Tesis / 0018 / I.AG.

COMPARACIÓN DEL MANEJO DE RESIDUOS VEGETALES CON MICROORGANISMOS EFICIENTES EN PILAS Y SILOS PARA EL CULTIVO DE CLAVEL.

TOMAS FELIPE MORALES DANY JAVIER CARDENAS

DIRECTOR: GERMAN MELO QUINTANA

CURSO DE PROFUNDIZACIÓN Y MONOGRAFÍA PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA PROGRAMA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL CURSO DE PROFUNDIZACIÓN EN GESTIÓN AMBIENTAL BOGOTÁ D.C. 2015

TABLA DE CONTENIDO 1.

RESUMEN ..................................................................................................................... 8

2.

METODO GENERAL ................................................................................................. 10 2.1.

Problema a Solucionar .......................................................................................... 10

2.2.

Justificación ........................................................................................................... 11

2.3.

Objetivos ............................................................................................................... 12

2.3.1.

Objetivo General ............................................................................................ 12

2.3.2.

Objetivos Específicos..................................................................................... 12

2.4.

Marco de Referencia ............................................................................................. 12

2.4.1.

El clavel ......................................................................................................... 12

2.4.2.

Desechos Orgánicos ....................................................................................... 14

2.4.3.

Residuo Agrícola ........................................................................................... 14

2.4.4.

Contaminación atmosférica ........................................................................... 14

2.4.5.

Contaminación hídrica ................................................................................... 16

2.4.6.

Aprovechamiento ........................................................................................... 17

2.4.7.

Compostaje .................................................................................................... 18

2.4.8.

Bioabono: ....................................................................................................... 18

2.4.9.

Microorganismos Eficientes .......................................................................... 18

2

3.

DESARROLLO ............................................................................................................ 21 3.1.

Capítulo del desarrollo coherente al Objetivo 1 .................................................... 21

3.2.

Capítulo del desarrollo coherente al Objetivo 2 .................................................... 27

3.3.

Capítulo del desarrollo coherente al Objetivo 3 .................................................... 28

4.

CONCLUSIONES ........................................................................................................ 30

5.

RECOMENDACIONES .............................................................................................. 31

6.

REFERENCIAS ........................................................................................................... 32

7.

ANEXOS ...................................................................................................................... 35

3

LISTA DE GRﾃ：ICAS

Grafica 1. Comparaciﾃｳn de temperaturas en el compostaje en pilas con EM y compostaje en silos. ........................................................................................................................................................ 25

4

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Etapas del proceso de compostaje en pilas y silos ................................................... 23

5

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Plagas y Enfermedades que afectan el cultivo de Clavel. ................................................ 13 Tabla 2. Activaciรณn de Microorganismos Eficientes ..................................................................... 20 Tabla 3. Siglas ................................................................................................................................ 21 Tabla 4 . Comparaciรณn de proceso con EM en pilas vs proceso en silos. ...................................... 22 Tabla 5. Condiciones en el compostaje ......................................................................................... 24 Tabla 6. Comparaciรณn entre los niveles de CE, relaciรณn C/N y pH en compostaje con EM y compostaje sin EM. ........................................................................................................................ 26 Tabla 7 Disponibilidad de macronutrientes. .................................................................................. 26 Tabla 8. Disponibilidad de micronutrientes ................................................................................... 27 Tabla 9. Contaminaciรณn del compostaje en pilas con microorganismos eficientes y en silos y su impacto. .......................................................................................................................................... 29

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LISTA DE ANEXOS

Anexo 1 Lecci贸n 2. Contaminaci贸n h铆drica con fuentes de aguas residuales ........................ 35 Anexo 2 Activaci贸n de EM. .................................................................................................... 37 Anexo 3 El compostaje ........................................................................................................... 39

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1. RESUMEN Esta investigación tuvo como objetivo la comparación de los métodos de compostaje con microorganismos eficientes y el compostaje en silos del material vegetal generado en la industria de flores, específicamente del producto del clavel, teniendo como propósito mostrar el proceso más eficiente para el manejo y aprovechamiento de residuos vegetales y tomando como primer puto las diferencias en el proceso en la elaboración del compostaje y dando como resultado una disminución en el tiempo de obtención de compost útil al utilizar los microorganismos eficientes, adicional a esto se comparan la disposición de macro y micro nutrientes presentes en cada compostaje donde se encuentra que no se generan diferencias significativas entre los dos métodos, pero que aun así cumplen con las cantidades de macro y micro nutrientes necesarios para los cultivos en general, también se realiza una comparación del costo-beneficio de los dos métodos, en el que se

refleja una disminución de costos al usar en el compostaje

microorganismos eficientes por su manejo simple y por el tiempo que se demora en su producción y por último se identifican los contaminantes ambientales producidos por ambos métodos de compostaje en los que se relacionan la producción de lixiviados como la contaminación atmosférica por los olores que se generan en la descomposición. Se concluye que el método más efectivo para el aprovechamiento de los residuos vegetales producidos en la industria de clavel, es el implementar el compostaje con microorganismos eficientes por su menor tiempo en producción de compostaje, su diminución de costos y su impacto en el medio ambiente. .

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PALABRAS CLAVES: Agroindustria, microorganismos eficientes, compostaje, residuos, degradaci贸n microbiana, macronutrientes, micronutrientes.

ABSTRACT This research aimed at the comparison of the methods of compost with efficient microorganisms and compost in silos of vegetable material generated in the industry of flowers, specifically the product of Carnation, having as purpose show the most efficient process for the management and exploitation of vegetable waste and taking as first point the differences in the development of the composting process resulting in a decrease in the time of obtaining useful compost to using with efficient microorganisms, in addition to this are compared the provision of macro and micro nutrients in each composting that not have significant difference between the two methods, but that still meets with the quantities of macro and micro nutrients necessary for crops in general, also performed a comparison of the cost-benefit of the two methods , in which a decrease in costs is reflected in composting using efficient microorganisms by its simple handling and the time that it takes in its production and finally identify environmental contaminants produced by both methods of composting that relate to the production of leachate as atmospheric contamination by odors generated in decomposition. It is concluded that the most effective method for the utilization of crop residues produced in the industry of Carnation, is to implement the composting with efficient microorganisms for its shortest time in production of composting, the reduction of costs and their impact on the environment.

KEYWORDS: Agro-industry, efficient microorganisms, composting, waste, microbial degradation, macronutrients, micronutrients.

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2. METODO GENERAL 2.1. Problema a Solucionar Dentro del proceso productivo del cultivo de clavel se encuentran el despunte, desecho de tallos infectados o enfermos, labores culturales, aseo de camas, control fitosanitario en cultivo y clasificación, boncheo, deshoje de tallos y embalaje en pos cosecha, estas actividades generan alrededor de 1 tonelada semanal de residuos vegetales por cada hectárea sembrada. A nivel mundial Colombia es el primer productor y exportador de este producto con una participación del 53% (Portafolio, 2010) lo que equivale a 6.956,07 hectáreas sembradas que se concentran en Cundinamarca con el 71,92 %, en Antioquia con el 26,18 % y el resto del país con el 1.9% (Sostenible, observatorioruralbogota, 2014). De acuerdo a los datos anteriormente mencionados, solo en Cundinamarca se producen 5,002.80 toneladas de residuos vegetales. Estos residuos no tienen ningún manejo y su disposición final son los rellenos sanitarios lo que genera un impacto ambiental.

En este trabajo se compara el método de compostaje con microorganismos eficientes en pilas y manejo en silos para los residuos generados por la producción de clavel en los diferentes procesos, como estrategia de aprovechamiento de residuos, dándole un buen manejo, mitigando la contaminación ambiental y generando un beneficio económico.

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2.2. Justificación En el transcurso del tiempo se han implementado cultivos florales como lo es el clavel; este tipo de cultivo es una especie susceptible a plagas y enfermedades. Para controlar y mitigar el daño que estas pueden provocar al producto se rocía con fertilizantes y plaguicidas fuertes que quedan en el producto y por consiguiente en sus residuos. Dentro del proceso y manejo que se hace a los cultivos se generan grandes volúmenes de desechos, los cuales contienen sales que no permiten que el compostaje sin procesar pueda ser restituido a los cultivos y su disposición final se realice en rellenos sanitarios o en las mismas empresas hasta su descomposición, sin el manejo adecuado produciendo la contaminación de suelos, de la atmosfera y de fuentes hídricas aledañas a su ubicación. Con procesos como el compostaje con microorganismos eficientes, se pretende hacer mejor manejo de este sub producto, mitigando y disminuyendo el impacto ambiental que se genera y reutilizándolo como una estrategia de producción más limpia mejorando los procesos.

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2.3. Objetivos 2.3.1. Objetivo General Comparar el manejo de residuos vegetales con el método de compostaje con microorganismos eficientes en pilas vs el método de compostaje en silos para los residuos del cultivo clavel.

2.3.2. Objetivos Específicos  Diferenciar el proceso del manejo de residuos vegetales con microorganismo eficientes en pilas y manejo en silos para el cultivo de Clavel.  Analizar el costo – beneficio del manejo de residuos vegetales con microorganismo eficientes en pilas y manejo en silos para el cultivo de Clavel.  Relacionar el impacto ambiental generado en el método de compostaje con EM y en el método de compostaje en silos.

2.4. Marco de Referencia

2.4.1. El clavel Es una planta ornamental originaria de la cuenca Mediterránea, que desde 1942 ha sido expuesta a hibridaciones; hoy en día se produce clavel estándar como mini por su fácil de multiplicación por esquejes; su nombre científico (Dianthus caryophyllus) proviene del griego karya = nogal y phyllon = hoja, en referencia al aroma de las hojas del nogal. La planta es de tallo herbáceo con nudos muy pronunciados y las hojas son opuestas. Entre las condiciones de cultivo el clavel tiene un rango de temperatura que va desde los 8°C a 25°C, suelos arenosos con pH entre 6,5 y 7,5. Es 12

resistente a altas salinidades siendo óptima la conductividad eléctrica en 2 µS/cm, siendo susceptible a plagas y enfermedades mostradas en la Tabla 1. (Agricola, 2014).

Tabla 1. Plagas y Enfermedades que afectan el cultivo de Clavel.

Plagas

Enfermedades

Tortrix europeo (Cacoecimorpha pronubana) y Fusariosis (Fusarium oxysporum f.

Tortrix surafricana (Epichoristodes acerbella)

sp. Dianthi)

Pulgones (Myzus persicae) -Trips (Frankliniella occidentalis)

Roya (Uromyces caryophillinus) Mancha foliar (Pseudomonas andropogonis (Smith) Stapp) Minadores (Psedonapomyza dianthicola) Mosaicos foliares Virus del jaspeado del clavel o Carnation Mottle Carmovirus)( CarMV) Virus de las manchas anilladas del clavel (Carnation Ringspot Dianthovirus) (CRSV) Variegado floral Virus del mosaico de las nerviaciones del clavel (Carnation Vein Mottle Potyirus )(CVMV) El grabado (etched ring) Virus del jaspeado del clavel (Carnation Etched Ring Virus) (CERV) El debilitamiento o stunt del clavel Fuente. Infoagro. (2014).El cultivo de Clavel recuperado 16 de septiembre del 2015.

Estados Unidos es el mayor mercado de clavel del mundo y en la actualidad Colombia, con más de 4.000 hectáreas dedicadas a este cultivo, es el principal proveedor y el principal productor mundial de clavel estándar. (Agricola, 2014)

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2.4.2. Desechos Orgánicos Son aquellos que pueden ser degradados por acción biológica, y están formados por todos aquellos residuos que se descomponen con el tiempo para integrarse al suelo, como los de tipo animal, vegetal y todos aquellos materiales que contengan carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. (D.C., 2010).

2.4.3. Residuo Agrícola En el contexto de la producción vegetal el concepto estricto de residuo agrícola se aplica, bajo denominación de residuos de cosecha, a la fracción o fracciones de un cultivo que no constituyen la cosecha propiamente dicha y a aquella parte de la cosecha que no cumple con los requisitos de calidad mínima para ser comercializada. (Proexport, 2014) En el caso de las industrias de clavel colombianas se estipula que la generación de estos residuos es de 1Tn/Ha semanal (Bernal., 2005).

2.4.4. Contaminación atmosférica El Ministerio de Medioambiente y Desarrollo Sostenible lo define como el “fenómeno de acumulación o de concentración de contaminantes como fenómenos físicos, sustancias o elementos en estado sólido, líquido o gaseoso, causantes de efectos adversos en el medio ambiente, los recursos naturales renovables y la salud humana que solos o en combinación, o como productos de reacción, se emiten al aire como resultado de actividades humanas, de causas naturales, o de una combinación de éstas en el aire” (Ministerio, 2010).

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2.4.4.1. Clasificación según su fuente:  Fuente fija: es la fuente de emisión situada en un lugar determinado e inamovible, aun cuando la descarga de contaminantes se produzca en forma dispersa.  Fuente fija puntual: es la fuente fija que emite contaminantes al aire por ductos o chimeneas.  Fuente fija dispersa o difusa: es aquélla en que los focos de emisión de una fuente fija se dispersan en un área, por razón del desplazamiento de la acción causante de la emisión, como en el caso de las quemas abiertas controladas en zonas rurales.  Fuente móvil: es la fuente de emisión que, por razón de su uso o propósito, es susceptible de desplazarse, como los automotores o vehículos de transporte a motor de cualquier naturaleza.

2.4.4.2. Principales contaminantes naturales:  Volcanes (Óxidos de azufre y partículas).  Fuegos forestales (Monóxido de carbono, dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y partículas.  Vendavales (Polvo).  Materia Orgánica en descomposición (Metano, sulfuro de hidrogeno)

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2.4.4.3. Los principales contaminantes antropogenicos son:  Primarios: Son los vertidos directamente a la atmósfera (Aerosoles, Óxidos de azufre, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos, ozono y dióxido de carbono.  Secundarios: son los que se producen como consecuencia de las transformaciones y reacciones

químicas

y

fotoquímicas

de

los

contaminantes

primarios

(electromagnética, acidificación del medio y disminución de la capa de ozono).

2.4.5. Contaminación hídrica La contaminación hídrica es el resultado de la descarga incontrolada de aguas residuales sobre las fuentes superficiales y masas de agua, la que tiene mayor o menor intensidad dependiendo de la concentración del contaminante, el volumen de agua que lo incluye y el oxígeno disuelto presente en el cuerpo receptor.  Fuentes domésticas o urbanas: Corresponden a las cargas de residuos de origen doméstico y público que constituyen las aguas residuales municipales (lavado de ropa, baño, desperdicios de cocina, limpieza y preparación de alimentos y lavado de loza.  Fuentes industriales: Son las descargas originadas por el desarrollo de actividades correspondientes a la extracción y transformación de recursos naturales en bienes de consumo y satisfactores para la población. La actividad industrial incluye todos los procesos que constituyen desde exploración, explotación, transformación hasta la obtención de productos que finalmente son dirigidos al consumidor final.

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 Fuentes agropecuarias: Son los afluentes de instalaciones dedicadas a la crianza de ganado, así como las aguas de retorno de los campos agrícolas. Como consecuencia del uso de herbicidas, plaguicidas y fertilizantes, para el control de plagas y aumento de la productividad, las aguas arrastran restos de estos compuestos hasta los cuerpos receptores.  Fuentes pluviales: La contaminación debida a escurrimientos de agua pluvial es de origen natural, se da principalmente por el arrastre de materia orgánica muerta, así como productos inorgánicos generados por la erosión en los suelos. (Unad, 2013). Anexo 1

2.4.6. Aprovechamiento

Proceso mediante el cual, a través del manejo integral de residuos sólidos, los materiales recuperados se incorporan al ciclo económico y productivo en forma eficiente por medio de la reutilización, el reciclaje, la incineración con fines de generación de energía, el compostaje o cualquier otra modalidad que conlleve a beneficios sanitarios, ambientales y/o económicos. El manejo integral de residuos sólidos y líquidos, los materiales orgánicos recuperados deben ser previamente separados desde la fuente, tratados, transformados y estabilizados para ser reincorporados al ciclo económico y productivo en forma eficiente y segura. (Sostenible, Minaagricultura, 2004).

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2.4.7. Compostaje Proceso de biooxidación aerobia de materiales orgánicos que conduce a una etapa de maduración mínima (estabilización), se convierte en un recurso orgánico estable y seguro para ser utilizado en la agricultura. (Sostenible, Minaagricultura, 2004) 2.4.8. Bioabono: Abono orgánico obtenido de procesos de compostaje de residuos sólidos o materiales orgánicos separados desde la fuente, utilizado para mejorar las características biológicas de un suelo y al cual se le adicionan artificialmente inoculantes biológicos que son garantizados en la composición. (Sostenible, Minaagricultura, 2004)

2.4.9. Microorganismos Eficientes Los EM o microorganismos eficientes es el cultivo de microorganismos benéficos, obtenidos de ecosistemas naturales y seleccionados por sus efectos positivos en los cultivos. Fueron obtenidos en la Universidad de Ryu Kyu en Okinawa, Japón, a comienzos de los años ochenta por el profesor Teruo Higa, quién desarrolló una mezcla de microorganismos para mejorar la productividad de los sistemas de producción orgánica.

El uso de EM en agricultura tiene efectos positivos, como:  Promueve la germinación, crecimiento, florecimiento, fructificación y maduración de las plantas cultivadas.  Realza la capacidad fotosintética de las plantas.  Incrementa la eficiencia de la materia orgánica como fertilizante.  Desarrolla resistencia de las plantas a plagas y enfermedades.

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 Mejora las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo.  Suprime patógenos y plagas del suelo.

2.4.9.1. Tipos de microorganismos presentes en el EM:  Bacterias fotosintéticas (Rhodopseudomona spp) Son un grupo de microorganismos que sintetizan sustancias útiles (aminoácidos, ácidos nucleicos, compuestos bioactivos y azúcares) a partir de las secreciones de las raíces y la materia orgánica, promoviendo el crecimiento y desarrollo de las plantas.  Bacterias acidolácticas (Lactobacillus spp). Originan ácido láctico a partir de azúcares y otros carbohidratos producidos por las bacterias fotosintéticas y levaduras.  Levaduras (Saccharomyces spp).

Sintetizan tanto sustancias anti-microbiales, como

compuestos útiles para el crecimiento de las plantas, partiendo de aminoácidos y azúcares (secretados por las bacterias fotosintéticas), así como de materia orgánica 2.4.9.2. Otros usos:  Reducción de olores: Predomina los agentes fermentativos, que eliminarán el olor, ya que segregan ácidos orgánicos, enzimas, antioxidantes y quelatos metálicos  Tratamiento de aguas residuales: Mejora y acrecienta el proceso de limpieza natural, ya que los antioxidantes secretados por los microorganismos mejoran el proceso de separación de sólidos y líquidos en la decantación, haciendo más fácil la limpieza del agua (Webmaster, 2009 ).

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Para utilizar estos microorganismos eficientes se le hace un proceso de activación descrito en la Tabla 2.

Tabla 2. Activación de Microorganismos Eficientes Proceso

Descripción

Tanques de Activación

 En un tanque de 100 litros, agregar agua hasta la mitad (50 litros).  Agregar al tanque el EM y la melaza en relación 1/1.  Agitar hasta homogenizar la mezcla.  Agregar agua hasta completar el tanque y tapar.

Controladores y

 La mezcla debe estar de 4 a 7 días a una temperatura de 25°C a 40°C.  Al segundo día abrir el tanque lo suficiente para extraer el gas que se produce.

características

Características para su uso

 Desde el 4 – 7 día se mide el pH que deberá estar por debajo de 4.0, si no se encuentra en este valor seguir el proceso hasta el séptimo día.  La mezcla debe presentar un olor agridulce agradable.  Debe tener un cambio de color de café oscuro a café anaranjado y una ligera capa de levadura en la superficie de este mismo color.

Fuente: EffectiveMicroorganims.(2008).Activación de EM. Recuperado 18 de Septiembre de 2015. Ver Anexo 7.2

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Tabla 3. Siglas

Sigla

Nombre

EM

Microorganismos Eficientes

CE

Conductividad Eléctrica

C/N

Relación Carbono Nitrógeno

Tn

Toneladas

Ha

Hectárea

ppm

Partes por millón

Hum

Humedad

3. DESARROLLO 3.1. Capítulo del desarrollo coherente al Objetivo 1 De acuerdo a la metodología propuesta por Información Técnica Agrícola (INFOAGRO) y el desarrollo de actividades de la empresa en la producción de compostaje se presenta la Tabla 3 mostrando las comparaciones en los métodos de manejo de residuos vegetales en pilas con EM y en silos.

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Tabla 4 . Comparación de proceso con EM en pilas vs proceso en silos.

Método Proceso Recolección Recepción y picado

Conformación

Etapa 1.

Mesolítica

Pilas con EM

Silos

Descripción Este proceso consiste en la recolección del residuo vegetal que ha salido de los distintos procesos, para su transporte a la zona de compostaje.

Al llegar el residuo vegetal de toda la finca, se pasa por una máquina de picado formando pilas. En este proceso lo que se hace es reducir el tamaño del material vegetal para que los microorganismos actúen más rápido sobre este.

Habiendo activado el EM, se conforman pilas en forma de pirámide de 22m3 en capas del material vegetal a descomponer, asperjando el EM en cada capa y a lo último formando una zanja de mínimo 10 cm de profundidad, para el drenaje de lixiviados.

En silos de 1,5m de altura x 3m de ancho x 5m de largo, con rejillas en la parte inferir para lixiviados.

Se incorpora el material vegetal, compactándolo para generar el aumento de temperatura.

En esta etapa, a consecuencia de la actividad del EM, aumenta más rápido la temperatura, produciendo ácidos orgánicos, que hacen disminuir el pH en la pila en menor tiempo.

En esta etapa la mezcla contenida en el silo aumenta la temperatura más lentamente, produciendo ácidos orgánicos, que hacen disminuir el pH en la pila en un tiempo más prolongado.

A temperaturas de 70°C a 60°C, los hongos termófilos desaparecen y aparecen las bacterias esporíferas y actinomicetos, al alcanzar una Etapa 2. Termófilo temperatura de 40°C los microorganismos termófilos actúan transformando el nitrógeno en amoniaco y el pH del medio se hace alcalino descomponiendo las ceras, proteínas y hemicelulosas.

Etapa 3.

Enfriamiento

Por la acción del EM, la no compactación del material y el volteo que se debe generar en este punto del proceso. La temperatura disminuye en menor tiempo a comparación del método en silos.

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Cuando la temperatura es menor de 60°C, reaparecen los hongos termófilos que re invaden el mantillo y descomponen la celulosa. Al bajar a 40°C los meso filos re inician su actividad y el pH del medio desciende ligeramente.

Etapa 4.

Maduración

En esta etapa se requiere un periodo de 1mes a temperatura ambiente, durante el cual se producen reacciones secundarias de condensación y polimerización de humus.

En el caso de los silos se requiere un periodo de 1 a 2 meses a temperatura ambiente, produciendo reacciones secundarias de condensación y polimerización de humus.

Se debe generar de 2 a 3 volteos Se debe generar de 5 a 6 volteos entre las semanas 4 y 8, este volteo entre las semanas 2 y 5, este volteo se puede hacer con maquina o a se puede hacer con maquina o a mano. mano.

Fuente. Infoagro. (2014).El compostaje. Recuperado 16 de septiembre del 2015. Ver Anexo 7.3 Manejo de compostaje

Figura 1. Etapas del proceso de compostaje en pilas y silos Recolección del material vegetal

Recepción del material vegetal

Formación de Pilas

Picado del material vegetal

Formación de Silos

Fuente: Autor Dany.C (2014) fotografías del proceso de compostaje. Finca Ayura S.A.S.

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Las condiciones del compostaje mostradas en la Tabla 4 aporta los valores que se deben controlar en el compostaje donde se encuentran valores de pH ácidos, neutros, las temperaturas producidas por la acción microbiana se deben controlar por medio de volteos, estas altas temperaturas ayudan a controlar y mitigar los microorganismos perjudiciales así como a controlar plagas. En el caso de la humedad se deben tener humedades estas medias se utilizan para mantener un temperatura constante en el medio por ultimo encontramos una relación carbono nitrógeno (C/N), alta lo que nos indica que mientras el proceso de compostaje se va a mantener una biomasa y que esta va a tender a aumentar.

Tabla 5. Condiciones en el compostaje Condiciones

Valor 5 - 8 para hongos y 6 - 7,5 pH bacterias 35°C - 55°C Temperatura 50% - 60% Humedad 2,5 ppm-3,5 ppm Relación C/N Fuente. Infoagro. (2014).El compostaje. Recuperado 16 de septiembre del 2015. Ver Anexo 7.3

En la Grafica 1. Se comparan las temperaturas en el proceso de compostaje en pilas con EM vs el proceso de compostaje en silos, en la que se evidencia que el proceso en pilas con EM la temperatura asciende y disminuye en más grados, lo que hace que los procesos del compostaje se den en menor tiempo. También se evidencia que en las semanas 2 y 7 las temperaturas de los dos procesos disminuyen, esto se debe a que en estas semanas se realiza un volteo lo que hace que la temperatura descienda.

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Temperatura (°C)

Temperaturas en compostaje 58 48 38

Temperatura EM en pilas

28

Temperatura Silos

18 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Semana

Grafica 1. Comparación de temperaturas en el compostaje en pilas con EM y compostaje en silos.

En la Tabla 5 se muestra las condiciones de compostaje obtenidas por (Yánez., 2014), en su trabajo “Aprovechamiento de los E.M. (microorganismos eficientes) para mejorar la calidad del abono orgánico tipo compost” dentro de este trabajo se hace la comparación de el compostaje con EM y el compostaje convencional; nos concentramos en los tratamientos T4 Compostaje + mezcla de EM y T5 Compostaje convencional, ya que estos son nuestro carácter de estudio.

En la comparación de etas características el compostaje con EM y el compostaje convencional los valores se encuentran dentro de las condiciones antes dadas en la Tabla 4 al comparar los dos tratamientos se puede observar que el compostaje con EM tiene valores de relación carbono nitrógeno (C/N) y pH más altos a diferencia del compostaje convencional y una conductividad eléctrica (CE) menor lo que nos dice que el compostaje con EM tiene condiciones más óptimas en su proceso.

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Tabla 6. Comparaci贸n entre los niveles de CE, relaci贸n C/N y pH en compostaje con EM y compostaje sin EM. Tratamientos T1 T2 T3 T4 T5 Fuente: (Y谩nez., 2014)

CE 11.14 12.48 10.87 11.88 12.05

C/N 10.89 3.13 3.87 3.42 3.28

pH 6.60 6.50 6.70 6.60 6.50

La Tabla 6. Indica el porcentaje de macronutrientes presentes en el compostaje, a pesar que las diferencias no son muy significativas entre los tratamientos T4 (Compostaje + mezcla de EM) y T5 (Compostaje convencional), es el tiempo en el que estos macronutrientes se encuentran en el compostaje.

Tabla 7 Disponibilidad de macronutrientes.

Tratamientos N% P2O5 % K2O % Ca % Mg. % T1 0.16 0.92 0.15 2.63 0.83 T2 6.04 0.69 0.30 2.45 0.83 T3 5.00 0.69 0.30 2.10 0.62 T4 5.18 0.69 0.30 2.45 0.83 T5 5.66 0.69 0.15 2.45 0.83 Fuente: (Y谩nez., 2014)

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Na. % 0.07 0.08 0.06 0.07 0.07

M.O % 29.21 32.61 25.80 30.56 32.07

C% 16.9 18.9 18.4 17.7 18.6

Hum % 46.93 44.41 46.67 48.00 46.78

De acuerdo a la Tabla 7 se puede observar que en cuanto a micronutrientes el tratamiento T4 (Compostaje + mezcla de EM) no se presenta en forma significativa en comparación del tratamiento T5 (Compostaje), sin embargo los valores se encuentran dentro de los requerimientos de la mayoría de los cultivos señala (Yánez., 2014).

Tabla 8. Disponibilidad de micronutrientes

Tratamientos NO3. ppm S. ppm T1 23.10 1114.30 T2 19.20 1166.50 T3 25.80 1173.70 T4 23.10 1140.40 T5 25.10 1144.70 Fuente: (Yánez., 2014)

Zn. ppm 111.00 116.00 113.00 113.00 165.00

Cu. ppm 16.000 18.000 15.000 17.000 22.000

Fe. ppm 8890.00 9115.00 8440.00 9835.00 9810.00

Mn. Ppm 632.00 615.00 637.00 633.00 597.00

B. ppm 0.10 0.11 0.17 0.10 0.33

3.2. Capítulo del desarrollo coherente al Objetivo 2 De acuerdo a la comparación de los métodos se realiza un análisis de costos para 1 Ton de compostaje semanal, producidos por el método de compostaje en pilas con EM y del método de compostaje en silos que se evidencian en la Tabla 6 donde la implementación del método de compostaje con microorganismos eficientes es más rentable por el bajo costo de elaboración del compost que se encuentra en $ 1´444.000 pesos a diferencia de la producción en silos que tiene un valor de $ 1´839.000 pesos.

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Tabla 6. Costos deducidos en cada proceso

Parámetro Tractor para volteo

Unidades

1 Ton /hora 20 Madera estantillos Plástico (Rollo) 1 Tuberías 3 RRHH 2 Inoculo 1 Activador 1 bulto Agua 1 m3 Clavos 1 caja Termómetro 1 Conductimetro 1 Tanque plástico 1 pH metro 1 Total general

Silo Valor unitario Cantidad Uso por valor

Pilas Costo

Cantidad por valor

Uso

Costo

30000

3

6

540000

3

3

270000

4.500 40.000 13.000 20.000 17.000 35.000 10.000 5000 60.000 90.000 320.000 75.000 719500

1 1 1 2 0 0 5 1 1 1 1 1

1 2 3 6 0 0 6 1 1 1 1 1

90.000 80000 39000 240000 0 0 300000 5000 60000 90000 320000 75000 1839000

0 0 0 2 1 1 4 0 1 1 2 1

0 0 0 3 2 1 3 0 1 1 1 1

0 0 0 120000 34000 35000 120000 0 60000 90000 640000 75000 1444000

Notas: El rollo de plástico viene de 80 kg de 600 mm y 6 metros, tanque de 100 L, tubería 1´pulgada, bulto melaza 30kg, EM inoculo 1 galón.

Fuente: Autores.

3.3. Capítulo del desarrollo coherente al Objetivo 3 De acuerdo al manual del programa de apoyo a la formación profesional para la inserción laboral en el Perú (Manual para la producción de compost con microorganismos eficientes) y al manual de la FAO (Manual del compostaje del agricultor experiencias en américa latina), el compostaje como todo proceso productivo no está exento de generar cierta contaminación al medio en donde se encuentre; en algunos casos los contaminantes tiene menores cargas, lo que hace que puedan 28

ser tratados para su posterior disposición. Estos contaminantes suelen ser de tres tipos, atmosféricos, hídricos y del suelo. En la Tabla 6 se muestra el tipo de contaminación que es causada por el compostaje en los dos métodos y el impacto que tiene cada uno.

Tabla 9. Contaminación del compostaje en pilas con microorganismos eficientes y en silos y su impacto.

Tipo de contaminación

Contaminación Hídrica

Contaminación Atmosférica

Contaminante

Lixiviados

Malos olores

Descripción

Pilas con EM

Silo

El compostaje en genera lixiviados que son dirigidos a tanques de recepción, estos lixiviados pueden contener microorganismos benéficos como patógenos, DQO y DBO, nutrientes, solidos disueltos, que generan la contaminación de agua.

En este método, y gracias a la acción de los microorganism os eficientes son menores las cargas de contaminantes.

En este método a los lixiviados se les debe hacer un pre tratamiento antes de poder reutilizar el agua como compostaje líquido.

En el compostaje se genera el olor a amónico producido por la acción de descomposición del material vegetal, generadas por los microorganismos.

No hay presencia de olores fuetes en este método ya que existe la presencia de agentes fermentativos.

Se presentan olores fuertes durante todo el proceso de descomposición.

Fuente: (Perú, 2007) (Roman.P, 2013)

29

4. CONCLUSIONES



En esta monografía se refleja en la Tabla 3, que la utilización de microorganismos

eficientes son más productivos en términos de proceso y rendimientos ya que la acción de los microorganismos eficientes aceleran los procesos de compostaje de 1 a 2 semanas. 

De acuerdo a la Tabla 6 costos deducidos a cada proceso es económicamente la utilización

de microorganismos eficientes, se toma como la estrategia más rentable y económicamente viable para darle un buen manejo a estos residuos generando un impacto positivo con el medio ambiente. 

En la Tabla 6. encontramos que el compostaje en pilas con EM se concentra en un costo

de $ 1´444.000 pesos a diferencia del compostaje en silos con un costo de $1´839.000 pesos, lo que nos produce un beneficio al utilizar el compostaje en pilas con EM de $ 395000 pesos en 1 Ton diaria de los residuos vegetales producidos por el cultivo del clavel. 

Los datos encontrados en cuanto a macro y micronutrientes no se encuentran diferencias

significativas, aun así se encuentran en valores aceptables para su manejo como abono orgánico en los cultivos. 

Actualmente en Colombia no se cuenta con estudios que tengas los valores de

contaminantes generados por el proceso de este tipo de compostaje y con los cuales se pueda hacer una mejor comparación de porcentajes de contaminantes tanto hídricos como atmosféricos, por lo cual la presente monografía puede generase como punto de partida para el estudio de este tipo de contaminantes.

30

5. RECOMENDACIONES



Para los procesos de compostaje en pilas EM y compostaje en silos, se recomienda utilizar

plástico negro ya que esto aumenta las temperaturas de la materia en descomposición más rápidamente, acelerando los procesos. 

El proceso de compostaje, se recomienda desarrollarlo en espacio abiertos que tengan

buena aireación, y que se encuentren resguardadas, identificando las zonas de cada labor. 

Para la activación de los microorganismos eficientes se recomienda elaborar de 2 a 3

tanques, esto con el fin de evitar la falta de microorganismos eficientes a la hora de generar nuevo compostaje. 

En la activación de los microorganismos eficientes se debe tener en cuenta las

características de uso, si este posee una coloración distinta o un olor putrefacto el proceso de activación esta arruinado y no sirve para su uso. 

En los procesos de activación como en el de compostaje, se recomienda que sea

desarrollado por personal que tenga conocimientos previos de estos y con la protección adecuada para su elaboración. 

Se recomienda hacer un estudio para la obtención de porcentajes de contaminación en

lixiviados y olores generados por el compostaje ya que no se encuentra con información bibliográfica referente a este tema.

31

6. REFERENCIAS

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32

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33

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34

7. ANEXOS Anexo 1 Lección 2. Contaminación hídrica con fuentes de aguas residuales

La contaminación hídrica es el resultado de la descarga incontrolada de aguas residuales sobre las fuentes superficiales y masas de agua, la que tiene mayor o menor intensidad dependiendo de la concentración del contaminante, el volumen de agua que lo incluye y el oxígeno disuelto presente en el cuerpo receptor.

Los efectos se evalúan “analizando el perfil de Oxígeno Disuelto en la corriente” (Orozco J. A. y Salazar, 1987, pág.: 26), así como la concentración de nitritos, nitratos, fosfatos, y la carga de microorganismos.

Es importante conocer que aunque la recolección de las aguas residuales se remonta a tiempos antiguos, el tratamiento de las mismas es relativamente reciente ya que se inició hacia finales de los años 1800 y con mayor intensidad hacia inicios del siglo pasado, siendo la “teoría de los gérmenes (…) [expuesta por] Koch y Pasteur, la que señaló el comienzo de una nueva época en la higiene” (Eddy & Metcalf, 1981, pág 5).

Han sido las prácticas Inglesa y Norteamericana las pioneras del tratamiento del agua residual. La primera se orienta hacia la construcción de alcantarillados por ocasión de la epidemia de cólera de mitad del siglo XX, adicionalmente; el pequeño tamaño de los ríos británicos desencadenaron el problema de la contaminación. Entre tanto en Norteamérica, por influencia de la investigación sobre aguas residuales adelantada en la estación experimental Lawrence en Massachusetts, el tema tomó una importante connotación, particularmente porque en la época no se consiguieron suficientes zonas para el tratamiento de éstas en el suelo, técnicas que a la fecha aún se utilizan.

35

Fuentes de contaminación hídrica Son cuatro las fuentes fundamentales de aguas residuales: (1) aguas domésticas o urbanas, (2) aguas residuales industriales, (3) aguas de escorrentía de uso agrícola y, (4) pluvial. Las escorrentías de usos agrícolas que arrastran fertilizantes (fosfatos) y pesticidas constituyen hoy en día una de las mayores causas de eutroficación de lagos y pantanos. Normalmente las aguas residuales, tratadas o no, se descargan finalmente a un receptor de aguas superficiales (mar, río, lago,etc.). (Ramalho, R.S., 1996; pág 10).

Fuentes Domésticas o Urbanas Corresponden a las cargas de residuos de origen doméstico y público que constituyen las aguas residuales municipales (lavado de ropa, baño, desperdicios de cocina, limpieza y preparación de alimentos y lavado de loza, Las concentraciones urbanas de población constituyen una de las mayores fuentes de contaminación, debido a los grandes volúmenes de aguas residuales domésticas producidas, las cuales, en su mayor parte, son colectadas por los sistemas de alcantarillado (Ramos, Sepúlveda y Villalobos, 2003). Existen principalmente dos fuentes de aguas domésticas o urbanas, que corresponden a las provenientes de zonas residenciales y de zonas comerciales.

Fuentes Industriales. Son las descargas originadas por el desarrollo de actividades correspondientes a la extracción y transformación de recursos naturales en bienes de consumo y satisfactores para la población.

La actividad industrial incluye todos los procesos que constituyen desde exploración, explotación, transformación hasta la obtención de productos que finalmente son dirigidos al consumidor final, algunas actividades en la industria son: química, petroquímica, de plásticos, de 36

papel, electrónica, metalúrgica, maderera, fundición, galvanoplástica, textil. Cada una de estas industrias descarga volúmenes considerables de aguas residuales, cuya naturaleza fisicoquímica dependerá del tipo de proceso.

Fuentes Agropecuarias. Son los afluentes de instalaciones dedicadas a la crianza de ganado, así como las aguas de retorno de los campos agrícolas. Como consecuencia del uso de herbicidas, plaguicidas y fertilizantes, para el control de plagas y aumento de la productividad, las aguas arrastran restos de estos compuestos hasta los cuerpos receptores.

Fuentes Pluviales. La contaminación debida a escurrimientos de agua pluvial es de origen natural, se da principalmente por el arrastre de materia orgánica muerta, así como productos inorgánicos generados por la erosión en los suelos.

Unad.(2013).Contaminación

hídrica.

Recuperado

16

de

septiembre

del

2015,

en

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358041/EXE/leccin_2_contaminacin_hdrica_con_fuentes _de_aguas_residuales.html.

Anexo 2 Activación de EM. Los microorganismos presentes en el EM•1® están en estado de latencia, actívelos antes de usarlos.

PARA ACTIVAR: use la proporción de una (1) parte de EM•1® (5%) para una (1) parte de melaza (5%) de caña o azúcar para dieciocho (18) partes de agua (90%) limpia (sin cloro)*, así, 1 litro de EM•1® le rendirá 20 litros de EM•1®-Activado para aplicación.

37

*Para agua tratada con cloro, antes de usarla, es necesario colocarla en un recipiente abierto y exponerla a la luz por 24 horas.

Para la activación, use sólo recipientes plásticos limpios y con tapas que permitan el cierre hermético para evitar la entrada de aire.

Independiente del volumen total del recipiente utilizado, realice los siguientes pasos: A. Llene el recipiente con 9 partes de agua, o por la mitad.

B. Coloque 1 parte de EM•1® y 1 parte de melaza de caña o azúcar.

C. Agite bien para disolver la melaza o el azúcar hasta formar una solución homogénea.

D. Agregue las otras 9 partes de agua y cierre bien el recipiente para evitar la entrada de aire.

E. Mantenga el EM•1®-Activado en un lugar cuya temperatura oscile de cálida a caliente (25 a 40ºC) durante un período de 4 a 7 días para su respectiva fermentación.

F. Durante la fermentación, y ya a partir del 2º día, se produce gas. Es necesario eliminar el exceso abriendo el recipiente apenas lo suficiente para extraerlo. Realice la extracción del gas cada vez que sea necesario.

G. El EM•1®-Activado está listo para usar a partir del 4 al 7º día, cuando el pH de la solución esté abajo de 4,0, o cuando presente un olor agridulce agradable y exista un cambio de color de café-oscuro a café-anaranjado.

H. El EM•1®-Activado debe utilizarse durante los 35 días siguientes después de su activación de lo contrario pierde eficacia.

I. Almacene el EM•1®-Activado siempre bien tapado, en un lugar fresco, aireado y fuera del alcance de niños y de animales domésticos.

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J. ATENCIÓN: Para la activación del EM•1® no use envases que puedan ser confundidos con bebidas.

NOTA: si el olor del EM•1®-Activado recuerda algo podrido y no es agridulce y agradable, o si el pH no está abajo de 4,0, entonces hubo contaminación y la solución con el producto debe ser desechado.

EffectiveMicroorganims.(2008).Activación de EM. Recuperado 18 de Septiembre de 2015, en http://www.em-la.com/activacion_del_emy1%C2%AE.php?idioma=1

Anexo 3 El compostaje

El proceso de compostaje.

El proceso de composting o compostaje puede dividirse en cuatro períodos, atendiendo a la evolución de la temperatura: Mesolítico. La masa vegetal está a temperatura ambiente y los microorganismos mesófilos se multiplican rápidamente. Como consecuencia de la actividad metabólica la temperatura se eleva y se producen ácidos orgánicos que hacen bajar el pH. Termofílico. 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 y actinomicetos. Estos microorganismos son los encargados de descomponer las ceras, proteínas y hemicelulosas.

De enfriamiento. Cuando la temperatura es menor de 60 ºC, reaparecen los hongos termófilos que re invaden el mantillo y descomponen la celulosa. Al bajar de 40 ºC los mesófilos también reinician su actividad y el pH del medio desciende ligeramente.

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De maduración. Es un periodo que requiere meses a temperatura ambiente, durante los cuales se producen reacciones secundarias de condensación y polimerización del humus.

Factores que condicionan el proceso de compostaje Como se ha comentado, el proceso de compostaje se basa en la actividad de microorganismos que viven en el entorno, ya que son los responsables de la descomposición de la materia orgánica.

Para que estos microorganismos puedan vivir y desarrollar la actividad descomponedora se necesitan unas condiciones óptimas de temperatura, humedad y oxigenación.

Son muchos y muy complejos los factores que intervienen en el proceso biológico del compostaje, estando a su vez influenciados por las condiciones ambientales, tipo de residuo a tratar y el tipo de técnica de compostaje empleada. Los factores más importantes son: Temperatura. Se consideran óptimas las temperaturas del intervalo 35-55 ºC para conseguir la eliminación de patógenos, parásitos y semillas de malas hierbas. A temperaturas muy altas, muchos microorganismos interesantes para el proceso mueren y otros no actúan al estar esperados.

Humedad. En el proceso de compostaje es importante que la humedad alcance unos niveles óptimos del 40-60 %. Si el contenido en humedad es mayor, el agua ocupará todos los poros y por lo tanto el proceso se volvería anaeróbico, es decir se produciría una putrefacción de la materia orgánica. Si la humedad es excesivamente baja se disminuye la actividad de los microorganismos y el proceso es más lento. El contenido de humedad dependerá de las materias primas empleadas. Para materiales fibrosos o residuos forestales gruesos la humedad máxima permisible es del 75-85 % mientras que para material vegetal fresco, ésta oscila entre 50-60%.

40

pH. Influye en el proceso debido a su acción sobre microorganismos. En general los hongos toleran un margen de pH entre 5-8, mientras que las bacterias tienen menor capacidad de tolerancia (pH= 6-7,5)

Oxígeno. El compostaje es un proceso aeróbico, por lo que la presencia de oxígeno es esencial.

La concentración de oxígeno dependerá del tipo de material, textura, humedad, frecuencia de volteo y de la presencia o ausencia de aireación forzada.

Relación C/N equilibrada. El carbono y el nitrógeno son los dos constituyentes básicos de la materia orgánica. Por ello para obtener un compost de buena calidad es importante que exista una relación equilibrada entre ambos elementos. Teóricamente una relación C/N de 25-35 es la adecuada, pero esta variará en función de las materias primas que conforman el compost. Si la relación C/N es muy elevada, disminuye la actividad biológica. Una relación C/N muy baja no afecta al proceso de compostaje, perdiendo el exceso de nitrógeno en forma de amoniaco. Es importante realizar una mezcla adecuada de los distintos residuos con diferentes relaciones C/N para obtener un compost equilibrado. Los materiales orgánicos ricos en carbono y pobres en nitrógeno son la paja, el heno seco, las hojas, las ramas, la turba y el serrín. Los pobres en carbono y ricos en nitrógeno son los vegetales jóvenes, las deyecciones animales y los residuos de matadero.

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Poblaci贸n microbiana. El compostaje es un proceso aer贸bico de descomposici贸n de la materia org谩nica, llevado a cabo por una amplia gama de poblaciones de bacterias, hongos y actinomicetos.

Infoagro.

(2014).El

compostaje.

Recuperado

http://www.infoagro.com/abonos/compostaje.htm

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16

de

septiembre

del

2015,

en