Bioprocesamiento // Técnica de compostaje

in stem-espanol •  5 months ago  (edited)
¡Estimados amigos e integrantes! de las comunidades de #steemstem y #stem-espanol.

En esta oportunidad abordaremos aspectos prácticos relacionados a la UTILIDAD TECNOLÓGICA DE LAS ESPECIES VEGETALES, el contenido a desarrollar trata sobre el Bioprocesamiento, en el post detallaremos la técnica de compostaje utilizada para elaborar bioproductos orgánicos a base de biomasa fresca de Eichhornia crassipes.

Video 1. Presentación Post – Bioprocesamiento // Técnica de compostaje. Edición: @lupafilotaxia.

Introducción

La técnica de Bioprocesamiento, ampliamente utilizada para preparar fertilizantes orgánicos es el compostaje, esto debido su facilidad práctica para acelerar la mineralización de nitrógeno, fósforo y potasio disponible en la materia prima bien sea de origen animal o vegetal.

Esta facilidad práctica, que presenta la técnica de compostaje es un aspecto que se viene tomando en cuenta para la obtención de bioproductos orgánicos (compost) de excelente calidad, cuyo contenido de materia orgánica y reservorio medible de elementos minerales puedan transferirse fácilmente a los cultivos de interés alimenticio y comercial.

En este sentido, el objetivo del presente post consiste en describir los factores que intervienen en el procesamiento de bioproductos orgánicos, al utilizar la técnica de compostaje e incorporando para la degradación biomasa fresca de Eichhornia crassipes.

Biomasa vegetal

Con la finalidad de diseñar paquetes tecnológicos transferibles a los productores agrícolas, se plantea el uso de biomasa fresca de Eichhornia crassipes (Bora), como materia prima para el bioprocesamiento de compost, incorporando en la mezcla aserrín de madera, suelo, estiércol bovino, melaza y microorganismos termófilos que aceleren la descomposición de grasas, lípidos, proteínas y carbohidratos presentes en las estructuras organográficas de esta macrófita acuática.

Imagen 1. Plántulas de la Macrófita Acuática Eichhornia crassipes. Autor: @lupafilotaxia.

La conversión de biomasa fresca de Eichhornia crassipes, en bioproductos aprovechables, pasa por considerar cada uno de los factores que actúan en el proceso de compostaje, entre estos:

Humedad

De acuerdo a [4], el uso de la técnica de compostaje en el bioprocesamiento de Eichhornia crassipes, aumenta su potencialidad y aceptabilidad como fuente proveedora de elementos minerales y materia orgánica, pero al mismo tiempo el alto contenido de humedad que posee esta macrófita acuática, representa un problema importante al momento de compostarla, esto porque, no puede ser compostada sola y necesita ser mezclada con materiales secos tales como; aserrín de madera, nepe de palma, desechos vegetales ó paja seca, que actúen como agentes estructurantes y texturizantes, absorbiendo la humedad y proporcionando a la masa compostada aireación, además de un adecuado grado de esponjamiento.

Imagen 2. Aserrín de madera como material texturizantes en compostaje de Eichhornia crassipes. Autor: @lupafilotaxia.

Es por ello, que emplear agentes texturizantes en los compostajes de macrófitas acuáticas, se ve favorecida la aireación y por lo tanto el buen desarrollo del bioprocesamiento, esto se puede contrastar con los resultados reportados por [9], en el Instituto Politécnico Nacional ubicado en La Laguna, Ticomán, México, quién determinó el efecto de la mezcla de viruta de madera y Bora (E. crassipes), encontrando que el aserrín de madera mejora el proceso de biodegradación al absorber el exceso de agua.

Resultados similares obtuvo [3], al evaluar el efecto de materiales estructurantes y texturizantes sobre la calidad de compost a base de Echiornia crassipes, el ensayo experimental se realizó en la unidad de producción “El Trébol” ubicada en el municipio Atures del estado Amazonas Venezuela, utilizando Bora como material vegetal a través de la técnica de compostaje en pilas de volteo, los resultados de este estudio mostraron diferencias en las propiedades fisicoquímicas y química,s entre los bioproductos donde se usó aserrín y tierra para balancear la humedad de las mezclas iniciales con biomasa fresca de Echiornia crassipes, lo que indica que los materiales estructurantes y texturizantes mejoran la calidad de los bioproductos a base de Bora.

Relación Carbono/Nitrógeno

Otro parámetro que se debe considerar, al momento de utilizar la macrófita acuática Echiornia crassipes como materia prima para elaborar bioproductos orgánicos, es la relación carbono/nitrógeno de la mezcla inicial, variable que permite reducir la pérdida de nitrógeno en el compostaje y maximizar el contenido de macronutrimentos en los bioproductos finales.

Imagen 3. Balance de masa en compostaje de Eichhornia crassipes. Autor: @lupafilotaxia.

En ensayos de campo desarrollados por [2], se realizaron comparaciones de la variación de C/N inicial sobre la calidad de bioproductos finales obtenidos, al usar biomasa fresca de Eichhornia crassipes en las mezclas, las relaciones C/N evaluadas fueron 20/1, 25/1 y 30/1, los datos obtendios arrojaron que la relación carbono/nitrógeno influye sobre los parámetros de calidad de los bioproductos, al observar una mejor respuesta en la relación 30:1.

Frecuencia de volteo en pilas de compostaje

Ejecutar el volteo de las pilas de compotaje formadas para el bioprocesamiento de Eichhornia crassipes, permite aportar el oxígeno necesario que consumen los microorganismos aérobicos durante las etapas del proceo de descomposicion, de acuerdo a [5], la aireación es un factor importante en el proceso de compostaje, ya que el oxígeno es esencial para el metabolismo y la respiración de los microorganismos que participan en el proceso, razón por la cual recomienda aplicar volteo, es decir movimiento manual o mécanico a las pilas, esto con la finalidad de matener los niveles de oxigeno mayores al 5%, para garantizar una adecuada actividad microbiana y al mismo tiempo eliminar el dióxido de carbono y evitar la compactación de los materiales.

Imagen 4. Volteo de pila en compostaje de Eichhornia crassipes. Autor: @lupafilotaxia.

En cuanto al tiempo de volteo, [1] determinó que al trasncurir la segunda semana, es recomendable efectuar el volteo cada 15 días, aspecto que favorecerá la calidad química de bioproductos a base de Echiornia crassipes, al presentar valores optimos de nitrógeno, fosforo y materia orgánica.

Microorganismos aceleradores del proceso de compostaje

Se conoce que una considerable población de microorganismos beneficos, participa en el bioprocesamiento de biomasa fresca de Echiornia crassipes, cuya función consiste en degradar compuestos como; proteínas y carbohidratos complejos a animoácidos y azúcares simples.

Imagen 5. Inóculo de microorganismo termófilo (Saccharomyces cerevisiae) para acelerar el compostaje de Eichhornia crassipes. Autor: @lupafilotaxia.

Para que la degradación ocurra [7], recomiendan agregar microorganismos termófilos como inoculantes microbianos, en la búsqueda de reducir el tiempo de bioprocesamiento de la macrófita acuática Echiornia crassipes.

Al respecto [8], evaluó la bioeficiencia de Saccharomyces cerevisiae (Levadura) microorganismo termófilo, sobre la calidad de bioproductos a base de Bora, la metodología empleada consistió en producir abonos orgánicos utilizando Saccharomyces cerevisiae como microorganismos eficientes y biomasa fresca de Bora como materia prima, mediante un proceso aeróbico en pilas de volteo, encontrando que los bioproductos donde se usó levadura presentaron los valores fisicoquímicos y químicos más altos (pH 7.5, Humedad 29.1%, Nitrógeno total 3.8 %, Fosforo 1.34% y Potasio 0.91%).

Adición de carbohidratos y minerales al compostaje

La adición de azucares y minerales en el bioprocesamiento de Echiornia crassipes, se ha convertido en una actividad recurrente en los ultimos años, esto con el objeto de incrementar los valores porcentuales de algunos macronutrientes en el bioproducto final, siendo el fósforo uno de los nutrientes que junto al nitrógeno, potasio, magnesio, azufre y calcio más limitantan la producción de cultivos, se ha optado por considar la adición de estos elementos minerales en las mezclas de materiales organicos a ser compostados.

Imagen 6. Melaza como fuente energética para acelerar el compostaje de Eichhornia crassipes. Autor: @lupafilotaxia.

En este sentido [6], con el objeto de complementar la deficiencia de fósforo (P) en bioproductos elaborados a base de Eichhornia crassipes, adicionó cinco fosfocompostes estiércol de ganado, lodo rizósfera de frijol, urea y roca fosfórica de Navay, estado Táchira, encontrando que las mayores concentraciones se dieron en los bioproductos preparados con Bora más estiércol- y Bora más lodos respectivamente, mientras que los elaborados con roca fosfórica y Bora más ureas más roca fosfórica presentaron bajo contenido de fosforo (321,63 y 321,94 mg/kg, respectivamente).

APORTES CIENTÍFICOS DE ESTA PUBLICACIÓN


  • Los elementos desarrollados en este post, permiten relacionar cada uno de los factores que intervienen en el bioprocesamiento de biomasa fresca de Eichhornia crassipes, cuando se usa la técnica de compostaje, esto al mostrar las variaciones y consideraciones que se deben tomar en cuenta durante las etapas de descomposición y mineralización de esta macrófita acuática, puntualizando las contribuciones científicas reportadas a la presente fecha.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS CONSULTADAS Y CITADAS:


[1] Chandra G., Singh R., Khwairakpam M., & Kalamdhad A. Composting of water hyacinth using Saw dust/Rice straw as a bulking agent. International Journal of Environmental Sciences. 2012; 2:3:1223-1238.

[2] Guerrero E., y Gutiérrez, K. Variación de la relación c/n inicial y su efecto sobre compost obtenidos de mezclas de Eichhornia crassipes y Pistias stratiotes. Tesis Ingeniería de la Producción Agropecuaria. Universidad Nacional Experimental Sur del Lago “Jesús Marìa Semprum”. UNESUR. Santa Bárbara de Zulia. Venezuela. 2014;62.

[3] Guevara B. Materiales estructurantes y texturizantes en la calidad de compost a base de Bora y su efecto sobre el pimentón (Capsicum annuum L.). Tesis Ingeniería de la Producción Agropecuaria. Universidad Nacional Experimental Sur del Lago “Jesús Marìa Semprum”. UNESUR. Santa Bárbara de Zulia. Venezuela. 2013; 59.

[4] Hasan M., & Chakrabarti R. Use of algae and aquatic macrophytes as feed in small-scale aquaculture. Food and Agriculture Organization of The United Nations.2009.

[5] Herrera J., & Prado O. El compostaje y su utilización en agricultura. Santiago , Chile: Fundación para la Innovación Agraria-Universidad de Las Américas. 2017.

[6] Marcano A., Rodríguez J., & Mohsin M. Efecto del azufre elemental sobre el pH y la solubilidad de algunos nutrimentos en fosfocomposts. Interciencia. 1999;28:9: 504-511.

[7] Martínez P., & Chaparro B. Microorganismos benéficos para el compostaje de macrófitas invasoras de la Laguna Colombiana de Fúquene. Revista AIDIS. 2013;6:1:73- 88.

[8] Paz L., Gutiérrez L., Prada M, Vielma J., y Calderón K. Bioeficiencia de Saccharomyces cerevisiae y pruebas de fitotoxicidad en compost a base de bora. En Memorias II Jornadas de Divulgación Científica “Hacia un Desarrollo Sostenible”. UNESUR, Venezuela. 2013.

[9] Robles F., Ramírez I., Vargas J., y Durán E. Efecto de la mezcla de viruta de madera y lirio acuático (Eichhornia crassipes) como agente texturizante en el proceso de composteo. En: Memorias I Simposio Iberoamericano de Ingeniería de Residuos, Castellón, México. (Artículo).2008;23-24.

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Es de gran utilidad todo el contenido relacionado a el compostaje, pudiera decir que las razones son múltiples y variadas, sin embargo voy a nombrar solo unas pocas, entre estas están:

  • El compostaje nos sirve como un elemento para poder aliviar nuestra carga de desechos orgánicos, sobre todo el producido en nuestros hogares, con esto estamos contribuyendo a generar una carga menos para el servicio del aseo urbano.

  • El conocimiento sobre compostaje nos incentiva a cultivar huertos urbanos, que a la postre se nutrirá del compostaje que podamos realizar.

  • El uso del compostaje incentiva a nuestros productores agrícolas a usar el compost como un fertilizante orgánico, que ayuda a la preservación de suelos, y también a que consumamos productos libres de químicos.

Gracias por presentarnos esta idea del compostaje en sus forma de bioprocesamiento, con las características técnicas y académicas con las que nos tienes acostumbrado. Saludos amigo y colega @lupafilotaxia.

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Saludos @carlos84, gracias por visitar y dejar tu apreciación positiva. En efecto el compostaje como herramienta técnica agroecológica, es un recurso de vital importancia para la producción agrícola en la búsqueda de sustituir de forma progresiva los fertilizantes inorgánicos.

Saludos, sigamos creciendo.

Leyendo el post me hice dos preguntas. Primera: ¿Además de las bacterias no intervendrán en el proceso archaeas metanógenas que son anaeróbicas ? Segunda: ¿Podrá la bora (Eichhornia crassipes) mejorar o ser utilizada en la producción de biogas? Saludos amigo, interesante enfoque.

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Saludos estimado profesor @josedelacruz, por supuesto las Archaeas metanógenas actúan de manera eficiente en el proceso de compostaje, respecto a su segunda inquietud, el alto contenido de MO (Materia orgánica) de la BORA ha hecho factible su utilización en la producción de Biogas experiencia ya comprobada en los países Asiáticos entre estos China, en nuestro continente Suramericano y en el caso particular de Venezuela no tenemos reportes al respecto.

Saludos, sigamos creciendo.

Saludos amigo @lupafilotaxia, excelente, me parece muy importante dar a conocer aspectos prácticos relacionados con esta técnica para obtener productos aprovechables, ¿qué proporción de material seco utilizas para controlar la humedad? fue una de las cosas que me llamo la atención por ser la fuente de biomasa una macrófita acuática, tal como mencionas me imagine que este debe ser un parámetro importante a controlar.

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Saludos estimado amigo @emiliomoron, gracias por visitar el blog, para una relación 30:1 (C:N) con un material seco de aproximadamente 30% de humedad, lo recomendable es agregar 15% de ese material en una mezcla de 55% de Bora, 20% de estiércol y 10 de tierra fresca.

Saludos,sigamos creciendo.

Saludos @lupafilotaxia. Muy pertinente tu post, especialmente para el aprovechamiento de esta planta que dependiendo de las condiciones puede multiplicarse considerablemente trayendo consigo serios problemas ambientales sobre la laguna o canal donde crece, por lo que esta sería una excelente forma de controlar su número para minimizar su impacto y aprovechar la biomasa en lugar de darle otro tipo de disposición.

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Saludos @yusvelasquez, gracias por visitar el blog y dejar tu apreciación positiva.

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Saludos mi estimado amigo @lupafilotaxia, aplaudo este tipo de alternativas que van en pro de la sustentabilidad de nuestras unidades de producción agropecuaria, observó la eficacia de la Echiornia crassipes como materia prima esencial para la fertilización de cultivos, dejas datos interesantes que son necesarios resaltar y tomar nota como la utilización de aserrín para absorber el agua y que ello mejora el compost y también me parece muy interesante que la mezcla de estiércol con bora permita una concentración de fósforo en comparación con otros elementos. Gracias por compartir este tipo de información que permite observar datos de interés para la implementación de nuevos ensayos en distintas zonas del país y en distintos cultivos de interés agropecuario. Saludos hermano nos seguimos leyendo !
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Saludos estimado @amestyj, gracias por tu vistar al blog, así es la idea central es socializar información de utilidad técnica desde el punto de vista agroecológico.

Saludos, sigamos creciendo.

Hola @lupafilotaxia, un buen aporte como nos tiene acostumbrados, a pesar de no ser de su área de experticia hay aspectos que son de fácil comprensión y valoración, por ejemplo el hecho científico evidente que tiene que ver con el apoyo de conocimientos de la Química para poder darle efectividad al proceso de bioprocesamiento que describe de forma notable, esto me llama la atención porque deja muy clara la necesidad de integración de varias áreas científicas para la comprensión, efectividad y aprovechamiento de recursos de nuestro entorno natural, en ese sentido su aporte es excelente, lo felicito, saludos fraternos!!

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Saludos @reinaseq, agradezco tu visita al blog y la valoración positiva para el artículo. En efecto el aprovechamiento sustentable de materiales orgánicos pasa por la integración de varias disciplinas del quehacer científico, entre estas; Agronomía, Ecología, Química, Microbiología, Física, Estadística.

Saludos, sigamos creciendo