Evaluación de la calidad microbiológica by Ingeniería Agropecuaria JDC

EVALUACIÓN DE LA CALIDAD MICROBIOLÓGICA DEL COMPOSTAJE DE PLUMAS DE GALLINA Y DESECHOS SÓLIDOS DE AGUA RESIDUAL DEL MUNICIPIO DE VENTAQUEMADA

JEIMY CAROLINA ALDANA RUIZ CÓDIGO: 1501101016

FUNDACION UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS PROGRAMA DE INGENIERIA AGROPECUARIA TUNJA 2015

EVALUACIÓN DE LA CALIDAD MICROBIOLÓGICA DEL COMPOSTAJE DE PLUMAS DE GALLINA Y DESECHOS SÓLIDOS DE AGUA RESIDUAL DEL MUNICIPIO DE VENTAQUEMADA

JEIMY CAROLINA ALDANA RUIZ Código: 1501101016

Trabajo de grado para optar el título de ingeniero agropecuario Modalidad investigación

Director JOSÉ FRANCISCO GARCÍA MOLANO Ingeniero Agrónomo

FUNDACION UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS PROGRAMA DE INGENIERIA AGROPECUARIA TUNJA 2015

NOTA DE ACEPTACIĂ&#x201C;N

_______________________________ _______________________________ _______________________________

_______________________________ Firma Director

_______________________________ Firma Jurado

DEDICATORIA

“A Dios por haberme permitido culminar este proyecto Con mucha satisfacción y esmero logrando así el apoyo de mis Padres Oscar y Mercedes en todo momento”

AGRADECIMIENTOS

Agradezco de todo corazón a todos aquellos que han participado directa e indirectamente en la elaboración de este proyecto: A Dios por permitir la culminación de este proyecto con mucha satisfacción. A mis padres Oscar y Mercedes por su apoyo y comprensión en el desarrollo de este proyecto. Al Centro Ecológico M&C Ltda. especialmente a Luz Marina Peralta y José Moreno por facilitar sus instalaciones para llevar a cabo el montaje del ensayo y el apoyo financiero que brindaron para el desarrollo del mismo. Al director y tutor de este proyecto el ingeniero José Francisco García Molano por su apoyo y conocimientos aportados. A la Universidad de Antioquia especialmente al Grupo Interdisciplinario de Estudios Moleculares GIEM por su colaboración en la realización de los análisis de laboratorio requeridos para este estudio. A los docentes de la Fundación Universitaria Juan de Castellanos que de alguna manera aportaron sus conocimientos para la construcción de este proyecto. A la comunidad de la vereda de Parroquia vieja por haber aportado información y facilitado la materia prima utilizada para el montaje. A mis compañeras Elizabeth, Ximena y Zulma por su apoyo y colaboración en este proceso.

CONTENIDO

GLOSARIO............................................................................................................ 10 RESUMEN ............................................................................................................ 12 ABSTRACT ........................................................................................................... 14 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 16 2. MARCO DE REFERENCIA ............................................................................ 19 2.1 Estado del arte ............................................................................................. 19 2.2 Marco teórico ............................................................................................... 23 2.3 Marco legal .................................................................................................. 41 3. OBJETIVOS.................................................................................................... 43 4. DISEÑO METODOLÓGICO ........................................................................... 44 4.1 Área de estudio ............................................................................................ 44 4.2 Hipótesis ...................................................................................................... 45 4.3 Metodología ................................................................................................. 45 4.4 Análisis de datos .......................................................................................... 54 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ....................................................................... 55 6. IMPACTO ....................................................................................................... 68 7. CONCLUSIONES ........................................................................................... 69 8. RECOMENDACIONES ................................................................................... 71 9. LITERATURA CITADA ................................................................................... 72 ANEXOS ............................................................................................................... 81

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Clasificación de los residuos orgánicos con respecto a los diferentes generadores .......................................................................................................... 25 Tabla 2. Microorganismos presentes en aguas residuales y lodos de depuradora 38 Tabla 3. Temperaturas y tiempo de exposición requerido para la destrucción de algunos parásitos y organismos patógenos .......................................................... 39 Tabla 4. Tratamientos empleados para la desactivación de patógenos ................ 39 Tabla 5. Requisitos microbiológicos exigidos por la NTC 5167 de 2004 ............... 42 Tabla 6. Tratamientos a llevar a cabo en la realización del compostaje con el uso de diferentes residuos de desechos (Plumas y Desechos sólidos de agua residual)................................................................................................................. 47

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Proceso de compostaje ......................................................................... 32 Figura 2. Etapas del proceso de compostaje ....................................................... 34 Figura 3. Mapa de Ventaquemada ....................................................................... 44 Figura 4. Plano de campo .................................................................................... 46 Figura 5. Proceso de elaboración de abono orgánico sólido ................................ 49 Figura 6. Coliformes totales.................................................................................. 57 Figura 7. Coliformes Fecales................................................................................ 59 Figura 8. Clostridium sp........................................................................................ 61 Figura 9. Rendimiento en peso por tratamientos.................................................. 62 Figura 10. Variación del pH según tratamientos y repeticiones............................ 64 Figura 11. Variación de la temperatura en función del tiempo ............................. 66

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1. Norma Técnica Colombiana NTC 5167 (Segunda Actualización) .......... 81 Anexo 2. Resultados análisis microbiológicos a muestras de compost ................. 82 Anexo 3. Reporte de temperaturas en relación al tiempo ..................................... 83 Anexo 4. Análisis Estadístico de patógenos, temperatura y pH ............................ 84 Anexo 5. Montaje de las 15 pilas del proceso de compostaje ............................... 85 Anexo 6. Tratamiento 1 mezcla de plumas y abono Nutrimyc............................... 85 Anexo 7. Tratamiento 2 mezcla de lodos y abono Nutrimyc ................................. 86 Anexo 8. Tratamiento 3 mezcla de plumas, lodos y abono Nutrimyc .................... 86 Anexo 9. Tratamiento 4 mezcla de plumas y lodos ............................................... 87 Anexo 10. Tratamiento 5 abono Nutrimyc ............................................................. 87 Anexo 11. Presencia de cuerpos algodonosos en pilas de compostaje ................ 88 Anexo 12. NMP y límites de confianza del 95% para diversas combinaciones de resultados positivos obtenidos con tres porciones de (10ml, 1ml y 0.1ml) ............ 89

GLOSARIO

Abono: Sustancia con que se fertiliza el suelo. Agroindustria: Es el conjunto de procesos de transformación que se aplican a materias primas de origen agropecuario y forestal, englobando desde el primer agregado de valor hasta los productos finales. Agroquímicos: Son sustancias químicas de gran uso en el campo agrícola, con el fin de mantener y conservar un cultivo en particular. Amoniaco: Gas compuesto de nitrógeno e hidrogeno combinados (

Compost: Es un producto generado a partir de compuestos de origen vegetal y animal que han pasado por un proceso de descomposición para posteriormente usarlo como abono sobre el suelo. Compostaje: Es un proceso de transformación de materia orgánica (vegetal o animal) con un propósito en común convertirlo en abono natural u orgánico. Contaminación ambiental: Es cualquier acto o presencia de varios agentes nocivos en lugares, formas y concentraciones que puedan perjudicar la salud o el bienestar en general de personas, animales y vegetales. Descomposición: es la acción de degradación de una sustancia o material animal o vegetal muerto. Desechos contaminantes: Son aquellos materiales de desecho resultado de diferentes actividades humanas causantes de problemas ambientales en la sociedad. Desechos orgánicos: Es el conjunto de materiales biológicos producidos por humanos, animales o vegetales.

Desechos sólidos de agua residual: Son residuos semisólidos producidos durante el tratamiento de aguas. Este tipo de desechos se producen por una serie de actividades como por ejemplo las industrias. Edáfica: del suelo o relatico a él, especialmente en lo referente a las plantas. Enmienda orgánica: Son residuos de origen animal o vegetal que al incorporarlos al suelo mejoran condiciones características químicas, físicas y biológicas. Fitotoxicidad: Toxicidad por algún producto químico para las plantas cultivadas. Inocuidad: Incapacidad para hacer daño. Lixiviados: Es un líquido generado de la descomposición de los residuos, bien sea por su propia humedad, reacción, arrastre o disolución de un solvente o agua al estar en contacto con ellos. Partículas volátiles: Son aquellas sustancias que se transforman con facilidad en vapor o gas cuando es expuesta al aire. Praderas: Es una formación vegetal cerrad, en donde pueden llegar a predominar varias especies de gramíneas. Rastrojo: Hace referencia a los residuos después de la cosecha. También hace referencia al campo después de esa labor. Vertidos: Derramamiento de un líquido o algo semejante. Materiales de desecho que las instalaciones o energéticas arrojan a vertederos o al agua.

RESUMEN Uno de los problemas que enfrenta el mundo en los últimos años es la contaminación ambiental que se está originando por una serie de situaciones como malos olores, lixiviación de sustancias toxicas y degradación de desechos contaminantes que muchas veces se pueden controlar, y que están afectando la salud de las personas y en ocasiones de los animales. Por lo anterior, cabe mencionar que unas de las situaciones de contaminación que se trató en el presente trabajo es el relacionado a malos olores, degradación y lixiviación de desechos orgánicos contaminantes detectado en el municipio de Ventaquemada Boyacá, a causa de algunos residuos de origen animal y vegetal como son las plumas de gallina y los desechos sólidos de agua residual del lavado de zanahoria y papa criolla. Para tal efecto, una de las alternativas utilizadas para disminuir el impacto ambiental que ocasiona este tipo de desechos orgánicos fue la elaboración de un compostaje a base de estos residuos en donde se analizó su calidad e inocuidad. Con esa finalidad el presente ensayo fue desarrollado en dos etapas en la primera se realizó el trabajo de campo en donde se llevó a cabo la elaboración de las pilas de compostaje y su respectiva toma de datos y en la segunda se tomaron muestras de cada una de las pilas para la realización de las pruebas de laboratorio específicos con el fin de caracterizar este tipo de abono orgánico en cuanto a su inocuidad por presencia o no de microorganismos patógenos como Salmonella sp, Clostridium sp, Coliformes totales y fecales y Huevos de helmintos. Finalmente los resultados obtenidos garantizan que el compostaje de estos desechos contaminantes cumplió con los requisitos microbiológicos exigidos por la norma 5167 del ICONTEC, con la ausencia de Salmonella spp y huevos de helmintos y en cuanto al NMP de Coliformes totales y recuento de Clostridium sp no presentaron diferencias significativas reportándose en su mayoría valores 12

mínimos, garantizando la inocuidad del producto en cuanto a microorganismo patógenos.

PALABRAS CLAVE Desechos orgánicos, abono orgánico, análisis de laboratorio, microorganismos

ABSTRACT

One of the problems that confronts the world of late years is the environmental contamination that is originating for a series situations like bad smells, lixiviation of toxic substances and degradation of contaminating waste matter that many times can get under control, and that they are affecting the health of the people in occasions and of the animals. For the above, stroke of ball mentioning is the related that you join of the situations of contamination that was treated in the present work to bad smells, degradation and lixiviation of organic contaminating waste matter detected at the municipality of Ventaquemada Boyacรก, because of some residues of animal origin and plant like music hen's feathers and the solid waste matter of residual water of the washing of carrot and Creole potato. For such effect, one of the utilized alternatives to decrease the environmental impact that causes this type of organic waste matter was the elaboration of a composting on the basis of these residues where his quality and innocuousness were examined. The present essay was unrolled in two stages in the first with that purpose the fieldwork where you took to end the elaboration of the sinks of composting and his respective take of data and in the second best came true they took specific signs of each one of the sinks for the realization of the proofs of laboratory with the aim of characterizing this type of organic payment as to his innocuousness for presence or not give pathogenic microorganisms like Salmonella sp, Clostridium sp, total and faecal coliformes and helminths' eggs. Finally the obtained results guarantee that the composting of these contaminating waste matter fulfilled the microbiological requirements once 5167 of the ICONTEC with Salmonella's absence, were demanded by the standard and eggs of helminths and as to the total coliformes and the Clostridium sp significant differences 14

reporting oneself in the main did not present minimal moral values, guaranteeing the pathogenic innocuousness of the product as to microorganism.

KEYWORDS Organic waste matter, organic payment, analysis of laboratory, microorganisms

1. INTRODUCCIÓN

En Colombia, durante los últimos años se ha evidenciado un alto aumento en la implementación de nuevas tecnologías agroindustriales para facilitar labores de trabajo agropecuario, pero que a su vez han generado residuos que al no ser tratados de forma adecuada producen desequilibrio en los ecosistemas, por contaminación atmosférica, acuática y edáfica, además el crecimiento de las poblaciones y procesos de agroindustrialización han llevado a que se generen en mayor cantidad estos desechos contaminantes. Por tal razón, dentro de las labores cotidianas realizadas por los habitantes del municipio de Ventaquemada, como el lavado de zanahoria y el beneficio de gallinas, se producen desechos sólidos contaminantes que requieren una disposición adecuada, con el fin de no generar contaminación del agua, el suelo o el ambiente, y que pueda llegar afectar a sus pobladores. Esta actividad crea en los lugares mencionados grandes cantidades de residuos orgánicos como plumas y desechos sólidos de agua residual de las cuales se desconoce su composición microbiológica, pues de acuerdo con Hernández (2013), se sacrifican semanalmente un aproximado de 2000 gallinas, lo que genera un volumen de 72 arrobas de plumas, estos residuos son dispuestos en bultos de 4 arrobas que se acumulan para venderlos entre la población quienes lo utilizan para la adición al suelo directamente en diferentes cultivos como la uchuva. Sin embargo, esta materia orgánica según análisis microbiológicos presenta patógenos como: Clostridium sp., Coliformes totales y fecales y con la posibilidad de encontrar Salmonella y huevos de helmintos, por otra lado, según Benavidez

al.,

(2013)

otra

actividad

que

genera

desechos

sólidos

contaminantes es el lavado de zanahoria, porque, este cultivo, “se hace sobre rastrojo de papa, que recibe gran cantidad de herbicidas, insecticidas, fungicidas y demás agroquímicos que en muchos casos no han logrado ser degradados o 16

transformados en otras moléculas por la interacción de microorganismos presentes en el suelo” (Atlas y Bartha , 2001); y que son transportados por la zanahoria al lugar de lavado, donde terminan en acumulación de hasta 24 toneladas mensuales, produciendo en el lugar malos olores, partículas volátiles y lixiviados que llegan a las fuentes hídricas durante su degradación; de acuerdo a los análisis físico-químicos realizados por Sánchez, 2014, estos contienen altas cantidades de nutrientes y materia orgánica; el problema se centra principalmente en que estos residuos no tienen un manejo adecuado y se utilizan directamente como enmienda orgánica e inorgánica del suelo como abono de praderas y algunos cultivos con buena respuesta del mismo, pero provocando una grave contaminación tanto del suelo por que en las plumas pueden existir patógenos y en los lodos inóculos de fitopatógenos; del aire por los olores provocados durante la degradación y muy posiblemente del agua por los lixiviados que generan estos desechos. La descomposición de materiales que provocan contaminación edáfica, hídrica y/o atmosférica pueden pasar por un proceso de compostaje, en la cual los materiales orgánicos son transformados, con influencia de la macrobiota y microbiota propia del material, en una sustancia viva llamada compost que mejora la estructura del suelo, aumenta la cantidad de humus, fomenta el crecimiento y regulación de los microorganismos y el desarrollo y sanidad de las plantas (Sztern & Pravia, 2003). Por tal motivo el presente trabajo pretende, dar a conocer a estos dos materiales que son una fuente de contaminación en el municipio de Ventaquemada veredas Parroquia Vieja y Puente de Boyacá desde hace aproximadamente 20 años; además el conocer la calidad del compostaje en términos de: patógenos como Salmonella, Clostridium sp, Coliformes totales, fecales y huevos de helmintos, fabricado a partir de estos residuos contaminantes bajo condiciones controladas de humedad, temperatura, niveles de oxígeno, y pH, en donde el grupo aof busca someter estos materiales a un proceso de compostaje para eliminar la presencia 17

de patógenos y metales pesados de tal manera que cumpla con la Norma Técnica Colombiana y la reglamentación del ICA. Con la realización de este proyecto se podría llegar a beneficiar a muchas comunidades en especial a la población de Ventaquemada donde se llevó a cabo el estudio y se presenta dicha problemática, también se podría ver beneficiado el suelo con nutrientes que este material le puede aportar como alimento a las plantas, ya que contiene elementos como N, P, Ca, K, entre otros, y a su vez puede también servir de alimento a los microorganismos benéficos del suelo. Dicho proceso se ve justificado por Estrada (2011) quien manifiesta: “La reutilización de estos residuos es una técnica de producción encaminada a la descontaminación del ambiente, transformándolos en materia, lo que favorece la recuperación del suelo y del aire, así como la salud del hombre y de los animales”. Con esta situación cabría preguntarse ¿Cuál es la calidad en términos de composición microbiológica del compostaje fabricado a partir de la mezcla de plumas de gallina y desechos sólidos de agua residual para ser utilizado como enmienda orgánica en el suelo agrícola? Finalmente, si no se corrige la situación, dicha problemática va seguir presente en la comunidad afectando la salud de personas y animales como también generando más contaminación en el suelo, agua y aire.

2. MARCO DE REFERENCIA 2.1 Estado del arte Un estudio realizado por Hernández et al., (2010) determinó que la incorporación de residuos orgánicos a suelos agrícolas es importante para aumentar el contenido de materia orgánica y como fuente de nitrógeno. Sin embargo, frecuentemente esta aplicación no es realizada en forma adecuada, atendiendo a las características del suelo y al estado de descomposición de los residuos orgánicos, lo que puede provocar una serie de daños en la salud del ecosistema, como la salinización de los suelos, la lixiviación de sustancias fitotóxicas y el escurrimiento de nitratos y fosfatos a mantos acuíferos y a cuerpo de agua superficiales. Una alternativa para la disminución del impacto ambiental del uso de estos desechos es el compostaje y el vermicompostaje, procesos que permiten la producción de materiales de interés agrícola y de comercialización viable. Según el estudio realizado por Escudero de Fonseca & Arias, (2011) el compostaje es un proceso bioxidativo aerobio en un entorno controlado que produce

O , agua, calor e higienización del abono. Lo ejecutan microorganismos,

bacterias y hongos principalmente, que se suceden en las labores de mineralización de la materia orgánica según la temperatura y otras condiciones de la composta. Finalmente, se mostró con esta investigación que la influencia que ejerce la relación C/N inicial sobre el proceso y los microorganismos (a menor relación pero cercana al 35/1 teórico, menor duración del compostaje y microbiota más abundante). El material de partida y las condiciones del hábitat a su vez, inciden en la composta y en el tipo de microorganismos que gobiernan el abono. Una monografía realizada por Gómez et al., (2004) a partir de una reseña bibliográfica resaltaron la importancia de obtener un biofertilizante compost en óptimas condiciones sanitarias para ser aplicado a la tierra, así como analizar el impacto que puede tener sobre el medio ambiente y la salud pública el uso 19

descontrolado de los mismos, lo anterior debido a que la aplicación del compost sin tratar o tratado inadecuadamente representa un peligro para el medio ambiente y para la salud pública, debido al movimiento y supervivencia en el suelo de bacterias patógenas presentes en estos biofertilizantes tales como: Salmonella, Shigella, Campylobacter, Vibrio cholerae, Escherichia coli. También en este trabajo resaltaron la importancia de los análisis microbiológicos y del control sanitario de estos fertilizantes orgánicos. Para García, (2005) los microorganismos celulolíticos en Bocashi de 120 días tienen un valor de

UFC/g teniendo como fuente de alimento el aserrín y el

estiércol, que van degradando lentamente junto con otros organismos. El valor reportado para el suelo es

UFC/g, donde existe una mayor competencia

por fuentes de celulosa y además termina el proceso de humificación del Bocashi. Las bacterias celulíticas no movilizan nutrientes; pero, facilitan la formación de agregados, al segregar ácidos poliúricos que tienen carácter coloidal, producido especialmente por Cytophaga y Sporocytophaga. También hay que destacar de este mismo autor que las condiciones bajo las cuales se producen los AOF son anaeróbicas, para el caso del BIOL y en el Bocashi estas se dan en el centro del montón; teniendo en cuenta que, mientras más grande y apilado esté, mayor será la anaerobiosis. En otro estudio realizado por Álvarez et al en el 2006 evaluaron la calidad de los abonos orgánicos en términos de cantidad de nutrimentos que puedan llegar a aportar como por ejemplo el N; en dichos abonos se tuvieron en cuenta una serie de parámetros de evaluación señalados en el estudio como carecer de semillas de malezas, de insectos o patógenos viables y de fitotoxicidad. Teniendo en cuenta lo anterior en dicho trabajo se valoró la efectividad de 10 abonos orgánicos comerciales viéndose su garantía y rentabilidad en un cultivo de trigo y su efecto en algunas propiedades químicas del suelo; para el estudio se manejaron diferentes dosis de cada abono en donde al final del experimento se evaluaron los 20

rendimientos de la planta como su altura, biomasa radical, peso seco de paja y de grano y las acumulaciones de algunos elementos en el suelo mostrando de esta manera, como los abonos orgánicos de buena calidad son importantes para mejorar la efectividad en el crecimiento del cultivo. Un estudio realizado por Torres, Madera & Martínez (2007) demuestran como el aprovechamiento agrícola de lodos y biosólidos producidos por las plantas de tratamiento de aguas residuales domesticas es su calidad microbiológica y parasitológica. Por lo anterior evaluaron la estabilización alcalina del compost obtenido a partir de la planta de tratamiento de aguas residuales Cañaveralejo de Cali, Colombia; durante 13 días monitorearon temperatura, pH, humedad, Coliformes Fecales y huevos de helmintos, obteniéndose como resultados con uno de los tratamientos empleados la elevación del pH a 12 unidades por más de 72 horas y así reportar cero huevos de helmintos viables, lo que demuestra una eficiente reducción de patógenos y el alcance de estándares para compost. Según el estudio realizado por García et al, (2008) se evaluaron la cuantificación de tres microorganismos en el proceso y dinámica de los abonos orgánicos fermentados (AOF), en donde encontraron que cuando se estabiliza un AOF a temperatura ambiente, humedad de 20%, C/N del 15%, CO del 12%, los elementos disponibles y Unidades Formadoras de Colonias (UFC/g) de poblaciones microbianas no muestran relación directa puesto que los AOF contienen bajos porcentajes de N, P, K, Ca, Mg y S; pero si tienen poblaciones importantes de UFC/g de bacterias fijadoras de Nitrógeno (MFN) y celulolíticos, algunos solubilizadores de fosfatos (MSF) y muy escasas de sulfatos reductores (MSR). Un ensayo realizado por Escudero de Fonseca & Arias (2012) demuestran como desde el 2009 han venido trabajando el método Indore de Compostaje pero modificado en donde solo usan residuos vegetales y la aireación es pasiva con el propósito de reducir olores y controles operativos para de la misma manera 21

hacerlo atractivo en la producción artesanal de abono. La investigación lo que aporto niveles altos y bajos de la relación C/N. La respuesta de los microorganismos termófilos y mesófilos participantes, concordaron con los materiales de la composta, la relación C/N, la evolución de las variables fisicoquímicas por cuenta de los microorganismos y la aireación involucrada. Teniendo en cuenta lo anterior, la calidad de este tipo de abono indico que los microorganismos cuentan con los nutrientes requeridos y que se encuentran presentes en los residuos vegetales utilizados además el sistema desarrolla una cinética bioxidativa suficiente y similar a la obtenida en otros procesos que adicionan residuos animales y aireación forzada.

2.2 Marco teórico Desechos y residuos sólidos orgánicos Son aquellas materias derivadas de actividades de producción y consumo que no han alcanzado ningún valor económico (Pedreño et al., 1995). Los residuos sólidos orgánicos son aquellos que provienen de procesamiento y transformación de materias primas vegetales y animales así como el uso de los productos que se realizan a partir de ellas (MINAMBIENTE, 2008). Clasificación Los residuos orgánicos se pueden clasificar según el sector que los origina, por lo anterior se pueden dividir en dos grupos: 

Los derivados del sector primario, de actividades como la agricultura, ganadería, forestales y extractivas (canteras y minas).



Los obtenidos del sector secundario y terciario, formado por residuos industriales y urbanos básicamente (Pedreño et al., 1995).

Dentro de esta clasificación podemos mencionar grupos muy específicos con características muy significativas comentadas por Pedreño et al., 1995: 

Residuos agrícolas Residuos agrícolas: restos de cosechas y derivados, siendo los más abundantes y dispersos, de difícil control.



Residuos de actividades ganaderas Residuos ganaderos de cría: excrementos, camas y lechos, y al igual que los anteriores presentan una gran dispersión. Residuos de mataderos (industrias cárnicas): huesos, sangre, pellejos, etc., que pueden ser más fácilmente controlados que los anteriores al tener una localización más detallada de los mataderos e industrias agroalimentarias. 23

Residuos cárnicos: Este tipo de residuos son generados por los mataderos de bovinos, porcinos y aves de corral, incluyendo todo aquello que no se utiliza para alimentación humana como: vísceras, huesos, pezuñas, patas, picos, plumas, entre otros, los que a su vez contienen una gran cantidad de grasa que se extrae de su procesamiento y que debe ser considerada dentro de este tipo de residuos debido a su alta tasa de generación (MINAMBIENTE, 2008). 

Residuos forestales Residuos forestales: restos de poda y de diversas labores de silvicultura, de dudoso control y de amplia difusión.



Residuos industriales Residuos industriales inertes: materiales apagados, restos de industrias no peligrosas tales como chatarra, vidrios, cenizas, escorias, arenas, polvos de metales, abrasivos, etc. de mayor producción en las comunidades más industrializadas y por tanto con mayores efectos negativos en éstas. Residuos tóxicos y peligrosos: ácidos, residuos radiactivos, etc., en definitiva, materiales que contienen sustancias que presentan un riesgo para la salud humana. Residuos mineros y de cantería: escombros de minas y metalúrgica, que también se encuentran muy localizados en zonas concretas.



Residuos urbanos y asimilados Escombros de obras Lodos de depuradoras de aguas residuales Lodos de plantas de tratamientos de agua: son residuos provenientes de los procesos

tratamiento

las

aguas

residuales

domésticas

con

características de alta biodegradabilidad, un gran componente orgánico y alto contenido de nutrientes inorgánicos como: Nitrógeno orgánico Nitrógeno amoniacal Nitratos 24

Nitritos Fósforo total (MINAMBIENTE, 2008) Residuos domésticos: fundamentalmente basuras, con presencia de papel, cartón, plásticos, textiles, maderas, gomas, etc., y ocasionalmente enseres domésticos metálicos.

Tabla 1. Clasificación de los residuos orgánicos con respecto a los diferentes generadores Tipo de generador

Tipo de residuos

NATURALESFORESTALES

AGRÍCOLA

Actividades Pecuarias Agricultura

INDUSTRIAL

Industrias procesadoras de alimentos

Curtimbres Madera y pulpa Otras industrias

Descripción        Cárnicos

Residuos de leña Ramaje Follaje Residuos generados por el manejo de animales Estiércol Mortalidad natural Residuos vegetales de cosecha  Salas de beneficio: plumas, escamas, estiércol, sangre, despojos.  Salas de corral: estiércol, tamos  Productos deteriorados  Desechos y excedentes de proceso Lácteos  Grasas  Productos deteriorados  Desechos y excedentes de procesos Bebidas  Cascarilla alcohólicas  Afrecho  Pulpa de papel  Levaduras Frutas y  Bagazo verduras  Cáscara de semilla  Residuos provenientes de barreduras  Residuos orgánicos Grasas  Grasa  Tortas de oleaginosas Cereales y  Afrecho otros granos  Almidones  Bagazo  Borra de café Azúcar  Bagazo  Subproductos  Procesos de pelambre: grasa, pelo y carnaza  Viruta y aserrín  Almidón Lodos orgánicos provenientes de plantas de tratamiento (incluye aguas provenientes de aguas domesticas).

INSTITUCIÓN AL Y COMERCIAL

Plazas de mercado, actividades turísticas recreacionales

 

Residuos orgánicos frescos y procesados Residuos de poda y jardinería

DOMÉSTICO

Hogar

 

Residuos orgánicos frescos y procesados Residuos de poda y jardinería

Fuente: MINAMBIENTE, 2008

Abonos orgánicos Los abonos orgánicos son los que se obtienen de la degradación y mineralización de materiales orgánicos (estiércoles, desechos de la cocina, pastos incorporados al suelo en estado verde, etc.) que se utilizan en suelos agrícolas con el propósito de activar e incrementar la actividad microbiana de la tierra, es rico en materia orgánica, energía y microorganismos, pero bajo en elementos inorgánicos (Mosquera, 2010). Para Castro 1998, el abono orgánico es todo subproducto de origen vegetal o animal que puede ser utilizado para mejorar la fertilidad y condición física de un suelo. Los abonos orgánicos son todos aquellos residuos de origen animal y vegetal de los que las plantas pueden obtener importantes cantidades de nutrimentos; el suelo, con la descomposición de estos abonos, se ve enriquecido con carbono orgánico y mejora sus características físicas, químicas y biológicas (Trinidad, 1987). Con base en lo anterior Castro 1998 da a conocer los principales abonos orgánicos los cuales son: El estiércol de los animales: es un bioproducto agrícola importante y el más utilizado en este campo el cual requiere de algunos cuidados especiales al momento de su manejo y aplicación con el fin de evitar que se pierdan varios de sus componentes, debido a que es una fuente importante de nitrógeno. Es importante destacar que si incorpora en grandes cantidades puede ocasionar en el suelo un aumento de la salinización. Los residuos de cosecha: son aquellos desechos originados después de que un cultivo ha salido del suelo ya sea en forma de tallos, hojas, raíces y otros órganos

aéreos o subterráneos. El aprovechamiento de este tipo de residuos trae una serie de beneficios si se utilizan de la mejor manera, entre estos tenemos: 

Protegen al suelo de la erosión al actuar como cobertura.



Al incorporarlo al subsuelo mejoran el contenido de materia orgánica y sus propiedades físicas.



Mejora el almacenamiento de agua.



Restituyen algunos de los nutrientes extraídos del cultivo anterior.

Los abonos verdes: Este consiste en incorporar al suelo material verde originario de plantas, con el fin de mejorar algunas de sus propiedades físicas y aumentar el contenido de materia orgánica y de nitrógeno. En este caso las leguminosas son las más apropiadas para usarse como abono debido a su alto contenido de nitrógeno. Los cultivos usados para este tipo de abonos son aquellos que sean de un corto periodo vegetativo, abundante follaje y un profundo sistema radicular, pasado un tiempo se incorporan para aumentar la materia orgánica y aportar nutrientes al próximo cultivo, además se pueden utilizar en asociación y rotación de cultivos para acelerar y mejorar rápidamente la recuperación de suelos enfermos y aumentar la vocación agrícola del suelo (García, 2006). Las basuras urbanas biodegradables: es también uno de los materiales apropiados para la fabricación de compost, si se maneja de manera adecuada. Según experiencias con este tipo de materiales se dice que 100 kilogramos pueden llegar a ser un fertilizante de grado 15-8-24 aunque esta composición depende de los materiales compostados, que al adicionarlos a ciertos cultivos van aumentar sus rendimientos (Castro, 1998). El lombricompost: este tipo de abono es originado a partir de la descomposición de materia orgánica por medio de la lombriz roja californiana, obteniéndose un compuesto conocido como lombricompuesto o vermicompuesto. Contiene una 27

elevada carga enzimática y bacteriana que aumenta la solubilización de los nutrientes haciendo que puedan ser inmediatamente asimilables por las raíces. Es una excelente opción para el manejo de desechos agroindustriales, así como para la producción de abono orgánico (Isla verde, sin fecha). El proceso inicia cuando la lombriz se alimenta de cualquier sustrato o desecho orgánico biodegradable y lo transforma en humus (materia orgánica bien descompuesta). Este abono no solo aporta nutrientes a las plantas, sino que también mejora las propiedades físicas y biológicas del suelo (Henríquez & Mora, 2003). Es un fertilizante orgánico bio-regular y corrector del suelo, es bio-estable, lo cual significa que no da lugar a fermentación, por lo tanto, de rápida asimilación, es de color negruzco, homogéneo y con olor a mantillo del bosque (Buchbinder et al., sin fecha). Compost Unos de los abonos más importantes y conocido en nuestro siglo es el llamado compost, el cual es un material orgánico, resultado de la descomposición aeróbica de restos vegetales y animales, el cual, cuando se produce y mantiene en condiciones apropiadas, aportan al suelo nutrientes y factores que activan las funciones biológicas de microorganismos y plantas del suelo (Hogares juveniles campesinos, 2002). Para la FAO, 2012 el compost es una mezcla de materia orgánica en descomposición, como la procedente de hojas y estiércol, que se emplea para mejorar la estructura del suelo y proporcionar nutrientes. Para la obtención de dicho producto es necesario llevar a cabo la compostación que es un proceso biológico, mediante el cual se transforman materiales orgánicos degradables (vegetales y animales) en un producto estable, rico en nutrientes y 28

generalmente útil en los procesos vivos del suelo (Hogares juveniles campesinos, 2002). Es un proceso en el que intervienen microorganismos aerobios y en el cual se descompone la materia orgánica, este conjunto de materiales hace que se mantenga el calor internamente y además, de la generación de energía propia producto del metabolismo de los microorganismos, esta producción de calor hace que se aumente la temperatura. Este proceso es totalmente aerobio (Kalil, 2007). Este proceso es lento en sus primeras etapas y a medida que pasa el tiempo esta va aumentando debido a la ganancia de

. Al compost maduro también se le

conoce como tierra viva debido a sus características químicas, físicas y biológicas acompañadas de un olor a bosque fresco (García, 2006). La temperatura evoluciona según a cuatro fases que acurren durante el proceso de compostaje como son: Descomposición: En esta fase se colonizan diferentes microorganismos que ayudan al aumento de esta temperatura debido a su gran actividad metabólica y al consumo de oxigeno por parte de estos. En esta fase se puede identificar y diferenciar algunas características de aspecto físico del montón (García, 2006). Fermentación: En esta fase la actividad microbiana aumenta y la masa de compostaje disminuye hasta un 30%, se reduce la humedad y la relación C/N además existe demanda de oxígeno, y hay perdida de nitrógeno en forma de amoniaco (García, 2006). Humificación: Disminuye la actividad microbiana y comienza la destrucción de polímeros orgánicos de lenta descomposición. En cuanto a la temperatura empieza a disminuir de forma gradual hasta estabilizarse y llegar a una temperatura normal (García, 2006).

Mineralización o curado: En esta fase debido a la falta de materia orgánica en descomposición lleva a que se disminuya las poblaciones de meso y macroorganismos, el consumo de oxígeno a su vez que se estabilizan las sustancias orgánicas y finalmente los materiales orgánicos inician el proceso de mineralización (García, 2006). Según MINAMBIENTE, 2008 es un proceso de estabilización de la materia orgánica presente en los residuos, a través de la actividad de microorganismos que se alimentan de ella. Esta tecnología se presenta como una opción para disponer la basura o desechos orgánicos de una manera sencilla y útil. El compost maduro es el producto final del proceso de descomposición, es un abono orgánico altamente humificado en el cual ha ocurrido una ganancia neta de nitrógeno y reducción del 50% en peso respecto a la mezcla original (Bobadilla & Rincón, 2008). Beneficios del compost Según Álvarez de la Puente, 2008 el compost le aporta al suelo una serie de beneficios que al suelo que se enumeraran a continuación: 

El compost contiene una gran reserva de nutrientes que poco a poco entrega a plantas.



Al aumentar el contenido de materia orgánica del suelo, aumentar su estabilidad y así se evita la erosión y la desertificación.



Se produce también con la aplicación del compost el secuestro del carbono en el suelo. Es de resaltar cómo esta actuación es capaz de contribuir en mayor grado a la reducción de emisión de

O , frente a la valoración

energética de los subproductos iniciales de los que se parte para su producción.



Su utilización amortigua el peligro que supone para el suelo y el agua subterránea la aplicación excesiva de fertilizantes químicos de la agricultura convencional, absorbiendo los sobrantes.

Otros autores citados por Vento 2000 se refieren a los beneficios del compostaje de la siguiente manera: “ Mejora la estructura ya que disgrega la arcilla y los terrones, mejor aireación en los suelos arcillosos y arenosos, contribuye al intercambio de nutrientes y de humedad, sirve de abono ya que la composta contiene algo de N, P, K, Ca, Mg y S y micronutrientes, actúa como nivelador del pH, crea condiciones saludables para los microorganismos que viven en el suelo y es un cobijo para las lombrices de tierra y para los hongos beneficios que atacan a los nematodos y a otras plagas del suelo, es la forma de reciclamiento que el hombre emplea para ofrecer fertilidad, salud y vida mediante la devolución de los materiales al lugar de donde provienen”. Para la FAO 2012 un compost bien preparado: 

Mejora las propiedades físicas del suelo y hace más fácil el manejo de éste para el trabajo.



Aumenta el poder de retención de la humedad del suelo.



Aporta organismos (bacterias) capaces de transformar los materiales insolubles del suelo en alimento para las plantas.



Aumenta el rendimiento de los cultivos.



Control de la temperatura edáfica.



Protección contra la erosión

Proceso del compostaje El compostaje se basa en un proceso biológico, que se realiza en condiciones aeróbicas, con suficiente humedad y que asegura una transformación higiénica de los restos orgánicos en un alimento homogéneo y altamente asimilable por los suelos. 31

COMPOS T

Material orgánico semidescompuesto

Material Fresco

H2 O

Microorganismos aerobios Bacterias, hongos, actinomicetos

Carbohidratos sencillos, proteínas, lípidos

Material mineral

Celulosas, ligninas, algunos lípidos

Se descomponen totalmente en forma de CO2, H2O y NH3, y emisión de calor.

Parcial descomposición con moderado desprendimiento de CO2, H2O y calor y nulo de NH3.

Inalterado

Maduración Lento desprendimiento de CO2, H2O y nulo de calor Oxidación o fijación de NH3

Figura 1. Proceso de compostaje

Fuente: FAO, 2012

En la anterior grafica se encuentra resumido proceso de compostaje en donde interviene el material fresco como primera medida involucrando el oxígeno, el agua y los microorganismos aerobios, que sufren cambios en su composición y lo transforma en material orgánico o semidescompuesto para finalmente obtener un producto maduro conocido como compost. Para llevar a cabo el proceso de compostaje la FAO 2012 da a conocer una serie de etapas como lo muestra la figura 2 y descritas a continuación: Mesófila. La masa vegetal está a temperatura ambiente y los microorganismos mesófilos se multiplican rápidamente, se reconocen los materiales involucrados en 32

la mezcla (forma, tamaño, textura, color, estructura). Como consecuencia de la actividad metabólica la temperatura se eleva y se producen ácidos orgánicos que hacen bajar el pH. La temperatura en esta fase es menor a 40°C y la humedad debe estar en máximo 60% para que el proceso sea aeróbico. Termófila. Cuando se alcanza una temperatura de 40 ºC, los microorganismos termófilos actúan transformando el nitrógeno en amoníaco y el pH del medio se hace alcalino. A los 60 ºC estos hongos termófilos desaparecen y aparecen las bacterias

esporígenas

actinomicetos.

Estos

microorganismos

son

los

encargados de descomponer las ceras, proteínas y hemicelulosas, la humedad desciende por el aumento de la temperatura. De enfriamiento. Cuando la temperatura es menor de 60 ºC, reaparecen los hongos termófilos que reinvaden el mantillo y descomponen la celulosa. Al bajar de 40 ºC los mesófilos también reinician su actividad y el pH del medio desciende ligeramente. De maduración. Es un periodo que requiere meses a temperatura ambiente, durante los cuales se producen reacciones secundarias de condensación y polimerización del humus. En el siguiente gráfico se esquematiza el proceso de compostaje teniendo en cuenta las etapas antes mencionadas.

Temperatura máxima Ceras, polímeros, hemicelulosa

T °C 70 60

Actinomicetes

Degradación de azucares y aminoácidos

Hongos

Amoniaco 40

Degradación polímeros

Bacterias

Polimerización

Mesofauna

7 6

Formación de AH

5 4

Acidificación Fases:

Mesofílica

Termofílica

Mesofílica

Madurez

TIEMPO

Figura 2. Etapas del proceso de compostaje

Fuente: FAO, 2012

Factores que influyen en el proceso Un sistema de compostaje ideal y con características únicas se ve determinado por factores diversos como temperatura, aireación y relación C/N. Cuando los materiales tienen alto contenido de carbono, se requiere adicionar nitrógeno para reducir la relación C/N a un rango óptimo (Kalil, 2007). Cegarra en 1994 manifiesta que los microorganismos, generalmente utilizan 30 partes de carbono por una de nitrógeno; valores bajos originan pérdidas de nitrógeno en forma de amoniaco, especialmente con valores altos de pH y temperatura. Si la relación C/N es mayor de 35, la duración del proceso puede prolongarse. Para tal efecto es necesario tener en cuenta los parámetros a controlar según la FAO 2012, para la obtención de un compostaje de buena calidad, dichos parámetros son: 34

Oxigeno: el

en el aire de la pila no debería ser <5%. Nivel óptimo: 10%. A

medida que aumenta la temperatura de la pila, aumenta el consumo de

Humedad: el rango optimo debe estar entre el 45-60% (en peso). Para la actividad microbiana: <45%: humedad insuficiente; > 60%:

insuficiente.

Evita combustión espontánea y voladuras de material. Material muy húmedo se composta con estructurante seco de alto contenido de C. Temperatura: a mayores temperaturas, mayor velocidad de descomposición de la materia orgánica. Temperaturas demasiado altas (>70°C) inhiben el proceso de descomposición. pH: la mayor actividad bacteriana se produce a pH 6.0-7.5. La mayor actividad fúngica se produce a pH 5.5-8.0. Rango ideal 5.8-7.2; pH >7.5 puede promover perdida de amonio gaseoso. Relación C/N: a mayor relación C/N, carencia de nitrógeno, descomposición más lenta. A menos C/N, pérdida de N en forma amoniacal, mayor temperatura y puede matar a los microorganismos. El proceso comienza con un C/N de 30/1 y termina con un C/N de 15. Microorganismos patógenos Son los diferentes tipos de bacterias, virus, protozoos y otros organismos que transmiten enfermedades que pueden afectar la salud de las personas y los animales. Por tal razón estos microorganismos los podemos encontrar en partes de animales, los cuales se convierten en residuos de desecho reutilizables para la elaboración de enmiendas como los abonos. Entre los patógenos más destacados y posibles contaminantes presentes en las plumas de gallina tenemos:

Clostridium sp: Son un género de bacterias anaerobias estrictas y facultativas Gram positivos capaces de producir esporas que elaboran toxinas ampliamente distribuidas en la naturaleza, y que forman parte de la flora intestinal de animales y personas que al tramitarse al ser humano pueden llegar a generar toxiinfección. Este tipo de bacterias son ubicuas en el medio ambiente, y sus esporas se pueden llegar a encontrar en el suelo, polvo, sedimentos, medio acuático y en tracto digestivo de animales terrestres y acuáticos (Elika, 2013). Dentro de este grupo de bacterias tenemos: Clostridium perfringens: especie perteneciente a la familia Bacilliaceae, microorganismo ampliamente distribuido en la naturaleza, y que provoca intoxicaciones alimentarias a través de las toxinas tipo A y C (Garrido, 2010). Clostridium botulinum: Especie perteneciente a la familia Bacilliaceae, saprófito fecal

que

origina

intoxicaciones

denominadas

botulismo,

enfermedades

neuroparalizantes que afectan a hombres y animales pudiendo ser letal, debido a las 8 toxinas diferentes que producen, algunas de ellas, como la A, 15.000 veces más toxica que la aconitina, el alcaloide más tóxico conocido (Garrido, 2010). Salmonella: Es una bacteria Gram negativa que afecta a humanos y animales causándoles infecciones gastrointestinales conocida como salmonelosis (Vermont, sin fecha). Son fermentadores de la glucosa, catalasa positiva, oxidasa negativa y suelen ser móviles (Biblioteca Virtual en Salud, sin fecha). Es uno de los patógenos entéricos más estudiados en el compost. Es conocido que la temperatura de 55°C por 1 hora es letal para los miembros de este grupo (Gómez et al., 2004). Escherichia coli: Es una bacteria Gram negativa no esporulada que afecta la salud de personas y animales especialmente el tracto digestivo. Es una de las

bacterias en la que más estudios se han realizado en laboratorio por su crecimiento fácil en agar. El análisis de Escherichia coli en el compost debe realizarse solamente si se cumplen determinadas condiciones, tales como (Gómez et al., 2004): 

Presencia de malezas en la materia prima utilizada para la fabricación del compost.



Aplicación a la tierra transcurrida una hora después de su producción.



Aplicación sobre cultivos destinados a la alimentación humana o animal, que van a ser utilizados en menos de 90 días después de su aplicación.

El compost estabilizado y maduro está apto sanitariamente cuando la concentración de E. coli es menor de 127 UFC por 100 g de peso seco (Gómez et al., 2004). En los desechos sólidos de agua residual también se encuentran presentes patógenos que afectan la salud del hombre en especial aquellos materiales residuales frescos. Hay que tener en cuenta que este tipo de patógenos pueden llegar a causar una serie de enfermedades como hepatitis (virus hepatitis), gastroenteritis

(Escherichia

coli),

Leptospirosis

(Leptospira),

tuberculosis,

(Mycobacterium tuberculosis), meningitis (Enterovirus), ascaridiasis (Ascaris lumbricoides), etc. mencionados por Pedreño et al., 1995.

Tabla 2. Microorganismos presentes en aguas residuales y lodos de depuradora Bacterias

Virus

Protozoos

Otros

Salmonella

Poliovirus

Balantidium

Ascaris lumbricoides

Shigella

Coxsackievirus

Escherichia coli

Hepatitis A

Entamoeba

Ancylostoma

histolytica

duodenale

Giardia lamblia

Necator americanus

Clostridium

Rotavirus

Ancylostoma

Leptospira

Reovirus

Toxocara

Mycobacterium

Parvovirus

Enterobius vermicularis

Pseudomonas

Trichuris trichiura

Yersinia

Taenia saginata

enterocolitica Taenia solium Echinococcus Fuente: Pedreño et al., 1995

Para los residuos sólidos, diversos procesos pueden ser utilizados para proceder a la eliminación de microorganismos patógenos como los antes mencionados (Pedreño et al., 1995).

Por esta razón, a continuación se da a conocer las temperaturas y tiempos en que se pueden destruir algunos parásitos y organismos patógenos como se muestra en las tablas 3 y 4. Tabla 3. Temperaturas y tiempo de exposición requerido para la destrucción de algunos parásitos y organismos patógenos Organismos Salmonella typhi

Observaciones No crece por encima de 46°C. Muere en 30 minutos a 55-60°C. Salmonella sp. Muere en 1 hora a 55°C. Escherichia coli Muere en 1 hora a 55°C. Entamoeba histolytica cysts Muere en pocos minutos a 45°C. Taenia saginata Muere en pocos minutos a 55°C. Trichinella spiralis larvae Muere en pocos minutos a 55°C. Brucella abortus, Brucella suis Muere en 1 hora a 55°C. Micrococcus pyogenes var. aureus Muere en 10 minutos a 50°C. Streptococcus pyogenes Muere en 10 minutos a 54°C. Mycobacterium tuberculosis var. Muere en 15-20 minutos a 66°C Horminis Corynebacterium diphtheriae Muere en 45 minutos a 55°C Necator americanus Muere en 50 minutos a 45°C Ascaris lumbricoides (huevos) Muere en menos de 1 hora por encima de 50°C Shigella sp. Muere en 1 hora a 55°C Fuente: Riera, 2009

Tabla 4. Tratamientos empleados para la desactivación de patógenos Proceso Digestión anaeróbica Digestión aeróbica Encalado Pasteurización (70°) Radiaciones Tratamientos térmico (195°C) Compostaje (60°C) Lagunaje a largo plazo

Desinfección

Putrefacción

Regular Regular Buena Excelente Buena Excelente Buena Buena

Buena Buena Regular Pobre Pobre Pobre Buena -

Control de olores Bueno Bueno Bueno Pobre Pobre Pobre Buena -

Fuente: Pedreño et al., 1995

Es importante destacar que el proceso de compostaje es el que reúne mejores condiciones en general para el tratamiento de estos residuos produciendo eliminación de patógenos y olores, a la vez que una buena evolución de la materia orgánica (Pedreño et al., 1995). Huevos de helmintos Los helmintos también conocidos como gusanos, pertenecen al subreino de los metazoarios, considerándose así como animales multicelulares. El huevo pertenece a la etapa contagiosa de los parásitos de helmintos; estos microorganismos son excretados en las heces y se extienden a las aguas residuales, en el suelo o en los alimentos, este a su vez es resistente a las tensiones ambientales y a la desinfección con cloro (Universidad de sonora, 2008). Los helmintos se clasifican en dos ramas y subdivididos en varias clases, teniendo así: Trematodos Platelmintos

Cestodos: Taenia saginata Taenia solium

Metazoarios (Helmintos)

Nematelmintos mintos

Nemátodo: Trichuris trichuria Ascaris lumbricoides Strongyloides stercoralis Ancylostoma duodenale Necator americanus Fuente: Universidad de sonora, 2008

Coliformes totales y fecales  Coliformes totales: Se consideran todas aquellas bacterias Gram negativas con forma de bacilo, son aerobias o anaerobias facultativas y oxidasa negativa no forman esporas y presentan actividad enzimática además pueden llegar a fermentar la lactosa a una temperatura de 35 a 37 °C, produciendo ácido y gas (

) en 24 horas.

Dentro de este grupo encontramos Escherichia coli, Citrobacter, Enterobacter y Klebsiella (Zapata & Caicedo, 2008).  Coliformes fecales: Son también conocidos como Coliformes termotolerantes por soportar temperaturas hasta de 45 °C, es un grupo muy reducido de microorganismos los cuales son indicadores de calidad, ya que son de origen fecal. Se diferencias de los demás microorganismos que pertenecen a este grupo como los totales por ser indol positivo, la presencia de estos indica contaminación fecal de origen humano y animal. Dentro de este grupo encontramos Escherichia coli, Enterobacter spp. y Klebsiella (Zapata & Caicedo, 2008).

2.3 Marco legal Norma Técnica Colombiana 5167 de 2004: Productos para la industria agrícola, productos orgánicos usados como abonos o fertilizantes y enmiendas de suelo (Segunda actualización) (Anexo 1). Esta norma tiene por objeto establecer los requisitos que deben cumplir y los ensayos a los cuales deben ser sometidos los productos orgánicos usados como abonos o fertilizantes y como enmiendas de suelo.

Requisitos microbiológicos Los productos orgánicos y orgánicos minerales empleados como abonos o fertilizantes

enmiendas

acondicionadores

del

suelo

origen

pedogenéticos, deben cumplir con los requisitos microbiológicos establecidos en la tabla 5 para niveles máximos de patógenos: Tabla 5. Requisitos microbiológicos exigidos por la NTC 5167 de 2004 Parámetro

Requisito

Salmonella spp

Ausente en 25 g

Coliformes totales

<1 000 NMP O UFC/g o ml

Huevos de helminto viables

<1 en 4g de muestra (base seca)

Fitopatógenos

Ausente

Se debe garantizar la sanidad del material, en relación con fitopatógenos específicos que pudieran estar presentes según el origen de las materias primas, y de acuerdo con lo establecido por la autoridad nacional competente se excluye de estos requisitos los productos de origen pedogenético. Fuente: NTC 5167 (Segunda actualización) Protocolo para la fabricación de abonos orgánicos fermentados líquidos y sólidos de uso directo. En este se establecen los pasos y materiales a tener en cuenta para la fabricación de abonos orgánicos líquidos y sólidos.

3. OBJETIVOS

Objetivo general Evaluar la calidad del compostaje en términos de microorganismos patógenos fabricado a partir de los residuos contaminantes como plumas de gallina y desechos sólidos de agua residual.

Objetivos específicos 

Analizar la inocuidad del compostaje en relación a la norma 5167 del ICONTEC con respecto a los requisitos microbiológicos exigidos por la misma para la identificación de los niveles máximos de patógenos como Salmonella, Clostridium sp., Coliformes totales fecales y huevos de helmintos.



Evaluar el rendimiento en peso y la calidad organoléptica (color, temperatura y pH) del compostaje fabricado a partir de los residuos contaminantes.



Comparar la inocuidad de este compostaje en relación al abono orgánico mineralizado NUTRIMYC del Centro Ecológico M&C.

4. DISEÑO METODOLÓGICO

4.1 Área de estudio MUNICIPIO DE VENTAQUEMADA

TUNJA

SAMACA

Puente de Boyacá

GUACHETA

LENGUAZAQUE

Parroquia Vieja

Supatá Centro Ecológico M&C

BOYACÁ-BOYACÁ JENESANO

NUEVO COLON

TURMEQUE

VILLAPINZÓN Fuente: IGAC-SIGA, 2014; Aldana, 2014

Figura 3. Mapa de Ventaquemada Ventaquemada se encuentra localizada en el departamento de Boyacá y limita al norte con Tunja y Samacá; por el oriente con Boyacá, Jenesano y Nuevo Colón; por el sur con Turmequé y Villapinzón, finalmente por el occidente con Guachetá, Lenguazaque y Villapinzón. Dentro de este municipio encontramos las veredas de Supatá en donde está ubicado el Centro Ecológico M&C lugar donde se llevó a cabo el desarrollo del proyecto; Parroquia Vieja y Puente de Boyacá en donde se presenta la problemática del proyecto, que tienen una temperatura aproximada de 8 a 14 °C y una altura sobre el nivel del mar de 2630, con una precipitación anual media de 1.367 milímetros, y una humedad relativa de 70 a 90%. 44

4.2 Hipótesis Hi: La materia prima en su estado natural presenta patógenos como Clostridium sp y Coliformes totales y fecales con la posibilidad de que se presenten algunos otros como Salmonella sp y huevos de helmintos que con el tiempo generan malos olores, contaminando el medio ambiente a nivel edáfico, visual y la atmosfera perjudicando la salud de las personas y animales. H0: La materia prima en su estado natural no presenta patógenos como Clostridium sp y Coliformes totales y fecales descartando la posibilidad de que se presenten algunos otros como Salmonella sp. y huevos de helmintos que con el tiempo generan malos olores, contaminando el medio ambiente a nivel edáfico, visual y la atmosfera perjudicando la salud de las personas y animales. Ha: La materia prima en su estado natural presenta patógenos en pocas cantidades como Clostridium sp y Coliformes totales y fecales con la posibilidad de que de que se eliminen algunos otros como Salmonella sp y huevos de helmintos que con el tiempo generan malos olores, contaminando el medio ambiente a nivel edáfico, visual y la atmosfera perjudicando la salud de las personas y animales.

4.3 Metodología Tipo de estudio El tipo de investigación es experimental-cuantitativo-cualitativo, porque el objetivo principal es lograr caracterizar los compostajes en términos de patógenos y a su vez identificar las posibles variables que intervienen en el proceso.

Dise帽o experimental Bloques completamente al azar con repeticiones en el tiempo donde la variable independiente es el porcentaje de plumas, desechos s贸lidos de agua residual (lodos) y abono NUTRIMYC.

T5R2 Abono Nutrimyc

T4R2 Plumas + Lodos

T2R3 Lodos + Abono Nutrimyc

T4R3 Plumas + Lodos

T2R2 Lodos + Abono Nutrimyc

T3R3 Plumas + Lodos + Abono Nutrimyc

T1R3 Plumas + Abono Nutrimyc

T5R1 Abono Nutrimyc

T3R1 Plumas + Lodos + Abono Nutrimyc

T3R2 Plumas + Lodos + Abono Nutrimyc

T1R1 Plumas + Abono Nutrimyc

T1R2 Plumas + Abono Nutrimyc

T2R1 Lodos + Abono Nutrimyc

Figura 4. Plano de campo

T5R1 Abono Nutrimyc

T4R1 Plumas + Lodos

E N

Tabla 6. Tratamientos a llevar a cabo en la realización del compostaje con el uso de diferentes residuos de desechos (Plumas y Desechos sólidos de agua residual).

TRATAMIENTOS

PLUMAS

T1 T2 T3 T4 T5

50%

DESECHOS SÓLIDOS DE AGUA RESIDUAL (Lodos)

25% 50%

50% 25% 50%

ABONO NUTRIMYC 50% 50% 50% 100%

Para el presente estudio se tuvo en cuenta lo siguiente: 5 Tratamientos cada uno con 3 repeticiones para un total de 15 unidades experimentales (Cada pila de 600 kg va hacer una unidad experimental); los tratamientos corresponden a la mezcla de las materias primas como se describe a continuación: Tratamiento 1: Plumas + Abono Nutrimyc Tratamiento 2: Desechos sólidos de agua residual (lodos) + Abono Nutrimyc Tratamiento 3: Plumas + Desechos sólidos de agua residual (lodos) + Abono Nutrimyc Tratamiento 4: Plumas + Desechos sólidos de agua residual (lodos) Tratamiento 5: Abono Nutrimyc Teniendo en cuenta lo anterior, es necesario identificar algunas variables como las independientes que se identificaron como los porcentajes empleados de cada material con los cuales se formaron las pilas de los tratamientos como lo muestra la tabla 6 de donde posteriormente y al finalizar el proceso de compostaje se 47

tomaron las muestras para analizar en el laboratorio; también dentro de las pilas se llevó el registro detallado algunos datos como temperatura y pH. Por otro lado se tienen las variables intervinientes referente a las condiciones climáticas, como variables controladas se tendrá la humedad, temperatura y pH; finalmente como variables dependientes los patógenos que serán identificados en laboratorio (Salmonella sp, Clostridium sp, Coliformes totales y fecales y huevos de helmintos). Materiales y métodos Materiales de campo Plumas, lodos, estiércol, gallinaza, bovinaza, aserrín, fósforo, roca fosfórica, melaza, sulfato de magnesio, potenciómetro, termómetro, carretilla, palas, botas, overol, tapabocas, baldes, rastrillo, gafas, guantes, azadón, escoba. Métodos de campo Elaboración del compostaje A continuación se muestra un digrama presentado por MINAMBIENTE, 2008 donde se representa de manera sencilla el proceso de compostaje dividido en tres fases: Selección de sitio seco y firme FASE 1 Obtención de la materia prima Balanceo de nutrientes de la materia prima

Recolección y acopio de materia prima

Señalización de los espacios

Selección de materia prima y eliminación de contaminantes FASE 2 Selección y acondicionamiento

Trituración de los materiales a un tamaño ideal

Disolver fuente de energía (Melaza) en agua

Uso de implementos personales de protección

Pesaje de insumos y materiales a utilizar en las cantidades necesarias

Disponer la materia prima en capas intercaladas hasta formar una pila de 1-1.5 m

FASE 3 Proceso de transformación Realizar volteos del material e incorporarle la fuente de energía diluida hasta obtener una mezcla homogénea. Controlar la humedad para garantizar que se encuentre entre el 6070%. Fuente: MINAMBIENTE, 2008; Aldana, 2014

Figura 5. Proceso de elaboración de abono orgánico sólido Toma de muestras Se tomaron 15 muestras conformadas por 10 submuestras de la zona interior y exterior de cada pila, se empacaron aproximadamente 500 g en bolsas plásticas o zimploc que no hayan sido usadas antes, a continuación se procedió a identificar la muestra de forma breve y exacta; siendo necesario precisar el número de la muestra y los patógenos a analizar. Finalmente se procuró que el rótulo de identificación no estuviese en contacto directo con el compost a analizar, para que la información de la muestra no sea borrada, luego estas muestras fueron

almacenadas durante un mes a una temperatura aproximada de 4°C. (IGAC, 2014).

Materiales y métodos de laboratorio Ausencia presencia de Salmonella Para la realización de esta prueba según NTC 5167 primera actualización del 2004 se llevó a cabo el siguiente procedimiento: 

Enriquecimiento previo no selectivo: Para este hay que pesar 25 g de la muestra y verterlos en un Erlenmeyer con 225 ml de caldo lactosado haciendo una suspensión. Luego es incubado a 35°C durante 24 a 48 horas aproximadamente.



Enriquecimiento selectivo: Posteriormente se tomó 1 ml y se llevó a tubos con 9 ml de caldo tetrationato (1ml por cada tubo). Hay que procurar que al adicionar el mililitro el medio este a 30°C – 35°C aproximadamente, luego se deja incubar de 24 a 48 horas a 37 °C.



En medios selectivos: Se tomó una asada y se sembró en medios: agar Bismuto Sulfito o agar Salmonella-Shigella. Se incubó a 37°C durante 24 a 48 horas. A partir de colonias características permisibles de Salmonella sp. se realizaron pruebas bioquímicas cortas y se incubaron a 35°C durante 18 horas, con cepas que dieron resultados característicos de Salmonella sp. en las bioquímicas: TSI:Alk/acido con o sin producción de H2S, Urea: negativa y LIA:Alk/Alk con o sin producción de H2S, fueron consideradas como Salmonella sp.

Recuento de Clostridium sp. Se realizaron diluciones seriadas de

hasta

en tubos estériles y luego

son llevados a baño maría a 80°C durante 10 minutos, a continuación se llevó el tubo con la muestra a una cubeta con hielo durante 5 minutos, esto con el propósito de activar las esporas de Clostridium que se puedan encontrar en la muestra mediante choque térmico (Benavides, 2010). Luego se siembra en medio SPS o TSN en profundidad y por duplicado. Después de solidificado el agar se aplicó un capa sellante y se colocaron las cajas con la tapa hacia arriba en campana de anaerobiosis, se incubaron a 35°C durante 48-72 horas. Finalmente se seleccionaron las cajas con colonias negras, característica típica del crecimiento del microorganismo en este medio (Cabrera & García, 2006).

Prueba NMP (número más probable) para identificar Coliformes totales y fecales 

NMP de Coliformes Totales

Se hicieron diluciones del compostaje. Luego se inocularon cada una de las diluciones 10-1, 10-2, 10-3, 1ml a cada uno de los tres tubos con 9ml de caldo Brila, y se incubaron a 35°C durante 24 – 48 horas. Se observaron los tubos que presentaron gas y turbidez para comparar en la tabla de NMP (Anexo 12) e informar como Coliformes Totales por gramo o ml. 

NMP de Coliformes Fecales

De cada uno de los tubos positivo o con presencia de gas en Caldo Bilis Verde Brillante de la prueba de Coliformes Totales, se inoculo con un asa a un tubo con Caldo Brila y un tubo con agua de triptona, luego se incubo a 44.5 °C durante 24 horas, pasado este tiempo se observó la formación de gas y turbidez en Caldo 51

Brila, a partir de esto se efectúa una prueba de indol sobre el agua de triptona o en SIMG. Los tubos con producción de gas y reacción de indol positivo, se tuvieron en cuenta como Coliformes Totales (solo se tuvieron en cuenta aquellos tubos que hicieron pareja y que provienen del mismo tubo). Finalmente se compara e informa como Coliformes Fecales por gramo o ml.

Prueba para identificar huevos de helmintos Según la norma 5167 del ICONTEC en su segunda actualización, para la detección de huevos de helmintos se debe seguir el siguiente procedimiento. Equipos y materiales Balanza analítica Centrifuga Microscopio Autoclave Espátulas para centrifuga Erlenmeyer de 1000 ml Embudo de vidrio Tela gasa Láminas y laminillas portaobjetos y cubreobjetos

Reactivos  Solución salina fosfatada: Cantidad suficiente para 500 ml. Adicionar los siguientes reactivos en un Erlenmeyer de 1000 ml: NaCl (4g), KCl (0,10 g), Na2HPO4 (39 g), KH2PO4 (10 g), H2O (500 ml).  Twen 80 al 0,02 %: adicionar 0,2 g de Twen 80 y completar a 100 ml con agua desmineralizada estéril, agitar suavemente hasta que se diluya completamente el Tween. 52

 Solución salina al 0,85%: adicionar 8,5 g NaCl a 1000 ml de agua desmineralizada

estéril,

mezclar

suavemente

hasta

que

diluya

completamente el NaCl.  Lugol  Solución de Teleman: cantidad suficiente para 1000 ml. Adicionar los siguientes reactivos en un Erlenmeyer de 1000 ml estéril: formol al 40% (50 ml), NaCl (5g), agua destilada 950 ml, éter (2 ml).

Procedimiento  Homogenice la muestra con ayuda de una espátula estéril.  Pese 100 g de la muestra en un Erlenmeyer de 1000 ml estéril  Adicione 300 ml de buffer de fosfato pH 7 y Twen 80 al 0,2%.  Filtre con triple capa de gasa, utilizando un embudo grande de vidrio, recoja el filtrado en un Erlenmeyer de 1000 ml.  Deje decantar por 24 horas, elimine el sobrenadante y recoja el sedimento.  Adicione 300 ml de solución de Telemann.  Centrifugue a 2500 rpm durante 3 min. Elimine el sobrenadante.  Observe

mediante

microscopio

totalidad

del

pellet.

Coloque

separadamente en un portaobjetos una gota de solución salina al 0,85% y otra de Lugol. Sobre cada gota coloque una fracción de la muestra a observar. Con ayuda de un palillo hacer extendidos en la lámina cubreobjetos.  Realice dos replicas por muestra.  Identifique y cuente todos los huevos de helmintos presentes en el sedimento de los 100 g de la muestra.  Registrar el conteo y la identificación.

4.4 Análisis de datos

El trabajo investigativo se compone de dos fases una de campo y una de laboratorio. La fase de campo comprende la elaboración de las pilas de compostaje, toma de muestras y el control de la humedad, temperatura y pH. La fase de laboratorio comprende el análisis de las muestras del compostaje, con el fin de obtener los resultados para ver cómo reducir la contaminación que generan los residuos sólidos a utilizar. También se realizaran análisis estadísticos para cada variable con la prueba de supuestos de la siguiente manera: 

Normalidad de los datos utilizando la prueba de Shapiro Wilk



Homogeneidad de varianza utilizando la prueba de Barleth

Si se cumplen los datos con las pruebas se realizara análisis de varianza o ANOVA. De lo contrario si no se cumplen los datos se transforman, si en este caso la transformación es efectiva se realizara el ANOVA. Para la comparación de promedios se utilizara la prueba de Tukey con significancia del 0,05 en el software R versión 3.11.

5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La identificación de los niveles máximos de patógenos fue realizada por la Universidad de Antioquia, en el laboratorio del Grupo Interdisciplinario de Estudios Moleculares GIEM. Los resultados de los análisis realizados por dicho laboratorio se pueden observar en el Anexo 2. A continuación se describen y analizan los resultados encontrados durante el ensayo así:

Inocuidad del compostaje en relación a la norma 5167 del ICONTEC Este tema es necesario analizarlo de acuerdo a los requisitos exigidos por la norma teniendo en cuenta aquellos que deben reportarse como ausentes y menores a <1000 NMP o UFC/g o ml como lo muestra el Anexo 1. Teniendo en cuenta lo anterior se pudo encontrar lo siguiente: Salmonella sp. Con relación a las 15 muestras analizadas de los 5 tratamientos con sus 3 repeticiones, Salmonella spp está ausente como se observa en el Anexo 2. Con referencia a lo anterior, estudios de Riera (2009) en compostaje de residuos avícolas demostraron la ausencia total de este patógeno sin embargo este microorganismo puede aparecer durante el proceso como lo demuestra los estudios de Escudero de Fonseca & Arias (2012) donde se presentó sólo un día y únicamente en una de las pila del ensayo que al parecer según los autores sufrió contaminación externa pero el patógeno desapareció por las altas temperaturas de la pila. Así mismo lo demuestran los estudios de Escudero de Fonseca & Arias (2012) quienes encontraron que requiere, entre otros pares temperatura y duración de temperatura de 55 ºC por períodos superiores a 1 hora en diferentes ensayos y materiales como también lo demostró Riera (2009) donde a una temperatura de 55 °C se elimina el patógeno. A este respecto se puede decir que según los autores 55

antes mencionados y los resultados reportados en este ensayo permiten asegurar que la presencia de esta bacteria en compostaje se ve anulada por las altas temperaturas que se presentan en este tipo procesos. De otra parte Salmonella spp es un organismo anaeróbico que según las condiciones de supervivencia la temperatura optima de crecimiento se encuentra entre los 30 – 37 °C y con un pH de 7-7,5 (Elika, 2013) por lo cual es posible encontrarlo en las primeras etapas del compost donde la temperatura oscilo entre los 57 y 26 °C, pH de 6.8 – 8.5 y el porcentaje de humedad alcanza hasta el 60% pero que se disminuye a través de los volteos hasta 20% que es la condición exigida por la norma. De las evidencias anteriores, se demuestran que durante este proceso se presentaron factores favorables en algunos de los tratamientos como el T3 y T5 en las primeras semanas para el crecimiento óptimo de esta bacteria, pero sin embargo esto no afecto la evolución del compostaje, es así que con la presencia de las altas temperaturas, ayudo a la eliminación de la misma, pues como se describe anteriormente este tipo de bacterias se eliminan con temperaturas de 55 °C que según datos de la Figura 11, la temperatura fue optima principalmente para su exclusión. Coliformes totales Para estos microorganismos la norma exige <1 000 NMP o UFC/g o ml y los análisis reportaron como NMP valores entre 36 hasta 1110, encontrándose que la repetición R1 del tratamiento 4 presenta 1110 NMP Coliformes totales/100 ml, que corresponde a la mezcla de 50% de plumas y 50% de lodos, muy posiblemente se deba a los niveles de temperatura reportados durante el proceso (Anexo 3), los cuales a partir de la 4 semana se mantuvieron entre los 40-25°C a su vez teniendo en cuenta la temperatura óptima para el crecimiento de este tipo de microorganismos se puede observar que se encuentra entre los 30-37°C dando así la posibilidad de ser factor para que se reporte como uno de los valores más altos del proceso. Sin embargo, vale la pena resaltar que el tratamiento de lodos y 56

abono NUTRIMYC muestra presencia entre 290 y 460 NMP como se observa en la Anexo 2, demostrando que los Coliformes totales disminuyen a altas temperaturas, sin embargo algunos logran estar presentes al final del proceso; igual situación se presenta en el trabajo realizado por Riera (2009) compostando residuos avícolas donde aparecen al comienzo altas poblaciones pero las temperaturas las disminuyen sin embargo no cumplen lo exigió por la norma. En consecuencia, un reporte de Gómez et al. (2004), estos microorganismos son destruidos en el propio proceso, si las temperaturas en la etapa termofílica se mantienen por un tiempo suficiente y todo el material es sujeto a dichas temperaturas. Atendiendo a estas consideraciones, se puede deducir que este tipo de macroorganismos puede llegar a ser difícil de eliminar si no se mantienen controladas aquellas condiciones o factores que pueden llegar a ser favorables para su supervivencia como es el caso de la temperatura y la humedad presentándose valores que superan los requisitos microbiológicos exigidos por la

Coliformes Totales 1200 1000 800 600 400 200

TRATAMIENTOS Y REPETICIONES

Figura 6. Coliformes totales 57

T5 R3

T5 R2

T5 R1

T4 R3

T4 R2

T4 R1

T3 R3

T3 R2

T3 R1

T2 R3

T2 R2

T2 R1

T1 R3

T1 R2

0 T1 R1

NMP COLIFORMES TOTALES/100 ml

norma (Anexo 1).

Coliformes Fecales Para estos microorganismos se aprecia en el anexo 2 que las poblaciones de Coliformes Fecales es de <3 hasta 240 siendo menor que los reportados por Coliformes Totales pero que están presentes en los mismos tratamientos y repeticiones, cabe anotar que la norma no exige su reporte, sin embargo, se ha demostrado que estas poblaciones aparecen en diferentes sustratos como el contenido ruminal y estiércol bovino así lo reporta Guerrero & Monsalve (2007). El trabajo de Riera también demostró que una temperatura de 55°C estos microorganismos también desaparecen. Igualmente en un estudio realizado por Ramírez & Rodríguez (2011) indicaron que el proceso de compostaje es bastante eficiente para la inactivación de este tipo de microorganismos, sin embargo, un ensayo realizado por Torres et al. (2005), demuestran que la reducción en las concentraciones de este microorganismo suceden debido a las altas temperaturas a que son sometidos durante el proceso de compostaje, pero que a su vez no son suficientes para la higienización total del material. Al igual que en los Coliformes Totales su temperatura optima de crecimiento es de 37°C, pH óptimo de 7.0 a 7.5 destacándose por ser uno de los microorganismos relativamente termosensible y puede ser destruido con facilidad a altas temperaturas, teniendo en cuenta lo anterior y lo reportado en la Figura 7 en donde el tratamiento T4R1 presenta el valor más alto, posiblemente se deba a los niveles de pH (Figura 10) que se presentaron durante el proceso con valores de 7,2 a 8,2 encontrándose entre los rangos óptimos que favorecen su crecimiento, lo que lleva a ser una posibilidad por la que se presente estos valores.

Coliformes Fecales NMP Coliformes Fecales/100 ml

300 250 200 150 100 50

T5 R3

T5 R2

T5 R1

T4 R3

T4 R2

T4 R1

T3 R3

T3 R2

T3 R1

T2 R3

T2 R2

T2 R1

T1 R3

T1 R2

T1 R1

TRATAMIENTOS Y REPETICIONES

Figura 7. Coliformes Fecales Huevos de helmintos Este es uno de los patógenos entéricos de importancia microbiológica estudiados por sus características epidemiológicas, pues según un ensayo realizado por Pulido et al., (2005) son causantes de infección por contacto con agua contaminada, sin embargo para esta investigación su presencia se reportó ausente en los 5 tratamientos con sus respectivas repeticiones, cumpliendo con los requisitos microbiológicos exigidos por la Norma Técnica Colombia 5167 del ICONTEC (Anexo 1), esta misma experiencia sucedió en el trabajo realizado por Torres, Madera & Martínez (2007) en donde la presencia de huevos de helmintos fue nula disminuyendo el riesgo a la salud pública. De esta manera podemos garantizar que este tipo de materias primas muchas veces no reportan los patógenos que posiblemente podrían llegar a presentar por la procedencia de los mismos. Sobre el asunto Escobar (2014) reporta que la temperatura en procesos de compostaje deben incrementar a 55-60°C para la destrucción de este tipo de 59

parásitos, de la misma manera lo reafirma la FAO, 2013 en donde la temperatura necesaria para la eliminación de patógenos como los huevos de helmintos debe ser de 55°C por 3 días y en efecto en el presente ensayo las temperaturas en las primas semanas del proceso se reportaron altas, pero es necesario tener en cuenta que los niveles de pH altos también pueden influir en la eliminación de este patógeno.

Clostridium sp. Este microorganismo no es exigido por la norma, pero se vio la necesidad de su identificación a causa de su presencia en la materia prima, y teniendo en cuenta que es el agente causal de enfermedades como: botulismo y problemas gastrointestinales además es uno de los patógenos más resistentes y difícil de eliminar, es así como según la Figura 8 el T5R3 reporta un valor de 1500 U.F.C, que puede ser alto para un material que se manipula manualmente y que de acuerdo a algunos parámetros descritos por Cabrera (2008) y Elika (2013) no puede estar en aguas potables ni en alimentos, aunque de acuerdo con García (2006) una infección solo se daría a partir de 1x1010 organismos. De otra parte el valor más alto en este ensayo está por debajo de los resultados reportados en los ensayos de García (2006) y Pastor & Pascal (2011) arrojando 6,1x103 y 3x103 quienes igualmente sostienen que estos microorganismos se diluyen en el agua, haciéndolos más bajos y en el suelo se considera que el riesgo sanitario es menor dado que este actúa como un filtro; igualmente este patógeno aparece en el T5R2 y T3R1 mientras el T1R1 y T1R2 arrojaron un valor de cero al igual que T4R2,

lo que demuestra que si es posible higienizar este tipo de

materiales y reducir el riesgo que puede ocasionar esta clase de patógeno. Al respecto Elika (2013) las condiciones para que este microorganismo sobreviva son: alta cantidad de proteínas, baja concentración de sal, pH ligeramente superior a 4,6, ausencia de oxígeno y temperaturas entre 3° C y 45-50°C, sobreviviendo en la congelación; teniendo en cuenta lo anterior en el presente ensayo estas 60

condiciones se reportaron de forma positiva favoreciendo la supervivencia del mismo en algunos tratamientos como se observa en la Figura 8, pero solo fueron controlados por que los volteos aumentaron el nivel de oxígeno disminuyendo la humedad y la temperatura quedando sin embargo algunas cepas al momento de la toma de la muestra encontrados al momento del análisis.

Clostridium sp. 1600

Clostridium sp.

1400 1200 1000 800 600 400 200 T5 R3

T5 R2

T5 R1

T4 R3

T4 R2

T4 R1

T3 R3

T3 R2

T3 R1

T2 R3

T2 R2

T2 R1

T1 R3

T1 R2

T1 R1

TRATAMIENTOS Y REPETICIONES

Figura 8. Clostridium sp.

Rendimiento en peso y la calidad organoléptica del compostaje Rendimiento en peso Como se observa en la Figura 9 la pérdida de peso es de aproximadamente del 30% que corresponde a la perdida de agua de los materiales teniendo en cuenta que estos deben tener solamente el 20% de humedad al finalizar el proceso de acuerdo a lo requerido por la norma, en general existe absorción de agua de todas las materias primas empleadas pero esta debe evaporarse hasta llegar al porcentaje requerido. Las afirmaciones anteriores se relacionan con el ensayo 61

realizado por Iñiguez, Parra & Velasco (2006) en donde las observaciones demostraron que la reducción de volumen durante el compostaje fue debido a la disminución del tamaño de partícula del bagazo, al volumen del poro, así como a la pérdida de la materia orgánica. Lo mismo ocurrió en la investigación de García & Martínez (2011) en el cual todos los tratamientos tuvieron una reducción del volumen presentándose una mayor reducción en el tratamiento en el cual usaron 25% de tierra y 75% de gallinaza. La pérdida de humedad genera problemas en los materiales cuando estos aún no se han descompuesto por el tamaño de partícula composición química del mismo material y en el presente ensayo el problema ocurrió con los tratamientos que llevaban plumas dado que estas pierden el 20% de agua y son arrastradas fácilmente por el viento.

PESO EN Kg

RENDIMIENTO EN PESO 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

PESO INICIAL (Kg) PESO FINAL (Kg)

TRATAMIENTOS

Figura 9. Rendimiento en peso por tratamientos Comportamiento del color El color durante este proceso fue variable entre tratamientos esto influenciado por los materiales allí utilizados. Al respecto se puede decir que los tratamientos 1, 3 y 4 tuvieron comportamiento similar en cuanto al color presentándose un tono 62

marrón claro y la predominancia de las plumas en estado de descomposición con un tono blanco oscuro (Anexos 1, 5, 7, 8), en cuanto a los tratamientos 2 y 5 el tono predominante durante este proceso fue el marrón oscuro (Anexos 1, 6, 9). Mientras tanto en la investigación de García & Martínez (2011) al dar inicio al proceso el color era marrón claro con distintas tonalidades, tornándose cada vez más oscuro al paso del tiempo. Por su parte al realizar los volteos a cada una de las pilas era evidente observar la presencia de cuerpos algodonoso de color blanco en algunos de los tratamientos garantizando el buen proceso de descomposición de las materias primas (Anexo 11).

Comportamiento del pH De acuerdo al Anexo 4 esta variable mostro diferencia significativa en las dos primeras lecturas con un nivel de confianza de 0,05 y no hubo significancia de estas con la tercera lectura. En general el pH esta entre ligeramente ácido hasta moderadamente alcalino para las tres lecturas efectuadas para cada tratamiento, observándose los valores más altos a los 20 días de preparada la mezcla con excepción de la lectura T2R3 con 6.5 y T4R3 con 6,88 como se observa en la Figura 10, lo que puede estar obedeciendo a que en los volteos aún no hay homogeneidad en el material por cuanto se observan valores para los demás repeticiones entre 7,42 hasta 8,5. De otra parte a la octava semana el pH desciende en la mayoría de tratamientos exceptuando aquellos en donde aumentaron como fue en los tratamientos T1R3, T2R3, T3R2, T5R2 y T5R3 por la misma razón expuesta anteriormente. En la semana 12 el pH desciende en todos los tratamientos menos en el T4R3 como se observa en la Figura 10 sin embargo en general todos tienen un comportamiento entre neutro y ligeramente alcalino cumpliendo lo exigido por la norma 5167 del ICONTEC. Las evidencias anteriores se confirman según la FAO (2013) en donde el pH del compostaje depende de los materiales de origen y varía 63

en cada fase del proceso, siendo así que en los primeros estadios del proceso este se acidifica por la formación de ácidos orgánicos pero en la fase termofílica, debido a la conversión del amonio en amoniaco, el pH sube y se alcaliniza el medio, para finalmente estabilizarse en valores cercanos al neutro, de igual manera lo reafirma Bueno, Díaz & Cabrera (2008) en donde dice que en la primera fase del compostaje el pH disminuye debido a la acción de los microorganismos produciendo liberación de ácidos orgánicos; en la segunda fase ocurre una progresiva alcalinización del medio debido a la perdida de los ácidos orgánicos y la generación de amoniaco procedente de la descomposición de las proteínas y finalmente en una tercera fase el pH tiende a neutralizarse debido a la formación de compuestos húmicos.

pH 9

UNIDADES DE pH

8,5 8 7,5

pH 1

pH 2 pH 3

6,5

TRATAMIENTOS Y REPETICIONES

Figura 10. Variación del pH según tratamientos y repeticiones

T5 R3

T5 R2

T5 R1

T4 R3

T4 R2

T4 R1

T3 R3

T3 R2

T3 R1

T2 R3

T2 R2

T2 R1

T1 R3

T1 R2

T1 R1

Comportamiento de las temperaturas Como se puede observar en la Figura 11 en el presente estudio la variación de las temperaturas es muy notable en algunos de los tratamientos como por ejemplo el tratamiento 1 compuesto por 50% plumas y 50% abono NUTRIMYC reportando temperaturas altas durante la mayoría del proceso en comparación con el tratamiento 2 en donde su mezcla contiene 50% lodo y 50% abono NUTRIMYC, el cual siempre presento los valores más bajos, estos resultados se comprobaron con el análisis estadístico (Anexo 4) en donde los tratamientos 1 y 4 reportaron diferencia significativa en relación con los tratamientos 5 y 2. Al respecto la FAO (2013) afirma que el compostaje inicia a temperatura ambiente y puede subir hasta los 65°C sin necesidad de ninguna actividad antrópica o calentamiento externo, para llegar nuevamente durante la fase de maduración a una temperatura ambiente.

Según la investigación realizada por García & Martínez (2011) las temperaturas desarrolladas en todos los tratamientos no sobrepasaron los 31°C; es decir, que no hubo la evolución de temperaturas características de un proceso de compostaje, lo que se puede relacionar con lo sucedido en los tratamientos T2 yT5 del presente ensayo, los cuales tuvieron el mismo comportamiento. Tal es el caso que al comparar las temperaturas de los T5 y T2 con relación a la presencia de Clostridium sp se aprecia que la temperatura no determino para este ensayo la presencia de estos microorganismos teniendo en cuenta que reportaron temperaturas similares a partir de la semana 3 y la mayor incidencia de Clostridium sp está en el T5 mientras que el T2 reporta poblaciones más bajas de máximo 3x102/g. El tratamiento con el mejor comportamiento de temperatura corresponde al T3 indicando que el abono este en menor tiempo sin embargo muestra la segundas poblaciones de Clostridium sp. Además como se describe anteriormente algunas de las condiciones para que este microorganismo sobreviva son: pH ligeramente superior a 4,6, ausencia de 65

oxígeno y temperaturas entre 3° C y 45-50°C; es así que en el presente ensayo estas condiciones se reportaron de forma positiva favoreciendo la supervivencia del mismo en algunos tratamientos como se observa en la figura 8 y teniendo en cuenta los niveles de temperatura a los que estuvo sometido el compostaje

UNIDADES DE TEMEPRATURA

durante las 12 semanas del proceso.

TEMPERATURAS 55 50 45 40 35 30 25 20

T1 T2 T3 T4 T5

TIEMPO

Figura 11. Variación de la temperatura en función del tiempo

Inocuidad de los tratamientos en relación al abono orgánico mineralizado NUTRIMYC del Centro Ecológico M&C Teniendo en cuenta que se busca la inclusión de estos materiales de una mezcla ya establecida y estandarizada, al comparar los resultados en términos de patógenos, se observó que Clostridium sp se presenta en mayor cantidad en el abono Nutrimyc, mientras en los demás, las poblaciones son más bajas; cuando se mezclan los tres materiales se observa que la temperatura es más regular lo que favorece la presencia de Clostridium sp en cantidades del 4x102 a 6x102 UFC, es decir que la participación de Nutrimyc parece incidir la presencia de estos 66

organismos, dado que Nutrimyc o tratamiento T5 es el que más los contiene reportando datos de 2x102, 9x102 y 1.5x103 U.F.C/g. Vale tener en cuenta que no en todos los tratamientos que tienen plumas y abono hay presencia de Clostridium sp como en el tratamiento 1 esto teniendo en cuenta que en las plumas como materia prima hay presencia de Clostridium sp. Igualmente los coliformes totales reportados en los análisis a las muestras de compost se presentan en algunos de los tratamientos con valores moderadamente altos desde 120 hasta 1110 NMP/100 ml; por el contrario en el tratamiento 1 la presencia de este patógeno es menor en relación al tratamiento 5 en donde se utilizó el abono Nutrimyc el cual arroja valores altos, al comparar estas evidencias se puede comprobar que el uso de otro tipo de materias primas junto al abono Nutrimyc ayuda a disminuir la presencia de algunos patógenos posiblemente por alcanzar altas temperaturas. En cuanto a los coliformes fecales se presenta la misma situación en los tratamientos 1 y 5 pero en este caso los valores reportados se encuentran desde el 95 hasta 240 NMP/100 ml entre los más altos y como valores inferiores se encuentran los del tratamiento 1 como se observa en el Anexo 2.

6. IMPACTO

La investigación permitió demostrar que el uso de desechos orgánicos contaminantes como plumas de gallina y desechos sólidos de agua residual (lodos) en el proceso de compostaje es una alternativa para disminuir la contaminación edáfica, hídrica, atmosférica y visual de la región; al mismo tiempo se demostró su importancia como materia prima dentro del mismo proceso de compostaje. Mediante

este

trabajo

demuestra

que

los

materiales de

desechos

agroindustriales que estén contaminados se vuelven inocuos al someterlos a un proceso de compostaje en donde la temperatura, pH, el % de humedad y niveles de oxígeno contribuyen a limitar la actividad de organismos patógenos como Salmonella sp, Clostridium, Coliformes totales-fecales y huevos de helminto.

7. CONCLUSIONES

 La implementación del proceso de compostaje como método para disminuir la presencia de patógenos en las materias primas utilizadas en el ensayo, incidió positivamente arrojando resultados favorables como la ausencia de Salmonella sp y huevos de helmintos cumpliendo con los requisitos microbiológicos exigidos por la norma.  Se demostró la influencia de la temperatura durante el proceso y los microorganismos presentes en la materia prima inicial, puesto que en los tratamientos en donde la temperatura fue alta la presencia de patógenos estuvo reducida incluso llegando a cero lo que favorece la efectividad del desarrollo de este tipo de ensayos.  Este proyecto comprueba la solución que se le puede dar de forma técnica a los desechos contaminantes permitiendo diseñar el tratamiento en conjunto de los mismos para obtener un producto que puede llegar a ser utilizado como enmienda del suelo.  El tratamiento con el mejor comportamiento en cuanto a requisitos microbiológicos es el compuesto por plumas y abono Nutrimyc por arrojar los datos más bajos en cuanto a presencia de Clostridium sp con valores de 0,00 y Coliformes totales y fecales con menos 3 lo que nos garantiza ser uno de los mejores tratamientos para solucionar la contaminación edáfica ocasionada por estos desechos.  El abono final pierde 30% del peso inicial, el comportamiento del pH es neutro y la temperatura permanece estable; lo que permite que cumpla con las parámetros de la norma. 69

ď&#x20AC; Tanto el abono Nutrimyc como las distintas mezclas cumplen los parĂĄmetros de inocuidad exigidos por la norma 5167.

8. RECOMENDACIONES  Incluir las plumas y desechos sólidos de agua residual en la fórmula del abono Nutrimyc para solucionar el problema ambiental y mejorar la condición química del abono por el contenido de minerales que presenta el lodo y N en la pluma.  Poner en práctica este mismo método con otros materiales que puede llegar a ser contaminantes para el medio ambiente.  Tener en cuenta el tiempo de descomposición de las materias primas para obtener al final del proceso mejores resultados y a su vez buscar una técnica para controlar los olores desagradables que puedan llegar a producir este tipo de procesos.  A futuros investigadores que tengan interés en el proyecto extender los estudios expuestos en esta tesis con pruebas a cultivos y praderas para comprobar su efectividad y evidenciar la calidad de las cosechas al final del proceso.

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ANEXOS

Anexo 1. Norma Técnica Colombiana NTC 5167 (Segunda Actualización) NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 5167 (Segunda actualización)

4.2.8 Macrocontaminantes Los productos orgánicos empleados como abonos o fertilizantes y enmiendas o acondicionadores del suelo, deben cumplir con los requisitos establecidos en la Tabla 8 para macrocontaminantes: Tabla 8. Macrocontaminantes Macrocontaminantes Plástico metal caucho > 2mm Vidrio > 2mm Piedras > 5 mm Vidrio > 16 detección (si/no)

Limite (% en m.s.) < 0.2 < 0.02 <2 no

4.2.9 Requisitos microbiológicos Los productos orgánicos y orgánicos minerales empleados como abonos o fertilizantes y enmiendas o acondicionadores del suelo de origen no pedogenéticos, deben cumplir con los requisitos microbiológicos establecidos en la tabla 9 para niveles máximos de patógenos: Tabla 9. Requisitos microbiológicos Parámetro Salmonella spp.

Requisito Ausente en 25 g

Coliformes Totales

< 1000 NMP o UFC/g o ml

Huevos de helmintos viables

<1 en 4g de muestra (base seca)

Fitopatógenos

Ausente

Anexo 2. Resultados an谩lisis microbiol贸gicos a muestras de compost

C贸digos de las muestras 1501 = T1R1 1502 = T1R2 1503 = T1R3

1504 = T2R1 1505 = T2R2 1506 = T2R3

1507 = T3R1 1508 = T3R2 1509 = T3R3

15010 = T4R1 15011 = T4R2 15012 = T4R3

15013 = T5R1 15014 = T5R2 15015 = T5R3

Semana 11

Semana 12

T1R3

42 41 40 50 46 41 30 28 27

T2R1

30 27 23 24 23 24 22 24 22

T2R2

28 27 28 24 22 24 24 27 23

T2R3

26 26 22 22 24 23 23 25 25

T3R1

57 40 42 38 34 30 26 31 34

T3R2

43 40 38 48 42 36 29 28 28

T3R3

39 35 36 50 30 33 25 27 26

T4R1

57 42 50 40 30 29 28 38 30

T4R2

37 35 29 42 35 35 34 34 34

T4R3

57 45 48 36 32 30 27 35 28

T5R1

47 34 26 20 24 23 24 23 23

T5R2

50 42 24 25 28 25 24 25 23

T5R3

44 34 27 26 26 25 23 24 24

Semana 9

Semana 8

54 46 50 48 42 30 24 26 25

Semana 7

T1R2

Semana 6

Semana 5

Semana 4

Semana 3

52 49 50 50 44 36 29 31 25

Semana 2

T1R1

TRATAMIENTOS REPETICIONES

Semana 1

Semana 10

Anexo 3. Reporte de temperaturas en relaci贸n al tiempo

Anexo 4. Análisis Estadístico de patógenos, temperatura y pH NMP Totales T4 411.00000 a T2 330.00000 a T5 107.00000 a T3 42.33333 a T1 3.00000 a

NMP Fecales T2 125.000000 a T4 87.666667 ab T5 9.333333 b T1 3.000000 b T3 3.000000 b

NMP Fecales T2 125.000000 a T4 87.666667 a T5 9.333333 a T1 3.000000 a T3 3.000000 a

Clostridium T5 866.66667 a T3 500.00000 ab T2 200.00000 ab T4 133.33333 ab T1 33.33333 b

Temp 1 T4 50.33333 a T1 49.33333 a T5 47.00000 ab T3 46.33333 ab T2 28.00000 b

Temp 2 T1 45.33333 a T4 40.66667 a T3 38.33333 a T5 36.66667 ab T2 26.66667 b

Temp 3 T1 46.66667 a T4 42.33333 a T3 38.66667 ab T5 25.66667 b T2 24.33333 b

Temp 4 T1 49.33333 a T3 45.33333 ab T4 39.33333 b T5 23.66667 c T2 23.33333 c

Temp 5 T1 44.00000 a T3 35.33333 ab T4 32.33333 bc T5 26.00000 cd T2 23.00000 d

Temp 6 T1 35.66667 a T3 33.00000 a T4 31.33333 ab T5 24.33333 b T2 23.66667 b

Temp 7 T4 29.66667 a T1 27.66667 ab T3 26.66667 ab T5 23.66667 ab T2 23.00000 b

Temp 8 T4 35.66667 a T3 28.66667 b T1 28.33333 b T2 25.33333 b T5 24.00000 b

Temp 9 T4 30.66667 a T3 29.33333 ab T1 25.66667 ab T2 23.33333 b T5 23.33333 b

Temp 10 T4 29.66667 a T3 27.33333 ab T1 25.00000 ab T2 23.33333 ab T5 23.00000 b

Temp 11 T4 28.00000 a T3 26.00000 a T1 23.33333 a T2 22.66667 a T5 22.66667 a

Temp 11 T4 28.00000 a T3 26.00000 ab T1 23.33333 b T2 22.66667 b T5 22.66667 b

Temp 12 T4 25.66667 a T3 23.33333 ab T1 22.33333 ab T2 21.66667 ab T5 21.33333 b

pH 1 T1 8.236667 a T4 7.796667 a T3 7.696667 a T5 7.546667 a T2 7.360000 a

pH 2 T1 8.080000 a T3 7.666667 ab T5 7.646667 ab T2 7.076667 b T4 7.063333 b

pH 3 T1 7.533333 a T5 7.156667 a T4 7.083333 a T3 6.923333 a T2 6.823333 a

Anexo 5. Montaje de las 15 pilas del proceso de compostaje

Fuente: Aldana, 2014

Anexo 6. Tratamiento 1 mezcla de plumas y abono Nutrimyc

Fuente: Aldana, 2014

Anexo 7. Tratamiento 2 mezcla de lodos y abono Nutrimyc

Fuente: Aldana, 2014

Anexo 8. Tratamiento 3 mezcla de plumas, lodos y abono Nutrimyc

Fuente: Aldana, 2014

Anexo 9. Tratamiento 4 mezcla de plumas y lodos

Fuente: Aldana, 2014

Anexo 10. Tratamiento 5 abono Nutrimyc

Fuente: Aldana, 2014

Anexo 11. Presencia de cuerpos algodonosos en pilas de compostaje

Fuente: Aldana, 2014

Anexo 12. NMP y lĂmites de confianza del 95% para diversas combinaciones de resultados positivos obtenidos con tres porciones de (10ml, 1ml y 0.1ml)