33

Capítulo 2. Tecnología de Lechos Biológicosh) Techo de protección: consiste en una estructura que cumplela función de aislar el lecho biológico de las precipitaciones, evitandode esta manera la saturación de la biomezcla con un exceso de agua.En caso de que así ocurriese, se deberá esperar el tiempo necesariopara que el exceso de agua se evapore y/o escurra a través de labiomezcla antes de poner en operación el lecho biológico nuevamente.Lecho BiológicoFigura 2.2. Componentes de un lecho biológico. Biomezcla (A), cubierta vegetal(B), capa de gravilla (C), sistema de impermeabilización (D), sistema de recirculación(E), techo de protección (F) y sistema de soporte para el equipo de aplicación (G)COMPONENTES DE LA BIOMEZCLAEl suelo: el suelo corresponde a un 25% de la biomezcla y seextrae de los primeros 20 cm de profundidad, sin incluir la capa vegetaly de un sector del mismo predio, evitando sectores cercanos a caminosy construcciones. El suelo aporta diversos microorganismos a labiomezcla, los que participan activamente en la degradación de losplaguicidas. Asimismo, el suelo tiene una gran capacidad de retenciónde los plaguicidas, dependiendo de sus características como pH y34

Capítulo 2. Tecnología de Lechos Biológicoscontenido de materia orgánica. La variación de pH y de materia orgánicaes muy grande en Chile, tal como se puede observar en la Tabla 2.1.Los suelos que más se recomiendan para la preparación de labiomezcla, son los suelos trumao, con gran contenido de materiaorgánica. Sin embargo, la biomezcla también puede ser preparadacon suelos arenosos, lo que no afectará mayormente el funcionamientode los lechos. Se recomienda tratar de evitar los suelos que presentenun gran contenido de arcilla (suelos arcillosos). Estos suelos dificultanuna buena homogenización de la biomezcla ya que tienden a agregarsecon el agua afectando el movimiento de los líquidos en la biomezcladel lecho biológico.Tabla 2.1. Características de los diferentes tipos de suelo presentes en ChileZonaNorteCentroSurpH7,4 - 8,66,0 - 7,05,0 - 6,0Materia Orgánica(%)1,2 - 2,83,0 - 6,08,0 - 15La turba: es un material orgánico esponjoso, proveniente de untipo musgo extraído de yacimientos naturales y que se encuentradisponible en el comercio local como "turba rubia" o "turba negra". EnChile existen yacimientos de turba como es la conocida TurbaMagallánica, la cual se comercializa ampliamente en el país (Figura2.3). En general, la turba contiene aproximadamente 60% de carbono,33% de oxígeno, 6% de hidrógeno y 2% de nitrógeno. La turba tienela capacidad de absorber gran cantidad de agua, contribuyendo amantener la humedad del lecho biológico y favoreciendo la aireación.Además, tiene la importante función de retener o adsorber los plaguicidas35

Capítulo 2. Tecnología de Lechos Biológicospara facilitar su degradación por los microorganismos. Se recomiendautilizar turba rubia debido a su mayor contenido de materia orgánicay mayor acidez, lo que favorece el crecimiento de hongos que degradanplaguicidas.Figura 2.3. Turbera, turba extraída y procesada y turba envasadaLa adquisición de la turba representa un costo importante en laformulación de la biomezcla, el cual se debe tener en consideración.Por otro lado, existe preocupación por la sustentabilidad en el uso dela turba en el mediano plazo, debido a que es un recurso natural norenovable. Como una alternativa, se puede reemplazar parcialmentela turba por carbón vegetal también llamado biocarbón, obtenido porcombustión de material vegetal (Figura 2.4), el cual posee una elevadacapacidad de adsorción de contaminantes orgánicos. Además, el biocarbónpresenta ventajas competitivas de costo y disponibilidad debido a quese puede obtener y preparar localmente.36

Capítulo 2. Tecnología de Lechos BiológicosFigura 2.4. Carbón vegetal como reemplazo de la turba en la biomezclaLa paja: es un material orgánico, con alto contenido de ligninay celulosa, que se obtiene en el campo principalmente como residuosde cosecha de leguminosas y gramíneas, como por ejemplo paja detrigo, de arroz, de avena, etc. Este componente es muy importante enla biomezcla del lecho biológico ya que permite o favorece el desarrollode muchos microorganismos, especialmente de los hongos de pudriciónblanca los cuales presentan elevada capacidad para degradarplaguicidas. Para una adecuada incorporación de la paja con los otroscomponentes de la biomezcla, se recomienda que ésta deba ser picadafinamente (menor a 10 cm), ya que trozos grandes de paja alteran elfuncionamiento de la biomezcla.A pesar de la gran facilidad para obtener paja de trigo o rastrojode cosecha en predios con actividad agrícola, no siempre se puedeobtener en predios con actividad frutícola o forestal por lo cual en estemanual se presentan algunas alternativas para la sustitución de la pajade trigo por otros tipos de residuos como aserrín, cascarilla de cebadao cascarilla de avena. El reemplazo total o parcial de la paja, modificalas características de la biomezcla, tal como se observa en la Tabla2.2. Se ha observado que estas modificaciones no afectan mayormentela capacidad de degradación de la biomezcla. Se debe tener especialcuidado al utilizar aserrín en la biomezcla debido a que la degradaciónde algunos plaguicidas es más lenta que con los residuos mencionados.37

Capítulo 2. Tecnología de Lechos BiológicosPor lo tanto, si se dispone de aserrín, se recomienda que éste reemplacea lo más la mitad de la paja.Tabla 2.2. Composición y características físico-químicas de lasbiomezclas evaluadasBiomezclasComposición(%)pHNitrógenoTotal (%)CarbonoOrgánico (%)RelaciónC/NPaja:suelo:turba50-25-254,80,5430,857,0Cebada:suelo:turba50-25-255,00,4629,765,0Aserrin:suelo:turba50-25-255,40,3428,182,6Cebada:paja:suelo:turba25-25-25-255,20,5030,360,6Aserrin:paja:suelo:turba25-25-25-255,70,4429,065,9Avena:suelo:turba50-25-255,50,6432,150,2Avena:paja:suelo:turba25-25-25-255,80,5931,052,5Nota: La cebada y la avena fueron adicionadas como cascarilla y el suelocorresponde a un trumaoINSTRUCCIONES PARA LA PREPARACIÓN DE LA BIOMEZCLASueloEl suelo debe provenir de un potrero o lugar donde se realicenactividades agrícolas. Se debe eliminar la capa superior de materialvegetal con una pala y extraer la cantidad necesaria de suelo (sólo delos primeros 20 cm de profundidad). El volumen de suelo a extraer dependedel tamaño del lecho a construir (Figura 2.5), eliminándose piedras yrestos vegetales como ramas de gran tamaño. El suelo no debe contenerun exceso de humedad y tampoco estar demasiado seco, para unaadecuada manipulación y posterior mezclado con los otros componentesde la biomezcla.38

Capítulo 2. Tecnología de Lechos BiológicosFigura 2.5. Extracción de suelo para la preparación de la biomezclaTurbaDebido a que la turba se adquiere en el comercio local enpresentación de fardos compactados, es necesario descompactarlao mullirla con una pala o manualmente tal como se observa en laFigura 2.6.PajaFigura 2.6. Preparación de la turbaLa paja se debe fraccionar a un tamaño de 5 a 10 cm. Mientrasmenor sea su tamaño más efectiva será la actividad biológica y ladegradación de los plaguicidas y más fácil su mezclado con los otroscomponentes de la biomezcla. Para poder picar la paja se puede39

Capítulo 2. Tecnología de Lechos Biológicosutilizar equipos como una chancadora, que entrega una fracción detamaño pequeño (1-2 cm), una picadora que entrega una paja demayor tamaño (5-10 cm) o una chipeadora o desbrozadora que tambiénentrega una fracción de tamaño entre 5 a 10 cm con dos pasadas delmaterial por el equipo (Figura 2.7).Figura 2.7. Proceso de picado de la pajaEstimación de la cantidad de paja, turba y sueloLa cantidad de suelo, turba y paja se adiciona en una relaciónvolumétrica de 1 parte turba (25%), 1 parte de suelo y 2 partes de paja(50%), medido en un contenedor como un balde o carretilla (Figura2.8). Es importante considerar que tanto la turba como la paja debenser suavemente compactadas con las manos en el depósito que seutiliza para medir estos materiales.25% Turba50% Paja25% SueloFigura 2.8 Estimación de la cantidad de cada componente de la biomezcla40

Capítulo 2. Tecnología de Lechos BiológicosHomogenización de la biomezclaUna vez que cada componente está preparado y listo para serutilizado, se procede a mezclarlos homogéneamente para su posteriorincorporación a la excavación. Una secuencia de este procedimientose muestra en la Figura 2.9.ABCDFigura 2.9. Mezclado de los componentes de la biomezcla"Una correcta preparación de la biomezclaasegura un eficiente funcionamiento dellecho biológico"41

CAPÍTULO 3CONSTRUCCIÓN DE LECHOS BIOLÓGICOSA ESCALA DE CAMPO

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoCAPÍTULO 3. CONSTRUCCIÓN DE LECHOS BIOLÓGICOS AESCALA DE CAMPOLos lechos biológicos para predios agrícolas donde la superficieproductiva requiere de gran volumen de aplicación de plaguicidas,utilizando pulverizadores o nebulizadores traccionados o montadosen un tractor, requieren de un diseño y construcción adecuada a éstos.Equipos de aplicaciónLa aplicación de plaguicidas en áreas extensas de terreno requieregrandes volúmenes de producto los cuales son preparados en lugarespreviamente establecidos en la normativa vigente. Una vez preparadosen el estanque del equipo de aplicación, son traccionados o montadosen un tractor para su traslado al sitio de aplicación. Los principalesequipos utilizados a gran escala para la aplicación de plaguicidas sonequipos convencionales tipo hidroneumáticos como un nebulizador oun pulverizador de barra (Figura 3.1).Figura 3.1. Equipos de aplicación traccionados o montados a un tractor45

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoETAPAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN LECHO BIOLÓGICOUbicaciónPara la ubicación del lecho biológico se consideran varios aspectos,como pluviometría, cercanía a una fuente de agua, relieve del terreno,cercanía a la bodega de almacenamiento de plaguicidas, lugar depreparación y carga del equipo de pulverización. Se recomiendainspeccionar el terreno con anticipación previo al inicio de la construcción(Figura 3.2).Para la instalación de un lecho biológico se debe evitar realizar laconstrucción de éste, en lugares del predio cercanos a viviendas y acursos de agua como lagunas, esteros u otros. También es importantedisponer de energía eléctrica para el funcionamiento de una motobomba,en aquellos casos donde se desea considerar un sistema de recirculación.Figura 3.2. Visita en terreno y vista aérea de la ubicación del lecho biológico46

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoDiseño de un lecho biológico para equipos traccionadosEn el diseño para la construcción de un lecho biológico para equipotraccionado se debe considerar el peso del equipo de aplicación más elpeso del tractor, así como también las dimensiones, distancia de eje yancho del neumático. Esto es relevante debido a que para la instalacióndel lecho biológico se debe considerar una estructura que soporte elpeso de un equipo (aproximadamente 5 toneladas).El diseño del lecho biológico debe considerar el largo, ancho y laprofundidad de la excavación, la pendiente para la inclinación de lasparedes y la base, para permitir el escurrimiento de líquidos. Además,se debe especificar la ubicación de la estructura y número de soportes,la distancia entre ejes, el largo, ancho y altura de la rampa (Figura 3.3a y b). También se debe indicar la ubicación y largo de la tubería recolectoray de drenaje de líquidos hacia el pozo. El plano debe incluir la ubicacióny dimensiones del pozo de recolección y la bomba de recirculación. LaFigura 3.4 muestra el plano general para la construcción del lecho contodos los elementos mencionados anteriormente.47

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoFigura 3.3 a) Vista de planta con las fundaciones y drenaje48

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoFigura 3.3 b) Vista de planta con la rampa de estacionamiento y perfiles (1 - 5)49

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoFigura 3.4. Vista general del plano lecho biológico50

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoCONSTRUCCIÓN DEL LECHO BIOLÓGICOExcavaciónSe debe demarcar el terreno con las dimensiones establecidasen el plano y realizar una excavación de aproximadamente 3 metrosde ancho por 6 metros de largo y 1 metro de profundidad (Figura 3.5).Estas dimensiones pueden variar dependiendo de las característicasde los equipos. La excavación debe ser inclinada de forma que elfondo sea menor que la superficie, de aproximadamente 2 metros,con el objetivo de favorecer el escurrimiento de los líquidos (Figura3.7).Figura 3.5. Trazado y excavación para la construcción del lechoInstalación de fundacionesPosterior a la excavación, se procede a la instalación de laestructura de soporte (fundación de hormigón y pilares metálicos). Seinstalan 10 pilares metálicos de fierro de perfiles cuadrados (100 x 100x 4 mm o similar) de 1,5 metros de alto sobre fundaciones de hormigón(0,50 x 0,50 x 0,50 metros), los que están dispuestos aproximadamentea 0,60 metros de distancia entre ellos. Toda la excavación es recubiertacon una malla de fierro estriado de 8 a 10 mm con el objetivo de reforzar51

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de Campola posterior aplicación del hormigón (Figura 3.6).Figura 3.6. Instalación de pilares de fundación y malla metálicaInstalación de tubería de drenajeEn el fondo de la excavación, en la parte media y a lo largo dellecho, se instala un tubo de PVC o similar de 110 mm de diámetro y6 metros de largo. Este tubo debe contar con varias perforaciones(Figura 3.7) con el objetivo de que los líquidos del lecho ingresen a éstey drenen al pozo de recolección. Cabe señalar, que la base de laexcavación debe tener una pequeña inclinación (5% aproximadamente)hacia el centro para la instalación de la tubería.Figura 3.7. Instalación de tubo perforado para drenaje52

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoImpermeabilización de lecho biológicoA continuación, con el objetivo de impermeabilizar el lecho, seprocede a agregar el hormigón sobre la malla metálica formando unalosa de 10 cm de espesor en toda la excavación (fondo y paredes),dejando libre el tubo de drenaje (Figura 3.8).Figura 3.8. Excavación impermeabilizadaUna vez que el hormigón se ha secado, se procede a instalar unageomembrana (Geotextil G-20 o similar) que reviste en su totalidadla instalación. Esta membrana retiene los sólidos e impide que seobstruya el sistema de drenaje.Instalación de la rampaSobre cada par de pilares metálicos instalados sobre lasfundaciones, se instala un perfil metálico de manera transversal deiguales características a los anteriores de 2 metros de largo. La rampase completa instalando 2 secciones de 4 perfiles metálicos cada unasobre los pilares (Figura 3.9).53

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoFigura 3.9. Instalación de la rampa metálicaConstrucción del pozo de recolección y sistema de recirculaciónPara instalar el pozo de recolección, primero se debe realizaruna excavación de una profundidad cercana a los 3 metros de formatal que permita el ingreso de tubos de hormigón armado de 0,6metros de diámetro por 1 metro de alto (Figura 3.10). El fondo debeestar sellado con una capa de hormigón de aproximadamente 10 cmpara evitar el paso de los líquidos hacia el suelo aledaño. Este pozose conecta al lecho biológico mediante una tubería de PVC o similarde 75 mm de diámetro, la cual debe quedar instalada con unapendiente cercana al 10% (Figura 3.4). Es importante considerar unatapa de hormigón en la parte superior que permita dejarcompletamente aislado el pozo del medio externo.54

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoFigura 3.10. Excavación, 4 tubos de hormigón utilizados para laconstrucción del pozo de recolecciónPara la recirculación de los líquidos se debe instalar una tuberíade PVC o similar de 32 mm de diámetro al interior del pozo derecolección, la cual se une a otra tubería de PVC de 25 mm de diámetroque se conecta a la bomba de 0,5 HP (Figura 3.11)Figura 3.11. Instalación de sistema de recirculaciónMezclado de los componentes de la biomezclaLa biomezcla se prepara mezclando 50% de paja, 25% de turbay 25 % de suelo, que equivale por ejemplo, a 2 carretillas de paja, 1carretilla de turba y 1 carretilla de suelo. Mezclar en esta misma55

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de Campoproporción los componentes de la biomezcla hasta que se obtenga elvolumen requerido para rellenar completamente la excavación.Preparar siempre la biomezcla sobre un plástico o un materialsimilar, mezclando los componentes lo más homogeneo posibleutilizando una horqueta o pala. Tal como se mencionó anteriormente(Capítulo 2), la turba, se debe mullir con el objetivo de evitar la presenciade terrones, la paja se debe fraccionar a un tamaño de 5 a 10 cm yel suelo debe estar libre de piedras y restos vegetales (Figura 3.12).Figura 3.12. Mezclado de los componentes de la biomezlaLlenado e instalación del lecho biológicoEn el fondo del lecho biológico se agrega una capa de 5 cm dearena, equivalente a aproximadamente 1 m 3 , posteriormente se adiciona25 cm de gravilla ¾, equivalente a 3,5 m 3 sobre la capa de arena(Figura 3.13). El objetivo de incorporar ambos materiales al fondodel lecho es poder filtrar el paso de partículas sólidas al pozo derecolección.56

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoFigura 3.13. Incorporación de arena y gravillaLa incorporación de la biomezcla se realiza mediante la utilizaciónde carretillas o palas. Durante el llenado, la biomezcla se debe distribuiry compactar suavemente, ya sea por efecto del peso del operario opor la ayuda de una pala en los lugares de menor acceso. El lechobiológico se debe llenar de forma homogenea, dejando 5 cm en laparte superior, la cual se completa con una capa de suelo, parafavorecer la instalación de la capa de césped o la germinación de lassemillas (Figura 3.14).Figura 3.14. Secuencia del proceso de llenado del lecho biológicoSobre la capa de suelo del lecho biológico, se instalan pastelonesde césped los cuales pueden ser adquiridas en el comercio local o57

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de Campobien, se puede sembrar especies vegetales como ballica y festuca(Figura 3.15).Figura 3.15. Instalación de pastelones de césped sobre superficie de lecho biológicoUna vez finalizadas las etapas de construcción y llenado el lechobiológico se requiere de un periodo de 2 a 3 meses para la estabilizacióny maduración de la biomezcla. Durante este periodo, se debe adicionaragua sobre todo el lecho para mantener una humedad entre 50 y 60%de la capacidad de campo, es decir, húmeda al tacto. Este periodo deestabilización es necesario para favorecer el desarrollo de losmicroorganismos de la biomezcla los cuales son los encargados dela degradación de los plaguicidas.En ambos extremos de la rampa del lecho biológico, se recomiendacolocar una loza de hormigón para facilitar la entrada y salida de lamaquinaria (Figura 3.15).Para concluir la instalación del lecho biológico, se instala un techode protección de dos caídas de agua, de dimensiones adecuadas alequipo de aplicación y suficientemente extensa para cubrir y sobrepasar58

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de Campoel lecho. Se recomienda que el techo tenga 8 metros de largo, 5 metrosde ancho y en su parte más baja 3 metros de alto (Figura 3.16).Figura 3.16. Lechos biológicos instalados en la Estación Experimental de INIA-Carillanca, en el predio Santa Olga de Agrícola San Clemente y en la EstaciónExperimental Maquehue de la Universidad de La Frontera (de izquierda a derecha)En la preparación de la biomezcla la pajapuede ser reemplazada por otro tipo deresiduos lignocelulósicos como aserríno cascarilla de avena. Asímismo, la turbapuede ser reemplazada parcialmente porcarbón vegetal.59

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoCOSTOS DE CONSTRUCCIÓN DEL LECHO BIOLÓGICO PARAEQUIPOS TRACCIONADOSA continuación se presenta un desglose presupuestario quedetalla los costos asociados a la construcción de lechos biológicospara equipos traccionados (Tabla 3.1).Tabla 3.1. Costos de construcción del lecho biológico1.-ITEMMano de obraCANTIDADTOTAL$Construcción de lecho biológico1.190.000Picado de paja35.000Extracción de suelo (manual)30.000Preparación de la biomezcla40.000Llenado de lecho e instalación de césped60.000Subtotal1.355.0002.-Materiales BiomezclaTurba (sacos de 45 kg)14349.960Paja (fardos)3060.000Pastelones de césped (m 2 ) lecho1532.130Pastelones (m 2 ) contorno lecho3053.550Subtotal495.6403.-Áridos para relleno de lecho biológicoGravilla 3/4 (m 3 )349.980Arena fina (m 3 )114.000Subtotal63.98060

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoITEMMateriales para impermeabilizaciónCemento (bolsas)Malla fierro estriado (unidades)Geotéxtil (m)AccesoriosSubtotalCANTIDAD25325TOTAL$93.17773.69638.378133.380338.631RecirculaciónTubos de hormigón 600 x 1 (cm)Cubierta de hormigón para pozo 0,60 (cm)Subtotal31224.9109.520234.430Perfiles de fierro para estructurametálicaCuadrado 100 x 100 x 4 x 6 (m)Angulo doblado 50 x 50 x 4 x 6 (m)Rectangular 100 x 50 x 4 x 6 (m)Subtotal944439.260195.227137.521772.0084.-6.-5.-7.-Tuberías de PVCTubo PVC sanitario D 110 x 6 (m)Tubo PVC sanitario D 75 x 6 (m)Tubo de PVC presión c 10 32 x 6 (m)AccesoriosSubtotal1117.1824.2631.9216.89020.25661

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoITEMBomba y art. eléctricosBombaAccesoriosSubtotalCANTIDAD1TOTAL$51.76553.078104.8438.-9.-Áridos para construcciónGravilla 3/4 (m 3 )Arena fina (m 3 )Subtotal4256.00128.00184.002TOTAL 3.468.79062

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoLecho Biológico para tratamientos de líquidosExiste otra alternativa de construcción de lecho biológico la cualno considera el emplazamiento de los equipos de aplicación sobre ellecho biológico. Este lecho se utiliza para el tratamiento de los líquidosgenerados en el lavado y preparación de los plaguicidas, la cual serealiza en la zona destinada para ello, como lo indican los protocolosde BPA.El líquido resultante de la manipulación de los plaguicidas secanaliza y se almacena en un pozo de evaporación, de donde sedosifica de manera homogénea sobre el lecho biológico, mediante unsistema de aspersión que permite incorporar el líquido al lecho biológicopara la posterior degradación de los plaguicidas.Se da por entendido que la zona de lavado y preparación deplaguicidas está dispuesta de acuerdo a las BPA, es decir, cercano ala bodega de plaguicidas, lejos de cursos y fuentes de agua, etc.Ubicación del lechoEl lecho biológico debe ser aledaño al sector donde se realiza lapreparación de plaguicidas y el lavado de los equipos. En el mismolugar se debe contar con energía eléctrica para el funcionamiento dela bomba y disponibilidad de agua para realizar el lavado externo delequipo.63

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoDISEÑOEl tamaño del lecho biológico y del pozo de recirculación delixiviados depende del volumen de líquidos a tratar. Es importantedestacar que, no es de relevancia las dimensiones de los equipos deaplicación. Sin embargo es importante considerar que el lecho biológicono debe tener una profundidad mayor a 1 metro, evitando con estooriginar condiciones desfavorables para la degradación de plaguicidasque se desarrollan en condiciones aeróbicas.Previa implementación del lecho biológico, es necesario conocerel volumen de los líquidos que se generan en la zona de preparaciónde plaguicidas y lavado de los equipos. Una forma de calcular estacantidad, es midiendo el volumen de líquidos que se disponen en elpozo de evaporación en un período determinado de tiempo (por ejemplo100 L/día).Construcción del lecho biológicoLas etapas consideradas en la construcción de este tipo delecho biológico son: excavación, instalación de tubería de drenaje,impermeabilización, construcción del pozo de recolección y sistemade recirculación, mezclado de los componentes de la biomezcla,llenado e instalación del lecho biológico e instalación de pastelones.Las etapas que no se realizan en este tipo de construcción de lechoson: la instalación de fundaciones e instalación de rampa, debido aque no se realizará el emplazamiento de los equipos sobre el lechobiológico. Se debe considerar un sistema de aspersión del líquidosobre el lecho biológico que permita incorporarlos de manerahomogénea. Esto se realiza utilizando una bomba y un sistema deriego mediante aspersión con un radio de acuerdo a las dimensionesdel lecho biológico (Figura 3.17).64

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de CampoITEMMateriales para impermeabilizaciónCemento (bolsas)Malla fierro estriado (unidades)Geotéxtil (m)AccesoriosSubtotalCANTIDAD25325TOTAL$93.17773.69638.378133.380338.631RecirculaciónTubos de hormigón 600 x 1 (cm)Cubierta de hormigón para pozo 0,60 (cm)Subtotal31224.9109.520234.430Tuberías de PVCTubo PVC sanitario D 110 x 6 (m)Tubo PVC sanitario D 75 x 6 (m)Tubo de PVC presión c 10 32 x 6 (m)AccesoriosSubtotal1117.1824.2631.9216.89020.2564.-6.-5.-7.-Bomba y art. eléctricosBombaAccesoriosSubtotal151.76553.078104.84367

Capítulo 3. Construcción de Lechos Biológicos a Escala de Campo8.-ITEMÁridos para construcciónGravilla 3/4 (m 3 )Arena fina (m 3 )SubtotalCANTIDAD42TOTAL$$ 56.001$ 28.001$ 84.002TOTAL 2.696.78268

CAPÍTULO 4CONSTRUCCIÓN DE LECHOS BIOLÓGICOSA PEQUEÑA ESCALA

Capítulo 4. Construcción de Lechos Biológicos a Pequeña EscalaCONSTRUCCIÓN DE LECHOS BIOLÓGICOS A PEQUEÑA ESCALAPara predios agrícolas donde la superficie productiva requiere eluso de equipos de pequeña dimensión para aplicar los plaguicidas,tales como, equipos manuales o bomba de espalda, se recomiendala instalación de un lecho a pequeña escala como los que se describena continuación.Figura 4.1. Pulverizador manualLa construcción de un lecho biológico a pequeña escala essimple, económica, requiere poco tiempo para su instalación(aproximadamente 2 días) y una mínima mano de obra (2 operarios).Se debe preparar el sector donde se instalará el lecho biológico, sedeben adquirir los materiales y se deben acondicionar loscontenedores de acuerdo a las instrucciones detalladas masadelante. En paralelo, se debe preparar la biomezcla, la cual una vezterminada la instalación del lecho, se coloca al interior del contenedordestinado para este efecto.71

Capítulo 4. Construcción de Lechos Biológicos a Pequeña EscalaLECHO CON SISTEMA DE RECIRCULACIÓNSelección y disposición de los contenedoresPara construir el lecho biológico será necesario contar con 3contenedores. Uno deberá ser de mayor tamaño (360 litrosaproximadamente), uno mediano (120 litros aproximadamente) y otromás pequeño (50 litros aproximadamente) como se muestra en laFigura 4.2.Figura 4.2. Contenedores de 360 litros, 120 litros y 50 litros (de izquiedra a derecha)En el contenedor de mayor tamaño se coloca la capa de gravilla,la biomezcla y la capa de césped (lecho biológico). El contenedormediano se utiliza como depósito recolector de los líquidos que percolande la biomezcla y el contenedor de menor tamaño se utiliza paraproteger la bomba de recirculación de las condiciones ambientales.El contenedor de mayor tamaño y el pequeño se colocan sobrela superficie del suelo, mientras que el contenedor mediano se entierraparcialmente. En la Figura 4.3 se muestra la disposición de los 3contenedores que forman parte del lecho biológico.72

Capítulo 4. Construcción de Lechos Biológicos a Pequeña EscalaContenedorde 50 LitrosContenedorde 360 LitrosContenedorde 120 LitrosFigura 4.3. Disposición de los tres contenedores que forma parte del lecho biológicoInstalación de los contenedoresLos tres contenedores deben ser ensamblados entre sí de maneratal que queden unidos mediante conexiones que permitan la recirculaciónde los líquidos percolados. La recirculación será necesaria en el casoque el equipo manual sea lavado sobre el lecho biológico.En el fondo del contenedor de mayor tamaño se debe instalaruna salida de estanque de PVC hidráulico de 32 mm como semuestra en la Figura 4.4. A esta salida se debe conectar unatubería de PVC hidráulico de 32 mm, en la que se deberá instalaruna válvula de bola que regula el paso de los líquidos y un filtromalla que servirá para evitar el paso de sólidos hacia la bomba(Figura 4.4). A continuación del filtro, se debe conectar unatubería de 32 mm hasta el interior del contenedor mediano (pozode recolección), conectando al término de ésta tubería un codo dePVC hidráulico, con el fin de direccionar la tubería, y por ende, los73

Capítulo 4. Construcción de Lechos Biológicos a Pequeña Escalalíquidos hacia el interior del contenedor.Se debe tener la precaución de que todas las uniones sean detipo americano para su fácil desinstalación, en caso de tener quecambiarlo de lugar. Además, se debe verificar que quedencompletamente selladas para evitar fugas o goteos fuera del lechobiológico.Salida deestanqueFiltromallaVálvulabola de pasoFigura 4.4. Conexión de contenedores74

Capítulo 4. Construcción de Lechos Biológicos a Pequeña EscalaSistema de recirculaciónEl sistema de recirculación se debe instalar para que los líquidosque percolan desde el lecho biológico sean nuevamente aplicadossobre la superficie de éste, para asegurar que la degradación de losplaguicidas sea lo más completa posible.Para el sistema de recirculación se debe instalar una tubería dePVC de 32 mm, que sale del fondo del contenedor mediando (pozode recolección) y que es conectada a la bomba de 0,5 HP. La bombase coloca dentro del contenedor pequeño, para que quede protegidade las condiciones ambientales. A la bomba se conecta una tuberíade PVC de 32 mm hasta el contenedor grande. En la parte superiorde la tubería de PVC se ajusta un aspersor pop up o similar, el cualtiene la función de distribuir homogéneamente en la superficie del lecholos líquidos recirculados (Figura 4.5).Figura 4.5. Sistema de recirculación75

Capítulo 4. Construcción de Lechos Biológicos a Pequeña EscalaIncorporación de los componentes del lecho biológicoUna vez que el sistema está completamente instalado, se debeproceder a llenar el contenedor de mayor tamaño como se indica acontinuación.En el fondo del contenedor se debe agregar una capa de gravillade aproximadamente 10 cm, la que sirve de filtro para retener materialessólidos que pueden tapar la salida de la tubería que traslada los líquidoshasta el pozo recolector (Figura 4.6).Figura 4.6. Incorporación de gravilla al lecho biológicoSobre la capa de gravilla se debe agregar la biomezcla, que fuepreparada mezclando 50% de paja, 25% de suelo y 25% de turba (Figura4.7). La altura de la biomezcla debe ser de 70 cm aproximadamentey se debe compactar suavemente con las manos al momento de llenarel depósito para evitar una biomezcla demasiado esponjosa. Sobre labiomezcla se debe colocar una capa de aproximadamente 5 cm desuelo para instalar una capa de césped. El césped puede ser establecidomediante semillas (mezcla de gramíneas y leguminosas) o instalandoun pastelón de césped.76

Capítulo 4. Construcción de Lechos Biológicos a Pequeña EscalaFigura 4.7. Incorporación de biomezcla y césped en el lecho biológicoDespués de que el lecho biológico está completamenteinstalado debe permanecer a lo menos 30 días sin ser utilizado y conuna humedad de 50-60% de la capacidad de campo, para lamaduración de la biomezcla y para favorecer el desarrollo de losmicroorganismos.Cuando el lecho no está siendo utilizado, se debe tener laprecaución de mantenerlo semitapado, para que no ingrese agua lluviaa la biomezcla y así evitar la saturación de éste. La Figura 4.8 muestraun lecho biológico con recirculación que se utiliza para equipos manualesde aplicación de plaguicidas.77

Capítulo 4. Construcción de Lechos Biológicos a Pequeña EscalaFigura 4.8. Lecho biológico con recirculaciónLECHO SIN SISTEMA DE RECIRCULACIÓNBasado en el diseño anterior, también se pueden instalar lechosmás sencillos sin sistema de recirculación (Figura 4.9). Estos lechos,se utilizan cuando no se realiza el lavado externo del equipo deaplicación manual sobre el lecho biológico. Al igual que el caso anteriorel lecho se debe mantener semitapado cuando no esté siendo utilizado.Por su sencillo diseño y fácil construcción, se pueden instalar engran número de predios de pequeño tamaño. Este tipo de lecho se hainstalado ampliamente en países como Perú y Guatemala.78

Capítulo 4. Construcción de Lechos Biológicos a Pequeña Escala10%70%20%Figura 4.9. Lecho biológico sin recirculaciónCOSTOS DE CONSTRUCCIÓN DEL LECHO BIOLÓGICO APEQUEÑA ESCALAA continuación, se presenta un desglose presupuestario quedetalla los costos asociados a la construcción de lechos biológicos apequeña escala (Tabla 4.1).En esta tabla de costo se incluye el sistema de recirculaciónel cual es opcional, "dependiendo del tipo de lecho a construir.79

Capítulo 4. Construcción de Lechos Biológicos a Pequeña EscalaTabla 4.1. Costos implementación lecho biológico a pequeña escala1.-ITEMMateriales construcción lecho biológicoCANTIDADTOTAL$Contenedor lecho biológico (360 L)182.000Contenedor pozo de recolección (120 L)120.000Interruptor de nivel de agua18.000Tubería PVC hidráulico 32 mm (6 m)12.000Codos PVC hidráulico 90° 32 mm69.000Bomba 0,5 HP121.000Aspersor pop up11.500Union americana610.000Terminal de PVC hidraulico HE 32 mm81.000Accesorios (Válvulas, filtro, salida de estanque, etc)40.000Subtotal194.5002.-Materiales relleno lecho biológicoFardo de turba125.000Fardo de paja de avena12.000Gravilla 3/42.000Cubierta vegetal1.500Subtotal30.500Total225.000"Los lechos biológicos a pequeña escalason una solución económica paraproteger el medio ambiente"80

CAPÍTULO 5OPERACIÓN, MANTENCIÓN YFUNCIONAMIENTO DEL LECHOBIOLÓGICO A ESCALA DE CAMPO

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoOPERACIÓN, MANTENCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL LECHOBIOLÓGICO A ESCALA DE CAMPOEl lecho biológico está diseñado para contener derramesaccidentales y para el lavado externo del equipo. Nunca se debe utilizarpara realizar el lavado interno y tampoco para otras labores como ellavado de los envases de los plaguicidas. El líquido resultante dellavado interno del equipo debe ser incorporado a una zona de barbechoquímico debidamente señalizada o bien aplicado nuevamente al cultivo.Estas labores no se realizan dentro del lecho biológico, debido a quese utilizan grandes volúmenes de agua, lo que puede provocar lasaturación del sistema y afectar el adecuado funcionamiento del lechoA continuación, se detallan los pasos prácticos a seguir durantela preparación y manipulación de los plaguicidas sobre el lecho biológico.Antes de ingresar a la zona de llenadoLas tareas de mezcla de plaguicidas y carga en el estanque deaplicación son trabajos que requieren de un especial cuidado y sedebe contar con personal capacitado para estos fines. Lo anteriordebido a que los plaguicidas se encuentran en altas concentraciones,representando un riesgo para la salud y el medio ambiente.El operario que manipula los plaguicidas debe disponer delequipo de protección adecuado (traje, antiparras, respirador, guantesy botas), el cual debe utilizar en todo momento y debe estar enbuenas condiciones (Figura 5.1).Por otro lado, el equipo de aplicación, debe encontrarse enbuenas condiciones operativas y correctamente calibrado, sinpresencia de fugas ni filtraciones.83

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoFigura 5.1. Equipo de protección utilizado en la aplicación de plaguicidasAl ingresar a la zona de llenadoEl operador debe verificar que el hidrante, que se encuentraubicado en el lugar donde se construye el lecho biológico, estéfuncionando adecuadamente para que no se produzcan derrames deagua sobre el lecho biológico.Una vez ingresado el equipo de aplicación sobre la rampa, seprocede a la preparación del plaguicida a aplicar colocando agua hasta1/3 de la capacidad del estanque. Luego, se adiciona el productoconcentrado con extremo cuidado para evitar algún derrame accidental.Se procede a completar el volumen requerido con agua (2/3), teniendoespecial cuidado en no rebalsar el estanque, ya que se ha observadoque esto es de relativa frecuencia, produciendo contaminación puntualpor plaguicidas (Figura 5.2).84

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoFigura 5.2. Rebalse del estanque durante la preparación de plaguicidasTerminado el llenado del estanque de aplicación, se debe verificarel correcto cierre del hidrante para evitar inundar el lecho biológico.Es importante remarcar que no se debe abastecer de agua elestanque de aplicación directamente de ríos, canales, vertientes,lagunas o lagos.Es importante remarcar que no se deben dejar envasesvacios de plaguicidas u otro material sobre el lecho biológico.Lavado externo de equiposUna vez terminada la faena de aplicación de plaguicidas, se debeingresar nuevamente el equipo de aplicación al lecho biológico paraproceder a su lavado externo. Este lavado se debe realizar con unamanguera y no con el hidrante, evitando el uso excesivo de agua loque podría ocasionar el transporte del líquido fuera del lecho biológicoy la saturación o inundación del lecho.85

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoEl lecho biológico a escala de campo de un tamaño de 6 metrosde largo por 3 metros de ancho, tiene una capacidad de retención deagua de 600 a 700 litros manteniendo una humedad entre un 50 a60% de la capacidad de campo, sin que ocurra escurrimiento delíquidos al pozo de recolección.De acuerdo a mediciones realizadas en un lecho a escala decampo, en las operaciones de lavado externo del equipo (tractor +nebulizador), se requiere de aproximadamente 60 a 70 litros de agua.Por lo tanto, se recomienda realizar un máximo de 10 lavados deequipos en el periodo de una semana (Tabla 5.1).Si se utiliza mayor cantidad de agua o si se lava un mayor númerode equipos por semana, el lecho se saturará y se producirá elescurrimiento hacia el pozo de recolección. En este caso, se accionarála bomba de recirculación de los líquidos hacia el lecho.En este caso se debe esperar hasta que el lecho recupere sucondición normal de uso (60% de capacidad de campo). Si se necesitael lavado de un mayor número de equipos, se pueden instalar otroslechos biológicos.Tabla 5.1. Volumen de agua de lavado por equipo, capacidad de retención de aguadel lecho y número de lavados por semanaEquipoVolumen deagua de lavado(Litros/equipo)Capacidaddel lecho(Litros)Número delavados / semanaTractor + Nebulizador(1.500 L)60-70 600-700 1086

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoMantención del lecho biológicoDebido a la descomposición natural que afecta a la paja y a lacompactación natural de la biomezcla, la altura de ésta disminuye enaproximadamente 10 cm por año. Por lo tanto, es necesario nuevamenteagregar biomezcla fresca al lecho biológico y reponer la capa decésped antes de comenzar a utilizarlo en cada temporada de aplicaciónde plaguicidas.Se estima que el funcionamiento óptimo de la biomezcla de unlecho biológico es de 4 a 5 años, por lo cual al término de este periodose debe reemplazar toda la biomezcla. Este procedimiento debe serplanificado con anterioridad para que éste sea realizado 2 a 3 mesesprevio al comienzo de la temporada de aplicación, ya que la biomezcladebe estabilizarse, como se explicó previamente en este manual(Capítulo 3).Es importante tener en cuenta que la biomezcla removida dellecho biológico puede contener cantidades pequeñas de residuos deplaguicidas, ya sea por que el lecho biológico ha sido recientementeutilizado o porque algunos plaguicidas son degradados lentamente.Por lo anterior, es estrictamente necesario compostar la biomezclaprevio a su disposición en el predio.Para compostar la biomezcla, se debe apilar sobre un plásticoprotegida de la lluvia, debe ser revuelta una vez por semana cuidandoque esté siempre con la humedad adecuada. El tiempo de compostajedebe ser de 6 a 12 meses. Posterior a este tiempo, el materialcompostado puede ser dispuesto en el predio en forma segura.87

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoFUNCIONAMIENTO DE UN LECHO BIOLÓGICO PARA EQUIPOTRACCIONADOEn la presente sección de este capítulo se presentan los resultadosdel funcionamiento de un lecho biológico a escala de campo, diseñadopara equipos traccionados. Este lecho, se encuentra ubicado en laEstación Experimental de INIA-Carillanca, tienen un tamaño de 6 por3 metros y se encuentra cubierto por un techo.En el lecho biológico se instalaron sensores de humedad ytemperatura para mantener un registro permanente de estos parámetros.Además, se evaluó la degradación de los plaguicidas mencionadosen la Tabla 5.2, la actividad biológica y el ph durante 120 días.Tabla 5.2. Plaguicidas utilizados en el estudioNombre comercial Ingrediente activo TipoConcentraciónde i.a. (g/kg o g/L)Pyrinex 48 ECClorpirifosInsecticida480Captan 80 WPCaptanFunguicida800Clorotalonil 72 SCClorotalonilFunguicida720Imidan 70 WPFosmetInsecticida700Supracid 40 WPMetidationInsecticida400Guzation 35 WPAzinfosmetilInsecticida350Atrazina 500 SCAtrazinaHerbicida500DiazinonDiazinonInsecticida400FuegoIsoproturonHerbicida50088

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoRegistro de humedad y temperatura en el lecho biológicoPara realizar un seguimiento de los niveles de humedad ytemperatura en la biomezcla, se incorporó un sistema de monitoreoal lecho biológico. El sistema de monitoreo incluyó 3 sensores dehumedad (modelo 10HS) y 3 sensores de temperatura (modeloDS18B20) instalados a 10, 30 y 60 cm de profundidad en la biomezcla.Los datos en el equipo fueron almacenados mediante un registradorde datos a intervalos de 15 minutos durante 11 meses (Figura 5.3).Figura 5.3. Equipo de registro de humedad y temperaturaCabe señalar, que la humedad determinada por los sensoresinstalados equivale al 50% de la humedad expresada como capacidadde campo, es decir, 30% de humedad equivale a 60% de capacidadde campo. En la Figura 5.4 se muestran la evolución de la humedaden la biomezcla a 3 profundidades del lecho (10, 30 y 60 cm).La humedad en el lecho biológico, se mantuvo entre 25 y 35%entre los meses de febrero y agosto a las 3 profundidades evaluadas.Se observó pérdida de humedad en la capa superior debido a que enlos primeros centímetros se encuentran más expuestos al medioexterno, siendo mayor la pérdida de humedad en los meses máscálidos. Por lo tanto, se debe tener especial cuidado en mantenerhúmeda la capa superior del lecho biológico.89

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoHumedad Volumétrica (%)Figura 5.4. Humedad en la biomezcla a diferentes profundidades del lecho(10, 30 y 60 cm), febrero de 2012 a marzo de 2013Relación al registro de la temperatura en la biomezcla en dellecho se observó que ésta fluctúa entre 10 y 15°C durante los mesesde febrero a junio de 2012, siendo mayor a la profundidad de 60 cm(Figura 5.5). A partir de agosto la temperatura aumentó hastaaproximadamente 20°C en las tres profundidades analizadas.90

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoTemperatura (ºC)Figura 5.5. Temperatura en la biomezcla a diferentes profundidades(10, 30 y 60 cm), febrero de 2012 a marzo de 2013Degradación de plaguicidasPara llevar a cabo el estudio de degradación de plaguicidas, secontaminó la sección central del lecho biológico, ocupando un áreade 4,5 m² (0,9 metros de ancho x 5 metros de largo), la cual fuedividida en 3 segmentos (0,9 metros de ancho x 1 metro de largo).El lecho biológico fue contaminado con los plaguicidas contenidosen 100 litros de agua resultando una concentración de 32 mg i.a./kgde biomezcla en el lecho. La contaminación se realizó mediante unabomba de espalda con capacidad de 20 litros, por lo que fué necesariorealizar 5 aplicaciones de 20 litros cada una (Figura 5.6).91

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoFigura 5.6. Aplicación de los plaguicidas en el lecho biológicoDe cada sector del lecho biológico, se tomaron muestras manualmentea 3 profundidades (10, 30 y 60 cm) por un periodo de 120 días paracuantificar la concentración de plaguicida residual y la actividad biológica.Además, se muestreó un segmento sin contaminar como muestra control,para efectos comparativos.Para realizar el muestreo se retiró un segmento de la cubierta vegetalque cubre el lecho biológico (Figura 5.7). Las muestras obtenidas a3 profundidades fueron depositadas en bolsas de polietileno y mantenidasrefrigeradas hasta su análisis.Figura 5.7. Muestro de la biomezcla para el análisis de residuos de plaguicidas92

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoLos residuos de plaguicidas fueron extraídos con solventesorgánicos y analizados mediante técnicas cromatográficas. Losresultados obtenidos luego de 120 días de aplicación de los plaguicidasse muestran en la Figura 5.8.Se observó que los plaguicidas captan, clorotalonil, clorpirifos,diazinon, fosmet, isoproturon y metidation fueron removidos sobre un97%. Para atrazina y azinfos metil la remoción fue menor comparadoa los compuestos anteriores, sin embargo, ésta fue sobre el 89%(Figura 5.8).Plaguicida Residual (mg/kg)Figura 5.8. Concentración residual de los plaguicidas en el lecho biológico despuésde 120 días de la aplicación93

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoLuego de los 120 días, se adicionó agua sobre el lecho con elpropósito de saturarlo y forzar la percolación de los líquidos hacia elpozo de recirculación, con el objetivo de determinar la presencia deplaguicidas en el líquido. Los resultados obtenidos en esta evaluación,demostraron que los plaguicidas clorotalonil y clorpirifos fuerondetectados en el pozo de recirculación en muy baja concentración 0,3y 0,1 µg/L, respectivamente (Tabla 5.3). Por otro lado, atrazina, diazinone isoproturon se encontraron en mayor concentración debido a quepor sus características son plaguicidas que presentan mayor movilidadlos otros plaguicidas no fueron detectados.Tabla 5.3. Concentración de plaguicidas en líquidos percolados luego de la saturacióndel lechoPlaguicidaAtrazinaAzinfos metilCaptanClorotalonilClorpirifosDiazinonIsoproturonMetidationFosmetConcentración(µg/l)3,8n.d.n.d.0,30,12,42,0n.d.n.d.n.d.: no detectado94

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoActividad biológicaEn paralelo a la medición del contenido de plaguicidas, se midióla actividad biológica en el lecho a través de la actividad de las enzimasperoxidasas. La actividad de estas enzimas es relevante, ya queindican la presencia de microorganismos que degradan plaguicidasy compuestos de estructura química similares.En la Figura 5.9 se muestra la actividad de las enzimas peroxidasasdurante 120 días de funcionamiento del lecho. La mayor actividad seobtuvo entre los 60 y 90 días, siendo mayor en la profundidad de 60cm, lo cual podría ser atribuible al movimiento de las enzimas en elperfil de la biomezcla y a condiciones ambientales favorables detemperatura y humedad para la actividad biológica.Peroxidasas (U/kg)Figura 5.9. Efecto de la aplicación de los plaguicidas sobre la actividad deperoxidasas95

Capítulo 5. Operación, Mantención y Funcionamientodel Lecho Biológico a Escala de CampoEvaluación del pH en la biomezclaLa Figura 5.10 muestra el pH en la biomezcla del lecho biológicocon y sin plaguicidas después de 120 de operación. Se observa quela adición de plaguicidas causó un leve incremento en el valor de pHcomparado con el control sin plaguicida. Sin embargo, los valores semantuvieron en un rango ácido (entre pH 5,5 y 6,5) lo cual favorecela actividad de los hongos degradadores de estos compuestos.pHFigura 5.10. pH en la biomezcla del lecho biológico con y sin plaguicida a diferentesprofundidades (10, 30 y 60 cm) después de 120 días de operaciónNunca utilice el lecho biológico para ellavado interno del equipo de aplicación ytampoco para el lavado de los envases delos plaguicidas.96

CAPÍTULO 6ENSAYOS A ESCALA DE LABORATORIO

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioENSAYOS A ESCALA DE LABORATORIOLa degradación de los plaguicidas en el lecho biológico estádeterminada principalmente por los componentes de la biomezcla ylas condiciones de humedad y temperatura existentes en el lecho. Eltipo de suelo, tipo de residuos lignocelulósicos (paja, aserrín, cascarillade cereales, etc) y materiales que pueden ser usados en reemplazode la turba (biocarbón), pueden afectar el comportamiento de los lechosbiológicos. Por ejemplo, una biomezcla preparada con residuos conbajo contenido de lignina puede no favorecer el crecimiento de hongosdegradadores de plaguicidas. Por otra parte, una adecuada degradaciónde los plaguicidas en la biomezcla dependerá de la concentración enque éstos estén presentes.Considerando que en Chile, la implementación de los lechosbiológicos es reciente, es necesario realizar diversos estudios quepermiten evaluar condiciones ambientales como la pluviometría, ydistintos componentes de la biomezcla, entre otros.En el presente manual, se presenta un resumen de los principalesresultados obtenidos en estos estudios.Degradación de plaguicidas en biomezclas con distintos tipos desuelo, turba y materiales lignocelulósicos en reemplazo de la paja.Ensayo de lixiviación de plaguicidas simulando diferentescondiciones de pluviometría en columnas empacadas con biomezcla.Degradación de plaguicidas en biomezclas preparadas con distintostipos de suelo, paja, turba y biocarbón.99

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioDegradación de plaguicidas en biomezclas con distintos tiposde suelo, turba y materiales lignocelulósicos en reemplazo de lapaja.Para este estudio, se prepararon 9 biomezclas utilizando tres tiposde suelo (rojo arcilloso, arenoso y trumao) cuyas características físicoquímicasse muestran en la Tabla 6.1 y tres residuos lignocelulósicos(paja de trigo, aserrín de pino y cascarilla de cebada) cuyas característicasse muestran en la Tabla 6.2. Las biomezclas se prepararon mezclandolos componentes en diversos porcentajes como se muestra en la Tabla6.3.El ensayo fue realizado utilizando lechos biológicos a escala delaboratorio de 30 cm de ancho, 20 cm de alto y 50 cm de largo (Figura6.1) colocando aproximadamente 10 cm de biomezcla, las cualesfueron previamente maduradas por 30 días. Las biomezclas semantuvieron a humedad de 50 a 60% de la capacidad de campo y atemperatura ambiente (20 a 25ºC).Tabla 6.1. Caracterización físico-química de los diferentes tipos de suelos utilizadosen la biomezcla de un lecho biológicoParámetro Rojo arcilloso Suelos Arenoso TrumaoNitrógeno (mg/kg)13,0 ± 0,49,0 ± 0,118,6 ± 0,7Fósforo (mg/kg)4,0 ± 0,320,0 ± 0,917,1 ± 0,5Potasio (mg/kg)43,0 ± 2,4149,0 ± 8,469,0 ± 1,4pH5,2 ± 0,46,0 ± 0,25,4 ± 0,1Materia orgánica (%)3,0 ± 0,22,0 ± 0,512,7 ± 0,5Limo (%)32,6 ± 0,920,1 ± 0,734,2 ± 0,4Arcilla (%)68,5 ± 0,89,1 ± 0,528,7 ± 0,8Arena (%)11,3 ± 0,558,3 ± 0,437,1 ± 0,2100

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioTabla 6.2. Caracterización físico-química de los diferentes materiales lignocelulósicoutilizados en la biomezcla de un lecho biológicoParámetroMateriales lignocelulósicosPaja de trigoAserrín de pinoCascarilla de cebadaMateria seca (%)91,1 ± 387,8 ± 288,8 ± 1Fibra detergente ácida (%)54,3 ± 276,6 ± 312,9 ± 1Lignina (%)9,9 ± 0,420,6 ± 0,62,4 ± 0,2Celulosa (%)41,8 ± 354,3 ± 49,6 ± 0,5Materia orgánica (%)66,1 ± 261,7 ± 359,8 ± 1pH5,9 ± 0,14,8 ± 0,15,8 ± 0,0N (mg/kg)5,6 ± 0,32,8 ± 0,16,8 ± 0,6Tabla 6.3. Composición de las biomezclas preparadas con distintos tipos de sueloy residuos lignocelulósicos (% en volumen)BiomezclaA1A2A3Tipo de Suelo(%)Rojo arcilloso25Turba(%)25Paja Trigo502525Material lignocelulósico(% )Aserrínde pino0250Cascarillade cebada0025B1B2B3Arenoso252550252502500025C1C2C3Trumao252550252502500025101

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioLos plaguicidas utilizados para el estudio fueron atrazina (atrazina500SC), isoproturon (Fuego 50SC), iprodione (Rovral 50 SC), clorpirifos(chlorpirifos S480), diazinon (Sinpullkill), y carbendazim (Itabarb).Estos compuestos fueron aplicados a las biomezclas en forma repetida.La primera dosis de 100 mg i.a./kg se aplicó al día 0 del ensayo, lasegunda dosis de 200 mg i.a/kg se aplicó al día 30, y la tercera dosisde 300 mg i.a/kg se aplicó al día 60.Figura 6.1. Lecho biológico a escala de laboratorio utilizado para evaluar ladegradación de plaguicidasLos resultados de la degradación de los plaguicidas después dela primera aplicación (100 mg i.a./kg) en las distintas biomezclascompuestas por diferentes suelos y distintos residuos lignocelulósicosse observan en la Tabla 6.4.102

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioTabla 6.4. Degradación de los plaguicidas (%) en la biomezclas a los 30 días deaplicación a una concentración de 100 mg i.a./kgDegradación de plaguicidas (%)Biomezcla Carbendazim Atrazina Isoproturon Iprodiona Clorpirifos DiazinonA160,1± 1,289,8 ± 2,479,1 ± 0,724,8 ± 1,776,1 ± 0,978,1 ± 0,2A261,0 ± 0,266,2 ± 4,263,6 ± 0,225,6 ± 1,286,8 ± 0,285,9 ± 1,2A376,5 ± 2,277,0 ± 0,253,2 ± 0,234,3 ± 0,257,8 ± 0,273,5 ± 1,5B156,0 ± 0,776,5 ± 0,277,4 ± 2,252,9 ± 5,272,9 ± 0,760,8 ± 12B253,5 ± 4,275,0 ± 4,263,3 ± 1,438,1 ± 0,377,2 ± 1,149,2 ± 1,4B359,0 ± 0,992,7 ± 0,252,4 ± 1,768,4 ± 1,255,9 ± 1,733,9 ± 0,2C180,7 ± 1,273,4 ± 0,474,4 ± 0,432,3 ± 1,276,1 ± 1,263,1 ± 0,2C242,6 ± 1,751,6 ± 0,344,3 ± 1,225,9 ± 1,555,7± 1,175,8 ± 1,8C384,1 ± 1,192,7 ± 0,565,0 ± 0,223,6 ± 1,163,7 ± 0,478,7 ± 1,4Como se observa en la Tabla 6.4 una alta degradación de losplaguicidas se logró con todas las biomezclas evaluadas (entre 60 y90%) con excepción de iprodiona. Por otra parte, aunque con los trestipos de suelo y con los residuos lignocelulósicos evaluados, elcomportamiento de la degradación de los plaguicidas fue similar, ladegradación en las biomezclas compuestas con aserrín de pino (A2,B2 y C2) fue más baja para algunos plaguicidas, principalmente en labiomezcla con suelo trumao.Después de la primera aplicación de plaguicidas, se efectuó unasegunda aplicación a los 30 días con 200 mg i.a/kg biomezcla. Losresultados obtenidos después de la segunda aplicación se observanen la Tabla 6.5103

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioTabla 6.5. Degradación de los plaguicidas (%) en las biomezclas después de 30días de la segunda aplicación a una concentración de 200 mg i.a./kgDegradación de plaguicidas (%)Biomezcla Carbendazim Atrazina Isoproturon Iprodiona Clorpirifos DiazinonA151,1± 4,776,1 ± 0,965,8 ± 1,220,8 ± 1,763,1 ± 0,272,9 ± 7,7A253,5 ± 4,258,8 ± 0,259,2 ± 3,421,6 ± 1,275,8 ± 1,877,2 ± 5,1A371,2 ± 2,257,4 ± 0,263,9 ± 6,224,3 ± 0,278,7 ± 1,465,9 ± 4,7B154,0 ± 4,772,5 ± 4,276,1 ± 2,251,9 ± 4,262,5 ± 0,763,0 ± 3,2B253,5 ± 6,270,50 ± 8,255,7± 5,131,1 ± 2,366,2 ± 3,142,2 ± 1,1B359,0 ± 3,989,7 ± 4,263,7 ± 4,461,4 ± 1,251,3 ±2,730,7 ± 4,2C172,7 ±2,269,4 ± 1,474,4 ± 1,730,3 ± 1,264,1 ± 1,353,1 ± 2,2C240,4 ± 1,751,6 ± 4,340,3 ± 5,221,9 ± 1,554,7± 3,165,8 ± 1,3C374,1 ± 3,185,7 ± 3,559,0 ± 3,225,6 ± 1,169,7 ± 3,968,7 ± 2,5En general, se observó una eficiente degradación de los plaguicidasevaluados con excepción de iprodiona. Sin embargo, se observó quela degradación fue menor que la obtenida cuando se adicionó 100mg/kg de biomezcla. De igual manera que en los resultados obtenidosdespués de la primera aplicación de plaguicidas, se observó una menordegradación cuando la biomezcla fue preparada con aserrín de pinoen reemplazo de una parte de la paja de trigo.En la Tabla 6.6 se observa la degradación de la mezcla de losseis plaguicidas aplicados en las biomezclas evaluados después dela tercera aplicación (300 mg/kg) a 30 días después de la segundaaplicación.104

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioTabla 6.6. Degradación de los plaguicidas (%) en las biomezclas a los 30 días dela tercera aplicación a una concentración de 300 mg i.a./kgDegradación de plaguicidas (%)Biomezcla Carbendazim Atrazina Isoproturon Iprodiona Clorpirifos DiazinonA150,1± 2,560,1 ± 0,958,6 ± 3,223,8 ± 3,759,3 ± 4,269,4 ± 5,3A249,5 ± 3,655,8 ± 2,253,2 ± 3,425,6 ± 1,269,5 ± 3,472,2 ± 4,7A368,2 ± 2,250,4 ± 3,260,9 ± 6,222,3 ± 2,278,7 ± 2,565,9 ± 2,5B154,0 ± 4,770,5 ± 4,266,1 ± 2,249,9 ± 4,260,5 ± 3,460,9 ± 3,2B251,5 ± 4,260,5 ± 8,250,3± 5,137,1 ± 1,360,2 ± 4,241,2 ± 1,1B354,0 ± 5,970,7 ± 4,263,7 ± 4,459,4 ± 3,251,7 ±2,230,7 ± 4,2C169,7 ±2,967,4 ± 2,460,4 ± 1,531,3 ± 1,963,7 ± 3,953,1 ± 1,2C242,4 ± 1,950,6 ± 1,340,5 ± 3,223,2 ± 2,552,2 ± 1,162,5 ± 2,3C370,1 ± 4,179,7 ± 2,553,0 ± 5,221,6 ± 1,860,7 ± 4,260,3 ± 2,5De los resultados mostrados en la Tabla 6.6 se puede observarque si bien los plaguicidas siguen siendo degradados por la biomezcla,incluso en porcentaje mayor a 50%, la eficiencia en todas lasbiomezclas disminuye, lo que indica que a medida que sucesivasdosis de contaminante son adicionadas, existe un efecto inhibitorioprobablemente de los microorganismos responsables de la degradación.De los resultados obtenidos con las distintas biomezclas compuestaspor distintos tipos de suelo y residuos lignocelulósicos se pudo concluirque se obtuvo una adecuada degradación de los plaguicidas a pesarde las elevadas dosis aplicadas y del corto periodo evaluado.En general, se obtuvieron porcentajes de degradación superioresal 50% después de cada una de las aplicaciones, cada una de lasaplicaciones, con excepción de iprodiona.105

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioLos resultados obtenidos al evaluar el reemplazo de una fracciónde la paja de trigo por otro sustrato lignocelulósico, permiten concluirque es posible la utilización de otros sustratos lignocelulósicos másfácilmente disponibles para la preparación de la biomezcla, ya queestos sustratos permitieron una degradación adecuada de losplaguicidas. Sin embargo, el aserrín de pino, como componente de labiomezcla debe ser usado cuidadosamente y no se recomiendareemplazar más del 25% de la paja de trigo por este sustrato, ya queesto podría afectar la degradación de los plaguicidas en la biomezcla.Es importante remarcar que este estudio se realizó conconcentraciones elevadas de los plaguicidas, simulando lo que podríaser un derrame accidental y en un periodo muy corto de degradación.En situaciones reales, se recomienda dejar el lecho biológico enreposo para la recuperación de la actividad biológica del lecho.106

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioEnsayo de lixiviación de plaguicidas simulando diferentescondiciones de pluviometría en columnas con biomezclaLas condiciones de pluviometría del lugar de instalación de unlecho biológico, pueden provocar la lixiviación de estos contaminantespudiendo contaminar las aguas superficiales o subterráneas. Por lotanto, resulta fundamental evaluar el efecto de la pluviometría sobrela retención de los plaguicidas para recomendar la necesidad de cubriradecuadamente el lecho.Para este estudio, se instalaron columnas de vidrio de 37 cm delargo y 5,5 cm de diámetro interno, como se muestra en la Figura 6.2.Las columnas fueron empacadas con 375 g de la biomezcla C1 (Tabla6.3) preparada con 25% de suelo trumao, 25% de turba y 50% de pajade trigo, previamente madurada por 30 días. Estas columnas fueroncontaminadas con una mezcla de plaguicidas (carbendazim, atrazina,isoporturon, iprodione, clorpirifos y diazinon) a una concentración de100 mg/kg de biomezcla.En las columnas se simuló una precipitación de 1000, 1500 y2500 mm de agua caída por año, agregando diariamente agua destilada.Diariamente se recolectó el lixiviado durante 200 días paraposteriormente cuantificar la concentración residual de los plaguicidasen el líquido lixiviado.107

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioBiomezclaSección 10-10 cmSección 210-20 cmSección 320-30 cm(a)(b)Figura 6.2. Esquema de la columna empacada con biomezcla (a) e instalacióndel ensayo (b)Al finalizar el ensayo, las columnas fueron divididas en tres seccionesiguales como se indica en la Figura 6.2, con el objetivo de determinarla cantidad de plaguicida retenida y la actividad microbiana (enzimasfenoloxidasas) en cada sección de la columna.Los resultados obtenidos para el ensayo de lixiviación deplaguicidas a diferentes pluviometrías se muestran en la Figura 6.3.Para una condición de baja pluviometría (1000 mm de agua caída) seobservó una baja lixiviación de los plaguicidas, siendo solamentedetectada la atrazina y carbendazim en concentraciones menores a1,2 mg/L, observándose una completa retención de los otros plaguicidasevaluados (Figura 6.3 a). Similares resultados fueron obtenidos en labiomezcla con una mediana pluviometría (1500 mm de agua caída)(Figura 6.3 b). Un efecto contrario fue obtenido con una alta pluviometría(2500 mm de agua caída), donde se observó una mayor concentraciónde plaguicidas, especialmente de isoproturon y atrazina, debidoprincipalmente a que estos plaguicidas por sus características químicasson mas móviles en la biomezcla (Figura 6.3 c).Las concentraciones de los plaguicidas encontrados en loslixiviados son considerablemente menores a las aplicadas en cadacolumna, lo cual indica que se obtiene una elevada degradación deestos compuestos.108

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioabcFigura 6.3. Lixiviación de plaguicidas en columnas con biomezcla simulando unaprecipitación de 1000 mm (a), 1500 mm (b) y 2500 mm (c) de agua caída por año109

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioEn cuanto a la concentración de plaguicidas en cada sección dela columna, se observó que la mayor concentración se detectó en laprimera sección de la columna (0-10 cm), con excepción de losplaguicidas isoproturon y diazinon (Figura 6.4).Las características físico-químicas de los plaguicidas tienen unrol fundamental en la retención de éstos en la biomezcla. Los plaguicidasmás móviles tienden a lixiviar en el perfil de la columna siendo recibidosa la salida de ésta, mientras que otros quedan retenidos y sondegradados en la biomezcla.En cuanto a la actividad fenoloxidasa se observó que la mayoractividad se encontró en la última sección de la columna (Figura 6.5),demostrándose un arrastre de éstas enzimas por efecto de lapluviometría. En este sentido, es posible explicar la elevada degradaciónde algunos plaguicidas encontrados en la última sección de la columna,debido a la presencia de estas enzimas en esa sección de la columna.110

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioFigura 6.4. Retención de plaguicidas en cada una de las secciones de la columnabajo diferentes pluviometrías111

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioFigura 6.5. Actividad fenoloxidasa en cada una de las secciones de las columnasbajo diferentes pluviometríasEn relación a los resultados obtenidos, se confirma que en eldiseño de lechos biológicos se debe considerar un estanque derecolección de los lixiviados. Asimismo, se recomienda que en lugaresdonde existe eleva pluviometría, se instale un techo que proteja allecho biológico.112

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioDegradación de plaguicidas en biomezclas preparadas con distintostipos de suelo, paja, turba y biocarbónLa turba es un componente importante en la composición de labiomezcla de un lecho biológico ya que ayuda a retener los plaguicidasy a mantener la humedad del lecho para favorecer la actividad de losmicroorganismos. Sin embargo, es un recurso natural no renovabley que representa un costo importante en la biomezcla. Por lo anterior,es importante buscar otros componentes que tengan similarescaracterísticas, que se encuentren disponibles en las zonas agrícolasy que tengan un menor costo, como es el caso del carbón vegetal obiocarbón.El biocarbón es un producto rico en carbono que se obtiene porpirólisis (combustión con limitación de oxígeno) de una gran gama dede biomasa vegetal. El biocarbón presenta características físicoquímicasy biológicas que promueven el crecimiento microbiano, retienela humedad y mejora la adsorción y/o degradación de plaguicidas.Estas características son similares a las que presenta la turba comercial,uno de los componentes de la biomezcla de lechos biológicos. Por loanterior, se evaluó el efecto de reemplazar parte de la turba porbiocarbón en biomezclas preparadas con tres tipos de suelos (rojoarcilloso, arenoso y trumao).El ensayo se realizó a escala de laboratorio utilizando contenedoresde vidrio simulando un lecho biológico, de igual forma como se muestraen la Figura 6.1. Se adicionó a los lechos las biomezclas formuladascon 3 tipos de suelos, paja, turba y biocarbón en las proporcionesindicadas en la Tabla 6.7.Los lechos se mantuvieron a temperatura ambiente (20-25 ºC) ycon una humedad entre 50 y 60% de la capacidad de campo por113

Capítulo 6. Ensayos a Escala de Laboratorioadición de agua durante toda la duración del ensayo. Los lechos fueroncontaminados con una mezcla de los siguientes plaguicidas: atrazina(atrazina 500SC), isoproturon (Fuego 50SC), iprodione (Rovral 50 SC),clorpirifos (chlorpirifos S480), diazinon (Sinpullkill), y carbendazim(Itabarb). La dosis aplicada de cada plaguicida correspondió a 100mg/kg de biomezcla, para simular un derrame accidental en el lecho.En cada biomezcla, se midió la degradación de los plaguicidasdespués de 40 días y el pH, contenido de carbono orgánico (CO) ynitrógeno total Kjeldahl (NKT) al inicio y al final del ensayo (40 días).Tabla 6.7. Composición de las biomezclas (% ) con los distintos tipos de suelo,paja, turba y biocarbónBiomezclaSuelo(%)Paja(%)Turba(%)Biocarbón(%)12052Rojo arcilloso2515103251015452052056Trumao25151072510158520920510Arenoso2515101125101512520114

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioLos resultados de degradación de los plaguicidas en las distintasbiomezclas preparadas con diferentes suelos, paja, turba y biocarbón,se muestran en la Figura 6.6. En general, la degradación de losplaguicidas fue mayor en las biomezclas preparadas con biocarbóny los suelos trumao y arenoso en comparación con las biomezclaspreparadas con suelo arcilloso. Además, la degradación en lasbiomezclas con suelo arcilloso, disminuyó a medida que aumentó elporcentaje de biocarbón en la biomezcla (1 a la 4).En general, la degradación de los plaguicidas fue superior al50% en 40 días de desarrollo del ensayo, siendo la menor degradaciónobtenida en la biomezcla 4, que contiene 20% de biocarbón y 5% deturba. Es importante destacar que la degradación del fungicida iprodionafue elevada en las biomezclas 5 a la 12, en comparación con resultadospreviamente obtenidos en nuestro laboratorio utilizando 25% de turbaen la biomezcla (Tabla 6.4).115

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioDegradación de atrazina (%)BiomezclasDegradación de carbendazim (%)BiomezclasDegradación de clorpirifos (%)BiomezclasDegradación de iprodione (%)Degradación de isoproturon (%)BiomezclasDegradación de diazinon (%)BiomezclasBiomezclasFigura 6.6. Degradación de los plaguicidas en las biomezclas preparadas condiferentes suelos, paja, turba y biocarbón116

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioLas características físico-químicas de las biomezclas se modificandurante el tiempo de desarrollo del ensayo. Estas modificaciones sepresentan en la Tabla 6.8. En términos generales, se puede observarque el pH de las biomezclas compuestas por los tres tipos de suelo,aumentó con el incremento de las cantidades de biocarbón, mientrasque el contenido de carbono orgánico y nitrógeno total Kjeldahl nopresentaron variaciones significativas.Tabla 6.8. Características físico-químicas de las biomezclas con diferentessuelos, paja, turba y biocarbón, al inicio del ensayo y después de 40 díasBiomezcla Día 0 Día 40pH CO(%)NTK(%)C/N pH CO(%)NTK(%)C/N15,6419,20,17112,96,9311,90,11108,225,9018,00,18100,07,8916,50,15110,037,3118,90,17111,28,3812,60,1678,847,4118,40,16115,08,6112,10,11110,056,1021,30,3757,65,7618,20,4342,366,5322,80,3565,16,251930,4147,177,2323,90,4256,97,0621,80,3955,987,2723,40,4058,57,2620,40,4051,096,1912,00,10120,05,1414,70,2656,5107,0110,90,08136,36,8214,50,2266,0117,8911,40,08142,56,5315,50,2464,6128,2112,40,09137,87,0217,40,2375,7117

Capítulo 6. Ensayos a Escala de LaboratorioEl uso de biocarbón en reemplazo de laturba es una alternativa que se debe teneren consideración al momento de prepararuna biomezcla cuando no se dispone deturba.118

Consideraciones GeneralesEs posible reemplazar total o parcialmente la paja en la biomezclapor otros residuos lignocelulósicos disponibles en los predios, comoaserrín, cascarilla de cebada y avena, entre otros.Las características físico-químicas de los plaguicidas y las condicionesambientales determinan su degradación, es por esto que, no todos losplaguicidas se degradan a la misma velocidad ni en las mismas condiciones.Las características físico-químicas de los suelos pueden determinanel grado y la velocidad de la degradación de los plaguicidas, es por estoque, algunos plaguicidas se degradan con mayor o menor facilidaddependiendo del tipo de suelo utilizado para la preparación de la biomezcla.Las características físico-químicas de los plaguicidas determinansu movilidad en la biomezcla, lo cual también esta influenciado por lacantidad de agua adicionada al lecho biológico. A mayor cantidad deagua, existe mayor riesgo de lixiviación de los plaguicidas que presentanmayor movilidad y solubilidad.Es posible reemplazar total o parcialmente la turba por el carbónvegetal o biocarbón en la biomezcla, sin modificar su capacidad de retencióny degradación de los plaguicidas.Una vez retirada la biomezcla del lecho biológico, es necesario realizaruna etapa de compostaje de a lo menos 6 meses, para asegurar la completadegradación de los plaguicidas residuales.

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Manejo adecuado de residuos de plaguicidas en la producción frutícolade la Región de La Araucanía a través de la implementación y difusión deLechos Biológicoswww.lechosbiologicos.clEDICIONES UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA