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Efecto de altas presiones en esporas de Bacillus cereus en carne de vacuno. Castillo A., L.A.; Mészáros, L. y Kiss, I.F. . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Filtración de glicerina de una solución modelo por ósmosis inversa y nanofiltración. Koris A.; Mora M. J.; Vatai G. y Bekassy-Molnar, E. . . . . . . . . . .8 Análisis del sistema radicular del almendro (Dipteryx panamensis –Pitt.– Record & Mell) en la zona norte de Costa Rica. Ileana Moreira y Luis Fournier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 Voluntad de pago, impacto y plan de manejo de desechos en la comunidad de Tuis de Turrialba, Costa Rica. Lilliana Abarca y Blanca Inés Nava . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 Títulos valores negociables en Costa Rica. Ana Isabel Solano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 Una introducción a la teoría del grado topológico. Carlos E. Azofeifa Z. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39 Cultivo in vitro de tempate (Jatropha curcas). J. Muñoz; K. Valerín; S. Alvarenga y E. Alan . . . . . . . . . . . . . . .54 Fragmentación de datos en bases de datos distribuidas. Ricardo Chinchilla Arley . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61 Aspectos biológicos, usos agrícolas y medicinales del “tomate de palo” (Cyphomandra betacea). A. Alvarado; A. G. Arroyo; A. T. Fournier; C. Sánchez; M. C. Villalta y G. Garro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69 Los artículos publicados en Tecnología en Marcha expresan la opinión de sus autores y no necesariamente la del Instituto Tecnológico de Costa Rica. Se autoriza su reproducción total o parcial siempre que se cite la fuente. Apdo 159-7050 Cartago, Costa Rica Tel.:(506) 550-2297, 550-2336 • Fax (506) 552-5354 Correo electrónico: [email protected] Director: Comisión Editorial: Encargado de publicidad: Edición técnica: Revisión filológica y corrección de pruebas: Diagramación: Diseño de cubierta: Mario Castillo M. Mario Castillo Méndez Ana Ruth Vílchez Rodríguez Fernando Ramírez Chacón Carlos Araya Rodríguez Francisco Jiménez Boulanger Editorial Tecnológica Fernando Ramírez Chacón Luis Solórzano Grettel Rocío Calderón A. Felipe Abarca F. ISSN 0379-3982 • Vol. 16-4

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Efecto de altas presiones en esporas de Bacillus cereusen carne de vacuno.Castillo A., L.A.; Mészáros, L. y Kiss, I.F. . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

Filtración de glicerina de una solución modelopor ósmosis inversa y nanofiltración.Koris A.; Mora M. J.; Vatai G. y Bekassy-Molnar, E. . . . . . . . . . .8

Análisis del sistema radicular del almendro (Dipteryx panamensis –Pitt.– Record & Mell) en la zona norte de Costa Rica.Ileana Moreira y Luis Fournier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

Voluntad de pago, impacto y plan de manejo de desechosen la comunidad de Tuis de Turrialba, Costa Rica.Lilliana Abarca y Blanca Inés Nava . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

Títulos valores negociables en Costa Rica.Ana Isabel Solano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

Una introducción a la teoría del grado topológico.Carlos E. Azofeifa Z. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

Cultivo in vitro de tempate (Jatropha curcas).J. Muñoz; K. Valerín; S. Alvarenga y E. Alan . . . . . . . . . . . . . . .54

Fragmentación de datos en bases de datos distribuidas.Ricardo Chinchilla Arley . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61

Aspectos biológicos, usos agrícolas y medicinales del“tomate de palo” (Cyphomandra betacea).A. Alvarado; A. G. Arroyo; A. T. Fournier; C. Sánchez; M. C. Villalta y G. Garro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69

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Felipe Abarca F.

ISSN 0379-3982 • Vol. 16-4

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Tecnología en marcha / Editorial Tecnológica de Costa Rica. - - Vol. 16, no. 4 (2003) –Cartago: la Editorial, 2003 –

Trimestral

1. CIENCIA Y TECNOLOGÍA – PUBLICACIONES PERIÓDICAS CDD:600

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Efecto de altas presiones en esporas de Bacillus cereus en carne de vacuno

Castillo A., L.A.; Mészáros, L.; Kiss, I. F.Efecto de altas presiones en esporas de Bacillus cereus en carne de vacuno. Tecnología en Marcha. Vol. 16 N˚ 4.

Introducción

La contaminación microbiológica inicialde los alimentos y las condiciones de sualmacenamiento determinan el tiempo deconservación de estos. Por esto es de sumaimportancia una carga bacteriana pequeña.Con la aplicación de los métodos defabricación correcta (GMP) es posiblelograr una carga microbiológica del ordende 103 g-1 de contaminación y mantenerladurante un tiempo.

Sin embargo, para alcanzar el objetivo de laprolongación del tiempo de conservación yla eliminación de microorganismospatógenos se justifica la utilización de algúntipo de descontaminación microbiológica,como parte integral de la tecnologia, eincrementar su efecto por medio deltratamiento combinado. Esto esparticularmente importante teniendo encuenta la elevada resistencia de las esporasbacterianas, en general, y el efecto delmedio en que se encuentran (Gould, 1973;Hoover et al. 1989; Knorr, 1993; Smelt,

Palabras clave

Fratamiento no-térmico, tratamientoaltas presiones, nisina, decontaminaciónmicrobiana.

Resumen

Se estudió el efecto del tratamiento a altapresión (HPP) solo y en combinación conla nisina sobre esporas de Bacillus cereusen carne de vacuno. La presión en unintervalo de 0 a 800 MPa por sí misma,como en combinación con nisina (670 IUg-1), fue estudiada en carne molidaenvasada al vacío.

Las esporas de Bacillus cereus(inoculación artificial) fueron muyresistentes (D10 = 800 MPa) altratamiento hidrostático. El estudio dela eficacia del tratamiento HPP encombinación con la nisina requiere mástrabajo de investigación.

Castillo A., L.A. 1

Mészáros, L. 2

Kiss, I. F. 3

1 M.Sc. Luis A.G. Castillo Ar. ([email protected]). Funcionario académico. Instituto Tecnológico deCosta Rica. Sede Regional San Carlos.

2 M.Sc. L. Meszaros. ([email protected]). Colaborador científico de la Facultad de CienciasAlimentarias. Departamento de Refrigeración Universidad St Istvan de Budapest- Hungría.

3 Dr. I. F. Kiss. ([email protected]). Catedrático de la Facultad de Ciencias Alimentarias.Departamento de Refrigeración. Universidad St Istvan de Budapest-República de Hungría H1118Budapest. Villanyi ut 29-43 http://www.food.kee.hu/english.php.

Se estudió el efecto deltratamiento a altapresión (HPP) solo yen combinación con lanisina sobre esporas deBacillus cereus encarne de vacuno. Lapresión en un intervalode 0 a 800 MPa por símisma, como encombinación con nisina(670 IU g-1), fueestudiada en carnemolida envasada alvacío.

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Las muestras fueron almacenadas enrefrigeración a una temperatura de 4 ºC,durante su estudio. Las investigacionesmicrobiológicas de las muestras, tantoinoculadas como no inoculadas, sellevaron a cabo en función deltratamiento HPP, en función deltratamiento HPP en combinación connisina y en función del tiempo dealmacenamiento.

Una muestra de 10 g de carne molida fuehomogeneizada en 90 ml de diluyente derecuperación máxima (0,1% peptona,0,85% NaCl) con un Stomacher. De estasuspensión base se prepararon series dediluciones decimales. Para el recuentototal de organismos viables, en general, seusó el método de recuento por medio de lasiembra en espiral de las placas (técnicaSpiral Plater) y en el caso de recuentosde cifras bajas de microorganismosviables, el método del número másprobable (MPN).

El recuento de esporas de Bacilluscereus después del tratamiento térmico yel recuento de esporas de Bacillus cereusfue determinado en Cereus SelectiveAgar Base (MERCK, 1.05267) incubadoa 30 ºC por 24 horas.

El efecto de los diferentes tratamientossobre los microorganismos fue evaluadopor los cambios de las células viables.Los promedios, la desviación standard ylas ecuaciones de regresión fueroncalculados de los datos y las curvas desupervivencia fueron ajustadas.

Resultados

La resistencia de las esporas bacterianases alta en los diferentes tratamientos, poresta razón el efecto de la presión y sucombinación con nisina sobre las esporassobrevivientes de Bacillus cereus en carnemolida de vacuno fue estudiado.

La suspensión de esporas latente deBacillus cereus fue tratada térmicamente a60 ºC por 10 minutos (eliminación de las

1998; Capellas et al. 2000). El objetivo deesta investigación fue estudiar el efecto delas altas presiones solo y en combinacióncon nisina sobre esporas de Bacillus cereusy, de si la nisina incrementa el efecto deltratamiento hidrostático sobre las esporasen carne molida de vacuno.

Materiales y métodos

Fue utilizada carne de vacuno(musculus psoas maior) de 24 horasdespués de la matanza. La carne fuemolida e inoculada con una suspensiónde esporas latente de Bacillus cereus(cepa psicotrófica F 46.29.90 ATO-DLO, Wageningen). En una de lasinvestigaciones para eliminar las célulasvegetativas, la suspensión de esporasfue tratada térmicamente a 60 ºC 10minutos antes de su uso, el recuentototal fue de 106-107 CFU g-1. En otraexperiencia la suspensión de esporas fueactivada a 80 ºC 10 minutos y mezcladacon la carne molida, resultando así unrecuento de 107 CFU g-1.

El preparado NISAPLIN (Aplin & BarrettLtd., U.K., 1.0x106 IU nisina g-1) fueusado en los experimentos. Fue disueltoen 50% de alcohol etílico, luegocentrifugado (MLW T-24) durante 2minutos a 15x103 U min-1 y filtrado conMILLEX®-GV 0,22 µm (MILLIPORE)obteniéndose, de esta forma, una soluciónde nisina con una concentración de 670 IUg-1. Esta solución fue preparada ymantenida a 4 ºC, 24 horas antes de su uso.

Las muestras inoculadas con esporas deBacillus cereus fueron almacenadas a 4 ºCde temperatura como máximo 60 minutosantes del tratamiento a alta presión.

El tratamiento hidrostático fue realizadopor medio del FOOD LAB 900(STANSTED, U.K) en un intervalo depresión de 100-800 MPa; el tiempo detratamiento fue de 20 minutos y latemperatura de proceso se mantuvoentre 0 y 40 ºC, durante los tratamientos.

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Las muestras fueronalmacenadas enrefrigeración a unatemperatura de 4 ºC,durante su estudio.

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regresión fue -0,0034 en el intervalo depresión de 600-800 MPa (fig.2.).

Cuando la suspensión de esporas fueactivada térmicamente, 80 ºC 10minutos, y adicionada a la carne molida,el recuento viable en el intervalo depresión 200-800 MPa cayó 1 ciclologarítmico y este no se vio influenciadopor la presencia de la nisina (fig.3.).

La reducción del recuento viable fue solode 0,5 ciclos logarítmicos después de 16días a 4 ºC. Las diferencias entre losrecuentos de colonias inmediatamentedespués del tratamiento y 16 dias mástarde podrían indicar la reparación de lasesporas dañadas (fig.4.).

Conclusiones

Generalmente las esporas bacterianasson muy resistentes a los métodos deconservación, por lo tanto, elevadaspresiones, como las aplicadas en estainvestigación, son para reducir lacontaminación por esporas (Shigehisa etal. 1991; Carlez et al. 1994). Teniendoen cuenta esta cuestión el tratamientocombinado tiene una importanciarelevante en la conservación de los

células vegetativas), luego se mezcló concarne molida y se le adicionó la nisina. Elrecuento de colonias fue reducido 1 ciclologarítmico en el intervalo de presión200-800 MPa, lo que indica unaresistencia muy elevada (fig.1.).

La pendiente de la ecuación de regresión fuede -0,0013. La nisina no mejoró el efecto dereducción de la carga microbiológica porpresión. Después de dos semanas deltratamiento, la redución del recuento fue de3 ciclos logarítmicos comparado con elinicial; la pendiente de la ecuación de

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Figura 1Fracción de supervivientes de esporas

latentes de Bacillus cereus en carne molidade vacuno en función del HPP y la nisina,inmediatamente después del tratamiento.

Figura 2Fracción de supervivientes de esporas

latentes de Bacillus cereus en carne molidade vacuno en función del HPP y la nisina

14 días después a 4 ºC.

Figura 3Fracción de supervivientes de las esporas de Bacillus cereus tratadas térmicamente en carne de vacuno en función del HPP

y la nisina, inmediatamente después del tratamiento.

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de Desarrollo Tecnológico (OMFB No.0061/99).

Los autores desean expresar suagradecimiento, por la amable ayuda; al Sr.Steve Lodge, APLIN & BARRETT Ltd.U.K., por la asistencia con la nisina; alcatedrático universitario Sr. Prof. Dr. JózsefFarkas, Universidad Szent István,Departamento de Refrigeración, Budapest,por la asistencia con las cepas de Bacilluscereus; así como a la Escuela de Ciencias yLetras de la Sede San Carlos (SSC) delInstituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR).

ReferenciasCapellas, M., Mur, M.M., Gervilla, R., Yuste, J.

and Guamis, B. (2000): “Effect of highpressure combined with mild heat or nisinon inoculated bacteria and mesophiles ofgoat’s milk fresh cheese”. Food Microbiol.17, 633-641.

Carlez, A., Cheftal, J.C., Rosec, J.P. andRichard, N. (1994): “Bacterial growth duringchilled storage of pressure treated meat”.Lebensm.-Wiss. u.-Technol. 27, 48-54.

Gould, G.W.(1973): “Inactivation of spores infood by combined heat and hydrostaticpressure”. Acta Alimentaria, 2 (4), 377-383.

Hoover, D.G. (1993): “Pressure effects onbiological systems”. Food Technol. 47(6),150-155.

Hoover, D., Metrick, C., Papineau, A.M., Farkas,D. and Knoor, D. (1989): “Biological effects ofhigh hidrostatic pressure on foodmicroorganims”. Food Technol. 43(3), 99-107.

Knorr, D. (1993): “Effects of high hydrostaticpressure on food safety and quality”. FoodTechnol. 47(6), 156-161.

Shigehisa, T., Ohmori, T., Saito, A., Taji, S. andHayashi R. (1991): “Effects of high hydrostaticpressure on characteristics of pork slurries andinactivation of microorganisms associatedwith meat and meat products”. Int.J. ofMicrobiol. 12, 207-216.

Smelt, J.P.P. (1998): “Recent advances in themicrobiology of high pressure processing”.Trends in Food Sci.and Technol. 9, 152-158.

Styles, M.F., Hoover, D. and Farkas, D. (1991):“Response of Listeria monocytogenes andVibrioparahaemolyticus to high hydrostaticpressure”. J. of Food Sci. 56(5), 1004-1407.

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alimentos. La nisina es muy útil contralas esporas bacterianas inhibiendo sugerminación, teniendo por resultado unestado de desarrollo en la espora, el cuales tan susceptible como las célulasvegetativas. Las esporas latentes de B.cereus, aquí, fueron muy resistentes. Elrecuento de colonias fue reducido solo 1ciclo logarítmico en los 800 MPa.

En la presente investigación no se pudodetectar ningún efecto adicional de lanisina sobre las esporas latentes. Lasesporas activadas térmicamente mostraronun comportamiento similar, pero 16 díasdespués las esporas tratadas mostraronelevada supervivencia. El daño subletal delas esporas durante el tiempo dealmacenamiento podria ser reparado; esteno se vio afectado por la nisina. Deacuerdo con Hoover (1993) en el caso deesporas de B. coagulans (en diferentecombinación, alta temperatura conmayor tiempo de tratamiento) eltratamiento hidrostático fue muyefectivo (Styles et al. 1991).

Se requiere investigación adicional paraestudiar la supervivencias de las esporasal HPP.

La presente investigación se hizo dentrodel marco del FAIR-CT96-1148 conasistencia del Comité Nacional Húngaro

En la presenteinvestigación no sepudo detectar ningúnefecto adicional de lanisina sobre lasesporas latentes. Lasesporas activadastérmicamentemostraron uncomportamientosimilar, pero 16 díasdespués las esporastratadas mostraronelevada supervivencia.

Figura 4Fracción de supervivientes de las esporas de Bacillus cereus tratadas térmicamente en carne de vacuno en función del HPP

y la nisina, 16 días después a 4 ºC.

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otros alcoholes, es muy higroscópico y supeso molecular es de 92,09 Dalton. Laeliminación de la glicerina de las aguasresiduales es muy importante desde elpunto de vista económico y de laprotección ambiental; por eso en estainvestigación se estudió la posibilidad dela filtración de la glicerina de una soluciónde concentración baja. En el experimentose usó una solución modelo de glicerina-agua del 3%, la recirculación del flujo semantuvo constante (300 l/h), latemperatura fue de 27 °C y se trabajó condiferentes presiones. Los paramétroscalculados fueron: el flujo del permeado através de la membrana, asimismo ladensidad relativa del permeado y delconcentrado de la solución inicial. En elexperimento de ósmosis inversa se

Palabras clave

Ósmosis inversa, Nanofiltratración,Agua residual, Solución glicerina-agua.<?xml:namespace prefix = o ns=“urn:schemas-microsoft-com:office:office” />

Resumen

La glicerina es un líquido incoloro,espeso y dulce, que se encuentra en todoslos cuerpos grasos como base de sucomposición. Se usa mucho en laindustria alimentaria como preservante,en la industria confitera como aditivo y enla industria cosmética como materiaprima del jabón. Químicamente es unalcohol que se disuelve bien en agua y en

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Filtración de glicerina de una soluciónmodelo por ósmosis inversa y nanofiltración

Jesús Mora 1,2

Meszaros P. 1

Gyula Vatai 1Erika Bekassy-Molnar 2

Koris, A.; Mora, M. J.; Vatai, Gy.; Bekassy-Molnar E. Filtración de glicerina de una solución modelo por ósmosis inversa y nanofiltración. Tecnología en Marcha. Vol. 16 N˚ 4.

1 Szent Istvan University, Faculty of Food Science, Department of Food Engineering H-1118 Menesi str.44.Budapest, Hungary, Tel: +36-1-372-62-32, Fax: +36-1-372-63-23.Emails: ([email protected]),([email protected]), ([email protected].)

2 Dirección permanente: Instituto Tecnológico de Costa Rica, Sede Regional de San Carlos, Escuela deCiencias y Letras. Apartado: 223-4400 Ciudad Quesada-CostaRica, Tel: (506)-475-5033, Fax: (506)-475-5395, Email:([email protected].)

La glicerina es unlíquido incoloro,espeso y dulce, que seencuentra en todos loscuerpos grasos comobase de sucomposición. Se usamucho en la industriaalimentaria comopreservante, en laindustria confiteracomo aditivo y en laindustria cosméticacomo materia primadel jabón.

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Teoría

La ósmosis inversa y la nanofiltraciónson operaciones de membrana en las quela fuerza actuante es una diferencia depresión a través de la membrana.

La ósmosis inversa

La OI es una operación de membrana enla que, por medio de una presión, elsolvente de una solución se transfiere através de una densa membrana fabricadaexpresamente para retener sales ysolutos de bajo peso molecular. Si unasolución salina concentrada estáseparada del agua pura por este tipo demembrana, la diferencia de potencialquímico tiende a promover la difusióndel agua desde el compartimento diluidoal compartimento concentrado paraigualar las concentraciones. En elequilibrio, la diferencia de niveles entrelos dos compartimentos corresponde a lapresión osmótica de la solución salina.Para producir agua pura de una soluciónsalina, debe aplicarse una presión quesea mayor a la presión osmótica de lasolución. Del mismo modo, para obtenerflujos o caudales económicamente viables,al menos debe ejercerse el doble de lapresión osmótica; por ejemplo, para aguamarina se usan presiones de 5 a 8 Mpa(Mulder, 1998, Porter, 1990).

Nanofiltración

La NF, también llamada ósmosis inversaa baja presión o desendurecimiento pormembranas, relaciona la OI y la UF entérminos de selectividad de la membrana,la cual está diseñada para eliminar ionespolivalentes (calcio y magnesio) enoperaciones de ablandamiento. Másrecientemente, la NF ha sido empleadapara eliminar o separar la materiaorgánica. En esta técnica, los ionesmonovalentes son rechazados débilmentepor la membrana. Esto explica por qué laNF permite una contrapresión osmótica

utilizaron las membranas: BM 1/D, BM0,5/D fabricada por la compañía Berghofy en nanofiltración la membrana RA 55,fabricada por la compañía Millipore,todas de material poliamida. Se pudoestablecer que la ósmosis inversa diomejor resultado en el rechazo de laglicerina; sin embargo, en lananofiltración el flujo fue más alto.

Introducción

La ósmosis inversa (OI) y la nanofiltración(NF) son los procesos de membranautilizados más comúnmente paratratamiento de agua potable en EstadosUnidos y países árabes. Como paracualquier proceso de tratamiento de agua,la ósmosis inversa y nanofiltración seseleccionan con base en costo y calidad,teniendo el costo una significaciónprincipal la mayoría de las veces (Andriy,2002, Sanchuan, 2001). La OI es capaz derechazar contaminantes o partículas condiámetros tan pequños como 0,0001 µm,mientras que la NF puede rechazarcontaminantes tan pequños como0,001µm. Ambas, la OI y la NF, puedendescribirse como procesos de difusióncontrolada en que la transferencia de masade iones a través de las membranas estácontrolada por difusión (Yaacov, 2001,Semiat, 2001). Consecuentemente, estosprocesos pueden llevar a la remoción desales, durezas, patógenos, turbidez,desinfección de subproductos precursores,compuestos orgánicos sintéticos, pesticidasy la mayoría de los contaminantes del aguapotable conocidos hoy. La mayoría de losgases disueltos, como el sulfuro dehidrógeno (H2S), dióxido de azufre (SO2) yel dióxido de carbono (CO2), y algunospesticidas pasan a través de las membranasde OI y NF. Sin embargo, la tecnología delas membranas puede utilizarse para tratarun mayor número de contaminantes delagua potable y del agua residual, más queninguna otra tecnología de tratamiento(Mallevialle,1998, Marki , 2001).

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La ósmosis inversa yla nanofiltración sonoperaciones demembrana en las quela fuerza actuante esuna diferencia depresión a través de lamembrana.

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rechazo (R%) se empleó la siguienteecuación: R = 1- (Cp/Cf), donde Cp y Cfson las concentraciones de permeado yalimentación.

Resultados y discusión

Basado en el modelo de solución-difusión, a continuación se describe eltransporte de solvente (Jw) y soluto (Js) através de las membranas en términos delas afinidades relativas de estoscomponentes para la membrana y sutransporte difusivo por el interior de lafase membrana:

donde Kw es la permeabilidadhidráulica, ∆p es la presión diferencial através de la membrana, ∆π es la presiónosmótica diferencial, δm es espesor de lamembrana, Ds es el coeficiente dedifusión del soluto y Kd es el coeficientede distribución que describe la afinidadrelativa del solvente por la membrana.

En la tabla 2 se pueden observar loscocientes (Kw/δ y DsKd/δ) quecaracterizan la membrana, determinadospor medio de estas dos ecuaciones(Mallevialle, 1998). Claramente se puedeobservar que el cociente Kw/δ fue mayoren la membrana de nanofiltración (5,48),

mucho menor que la experimentada porla OI (Mallevialle,1998, Mora, 2002).

Materiales y métodos

El propósito básico de este experimentofue examinar cuál de los dos procesos(ósmosis inversa y nanofiltración) esmás apto para la eliminación de laglicerina de solución modelo glicerina-agua. En el experimento se usó unasolución modelo de glicerina-agua del3%, la recirculación del flujo se mantuvoconstante (300 l/h), la temperatura fue de27 °C y se trabajó con diferentespresiones. Los paramétros calculadosfueron el flujo del permeado a través dela membrana, rechazo de la glicerina pormedio de la densidad relativa delpermeado y del concentrado de lasolución inicial. En el experimento deósmosis inversa se utilizaron lasmembranas: BM 1/D, BM 0,5/D,fabricadas por la compañía Berghof, yen nanofiltración la membrana RA 55,fabricada por la compañía Millipore,todas de material poliamida. Losaparatos utilizados para las medicionesfueron: el DDS Minilab 20 (ósmosisinversa) y el Millipore Y-prolab 2(nanofiltración). Las característcas de lasmembranas utilizadas en losexperimentos se muestran en la tabla 1.Para la caracterización de eficiencia defiltración del flujo (J) de permeado y de

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Tabla 1Característcas de las membranas utilizadas en ósmosis inversa y nanofiltración.

Tipo de Fabricante Material PMC* Rechazo del Flujo Superficie dede la [Dalton] NaCl** del agua* la membrana

membrana [%] [L/m2h] [cm2]

BM 0,5/D Berghof Poliamida 50 97 18 180 BM 1/D Berghof Poliamida 100 96 45 180 RA 55 Millipore Poliamida 200 80 90 3000

* Peso molecular de corte ** 40 bar, 25 °C

El propósito básicode este experimentofue examinar cuálde los dos procesos(ósmosis inversa ynanofiltración) esmás apto para laeliminación de laglicerina de soluciónmodelo glicerina-agua.

J Kp

w ww= −

−( )∆ ∆Π

δJ D K

c cs s d

f p= −−( )δ

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Figura 2Rechazo de la glicerina versus presión en la membrana BM 0.5/D y

BM1/D (proceso de ósmosis inversa)

lo que indica que cuanto mayor sea estenúmero mayor es el flujo del agua limpia(solvente), lo cual quedó demostrado enel experimento. Luego le sigue lamembrana de ósmosis inversa BM 1/Dcon 2,58 y la BM 0.5/D con 1,06. En elcaso del cociente DsKd/δ que se refiere alsoluto (flujo de la glicerina) también secomportó de la misma manera.

En la figura 1 se puede observar (en lamembrana RA 55, proceso denanofiltración) cómo el rechazo de laglicerina de la solución modelo fue muybajo en comparación con las membranasBM 0.5/D y BM1/D (proceso deósmosis inversa), siendo la membranaBM 0.5/D (figura 2) la más eficiente.Queda demostrado que con el aumentode la presión se incrementa el rechazo dela glicerina de las tres membranasexaminadas.

En la figura 3 se puede observar cómo elflujo del permeado de la solución modeloglicerina-agua y agua limpia (en lamembrana RA55, proceso de nanofiltración)aumenta al incrementarse la presión. En losdos casos el aumento es similar, lo que indicaque en la nanofiltración el flujo fue más altoque en la ósmosis inversa, como lo indicanlas figuras 4 y 5.

En el caso de las membranas BM 0.5/Dy BM1/D (proceso de ósmosis inversa)se puede observar que el flujo del agualimpia aumentó linealmente con elaumento de la presión; no obstante, en elcaso de la solución modelo el aumentono fue lineal, lo cual concuerda con elmodelo descrito en la literatura:“Relación entre el flujo del permeado yla presión transmembrana” (Hu, 2002),que dice: “Con el aumento de la presiónde filtración aumenta el flujo, perodespués de cierto punto no aumentamás, debido a que se forma unaresistencia de difusión a causa de laformación de torta en la membrana, ydiferencia de concentración de la masaprincipal de la solución”.

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Tabla 2Cocientes Kw/δδ y DsKd/δδ de las membranas

ósmosis inversa y nanofiltración.

Membranas BM 0.5/D BM 1/D RA 55

1,06 2,58 5,48

0,92 2,18 -

Km

m s barw /δ ⋅⋅ ⋅

107

3

2

D Km

kg ss d /δ ⋅⋅

107

4

Figura 1Rechazo de la glicerina versus presión en la membrana RA 55

(proceso de nanofiltración)

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Conclusiones

Se demostró que el flujo del permeadode la solución modelo glicerina-agua yagua limpia aumenta con el incrementode la presión, esto en las tres membranasexaminadas. Con base en los resultadosse puede establecer que las dosmembranas de ósmosis inversa dieronmejores resultados en el rechazo de laglicerina (80%), en la membrana denanofiltración el rechazo fue apenas del30%; sin embargo, el flujo fue más alto.También se comprobó la teoría delmodelo según la cual el flujo del agualimpia aumenta linealmente con elaumento de la presión; no obstante, en elcaso de la solución modelo (o aguaresidual) el incremento no es lineal ydespués de cierto punto no aumentamás. También los resultados de loscocientes Kw/δ DsKd/δ determinados delas tres membranas concordaron con losresultados de flujos del solvente y solutoobtenidos en la investigación.

Agradecimientos

Los autores desean agradecer lasgrandes contribuciones del ITCR(Instituto Tecnológico de Costa Rica),MICIT (Ministerio de Ciencias yTecnologías), CONICIT (ConsejoNacional de Investigaciones Científicasy Tecnológicas) y de la FundaciónOTKA número T 29977 y T 37848.

Referencias bibliográfcas[1] Andriy E. Yaroshchuk, “Rejection of single

salts versus transmembrane volume flowin RO/NF: thermodynamic properties,model of constant coefficients, and itsmodification”, Journal of Membrane Science198, 285-297, 2002.

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Figura 3Flujo del permeado de la solución modelo glicerina-agua y agua limpia

versus presión en la membrana RA55 (proceso de nanofiltración)

Figura 4Flujo del permeado de la solución modelo glicerina-agua y agua limpiaversus presión en la membrana BM 0.5/D (proceso de ósmosis inversa)

Figura 5Flujo del permeado de la solución modelo glicerina-agua y agua limpiaversus presión en la membrana BM 1/D (proceso de ósmosis inversa)

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[9] Sanchuan Y., Congjie G., Su H., Liu M.,“Nanofiltration used desalination andconcentration in dye productin”, Journal ofMembrane Science 140, 97-100 (2001).

[10] Yaacov H., Dan R., Gailil N., Semiat R.,“Evaluation of membrane processes toreduce the salinity of reclaimedwastewater”, Journal of Membrane Science137, 71-189, 2001.

[3] Hu X., Separation od oil-in-wateremulsion for environmental protection”,PhD. Thesis, Szent Istvan University,Budapest, 2002.

[4] Mallevialle J. et al. “Water Treatmentmembrane Processes”, American WaterWorks Association Research FoundationPublications, 1998.

[5] Mora M. J., Vatai Gy., Bekassy-Molnar E.,“Aplicación de la Nanofiltración yPervaporación en el tratamiento de aguasresiduales”, Aceptado para ser publicado en laRevista Tecnología en Marcha No. 15-2-2002.

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suelo con un barreno de diseño especial,a 10, 20 y 50 cm de profundidad. Lamuestra extraída se zarandeó y seobtuvieron las raíces finas, las cuales seidentificaron y se colocaron en bolsasplásticas. En el laboratorio se lesdeterminó el peso seco, para estimar ladensidad por punto de muestreo. Losdatos fueron analizados estadísticamentemediante la comparación entre los valores(GLM, options lsmeans), entre puntoscardinales por parcela, por puntos demuestreo y por profundidad. No seencontraron diferencias significativas enla densidad radicular respecto de lasparcelas, los puntos cardinales, ni laprofundidad de muestreo.

Un aspecto que se debe contemplar entodo estudio sobre autoecología de unaespecie es el desarrollo del sistemaradicular. Este debe ser del conocimientodel investigador en todo proceso queinvolucre un uso adecuado de las especiesforestales, pues las potencialidadeshereditarias de las especies y el medio

Palabras clave

Raíces, árboles tropicales, almendro,Dipteryx panamensis, muestreo radicular.

Resumen

Se estudiaron árboles de Dipteryxpanamensis (almendro) en cuatroparcelas ubicadas en el cantón deSarapiquí, provincia de Heredia, CostaRica. Las parcelas que se identificaroncon los nombres de Canadá, raleadas yno raleadas se encuentran en finca LaSelva. La parcela Chilamate estáconformada por árboles ubicados enzonas de protección en la región dePueblo Nuevo de Chilamate.

El estudio se realizó de mayo a octubrede 1997. En un árbol de cada parcela setrazó una línea entre los puntoscardinales este y oeste, y se ubicaron lospuntos de muestreo en el suelo a partirdel fuste del individuo: a media copa,copa, copa y media. En cada uno de esospuntos se extrajeron tres muestras de

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Análisis del sistema radicular del almendro(Dipteryx panamensis –Pitt.– Record & Mell)en la zona norte de Costa Rica

Ileana Moreira González 1Luis A. Fournier Origgi †

Moreira G., Ileana; Fournier O., Luis. Análisis del sistema radicular del almendro (Dipteryx panamensis –Pitt.– Record & Mell) en la zona norte de Costa Rica. Tecnología en Marcha. Vol. 16 N˚ 4.

1 Instituto Tecnológico de Costa Rica. Escuela de Biología. ([email protected]).

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El crecimiento radicular en especies deimportancia comercial ha sido relacionadocon la temperatura del suelo y la textura deeste (Conlin y Lieffers, 1992). En Dipteryxpanamensis (almendro), se produce follajedurante la estación húmeda acompañadode un crecimiento radicular muy notorio.

Esta investigación tiene como objetivodeterminar la densidad radicular de losárboles de Dipteryx panamensis(almendro) en cuatro condiciones decrecimiento.

Materiales y métodos

Este estudio se llevó a cabo de mayo aoctubre de 1997, en la zona norte de CostaRica, Región Atlántica, cantón deSarapiquí, provincia de Heredia. Setrabajó en tres parcelas ubicadas en fincaLa Selva, sector de La Guaria, PuertoViejo de Sarapiquí, identificadas comoparcela raleada, no raleada y parcelaCanadá (árboles de plantación). Tambiénse incluyó una parcela de árboles adultosubicados en una zona de protecciónidentificada como parcela Chilamate.

En cada una de las parcelas se escogióun individuo lo más aislado posible y semuestreó, tomando unas líneas entre lospuntos cardinales este-oeste, a partir dela base del árbol seleccionado. Lasmuestras de suelo se tomaron con unbarreno de 10 cm de diámetro, en trespuntos sobre cada línea (media copa,copa y copa y media) (Fig 1). En cadapunto se extrajeron muestras a unaprofundidad de 10, 20 y 50 cm y secolocaron en una superficie plana paraextraer las raíces finas del árbol, lascuales fueron llevadas a laboratorio paradeterminar el peso seco y el peso fresco.

Los datos obtenidos fueron analizadosestadísticamente mediante la comparaciónentre los valores promedio (GLM, optionlsmeans) (SAS, 1999); entre puntoscardinales por parcelas, por puntos demuestreo, por profundidad, por densidad.

ambiente son factores que influyen en laadaptación de los individuos a lascondiciones donde crecen.

La competencia por agua y nutrimentosminerales depende de la distribuciónrelativa de las raíces finas de los árbolesen el suelo. Estas permiten absorber lamayor cantidad de nutrientes pues enellas estos pasan a través de tejidos depoco grosor y se extienden en las zonasdonde hay la mayor cantidad de aguadisponible. (Spek y Purnomosidhi, 1995).

El crecimiento de las raíces y el delvástago dependen, en varios aspectos, unodel otro y si el crecimiento de uno de ellosse ve muy alterado, lo probable es que alotro le suceda lo mismo. El desarrolloradicular de cada especie está codificadogenéticamente y de este depende el buendesenvolvimiento de la parte aérea. Eltipo de suelo en el que se desarrolla laplanta es el primer factor limitante. Hayraíces que no tienen flexibilidad parasuperar los obstáculos en suelos conmucha piedra y pocos nutrimentos. Losrequerimientos nutricionales de la plantalimitan el buen desarrollo de esta y si elsuelo no los brinda, esta morirá o tendráun crecimiento raquítico (Waisel yAmran, 1991).

Estudios realizados por Morales (1997)para Eucalyptus sp y Coffea spmostraron que el crecimiento radicularestá más concentrado en la partesuperficial del suelo y solo la raízpivotante puede llegar a profundizar eneste si las condiciones lo permiten. EnEucaliptus sp las raíces laterales puedencrecer cerca de la superficie hasta unradio de 12 m, pero estas varían segúnlas condiciones del suelo, acceso anutrientes y humedad. En café, las raícessuperficiales crecen entre 1,35 y 1,65 mde radio. Las raíces finas decrecen conla profundidad. A 10 cm hubo mayornúmero de raíces que a 30 cm, donde seacumuló el 73% de las raíces finas.

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Esta investigacióntiene como objetivodeterminar la densidadradicular de losárboles de Dipteryxpanamensis (almendro)en cuatro condicionesde crecimiento.

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El análisis estadísticono mostró diferenciassignificativas en ladensidad de raícesentre puntos cardinales,parcelas y las diversasprofundidades demuestreo.

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sistema radicular tiende a tener unmayor desarrollo hacia el lado oeste delas parcelas (Cuadro 1) lo que coincidecon lo encontrado por Gómez (1984) enTabebuia rosea. Esto puede estarrelacionado con la zona de goteo delárbol, pues es en el borde de copa dondehay una mayor concentración de follaje,lo que pareciera permitir una mayorcantidad de agua que cae directamente alsuelo, estimulando el desarrollo radicularen esa área. Esto puede presentarse aunen épocas de baja precipitación por lacondensación nocturna en el follaje.

Con respecto a los puntos cardinales, enel oeste se encontró una mayorconcentración radicular. Esto se puededeber a que este recibe menos luz que ellado este, lo cual permite la acumulaciónde una mayor humedad que puedefavorecer el desarrollo radicular. SegúnVeenendaal et al. (1995) un exceso dehumedad afecta los procesos deabsorción de agua y nutrimentos por laraíz, debido a la deficiencia de oxígenoy acumulación de bióxido de carbono, locual podría provocar un crecimientomayor de raíces que permita a la plantaresolver esa situación.

El análisis estadístico no mostró diferenciassignificativas en la densidad de raíces entre

Resultados y discusión

La mayor densidad de raíces por pesoseco, se presentó en la parcela Canadá(árboles de nueve años de edad), dondeel árbol muestreado está a una distanciade cuatro metros del más próximo(Cuadro 1).

En la parcela donde no se raleó, se obtuvoel menor promedio de raíces, lo quesugiere que el sistema radicular nomuestra un desarrollo adecuado en losárboles de almendro que crecen enparcelas con distanciamientos de 2x2 m yque no se ralean en un tiempo prudencial.

Por otro lado, la mayor densidad de raícesse obtuvo a una profundidad de 50 cm,para todos los puntos muestreados,excepto para el borde de copa del sectoroeste. Esto podría estar condicionado porlos movimientos de la capa freática yaque el muestreo fue realizado en épocaseca. En muestreos posteriores del suelose observó un mayor crecimiento deraíces en el estrato más superficial,cuando la precipitación fue mayor, lo quese contrapone a lo expresado por Waissely Amran (1991) quienes indican que losárboles producen menos raíces cuandohay más lluvia.

Hubo una mayor densidad de raíces alborde de copa y el crecimiento del

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Cuadro 1Peso seco( g) de raíces de Dipteryx panamensis extraídas del suelo muestreado en parcelas ubicadas

en finca La Selva y Chilamate, Puerto Viejo, Sarapiquí. Costa Rica

Peso seco de raíces

OESTE ESTE

Parcela 1/2 COPA COPA COPA y 1/21/2 COPA COPA COPA Y 1/2

10 cm 30 cm 50 cm 10 cm 30 cm 50 cm 10 cm 30 cm 50 cm 10 cm 30 cm 50 cm 10 cm 30 cm 50 cm 10 cm 30 cm 50 cm 10 cm

Canadá 1.04 1.52 7.53 6.17 11.33 4.76 0.95 0.6 0.93 0.31 0.41 0.77 0.25 0.64 0.61 0.75 0.69 3.02 2.349

N.Raleada 0.51 0.77 0.27 0.11 0.63 2.36 0.15 0.29 1.35 2.8 2.02 0.31 0.44 1.11 0.66 0.16 0.12 0.46 0.807

Raleada 0.4 0.52 1.68 0.12 0.39 0.88 0.03 0.82 1.51 0.4 1.14 1.05 1.11 1.56 0.52 2.41 3.66 2.88 1.171

Chilamate 0.74 1.94 1.59 0.15 1.33 2.79 0.16 1.85 6.33 0.66 0.4 3.56 0.2 1.09 6.09 0.14 0.28 1.19 1.694

0.673 1.188 2.768 1.638 3.42 2.698 0.323 0.89 2.53 1.043 0.993 1.423 0.5 1.1 1.97 0.865 1.188 1.888

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que permiten aprovechar mejor el terrenoen cuanto a número de árboles que sepueden plantar, pero es probable que paralas especies heliófitas, que por suscaracterísticas son las usadas para estosproyectos, se requieran mayoresdistanciamientos y otras condiciones quese deben comenzar a estimar antes deofrecerlas como opciones valiosas enplanes de reforestación de sitios alterados.

Literatura consultadaConlin, T y L. Lieffers, 1992. Seasonal growth

of black spruce and tamarack roots in anAlberta peatland. Canadian Journal Botany.71: 359-360

Gómez, P. 1984. Fenología y Ecofisiología dedos poblaciones de Tabebuia rosea (Bertol)D.C. (Roble de Sabana) en el Valle Centralde Costa Rica. Tesis para optar por el gradode Magister Scientiae. Programa de Estudiosde Postgrado en Biología. Universidad deCosta Rica. 55 p.

Morales, E. 1997. Arquitectura y distribuciónespacial de raíces de eucaliptus degluptadentro de un sistema agroforestal simultáneocon Coffea arabiga. Tesis para optar por elgrado de Magister Scientific. CentroAgronómico Tropical de Investigación yEnseñanza. 123 p.

SAS/STAT. 1999. Institute Inc., IV Ed.Versión6. Vol I yII. Cary, NC; USA. 1767 p.

Spek, M y P. Purnomosidhi. 1995. Quantifyingshallow root, tree geometry makes rootresearch easy. Agroforestry Today. Vol 7(2):9-11.

Veenendaal, E.; M. Swaine; V. Agyeman; D.Blay; I. Abebrese; C. Mullins. 1995.Differences in plant and Soil water relationsin and around a forest gap in West Africaduring the dry season may influenceseedling establishment and survival. Journalof Ecology. 83: 83-90.

Waisel, Y y E. Amran l. 1991. Plant roots. Thehidden half. Uzi kafkaaffi, Hebrew Universityof Jerusalem Rehovot, Israel. 948 p.

puntos cardinales, parcelas y las diversasprofundidades de muestreo.

Conclusiones

A pesar de que estadísticamente no sepuede comprobar que hay diferenciassignificativas entre los puntos cardinales,profundidades y sitios, es importanteaclarar que los resultados marcan unaserie de tendencias dignas de tomarse encuenta cuando se están estableciendoensayos de distanciamientos enplantación para las diferentes especiesnativas que se quieren introducir comoopciones para reforestar y aprovechar.Actualmente, se utilizan distanciamientos

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Figura 1Diagrama demostrativo del muestreo radicular efectuado en

Dipteryx panamensis (almendro)

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Apéndice 1

Posible mecanismo en que el ambiente físico estimula cambios al nivelcelular, que se manifiestan en la fenología de la planta.

(Tomado de Salisbury y Ross, 1992)

INFLUENCIA DEL AMBIENTE FÍSICO(agua, luz, temperatura, etc)

ADN

Trascripción Núcleo de la célula

pre-mARN

Procesamiento de mARN

mARN

mARN inactivo Degradación mARN

Traslado a ribosomas

Enzimas

Enzimas modificadas

Procesos metabólicos

Desarrollo

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Sistema radicular

Crecimiento de la raíz pivotante

Origen y desarrollo de raíces secundarias y de otros órdenes

Diferenciación de pelos radiculares

Incremento en longitud y diámetro de las raíces de diferentes órdenes

Suberización de raíces

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Apéndice 2

Manifestaciones fenológicas por acción del ambiente al nivel celular dela planta.

(Tomado de Fournier, 1993)

Ambiente físico

Atmósfera

+

Suelo

Genotipo

Reacciones celulares

Procesos fisiológicos

Manifestaciones morfológicas y fenológicas

Vástago vegetativo

Caída de follaje

Origen y desarrollo de nuevas hojas

Alargamiento de tallos

Ramificación

Incremento diametral

Formación de corcho

Exfoliación de corteza

Apertura de estomas

Vástago reproductivo

Diferenciación de yemas florales

Letargo de yemas florales

Reinicio de crecimiento de yemasflorales

Antesis

Polinización y fecundación

Crecimiento y desarrollo del fruto

Maduración del fruto y la semilla

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Apéndice 3

Diagrama demostrativo del muestreo radicular efectuado en Dipteryxpanamensis (almendro).

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Apéndice 4

Correlaciones lineales de los factores climáticos con las diferentesfenofases en 4 parcelas ubicadas en Sarapiquí, Heredia. Costa Rica.

Cuadro 1Correlaciones lineales entre la expresión fenológica y los factores ambientales en árboles

de Dipteryx panamensis (Almendro), ubicados en Chilamate, Sarapiquí. Costa Rica.

Brotad . Follaje Brot. flor Flor Fruto ver. Fruto mad.

ºC min 0.272 0.255 0.590 0.609 0.113 -0.670ºC 0.444 -0.033 0.503 0.531 0.060 -0.534 ºC max 0.428 -0.2 0.138 0.214 0.107 -0.124 MM -0.108 0.289 0.344 0.249 -0.126 -0.351 LUZ 0.375 -0.370 0.071 0.104 -0.209 -0.182

Cuadro 2Correlaciones lineales entre las fenofases y los factores ambientales,

en árboles de la parcela Canadá, en finca La Selva, Sarapiquí. Costa Rica.

Brotad. Follaje Brot. flor Flor Fruto ver. Fruto mad.

ºC min 0.107 0.146 0.287 0.082 -0.298 -0.317 ºC 0.257 -0.091 0.247 0.170 -0.325 -0.348

ºC max 0.281 -0.189 0.072 0.217 -0.191 -0.329 MM 0.033 0.173 0.142 -0.262 -0.250 0.078 LUZ 0.064 -0.365 0.034 0.094 -0.208 -0.007

Cuadro 3Correlaciones lineales entre las fenofases y los factores ambientales en árboles de Dipteryx panamensis

(Almendro) en parcelas raleadas de finca La Selva, Sarapiquí, Costa Rica.

Brotad. Follaje Brot. flor Flor Fruto ver. Fruto mad.

ºC min 0.242 -0.372 0.172 0.169 -0.298 -0.2964 ºC 0.376 -0.492 0.170 0.168 -0.325 -0.178 ºC max 0.354 -0.443 0.032 0.030 -0.192 -0.095 MM 0.077 -0.002 -0.000 -0.116 -0.249 0.013 LUZ 0.297 -0.290 0.077 0.071 -0.208 0.574

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Cuadro 4Correlaciones lineales entre las fenofases y la precipitación, temperatura y luz en árboles de Dipteryx

panamensis (Almendro) en parcelas no raleadas, en finca La Selva, Sarapiquí, Costa Rica

Brotad. Follaje Brot. flor Flor Fruto ver. Fruto mad.

ºC max 0.413 -0.156 0.067 0.030 -0.069 0.118 ºC 0.457 -0.205 0.170 0.168 -0.375 0.009 ºC min 0.431 -0.176 0.224 0.169 -0.358 -0.054

MM 0.164 -0.282 0.197 -0.116 -0.124 0.045 LUZ 0.171 -0.051 -0.030 0.071 -0.277 0.056

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Finalmente se sugirieron algunasformas de manejo de los desechossólidos considerando que únicamente alas personas del centro se lesrecolectaría la materia biodegradablepara disminuir la cantidad de estosdesechos; asimismo, ellas podríanentregar papel, vidrio, plástico y otrosen un pequeño centro de acopio con lafinalidad de recuperar para el reciclajeeste material o como última opcióndepositarlo en el relleno sanitario deTurrialba. A las personas que habitan enlos alrededores de Tuis únicamente seles recolectaría material reciclable unavez por mes.

Sería más factible que la municipalidadofreciera este servicio, de acuerdo conlo propuesto (cada 25 días o 15 vecespor año). A partir de los cálculosrealizados pueden surgir muchasopciones para el plan de manejo.

Palabras clave

Manejo de desechos, impactodesechos/voluntad de pago.

Resumen

Con base en los resultados del estudio demanejo de los desechos sólidos en eldistrito de Tuis, cantón de Turrialba, seprocedió a realizar el estudio devoluntad de pago y elaborar un plan demanejo para los desechos de esacomunidad.

Las familias fueron divididas en tresgrupos de acuerdo con su ingresofamiliar y se determinó la voluntad depago para obtener un sistema derecolección de desechos. Se demostróque existe relación entre el ingresoeconómico y la voluntad de pago pararecibir el servicio.

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Voluntad de pago, impacto y plan demanejo de desechos en la comunidad deTuis de Turrialba, Costa Rica

Lilliana Abarca 1Blanca Inés Nava 2

Abarca Lilliana; Nava, Blanca Inés. Voluntad de pago, impacto y plan de manejo de desechos en la comunidad de Tuis de Turrialba, Costa Rica. Tecnología en Marcha. Vol. 16 N˚ 4.

1 Docente del Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Química. ([email protected]).

2 Mexicana, M.Sc. graduada del Programa de Enseñanza en Ciencias Agrícolas y Recursos Naturalesdel Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE), Turrialba, Costa Rica.([email protected]).

Se demostró que existerelación entre elingreso económicoy la voluntadde pago para recibirel servicio.

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La composiciónde los desechos enTuis es la siguiente:materia biodegradable63%, vidrio 11%,plástico 9%, papel7%, papel sanitario6% y metal 5%. Elíndice de generaciónde desechos sólidosdiario o producciónper cápita (ppc) esde 0,218 kg/(hab.día),similar al reportadopara comunidadesrurales y zonasmarginales deAmérica Latina.

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Se comprobó que existe relación entre elingreso económico y la generación dedesechos sólidos; asimismo, que elingreso tiene influencia sobre lavoluntad de pago para apoyar un sistemade recolección.

Metodología

La muestra fue seleccionada con base enel tipo de muestreo polietápico (poráreas en dos etapas), ya que es unprocedimiento práctico para seleccionarviviendas. De 71 viviendas hubo quemuestrear 10 casas en 6 segmentoscensales y 11 en otro.

Para el análisis de los datos fueronempleados los siguientes métodosestadísticos: estadística descriptiva,análisis de regresión, análisis deconglomerados y discriminante canónico(Ferreira et al., 1995) y se realizóasimismo un análisis discriminantecanónico para explicar qué variablesinfluían en la formación de los tresgrupos. Además, se utilizó el método dela matriz de Leopold que es una técnicaútil para organizar información ycomunicar resultados (López, 1992).

Los métodos utilizados para lavaloración de los impactos (Munasinghe1992; Banco Mundial 1992a; Gregersenet al. 1988) (citado por GTZ et al., 1996)se basan en el principio denominado“disposición a pagar” por los recursos yservicios ambientales, denominadotambién “voluntad de pago”.

La disposición de pagar representa lacantidad de dinero que los individuos osociedad en general están dispuestos adesembolsar por recibir un beneficioambiental o evitar un daño al ambiente.Esta disposición de pago depende delingreso que reciban las personas, elnivel de conocimiento y la percepcióndel daño al ambiente y del costo de lasmedidas necesarias para evitar ese daño(GTZ et al., 1996).

Objetivo general

Basado en la investigación de manejo dedesechos sólidos en la comunidad deTuis, Distrito 7° del Cantón deTurrialba, realizar un estudio económicoy de impacto ambiental para mejorar lasituación de manejo.

Objetivos específicos

1. Relacionar el ingreso económico delas familias con la voluntad de pagode los habitantes muestreados; paraestablecer un sistema de manejointegral de los desechos sólidos queincluya reducción, reutilización,clasificación, reciclaje, recolección,transporte, tratamiento y disposiciónfinal.

2. Proponer un plan de manejo dedesechos sólidos como una solucióna la problemática ambiental existente,derivada de su inadecuado manejo.

Introducción

El distrito de Tuis se encuentra ubicado enel cantón de Turrialba, Cartago. Tiene unaextensión territorial de 37,56 km2 y supoblación está concentrada principalmenteen la parte más plana del territorio, a unaaltitud aproximada de 715 msnm, donde seencuentra ubicado el centro de Tuis. Cuentacon 2 808 habitantes y aproximadamente611 viviendas; lo que representaaproximadamente un 4,2% de la poblacióntotal del cantón de Turrialba (IFAM, 1992;Costa Rica, 1995).

La composición de los desechos en Tuises la siguiente: materia biodegradable63%, vidrio 11%, plástico 9%, papel7%, papel sanitario 6% y metal 5%. Elíndice de generación de desechossólidos diario o producción per cápita(ppc) es de 0,218 kg/(hab.día), similaral reportado para comunidades rurales yzonas marginales de América Latina.

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Los habitantes de Tuistienen un gran interésecológico ya que lamayoría de losencuestados (99%)manejanadecuadamente losdesechos. Asimismo,gran disponibilidad decooperar en cualquierasunto relacionadocon la limpieza deldistrito.

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las 85 familias encuestadas, que tienenen promedio cuatro miembros porfamilia, edad promedio de los padres de46 años y escolaridad de tercer grado deprimaria y primer grado de primaria dela madre.

La voluntad de pago mensual pararecibir un sistema de recolección es enpromedio la más baja de los tres grupos(76 colones), que equivale a USD 0,35;siendo la de jornalero la ocupación másfrecuente para este grupo

Clase 2

Agrupa a las familias que perciben uningreso medio de entre 15 000 y 30 000colones mensuales (70 USD a 139,5USD). En este grupo se ubican la mayorproporción de las familias encuestadas(49), las cuales tienen en promedio 4,7miembros y la edad de los padres es casiigual a la de la clase uno (44,4 años),teniendo los padres una escolaridad detercer año al igual que la clase uno y laescolaridad de la madre es también deprimero de primaria.

La voluntad de pago mensual de estegrupo es muy cercano al promedio de147 colones (0,68 USD), la ocupaciónmás importante es la de jornalero, igualque para la clase uno.

Clase 3

Agrupa a 18 familias encuestadas queperciben el mayor ingreso de los tresgrupos (> 30 000 colones mensuales)(USD 139,5). Dichas familias cuentancon el mayor número de miembros: cinco(un miembro más que el grupo 1). Laedad promedio de los padres es un pocomenor a diferencia de los otros dos grupos(40,2 años), siendo la educación de lospadres mayor en este grupo (primero desecundaria) y la de la madre entreprimero y segundo de primaria.

Tienen la mayor producción de desechossólidos al día de los tres grupos (1,075 kgpor familia). Se encuentran en mayor

Resultados

Tuis es una población muy homogénea,en la que la mayor fuente de ingresofamiliar es generada por la agricultura;pueden ser agricultores con tierra propiao jornaleros, cuyos ingresos económicosa lo sumo difieren en 30 000 colones(USD 139 aprox), pero sus hábitosalimenticios y de consumo no varíangrandemente ya que todos tienen elmismo acceso a las escasas pulperíasque existen en la zona y a los productosque en ellas se venden. Las actividadesprincipales son la siembra de café y cañade azúcar y en algunos casos, laganadería.

Los habitantes de Tuis tienen un graninterés ecológico ya que la mayoría delos encuestados (99%) manejanadecuadamente los desechos. Asimismo,gran disponibilidad de cooperar encualquier asunto relacionado con lalimpieza del distrito.

El problema existente es que laMunicipalidad de Turrialba no puedeproporcionar el servicio de recolecciónde desechos, ya que no cuenta con losrecursos económicos y logísticossuficientes. Por otra parte, Tuis estábastante alejado. La gran mayoría de sushabitantes perciben ingresos muy bajosy se ven incapacitados para destinar unacantidad razonable con el fin de pagarpor un servicio de recolección dedesechos sólidos.

Relación ingreso mensualy voluntad de pago

Para explicar la relación que existe entreel ingreso mensual y la generación dedesechos se procedió a agrupar a lasfamilias de acuerdo con tres clases deingreso:

Clase 1

Agrupa a las personas que recibensalario menor de 15 000 colonesmensuales (70 USD). Se ubican 18 de

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una Pr>F = 0,01 para voluntad de pagoy Pr>F = 0,04 para el índice degeneración por familia al día; mientrasque para el índice de generación dedesechos por persona no hay diferenciassignificativas pues la Pr>F = 0,78(probabilidad mayor a 5%).

Posteriormente, mediante la prueba deDuncan se compararon las medias de lastres clases con respecto a cada variable,además se hicieron las pruebas deKruskal-Wallis y la de Wilcoxon, y seconcluyó que las mayores diferencias seencuentran entre la clase 1 (0 – 15 000colones) y la clase 3 (>30 000 colones)principalmente con respecto a lavoluntad de pago para recibir un sistemade recolección, así como con el índice degeneración por familia. Esto se explicadebido a que la diferencia entre elingreso de la familia 1 y 3 es de 15 000colones, lo cual les permite tener másdisposición a pagar y comprar másartículos empaquetados, que son los quegeneralmente pesan más.

Resultados del análisis cluster ydiscriminante canónico

Después de realizar el análisis clustercon la finalidad de agrupar a las familiasmuestreadas utilizando las variablesvoluntad de pago (V-pago), ingresomensual (Ing-mes), generación dedesechos al día por familia (Bdía-viv) ygeneración de desechos sólidos porpersona al día (Bdía-per), se obtuvieronlas tres grupos con las siguientescaracterísticas.

Asimismo, se realizó un análisis devarianza y prueba Duncan paradeterminar diferencias entre los tresgrupos para cada variable, con lossiguientes resultados:

• Respecto del número de miembrospor familia (Num-hab), con laprueba de Duncan se comprobó queno existe diferencia significativaentre los tres grupos.

proporción las familias que opinan quepara ellas sí es problema el manejo de losdesechos (11 familias correspondientes al61%) y únicamente siete familias (38,8%)opinan lo contrario.

La mayoría de las familias consideranque debería existir un sistemarecolector, 16 familias (88,8%), yúnicamente dos opinan que no esnecesario. En este grupo se encuentracomo ocupación predominante la dechofer de autobús y otras actividadesdiversas. La voluntad de pago mensuales más alta: 258 colones (1,2 USD)variando de cero colones a mil.

Existe relación directa entre el ingreso yla generación de desechos sólidos y lavoluntad de pago. A medida que seincrementa el ingreso familiar, tambiénaumentan ligeramente la generación dedesechos sólidos y la voluntad de pagopara recibir el servicio de recolección deestos.

De los resultados anteriores se deduce quelos habitantes del centro, aunque al igualque los de los alrededores pertenecen auna clase de ingreso 2 (15 000 - 30 000colones) y tienen como ocupación másfrecuente la de jornaleros; estándispuestos a pagar 242 colones mensuales(1,12 USD) por el servicio de recolección,una cantidad mucho más elevada que lavoluntad de pago promedio (155 colones0,72 USD) que la de las personas de losalrededores.

Finalmente, cuando se les aplicó unanálisis de varianza a los datosprovenientes de estas tres clases deingreso para saber si había diferenciassignificativas entre los grupos; y deacuerdo con las variables utilizadas:voluntad de pago (V-pago), índice degeneración por familia (B-día-viv) eíndice de generación por persona (B-día-per) se observó que para voluntad depago (V-pago) y el índice de generaciónpor familia al día (B-día-viv) sí habíadiferencias altamente significativas con

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contrariamente tiene la voluntad depago más baja.

• Índice de generación de desechossólidos por persona (B-día-per), conla prueba Duncan se comprobó queexiste diferencia significativa entrelos cluster 2 y 3 con respecto al 1;siendo el grupo 1 el que tiene mayoríndice de generación por persona.

Con la finalidad de conocer realmentecuáles variables explican la variaciónentre los tres grupos se realizó unanálisis discriminante canónico, queobtuvo como variables significativaspara la variable canónica 1 el ingresomensual, la cual explica un 85% de lavariación y para la variable canónica 2el índice de generación de desechossólidos al día por familia explicando un69% de la variación.

Tomando en consideración las variablescanónicas 1 y 2 se describen los gruposde la siguiente manera:

• En relación con la edad de la familia(Edad-fam) con la prueba Duncan sevio que no existe diferenciasignificativa entre los cluster.

• Escolaridad de la familia (Esc-fam),con la prueba Duncan se comprobóque existe diferencia significativaentre los cluster 1 y 2 con respectoal 3, ya que este alcanza laescolaridad más alta; sexto deprimaria.

• Voluntad de pago (Vol-pago), con laprueba Duncan se comprobó queexisten diferencias significativas delos clusters 1 y 2 con respecto al 3,teniendo el grupo 3 la más altavoluntad de pago.

• Índice de generación de desechossólidos por familia (B-día-viv), conla prueba Duncan se comprobó quesí hay diferencia significativa entrelos tres cluster, reportándose la másalta generación para el grupo 1 que

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Cuadro 2Caracterización de las familias en tres grupos

Variables Cluster 1 Cluster 2 Cluster 3 Promedio total

Número de familias 20 43 22 85 Número de miembros por familia 5,1 4,2 4,9 4,6 Edad de la familia 46,75 44,22 40,40 43,8 Escolaridad de la familia 4 3,6 6,02 4,3 Escolaridad de la madre 80% con primaria 72,09% con primaria 63,64% primaria 72 % con primaria

22,73% colegioIngreso mensual Medio Medio-bajo Alto 58 % Ing. 2A

95% perciben 60,47% perciben 81,82% percibeningreso clase 2A Ingreso clase 2A Ingreso clase 3A

y 39,53% clase 1AVoluntad de pago (colones/mes) ¢ 75 ¢ 115,58 ¢ 306,8 ¢ 155,5 Indice de generación por familia al día 1,564 kg 0,681 kg 1,112 kg 1,001 kg Indice de generación por persona al día 0,358 kg. 0,190 kg. 0,240 kg. 0,243 kg.

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Con este volumen global obtenido paratodo el distrito se cumple con el objetivode determinar la cantidad de desechossólidos producidos a nivel domiciliario,lo cual, como ya se mencionó, serviríade apoyo para proponer en el futuro unplan de manejo para todo el distrito deTuis.

Vc = 4,36 m3 volumen de un camiónproporcionando el servicio una vez ala semana. Este sería el volumen quedebería tener el camión recolector si sellevara todos los desechos; peroconsiderando que a este volumen se lerestaría un 62% correspondiente a lamateria biodegradable y un 6 % de papelsanitario.

Del volumen obtenido el camiónrecolector únicamente se llevaría un32% de los desechos correspondiente a:papel de escribir, vidrio, metal, plásticoy otros. Si tenemos que 4,36 m3

corresponden a un 100% entonces el32% sería un volumen de 1,39 m3 quese acumularía a la semana.

Debido a que la capacidad de loscamiones recolectores es de 5 m3 sesugiere una frecuencia de recolección decada 25 días, lo que equivaldría a que 15veces por año tendría que pasar elcamión recolector de la Municipalidadde Turrialba por el centro de Tuis.

Estudio de recuperación de desechossólidos biodegradablesen Tuis

Se estima que el 50% de los desechosorgánicos es recuperable; con base enlos datos, se pueden obtener 9,18ton/mes, los cuales se puedencompostear y vender a un precio de 30colones por kilogramo, por lo tanto seobtienen 1 281 USD que se recuperan almes de la venta de los desechosbiodegradables.

Esta estimación es un supuesto de larecuperación económica que se tendríaen caso de que se recolectara y se

Cluster 1. Formado principalmente poraquellos individuos con un ingresomedio, y la mayor generación dedesechos sólidos por familia.

Cluster 2. Integrado por familias coningreso medio y bajo (en ese orden) y elmenor índice de generación de desechos,seguramente influenciado este grupo porla presencia de la mayoría de los de laclase de ingreso bajo.

Cluster 3. Grupo formado por familiascon mayor ingreso y un índice degeneración de desechos sólidos medio.

Se considera que los tres gruposcomparten muchas característicassimilares debido a que no existenestratos de ingreso económico biendefinidos, pues la diferencia de ingresoentre la clase más baja y alta, como yase mencionó, es de aproximadamente15 000 colones a 30 000 colones (70USD - 140 USD).

La variación entre los tres grupos esexplicada principalmente por el ingreso,cumpliendo con la hipótesis que señalaque el índice de generación de losdesechos sólidos está relacionado con elnivel de ingreso familiar.

Plan de manejo sugerido

Cálculo del volumen de desechossólidos para el distrito de Tuis

En esta sección se realizó únicamente elcálculo del volumen total de desechossólidos que se generan en el distrito; esimportante en caso de que en un futuro lamunicipalidad o una empresa privadaplaneen implementar un proyecto para elmanejo de los desechos sólidos en Tuis.

Se obtuvieron los siguientes resultados:

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V diario = 2,44 m3 volumen diario de desechos sólidos totales

generados por todos los habitantes del distritode Tuis.

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Sistema de recolección de desechossólidos: el camión recolector de lamunicipalidad (con un chofer y dospeones) pasaría cada 25 días, únicamenterecogiendo papel, metal, vidrio, plásticoy materia inerte en Tuis centro. Dichocamión recolector llegaría únicamente aun lugar especial (centro de acopio)donde se encuentren los estañones conlos desechos ya clasificados.

Para la recolección y manejo de lamateria biodegradable (componentepredominante de los desechos sólidos)de la zona centro sería necesariocontratar una persona del pueblo queposea un carretón con un caballo yproporcionarle una carretilla manual, lacual pasaría recogiendo la materiabiodegradable dos veces por semana.Esta persona sería remunerada por lamunicipalidad contemplando en susueldo los gastos de mantenimiento yalimentación del caballo. Es importanteque la persona sea de la zona, ya queconocería mejor a los habitantes y podríacobrarles por cada vez que le den lamateria biodegradable 10 o 20 colones(0,04 USD-0,09 USD), dependiendo delos kilos que recoja. Asimismo, seencargaría de depositar esta materiabiodegradable en un terreno pequeñodestinado para producir compost que élmismo deberá manejar.

Serán necesarios once estañones3 conrótulos para depositar vidrio (tresestañones), plástico (dos y medio)4,papel (dos estañones), metal (uno ymedio), y materia inerte (un estañón)estos únicamente serán utilizados paralos desechos de las personas que nodispongan de un patio donde enterrarlos(principalmente las del centro de Tuis) olas que deseen reciclar material comoaluminio, vidrio y papel. El acarreo de

vendiera la materia biodegradable detodo el distrito de Tuis. Esta sección esúnicamente informativa, ya queactualmente la gran mayoría utiliza estamateria como abono para las plantas oalimento de sus animales.

Estudio de recuperación dedesechos sólidos inorgánicos de Tuis

Siendo el índice de generación dedesechos sólidos totales = 0,218kg/(hab.día)

0,218 kg/(hab.día) x 2 808 hab =612,14 kg de desechos sólidos por todoslos habitantes de Tuis al día. Si el 30%es recuperable, se obtiene 5,5 ton/mes ysi se vende a ¢ 15 = 82 635 colones ylo que corresponde a 384 USD (tipo decambio 215 colones por dólar).

Esta estimación es solo una opción encaso de que se recolectaran y dieran a laventa los desechos inorgánicos de toda lapoblación, ya que actualmente existenvarios compradores de materialreciclable; seguramente esta propuestasería realizable si se recolectara estematerial y se lograra llevar a los centrosde acopio aproximadamente cada cuatromeses para evitar pérdidas en el envío.

Costos para ofrecerun sistema de recolección

La cotización para brindar el servicio derecolección en un futuro, cada 25 díasúnicamente al centro de Tuis, está basadaen una cotización realizada para elcantón de Turrialba obteniendo solo losgastos que realizaría la municipalidad alenviar un camión recolector (de volteo)aproximadamente 15 veces por año conun chofer y dos peones; así comocontratar a dos personas de Tuis para elmanejo interno de los desechos sólidos.

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3 Número de estañones calculado de acuerdo con el volumen que se obtendría al mes de cada tipo dedesechos.

4 Los medios pueden ser considerados como un estañón ya sea grande o pequeño.

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de las familias, se tiene que si las de laclase de ingreso uno (más baja) pagaran76 colones/mes; los de la clase dos(intermedia) 147 colones/mes y la clasetres (alta) 258 colones al mes, seobtendría un total mensual de 94 937colones y al año 1 139 244 colones(5 298 USD).

En este caso el déficit anual sería másbajo: USD 1 588,7 (USD 4,35 al día) quecomo se mencionó anteriormente podríanser subsidiados por la municipalidad, eneste caso con mayor facilidad.

Conclusiones

El 82% de las familias encuestadasestaría de acuerdo con que existiera unsistema recolector, debido a que elmanejo de ciertos desechos como elvidrio y el metal es difícil y ocupamucho espacio.

El ingreso económico tiene influenciasobre la voluntad de pago para recibir unsistema recolector; así, al aumentar elingreso de la familia también seincrementa la voluntad de pago, enocasiones seis veces más que la voluntadde pago promedio.

Actualmente, a la municipalidad le esmuy difícil brindar el servicio derecolección de desechos sólidos por ladistancia entre Turrialba y Tuis y por lafalta de recursos económicos y logísticospara hacerlo; esto podría estar a su alcancesi el servicio se proporcionara cada 25días (15 veces/año) como se propone eneste trabajo.

El costo del sistema de recolecciónpropuesto tendría un déficit anualmínimo de 1 588,7 USD (4,35 USDdiarios) hasta un máximo de 3 828,5USD (10,48 USD diarios) considerandodos opciones de pago de los habitantesde Tuis; que podrían ser subsidiados porla municipalidad mediante la desviaciónde recursos que se generan por losimpuestos municipales.

este material a los estañones deberárealizarlo cada persona, ya que estaránubicados en un sitio accesible a lamayoría o de paso para tomar el bus.

Además, se contratará a otra persona quese encargue de vigilar el correctofuncionamiento de los estañones y ver sirealizan la separación adecuadamente. Elencargado de recoger la materiabiodegradable en el centro de Tuis pasarámensualmente recogiendo los desechosde los habitantes alejados del centro deldistrito (únicamente vidrio, aluminio ypapel). Para ello usará el carretón ytambién la carretilla en lugares de difícilacceso.

Pago por el sistema recolector. Elproporcionar el sistema de recolecciónpropuesto anteriormente tendría uncosto de 1 008 521 colones al año (5 510USD) más un 25% adicional para lamunicipalidad que comprende 10% degastos administrativos y 15% de gastospara imprevistos dando un total de6887,5 USD por año. En este caso seproponen dos formas de pago para loshabitantes de Tuis:

1) Considerando la ubicación geográfica

2) La clase de ingreso económico

De acuerdo con la ubicación geográfica,si las 231 familias del centro aportaran155 colones mensuales (0,72USD),voluntad de pago promedio y las380 familias de los alrededores pagaranal mes únicamente 50 colones (0,23USD) por la recolección de materialesreciclables, se obtendría un total mensualde 54 805 colones (255 USD) y al año657 660 colones (3059 USD al año);siendo el déficit resultante de 3 828,5USD al año (10,48 USD al día) quepodrían ser subsidiados por lamunicipalidad, por medio del dineroproveniente de los impuestosmunicipales (com. per. Achoy, 1996).

Considerando la segunda opción depago de acuerdo con la clase de ingreso

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