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PRIMER CURSO NACIONAL DE SUSTRATOS
Colegio de PostgraduadosTexcoco, Estado de México
28 – 30 de Julio, 2010
SUSTRATOS ORGÁNICOS: ELABORACIÓN, MANEJO Y PRINCIPALES
USOS
M.C. José Cinco Patrón Ibarra
Benemérita Universidad de Puebla
M.C. Joel Pineda Pineda
Universidad Autónoma de Chapingo
INTRODUCCIÓN
RESIDUOS
(DESECHOS)
PLANTAS
CONSUMO
HUMANOAGROINDUSTRIAS
ANIMALES
PROBLEMÁTICA
Al existir una elevada producción de residuos y subproductos se pretende
facilitar la gestión y uso de los residuos orgánicos procedentes de distintas
actividades, reduciendo su peso y volumen, a la vez que los estabiliza y genera
un producto útil.
INTRODUCCIÓN
Sin embargo, existen los sustratos orgánicos de
origen natural:
Turberas
Tierra de monte
NOM-003-RECNAT-1996
INTRODUCCIÓN
¿Cómo se resuelve la
problemática?
Dando una solución a una
problemática ambiental
a través de:
Compostaje
Lombricompostaje
Biodigestores
generadores de energía
(gas)
INTRODUCCIÓN
SOLUCIÓN:
Lo cual da origen a la
producción y utilización
como SUSTRATOS de
crecimiento en sistemas
intensivos de
producción agrícola
INTRODUCCIÓN
Dando un uso más frecuente a los SUSTRATOS
en Agricultura protegida cuando:
1. De origen, no se tiene un suelo adecuado.
2. Además se dan malos manejos lo que lleva a:
a) Alteración de las propiedades físicas.
b) Contaminación química y biológica
(salinización, infestación con nemátodos y
organismos patógenos como hongos o
bacterias).
INTRODUCCIÓN
En la presente exposición se pretende abordar parte del
conocimiento en la elaboración, manejo y principales
usos de los sustratos orgánicos.
Conocer las principales metodologías para elaborar compost
y lombricompost.
Indicar los principales atributos, fortalezas o ventajas que se
tiene el usar sustratos orgánicos.
Indicar las principales desventajas y problemas del uso de los
sustratos, así como los principales sistemas de cultivo en que
han dado sus mejores resultados.
Al final de la presentación se mostraran los principales
sustratos orgánicos que se manejan en México.
CONCEPTO DE SUSTRATO
Es por definición cualquier medio solido (orgánico,
inorgánico o mezcla) que se utilice para cultivar plantas
en contenedores (con altura limitada y su base este a
presión atmosférica), el cual le proporciona a las plantas
las condiciones adecuadas para su desarrollo, además de
permitir que la “solución nutritiva” se encuentre
disponible para la planta.
Se entiende por sustrato al material sólido natural, de
síntesis o residual, mineral u orgánico, que colocado en un
contenedor, en forma pura o mezclado, permite el anclaje del
sistema radical, que desempeña así un papel de soporte
para la planta, pudiendo intervenir o no en el proceso de
nutrición mineral de la planta (Noguera y Abad, 1997).
IMPORTANCIA DE LOS SUSTRATOS ORGÁNICOS
•Base de la agricultura orgánica que se relaciona con
aspectos económicos y los requerimientos de un cierto
sector de la población de este tipo de productos, con
requerimientos muy específicos y estrictos.
•Los sustratos orgánicos solos o en mezclas mejoran las
condiciones de crecimiento de las plantas desde el punto de
vista físico, químico y biológico.
IMPORTANCIA DE LOS SUSTRATOS ORGÁNICOS
Ejemplo de ello es la
ORGANOPONIA:
Que tiene como base a los
sustratos orgánicos
No usa soluciones nutritivas con
fertilizantes químicos, por lo que
usan soluciones orgánicas
obtenidas de procesos de
transformación orgánica a
través de biodigestores,
compost o lombricompost o
producción de ácidos húmicos.
Sustrato para Organoponia
Materia orgánica: 50-75% (v/v)
Suelo: 25-50%, textura media a fina
Otros: cascarilla de arroz, aserrín, pulpa de café, turba, fibra
de coco, arena, tezontle (< 15%)
pH: 5 -7
Si pH < 5, deficiencias de N, K, P, Ca, Mg y B
Si pH > 7, deficiencias de P, Fe, Mn, Zn y Cu
Libre de: plagas, patógenos y malas hierbas
IMPORTANCIA DE LOS SUSTRATOS ORGÁNICOS
Tiene que ver con aspectos
ambientales al reutilizar materiales de
desecho.
Además de que muchos sistemas de
producción tienen como base el uso de
sustratos orgánicos. Por ejemplo:
En producción de plántulas para
hortalizas y cultivo de ornamentales (en
maceta principalmente) el sustrato base
es orgánico con poco uso de sustratos
inorgánicos.
PROCESOS DE OBTENCIÓN Y PRODUCCIÓN DE LOS
DIFERENTES GRUPOS DE SUSTRATOS ORGÁNICOS
Los de origen natural: son los
que provienen de un yacimiento o
de un ecosistema y están sujetos
a descomposición biológica y en
general pueden ser utilizados
como sustratos, después de sufrir
una serie de procesos biológicos
naturales. Los principales
sustratos son:
LAS TURBAS
TIERRA DE MONTE
NOM-003-RECNAT-1996
LOS DE ORIGEN NATURAL
Se consideran un RECURSO NATURAL NO RENOVABLE:
aunque se pueden volver a formar, el tiempo que tardan en
formarse es de muchos años, lo cual los hace un recurso
natural no renovable.
Se presenta una problemática en el uso de dichos materiales:
1. Económico (Altos costos de importación, turba).
2. Efecto Ambiental con restricciones al extraerlos (turba,
tierra de monte), ya que ocasionan un efecto negativo que
se relaciona directamente con el ciclo del agua,
mantenimiento de ecosistemas y biodiversidad.
LOS DE ORIGEN NATURAL
Por lo tanto:
No deberían usarse como sustratos en la producción intensiva
de cultivos agrícola, ya que tienen una función ambiental más
importante.
Actualmente se esta buscando la sustitución de materiales
como la turba o tierra de monte, por otros materiales que
transformados pueden servir como sustratos, que cumplan
con las mismas propiedades o mejores que las turbas.
MATERIALES ORGÁNICOS DE SÍNTESIS
Son polímeros orgánicos no biodegradables que se suelen obtener
mediante procesos químicos, ejemplos de ellos son:
Poliestireno expandido
Espumas de poliuretano
Polímeros orgánicos, dentro de los que se encuentran las poliacrilamidas
que pueden o no tener carga (+ ó -), pudiéndose saturar con nutrimentos
que pueden liberarse lentamente.
Por sus características muchas veces se clasifican erróneamente como
inorgánicos, aunque realmente son un subproducto de la industria
petrolera.
LOS MATERIALES ORGÁNICOS DE SÍNTESIS
Conclusiones:
Por sus características, estos productos son poco utilizados
como sustratos. Se puede mencionar:
Poca retención de humedad (para el caso de poliestireno
expandido).
No proveen nutrimentos a los cultivos
Por su baja densidad (poliestireno expandido), estos llegan a
flotar o quedar al descubiertos, cuando se aplica el riego.
Su utilidad es como un material para dar volumen en las
mezclas y mejorar la aireación.
SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES
Este grupo comprende numerosos residuos o subproductos de
actividades agrícolas, entre los cuales son de importancia
materiales como:
Fibra de coco
Cascarilla de arroz
Bagazo de caña de azúcar
Paja de cereales
FIBRA Y POLVO DE COCO
Características y usos
-Es una mezcla de fibra y polvo prensadas en
pacas que deben desmoronarse y
rehumectarse previamente a su uso,
aumentando de 5 a 9 veces su volumen
-Contiene lignina, celulosa, hemicelulosa, pectina
y ceras
-Posee un bajo contenido de N, Ca y Mg, pero
alto de K, P, Na y Cl
-La CIC varía de 73-120 meq·100 g-1
- Por su elevada relación C/N es un material muy
estable. La lignocelulosa, junto con
hemicelulosas y pectinas, son degradadas
lentamente por los microorganismos bajo
condiciones naturales, lo que la hace ideal
para utilizarse en cultivos de ciclo largo
FIBRA Y POLVO DE COCO
Ventajas-Propiedades físicas que cumplen con los
estándares del sustrato ideal
-No presentan los problemas de repelencia al
agua, como ocurre con otros materiales
orgánicos
-Por su estructura de poros finos, la retención de
agua fácilmente disponible es mejor que en las
turbas
Desventajas-Presenta valores de CE altas (K, Na, Cl)
-La heterogeneidad es muy alta entre lotes
-Es necesario suministrar una cantidad extra de
nitrógeno para suplir la inmovilización
CASCARILLA DE ARROZ
Características y usos
-Puede ser usada como sustrato
directamente o después de sufrir un
proceso de compostaje
-Es un material rico en K y P, pero pobre
en N. Además posee grandes
cantidades de Mn y B, es una fuente
importante de Si.
-Material ligero (90- 220 kg m-3),
porosidad, permeabilidad y aireación
elevadas, pH neutro, CE y CIC bajas
- Puede presentar toxicidad de
manganeso y boro en las plantas
CASCARILLA DE ARROZ
Ventajas
-Uniforme en calidad
-Resistencia media a alta a la
descomposición (potencial de
reutilización)
-Puede ser usada sóla o en mezclas
Desventajas
-Puede ocasionar inmovilización de
nitrógeno
-Poca agua fácilmente disponible (en
mezcla de sustratos no debe superar el
50%)
BAGAZO Y CACHAZA DE CAÑA DE AZÚCAR
Características y usos
-Restos de la caña de azúcar una vez que se
procesa en los molinos. Contiene del 6 al 7%
de azúcares. La cachaza son los lodos
depurados de los ingenios azucareros,
tienen color obscuro, constituidos por una
mezcla de fibras de caña, sacarosa, coloides
coagulantes, albuminoides, fosfatos y tierra.
- Tiene partículas de diferentes tamaños que se
descomponen rápidamente; presenta buena
retención de humedad, aireación y drenaje
medio, densidad baja, pH ácido, contenido
de sales solubles variable, capacidad
amortiguadora intermedia y estabilidad
física baja.
BAGAZO DE CAÑA DE AZÚCAR
Ventajas
-Alta homogeneidad entre lotes
-Muy bajo costo
-Por su alto contenido de azúcares, provoca un rápido incremento en la
actividad microbiana
Desventajas
-Requiere compostarse para evitar problemas por fijación de N o por
sustancias fenólicas fitotóxicas
-También presenta una contracción importante de volumen durante el
cultivo
PAJA DE CEREALES
Características y usos
-Son residuos lignocelulósicos de maíz, trigo, avena, cebada y sorgo
-Son materiales pobres en nitrógeno y de bajo contenido de sales solubles
-Su descomposición es difícil, poseen una elevada capacidad de aireación y
en consecuencia baja retención de humedad, lo que se debe a la
constitución física de la paja y a su granulometría que va de media a
gruesa (2-6 mm)
PAJA DE CEREALES
Ventajas
-Son fácilmente disponibles a un bajo costo
-La paja picada puede ser usada para prevenir aumentos en la
concentración de amonio en los medios de crecimiento.
Desventajas
-Poca retención de humedad, la cual aumenta conforme se descompone
-Su alta C/N requiere de compostaje
-El principal problema es la presencia de compuestos fenólicos (ácido
ferúlico, p-cumarico, p-hidroxibenzoico, siringico y vainillico), los cuales
inhiben el crecimiento radicular y la absorción de nutrimentos.
SUBPRODUCTOS DE LA EXPLOTACIÓN FORESTAL
Comprenden los materiales derivados de la
limpieza de bosques y subproductos de algunas
explotaciones, como la maderera o la de fabricación
de papel, dentro de los que se encuentra al aserrín,
virutas y corteza de pinos.
ASERRÍN Y VIRUTA DE PINOCaracterísticas y usos
-Son partículas finas (aserrín < 6 mm), medias o gruesa (virutas > 6 mm) de madera,
que se obtienen de la industria forestal durante el aserrío y trabajo de la madera
-La calidad del aserrín depende del tipo de madera y de los aditivos (conservadores)
que hayan sido o no añadidos
-Se pueden encontrar hemicelulosa, azúcares, almidones, proteínas, aminoácidos,
sales inorgánicas, grasas, ceras, resinas, taninos, terpenos, flavonoides, materiales
colorantes, hidrocarburos alifáticos y aromáticos, alcoholes, aldehídos, fenoles y
quinonas.
-El aserrín y las virutas se descomponen muy lentamente debido al elevado contenido
de ligninas y compuestos lignocelulósicos, lo cual permite su reutilización.
- Tiene una porosidad y aireación altos, poca agua fácilmente disponible
ASERRÍN Y VIRUTA DE PINO
Ventajas
-Barato y fácil de conseguir en las zonas de
industrias forestales
-Buena aireación y tiene un efecto supresor en el
desarrollo de microorganismos patógenos
(Fusarium, Streptomyces, Rizoctonia y Phytium).
Desventajas
-Resistente a la descomposición, altas relación C/N
y tasa altas de inmovilización N.
-Fitotoxicidad por efecto de resinas, taninos o
turpentina (eliminadas por compostaje)
-Con la pasteurización se forman cantidades tóxicas
de amonio
-Baja retención de agua y baja capilaridad (mayor
desarrollo vertical que lateral de raíces, por lo que
la exploración de las partes centrales del sustrato
son mínimas).
CORTEZA DE PINOCaracterísticas y usos
-La corteza de pino (ritidoma) consiste en
capas alternadas de peridermo y floema
-La corteza está formada por holocelulosas, hemicelulosas, galactanos,
mananos, glucosanos, arabanos, ácidos urónicos, ligninas y corcho (ácido
subérico, suberina, cutosa, quercitina, dihidroquercitina)
-Por componentes no estructurales, como colorantes, taninos, azúcares y
gomas, ácidos y aceites volátiles, aceites grasos y esteroides no volátiles
(alcoholes de elevado peso molecular, resinas, polifenoles) y cenizas.
-Las propiedades físicas varían con el tamaño de las partículas; porosidad
(80%), poca agua fácilmente disponible, alta capacidad de retención de
agua difícilmente disponible y elevada capacidad de aireación. Densidad
0.1 - 0.4 g·cm-3, pH ligeramente ácido a neutro, CE baja (0.1- 0.6 dS·m-1),
CIC de 40-180 meq·L-1, la relación C/N es muy alta, por lo tanto se
recomienda compostarla con adición de una fuente de nitrógeno. Su
fertilidad es baja, siendo pobre en nitrógeno, fósforo y potasio extractables
en agua.
CORTEZA DE PINO
Ventajas
-Elevada capacidad de intercambio catiónico
-Puede ser utilizada fresca o compostada,
sola o mezclada con otros materiales,
dando mayor volumen y capacidad de
aireación
-Proporciona volumen en el compostaje de
restos orgánicos más ricos en nitrógeno
(lodos residuales)
Desventajas
-Se requiere lavarla para eliminar algunas sustancias orgánicas hidrosolubles
fitotoxicas (terpenos), razón por la que es mejor compostarla, adicionando N y
P para disminuir el efecto negativo de su inmovilización.
-Contiene sustancias inhibidoras del crecimiento tales como resinas, taninos y
fenoles, además con frecuencia presenta niveles tóxicos de Mn.
-La superficies cerosas o suberosas le proporcionan un carácter hidrofóbico a
la corteza, por lo que resulta difícil de mojar.
COMPOST
El compostaje es una técnica de estabilización de
residuos orgánicos (RO) que tiene interés en el
aprovechamiento de residuos y subproductos de
distintas actividades como sustratos y tiene como
objetivos:
1. Obtener abono orgánico (compost) que permite el mantenimiento de la
fertilidad de los suelos, la producción de cultivos de calidad y la
conservación del entorno.
2. Facilitar la gestión de los residuos orgánicos procedentes de distintas
actividades, reduciendo su peso y volumen, a la vez que los estabiliza y
genera un producto útil.
3. Producir materiales alternativos a los sustratos no renovables, como la
turba, utilizados en horticultura y jardinería.
COMPOST La elaboración de compostas presenta un interés especial por diversas razones:
a) Existe una fuerte demanda de sustratos.
b) Problemática derivada de la importación de materiales como la turba (altos
costos).
c) Necesidad de proteger ciertos recursos (cubiertas vegetales de bosques).
d) Problemas de rentabilidad y competitividad.
e) Elevada producción de residuos y subproductos.
f) Costo elevado de vertederos y de los sistemas de tratamiento.
FASES DEL COMPOSTAJE
El compostaje se desarrolla en dos fases:
DESCOMPOSICIÓN. La cual depende totalmente del tipo de material a tratar y de las
características del sistema a aplicar. Es la más exigente del proceso, y condiciona la
continuidad del mismo. Aparición de problemas de lixiviados y malos olores influyen en la
calidad del producto final. Su duración puede ser de unas semanas a meses.
Y se divide en tres etapas:
a) Una inicial mesofílica. Donde ciertos microorganismos inician la descomposición de los
materiales fácilmente degradables (azucares, grasa, almidón y proteínas), provocando
incremento en la temperatura (>40 °C), y el pH desciende por la formación de ácidos
orgánicos.
b) Si se alcanzan los 60°C los hongos se inactivan y la descomposición es llevada por
actinomicetos y bacterias formadoras de esporas. La mayoría de los patógenos de
humanos y vegetales son destruidos. Las celulosas y ligninas son parcialmente alteradas.
c) La temperatura empieza a disminuir, hongos termófilos reinvaden el material, la celulosa y
hemicelulosa siguen transformándose.
MADURACIÓN. La maduración y duración del proceso dependerán del destino final del
producto (particularmente sustratos). Hay menos calor y el pH se mantiene ligeramente
alcalino. Es colonizado por microorganismos mesófilos, se forman antibióticos y antagonistas,
llegando a un producto más o menos estable.
CONDICIONANTES DEL PROCESO DE COMPOSTAJEEl compostaje es un su sistema productivo como cualquier otro, en el que se deben
controlar los materiales de entrada, la evolución del proceso y las características del
producto final. Y los condicionantes son los que afectan a los microorganismos, que
son los que realizan el proceso de transformación.
CONDICIONANTES:
Agua. Es esencial para favorecer la migración y colonización microbiana apropiada
para cada fase del proceso, así como la difusión de los residuos metabólicos.
Oxigenación. Los cuales se logran a través de volteos o de aireación forzada, aun así
no deben eliminarse los volteos ya que con estos se reduce el tamaño de las
partículas, homogeneizar el material y redistribuir los microorganismos, la humedad y
los nutrimentos, a la vez se exponen nuevas superficies al ataque microbiano.
Además produce enfriamiento en el material, aireación y evaporación y la actividad de
los microorganismos.
Temperatura. Que controla la actividad biológica que a su vez se encarga de generar
calor, en sus diferentes etapas de transformación del material.
pH. Al igual que la temperatura es un indicador del buen funcionamiento del proceso.
El valor óptimo está comprendido entre 5 y 8. Las bacterias prefieren un pH cercano al
neutro y los hongos toleran el pH ácido.
Relación C/N. Los microorganismos requieren 30 partes de carbono por 1 de -
nitrógeno 30/1-, estando el óptimo entre 26 y 35.
MÉTODOS DE COMPOSTAJE
Existen dos métodos fundamentales de compostaje
El más simple es el de apilar el material dentro de espacios aireadas. Los cuales son
amontonados en formas parecidas a pirámides, con 3 m de alto con una base de
cerca de 9 m en promedio. Requiere de paleos macánicos o manuales cada 8 días
para promover la aireación. La estabilización del material usualmente ocurre dentro
de 4 o 6 semanas. Desde que el compostaje es hecho al aire libre, genera olores
estos pueden ser difíciles para controlar y puede elevar quejas por residentes
locales. El compostaje de espacios aireados requiere un área razonablemente
grande y puede ser no conveniente para áreas urbanas.
Un método alternativo de compostaje involucra mezclados mecánicos y sistemas
cerrados de aireación. Un variado número de procesos son utilizados en el
compostaje mecanizado, del cual tal vez el mas conocido es el proceso Dano. Este
emplea cilindros los cuales son arriba de 30 m de largo y 5 m de diámetro el cual rota
ligeramente para facilitar el mezclado y aireación. Con un mejor control sobre el
mezclado, aireación y temperatura, el proceso de estabilización puede ser finalizado
en un tiempo corto.
Los sistemas de compostaje se clasifican en:
SISTEMAS ABIERTOS
SISTEMAS CERRADOS
SISTEMAS ABIERTOS DE COMPOSTAJE (SIN REACTOR)
El compostaje es un proceso aerobio, que
significa que ocurre en presencia de oxígeno,
que se provee de diversas formas:
• Por volteos periodicos de la pila, ya
sea manual o mecánicamente.
El método de compostaje Indore. La Fermentación se
realiza en fosa plana rodeada de canales para recogida
de líquidos en los lugares donde escasea el agua y en
montículos cubiertos donde la lluvia es abundante. Hay
que cuidar que los montículos no se desequen.
Por su parte el primer volteo, se realiza a las tres
semanas para facilitar la aireación del material que va
tomando un color oscuro y favorecer la multiplicación de
los hongos microscópicos (termófilos) responsables de
la fermentación. La temperatura puede alcanzar los
65ºC. El segundo volteo se hace a las cinco semanas
de concluida la primera etapa de fermentación, cuando
la temperatura comienza a disminuir lentamente hasta
alcanzar los 30 ºC a los tres meses. Durante esta etapa
la fermentación la realizan bacterias. El material se
vuelve granulado y se debe mantener con una humedad
semejante a la de una esponja escurrida. Durante el
proceso más de un 25% del N contenido en el abono
proviene del aire.
SISTEMAS ABIERTOS DE COMPOSTAJE (SIN REACTOR)
Compostaje en hileras, pilas simples o pilas estáticas (Windrow
composting) (sobre 20 toneladas). Consiste en acomodar la mezcla de las
materia primas en largas y estrechas pilas o hileras que son volteadas
regularmente. La operación de voltear mezcla los materiales y airea la hilera.
El equipamiento usado para voltear determina el tamaño, forma y espaciado
de las hileras, Las medidas óptimas oscilan entre 1,2 -2 metros de altura, por
2-4 metros de anchura, siendo la longitud variable. Una correcta
construcción de la pila, permite al aire difundirse hasta el centro.
• Mediante un sistema que aspira o expulsa aire a través de la pila.
SISTEMAS ABIERTOS PILAS ESTÁTICAS VENTILADAS. En la cual se colocan los materiales sobre un conjunto
de tubos perforados o una solera porosa, conectados a un sistema que aspira o expulse aire
a través de la pila. Una vez que se constituye la pila, no se toca hasta que la etapa activa de
compostaje sea completa.
Cuando la temperatura en el material excede el óptimo, unos sensores que controlan el
ventilador lo activan para que inyecte el aire necesario para enfriar la pila abasteciéndola de
oxígeno.
Debido a que no hay mecanismos para mezclar el material durante el proceso de
compostaje, las pilas estáticas ventiladas se suelen usar para materiales homogéneos como
los fangos, que mezclados con un substrato seco y poroso como astillas de madera o serrín,
forman una película líquida delgada en la que tiene lugar la descomposición.
El sistema es también más económico por la poca intervención mecánica que se
requiere.
El proceso suele durar unas 4 - 8 semanas, y luego se apila el producto durante 1 - 2
meses para que acabe de madurar. Puede usarse en combinación con otras tecnologías de
compostaje.
SISTEMAS CERRADOS
COMPOSTAJE EN TÚNEL. Aquí, el proceso tiene lugar en un túnel cerrado,
generalmente fabricado en hormigón, con una vía de ventilación controlada por
impulsión o aspiración, para el aporte de O2, imprescindible para los
microorganismos. La diferencia con el proceso anterior, reside en que aquí el
residuo se encuentra estático y el proceso es completo.
SISTEMAS CERRADOS COMPOSTAJE EN TAMBOR (Sistema Dano). El proceso de compostaje tiene lugar en un tambor de
rotación lenta. Estos tambores pueden trabajar en continuo o por cargas y son de diferentes tamaños y
formas. Están construidos en acero y la mayoría de ellos incorporan aislamiento térmico.
El residuo orgánico, una vez pesado y registrado, es descargado en la zona de recepción. Desde aquí se
deposita mediante pala cargadora, sin más preparación, directamente al alimentador de los tambores de
compostaje. La alimentación del residuo y su distribución dentro del tambor se realiza de forma totalmente
automática.
El proceso de descomposición tiene lugar dentro del tambor de compostaje. Gracias a la rotación
intermitente de la unidad de compostaje, el material es desembrollado, homogeneizado y desfibrilado de
forma selectiva con un resultado óptimo.
Las emisiones de olor, las cuales alcanzan máximos al principio de la descomposición, son extraídas por el
sistema de ventilación del tambor y dirigidas a un biofiltro para su eliminación. El líquido de los residuos,
liberado durante la transformación de las substancias orgánicas, es re-alimentado al residuo orgánico por
la rotación intermitente del sistema, manteniéndose dentro del mismo.
COMPOSTAJEVentajas
1. Compostar (transformación biológica de los
residuos en condiciones controladas) es gestionar
los residuos orgánicos de una manera respetuosa
con el entorno, involucrando y responsabilizando a
la sociedad que los produce y dando al compost el
destino adecuado.
2. Al compostar se reducen los volúmenes de la
materia orgánica, minimizando con esto la
acumulación de grandes cantidades de materiales
que pueden ser focos de contaminación, y vectores
de enfermedades al estar expuestos a la
intemperie.
3. El humus que es su producto final, tiene la
capacidad de retener nutrimentos evitando que se
pierdan a través del perfil del suelo, como en el
caso de los fertilizantes químicos y/o el estiércol sin
compostar.
4. Además el proceso de descomposición que se
lleva a cabo en la composta eleva su temperatura
alrededor de 70 °C, con lo que se destruyen
patógenos y semillas de malezas.
5. Otra ventaja que ofrece son las mejoras a largo
plazo de las condiciones de estructura, porosidad y
permeabilidad del suelo.
Desventajas
1.Se requieren de grandes cantidades para
adicionar los requerimientos de los cultivos, ya
que la concentración de nutrimentos que posee
es muy baja.
2. El transporte del material compostado implica
un costo extra.
3. La aplicación de los compost requieren de un
costo adicional por los volúmenes que se
manejan (en comparación con la fertilización
química).
COMPOST DE SUSTRATO AGOTADO DE CHAMPIÑONES
Características y usos
Aunque las características varían con su origen, presenta una densidad
aparente entre 130 y 220 kg m-3, porosidad alrededor de 90%, buena
capacidad de aireación, pero con muy baja disponibilidad de agua (5.1% de
agua disponible liberada) contiene entre 45 y 60% de materia orgánica,
presenta un pH neutro a alcalino, salinidad elevada (5.08 dS·m-1, rel 1:2.5
vol) y alto contenido de fósforo, potasio, calcio y micronutrimentos, el
nitrógeno varía entre 1.0 - 1.5%.
Los valores altos de conductividad eléctrica en este compost y niveles
elevados de cloruro podrían generar toxicidad, sobre todo en plantas
sensibles a sales.
La compost de champiñones se emplea principalmente en horticultura,
además se utiliza ampliamente como enmienda orgánica para cualquier tipo
de suelo.
Se recomienda que el proceso de compostaje dure entre 9 y 12 meses antes
de ser usado en mezclas en contenedores, para aumentar la estabilidad del
compost, utilizándosele en proporciones de 25 a 50% del volumen de la
mezcla.
COMPOST DE SUSTRATO AGOTADO DE CHAMPIÑONES
Ventajas
La mezcla de compost de sustrato agotado de champiñones con
estiércoles permite obtener un material final rico en nutrimentos (N 58,
P 425, K 460, Ca 6100, Mg 1300, Fe 18 y Cl 3195, en mg·L-1) para las
plantas.
Desventajas
El uso de compost de champiñones como sustrato de cultivo conlleva
dos desventajas: la falta de estabilidad permite que la descomposición
se siga dando durante su uso como sustrato, lo que conlleva a la
pérdida de macroporosidad al paso del tiempo y altos niveles de
salinidad que se originan a partir de las mezclas con los diversos
estiércoles que con frecuencia son ricos en sales.
COMPOST DE JARDINERÍA
Características y usos.
Los restos de poda de árboles suelen presentar elevados contenidos de
lignina, por lo que su descomposición es lenta y difícil, son ricos en carbono y
pobres en nitrógeno, siendo su relación C/N superior a 75, por lo que se
suele añadir durante su compostaje una fuente de nitrógeno.
Los restos de podas son ricos en carbono y pobres en nitrógeno, siendo su
relación C/N alrededor de 75. Por ello dichos materiales deben compostarse
previamente a su uso como sustratos.
Puede presentarse una fitotoxicidad debido a la presencia de resinas, taninos
y productos tóxicos contenidos en los materiales triturados de origen,
afectando adversamente a las plantas .
El compost de jardinería se utiliza principalmente en los espacios verdes, ya
sea para su creación, renovación o mantenimiento de jardines, construcción
de terrenos de deportes, parques y centros de recreación privados o
públicos.
COMPOST DE JARDINERÍA Ventajas
Desde el punto de vista ecológico, el compostaje de residuos de
parques y jardines urbanos permite la reutilización de materiales en
dichas áreas verdes, que de otra manera terminarían en rellenos
sanitarios.
Desventajas
Ya que el material es grueso debe triturarse antes del compostaje. En
caso de presentar exceso de humedad puede ocasionar problemas
con la máquina trituradora
COMPOST DE FIBRA DE AGAVE TEQUILEROCaracterísticas y usos
Dap 0.17 t·m-3, Dr 1.38 t·m-3, porosidad total 79.99%, capacidad de aireación
24.8%, agua fácilmente disponible 21.7%, agua de reserva 9.33%, agua
total disponible 31.42%, y agua difícilmente disponible 26.39%. Materia
orgánica 91.2%, pH 7.42, conductividad eléctrica 1.59 dS·m-1, CIC 41
Cmol·kg-1, relación C/N 24, nitrógeno total 0.83%. En el extracto de
saturación se midió (mg·L-1), fósforo 54.78, potasio 756.23, calcio 1002.25 y
magnesio 556.32.
El bagazo de agave, ya sea compostado o lombricompostado, puede ser
sustituto de las turbas comerciales obteniéndose iguales o mejores
resultados en la producción de plántulas en charolas germinadoras.
COMPOST DE FIBRA DE AGAVE TEQUILEROVentajas
Los sustratos obtenidos a partir de compost de bagazo de agave
tequilero, debido a sus propiedades físicas, química y biológicas,
son un alternativa viable para competir tanto en calidad como en
costo con respecto a las turbas comerciales, para usarse en
viveros e invernaderos.
Desventajas
Por su contenido de azucares, materia orgánica, pH y ácidos
fenólicos totales, requiere de un proceso de biotransformación
controlado, pero dada su alta estabilidad se transforma
lentamente
RESIDUOS ORGÁNICOS PELIGROSOS
Corresponden a los residuos generados por la actividad
humana, como son las basuras, lodos de depuradoras y
que poseen contaminantes tales como metales pasados
y biológicos infecciosos. Para su uso es indispensable
someterlos a un proceso de compostaje.
COMPOST DE LODOS DEPURADOS
DE AGUAS NEGRAS O RESIDUALES
Características y usosDe acuerdo con la Norma (NOM-CRP-ECOL- 2001) los biosólidos se clasifican en:
excelente y bueno, con base en su contenido de metales pesados.
Ésta también clasifica a los biosólidos en clases A y B, en función de su contenido de
patógenos y parásitos; la norma proporciona los límites máximos permisibles de coliformes
fecales, Salmonella y huevos de helminto.
Para pertenecer a la clase A deben tener una cantidad de coliformes fecales menor de
1,000 NMP/g en base seca, mientras que la clase B, debe tener menos de 2,000 000
NMP/g en base seca. Esta última cantidad también se toma como límite permisible para la
disposición final de los lodos y biosólidos.
Las propiedades entre compost de lodos residuales son variables dependiendo del origen
de sus materiales, de las proporciones de éstos y de las condiciones ambientales durante el
proceso de compostaje.
El uso de los lodos en la agricultura se ha dirigido básicamente a su aplicación en campo, y
su empleo como sustrato ha sido poco estudiado.
COMPOST DE LODOS DEPURADOS DE AGUAS NEGRAS O RESIDUALES
Ventajas
Hay que señalar que la aplicación de lodos residuales en suelos agrícolas trae consigo una
serie de cambios químicos, físicos y biológicos. Entre los cambios más notables destacan
aumento de pH y materia orgánica, así como un aumento de la estabilidad de los agregados,
se mejora del balance hídrico y se incrementa de la capacidad de intercambio catiónico.
Desventajas
La aplicación de lodos es una vía de entrada de metales pesados al suelo o sustrato y con ello
la reducción de microorganismos.
En México sólo se tiene la Norma Oficial Mexicana NOM-004-ECOL-2000, la cual establece
los límites máximos permisibles de contaminantes para los lodos residuales que sean
dispuestos o aprovechados después de un proceso de estabilización, pero no se indica nada
sobre su uso como sustrato (Barrios et al., 2000). Sin embargo, de acuerdo a la NMX-FF-109-
SCFI-2007, las lombricompost si deben cumplir las especificaciones para metales pesados.
LOMBRICOMPOSTAJE
El lombricompostaje puede definirse como la cría masiva,
sistemática y controlada de lombrices compostadoras (PROY-
NMX-FF-109-SCFI-2007). Es una técnica que involucra varios
procesos biológicos, que aceleran la transformación y
mineralización de un residuo orgánico en descomposición y
lo convierte en abono para las plantas (Capistran et al.,
1999).
METODOLOGÍAS DE LOMBRICOMPOSTAJE
Los sistemas abiertos tradicionales de lombricompostaje utilizan cajas de bastidores o
camas que contienen los materiales. Ambos métodos pueden desarrollarse en el
exterior o en recintos cerrados, variando ligeramente la técnica en función de los
residuos a procesar.
Hay un interés creciente en desarrollar sistemas de lombricompostaje en cajas.
Algunos sistemas usan grandes recipientes, frecuentemente amontonados en
estantes.
Otras técnicas usan recipientes levantados sobre el terreno que permiten mecanizar la
alimentación y recolección de lombricompost. Tales métodos pueden procesar
totalmente residuos orgánicos apropiados en menos de 30 días.
LOMBRICOMPOSTAJE Ventajas
Produce un lombricompost para las
plantas más rico en nutrimentos
que otros métodos de
composteo.
Se requiere menos trabajo,
especialmente si los
ingredientes principales del
compostaje son alimentos de
origen orgánico. No hay que
levantar cosas pesadas ni usar
pala.
Se puede efectuar en recipientes
pequeños, aun bajo techo.
Desventajas
Se necesita mayor espacio para
manejar los grandes volúmenes
de materiales en comparación
con el compostaje.
COMPOST Y LOMBRICOMPOST DE PULPA DE CAFÉ
Características y usos.
El compost de pulpa de café es un producto de color negro, presenta un tamaño de
partículas superior a 2 mm con restos visibles de cascarilla, fibra y semilla de café;
mientras que el lombricompost también es de color negro, pero presenta partículas
más finas (1-2 mm) que el compost y el material queda completamente mullido, sin
restos visibles de cascarilla, fibra y semilla de café.
Dentro de las características químicas que posee el abono de lombriz, destaca un
conjunto de compuestos húmicos (ácidos húmicos, fúlvicos y huminas) de naturaleza
coloidal y tamaño molecular muy variable, pero con una estructura química muy
homogénea.
El abono producido por las lombrices no tiene restricciones para su uso y puede ser
utilizado en grandes dosis, siempre con resultados positivos en el crecimiento,
producción y desarrollo de las plantas. Se trata de un material natural y no es
perjudicial ni toxico al hombre, al ambiente o las plantas
COMPOST Y LOMBRICOMPOST DE PULPA DE CAFÉ
Ventajas. El abono orgánico obtenido después
de que las lombrices procesaron la pulpa de
café muestra un material con alto contenido
de materia orgánica, con características
químicas importantes (minerales) y altas
poblaciones de microorganismos benéficos,
para ser empleado como un biofertilizante.
La película o membrana peritrófica que
presenta el lombricompost libera lentamente
los nutrimentos y sustancias, lo que permite
que las plantas los aprovechen íntegramente a
la velocidad y en el grado que los necesiten
Desventajas
Se han encontrado cafeína y polifenoles en
dicho material, así como en los tejidos de la
lombriz.
Ya elaborado el compost o lombricompost es
importante considerar los precios del
transporte del sitio de producción al de
utilización del sustrato, ya que este factor
encarece el costo dicho material.
COMPOST Y LOMBRICOMPOST
DE RESIDUOS ORGÁNICOS DOMÉSTICOS
Las deyecciones sólidas de las lombrices procedentes de los diversos
residuos representan un excelente mejorador biológico y contiene todos
los elementos naturales necesarios para las plantas, es por ello que
comúnmente se le clasifica como biofertilizante.
La diversidad de materiales utilizados para formar el compost o
lombricompost ejerce un efecto importante en la riqueza nutrimental de
este material, teniendo un efecto residual importante cuando se emplean
como abonos.
COMPOST Y LOMBRICOMPOST
DE RESIDUOS ORGÁNICOS DOMÉSTICOS
Ventajas
La diversidad de materiales utilizados
para formar el compost o
lombricompost ejerce un efecto
importante en la riqueza nutrimental de
este material, teniendo un efecto
residual importante cuando se
emplean como abonos
Desventajas
Debido a las altas cantidades de sales
que presentan los residuos de comida,
el compost/lombricompost llegan
presentar elevados contenidos de
NaCl que pueden elevar la
conductividad eléctrica y llegar a ser
tóxicos.
LOMBRICOMPOST DE ESTIÉRCOLES
Características y usos
La composición y textura del estiércol dependerá del
tipo de ganado (especie, raza), de la
alimentación, naturaleza de la cama (paja,
aserrín) y manejo dado (volatilización de N,
lixiviación de minerales).
Por lo tanto, el lombricompost variara de acuerdo al
estiércol utilizado. Un buen lombricompost
deberá tener:
N Total: 1 a 4%
Materia orgánica: 20 a 50%
Relación C/N ≤20
Humedad: 20 a 40% (sobre materia húmeda)
pH: de 5.5 a 8.5
CE: 5 ≤ 4 dS·m-1
CIC: > 40 cmol·kg-1
Densidad: 0.40 a 0.90 g·mL-1
LOMBRICOMPOST DE ESTIÉRCOLES
Ventajas
Una de las principales ventajas del
lombricompost es la riqueza de
microorganismos benéficos (bacterias,
actinomicetos y hongos)
La mayor riqueza en minerales que tienen los
estiércoles en relación a otros residuos
orgánicos, generará un lombricompost de
mejores características nutrimentales, sobre
todo cuando se usan mezclas de estiércoles
Desventajas
El uso de estiércoles para elaborar abonos
orgánicos implicara un mayor riesgo de
contaminación con patógenos, que al usar
otro tipo de residuos orgánicos (pajas,
residuos agroindustriales).
Con frecuencia son abonos con alta CE debido
a los suplementos minerales en las dietas de
los animales
PROPIEDADES GENERALES
La ESTABILIDAD BIOLÓGICA está relacionada con la resistencia a la
biodegradación de los materiales orgánicos, que pueden entrar de nuevo
en la composición del sustrato al formar parte de una mezcla.
El origen de la falta de bioestabilidad de los materiales orgánicos hay que
buscarlo en la misma naturaleza del material.
Y dependiendo de la mineralización de las cadenas carbonadas que
forman a la materia orgánica, la cual puede perderse durante el cultivo.
LA FALTA DE ESTABILIDAD BIOLÓGICA
Compactación por pérdida de
volumen y disminución de la
porosidad total, agravada por los
elementos nuevamente formados
finos y coloidales.
La disminución del contenido en
aire y el aumento del contenido en
agua a -1 kPa.
La alteración en las dimensiones de
las partículas, en cortezas de pino
llegan a ser más gruesas después
de ocho meses en ausencia de
plantas cultivadas.
El aumento de la salinidad por la
producción de elementos minerales
por mineralización con un riego de
exceso.
La modificación de la composición de
la fase gaseosa con un aumento del
contenido en CO2 y una disminución
del contenido en O2 como
consecuencia de la actividad de la
actividad de los microorganismos
que compiten con la de las raíces.
El aumento del pH (H2O) y de la CIC.
La síntesis de materiales orgánicos
nuevos (ácidos húmicos. ácidos
orgánicos alifáticos y aromáticos,
etc.), que pueden tener efectos
fitotóxicos y/o de estimulación sobre
el crecimiento de las plantas.
FENÓMENO DE FITOTOXICIDAD EN SUSTRATOS
Hay que distinguir dos clases de fitotóxicidad (Lemaire et al., 2005):
Una fitotoxicidad original debida a la presencia de resinas, taninos y
producto, tóxicos para las plantas. Así, las cortezas de pino marítimo, pino
silvestre tienen una escasa toxicidad; las del abeto tienen una toxicidad
media, mientras que las cortezas de cedros, arces y nogal negro tienen una
fitotóxicidad muy fuerte;
Una fitotóxicidad adquirida durante un compostaje mal realizado. Una
corteza poco fitotóxica al principio puede llegar a serlo si las condiciones de
compostaje o de conservación en montones han sido malas (por aireación
insuficiente debida a un exceso dé agua o a un volumen demasiado grande
de los montones).
El compostaje es la operación que permite acelerar la estabilización
biológica del material de origen y la destrucción de las sustancias, orgánicas
fitotóxicas; esto se consigue, en el caso de las cortezas, añadiendo nitrógeno
(0.6 a 3.0 kg/m3 de nitrato de amonio) y efectuando volteos periódicos para
reoxigenar el medio: así, después de 12 semanas, eI contenido en aceite
volátiI de una corteza puede bajar de 0.105 % a 0.015%.
¿MADUREZ O ESTABILIDAD DE LOS MATERIALES?
Las palabras "estabilidad" y "madurez" a menudo son utilizados como
sinónimos, sin embargo, el término madurez se interpreta en un sentido amplio,
e incluye también la estabilidad.
Un intento por definir la madurez es que se trata de una medida del compost y
de su disposición para el uso, la cual se relaciona con el proceso de
compostaje.
Así la “madurez” se puede definir como el punto en que el producto final es
estable y el proceso de degradación rápido ha terminado, o como un producto
que puede ser biodegradado al utilizarse en situaciones hortícolas sin ningún
efecto adverso.
PRUEBAS PARA DETERMINAR LA ESTABILIDAD EN MATERIALES
COMPOSTADOS.
Muchos investigadores consideran que no es posible determinar la
"estabilidad" con una sola prueba, para lo cual existen varias pruebas como las
que a continuación se mencionan:
Tasa de producción de CO2
Tasa de consumo de O2
Prueba de calor (Prueba DEWAR)
Germinación de plantas ensayo con berro u otras plantas (Toxicidad).
Prueba de Contaminación con Malezas (Prueba de Semillas).
La prueba comercial Solvita
Tasa de producción de CO2
Se estima la velocidad de biodegradación mediante la medición la tasa la
producción de CO2 en determinadas circunstancias.
Tasa de consumo de O2
La tasa de respiración por consumo de O2 o el método potencial estándar). En
este método se estima la velocidad de biodegradación mediante la medición
de la tasa de consumo de O2 en determinadas circunstancias. En este método
también la N-mineralización y fijación de N-puede ser medida. La conversión
de amoníaco a nitrato también consume oxígeno y puede ser mal interpretado
como inestabilidad. En estos casos, la nitrificación se debe bloquear.
PRUEBAS PARA DETERMINAR LA ESTABILIDAD
Prueba de calor (Prueba DEWAR)
El calor generado en el proceso de compostaje se puede medir y utilizar
como una indicación de la actividad microbiológica. Una muestra se
coloca en un matraz para retener el calor y este calor desprendido se
mide durante un período de hasta 10 días, ya sea por un termopar o un
termómetro. Una prueba más sensible se basa en una muy alta
sensibilidad de modernos microcalorímetros.
Germinación de plantas ensayo con berro u otras plantas
(Toxicidad).
La fitotoxicidad se puede definir como un retraso en la germinación de la
semilla, la inhibición de crecimiento de las plantas o cualquier otro efecto
adverso en el crecimiento de las plantas causadas por sustancias
específicas tales como fitotóxinas. Con el fin de evaluar si hay
sustancias dañinas en un sustrato, una prueba de crecimiento con
plantas puede ser útil. Para tal caso se emplea al berro como indicadora
ya que es una planta muy sensible a efectos tóxicos.
PRUEBAS PARA DETERMINAR LA ESTABILIDAD
Prueba de Contaminación con Malezas (Prueba de Semillas)
(número por metro cuadrado). El sustrato se humedece bien con agua
limpia. En dos bandejas de prueba, cubrir un mínimo de 0.25 m2 con un
espesor de 4 cm de capa de sustrato. Mantenga una temperatura de 18-30
°C y también por una alta humedad cubriendo las bandejas con un plástico.
Durante el ensayo, el sustrato debe mantenerse húmedo, como condiciones
normales de crecimiento. Se debe tener cuidado para asegurar que no surja
una infección secundaria, por ejemplo a partir de semillas depositadas por
el viento. El número de malezas emergentes se controlan y registran
durante cuatro semanas. El número de malezas emergidas es dado en
malezas por metro cuadrado.
La prueba comercial Solvita
Es la única prueba comercial de campo disponible. Se emplea la tecnología
de geles-colorimétricos en la que los gases de la respiración del compost
(CO2 y NH3) son capturados e indicadas con precisión las cantidades por el
cambio de color y calibrado para una amplia gama de condiciones
conocidas. Este sistema de fácil uso puede, en determinadas
circunstancias, ofrecer datos interesantes respecto a la estabilidad del
compost o lombricompost.
CONCLUSIONES GENERALES DE LOS SUSTRATOS ORGÁNICOS
Los residuos orgánicos difícilmente se pueden aplicar directamente como sustratos. En la mayoría de casos
necesitan ser tratados para estabilizar su materia orgánica, higienizarlos y/o eliminar problemas de fitotoxicidad.
Muchas veces, aunque la mayoría de los materiales orgánicos se pueden compostar, no se aplica el proceso
adecuado , o no se usan los materiales convenientes para el producto que se pretende obtener.
También frecuentemente, cuando una técnica de compostaje o un tratamiento realizado durante un cierto tiempo
funciona, se decide cambiar de escala de trabajo sin tomar precauciones ni variar los controles, provocando una
disminución de la calidad del producto.
En el caso concreto de los requerimientos de calidad de los materiales utilizados para preparar sustratos debe
considerarse:
•Aspecto y olor aceptables.
•Higienización correcta y bajo nivel de impurezas y contaminantes.
•Características físicas y físico-químicas adecuadas para su uso como sustrato (sólo o en mezclas).
•Y una cierta constancia de características (homogeneización entre lote y lote).
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