DOI: https://doi.org/10.60647/Q5VY-C345
Resumen
El lactosuero generado por la industria quesera del municipio de Libres, Puebla, representa un desafío ambiental debido al alto volumen de residuos líquidos producidos diariamente y a su manejo inadecuado, lo que puede provocar contaminación del suelo y de los mantos acuíferos. El presente trabajo, derivado de ejercicios de investigación realizados en el Tecnológico Nacional de México, campus Tehuacán, y vinculado con iniciativas de la SECIHTI, aborda el diseño y desarrollo de una solución sustentable basada en la aplicación de tecnología de humedales. En particular, se diseñó un sistema de humedal de flujo subsuperficial horizontal para el tratamiento del lactosuero, incorporando biocarbono como parte del medio filtrante. El biocarbono fue obtenido a partir de residuos de fibra de coco provenientes del desecho del cultivo de jitomate en invernaderos de la región de Tehuacán y producido a diferentes temperaturas de carbonización. Esta estrategia permite valorizar residuos agroindustriales locales y fortalecer un enfoque de economía circular. El trabajo explora el potencial de los humedales con biocarbono para mejorar la filtración y la retención hídrica en el tratamiento de aguas residuales, con miras a su aplicación en contextos productivos reales, generando beneficios ambientales, sociales y productivos para las comunidades queseras de la región.
Palabras clave: humedales, biocarbono, lactosuero.
Libres Puebla y su tradición quesera
El municipio de Libres, Puebla, cuyo nombre proviene de las raíces nahuas huey (grande) y tlalli (tierra), que en conjunto significan “tierra grande”, se localiza en la región centro-norte del estado de Puebla. Su ubicación geográfica, colindante con municipios de tradición agrícola y ganadera, así como con el estado de Tlaxcala, ha favorecido el desarrollo de actividades productivas vinculadas al sector agroalimentario. De acuerdo con datos oficiales, en 2020 Libres contaba con una población de 37 mil 257 habitantes, con un crecimiento del 18.2 % respecto a 2010, lo que refleja una dinámica social activa y una creciente demanda de servicios e infraestructura. Dentro de las tradiciones más arraigadas del municipio destaca la producción quesera, estrechamente ligada a la crianza de ganado caprino y bovino, actividad favorecida por las condiciones del suelo y el ecosistema de la región (Auditoría Superior del Estado de Puebla, 2024).
El lactosuero como subproducto de la industria quesera
La producción de queso fresco y quesillo constituye una de las principales actividades económicas de Libres. Sin embargo, este proceso genera un subproducto líquido conocido como lactosuero, el cual se obtiene tras la coagulación de la caseína durante la elaboración del queso. El lactosuero es un líquido de aspecto opalescente, con tonalidades amarillo-verdosas debido a su contenido de riboflavina y posee una elevada carga de lactosa, proteínas, grasas y minerales (Poveda, 2013). A escala global, se estima que por cada litro de leche procesado se generan entre uno y cinco litros de aguas residuales, siendo el lactosuero uno de los principales contribuyentes a esta carga contaminante. La producción mundial de queso ha crecido de manera sostenida en los últimos años, lo que ha incrementado la generación de lactosuero hasta alcanzar aproximadamente 190 millones de toneladas anuales (You et al., 2017, Mazorra et al., 2019).
Impacto ambiental del lactosuero en Libres
A pesar de su valor nutricional y del potencial de aprovechamiento de sus componentes, se estima que más del 50 % del lactosuero generado por la industria quesera, especialmente en sistemas artesanales, no se reutiliza y es vertido directamente al ambiente (You et al., 2017, Mazorra et al., 2019). En Libres, donde operan entre 30 y 40 pequeñas queserías, se calcula que cada establecimiento descarga entre 15 mil y 20 mil litros de lactosuero al día, lo que representa un volumen aproximado de 600 mil litros diarios. Estas descargas, realizadas frecuentemente sin tratamiento previo, han sido asociadas con la contaminación de suelos, canales y mantos acuíferos, además de la generación de malos olores y conflictos ambientales con municipios vecinos.
El lactosuero se caracteriza por presentar valores elevados de demanda química de oxígeno (DQO) y demanda bioquímica de oxígeno (DBO), lo que indica un alto potencial de consumo de oxígeno cuando es descargado en cuerpos de agua. Si bien los análisis de metales pesados suelen mostrar concentraciones dentro de los límites permisibles establecidos por la NOM-001-SEMARNAT-2021, la elevada carga orgánica representa el principal desafío ambiental asociado a este efluente. La gestión inadecuada del lactosuero puede provocar una disminución del oxígeno disuelto, afectando la vida acuática y alterando los ciclos naturales del agua (Lin et al., 2002).
Humedales construidos como solución basada en la naturaleza
Las tecnologías convencionales para el tratamiento de aguas residuales de la industria láctea incluyen una combinación de procesos físicos, químicos y biológicos, tales como sedimentación, neutralización, flotación, lodos activados y tratamientos terciarios avanzados (Crites & Tchobanoglous, 1998). Aunque estos sistemas pueden alcanzar altas eficiencias de remoción, su implementación implica costos elevados de inversión, operación y mantenimiento, así como la necesidad de personal especializado. En comunidades con predominio de pequeñas y medianas queserías, estas soluciones resultan poco viables desde el punto de vista económico y técnico.
En este contexto, los humedales construidos han sido reconocidos como una alternativa sustentable para el tratamiento de aguas residuales, al imitar los procesos naturales de depuración que ocurren en los humedales naturales. Estos sistemas, conocidos como constructed wetlands, integran el flujo controlado del agua residual a través de sustratos granulares y vegetación, promoviendo la retención y transformación de contaminantes mediante procesos físicos y químicos, con bajos requerimientos energéticos y costos de operación reducidos (Cooper et al., 1996). Dentro de los diferentes tipos de humedales, los de flujo subsuperficial horizontal presentan ventajas adicionales, como la reducción de olores, la ausencia de agua expuesta y una mayor estabilidad operativa.
Este trabajo se desarrolló como una continuidad de investigaciones previas realizadas en el municipio de Libres, Puebla, con el apoyo del Instituto Tecnológico de Tehuacán, en las cuales se había demostrado la viabilidad técnica de los humedales de flujo subsuperficial horizontal para el tratamiento del lactosuero (Zárate & Bretón, 2022). A partir de estos antecedentes, se planteó la incorporación de un material innovador al medio filtrante del humedal: el biocarbono. El biocarbono es un material obtenido mediante la carbonización controlada de biomasa, caracterizado por su elevada porosidad, estabilidad química y capacidad de adsorción (Lehmann & Joseph, 2015). Además de su uso en agricultura y manejo de suelos, el biocarbono ha sido propuesto como un material funcional en sistemas de tratamiento de aguas residuales, debido a su capacidad para retener contaminantes y mejorar la estabilidad del sistema (Ippolito et al., 2012).
Incorporación de biocarbono en humedales
En este estudio, el biocarbono se obtuvo a partir de fibra de coco de desecho proveniente de invernaderos del cultivo de jitomate en la región de Tehuacán, Puebla. Este enfoque permitió integrar dos problemáticas ambientales: la gestión de residuos agrícolas y el tratamiento de aguas residuales de la industria quesera. La fibra de coco fue carbonizada a diferentes temperaturas (250, 300 y 350 °C), con el objetivo de evaluar el efecto de las condiciones de producción del biocarbono sobre el desempeño del sistema. Los humedales se diseñaron y construyeron a escala prototipo, con un volumen de 5 litros por unidad, empleando materiales transparentes como el acrílico para facilitar la observación del flujo interno y el comportamiento del medio filtrante. Cada humedal se configuró en tres zonas longitudinales, con una distribución secuencial de grava, tezontle, arena y biocarbono, y se incorporó un pretratamiento mediante trampas de grasa desmontables para reducir la carga de sólidos y lípidos, considerando la elevada fracción grasa característica del lactosuero. Los sistemas se operaron bajo diferentes tiempos de retención hidráulica y se evaluó el desempeño del efluente tratado en términos de parámetros fisicoquímicos, tales como pH, conductividad eléctrica, turbidez, DQO y DBO, así como el cumplimiento de los límites establecidos en la NOM-003-SEMARNAT-1997 para aguas residuales tratadas.
Desempeño del sistema
Los resultados obtenidos evidenciaron diferencias funcionales entre los humedales evaluados. El sistema que incorporó biocarbono carbonizado a 300 °C mostró un comportamiento más equilibrado, con valores de conductividad eléctrica más favorables y una mayor estabilidad del sistema, en comparación con los tratamientos a 250 y 350 °C y con el humedal de control que utilizó tepezil como medio filtrante. Si bien el humedal con biocarbono a 350 °C presentó una mayor supervivencia de la vegetación, el tratamiento a 300 °C ofreció un mejor balance entre estabilidad del medio, desempeño fisicoquímico y calidad del efluente tratado. Este comportamiento se mantuvo tanto en tiempos de retención hidráulica de cinco días como de un día, lo que sugiere una mayor robustez operativa del sistema.
En conjunto, este trabajo demuestra que la integración de humedales construidos de flujo subsuperficial horizontal con biocarbono derivado de residuos agroindustriales representa una alternativa tecnológica viable y sustentable para el tratamiento del lactosuero en comunidades queseras como Libres, Puebla. Además de contribuir a la reducción del impacto ambiental asociado a la descarga de aguas residuales, esta estrategia promueve la economía circular mediante la valorización de residuos del cultivo de jitomate y fortalece el desarrollo de soluciones locales basadas en la naturaleza, con potencial de escalamiento y aplicación en contextos productivos reales.
