Hombre, Ciencia y Tecnología ISSN: 1028-0871 Vol. 26, No. 2, abr-jun, pp.78-85, 2022
Uso del efluente de los biodigestores a partir de los residuales porcinos como abonos orgánicos
Use of effluent from biodigesters from pig effluents as organic fertilizers
Autor:
Ing. Osmany Garrido-Montoya1, https://orcid.org/0000-0002-2348- 2191
Organismo: 1Centro de Aplicaciones Tecnológicas para el Desarrollo Sostenible (CATEDES).
E-mail: ogarrido@catedes2.gtmo.inf.cu
Fecha de recibido: 23 nov. 202 1 Fecha de aprobado: 28 feb. 2022
Resumen
El presente estudio centró su atención en la producción de biogás y bioabonos, a partir de los efluentes de biodigestores en fincas agroenergéticas donde se producen alimentos y energía de forma integrada. El trabajo se realizó con el objetivo de determinar las propiedades de los
efluentes como fertilizante orgánico, así como su factibilidad para su aplicación a los cultivos. Basada en estas experiencias se construyó, en la finca Tierra Brava del municipio Guantánamo un digestor con capacidad total de 36 m³, las producciones de biogás, se utilizan en la cocción de l
alimento humano y animal; así como
bioabonos. En esta digestión se logró identificar dos tipos de productos como abonos: el bioabonos líquido que se denomina “biol” y el bioabonos sólido llamado biosol .
Palabras clave: Efluente, Abono orgánico, Biol, Biosol
Abstract
The present study focusses its attention on the production of biogas and biofertilizers, from the effluents of biodigesters in agroenergetic farms, where food and energy are produced, in an integrated manner. The work was carried out with the objective of determining the properties of the effluents as organic fertilizer, as well as its feasibility for its application to crop s. Based on these experiences, a digester with a total capacity of 36 m³ was built on the Tierra Brava farm in Guantánamo municipality. Biogas production has used in cooking human and animal food; as well as biofertilizers, used to improves oil fert ility; they also allow the elimination of contamination caused by pig excreta in production scenarios, which generates a positive environmental impact. In this digestion it is possible to identify two types of products as fertilizers: the liquid biofertilizer called "biol" and the solid biofertilizer called biosol.
Keywords: Pigmanure, Organic fertilizer, Biol, Biosol
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Hombre, Ciencia y Tecnología ISSN: 1028-0871 Vol. 26, No. 2, abr-jun, pp.78-85, 2022 I ntroducción
En el mundo existe en la actualidad una tendencia creciente a obtener y consumir productos inocuos, generados sin emplear insumos sintéticos, como insecticidas, herbicidas o fertilizantes inorgánicos .
En consecuencia, el diseño e instrumentación de sistemas agroecológicos de producción sostenida, en los que la adaptación y adopción de alternativas tecnológicas, a menudo facil ita el diálogo entre los saberes tradicionales y los modernos, beneficia tanto a los agricultores como a los consumidores.
Las características y beneficios derivados de la digestión anaerobia han dado lugar a que este proceso se conciba no sólo como un método de descontaminación de residuos orgánicos, sino también como una vía sostenible para la generación de energía y nutrimentos (Pérez, 1998; Ruvirosa y Sánchez, 1998; Pérez et al., 2000 y 2001).
En las investigaciones realizadas sobre abonos de origen orgánico; estos resurgen como una alternativa tecnológica que permiten disminuir los gastos para el consumo de fertilizantes inorgánico y agroquímicos, facilitan el reciclaje de desechos orgánicos que tradicionalmente han sido fuente de contaminación, así como su aplicación favorece al mejoramiento de las propiedades físicas y químicas del suelo, aumentando su fertilidad natural.
La inmensa mayoría de las investigaciones y desarrollo tecnológico hasta el presente, están dirigido hacia la producción de Biogás, son puntuales los trabajos con un enfoque integral , que contemplen el uso de los desechos sólidos y líquidos de los digestores como bioabonos. El Biodigestor está diseñado para brindar al productor, de manera sencilla y económica, una solución para el tratamiento de los efluentes (desechos orgánicos), produciendo energía renovable, y como producto adicional, un potente fertilizante orgánico.
Es importante, medir el contenido de sólidos totales y volátiles ya que los elementos minerales como el Nitrógeno, Fósforo y Potasio (N, P, K), de la biomasa origen, no solo permanecen en el efluente después de la fermentación, sino que además aumentan aproximadamente un 50 % en su concentración (Gropelli y Gianpaoli, 2001) .
Durante la fermentación de los residuos se obtiene un “fango o lodo” con alta calidad fertilizante. Este es separado en dos componentes: el componente líquido conocido como “Biol”, el cual representa la mayor parte resultante y el componente sólido conocido como “Biosol”.
Una de las posibilidades del desarrollo agrícola, es el uso del Biol y el Biosol, que por su gran bondad bioestimulante, producido en forma natural y económica, beneficia el crecimiento y desarrollo de las plantas .
La composición del Biol contribuye a reforzar el porcentaje de germinación y el crecimiento de los cultivos ya que contiene: materia orgánica, N, P, K, hormonas de crecimiento, vitaminas y aminoácidos (Gonzales, 2007).
Este autor señala que el N, P, K, constituyen sales solubles en agua y resultan los tr es elementos considerados en la agricultura como los macro nutrientes, que deben estar presentes en suelos destinados a cultivos de cualquier índole.
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El Biol se define como la fracción liquida resultante del efluente proveniente del fermentador o biodigestor. Este efluente es decantado o sedimentado obteniéndose una parte liquida a la cual se le llama “Biol”. Aproximadamente el 90 % del material que ingresa al Biodigestor se transforma a Biol. Esto depende naturalmente del tipo de material a fermentar y de las condiciones de fermentac ión.
El Biosol resulta de la separación la parte solida del efluente proveniente del fermentador o digestor, este material tratado puede alcanzar de un 25 % a solo el 10 % de humedad, su composicion depende mucho de la materia organica introducida en el digestor .
La determinación de los análisis del Biol y el Biosol constituyen un potencial recomenda do como aplicación en los cultivos, nutritivos para las plantas, sin la necesidad de utilizar fertilizantes químicos, que permiten mejorar el rendimiento y rentabilidad, además de favorecer las condiciones del suelo, su fertilidad y la retención de nutrientes.
El desarrollo de esta tecnología incluye una amplia investigación, la cual contribuye a crear alianzas con instituciones interesadas en el fomento de nuevas alternativas para la producción de los cultivos .
Objetivo general: Evaluar el potencial biológico de los efluentes disponible en los residuales porcinos de la finca a través del uso de biodigestores .
Objetivo específico: Determinar los principales parámetros físico-químicos de los efluent es, mediante su caracterización a nivel de laboratorio.
Materiales y m étodos
De acuerdo a las características de los residuos a fermentar, se obtiene que el promedio de lodos saliente del biodigestor, representan aproximadamente entre el 85-90 % de la materia entrante. De esto, aproximadamente el 90 % corresponde al Biol y el 10 % al Biosol. Estos porcentajes varían según los residuos a fermentar y del método de separación empleado. Los fertilizantes producidos por un biodigestor alimentado con estiércol de cerdo contienen de un 2-3 % de Nitrógeno, 1-2 % de Fósforo, 1 % de Potasio y alrededor de 85 % de materia orgánica. La calidad del mismo depende de los días de retención que tenga el sistema, se utiliza como base mínima 30 días de retención, con lo cual se asegura una excelente descomposición y con ello se mejora la disponibilidad, y asimilación de los nutrientes para las plantas a la hora de llevarlo al suelo.
El trabajo se realizó en la finca Tierra Brava, perteneciente a la Cooperativa de Créditos y Servicios Mariana Grajales, en el municipio Guantánamo.
En el desarrollo de la investigación se utilizó el biodigestor de cúpula fija, tipo GVB de capacidad de digestión de 36 m3, este se alimentó con el material orgánico proveniente de las excretas porcinas.
El efluente fue decantado o sedimentado obteniéndose una parte liquida, a proximadamente el 90 % del material que ingresó al biodigestor se transformó a Biol.
El experimento se desarrolló sobre la base de muestreo en la finca porcina. Se tomaron dos muestras de 500 ml de cada efluente orgánico: Biol y Biosol; en recipientes herméticos, en el
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punto de vertimiento de la nave de ceba y la salida del digestor. Las muestras se analizaron en el Laboratorio Provincial de Suelos de la Agricultura .
Fuente: el autor.
Resultados y d iscusión
Como resultado de la fermentación de los residuales se obtuvo un lodo con alta calidad como fertilizante.
El lodo es separado en dos componentes: el líquido conocido como Biol, el cual representa la mayor parte y el componente solido conocido como Biosol .
Figura 2. Digestor de 36 m3, Finca Tierra Brava.
La colección de muestras, luego de ser tomadas fueron enviadas al laboratorio de la Empresa Nacional de Analisis y Servicios Técnicos Guantanamo (ENAST). La muestra del efluente sólido se analizó en el Laboratorio Provincial de Suelos de la Agricultura para determinar su composición .
Tabla 1. Composición química de los efluentes de los biodigestores.
Efluente N % P %
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Líquido 1,45 1,10
Sólido 1,60 1,40
Fuente: Díaz Piñón (2009).
El Biol obtenido fue acumulado en una laguna de almacenamiento, el cual se utilizó de dos formas:
• Diluido en agua y aplicado a los cultivos .
• Directamente a las plantaciones.
Figura 3. Biol efluente líquido. Figura 4. Biosol fertilizante sólido.
El Biosol es retenido en el lecho de secado, luego es dispuesto a ser almacenado para su aplicación a los cultivos (figura 4 ).
Los indicadores fundamentales obtenidos, luego de caracterizado el residual porcino crudo y salida del digestor a nivel de laboratorio .
Tabla 2. Caracterización a nivel de laboratorio del residual porcino .
No. Muestra:
Temp (o C)
pH
SS
(ml/L)
SF
(ml/L)
DQO
(mg/l)
% de Rem
1
Salida residual Porci no
26
8,03
5, 0
0,2
2636,26
2
Salida Digestor
29
7,39
2.0
15
1227,52 53,4
Fuente: ENAST, Guantanamo .
El Biosol obtenido de la misma biomasa, fue extraído del lecho de secado, recibió tratamiento a temperatura ambiente, y se analizó su composición microbiológica .
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Tabla 3. Resultados del Biosol comparado con otro biofertilizante .
Material orgánico
Hdad . (%)
pH H2O CE1:5 (dS.m-1 )
M. O (%)
Cza . (%)
P
(%)
K
%)
Biosol 13,12 7,98 2,02 74,55 25,45 6,92 4, 0
Compost 40-45 6,8-7,2 1-1,5 65-70 15-20 2-2,5 1-1, 5
Ma terial orgánico
Na (% )
Ca
(%)
Mg
(%)
C
(%)
N (%)
RC/N
Biosol 3,3 3,72 0,24 43,24 3,73 11, 60
Compost 2- 3 2-8 0,1-0,2 14-30 1,5-2 10- 11
Fuente: Laboratorio Provincial del Instituto de Suelos. Tabla 4. Resultados del Laboratorio .
Materi al orgánico
p H
CE
% de M. O
% N
R C/N
A base de estiercol porcino
Medianamente básico
Ligeramente salino
Calidad I Alto contenido Calidad I
Calidad superior
Fuente: Laboratorio Provincial del Instituto de Suelos.
Los resultados obtenidos de la muestra estudiada presentaron buena calidad con parámetros químicos adecuados y bien humificada (descompuesta) .
Figura 5. Cultivo de soya y maíz, Finca Tierra Brava.
Se aplicaron en los cultivos 2 t/ha de estos Biofertilizantes en función del cultivo. La composición del Biol contribuyó a fortalecer el porcentaje de germinación y el crecimiento de los mismos, producto al contenido de materia orgánica y los elementos de crecimiento, que resultó una excelente alternativa para la producción, lo que se corrobora con lo señalado p or Gonzales ( 2007).
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Hombre, Ciencia y Tecnología ISSN: 1028-0871 Vol. 26, No. 2, abr-jun, pp.78-85, 2022 Los Biofertilizantes presentaron las siguientes características:
• Poseen elevada calidad por el contenido de nutrientes.
• No poseen mal olor, a diferencia de los estiércoles frescos .
• Al deshidratarse se pueden almacenar para su uso poste rior.
• No dejan residuos tóxicos en el suelo.
En la finca se inició la producción de bioproductos a partir de efluentes de biodigestor y otros residuos, enriquecidos con microorganismos nativos, los cuales se utilizaron en la sanidad animal y vegetal, la nutrición de cultivos y permitió eliminar los olores desagradables en las instalaciones p orcinas.
C onclusiones
• El análisis del biol y el biosol permitieron calcular una buena dosificación del uso de los cultivos, de acuerdo a sus necesidades que resultaron una excelente alternativa para la producción.
• Se logró caracterizar los principales parámetros físico-químicos de los efluentes, con muy buenos resultados producto al contenido de materia orgánica (MO) calidad I, a lto contenido de N de Calidad I, y la relación Carbono Nitrógeno (R C/N) de C alidad Superior .
• Los bioabonos son productos no contaminantes, que resultaron ser similares al compost, por lo que pueden competir con los fertilizantes químicos en la producción hortícola, lo cual genera un impacto ambiental positivo
Recomendaciones
• Realizar análisis de suelo para determinar el contenido de nutrientes del mismo y recomendar la dosis de aplicación. suelo.
• Se recomienda emplear entre 2 a 4 t/ha a partir del cultivo, tipo y calidad del suelo.
• Investigar acerca de los componentes de los efluentes, que permitan conocer otras propiedades y beneficios para los cultivos y el tipo de
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