FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
TERCER AVANCE TERCER AVANCE OBTENCIÓN DE COMPOST A PARTIR DE CASCARILLA DE ARROZ Y BIORRESIDUOS Autores: Díaz Castañeda, Bruno Jibaja Valderrama, Olenka López Sánchez, Ana Rosa Perleche Quesquén, María Fernanda Quispe Reyes, Ricardo Rentería Morales, Frankie
Chiclayo, 03 de julio de 2014
RESUMEN Las diferentes actividades que se realizan en las industrias para la obtención de un producto final implican la generación de residuos. Existe la posibilidad de emprender medidas para controlar la producción de determinados desechos, pero habrá algunos que se originarán de manera inevitable sin importar las políticas que se adopten. Para ellos es necesario encontrar la mejor manera de revalorizarlos o tratarlos para que su eliminación no sea directa en el medio ambiente. El siguiente informe presenta una alternativa sencilla para el tratamiento de los residuos que cuenten con ciertas características que les permitan conformar un compost. Se han utilizado tres residuos de acuerdo a su aporte de Carbono y Nitrógeno, los cuales provienen de industrias industrias muy representativas de de la región: la cascarilla de arroz, los biorresiduos y la melaza. melaza. También se ha adicionado elementos elementos como como agua, tierra fértil, pasto y hojas para fomentar la aireación y la contribución de oxígeno. Se ha usado el método de compost superficial, formándose 7 capas alternando los componentes para una mejor descomposición sobre una superficie de plástico sobre la tierra. Como resultado obtuvimos as compost a un rendimiento de 37,08%. El producto final obtenido tiene el color, olor, textura, pH y temperatura de un buen compost; lo que nos permite asumir que nuestro experimento ha sido realizado con éxito, Se recomiendan algunas medidas para obtener mejores resultados de acuerdo a la literatura relaci r elacionada. onada.
Palabras clave: Compostaje, tratamiento de residuos, cascarilla de arroz, melaza, biorresiduos
RESUMEN Las diferentes actividades que se realizan en las industrias para la obtención de un producto final implican la generación de residuos. Existe la posibilidad de emprender medidas para controlar la producción de determinados desechos, pero habrá algunos que se originarán de manera inevitable sin importar las políticas que se adopten. Para ellos es necesario encontrar la mejor manera de revalorizarlos o tratarlos para que su eliminación no sea directa en el medio ambiente. El siguiente informe presenta una alternativa sencilla para el tratamiento de los residuos que cuenten con ciertas características que les permitan conformar un compost. Se han utilizado tres residuos de acuerdo a su aporte de Carbono y Nitrógeno, los cuales provienen de industrias industrias muy representativas de de la región: la cascarilla de arroz, los biorresiduos y la melaza. melaza. También se ha adicionado elementos elementos como como agua, tierra fértil, pasto y hojas para fomentar la aireación y la contribución de oxígeno. Se ha usado el método de compost superficial, formándose 7 capas alternando los componentes para una mejor descomposición sobre una superficie de plástico sobre la tierra. Como resultado obtuvimos as compost a un rendimiento de 37,08%. El producto final obtenido tiene el color, olor, textura, pH y temperatura de un buen compost; lo que nos permite asumir que nuestro experimento ha sido realizado con éxito, Se recomiendan algunas medidas para obtener mejores resultados de acuerdo a la literatura relaci r elacionada. onada.
Palabras clave: Compostaje, tratamiento de residuos, cascarilla de arroz, melaza, biorresiduos
I.
INTRODUCCIÓN Cada día se generan en el planeta millones de residuos que afectan al medio ambiente. Son materiales o sustancias sobrantes que pueden clasificarse de dos formas: residuos no peligrosos y residuos re siduos peligrosos. Los residuos residuos no peligrosos no revierten ningún tipo de peligrosidad para la salud o el medio ambiente; pero los residuos peligrosos tiene características de peligrosidad: son tóxicos, corrosivos, irritantes, inflamables, explosivos, etc. Actualmente se generan grandes cantidades de residuos que no son sometidos a un tratamiento adecuado, por lo que su incidencia sobre el medio ambiente a modo de contaminantes contaminantes es inevitable. inevitable. Las diferentes actividades que se realizan en las industrias para la obtención de un producto final implica la producción de residuos. En el presente trabajo de investigación y aplicación se tratará de identificar los residuos provenientes de algunas empresas y aprovecharlos, de modo que no contaminen al medio ambiente sino que le sean beneficiosos. Una de las alternativas de solución ante la problemática expuesta anteriormente anteriormente es la preparación de compost, que según la Secretaría de Agricultura, Agricultura, Ganadería, Ganadería, Desarrollo Desarrollo Rural, Pesca Pesca y Alimentación de de México (2000) es un abono orgánico que se forma por la degradación degradac ión microbiana de compuestos que forman o formaron parte de seres vivos en un conjunto de productos de origen animal y vegetal acomodados en capas y sometidos a un proceso de descomp descomposición. osición. El objetivo principal de este trabajo es la preparación y obtención de compost a partir de la valorización de algunos desechos industriales. industriales. Los objetivos específicos son: identificar los residuos industriales aprovechables que vamos a emplear de acuerdo a su relación C/N, describir los procesos industriales que los originan, caracterizar los desechos para conocer cuan beneficiosos serán para la elaboración del compost, describir el proceso de preparación pr eparación del compost, ejecutar el proyecto dándole el seguimiento adecuado y reportar los resultados parciales y finales. El hombre de hoy debe tomar una conducta responsable en cuanto a la necesidad de reducir desperdicios, desperdicios, con la consecuente consecuente contribución a la protecci prot ección ón del de l medio ambiente en la sociedad actual y futura. Por esta razón, se debe conocer que el compostaje una manera adecuada adecuada y sobre todo económica económica al alcance de todos to dos que,
además de ser un material rico en nutrientes para nuestras plantas o cosechas, ayuda en la lucha contra la contaminación. Es por eso que cada día más personas y plantas industriales usan el sistema de compostaje para transformar la basura orgánica en diversas aplicaciones ecológica eco lógicas. s. Un simple contenedor, unas cuantas instrucciones y paciencia es lo único que se necesita para comenzar a tener un propio compost en casa o para emplearlo a gran escala. Esta investigación servirá como una referencia para todos aquellos que estén interesados en contribuir de manera sencilla a la reducción de la contaminación.
II.
PROCESO INDUSTRIAL QUE ORIGINA EL PRODUCTO Para la elaboración del compost se hará uso de tres desechos:
Cáscara de arroz
Biorresiduos
Melaza
A continuación se explican los procesos industriales que dan origen a cada uno de estos productos:
PROCESO DE OBTENCIÓN DE CÁSCARA DE ARROZ: El pilado de arroz cáscara consiste en remover del grano cosechado y seco, las glumas (descascarado), los tegumentos y el embrión que corresponden a la estructura de la cariópside y constituye el salvado, o polvillo, para producir arroz pulido o blanco con un mínimo de grano quebrado y de impureza final. (Ospina Machado, 2002) El arroz en cáscara llega transportado por un tráiler o camión que es descargado por los obreros. Luego pasa a través de las siguientes etapas:
a) Recepción: El arroz cáscara llega del campo en sacos de yute con 50 kg.
b) Inspección: Se realiza el control de humedad y de porcentaje de impurezas
c) Pesado: Se realiza en una de balanza de 100 kg.
d) Secado de Arroz: Para poder ser pilado el arroz debe tener entre 14.5% a 16% de humedad dependiendo de la variedad del arroz. Proceso muy importante que requiere de un tiempo prudencial. Si el secado es muy lento, se permite el desarrollo de microorganismo por el alto contenido de humedad, lo cual provocara un calentamiento de la masa y en consecuencia un deterioro de la masa y en consecuencia un deterioro del mismo. Por otro lado, si el secado es muy rápido se corre riesgo de que el grano sufra daños en su cariópside y la muerte del embrión a causa del excesivo calor. Para realizar este proceso, existen dos métodos:
Convección natural: La energía solar es utilizada directamente sobre el grano.
Convección forzada: A través de un soplador, el aire que transportara el calor a la masa del grano
e) Traslado: Este es realizado por los obreros, llevando al hombro cada saco, trasladándolo desde el área hacia la tolva principal donde es arrumado.
f) Pilado:
Almacenamiento en la tolva: Después de ser transportado hasta aquí es vaciado por los obreros. Esta tolva principal tiene la capacidad de 300 sacos.
Primera selección: Se separa la pajilla semiquemada y las impurezas en el prelimpiador.
Figura 1: Prelimpiador
Fuente: Piladora “Doña Carmela”, Lambayeque (Perú)
Primer descascarado: El arroz llega hasta aquí por medio del segundo elevador. El arroz es descascarado mediante dos rodillos (rodillos de goma) que giran en forma contraria. Se emplea una máquina llamada descascaradora, las cuales separan la pajilla del grano; pero sólo al 96% o 98%. En este proceso se eliminan entre el 60 y el 80% de las cáscaras (que son el residuo que nos interesa).
Figura 2: Descascarador
Fuente: Piladora “Doña Carmela”, Lambayeque (Perú)
Segunda selección: Se realiza en una máquina llamada mesa paddy o seleccionadora, ya que se encarga de seleccionar el arroz con cascara (paddy), del arroz sin cáscara. Éste último es trasladado hacia el pulidor y el arroz con cáscara retorna a las descascaradoras. El arroz llega aquí del circuito cerrado a través del cuarto elevador. Esta separación se realiza a través de movimientos vibratorios. Esta máquina se encarga de
retomar el arroz paddy o con cáscara al segundo elevador que alimenta a la descascaradora. El 60% del arroz se encuentra óptimo para pasar a la siguiente etapa, pero el 40% restante debe reingresar a la descascaradora.
Figura 3. Mesa paddy
Fuente: P iladora “Doña Carmela”, Lambayeque (Perú)
Tercera selección: En la mesa rota vaivén se separa en 80% el arroz entero del partido.
Figura 4. Mesa rota vaivén
Fuente: Piladora “Doña Carmela”, Lambayeque (Perú)
El clasificador separa el 20% sobrante del quebrado, obteniendo arrocillos tres cuartos y un medio.
Figura 5. Clasificador
Fuente: Piladora “Doña Carmela”, Lambayeque (Perú)
Pulido: El arroz llega en cáscara hasta aquí por medio del quinto elevador. Esta primera pulidora se encarga de pulir el arroz de un 30%. Interiormente la pulidora contiene una piedra pómez que con la fricción tiende a pulir el arroz. Esta pulidora y los dos siguientes están unidos a un conducto llamado “Sinfín” ,
por donde transporta el polvillo, para
luego ser envasado a sacos. La pulidora se encarga de separar la cutícula superficial del grano, puliéndolo, lustrándolo, abrillantándolo y sustrayendo el polvo.
Figura 6. Pulidora
Fuente: Piladora “Doña Carmela”, Lambayeque (Perú)
Selección a color: Clasifica el arroz entero del arroz 3/4, este clasificado es alimentado por el décimo elevador, Una vez clasificado el arroz es llevado a diferentes elevadores, uno de arroz entero y otro de arroz 3/4. El selector de color separa el grano limpio entero del grano manchado (descartes). El arroz de buena calidad es aquel de color transparente. El color negro en los granos de arroz se debe a plagas, el color amarillo se debe a la humedad y el color blanco indica que ha sido mal formado.
Figura 7. Selector de color
Fuente: Piladora “Doña Carmela”, Lambayeque (Perú)
Almacenado de Tolvas: El arroz allega a las tolvas por medio de elevadores de 11º y 12º, donde en una tolva se almacena el arroz entero y la otra el arroz de 3/4.
Empaquetado: Esta es la única operación donde el obrero se encarga de pesar 50 kg de arroz en cada saco para posteriormente ser cosido.
Almacenado: Después de ser pesado y cosido el saco de arroz es trasladado hacia el almacén donde se arrumará en camas de 5x18 sacos de alto. Aquí el arroz puede permanecer un tiempo mínimo de 2 a 3 meses siempre y cuando el ambiente esté limpio.
El siguiente diagrama de flujo representa el proceso anteriormente descrito:
PROCESO DE OBTENCIÓN DE LA MELAZA: La melaza es un subproducto del proceso del azúcar, es por esto que para explicar cómo se da la obtención de la melaza es necesario analizar las operaciones unitarias de la elaboración de azúcar. La caña llega a la fábrica ya habiendo sido cortada (ya sea manual o mecánicamente). En seguida la caña se descarga en las mesas transportadoras para luego pasar al proceso de molienda.
Molienda: En esta etapa se agrega agua caliente para obtener la máxima cantidad de sacarosa en un proceso llamado maceración. Se separa el jugo del bagazo, el cual luego será utilizado para generar energía eléctrica por medio de calderas.
Clarificación: El jugo obtenido es colado iniciando la primera etapa de calentamiento facilitando la sedimentación de sólidos insolubles y separándolos del jugo claro que queda en la parte superior del clarificador, los cuales son llevados a los filtros rotatorios al vacío para la recuperación de su contenido de sacarosa. De esta operación se obtiene un subproducto llamado cachaza la cual será utilizada como abono para los campos de cultivo de cañas de azúcar.
Evaporación: El jugo claro es enviado al tándem de evaporación para ser concentrado hasta obtener la meladura, la cual es purificada en los clarificadores antes de ser llevada a los tachos.
Cristalización: Es en los tachos (recipientes al vacío de un solo efecto) donde se produce la masa cocida conformada por cristales de azúcar y miel. El trabajo de cristalización se lleva a cabo empleando el sistema de tres cocimientos para lograr la mayor concentración de sacarosa
Centrifugación: La masa cocida para a las centrífugas de alta velocidad que separan los cristales de azúcar del licor madre. Durante este proceso el azúcar
es lavado para retirar los residuos de miel o también llamada melaza . La melaza es luego usado para la alimentación del ganado así como también es usado como materia prima para la producción de arroz.
Secado: Los cristales de azúcar húmedos son llevados a una secadora industrial donde se evaporaran los restos de agua que queden en los cristales.
Envasado: Una vez el azúcar este seco, es empacado en sacos de diferentes presentaciones según las necesidades de los clientes.
El siguiente diagrama de flujo representa el proceso anteriormente descrito:
PROCESO DE OBTENCIÓN DE BIORRESIDUOS: Según la composición de los residuos de competencia municipal en España (1996), del I Plan Nacional de Residuos Urbanos, la proporción en peso de materia orgánica contenida en el residuo es del 44%, de manera que es la fracción predominante en los residuos de competencia municipal y, por tanto, la que se genera en cantidades mayores. De acuerdo con otro estudio de estimación de la composición de los residuos de competencia municipal en España, realizado en 1999, el porcentaje en peso de materia orgánica seria de un 48,9 % (MARM, 2005).
Tabla 1. Procedencia de los biorreduos
BIORRESIDUOS
Domicilios
Actividades comerciales Equipamientos y servicios municipales
Preparación de alimentos Consumo de alimentos Mal estado o caducidad de los alimentos Restos vegetales y de poda Jardinería Huertos privados Comercios de alimentación Servicios de hostelería Comedores en colegios Dependencias municipales Jardinería y mantenimiento de plantas Huertos urbanos públicos
III. CARÁCTERÍSTICAS DEL RESIDUO BIORRESIDUOS DOMÉSTICOS: Los biorresiduos domésticos son los residuos orgánicos biodegradables de origen vegetal y/o animal, susceptibles de degradarse biológicamente generados en el ámbito domiciliario y comercial (siempre que estos últimos sean similares a los primeros).
Figura 8. Biorresiduos domésticos
Los biorresiduos según su naturaleza se dividen en:
Residuos orgánicos de origen alimentario y de cocina (se incluyen los de transformación de alimentos).
Residuos vegetales o Fracción Vegetal (FV) procedentes de las zonas verdes y vegetación privadas y públicas.
Desde una perspectiva de la gestión de los residuos orgánicos domésticos están constituimos por las siguientes fracciones:
Fracción Orgánica (FO): Cuando se recoge de forma separada se utiliza el término FORS (fracción orgánica de recogida separada). Está constituida por:
Restos de la preparación de la comida o manipulación y elaboración de los productos alimentarios, restos sobrantes de comida, alimentos en mal estado y excedentes alimentarios que no se han comercializados o consumido (separados de su envase o embalaje).
Fracción Vegetal en forma de restos vegetales de pequeño tamaño y de tipo no leñoso procedentes de jardinería y poda (ramos de flores mustios, malas
hierbas, césped, pequeñas ramas de poda, hojarasca, etc.). Esta fracción vegetal, considerada como similar a la FORS, puede gestionarse también “in situ” o de forma independiente a los restos de comida, según la
configuración de los servicios de recogida y los niveles de generación.
Poda: constituida por la Fracción Vegetal en forma de restos vegetales de jardinería y poda de mayor tamaño y de tipo leñoso. Por sus características requiere una gestión específica por cuestiones relacionadas con logística de recogida, el tratamiento y la temporalidad de generación (frecuencia y periodo).
Figura 9. División de los biorresiduos
La FO es una fracción con unas características muy singulares que condicionan en gran medida el diseño y desarrollo de su separación en origen, su recogida y su posterior tratamiento:
No es una fracción uniforme, por su naturaleza y origen, ni en tipología ni en composición, y está sujeta a los hábitos alimentarios y a los cambios estacionales.
Es el más inestable de los residuos de competencia municipal, debido a su elevado contenido en agua (alrededor del 80% en peso) y en materia orgánica
(hidratos de carbono, proteínas y grasas). Es fácilmente degradable por los microorganismos. Por todo ello, se generan lixiviados y malos olores durante su gestión.
Su densidad y su grado de humedad pueden presentar variaciones vinculadas a los cambios producidos en la composición de los materiales que la forman.
Tiene una densidad bastante elevada y variable, entre 0,6-0,8 t/m 3 (si contiene restos vegetales la densidad desciende a 0,25-0,3 t/m 3), lo cual hace que pese mucho y ocupe poco espacio, presentando en general una baja compactibilidad.
Tabla 2. Propiedades de los biorresiduos de acuerdo a su humedad HUMEDAD Materia orgánica Nitrógeno orgánico Relación C/N Densidad Mal olor Generación
ALTA (75 A 85%)
75 a 85% 5,50% 17 0,6 a 0,8 t/m Sí Constante
BAJA (20 A 40%)
80% 1,20% 32 0,3 a 0,4 t/m (triturada) No Estacional
A nivel de recogida y gestión se pueden integrar en la FORS otros residuos biodegradables como los elementos de celulosa, derivados de la madera y otros compostables en general. Los principales materiales de la FO son:
Restos de comida y restos de preparación de la comida (cocinados o crudos):
Pieles y restos de fruta y verdura
Huesos y restos de carne
Espinas y restos de pescado, así como caparazones y conchas de marisco
Cáscaras de huevo y pieles y cáscaras de frutos secos
Restos de comida y comida en mal estado
Restos de pan
Poso de café y restos de infusiones
Restos vegetales de pequeñas dimensiones:
Ramos marchitos, flores y hojas secas
Malas hierbas, césped, pequeñas ramas de poda y hojarasca
Residuos de papel
Papel de cocina sucio
Servilletas de papel sucias
Pañuelos de papel
Materiales compostables:
Bolsas compostables
Otros materiales compostables
Otros materiales:
Tapones de corcho
Serrín
Astillas y virutas de madera natural
Mondadientes y palos de helado, palillos de comida china o de cocinar pinchos, etc. Excrementos de animales domésticos sin lechos ni arenas absorbentes
Aunque existen experiencias donde se limita la tipología de residuos orgánicos considerados aptos para la recogida separada de la FO (únicamente residuos vegetales, o bien, sólo crudos pero no cocinados), esto reduce los beneficios y las ventajas potenciales de su gestión y no evita la necesidad de gestionar adecuadamente el resto de la fracción orgánica que permanecerá en la fracción resto. A continuación se muestra un análisis más detallado de las características de algunos biorresiduos comunes:
Cáscaras de frutas La cáscara es la capa protectora de una fruta o un vegetal, del cual se puede desprender. Es de común conocimiento que las frutas son un alimento muy bueno para la salud. Muchas personas comen la futa y luego tiran la cáscara a la basura. No están consientes que además de no estar ayudando al medio ambiente, ensuciando e incitando a roedores, perros e insectos a meterse en la basura, podrían estar desperdiciando mucho más que una cáscara inservible.
Cáscara de Naranja: Las características físico-químicas de la cáscara de naranja ( Citrus sinensis L.) se presentan en la siguiente tabla.
Tabla 3. Caracterización de las cáscaras de naranja Parámetro
Cáscara
Sólido solubles (ºBrix) Acidez iónica (pH) Acidez titulable (g ácido cítrico/100) Carotenoides totales (mg/mL jugo) Relación ºBrix /Ácidez Grasa (%)
No determinado No determinado No determinado 0,014 + 0,002 No determinado 3,06 + 0,20
Humedad (%)
5,639 + 0,30
Fuente: Laboratorio de Biomoléculas, Universidad Simón Rodríguez, Canoabo.
Ingeniería
de
Alimentos,
Debido a que esta información fue obtenida de un laboratorio, es necesario compararlas con resultados de otras fuentes. La humedad tiene un valor de 5,6% siendo cercano a resultados determinados por otros autores que señalan un valor de 4,8%. En cuanto al porcentaje de grasa obtenido (3,06%) es superior al señalado por Moreno-Alvarez et al.,de 2,63%. De igual manera, este valor se encuentra en el rango establecido en la norma COVENIN que indica un porcentaje mínimo de 3% en materia grasa. El contenido de carotenoides totales (CCT) determinado fue de 0,014 mg CCT/mL siendo inferior al obtenido por Moreno-Álvarez et al., quienes determinaron un límite mínimo de 0,016 mg/mL de carotenoides totales en cáscaras de naranjas. En cuanto a la composición físico-química de la cáscara de naranja, podemos resumir en la siguiente tabla:
Tabla 4. Composición físico química de la cáscara de naranja
Componentes principales (%)
Minerales (%)
Vitaminas (mg/kg)
Aminoácidos (%)
Materia seca Proteína Carbohidratos Grasas Fibra Cenizas Calcio Magnesio Fósforo Potasio Azufre Colina Niacina Ácido pantoténico Riboflavina Arginina Cistina Lisina Metionina Triptofano
90 6 62,7 3,4 13 6,9 2 0,16 0,1 0,62 0,06 770 22 14,96 22,2 0,28 0,11 0,2 0,11 0,06
Fuente: Demain A. y Solomon N., 1986
Los valores para la cáscara están dentro de los rangos permitidos por Splittstoesser para verduras y hortalizas 4 x 10³ a 2,8 x 10 7 UFC/g. La carga de estos organismos es procedente del suelo y el aire, que pueden ser incorporados por la manipulación de las frutas o insectos.
Tabla 5. Caracterización microbiológica de las cáscaras de naranja Análisis
Cáscaras
Aerobios mesofilos UFC/mL
4,3x10³
Mohos UFC/mL
5,3x10³
Levaduras UFC/mL
6,4x10³
Aerobios psicrófilos UFC/mL
Mayor a10
NMP/mL Coliformes totales
Mayor a 3
Escherichia coli
No detectado
Fuente: Laboratorio de Biomoléculas, Ingeniería de Alimentos, Universidad Simón Rodríguez, Canoabo.
Cáscara de Mandarina Tabla 6. Caracterización fisicoquímica de las cáscaras de mandarina Parámetro
Valor promedio (mandarinas)
Sólidos solubles (o Brix) Acidez titulable (+) Acidez iónica (pH)
11,00 ± 0,23 1,23 ± 0,09 3,70 ± 0,25
Ratio (Brix/acidez titulable)
8,94 ± 0,09
1 valor promedio de tr es repeti ciones ± ds + expr esado (g ácido cítr ico / 100 mL jugo)
En cuanto a la caracterización microbiológica de las cáscaras de mandarina, los resultados obtenidos en este estudio fueron similares a los señalados por Moreno-Alvarez et al. (24)
Tabla 7. Caracterización microbiológica de las cáscaras de mandarina. Parámetro
Mandarina**
Aerobios mesófilos 3,4 x 105 Mohos 3,2 x 103 Levaduras 7,5 x 105 ** UFC / g. Fuente: Laboratorio de Biomoléculas, Ingeniería de Alimentos, Universidad Simón Rodríguez, Canoabo
Cáscara de piña La cáscara de piña está constituida por una gran variedad de compuestos químicos, los cuales son característicos según la variedad, el grado de madurez de la fruta, y las condiciones de cultivo (clima, altitud, zonas de cultivo), los cuales pueden afectar el comportamiento del sustrato (cáscara de piña) al ser sometido para la realización de un compostaje. De manera comparativa, los resultados obtenidos en la caracterización de esta variedad de piña son mucho mayores que los obtenidos por Sibaja et al.
1988, a excepción de la lignina, sin embargo, se debe tomar en cuenta
que la variedad utilizada en el estudio de Sibaja (1988), fue Champaka.
Tabla 8. Composición de la cáscara de piña (variedad MD2). Humedad
Cenizas Solubilidad agua fría Solubilidad agua caliente Solubilidad ciclohexano- etanol Lignina α-celulosa Holocelulosa Xilano
7,46 % (± 0,01) 4,25 % (± 0,01) 29,32 % (± 0,01) 30,93 % (± 0,01) 24,74 % (± 0,02) 9,05 % (± 0,02) 41,19 % (± 0,01) 65,61 % (± 0,01) 28,40 g/L (± 0,04)
Tabla 9. Caracterización de los desechos de piña sin tratar. Desecho
pH
Cáscara de piña Corazón de piña
Acidez*
Sacarosa (%)
Cenizas (%)
3,70 70,56 4,16 0,43 3,90 47,62 5,89 0,26 *mL de NaOH 0.1 N/100 g de jugo
Proteína (mg/mL)
10,4 4,4
Fuente: Vega-Baudrit, J. Sibaja, M., Lopretti, M.
Pasto fresco La mayor parte de los componentes de las pajas de cereales (incluyendo proteína y minerales), están asociados a la pared celular. Como media, contienen un 72% de FND distribuída en un 38% de celulosa, un 25% de hemicelulosa, un 8% de lignina y un 0,2% de cutina. Las dos primeras son potencialmente fermentables por la flora digestiva, pero su degradación se ve limitada por la estructura cristalina de la celulosa y por la existencia de enlaces covalentes con la lignina. Como consecuencia, la velocidad de degradación en el rumen es muy lenta (del orden de un 10 y un 25% a las 12 y 24 h, respectivamente) y los niveles finales de digestión son bajos (50% a las 72 h). La baja velocidad de digestión condiciona también una escasa capacidad de ingestión. Su valor energético es todavía inferior en monogástricos, dado el menor tiempo de permanencia de la digesta en el área fermentativa. No obstante, tiene un cierto valor en estas especies (especialmente en conejos), al igual que en rumiantes en cebo intensivo, como aporte de fibra larga. La paja tiene un bajo contenido en proteína bruta (3,4%) que, además, es casi totalmente indigestible. Esto es debido a que en su mayor parte (75%) se encuentra ligada a la pared celular. El resto está constituida por nitrógeno no proteico fácilmente soluble. Por otra parte, presenta marcadas deficiencias en la mayor parte de los macrominerales (excepto potasio, cloro y hierro) y en vitaminas. A pesar de su bajo valor nutritivo, la paja puede constituir una elevada proporción (hasta un 70%) de dietas de mantenimiento de rumiantes extensivos. En estos casos, debe complementarse con fuentes de energía y
proteína y con un corrector vitamínico-mineral para evitar una pérdida excesiva de peso. Los concentrados de fibra digestible (pulpa de remolacha o cascarilla de soja) a niveles moderados (5-10%) se consideran la complementación energética ideal de forrajes de mala calidad. Esto es debido a que su inclusión, además de proporcionar nutrientes fácilmente asimilables, favorece la proliferación de floracelulolítica y, por tanto, la digestión de la paja. Lo contrario ocurre con los concentrados de almidón o de azúcares cuyo efecto acidificante del contenido ruminal se ve acentuado por la baja capacidad tampón de la paja.
Tabla 10. Composición química y digestibilidad en paja de cereales Tipo de paja
Proteína cruda
Digestibilidad de la MS
Arroz Avena Cebada Centeno Trigo
3,0 – 11,0 3,70 – 4,90 4,0 – 4,40 3,30 – 3,80 3,20 – 4,50
35 – 42 50 45 – 50 44 39 – 53
El tipo de clima es otro factor que afecta la calidad de las pajas, presentándose en climas templados pajas de mejor calidad que aquellas provenientes de climas tropicales. Esto se debe a una menor proporción de pared celular y lignina en los cultivos desarrollados en zonas templadas. El grado de enmalezamiento, al momento de la cosecha, es otro factor que afecta el valor nutritivo ya que la mezcla total cosechada tendrá un mayor contenido de proteínas y una mayor digestibilidad. Es necesario mencionar que el tiempo de permanencia de la paja en el campo, previo su almacenamiento, también afecta su valor nutritivo, ya que la exposición a la irradición solar y a las lluvias provoca una disminución del contenido de nutrientes, además de la contaminación con hongos.
CASCARILLA DE ARROZ: La cascarilla de arroz presenta una gran variedad de características fisicoquímicas que es preciso estudiar, según la aplicación que se desee darle.
Características físicas de la cascarilla de arroz
Forma, tamaño y peso La cascarilla de arroz toma la forma del grano cariópside y su dimensión es variada por las numerosas variedades que existen, estas fluctúan en longitud de 4-14 mm., en ancho 2-4 mm, y un espesor promedio de 50µm. A simple vista tiene una apariencia uniforme en la superficie exterior pero al observarse al microscopio se aprecia una
superficie
rugosa con crestitas a diferencia de la interior que es lisa, como se ve en las figuras, esto influye para que el aire quede atrapado en los intersticios exteriores e influya en la humedad de la cáscara.
Figura 10. Superficie exterior de la cascarilla vista al microscopio (X 500)
Fuente: Xavier Díaz, Proyecto de Grado, Modelo predictivo de combustión de la cascarilla de arroz, ESPOL, 1991.
Figura 11. Superficie interior de la cascarilla a vista al microscopio (X 500)
Fuente: Xavier Díaz, Proyecto de Grado, Modelo predictivo de combustión de la cascarilla de arroz, ESPOL, 1991.
Para lograr una completa descripción de la cascarilla de arroz, es necesario determinar su peso. La medición del peso de las muestras se realiza con la cascarilla, unida por su extremo, en una balanza analítica. (Figura 10). El rango de peso de una simple muestra fue de 2,944 – 3,564 mg, en base seca. Una de las dificultades para la medición de su peso es la cantidad de pequeñas porosidades que posee lo que influye en el contenido de humedad. La medición en una balanza electrónica extractora de humedad es necesaria.
Propiedades físicas Las propiedades físicas se refieren al contenido de humedad, materia volátil, contenido de cenizas y densidad de la cascarilla de arroz, para obtener valores cuantificados se usa el análisis inmediato que consiste en usar un horno, donde se va elevando la temperatura y se va observando la pérdida de peso del material.
-
Humedad Su humedad es de 10% debido a su carácter hidrofóbico.
Material Volátil
-
Tabla 11. Contenido de volátiles en la cascarilla de arroz Zona 1
Canadá Zona 2 Zona 3
66,40%
67,30%
63%
Zona 4
California Zona 5
China Zona 6
Colombia Zona 7
67,70%
63,52%
51,98%
65,47%
En el Perú la cascarilla de arroz tiene un 57,77% de materia volátil y se puede observar que se encuentra dentro del rango mundial (entre 51,98% y 67,70%).
Contenido de cenizas
-
Tabla 12. Contenido de cenizas en la cascarilla de arroz Zona 1
20%
Canadá Zona 2 Zona 3
18,8%
24,6%
Zona 4
California Zona 5
China Zona 6
Colombia Zona 7
18,2%
18,67%
16,92%
17,89%
En el Perú el contenido de ceniza tiene un valor del 17,51% y se encuentra dentro del rango mundial (16,92% - 24,60%).
-
Densidad La densidad de la cascarilla de arroz es aproximadamente 100 kg/m 3, siendo un valor muy cercano a los 110 kg/m 3 que tiene la cascarilla de arroz en el Perú. En la siguiente tabla podemos observar de manera resumida los valores de las propiedades físicas de la cascarilla de arroz en el Perú.
Tabla 13. Valores de las propiedades físicas de la cascarilla de arroz en el Perú
Parámetros
Valores
Humedad Materia volátil Contenido de cenizas Carbono fijo Poder calorífico
10,44% 57,77% 17,51% 14,27% 12924,38 KJ/kg
Fuente: Pontificia Universidad Católica del Perú
Características químicas de la cascarilla de arroz La cascarilla de arroz es un tejido vegetal que está compuesto por tres
polímeros celulosa, lignina y hemicelulosa.
La celulosa es un polímero lineal de unidades anhidroglucosa su compuesto es típicamente (C6H10O5)
Hemicelulosa: es un polímero mixto conformado por pentosas y hexosa.
Lignina es un polímero irregular de unidades fenilpropano. Cuando es sometida a altas temperaturas desarrolla una propiedad aglomerante en la cascarilla de arroz, transformándola en una pasta sólida "Grumo de cascarilla al rojo vivo" difícil de romper.
Tabla 14. Caracterización química de la cascarilla de arroz en varios lugares del mundo (%) Lugar
Zona 1
Canadá Zona 2 Zona 3
Zona 4
Colombia Zona 5
29,20 33,47 26 33,50 39,05 Celulosa 20,10 21,03 18,10 21,35 27,06 Hemicelulosa 20 18,80 24,60 18,20 22,80 Lignina Fuente: Guevara, Maribel. Caracterización y evaluación de la cascarilla. Bogotá: Trabajo de grado. 1995, p.76. y Carlos Yi Huaraz Choi, 2013.
Los rangos obtenidos para el análisis químico a nivel mundial corresponden a los siguientes: La celulosa 25,89% – 39,05%; hemicelulosa 18,10% – 27,06% y la lignina 18,20% – 24,60 %. Cuando los tres polímeros se juntan forman un bloque copólimero, y su composición varia través de la pared celular. Uno de
los elementos que se encuentra en mayor cantidad en la cascarilla de arroz es la celulosa siendo el principal componente de las fibras como se observa en la tabla anterior.
Propiedades químicas de la cascarilla de arroz Propiedades químicas se refiere a la composición química de la cascarilla de arroz. Cabe mencionar que esta no presenta propiedades nutritivas significativas, contiene un alto porcentaje de dióxido de silicio (SiO 2). A continuación se presenta la siguiente figura que muestra la composición química de la cascarilla de arroz.
Tabla 15. Composición química de la cascarilla de arroz
Componente
Valor (%m/m)
SIO2 K 2O MgO CaO
42,16 0,472 0,053 0,127
Fuente: Treviño y Gómez, 2003
Tabla 16.Análisis químico de la cascarilla de arroz
Fuente: Artículo Sustrato
Tabla 17.Análisis químico de la cascarilla de arroz
Fuente: Artículo Sustrato
MELAZA: La melaza es un líquido denso y negruzco constituido por el residuo que permanece en las cubas después de la extracción de la mayor parte de los azúcares de remolacha y caña por cristalización y centrifugación. En el caso de la remolacha, el rendimiento del proceso es de 4 kg de melaza por cada 100 kg.
Características de la melaza
Tiene un efecto nematostático durante todo el ciclo del cultivo con el uso continuo.
También tiene efecto formicida, es muy útil cuando hay plagas que son transportadas y cuidadas por las hormigas, como las cochinillas o áfidos. También, es una buena solución para las zonas donde existen problemas con la cosecha.
Tiene un pH ácido y hay indicios de que la melaza es una fuente de energía para las raíces en momentos de estrés y es un acidificante de la zona radicular que mejora la disponibilidad de los nutrientes.
Tabla 18. Composición de la melaza (%) Composición
%
Humedad Sacarosa Glucosa Levulosa Otras sustancias reductoras Otros carbohidratos Cenizas Compuestos nitrogenados Compuesto no nitrogenados Ceras, esteroides y estero fosfolípidos
20 35 7 9 3 4 12 4,5 5 0,4
Tabla 19. Otras propiedades de la melaza Propiedad
Mínimo
Máximo
Peso específico
1,39
1,44
pH (dilución 2:1)
4,5
6,00
ºbrix
79,35
91,60
IV. PROCESO DE COMPOSTAJE Según el Proyecto de Sanidad Vegetal de la Cooperación Técnica Alemana, la elaboración de compost se basa en procesos de descomposición aeróbica de los residuos orgánicos y temperaturas controladas a través de las poblaciones de microorganismos existentes en los propios residuos, que en condiciones favorables producen un material parcialmente estable de lenta descomposición. Según SAGARPA, los factores por los que es importante elaborar una composta son:
Mejora la sanidad y crecimiento de las plantas.
Mejora las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo.
Es fuente importante de nutrientes para las plantas.
Aumenta la capacidad de retención de humedad del suelo y la capacidad de intercambio de cationes en el mismo.
Es la fuente de alimento para microorganismos.
Amortigua los cambios de pH en el suelo.
Disminuye los cambios bruscos de temperatura.
Las plantes pueden absorber más nitrógeno como consecuencia de la relación C/N en el suelo.
Logra descomposición parcial o casi completa de algunos residuos agrotóxicos.
Materiales para el compostaje: Una composta requiere del suministro de desechos orgánicos, que por su origen se clasifican en:
Domésticos: Se consideran materiales residuales de la preparación de comidas (partes de frutas, verduras, cáscaras de huevo, etc.) y desechos de origen animal (carne, piel, sangre, huesos y otros).
De jardín: Incluye los restos de cultivos de las huertas, flores muertas, tallos, pastos y hojarascas.
Subproductos agrícolas: Los más utilizados son los residuos de cosecha de prácticamente todo cultivo (por ejemplo arroz, trigo, cebada, maíz, caña de azúcar, frijol, girasol, etc.), así como cascarillas y salvado obtenidos de la trilla o la molienda.
Desechos del ganado: Los estiércoles, orina y deyecciones de todo tipo de animales, son excelente para el compostaje ya que contienen un alto porcentaje de nutrientes.
Forestales: Los restos de árboles, hojas y ramas caídas son fuente importante de material para la elaboración de compostas. Estos desechos contienen grandes cantidades de lignina y celulosa que se descomponen parcialmente en la pila de compostaje y continúan mineralizándose en el suelo después de ser aplicadas.
Es conveniente mezclar materiales con altas y bajas relaciones C/N para que el nitrógeno liberado por los materiales de baja relación de carbón-nitrógeno pueda ser utilizado por los materiales de alta relación C/N, y así los materiales se complementan desde el punto de vista de una descomposición más rápida. A continuación de presenta un cuadro con algunos materiales comúnmente usados para los compostas con sus respectivas relaciones de C/N:
Tabla 20. Relación C/N de los principales materiales utilizados para la composta
Fuente: Martin, 1992; FAO, 1991; F.I.E.Ch, 1995
Es importante señalar que los microorganismos asimilan 30 partes en peso de carbono por una parte de nitrógeno para formar proteínas y generar energía, por lo tanto se recomienda que los materiales para la composta tengan una relación C/N de 30/1, con rango de variación de 26 a 35.
Proceso de compostaje Cuando no se cuenta con una mezcla adecuada de desechos orgánicos, el proceso de compostaje es lento y el producto final es una material de baja calidad. Para evitar eso, se pueden adicionar otros materiales que mejoran la composición química y estructura de las pilas. Estos materiales son:
Activadores: Son sustancias que estimulan la descomposición; contienen gran cantidad de proteínas y aminoácidos, como son los estiércoles y desechos orgánicos en general. En este grupo figuran el sulfato de amonio, la úrea y otros fertilizantes nitrogenados comerciales.
Inoculantes: Son cultivos especiales de bacterias o medios donde se encuentran los organismos encargados de la descomposición orgánica. Entre ellos se pueden señalar a las bacterias de género Azatobacter, a la composta madura, la fosforita molida, el fosfato de calcio y la tierra, etc.
Enriquecedores: Son fertilizantes comerciales incorporados al proceso. La cantidad de nutrientes contenidos en la composta se mejora obteniéndose un mejor producto para las plantas.
La materia orgánica debe estar constituida por una buena relación de sólidos, líquidos y gases que permitan el constante intercambio de sustancias. El tamaño de las partículas debe ser de 1,3 a 5 cm si se trata de papel y residuos vegetales o de cocina y menor a 1,3 cm si es madera. Se busca con esto que el intercambio de sustancias sea eficiente. Un tamaño pequeño de partícula supone mayor superficie de contacto y, por lo tanto, fermentaciones rápidas y homogéneas. Sin embargo, si el tamaño es excesivamente pequeño pueden originarse problemas de
compactación que impiden una aireación adecuada. Hay también algunos factores que se deben considerar en la elaboración de compost:
Temperatura: Esta en función del incremento de la actividad microbiológica del abono, que comienza con la mezcla de los componentes. Esto se debe a las oxidaciones biológicas exotérmicas. Esta fase se llama termofílica y es donde ocurre la descomposición más rápida de la materia orgánica. La temperatura óptima para la descomposición termofílica es de 50°C a 60°C considerando la producción de CO 2. En algunas ocasiones, la temperatura por la actividad microbiana puede alcanzar hasta 76°C, situación no deseable debido a que a temperaturas de 64°C la pérdida de nitrógeno en forma de amoníaco es muy alta. Durante los primeros días, la temperatura se eleva a 60°C o 70°C. Posteriormente se estabiliza a 40°C o 50°C. Si la temperatura no aumenta, indica que hay un defecto en la aireación, baja relación de C/N o un bajo nivel de humedad. Temperaturas elevadas mayores a 65°C pueden ocasionar la muerte de bacterias benéficas, lo que frena la fermentación y provoca pérdidas de nitrógeno. Para sanear el material de la composta se requiere de una temperatura de 60°C a 65°C durante 2 o 3 semanas. Sin embargo, si el material presenta este rango de temperatura durante 5 o 6 semanas es una señal de anormalidad en el proceso y pudiera ocurrir un retraso en la estabilización de la composta. Cuando existen deficiencias en el proceso de aireación y mezclas no equilibradas, generalmente hay una baja temperatura.
La humedad. Determina las condiciones para el buen desarrollo de la actividad y reproducción microbiológica durante el proceso de la fermentación cuando está fabricando el abono. Tanto la falta como el exceso de humedad son perjudiciales para la obtención final de un abono de calidad. La actividad biológica disminuye cuando la humedad es menor al 12%. Ante un exceso de humedad, hay un descenso en la temperatura y se genera una producción de olores desagradables. Cuando la circulación de oxígeno es
limitada y los contenidos de humedad son del orden del 60%, la actividad microbiana disminuye. La humedad óptima, para lograr la mayor eficiencia del proceso de fermentación del abono, oscila entre un 50 y 70 % del peso.
La aireación. Es la presencia de oxigeno dentro de la mezcla, necesaria para la fermentación aeróbica del abono. Se puede incrementar la aireación por medio de volteos periódicos de las pilas, de este modo se suministra oxígeno y se disipa el calor. Para determinar algunos intervalos en días óptimos para realizar el volteo se consideran factores como la temperatura y la humedad, así surgen la recomendación de realizar el primer volteo a los 22 días y posteriormente cada 7 o 15 días. En la práctica, esta actividad se realiza cuando la temperatura es cercana a los 70°C o la humedad mayor a 60%. Se calcula que dentro de la mezcla debe existir una concentración de 6 a 10% de oxígeno. Si en caso de exceso de humedad los micro poros presentan un estado anaeróbico, se perjudica la aeración y consecuentemente se obtiene un producto de mala calidad.
El tamaño de las partículas de los ingredientes. La reducción del tamaño de las partículas de los componentes del abono, presenta la ventaja de aumentar la superficie para la descomposición microbiológica. Sin embargo, el exceso de partículas muy pequeñas puede llevar a una compactación, favoreciendo el desarrollo de un proceso anaeróbico, que es desfavorable para la obtención de un buen abono orgánico fermentado. Cuando la mezcla tiene demasiado partículas pequeñas, se puede agregar relleno de paja o carbón vegetal.
El pH. El pH necesario para la elaboración del abono es de un 6 a 7.5. Los valores
extremos
perjudican
la
actividad
microbiológica
en
la
descomposición de los materiales.
Relación carbono-nitrógeno. La relación ideal para la fabricación de un abono de rápida fermentación es de 25:35 una relación menor trae pérdidas considerables de nitrógeno por volatización, en cambio una relación mayor alarga el proceso de fermentación.
El carbono es el principal constituyente de las estructuras celulósicas, así como ligninas e hidratos de carbono de las plantas. Abunda en paja de cereales, cortezas, ramas leñosas, virutas de madera, serrin, cartón, etc. El nitrógeno abunda en las plantas tiernas y jóvenes de color verde, hierba fresca, leguminosas y deyecciones de animales, etc. El correcto proceso de compostaje precisas de una adecuada presencia de materias carbonatas y nitrogenadas. La relación C/N a veces no resulta fácil de conseguir dada la diversidad de materiales que entran en juego. De manera práctica, se podría emplear la relación de tres partes de materiales secos (ricos en celulosas y carbono) y una parte de material fresco y/o estiércol (ricos de nitrógeno).
Oxígeno. El consumo de oxígeno es directamente proporcional a la actividad microbiana; por ello existe una relación directamente proporcional entre el oxígeno consumido y la temperatura. La mayor cantidad de oxígeno se requiere durante la fase inicial de la descomposición debido al crecimiento de la población microbiana, el incremento de la temperatura y la gran actividad bioquímica. Durante la fase de estabilización la demanda de oxígeno decrece.
Componentes a emplear en el proyecto
La cascarilla de arroz La cascarilla de arroz mejora la estructura física del abono orgánico, facilitando la aireación, absorción de la humedad de la filtración de nutrientes en el suelo. También favorece el incremento de la actividad macro y microbiológica del abono y de la tierra, y al mismo tiempo estimula el desarrollo uniforme y abundante del sistema radical de las plantas. La cascarilla de arroz es una fuente rica en sílice, lo que confiere a los vegetales mayor resistencia contra el ataque de plagas insectiles y enfermedades. A largo plazo, se convierte en una constante fuente de humus. En la forma de
cascarilla carbonizada, aporta principalmente fósforo y potasio, y al mismo tiempo ayuda a corregir la acidez de los suelos. La cascarilla de arroz, puede alcanzar, en muchos casos, hasta una tercera parte del total de los componentes de los abonos orgánicos. En caso de no estar disponible, puede ser sustituida por la cascarilla de café, paja, abonos verde o residuos de cosecha de granos básicos u hortalizas.
Residuos vegetales Se emplearán residuos provenientes de restos de frutas y verduras frescas, los cuales le proporcionarán al compost una fuente de nitrógeno.
Melaza de Caña La melaza es la principal fuente de energía de los microorganismos que participan en la fermentación del abono orgánico, favoreciendo la actividad microbiológica. La melaza es rica en potasio, calcio, magnesio y contiene micronutrientes, principalmente boro.
Cal Agrícola La función principal de la cal es regular el nivel de acidez durante todo el proceso de fermentación, cuando se elabora el abono orgánico. Dependiendo del origen, puede contribuir con otros minerales útiles de la planta. La cal puede ser aplicada al tercer día después de haber iniciado la fermentación.
Figura 12. Aplicación de cal agrícola
Fuente: http://www.abc.com.py/imagenes/2012/03/21/cal-agricola paraguaya-con-el-mejor-prnt-143730_595_446_1.jpg
Pasto fresco Se emplea como fuente de nitrógeno y para fomentar una mejor aireación.
Agua El efecto del agua es crear las condiciones favorables para el desarrollo de la actividad y reproducción microbiológica durante el proceso de la fermentación. También tiene la propiedad de homogeneizar la humedad de todos los ingredientes que componen el abono. Tanto el exceso como la falta de humedad son perjudiciales para la obtención de un buen abono orgánico fermentado. La humedad ideal, se logra gradualmente agregando cuidadosamente el agua a la mezcla de los ingredientes. La forma más práctica de probar el contenido de humedad, es a través de la prueba del puñado, la cual consiste en tomar con la mano una cantidad de la mezcla y apretarla. No deberán salir gotas de agua de los dedos pero se deberá formar un terrón quebradizo en la mano. Cuando tenga un exceso de humedad, lo más recomendable es aumentar la cantidad de cascarilla de arroz o de café a la mezcla.
Las proporciones de cada uno de los materiales mencionados que se emplearán en este proyecto se muestran a continuación:
Se debe considerar que algunas cantidades cambiarán conforme sea necesario dadas las condiciones de humedad y otros factores. Asimismo, será necesaria la aplicación de algunas herramientas como: palas, baldes plásticos, regadera para la distribución uniforme de la solución de melaza y levadura en el agua, manguera para el agua, mascarilla de protección contra el polvo.
Cuidados que requiere la composta
Evitar que se seque u ocurran excesos de humedad (no debe escurrir agua). Pero hay que mantenerla siempre húmeda. Si la composta está muy seca, además de retrasarse la descomposición, pueden ocurrir invasiones de hormigas, ácaros y otros animales. Por el contrario, si la composta está muy húmeda ciertos hongos pueden proliferar y aumentar la producción de malos olores.
Se debe cuidar que la temperatura no rebase los 60°C. Si esto ocurre, conviene voltear o regar la composta. Una manera práctica de medir la temperatura de la pila consiste en introducir un machete durante 5 minutos en el centro de la misma, sacarlo y palparlo por la parte central. Temperaturas mayores de 60°C no se pueden soportar en una mano desnuda, por lo que nos podremos dar cuenta si se sobrepasa de este valor.
Al voltear la composta se favorece la penetración de aire, lo cual disminuye la producción de malos olores.
Se recomienda realizar el primer volteo a las dos semanas de haber establecido la composta. Los volteos posteriores se harán con frecuencia semanal con el fin de que la descomposición sea uniforme.
Técnica a emplear Se empleará la técnica de compost en superficie, que consiste en esparcir en un terreno una capa de material orgánico, dejándolo descomponerse. Según se va dando el proceso natural de incorporación al suelo, se esparcen nuevos restos en un proceso continuo. Cuanto más desmenuzado esté, más rápida será la absorción.
Elaboración
Elegir un sitio cubierto donde se va a elaborar el compost para que no le afecte la lluvia, el viento o los rayos solares. De no controlar estos factores, se afectará la calidad del abono e incluso se puede interrumpir la descomposición.
El troceado y la fragmentación previos de los componentes facilita el proceso de descomposición y degradación. Usar cascarilla molida y reducir los residuos vegetales entre 2 y 5 cm resulta idóneo.
Colocar en capas alternas la cáscara de arroz, los residuos vegetales picados, la cal viva y el carbón vegetal. Regar a medida que depositamos capas sucesivas y se homogeneizará cada capa mediante mezclado. Mezclar la
melaza con agua hasta que tenga una consistencia que permita distribuirla fácilmente por todo el montón.
Agregar agua a la mezcla hasta conseguir la humedad recomendada. La mezcla debe quedar uniforme.
Cubrir con plástico perforado para evitar el secado y deshidratado del montón, proteger de la radiación solar, permitir la necesaria circulación de aire y retener el calor generado.
A los pocos días, la temperatura debe alcanzar los 65-70°C. Se deben evitar temperaturas superiores porque el compost se “quema”. Se sugiere regar y voltear si el compost llega a un temperatura muy elevada.
Cuando la temperatura baje de 35°C, activar el compost mediante volteado y, si fuera necesario, regar. En el volteado, las capas externas del montón inicial deben quedar en el centro o en la parte inferior, de modo que la aireación sea uniforme.
Se debe controlar al menos una vez por semana la humedad del compost a través de la prueba de puño. De estar muy húmedo, agregar cascarilla de arroz o residuos vegetales. Si está muy seco (aspecto blanquecino por micelios o polvoriento), regar con agua.
Figura 13. Prueba del puño
Durante 2 meses se riega el material 3 veces por semana. Al final se forma el compost crudo.
El proceso termina aproximadamente entre los 3 y 4 meses, cuando el compost se mantenga a temperatura ambiente.
Reconocer un buen compost
Olor: Debe ser agradable, a tierra de monte o mantillo. Si desprende olores desagradables, se entiende que se ha dado una descomposición incompleta o anaerobia. Si huele a tierra seca, se trata de compost muy descompuesto.
Textura: Un buen compost debe presentar una textura suelta y algo granulosa. No puede ser pegajosa ni polvorienta.
Color y aspecto: El compost bien hecho presenta un color oscuro parduzco, difícilmente reconocibles los componentes originales.
Prueba de mano: La mano es un excelente biodetector. Un puñado de compost correcto no gotea ni se desmenuza.
Posibles problemas y soluciones
Coloración blanquecina: Presencia de zonas blancas y algo polvorientas. Nos indica que durante el proceso de fermentación una parte del compost se secado o deshidratado, propiciando la presencia de micelios de hongos que degradan el compost. La solución es regar aumentando la humedad o rehaciendo el montón, favoreciendo la humedad de toda la masa.
Figura 14. Compost con micelios blancos
Masas compactas y apelmazadas: Es la compactación de la zona central por presión de los materiales, sobre todo los frescos y acuosos. La solución es remover, desapalmezar o voltear.
Mal olor: Es un indicio de exceso de agua y mala aireación. La solución es rehacer el montón o voltear con añadido de materiales secos (paja).
Malas hierbas: Si no se han alcanzado altas temperaturas.
Aplicación Se aplica al momento de la siembra, colocándolo directamente en el hoyo donde se va a sembrar la planta. Debe dejarse preferiblemente en el fondo, colocando una capa intermedia de suelo para que a raíz de la planta no se queme por el contacto directo con el compost. La aplicación de abono en forma externa puede hacerse en corona en terrenos planos, o en media luna en la parte superior en terrenos pendientes y se recomienda cubrir el abono con hojarasca o tierra.
Figura 15. Aplicación del compost.
Fuente: Bongcam, E. Guía para compostaje y manejo de suelos. Convenio Andrés Bello, Bogotá (2003)
V.
METODOLOGÍA
Este proceso de la elaboración del compost se empezó el día 10 de abril del año 2014. La hora de inicio fue las 11 de la mañana y el lugar en que se realizó fue en un espacio disponible de la clínica de la Universidad Católica Santo Toribio De Mogrovejo. El área utilizada estaba al aire libre y tenía contacto con el sol. Se realizaron las capas con los materiales ya recolectados en un área de 2m de longitud por 1m de longitud aproximadamente.
Figura 16. Vista de la Clínica Universitaria USAT y el área de trabajo
Figura 17. Selección del área de trabajo
Primera capa: En primer lugar colocamos el plástico en un área de 2m de longitud por 1m de ancho, el cual servirá de base para nuestro compost. Luego se construye una cama a base de pajilla y hojas secas, las cuales permitirán la aireación y evitarán que se compacte. En este caso se colocó 0.5kg de hojas secas y 4 kg. de cascarilla de arroz, cuya función será la de facilitar la aireación y la entrada de microorganismos al mismo. Luego se le agrego 1 litro y medio de agua, para hacerla más fija y humedecerla.
Figura 18. Plástico que sirve de base para el compost
Figura 19. Humedecimiento de la cascarilla de arroz
Figura 20. Capa de cascarilla de arroz y hojas
Segunda capa: En esta capa, se procedió a agregar 10kg de cascaras de frutas y desechos de frutas, como de papaya, piña, manzana, naranja, lima, etc., repartidas uniformemente, las cuales deben estar preferentemente picadas. Mientras más pequeñas sean las partículas, su descomposición sea más rápida. Luego se agrega una delgada capa de cascarilla de arroz.
Figura 21. Particulado de las cáscaras de frutas
Figura 22. Formación de la segunda capa
Figura 23. Biorresiduos empleados
Figura 24. Adición de cascarilla de arroz a la segunda capa
Tercera capa: Se añade tierra cubriendo totalmente la capa anterior de los desechos de frutas, con una altura de 2 cm de altura aproximadamente. Luego se le agregó 1 litro y medio de agua más, para simplemente mantenerla ligeramente húmeda, nunca saturándola con agua, puesto esta capa tendrá finalidad de servir como base de la siguiente capa y permitir la aeración de ésta.
Figura 25. Formación de la tercera capa
Cuarta capa: Ahora se vuelve a agregar a manera que se origine otra capa y de la forma de un sándwich, Seguidamente se le agrega 8kg de tierra fértil y luego otro 1 litro y medio más de agua para mantenerla apenas húmeda.
Figura 26. Adición de tierra fértil
Figura 27. Adición de biorresiduos
Quinta capa: En esta quinta capa se le agregó 5kg de pajilla de arroz. Como este material es seco, en seguida se le agrega nuevamente 1 litro y medio de agua para que no pierda el porcentaje de humedad.
Figura 28. Adición de cascarilla de arroz.
Figura 29. Formación de la segunda capa
Figura 30. Adición de agua
Sexta capa: En esta capa se agregó una cantidad suficiente de pasto fresco como para cubrir todo el montón, el cual facilita la aireación.
Figura 31. Adición de pasto fresco
Figura 32. Sexta capa terminada
Séptima capa: Se adiciona un litro de melaza alrededor de la capa anterior, puesto que esta es un acelerador finito, el cual permite una descomposición de mayor velocidad que los microorganismos eficientes. Es decir ,
es un bioestimulante y contribuye a la aceleración
del compostaje.
Figura 33. Adición de melaza
Después de haber colocado todos los materiales en las diferentes capas, se tapa con plástico que ayudarán a una fermentación más rápida, para así evitar que se mezclen con sustancias o materiales que no son favorables al proceso, se aseguro el tapado de la compost colocándole piedras alrededor dándole mayor protección ante los vientos bruscos que se puedan presentar durante los días de maduración, después de asegurar el compost se hizo un perímetro a base de cal con la finalidad de protegerlo ante los insectos que intenten entrar al compost.
Figura 34. Agujereado del plástico
Figura 35. Colocación del plástico protector
Figura 36. Aireación del compost
Figura 37. Compost totalmente cubierto
Terminado todo nuestro montillo de compost lo dejamos reposar para que empiece a madurar correctamente para lo cual decidimos establecer un horario para vigilar y controlar nuestro compostaje para que llegue a una maduración, este proceso se caracteriza porque todos los materiales se van a enfriando hasta alcanzar la temperatura
ambiente, esta etapa puede durar de unas semanas a varios meses. En esta fase los microrganismos y diversos tipos de microfauna, como hormigones y chanchitos de tierra, colonizan el compost. VI. RESULTADOS
Análisis de la temperatura Tabla 21: Registro de temperaturas y observaciones en los meses de abril y mayo Mes
Día
Temperatura
Observaciones Se notó que el plástico que cubre el compost estaba húmedo por dentro, es decir, había “sudado”. Este era un
Abril
15
-
Abril
22
28°C
Abril
24
33°C
Abril
26
37 °C
Abril
29
41°C
indicador de que la temperatura era alta. La humedad se mantenía estable, así que no se adicionaron ni agua ni cascarilla de arroz. Se removieron y mezclaron todas las capas. Ya se notaba la descomposición de los residuos orgánicos. El olor no era desagradable, se percibía un aroma a ligero aroma a frutas. Fue la primera vez que se tomó medidas de temperatura. La T° calculada resultó muy baja por lo que se decidió amontonar el compost para así acumular más calor. La humedad se mantenía estable. La temperatura había aumentado con respecto a la primera medición. El compost estaba seco, así que se agregaron 1,5 litros de agua aproximadamente. Se removió para uniformizar y ventilar. Se encontraron hormigas en los alrededores, por lo que se colocó nuevamente un poco de cal. La temperatura estaba en 37 °C y su textura estaba un poco seca, así que se optó por añadir 1 litro de agua aproximadamente. La temperatura estaba llegando a la deseada de 50°C. El compost lucía más húmedo pero aún así se le agregó 1.5L de agua para llegar a la humedad requerida. Al analizar el PH, se observó que el compost se estaba haciendo base
Mayo
3
39°C
Mayo
6
36 °C
Mayo
8
34°C
Mayo
10
33°C
Mayo
13
30°C
Mayo
24
30°C
Mayo
29
32ºC
por lo que se decidió echarle jugo de limón en la siguiente visita la compost. Se le agregó 500 mL de agua y se removió, se le extrajeron algunas raíces de plantas, se colocó cal para evitar el paso de animales, se colocó jugo de limón para regular el compost. Se observó que la temperatura empezaba a disminuir. La temperatura siguió disminuyendo. La humedad no parecía haber variado con respecto a la última revisión. Se encontraron algunas hormigas. Se le agregó 800 mL de agua El compost estaba seco en la parte superficial; pero húmedo en el fondo. Se agregó 2 litros de agua y se removió hasta lograr la uniformización. Su color era más oscuro que en ocasiones anteriores. Se hallaron insectos extraños, como hormigones y chanchitos de tierra. Encontramos el plástico fuera de lugar, por ello el compost estaba un poco seco, así que se optó por agregarle agua, aproximadamente 2 litros y se removió hasta dejar todo de manera uniforme. También se encontraron plantas y algunos animales que fueron eliminados. La temperatura llegó a 30°C, muy cercana a la temperatura de la primera medición que se hizo. La humedad había aumentado. Se encontraron más hormigas y algunos chanchitos de tierra Se encontraron ciertos animalitos pequeños (chanchitos, hormigas) cerca al área del compost y plantas muy pequeñas dentro de este. Por ende se procedió a extraerlos, inmediatamente. Regamos tanto la superficie como la parte interna del compost, para ello removimos la tierra desde abajo hacia arriba. Nuestro compostaje llegó a los 32°C, además presentaba partes más secas que otras, para lo que se añadio1.5 litros, removiendo todo para uniformizar el compost. También se encontraron más hormigas y algunos chanchitos de tierra.
Mayo
31
30°C
Junio
2
28ºC
Junio
7
26°C
Junio
9
24ºC
Junio
13
21°C
Junio
16
22ºC
Junio
17
25ºC
Para esta fecha agregamos cal alrededor del área del compost con la finalidad de que ya no aparezcan más elementos extraños y externos. Del mismo modo, al igual que la semana anterior a esta, realizamos el mismo procedimiento. En esta ocasión se utilizó, para el riego, un poco más agua puesto que se encontró un poco seco. La temperatura fue de 28°C, humedad adecuada, también se observaron algunos chanchitos de tierra que fueron sacados inmediatamente. En esta ocasión, se encontró menor cantidad de animalitos y de las pequeñas plantas casi nada. Se procedió a extraerlos nuevamente. De igual manera, removimos el compost pero además lo acomodamos, ya que el plástico no estaba cubriendo totalmente esta superficie. Nuestro compostaje llegó a los 24°C, Se encontraba uniformemente húmedo, pero se optó por agregar una mezcla de agua y limón para bajar los niveles de Ph. Se encontró presencia de plantitas las cuales fueron removidas en el acto. En este caso, no se encontró la presencia de ningún organismo viviente cerca al compost. Nuevamente removimos el compost, con ayuda de una pequeña palana y se le añadió agua, aproximadamente 2L, mediante un balde. Nuestro compostaje llegó a los 22°C, Con una húmeda estable y óptima, lo cual es un claro indicio que nuestro compost está llegando a la etapa de maduración, puesto que los niveles de temperatura debe llegar a los mismos que se tenía en un inicio de la elaboración. La muestra nos indicó una temperatura de 25°C, lo que nos indica que nuestro compost se encuentra en la etapa de maduración, la humedad aún sigue sin llegar a la requerida (29%). El PH está relativamente alto y es necesario bajarlo con jugo de limón.
Junio
27
23°C
El compostaje llegó a los 23°C, Con una húmeda estable y óptima, lo que demuestra que nuestro compost está en la etapa de maduración, ya que los niveles de temperatura deben oscilar menor a los 25°C
La tabla anterior muestra los registros de temperatura de los meses de abril, mayo y junio. Las medidas de temperatura se realizaron los días lunes, martes, jueves, viernes y sábados (exceptuando los feriados) a través de un termómetro de mercurio.
Gráfica Nº 1. Temperaturas registradas durante los Abril, Mayo y Junio (ºC)
Temperatura del compost (°C) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 ABRIL
MAYO
JUNIO
En la anterior gráfica podemos observar que inicialmente se obtuvo una temperatura de 28ºC, la cual es la menor en comparación al resto de las mediciones, conforme pasan los días del mes de Abril, los resultados obtenidos de la temperatura aumentan hasta llegar a un nivel máximo de 41ºC, sin embargo para los primeros días del mes de Mayo, es decir al transcurrir de los días, la temperatura comienza a descender gradualmente hasta llegar a 30ºC. Mientras transcurre el mes de Mayo, la temperatura siguió disminuyendo, hasta llegar al mes de Junio con una temperatura menor a los 28°C, y aunque hubo algunas variaciones
altas y bajas debido al clima y a ciertas circunstancias que se dieron durante los días. Se acabó la última medición de temperatura con unos 23°C.
Discusión Inicialmente todo el material está a la misma temperatura; pero al crecer los microorganismos se genera calor, aumentando la temperatura. El síntoma más claro de la actividad microbiana es el incremento de la temperatura de la masa que está compostando, por lo que la temperatura ha sido considerada tradicionalmente como una variable fundamental en el control del compostaje (Moreno y Moral 2007) Según las bases teóricas y estudios realizados, durante el proceso de descomposición aeróbica se encuentran tres fases bien distinguidas: fase mesófila inicial (T < 45°C), que como podemos darnos cuenta en la gráfica está cumpliendo con el rango establecido (menor a 45ºC), y al final de la cual se producen ácidos orgánicos; fase termófila (T > 45°C). En este caso, la temperatura máxima obtenida fue de 41ºC y probablemente esto se deba a que no se esté llevando a cabo una buena descomposición del materia orgánica o quizás, también, se deba a un error o incorrecta medición de la temperaturaFinalmente se encuentra la fase mesófila, considerándose terminado el proceso cuando se alcanza de nuevo la temperatura inicial y, como podemos darnos cuenta en la gráfica, las temperaturas se encuentran en descenso de tal modo que se pretenda llegar a la temperatura inicial como corresponde. Figura 38. Comportamiento de la temperatura con respecto al tiempo
En el proceso de compostaje, la mayoría de los microorganismos se desarrollan a temperaturas entre 35 y 55°C. (Lopez 1995). Por otro lado, según Suler y col (1997), cada
especie de microorganismo tiene un intervalo de temperatura óptima en el que su actividad es mayor y más efectiva: 15-40 ºC para los microorganismos mesófilos y 40 70ºC para los termófilos. Podemos decir entonces que durante el proceso de descomposición aerobia se han desarrollado adecuadamente los microorganismos y termófilos, ya se cumple con los intervalos de temperatura establecidos. La utilización del compost es diferente según el estado de maduración que tiene, ya que un compost inmaduro puede dañar y matar las pantas si es utilizado como substrato de cultura, puede contener altos niveles de ácidos orgánicos, relaciones elevadas de C:N, valores de pH extremos y numerosas sales. (Moreno y Moran. 2007) Según Miyatake F. 2006, un compost alcanza su fase de maduración posee una temperatura inferior a 30°C, no tiene lugar las condiciones anaerobias, no inmoviliza el nitrógeno hasta que es incorporado en el suelo y no es fitotóxico; por lo que según nuestros datos tomados de la temperatura, nuestro compost se encuentra dentro de la fase de maduración y se halla dentro del rango correcto.
Análisis del pH Se debe seguir el siguiente procedimiento en el laboratorio: 1. Medir 10g de muestra de compost.
2. Medir 90mL de agua destilada en la probeta.
3. Colocar ambos componentes en un vaso precipitado.
4. Agitar por 10 minutos.
5. Dejar reposar por 30 minutos.
6. Medir el pH en el pH-metro o por medio de las tiras de prueba de pH.
1° M uestr a
Materiales:
Muestra de Compost: 10.3g Agua destilada: 90mL Balanza Un vaso precipitado Tiras de prueba de pH pH-metro
Resultado obtenidos:
Mediante las tiras de pH: 6 pH-metro: 6.72
2° M uestr a
Materiales:
Muestra de Compost: 10.05 g Agua destilada: 90mL Balanza Un Vaso precipitado Tiras de prueba de pH pH-metro
Resultados obtenidos:
pH-metro: 8.41
3° M uestr a
Materiales:
Muestra de Compost: 10.21g Agua destilada: 90mL Balanza 1 Vaso precipitado Tiras de prueba de PH PH-metro
Resultados obtenidos:
PH-metro: 8.96
4° M uestr a
Materiales:
Muestra de Compost: 10g Agua destilada: 90mL Balanza Un vaso precipitado pH-metro
Resultados obtenidos:
PH-metro: 8.63
5° Muestra
Materiales:
Muestra de Compost: 10g Agua destilada: 90mL Balanza Un vaso precipitado pH-metro
Resultados obtenidos:
PH-metro: 8.74
Tabla 22: Registro de pH del compost en los meses de abril y mayo. Mes Abril Abril Mayo Mayo Junio
Día 24 29 13 26 17
pH 6.72 8.41 8.96 8.63 8.74
Gráfica Nº 2. pH registrado durante los meses de Abril y Mayo
pH 10 8 6 4 2 0 Abril
Mayo
Junio
Interpretación: Se han realizado 5 mediciones del pH y los resultados obtenidos se muestran mediante la gráfica, aquí podemos notar que los niveles de pH han ido aumentado conforme el paso de los días en las tres primeras muestras; pero a partir de la curta se nota una disminución. Se puede decir que estos valores se encuentran dentro de los especificados dentro del proceso de compostaje.
Discusión Datos proporcionados por la asociación Alemana para la calidad del compost recomienda que el pH debería encontrarse en un intervalo entre 6.5 y 8 unidades, lo que es compatible con el crecimiento de la mayoría de cultivos. Si el grado de descomposición no es adecuado, el pH puede caer a valores entre 4 – 5, retrasándose el proceso.(Tchobanoglous, 1994). De acuerdo a este autor, solo uno de los resultados obtenidos en el laboratorio se encuentra dentro de los valores establecidos (6.72)
Según algunos autores (Moretti, 1986) la evolución del pH en el compostaje presenta tres fases (como se mencionó en el parámetro anterior). Durante la fase mesófila inicial se observa una disminución del pH debido a la acción de los microorganismos sobre la materia orgánica más lábil, produciéndose una liberación de ácidos orgánicos. Y como podemos darnos cuenta el primer resultado obtenido de pH es el más bajo en comparación a los otros dos valores. En una segunda fase se produce una progresiva alcalinización (aumenta el pH) del medio, debido a la pérdida de los ácidos orgánicos y la generación de amoníaco procedente de la descomposición de las proteínas (SánchezMonedero, 2001). En esta fase mencionada, los dos valores restantes (8.41 y 8.96) cumplen con un pH superior al neutralizado (7). Y en la tercera fase el pH tiende a la neutralidad debido a la formación de compuestos húmicos que tienen propiedades tampón. En este caso se realizaron otras pruebas de pH en el laboratorio para determinar con mayor precisión que los valores de pH desciendan y los resultados obtenidos fueron 8.63 y 8.64 de modo que el pH descendió como se indica en la gráfica. Suler y col (1977) concluyen que un compostaje con la aireación adecuada conduce a productos finales con un pH entre 7 y 8; y que valores más bajos del pH son indicativos
de fenómenos anaeróbicos y de que el material aún no está maduro. Además determinaron que si el pH se mantiene por encima de 7,5 durante el proceso es síntoma de una buena descomposición. En comparación a los resultados observados en la gráfica podemos decir que los valores obtenidos en el laboratorio se encuentran dentro de las valores establecidos por los autores anteriormente señalados.
Análisis de humedad Procedimiento: 1. Pesar la cápsula en la balanza analítica. 2. Agregar 1g de muestra de compost a la cápsula.
3. Colocar la muestra en el horno por un minuto.
4. Pesar nuevamente la cápsula.
5. Repetir pasos 3 y 4 hasta que el peso deje de variar 6. Aplicar la siguiente fórmula para hallar el porcentaje de humedad:
1° M uestr a
Materiales:
Muestra de compost: 1,012g
1 cápsula
Balanza analítica
Horno
Resultados obtenidos:
El peso inicial de la muestra antes de entrar al horno fue de 1,012g
El peso final de la muestra después de colocarse repetidas veces al horno fue de 0,7657
Aplicando la fórmula:
2° M uestr a
Materiales:
Muestra de compost: 1,022g
1 cápsula
Balanza analítica
Horno
Resultados:
El peso inicial de la muestra antes de entrar al horno fue de 1,022g
El peso final de la muestra después de colocarse repetidas veces al horno fue de 0,739
Aplicando la fórmula:
3° M uestr a
Materiales:
Muestra de compost + cápsula: 61,4g
1 cápsula
Balanza analítica
Horno
Resultados:
El peso inicial de la muestra más la cápsula antes de entrar al horno fue de 61.4g
El peso final de la muestra después de colocarse repetidas veces al horno fue de 61,05g
Aplicando la fórmula:
4° M uestr a
Materiales:
Muestra de compost + cápsula: 58,3 g
1 cápsula
Balanza analítica
Horno
Resultados:
El peso inicial de la muestra más la cápsula antes de entrar al horno fue de 58,3 g
El peso final de la muestra después de colocarse repetidas veces al horno fue de 58,1 g
Aplicando la fórmula:
5° M uestr a
Materiales:
Muestra de compost + cápsula: 60,6 g
1 cápsula
Balanza analítica
Horno
Resultados:
El peso inicial de la muestra más la cápsula antes de entrar al horno fue de 60,6 g
El peso final de la muestra después de colocarse repetidas veces al horno fue de 60,3 g
Aplicando la fórmula:
Tabla 23: Registro de humedad del compost en los meses de abril y mayo. Mes Abril Abril Mayo Mayo Junio
Día 24 29 13 26 17
Humedad 24,34% 27,69% 57% 42,9% 49.5%
Gráfica Nº 3. Humedad registrada durante los meses de Abril, Mayo y Junio (%)
Humedad 60.00%
57.00% 49.50%
50.00%
42.90%
40.00% 30.00%
27.69% 24.34%
20.00% 10.00% 0.00% Abril
Mayo
Junio
En esta gráfica podemos observar que solo los valores de 24.34 y 27.69% se encuentran manera lineal o secuencia, mientras que hay un valor que está muy distante de los otros dos. Probablemente esto se deba a que durante actividades de supervisión del compost se haya vertido una gran cantidad de agua para humedecerlo.
Discusión: Siendo el compostaje un proceso biológico de descomposición de la materia orgánica, la presencia de agua es imprescindible para las necesidades fisiológicas de los microorganismos, ya que es el medio de transporte de las sustancias solubles que sirven de alimento a las células y de los productos de deshecho de las reacciones que tienen lugar durante dicho proceso. Algunos autores (Haug, 1993; Madejón y col, 2002; Jeris y col, 1973) consideran que la humedad de los materiales es la variable más importante en
el compostaje y ha sido calificada como un importante criterio para la optimación del compostaje. En el artículo científico de Wilian Viera y Gustavo Bernal se determinó que el nivel apto de humedad puede encontrarse en un rango de 55 – 75%. Ellos realizaron un compostaje a base de cachaza y tallos de caña de azúcar,... “En la mayor parte de las
fechas de muestro la humedad estuvo en un rango de 40 – 70% 70% apropiada apropiada para mantener mantener una adecuada actividad microbiana ”. En nuestro caso solo dos de lo s valores obtenidos se encuentran dentro del rango especificado por estos autores, de modo que habría que investigar el problema a fondo y tratarlo de inmediato. La importancia de una humedad apropiada fue demostrada por Shulze (1962). Este autor estudió la variación de la cantidad de oxígeno consumido por una masa inicial durante el compostaje, en un reactor cerrado a una temperatura constante, en función de la humedad. Pequeñas variaciones de humedad provocaban grandes cambios en la temperatura. La humedad de la masa de compostaje debe ser tal que el agua no llegue a ocupar totalmente los poros de dicha masa (Miyatake y col., 2006), para que permita la circulación tanto del oxígeno (ya que el proceso debe desarrollarse en condiciones aerobias), como la de otros gases producidos en la reacción. Por otro lado, lado, otros autores señalan que la humedad humedad óptima para el crecimiento crecimiento microbiano está entre el 50-70%; de modo que, sigue siendo solo uno de los valores presentados en el gráfico, el adecuado para un buen compostaje. La actividad biológica decrece mucho cuando la humedad está por debajo del 30%, como es en el caso de las primeros resultados obtenidos obtenidos en Abril; por encima del 70% el agua desplaza al aire en en los espacio libres existentes entre las partículas, reduciendo la transferencia de oxígeno y produciéndose una anaerobiosis. Por lo que después la humedad pasando del mes de Mayo a Junio, fue decreciendo hasta llegar a una humedad de aproximadamente aproximadamente 30%. La humedad de la masa de compostaje debe ser tal que el agua no llegue a ocupar totalmente los poros de dicha masa (Miyatake y col., 2006), para que permita la circulación tanto del oxígeno (ya que el proceso debe desarrollarse en condiciones aerobias), como la de otros gases producidos producidos en la reacción. Por lo tanto, la humedad óptima depende del tipo de residuo; así se ha
encontrado que, para la paja de cereales está entre 75 y 85%, para astillas de madera entre 75 y 90% y para residuos sólidos urbano (RSU) entre 50 y 55% (Haug, 1993). Los resultados presentados oscilan entre 24% y 57% se puede decir que este último se encuentra cercano a la cantidad óptima que nos indica el autor Haug, por lo que para eso se puede humedecer el compostador con agua, intentando siempre repartirla bien por todo el compostador (se puede utilizar una regadera) con un posterior post erior volteo del material, para repartirla aún más. (Zhu, 2006). Cabe señalar que la falta de instrumentación para remover remover y voltear vo ltear la tierra haya ocasionado una inexacta medición de los valores porcentuales de humedad.
PRODUCTO OBTENIDO: Después de casi tres meses de trabajo, se efectúa el levantamiento del compost y a cernirlo.
Obtuvimos como resultado 15 kg de compost listo para usarse como fertilizante y 4.2 kg de merma, que por lo general eran partículas de tierra muy unidas entre sí. Acuerdo a esto, el rendimiento del compost es el siguiente:
Esto quiere decir que, de los 19.2 kilogramos de compost resultante, el 78,125% constituyeron constituyeron compost co mpost útil.
Con respecto a la masa inicial (40,45 kg), el rendimiento del compost útil ha sido el siguiente:
En relación a las características finales de nuestro compost, obtuvimos obtuvimos las siguientes: siguientes:
Humedad: La humedad recomendada para verificar la calidad del compost debe estar entre 40 o 50%, en el caso del nuestro arrojo un valor de 49.5% la última vez que lo medimos, Asumimos por la textura y el tiempo transcurrido tra nscurrido que tiene la humedad deseada, pero se recomienda un análisis en laboratorio.
Temperatura: La temperatura ideal de un compost, debe acercarse a la temperatura ambiental. Nuestra última medición fue de 23ºC, el cual es un valor muy cercano considerando que la temperatura ambiente se considera como 25°C.
pH: Aquí los valores adecuados son los próximos a 7, puesto que de otra forma puede ser demasiado básico o acido para algunos suelos. En nuestro caso, el último valor para el pH que obtuvimos es es de 8,74.
Color: Muchos autores sugieren que el color final del compost debe ser de un negro o marrón oscuro, nosotros obtuvimos un color marrón oscuro. Ya no se reconocieron los residuos iniciales.
Olor: Obtuvimos el compost final con un olor a tierra de bosque.
Textura: Su textura es arenosa.
VII. CONCLUSIONES
Los residuos industriales aprovechables que hemos empleado son la cascarilla de arroz, los biorresiduos de frutas y verduras y la melaza.
La cascarilla de arroz es un residuo de la industria de pilado de arroz, la cual comprende las siguientes etapas: pesado, primer almacenamiento, secado, segundo almacenamiento, almacenamiento, primera selección, primer descascarillado, descascarillado, segunda selección, selección, segundo descascarillado, blanqueamiento, blanqueamiento, tercera selección, pulido, selección de color y empaquetado. Las cáscaras se originan en el descascarillado. Los biorresiduos de frutas y verduras son residuos de domicilios, restaurantes e industrias alimentarias. La melaza es producto de la elaboración de azúcar, la cual comprende las siguientes etapas: molienda de la caña de azúcar, clarificación, evaporación, cristalización, centrifugación, secado y envasado. La melaza se obtiene en la centrifugación.
Las características de la cascarilla de arroz permiten que mejore la estructura física del abono orgánico, facilitando la aireación, absorción de la humedad de la filtración de nutrientes en el suelo. Los residuos provenientes de restos de frutas y verduras frescas, los cuales le proporcionarán al compost una fuente de nitrógeno. La melaza es la principal fuente de energía de los microorganismos que participan en la fermentación del abono orgánico, favoreciendo favoreciendo la actividad microbiológica.
El compost se elabora a partir de la superposición de una capa de residuos sobre otra. Nosotros hemos considerado 7 capas en las que alternamos todos los componentes para favorecer la descomposición descomposición uniforme.
El compost elaborado tuvo un rendimiento de 37,08% en masa con respecto a la masa de los componentes iniciales.
Durante el proceso de elaboración del compost se obtuvieron diversos resultados de pH, temperatura y humedad. Para ello se sacó una muestra de análisis, en donde se obtuvo que el nivel de pH inicial fue 6.72, el cual concordaba con las especificaciones para esta etapa (6.5 – 8), los siguientes resultados obtenidos (8.41 y 8.96), si bien es cierto eran relativamente
elevados a lo especificado, era necesario que se encuentren arriba de 7 para asegurar una buena descomposición. En el caso de la temperatura, nuestro compost llegó a tener una temperatura máxima de 41º C la cual determinó que se encontraba en la fase termófila para a continuación descender a 30º C (fase mesófila) y finalmente llegar a una fase maduración. Finalmente en el caso del porcentaje de humedad, inicialmente, este era inferior al rango permisible (40 – 70 %, el menos riguroso), sin embargo se llegó a obtener un porcentaje dentro de lo establecido (57%) el aseguraba una adecuada actividad microbiana
De acuerdo a las características finales del compost resultante podemos asumir que nuestro experimento tuvo buenos resultados.
VIII. RECOMENDACIONES
Cada vez que se introduzca un nuevo componente al compost, es conveniente removerlo y mezclar con el material más antiguo. En nuestro caso el único componente que añadimos fue agua.
Se deben realizar volteos a toda la pila de compost para permitir la aireación, la correcta mezcla de materiales y humedecer toda la mezcla. Cuanto más a menudo se realicen estos volteos, más rápido avanzará el proceso.
Si el clima es muy soleado, será necesario voltear el compost con más frecuencia, sino la parte superior se secará demasiado.
Se debe proteger el compost de la lluvia u otros agentes atmosféricos que afectarían su calidad.
Se debe hacer un seguimiento continuo al compost en cuanto a temperatura, humedad y pH para controlar anormalidades en el proceso.
Se recomienda una mayor frecuencia en la medición de temperaturas, pH y humedad para tener mayor capacidad de control sobre dichas variables.
El pH puede ser regulado de acuerdo al valor deseado. De estar por debajo de 7 se puede optar por agregar una sustancias básica (proponemos cal) y si está por encima de 7 se puede optar por agregar una sustancia ácida (proponemos estiércol o, en su defecto, jugo de limón).
A partir de este pequeño proyecto de compostaje, plantear una propuesta de gestión de los restos o desperdicios en una municipalidad, poniendo en marcha un programa de recuperación de los residuos biodegradables del municipio de Chiclayo. Para ello se propondría la instalación de una planta de compostaje sencilla y con pequeña capacidad, pero que servirá para aprovechar uno de los recursos más valiosos y desaprovechados del municipio: los restos biodegradables.
Realizar una propuesta de gestión y elaboración de compost en la Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo con residuos de basura (restos orgánicos) del cafetín y con los restos provenientes de los jardines (pasto recortado o estiércol de los animalitos de la misma universidad).
IX. BIBLIOGRAFIA
ABC color, Usos de la cal. http://www.abc.com.py/imagenes/2012/03/21/cal-agricola-paraguaya-conel-mejor-prnt-143730_595_446_1.jpg (Consultada el 21 de marzo del 2014)
Arroyo Orbegozo, Alexis Germán. Producción de enzimas pictinasas por actynomycetos en cultivo sumergido utilizando pectina y cáscara de naranja.
http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/tesis/salud/arroyo_o_a/cap_2.pdf (Consultada el 2 de abril del 2014)
Emisión,
Preguntas
y
respuestas
sobre
compostaje.
http://www.emison.com/5115.htm (Consultada el 21 de marzo del 2014) Entradas al proceso de producción.
http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/313101/313101_mp.htm (Consultada el 29 de marzo del 2014)
Escobar, Lizet. Elaboración de un biofertilizante rico en nitrógeno, fósforo y potasio a partir de desechos orgánicos.
México D.F., 10 de Junio de
2012.
Haug, R.T. El Manual práctico de Compostaje Ingeniería . Lewis Publishers. Boca Raton. Florida (1993).
J., Suler. Compostaje. Madrid: CEPRENSA, (1997)
López, Piedad, Pady Valencia A., y Juan Pablo Silva V. Recuperación de nutrientes en fase sólida a traves del compostaje. 4
de Junio de 2011.
http://www.bvsde.paho.org/bvsars/fulltext/compostaje.pdf (último acceso: 12 de Abril de 2014).
Moretti, C. La Biotecnología en el tratamiento ecológico de los residuos urbanos.
Ministerio de Economía y obras Públicas. Subsecretaría de
Estado de Obras y Servicios Públicos. Neuquén (Argentina) 1986.
Moreno, Joaquín, y Raúl Moral. Compostaje. Madrid: Mundi Prensa, 2007. Miyatake F., Iwabuchi K, 2006. Efecto de la temperatura de la composta en la tasa de consumo de oxígeno, la tasa de crecimiento específico y la
actividad enzimática de los microorganismos en los productos lácteos las deyecciones ganaderas. Tecnología. 97:
961-965.
Organización Abarrata o Taldea, Manual práctico de compostaje . http://www.abarrataldea.org/manual.htm (Consultada el 20 de marzo del 2014)
Proyecto de Sanidad Vegetal de la Cooperación Técnica Alemana
http://coopcoffees.com/forproducers/documentation/agriculture/produccio n-de-abono-organico.pdf Restrepo, J. . Abonos orgánicos fermentados. Experiencias de Agricultores de Centroamérica y Brasil . San Jose, 12 de Agosto de 1996.
Rincón Vanegas, Sandra. Aislamiento y producción de bacterias fosfato solubilizadoras a partir del compost obtenido de residuos de plaza.
http://www.javeriana.edu.co/biblos/tesis/ciencias/tesis129.pdf (Consultada el 3 de abril del 2014)
Roch, José Antonio Esteve. Manual práctico de técnicas de compostaje y Lombricultura. Madrid, 9 de
Julio de 2010.
Secretaría de Agricultura, ganadería y Desarrollo Rural de México (SAGARPA). Elaboración rápida de composta de paja de arroz . México (2000) Suler, DJ, Finstein, S. 1977. Efecto de la temperatura, aireación y humedad sobre la formación de CO 2 en escala de banco, compostaje termofílico
continua
de
los
Sólidos .
Residuos
Appl.
.
Environ.Microbiología, 33 (2): 345-350.
Sánchez-Monedero MA, A. Roig, Paredes C. Bernal MP 2001. Transformación
nitrógeno
durante
compostaje de residuos orgánicos mediante el sistema de Rutgers y sus efectos
sobre
el
mezclas de compostaje.
pH
y
la
madurez
de
la
Tecnología, 78 (3): 301-308.
Shulze, K.L. 1962. La aplicación de compostaje termofílica continua. Microbiología, 10: 108-122.
Tchobanoglous, G., et al. Gestión Integral de los residuos sólidos, Vol. II McGraw Hill. Madrid 1993.
Universidad tecnológica de Pereira. Análisis comparativo de las características
fisicoquímicas
de
la
cascarilla
de
arroz .
http://revistas.utp.edu.co/index.php/revistaciencia/article/view/4055/2213 (Consultada el 3 de abril del 2014)
Viera, Wilian, y Gustavo Bernal. Determinación de la Calidad Microbiológica del Compost para la Producción Ecológica de Cultivos en la Región interandina .
8 de Julio de 2000. www.abc.com.py (último
acceso: 12 de Enero de 2013).
