Residuos líquidos de la industria pesquera: alteraciones

Residuos líquidos de la industria pesquera: alteraciones

A m b . y Des., V o l . V - Nº 1: 147-161
Abril 1989
Residuos líquidos de la industria
pesquera: alteraciones ambientales
y estrategias de eliminación.
R A M O N A H U M A D A Y A N N Y RUDOLPH*
ABSTRACT. The Chilean fishery sector has experienced a rapid increase of
total landings in the last twenty years (i.e., 350V*}, reaching almost 5,000,000
ton y~ l, in 1988. The main industrial products are oils and fish meal (ca.,
92% of the total landings) which processing generates large amounts of organic
by-products. The strong and rapid development of fisheries has had a negative
impact on the coastal zone as in the case of Iquique and Talcahuano. In this
*
Area de Biología y Tecnología del Mar, Departamento de Oceanografía,
Pontificia Universidad Católica de Chile, Sede Talcahuano.
148
A H U M A D A Y RUDOLPH
paper, sources of organic pollution produced by the fisheries industry of
Talcahuano are analyzed. Characterization and identification of observed
ecosystem degradation are described for critical areas. Finally, strategies of
organic waste disposal into the oceans are presented and discussed to provide
guidelines for management of organic wastes with the goal of minimizing
fisheries induced pollution in the coastal zone.
Introducción
La industria pesquera en Chile ha tenido un desarrollo
creciente en las últimas dos décadas. En 1968 el desembarque total de productos del mar fue de 1.392.925 ton,
donde el desembarque de pescados representó el 93,84%
del total de especies (la industria de reducción procesaba el
91,80/0). En 1987 la captura total fue de 4.931.535 ton,
donde el desembarque de pescados alcanzó el 94,23% del
total (la industria de reducción procesó el 93%); el incremento de las capturas representó el 354%.
Actualmente existen dos grandes centros de pesquería
pelágica que procesan más del 54% de la pesca que va a la
industria de reducción. Estos centros pesqueros son:
Iquique en la zona norte y Talcahuano en la zona centro
sur de Chile. Paralelo al incremento y desarrollo de la
industria pesquera,se ha producido un importante deterioro ambiental en estas dos áreas, situación que se ha
agravado por falta de una política de manejo costero.
La VIII Región, por las características de la costa
donde dominan sistemas restringidos (Fig. 1), con aguas
someras de alta producción y ecosistemas sensibles a la
contaminación, hacen imperativo un plan de ordenamiento
del uso de los recursos costeros.
El deterioro ambiental, que muchas veces se identifica
sólo por el olor penetrante de la trimetilamina (olor a
pescado descompuesto), tiene su expresión más dramática
en el impacto de los residuos industriales líquidos en la
zona costera, que normalmente pasa inadvertido por falta
de estudios ecológicos. El "redescubrimiento" de la polución ocurre cuando el daño se hace permanente o la
situación se hace crítica.
Desechos producidos por la industria pesquera
Un análisis del problema de los desechos en la industria
pesquera debe abordarse desde tres aspectos diferentes:
actividad de la flota pesquera, faenas de descarga y proceso
industrial.
i) Actividad de la flota pesquera.
La flota pesquera industrial de Talcahuano está compuesta de 96 buques, con un rango de capacidad de bodega
de 100 a 750 m 3 , un promedio de 374 ton y una capacidad
total de 36.000 ton. Hay tres factores de contaminación
por esta actividad, que deberían ser revisados:
RESIDUOS LÍQUIDOS DE LA INDUSTRIA PESQUERA
Figura 1. Mapa de zona costera de la VIII Región, indicando la ubicación
de los puertos pesqueros industriales, localizacion de las plantas
elaboradoras y áreas ecológicamente alteradas.
Coastal zone map of Eigth Region, showing the industrial fishing port, fishing meal
factories and some ecological disturbed area.
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150
AHUMADA Y RUDOLPH
a) Aguas de sentina. El achique de sentinas desde los
barcos se realiza frecuentemente en el puerto previo a la
recarga de combustible.
b) Limpieza de bodegas. El lavado de las bodegas se
realiza en puerto, utilizando la bomba de descarga y
evacuando todos los residuos al mar.
c) Derrames ocasionales de hidrocarburos en las faenas
de carga de combustible o reparaciones en puerto.
Las aguas de sentina deberían ser eliminadas de
acuerdo a las normas internacionales y bajo estricto
control de la autoridad marítima, a través de controles de
bitácora del buque.
Las aguas del lavado de bodegas y aguas de lavado de
sistemas de descarga deberían considerar procesos de
tratamiento o eliminación fuera de la plataforma continental en sitios previamente seleccionados.
¡i) Faenas de descarga.
Durante el proceso de descarga de la pesca, el principal
factor de contaminación es el agua de sangre, producida en
las bodegas del buque y que es vaciada directamente al
mar.
En la zona centro sur la tendencia de la industria ha
sido aumentar la capacidad de bodega en la flota pesquera
con el propósito de aumentar la eficiencia en la captura y
disminuir los costos de operación. Esto significa un mayor
tiempo de permanencia de la pesca en bodega, disminución
del rendimiento en la elaboración de materia prima y un
incremento de los orgánicos en los RIL.
La descomposición del pescado aumenta los desechos y
su impacto en el agua de mar, al aumentar la solubilidad de
las proteínas y la concentración de material particulado. Se
estima que en sólo 12 horas las pérdidas por descomposición pueden llegar a un 15% en buques de alto tonelaje.
Los parámetros que influyen la descomposición son: el
tiempo de residencia del pescado en las bodegas del buque,
temperatura ambiente, presión de la pesca sobre el fondo
de la bodega (con la exudación de líquidos y pérdidas de
grasas) y mecanismos propios de la captura (Enríquez &
Bustos, 1987).
La industria pesquera de Talcahuano se caracteriza por
trasladar en camiones la pesca desde el puerto de desembarque hasta las plantas elaboradoras (distancias de 2 a 4
km) por el sector urbano. Esto produce molestias en la
población por el continuo derrame de aguas de sangre y
mal olor. La situación se hace crítica con el traslado de
desechos de materia prima desde las plantas de conservas y
congelados, o por el transporte de aguas de cola (Tabla 1).
Una solución planteada para disminuir la contaminación por aguas sangre durante las faenas de descarga es la
reutilización de las aguas de bombeo, lo que permitiría la
concentración de las proteínas solubles y el material
RESIDUOS LÍQUIDOS DE LA I N D U S T R I A PESQUERA
151
TABLA 1
Características generales en 12 plantas pesqueras de reducción, en Talcahuano,
en relación a la evacuación de sus residuos (marzo, 1988)
General description of twelve fish meal factories located on Talcahuano, related to the waste discharge
orgánico particulado. Estas aguas residuales podrían ser
finalmente incorporadas al proceso de producción (Enríquez y Bustos, op. cit.) y no devueltas al medio enriquecidas con materia orgánica.
iii)Proceso industrial
Durante el proceso industrial se analizan tres fuentes
potenciales de contaminación:
a) Pozos de almacenamiento
La descarga de pescado desde los buques puede ser
realizada directa o indirectamente a la planta a través
de camiones que llevan el pescado hasta los pozos de
almacenamiento. Si la descarga es directa, la recirculación
de las aguas debería ser posible, siendo una limitante la
distancia del sitio de descarga. La descarga indirecta
dificulta este proceso y además produce un mayor deterioro del pescado por la demora y sucesivas cargas y
descargas.
La degradación proteica se produce inmediatamente
después de la muerte y comienza por una acción enzimática, para continuar por una rápida acción bacteriana y
procesos oxidativos de los productos de degradación. El
aumento de la temperatura ambiente en verano acelera los
procesos de descomposición tanto en las bodegas (por el
desprendimiento de gas sulfídrico) como en los pozos.
Uno de los principales compuestos producidos por la
acción bacteriana son los óxidos de trimetilamina, hedor
característico del pescado descompuesto.
b) Gases y partículas a la atmósfera
Las trimetilaminas son compuestos tóxicos de alta
volatilidad (punto de ebullición de 3,5°C), por lo que no
alcanzan a ser retenidos por los lavadores de gases y
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escapan al ambiente. Además la eventual adición de
formalina durante el procesamiento del pescado en descomposición, como una forma de evitar pérdidas mayores de
proteínas, produce un foco de contaminación puntual.
Otro factor de contaminación atmosférica son las
partículas generadas por los combustibles usados (partículas de carbón e hidrocarburos) y partículas de harina.
Como una forma de evitar este tipo de contaminantes se
han instalado, en algunas industrias, sistemas lavadores de
gases y chimeneas de 40 m de altura (Tabla 1).
Un proceso eficiente, usando lavadores de gases y
chimeneas de 40 m de altura, sólo debería liberar a la
atmósfera vapor de agua. Una nueva tecnología implementada recientemente en el diseño de plantas de harina es la
recirculación de los vapores agua en el proceso, lo que
incluso eliminaría el desprendimiento de gases a la atmósfera. Actualmente existen tres pesqueras que poseen estos
sistemas.
c) Residuos líquidos de proceso
Una vez extraído el mayor porcentaje de sólidos en la
prensa, el líquido pasa a las centrífugas para extraer los
aceites, los líquidos residuales son conocidos como "agua de
cola".
Dependiendo de la materia prima en elaboración, la
composición promedio del agua de cola es: 89,5-91% de
agua, 5-8% proteínas, 0,5-1% de aceites, 1,5-1,8% sales
minerales y 4-7% de sólidos.
Una fábrica que elabora normalmente 400 ton d í a - 1
de pescado, produce ca. 50 m3 de agua de cola, de la que
se puede extraer 5.000 kg de solubles de pescado al 50% o
2.500 kg de pescado anhidro (harina de solubles). Si
suponemos que la fábrica trabaja 15 días al mes, las cifras
suben a 75.000 kg de solubles de pescados al 50% o 35.500
kg de harina de solubles (Silva, 1959).
La cantidad de materia orgánica que puede ser aprovechada a partir del agua de cola es significativa para un
proceso industrial (Junge, 1959); sin embargo, en Talcahuano, no todas las plantas poseen evaporadores de agua
de cola (ver Tabla 1).
En condiciones adecuadas de dilución y utilizando
bacterias adaptadas (Técnica del BOD), en 5 días puede ser
degradada aproximadamente el 70% de la materia orgánica
(Young, 1984). Los requerimientos de oxígeno en los RIL
de las pesqueras (BOD) son extremadamente altos: de
457-5.157 mg de oxígeno por litro (Tabla 2). Los amplios
rangos observados se deben a diferencias de eficiencia de
las plantas. En condiciones normales de oxígeno se ha
observado que se requiere de 30-40 días para remineralizar
un 75% de la materia orgánica (Skopintsev, 1981).
RESIDUOS LÍQUIDOS DE LA I N D U S T R I A PESQUERA
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Características de los contaminantes
a) Heterogeneidad de los residuos
La heterogeneidad de los residuos industriales es uno de los
principales problemas del tratamiento y de la evacuación
de desechos. Desde este punto de vista, existen decisiones
que deben ser tomadas en cuanto a segregación de
desechos provenientes de procesos diferentes o la incorporación de todos los residuos a un ducto común. Esta última
opción es la más frecuente en la industria pesquera, lo que
produce serios problemas en el manejo de los residuos por
sus altos volúmenes.
b) Materia orgánica de fácil degradación
En general, los residuos del proceso industrial están
constituidos por materia orgánica de fácil degradación (con
excepción de los aceites y grasas) y, por lo tanto, presentan
una alta demanda de oxígeno. En estudios de cinética, en
laboratorio, no se observa aparición de interferentes
durante la oxidación de la materia orgánica y las curvas
obtenidas se asemejan a una reacción de primer orden.
c) Grasas
Las materias grasas corresponden principalmente a
aceites insaturados y ésteres de ácidos grasos. Son compuestos hidrofóbicos y una parte importante de ellos se
saponifica, formando compuestos de baja solubilidad y de
gran adherencia.
154
AHUMADA y RUDOLPH
d) Otros contaminantes
El lavado y sanitización de la planta debe realizarse al
menos una vez a la semana. Durante este proceso se
utilizan detergentes, hidróxido de sodio, hipoclorito de
sodio y otros compuestos que se evacúan por los efluentes
ordinarios.
Información básica promedio, obtenida de 9 industrias
pesqueras que evacúan sus RIL en la Marisma Rocuant,
permiten tener una aproximación del problema de capacidad asimilativa (Tabla 3).
Las características de los RIL indican un aporte
promedio de 233 ton de materia orgánica y 2 ton de grasas
en un ciclo mareal, lo que excede la capacidad de
oxidación de las aguas de la marisma considerando que el
tiempo de residencia de las aguas es mayor de un ciclo
mareal. Si se considera que el volumen promedio de las
aguas de la marisma es de 419.000 m 3 , entonces suponiendo que las aguas estuvieran completamente saturadas y
existiera una mezcla homogénea, la disponibilidad total de
oxígeno sería de 3.5 ton de oxígeno, valor equivalente a
1.22 veces el requerimiento de DBO por hora. Lo que
muestra de cómo se ha excedido la capacidad asimilativa
de este cuerpo receptor y explica su constante suboxia,
aun durante el invierno con condiciones favorables para su
recuperación (i.e. disminución de RIL, aumento de
volumen por aportes de agua de escurrimiento superficial y
lluvias) (Ahumada et al., 1988).
RESIDUOS LÍQUIDOS DE LA INDUSTRIA PESQUERA
155
Posibles daños y magnitud del impacto
La evacuación directa de desechos orgánicos al mar,
provenientes de aguas de sangre, produce cambios en la
transparencia del agua debido al material particulado; incorpora residuos amoniacales e importantes cantidades de
materia orgánica.
a) Cambio en las condiciones físicas y químicas
del agua de mar
Los cambios físicos producidos, en el agua de mar, por
la evacuación de desechos de la industria pesquera (aguas
de sangre) son: incremento de partículas en suspensión y
alteración del intercambio de gases con la atmósfera. En el
caso de los residuos del proceso industrial, otra alteración
física frecuente es la contaminación térmica, temperaturas
superiores a 5 0 ° C .
Figura 2. Evolución de la flota pesquera en Talcahuano, San Vicente, relacionada a número de buques,
capacidad de bodega acumulada y tamaño promedio.
Talcahuano, San Vicente, fishing fleet evolution. Graph compared anual amount of ships, total hold capacity and
mean of hold capacity.
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Los cambios químicos del ambiente derivan principalmente de la incorporación de grandes volúmenes de
materia orgánica, que el cuerpo de agua receptor no posee
la capacidad para degradar hasta nutrientes. En estas
condiciones se altera el contenido de oxígeno disuelto, que
en casos extremos puede llegar a la anoxia casi permanente
(es el caso de la Marisma Rocuant, en Talcahuano
(Rudolph & Ahumada, 1987); alteraciones en el pH del
agua y en la capacidad de óxido-reducción de los
sedimentos. Cambios importantes de pH pueden producirse, en los efluentes, después de los lavados de planta
(utilización de hidróxido de sodio e hipoclorito de sodio).
b) Alteración de ciclos
La oxidación de la materia orgánica alóctona que llega
al ambiente produce en su remineralización "nutrientes
inorgánicos" (nitratos, ion amonio, fosfatos) que aumentan la fertilidad de las aguas. Esta producción de nutrientes
se realiza con el consumo de oxígeno disuelto del agua. Si
la demanda de oxígeno, por el aporte de material orgánico,
supera la tasa de intercambio de oxígeno con la atmósfera,
se produce un déficit de oxígeno, el que es cubierto por
otro elemento aceptor de electrones: el nitrógeno, que se
encuentra a la forma de nitrato (los nitratos son reducidos
a nitritos, ion amonio o hasta nitrógeno molecular),
alterando el ciclo del nitrógeno en ese ambiente en
particular.
Otro ciclo que puede verse alterado, en condiciones de
exceso de materia orgánica, es el de azufre. Este elemento
se encuentra naturalmente en el agua de mar como sulfato
y en condiciones de anoxia, actúa como agente oxidante
de la materia orgánica, siendo reducido a sulfídrico por la
acción bacteriana.
En la cabeza de la bahía de Concepción y adyacente a
la desembocadura de la Marisma Rocuant existió una
pradera de Gracilaria sp. (Pelillo) y un importante banco
de Mulinia sp. (Almeja). Las algas fueron las primeras en
ser afectadas por los RIL e intercambio de aguas con la
marisma. En 1986 se produjo una mortandad masiva de
Mulinia sp., estimándose que los individuos muertos y
varados en la playa eran de 28,8 x 10 1 2 individuos
adultos, o un 80% del banco (Rudolph & Ahumada,
1987).
c) Alteraciones en la diversidad de especies
El principal punto crítico de
materia orgánica corresponde a
concentración de oxígeno disuelto
disuelve en el agua de acuerdo a
la contaminación por
la disminución en la
del agua. Este gas se
la presión parcial del
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157
oxígeno en la atmósfera, hasta alcanzar un punto de
equilibrio, el que dependerá de procesos de difusión
turbulenta, mezcla y estratificación. De tal manera que la
reposición bajo unos metros de la superficie es lenta.
Valores de un 50% del punto de saturación son consideradas como letales para los peces pelágicos.
La descarga de RIL de la industria pesquera puede
producir una disminución de oxígeno disuelto hasta un
35% de saturación, en extensiones de algunas decenas de
k m 2 , como ocurre en la bahía de San Vicente (VIII
Región), llegando a ser anóxica en las zonas cercanas a los
efluentes. La materia orgánica de difícil degradación
(aproximadamente un 5 a 7%) sedimenta, cambiando las
condiciones del medio y formando fangos anóxicos altamente reductores. La degradación de la materia orgánica,
en condiciones naturales en el mar puede durar 50 a 60
días, período que aumenta al disminuir el oxígeno
disuelto. Este tipo de alteración trae como consecuencia
mortandad de peces pelágicos e inhabilita grandes extensiones protegidas (bahías) para la postura y crianza de algunas
especies pelágicas y neríticas (ej., sardina tableada, lisas,
corvinas, etc.). Valores extremos o ausencia del oxígeno
disuelto y la acumulación de fangos reductores producen la
muerte de la mayor parte de la fauna bentónica. El sistema
finalmente queda reducido a una fauna compuesta por
poliquetos (gusanos), microflagelados, microciliados y bacterias, que viven dependientes de la cadena del detritus.
Ejemplos de condiciones extremas son: Puerto en Iquique,
cabeza de la bahía de Concepción, la marisma Rocuant
(Talcahuano) y puerto de San Vicente.
Los lípidos producen dos efectos importantes en el
ecosistema: los aceites forman un delgado film sobre la
superficie del agua impidiendo su oxigenación, y las grasas
saponificadas se adhieren a sustratos del intermareal
impidiendo la fijación de especies o bien impidiendo
físicamente la realización de procesos fotosintéticos y
metabólicos de las algas.
d) Cambios estéticos
Las áreas utilizadas para la evacuación de residuos
industriales líquidos de la industria pesquera sufren
severos cambios en la transparencia del agua, hedor desagradable, coloraciones producto de frecuentes blooms fitoplanctónicos o de bacterias. Actualmente este tipo de uso
de la zona costera es excluyente del uso recreacional de
importantes sectores costeros. Ejemplo de ello es, en
Iquique, desde el antiguo "Muelle de Pasajeros" hasta más
al norte de Punta Negra, una extensión de alrededor de 5
km de costa; o el caso de la cabeza y parte importante de
la bahía de Concepción.
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e)
Reversibilidad de los cambios
La incorporación de materia orgánica alóctona y la
incapacidad del sistema para degradarla produce cambios
profundos en los ecosistemas marinos y acumulación de
sedimentos reductores (ácidos húmicos y fúlvicos), refractarios a la degradación, los cuales requieren de años para
su recuperación después de retirar los factores que produjeron la perturbación.
Uno de los ejemplos más dramáticos es la Marisma
Rocuant, en Talcahuano, en donde en diez años se cambió la
estructura ecológica del sistema y donde actualmente se
producen coloraciones rojas de las aguas, producidas por la
alta biomasa bacteriana (Fig. 3). La aplicación de técnicas de
Evaluación de Impacto Ambiental determinan que esa área
tiene una contaminación extrema (Ahumada et al., 1987).
Figura 3. Fotografía aérea de la Marisma Rocuant, conocida normalmente como "Canal El M o r r o " , mostrando los efectos de coloración
producidos por el crecimiento exacerbado de bacterias (Ahumada
et al., 1988). (Ver fotocolor en página 147).
Aerial photograph over Rocuant salt-march area, called "Canal El Morro",
showing red water colours by bacterial blooms (Ahumada et al., 1988).
RESIDUOS LÍQUIDOS DE LA I N D U S T R I A PESQUERA
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Estrategias para la eliminación de los desechos
Existen dos estrategias distintas en la eliminación de desechos industriales: a) tratamiento y evacuación de residuos
de acuerdo a las normas de emisión, como una forma de
cumplir exigencias, y b) aplicación de tecnología orientada
a introducir cambios en los procesos industriales con el
propósito de aumentar la eficiencia y optimizar el uso de la
materia prima.
Tratamiento y evacuación de residuos
El tratamiento de los residuos industriales es una solución
técnica que implica la racionalización del manejo de
residuos y la aplicación de algún tipo de tratamiento. Los
tratamientos pueden ser: primarios (sedimentación o flotación de partículas, neutralización: reduce la cantidad de
sólidos y la demanda de oxígeno); secundarios (reactores
de lodos activados, estanques de aireación, concentradores:
procesos de oxidación bioquímicos) y terciarios (coagulación, precipitación, adsorción con carbón activado, clorinación, ozonacion: tratamientos para remover contaminantes
específicos y preparar el agua para ser reusada) (Sudstrom
& Klei, 1979).
Actualmente existen tecnologías específicas para el
tratamiento de residuos industriales de naturaleza diversa;
incluso en términos técnicos se habla de la Mejor Tecnología Disponible y la Mejor Tecnología Utilizable. La
diferencia entre ellas está en los costos y su aplicación
dependerá de un análisis de costo-beneficio.
Cualquiera sea el tipo de tratamiento siempre se van a
producir desechos, aunque sus volúmenes disminuyen
significativamente. Su evacuación al mar o eliminación está
sujeta a las siguientes alternativas:
a) Efluentes submarinos. Ductos que transportan los
residuos a profundidades superiores a 40 m y donde la
capacidad de asimilación del océano permite la remineralización de importantes volúmenes de materia orgánica.
b) Sitios oceánicos de vaciamiento de desechos industriales. Son sitios elegidos, distantes de la costa, donde buques
cisternas transportan los desechos para su evacuación.
c) Sitios de incineración de desechos. Son áreas oceánicas elegidas de acuerdo al patrón de comportamiento
meteorológico, donde buques incineradores pueden reducir
los desechos.
En Chile, los reglamentos actuales y proyectos de
reglamentos sólo consideran la posibilidad de efluentes
submarinos. Los sitios de vaciamiento, que tienen algunas
ventajas sobre los efluentes submarinos, están siendo
evaluados y los resultados, no muy prometedores, han sido
discutidos intensamente en la literatura. Este tipo de eva-
160
A H U M A D A y RUDOLPH
cuación de desechos ha sido usado en países noreuropeos
y e n la costa este de Estados Unidos (Muir, 1984; Duedallef
al., 1984). Los procesos de incineración aparecieron como
una alternativa y por los resultados de investigaciones
recientes presentan ventajas comparativas sobre los sitios
de vaciamiento (O'Connor et al., 1985; Lankes, 1985),
pareciendo ser la solución más limpia.
Modificación de procesos
Se requiere de investigación tecnológica acabada para
modificar los procesos en beneficios de una menor
cantidad de contaminantes, reutilización de energía y
recuperación de desechos.
Desde un punto de vista empresarial las acciones y
políticas de tratamiento de los residuos industriales van ha
depender de las normas y los estándares vigentes*.
Generalmente los problemas ambientales producidos
por las industrias se aceptan como una incomodidad propia
del desarrollo; sin embargo, la ley es cada vez más clara y
tiende a poner fuertes restricciones al uso del mar como un
cuerpo receptor de desechos o permitir la salida de gases a
la atmósfera.
Los residuos industriales son responsabilidad de la
empresa y por sus características no pueden ser evacuados
directamente al mar o a la atmósfera, de manera que
deben ser sometidos a distintos tipos de tratamientos. Los
principales son recuperación de subproductos (agua de
sangre), para mejorar la calidad de la harina; sedimentación
de partículas, para no disminuir la transparencia en el
sistema receptor; estanques de oxidación, para disminuir
los requerimientos de oxígeno; sistema lavador de gases,
para evitar malos olores y salida de partículas, etc. El
tratamiento, así como la recuperación de residuos (que
podrían representar un beneficio adicional en la calidad de
sus productos) deben ser enfrentados como una responsabilidad ambiental de las empresas y sus costos incorporados a los costos de producción.
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