PRIMER CURSO NACIONAL DE SUSTRATOS

Colegio de PostgraduadosTexcoco, Estado de México

28 – 30 de Julio, 2010

SUSTRATOS ORGÁNICOS: ELABORACIÓN, MANEJO Y PRINCIPALES

USOS

M.C. José Cinco Patrón Ibarra

Benemérita Universidad de Puebla

jpatron@colpos.mx

M.C. Joel Pineda Pineda

Universidad Autónoma de Chapingo

pinedapjoel@yahoo.com.mx

INTRODUCCIÓN

RESIDUOS

(DESECHOS)

PLANTAS

CONSUMO

HUMANOAGROINDUSTRIAS

ANIMALES

PROBLEMÁTICA

Al existir una elevada producción de residuos y subproductos se pretende

facilitar la gestión y uso de los residuos orgánicos procedentes de distintas

actividades, reduciendo su peso y volumen, a la vez que los estabiliza y genera

un producto útil.

INTRODUCCIÓN

Sin embargo, existen los sustratos orgánicos de

origen natural:

Turberas

Tierra de monte

NOM-003-RECNAT-1996

INTRODUCCIÓN

¿Cómo se resuelve la

problemática?

Dando una solución a una

problemática ambiental

a través de:

Compostaje

Lombricompostaje

Biodigestores

generadores de energía

(gas)

INTRODUCCIÓN

SOLUCIÓN:

Lo cual da origen a la

producción y utilización

como SUSTRATOS de

crecimiento en sistemas

intensivos de

producción agrícola

INTRODUCCIÓN

Dando un uso más frecuente a los SUSTRATOS

en Agricultura protegida cuando:

1. De origen, no se tiene un suelo adecuado.

2. Además se dan malos manejos lo que lleva a:

a) Alteración de las propiedades físicas.

b) Contaminación química y biológica

(salinización, infestación con nemátodos y

organismos patógenos como hongos o

bacterias).

INTRODUCCIÓN

En la presente exposición se pretende abordar parte del

conocimiento en la elaboración, manejo y principales

usos de los sustratos orgánicos.

Conocer las principales metodologías para elaborar compost

y lombricompost.

Indicar los principales atributos, fortalezas o ventajas que se

tiene el usar sustratos orgánicos.

Indicar las principales desventajas y problemas del uso de los

sustratos, así como los principales sistemas de cultivo en que

han dado sus mejores resultados.

Al final de la presentación se mostraran los principales

sustratos orgánicos que se manejan en México.

CONCEPTO DE SUSTRATO

Es por definición cualquier medio solido (orgánico,

inorgánico o mezcla) que se utilice para cultivar plantas

en contenedores (con altura limitada y su base este a

presión atmosférica), el cual le proporciona a las plantas

las condiciones adecuadas para su desarrollo, además de

permitir que la “solución nutritiva” se encuentre

disponible para la planta.

Se entiende por sustrato al material sólido natural, de

síntesis o residual, mineral u orgánico, que colocado en un

contenedor, en forma pura o mezclado, permite el anclaje del

sistema radical, que desempeña así un papel de soporte

para la planta, pudiendo intervenir o no en el proceso de

nutrición mineral de la planta (Noguera y Abad, 1997).

IMPORTANCIA DE LOS SUSTRATOS ORGÁNICOS

•Base de la agricultura orgánica que se relaciona con

aspectos económicos y los requerimientos de un cierto

sector de la población de este tipo de productos, con

requerimientos muy específicos y estrictos.

•Los sustratos orgánicos solos o en mezclas mejoran las

condiciones de crecimiento de las plantas desde el punto de

vista físico, químico y biológico.

IMPORTANCIA DE LOS SUSTRATOS ORGÁNICOS

Ejemplo de ello es la

ORGANOPONIA:

Que tiene como base a los

sustratos orgánicos

No usa soluciones nutritivas con

fertilizantes químicos, por lo que

usan soluciones orgánicas

obtenidas de procesos de

transformación orgánica a

través de biodigestores,

compost o lombricompost o

producción de ácidos húmicos.

Sustrato para Organoponia

Materia orgánica: 50-75% (v/v)

Suelo: 25-50%, textura media a fina

Otros: cascarilla de arroz, aserrín, pulpa de café, turba, fibra

de coco, arena, tezontle (< 15%)

pH: 5 -7

Si pH < 5, deficiencias de N, K, P, Ca, Mg y B

Si pH > 7, deficiencias de P, Fe, Mn, Zn y Cu

Libre de: plagas, patógenos y malas hierbas

IMPORTANCIA DE LOS SUSTRATOS ORGÁNICOS

Tiene que ver con aspectos

ambientales al reutilizar materiales de

desecho.

Además de que muchos sistemas de

producción tienen como base el uso de

sustratos orgánicos. Por ejemplo:

En producción de plántulas para

hortalizas y cultivo de ornamentales (en

maceta principalmente) el sustrato base

es orgánico con poco uso de sustratos

inorgánicos.

PROCESOS DE OBTENCIÓN Y PRODUCCIÓN DE LOS

DIFERENTES GRUPOS DE SUSTRATOS ORGÁNICOS

Los de origen natural: son los

que provienen de un yacimiento o

de un ecosistema y están sujetos

a descomposición biológica y en

general pueden ser utilizados

como sustratos, después de sufrir

una serie de procesos biológicos

naturales. Los principales

sustratos son:

LAS TURBAS

TIERRA DE MONTE

NOM-003-RECNAT-1996

LOS DE ORIGEN NATURAL

Se consideran un RECURSO NATURAL NO RENOVABLE:

aunque se pueden volver a formar, el tiempo que tardan en

formarse es de muchos años, lo cual los hace un recurso

natural no renovable.

Se presenta una problemática en el uso de dichos materiales:

1. Económico (Altos costos de importación, turba).

2. Efecto Ambiental con restricciones al extraerlos (turba,

tierra de monte), ya que ocasionan un efecto negativo que

se relaciona directamente con el ciclo del agua,

mantenimiento de ecosistemas y biodiversidad.

LOS DE ORIGEN NATURAL

Por lo tanto:

No deberían usarse como sustratos en la producción intensiva

de cultivos agrícola, ya que tienen una función ambiental más

importante.

Actualmente se esta buscando la sustitución de materiales

como la turba o tierra de monte, por otros materiales que

transformados pueden servir como sustratos, que cumplan

con las mismas propiedades o mejores que las turbas.

MATERIALES ORGÁNICOS DE SÍNTESIS

Son polímeros orgánicos no biodegradables que se suelen obtener

mediante procesos químicos, ejemplos de ellos son:

Poliestireno expandido

Espumas de poliuretano

Polímeros orgánicos, dentro de los que se encuentran las poliacrilamidas

que pueden o no tener carga (+ ó -), pudiéndose saturar con nutrimentos

que pueden liberarse lentamente.

Por sus características muchas veces se clasifican erróneamente como

inorgánicos, aunque realmente son un subproducto de la industria

petrolera.

LOS MATERIALES ORGÁNICOS DE SÍNTESIS

Conclusiones:

Por sus características, estos productos son poco utilizados

como sustratos. Se puede mencionar:

Poca retención de humedad (para el caso de poliestireno

expandido).

No proveen nutrimentos a los cultivos

Por su baja densidad (poliestireno expandido), estos llegan a

flotar o quedar al descubiertos, cuando se aplica el riego.

Su utilidad es como un material para dar volumen en las

mezclas y mejorar la aireación.

SUBPRODUCTOS AGROINDUSTRIALES

Este grupo comprende numerosos residuos o subproductos de

actividades agrícolas, entre los cuales son de importancia

materiales como:

Fibra de coco

Cascarilla de arroz

Bagazo de caña de azúcar

Paja de cereales

FIBRA Y POLVO DE COCO

Características y usos

-Es una mezcla de fibra y polvo prensadas en

pacas que deben desmoronarse y

rehumectarse previamente a su uso,

aumentando de 5 a 9 veces su volumen

-Contiene lignina, celulosa, hemicelulosa, pectina

y ceras

-Posee un bajo contenido de N, Ca y Mg, pero

alto de K, P, Na y Cl

-La CIC varía de 73-120 meq·100 g-1

- Por su elevada relación C/N es un material muy

estable. La lignocelulosa, junto con

hemicelulosas y pectinas, son degradadas

lentamente por los microorganismos bajo

condiciones naturales, lo que la hace ideal

para utilizarse en cultivos de ciclo largo

FIBRA Y POLVO DE COCO

Ventajas-Propiedades físicas que cumplen con los

estándares del sustrato ideal

-No presentan los problemas de repelencia al

agua, como ocurre con otros materiales

orgánicos

-Por su estructura de poros finos, la retención de

agua fácilmente disponible es mejor que en las

turbas

Desventajas-Presenta valores de CE altas (K, Na, Cl)

-La heterogeneidad es muy alta entre lotes

-Es necesario suministrar una cantidad extra de

nitrógeno para suplir la inmovilización

CASCARILLA DE ARROZ

Características y usos

-Puede ser usada como sustrato

directamente o después de sufrir un

proceso de compostaje

-Es un material rico en K y P, pero pobre

en N. Además posee grandes

cantidades de Mn y B, es una fuente

importante de Si.

-Material ligero (90- 220 kg m-3),

porosidad, permeabilidad y aireación

elevadas, pH neutro, CE y CIC bajas

- Puede presentar toxicidad de

manganeso y boro en las plantas

CASCARILLA DE ARROZ

Ventajas

-Uniforme en calidad

-Resistencia media a alta a la

descomposición (potencial de

reutilización)

-Puede ser usada sóla o en mezclas

Desventajas

-Puede ocasionar inmovilización de

nitrógeno

-Poca agua fácilmente disponible (en

mezcla de sustratos no debe superar el

50%)

BAGAZO Y CACHAZA DE CAÑA DE AZÚCAR

Características y usos

-Restos de la caña de azúcar una vez que se

procesa en los molinos. Contiene del 6 al 7%

de azúcares. La cachaza son los lodos

depurados de los ingenios azucareros,

tienen color obscuro, constituidos por una

mezcla de fibras de caña, sacarosa, coloides

coagulantes, albuminoides, fosfatos y tierra.

- Tiene partículas de diferentes tamaños que se

descomponen rápidamente; presenta buena

retención de humedad, aireación y drenaje

medio, densidad baja, pH ácido, contenido

de sales solubles variable, capacidad

amortiguadora intermedia y estabilidad

física baja.

BAGAZO DE CAÑA DE AZÚCAR

Ventajas

-Alta homogeneidad entre lotes

-Muy bajo costo

-Por su alto contenido de azúcares, provoca un rápido incremento en la

actividad microbiana

Desventajas

-Requiere compostarse para evitar problemas por fijación de N o por

sustancias fenólicas fitotóxicas

-También presenta una contracción importante de volumen durante el

cultivo

PAJA DE CEREALES

Características y usos

-Son residuos lignocelulósicos de maíz, trigo, avena, cebada y sorgo

-Son materiales pobres en nitrógeno y de bajo contenido de sales solubles

-Su descomposición es difícil, poseen una elevada capacidad de aireación y

en consecuencia baja retención de humedad, lo que se debe a la

constitución física de la paja y a su granulometría que va de media a

gruesa (2-6 mm)

PAJA DE CEREALES

Ventajas

-Son fácilmente disponibles a un bajo costo

-La paja picada puede ser usada para prevenir aumentos en la

concentración de amonio en los medios de crecimiento.

Desventajas

-Poca retención de humedad, la cual aumenta conforme se descompone

-Su alta C/N requiere de compostaje

-El principal problema es la presencia de compuestos fenólicos (ácido

ferúlico, p-cumarico, p-hidroxibenzoico, siringico y vainillico), los cuales

inhiben el crecimiento radicular y la absorción de nutrimentos.

SUBPRODUCTOS DE LA EXPLOTACIÓN FORESTAL

Comprenden los materiales derivados de la

limpieza de bosques y subproductos de algunas

explotaciones, como la maderera o la de fabricación

de papel, dentro de los que se encuentra al aserrín,

virutas y corteza de pinos.

ASERRÍN Y VIRUTA DE PINOCaracterísticas y usos

-Son partículas finas (aserrín < 6 mm), medias o gruesa (virutas > 6 mm) de madera,

que se obtienen de la industria forestal durante el aserrío y trabajo de la madera

-La calidad del aserrín depende del tipo de madera y de los aditivos (conservadores)

que hayan sido o no añadidos

-Se pueden encontrar hemicelulosa, azúcares, almidones, proteínas, aminoácidos,

sales inorgánicas, grasas, ceras, resinas, taninos, terpenos, flavonoides, materiales

colorantes, hidrocarburos alifáticos y aromáticos, alcoholes, aldehídos, fenoles y

quinonas.

-El aserrín y las virutas se descomponen muy lentamente debido al elevado contenido

de ligninas y compuestos lignocelulósicos, lo cual permite su reutilización.

- Tiene una porosidad y aireación altos, poca agua fácilmente disponible

ASERRÍN Y VIRUTA DE PINO

Ventajas

-Barato y fácil de conseguir en las zonas de

industrias forestales

-Buena aireación y tiene un efecto supresor en el

desarrollo de microorganismos patógenos

(Fusarium, Streptomyces, Rizoctonia y Phytium).

Desventajas

-Resistente a la descomposición, altas relación C/N

y tasa altas de inmovilización N.

-Fitotoxicidad por efecto de resinas, taninos o

turpentina (eliminadas por compostaje)

-Con la pasteurización se forman cantidades tóxicas

de amonio

-Baja retención de agua y baja capilaridad (mayor

desarrollo vertical que lateral de raíces, por lo que

la exploración de las partes centrales del sustrato

son mínimas).

CORTEZA DE PINOCaracterísticas y usos

-La corteza de pino (ritidoma) consiste en

capas alternadas de peridermo y floema

-La corteza está formada por holocelulosas, hemicelulosas, galactanos,

mananos, glucosanos, arabanos, ácidos urónicos, ligninas y corcho (ácido

subérico, suberina, cutosa, quercitina, dihidroquercitina)

-Por componentes no estructurales, como colorantes, taninos, azúcares y

gomas, ácidos y aceites volátiles, aceites grasos y esteroides no volátiles

(alcoholes de elevado peso molecular, resinas, polifenoles) y cenizas.

-Las propiedades físicas varían con el tamaño de las partículas; porosidad

(80%), poca agua fácilmente disponible, alta capacidad de retención de

agua difícilmente disponible y elevada capacidad de aireación. Densidad

0.1 - 0.4 g·cm-3, pH ligeramente ácido a neutro, CE baja (0.1- 0.6 dS·m-1),

CIC de 40-180 meq·L-1, la relación C/N es muy alta, por lo tanto se

recomienda compostarla con adición de una fuente de nitrógeno. Su

fertilidad es baja, siendo pobre en nitrógeno, fósforo y potasio extractables

en agua.

CORTEZA DE PINO

Ventajas

-Elevada capacidad de intercambio catiónico

-Puede ser utilizada fresca o compostada,

sola o mezclada con otros materiales,

dando mayor volumen y capacidad de

aireación

-Proporciona volumen en el compostaje de

restos orgánicos más ricos en nitrógeno

(lodos residuales)

Desventajas

-Se requiere lavarla para eliminar algunas sustancias orgánicas hidrosolubles

fitotoxicas (terpenos), razón por la que es mejor compostarla, adicionando N y

P para disminuir el efecto negativo de su inmovilización.

-Contiene sustancias inhibidoras del crecimiento tales como resinas, taninos y

fenoles, además con frecuencia presenta niveles tóxicos de Mn.

-La superficies cerosas o suberosas le proporcionan un carácter hidrofóbico a

la corteza, por lo que resulta difícil de mojar.

COMPOST

El compostaje es una técnica de estabilización de

residuos orgánicos (RO) que tiene interés en el

aprovechamiento de residuos y subproductos de

distintas actividades como sustratos y tiene como

objetivos:

1. Obtener abono orgánico (compost) que permite el mantenimiento de la

fertilidad de los suelos, la producción de cultivos de calidad y la

conservación del entorno.

2. Facilitar la gestión de los residuos orgánicos procedentes de distintas

actividades, reduciendo su peso y volumen, a la vez que los estabiliza y

genera un producto útil.

3. Producir materiales alternativos a los sustratos no renovables, como la

turba, utilizados en horticultura y jardinería.

COMPOST La elaboración de compostas presenta un interés especial por diversas razones:

a) Existe una fuerte demanda de sustratos.

b) Problemática derivada de la importación de materiales como la turba (altos

costos).

c) Necesidad de proteger ciertos recursos (cubiertas vegetales de bosques).

d) Problemas de rentabilidad y competitividad.

e) Elevada producción de residuos y subproductos.

f) Costo elevado de vertederos y de los sistemas de tratamiento.

FASES DEL COMPOSTAJE

El compostaje se desarrolla en dos fases:

DESCOMPOSICIÓN. La cual depende totalmente del tipo de material a tratar y de las

características del sistema a aplicar. Es la más exigente del proceso, y condiciona la

continuidad del mismo. Aparición de problemas de lixiviados y malos olores influyen en la

calidad del producto final. Su duración puede ser de unas semanas a meses.

Y se divide en tres etapas:

a) Una inicial mesofílica. Donde ciertos microorganismos inician la descomposición de los

materiales fácilmente degradables (azucares, grasa, almidón y proteínas), provocando

incremento en la temperatura (>40 °C), y el pH desciende por la formación de ácidos

orgánicos.

b) Si se alcanzan los 60°C los hongos se inactivan y la descomposición es llevada por

actinomicetos y bacterias formadoras de esporas. La mayoría de los patógenos de

humanos y vegetales son destruidos. Las celulosas y ligninas son parcialmente alteradas.

c) La temperatura empieza a disminuir, hongos termófilos reinvaden el material, la celulosa y

hemicelulosa siguen transformándose.

MADURACIÓN. La maduración y duración del proceso dependerán del destino final del

producto (particularmente sustratos). Hay menos calor y el pH se mantiene ligeramente

alcalino. Es colonizado por microorganismos mesófilos, se forman antibióticos y antagonistas,

llegando a un producto más o menos estable.

CONDICIONANTES DEL PROCESO DE COMPOSTAJEEl compostaje es un su sistema productivo como cualquier otro, en el que se deben

controlar los materiales de entrada, la evolución del proceso y las características del

producto final. Y los condicionantes son los que afectan a los microorganismos, que

son los que realizan el proceso de transformación.

CONDICIONANTES:

Agua. Es esencial para favorecer la migración y colonización microbiana apropiada

para cada fase del proceso, así como la difusión de los residuos metabólicos.

Oxigenación. Los cuales se logran a través de volteos o de aireación forzada, aun así

no deben eliminarse los volteos ya que con estos se reduce el tamaño de las

partículas, homogeneizar el material y redistribuir los microorganismos, la humedad y

los nutrimentos, a la vez se exponen nuevas superficies al ataque microbiano.

Además produce enfriamiento en el material, aireación y evaporación y la actividad de

los microorganismos.

Temperatura. Que controla la actividad biológica que a su vez se encarga de generar

calor, en sus diferentes etapas de transformación del material.

pH. Al igual que la temperatura es un indicador del buen funcionamiento del proceso.

El valor óptimo está comprendido entre 5 y 8. Las bacterias prefieren un pH cercano al

neutro y los hongos toleran el pH ácido.

Relación C/N. Los microorganismos requieren 30 partes de carbono por 1 de -

nitrógeno 30/1-, estando el óptimo entre 26 y 35.

MÉTODOS DE COMPOSTAJE

Existen dos métodos fundamentales de compostaje

El más simple es el de apilar el material dentro de espacios aireadas. Los cuales son

amontonados en formas parecidas a pirámides, con 3 m de alto con una base de

cerca de 9 m en promedio. Requiere de paleos macánicos o manuales cada 8 días

para promover la aireación. La estabilización del material usualmente ocurre dentro

de 4 o 6 semanas. Desde que el compostaje es hecho al aire libre, genera olores

estos pueden ser difíciles para controlar y puede elevar quejas por residentes

locales. El compostaje de espacios aireados requiere un área razonablemente

grande y puede ser no conveniente para áreas urbanas.

Un método alternativo de compostaje involucra mezclados mecánicos y sistemas

cerrados de aireación. Un variado número de procesos son utilizados en el

compostaje mecanizado, del cual tal vez el mas conocido es el proceso Dano. Este

emplea cilindros los cuales son arriba de 30 m de largo y 5 m de diámetro el cual rota

ligeramente para facilitar el mezclado y aireación. Con un mejor control sobre el

mezclado, aireación y temperatura, el proceso de estabilización puede ser finalizado

en un tiempo corto.

Los sistemas de compostaje se clasifican en:

SISTEMAS ABIERTOS

SISTEMAS CERRADOS

SISTEMAS ABIERTOS DE COMPOSTAJE (SIN REACTOR)

El compostaje es un proceso aerobio, que

significa que ocurre en presencia de oxígeno,

que se provee de diversas formas:

• Por volteos periodicos de la pila, ya

sea manual o mecánicamente.

El método de compostaje Indore. La Fermentación se

realiza en fosa plana rodeada de canales para recogida

de líquidos en los lugares donde escasea el agua y en

montículos cubiertos donde la lluvia es abundante. Hay

que cuidar que los montículos no se desequen.

Por su parte el primer volteo, se realiza a las tres

semanas para facilitar la aireación del material que va

tomando un color oscuro y favorecer la multiplicación de

los hongos microscópicos (termófilos) responsables de

la fermentación. La temperatura puede alcanzar los

65ºC. El segundo volteo se hace a las cinco semanas

de concluida la primera etapa de fermentación, cuando

la temperatura comienza a disminuir lentamente hasta

alcanzar los 30 ºC a los tres meses. Durante esta etapa

la fermentación la realizan bacterias. El material se

vuelve granulado y se debe mantener con una humedad

semejante a la de una esponja escurrida. Durante el

proceso más de un 25% del N contenido en el abono

proviene del aire.

SISTEMAS ABIERTOS DE COMPOSTAJE (SIN REACTOR)

Compostaje en hileras, pilas simples o pilas estáticas (Windrow

composting) (sobre 20 toneladas). Consiste en acomodar la mezcla de las

materia primas en largas y estrechas pilas o hileras que son volteadas

regularmente. La operación de voltear mezcla los materiales y airea la hilera.

El equipamiento usado para voltear determina el tamaño, forma y espaciado

de las hileras, Las medidas óptimas oscilan entre 1,2 -2 metros de altura, por

2-4 metros de anchura, siendo la longitud variable. Una correcta

construcción de la pila, permite al aire difundirse hasta el centro.

• Mediante un sistema que aspira o expulsa aire a través de la pila.

SISTEMAS ABIERTOS PILAS ESTÁTICAS VENTILADAS. En la cual se colocan los materiales sobre un conjunto

de tubos perforados o una solera porosa, conectados a un sistema que aspira o expulse aire

a través de la pila. Una vez que se constituye la pila, no se toca hasta que la etapa activa de

compostaje sea completa.

Cuando la temperatura en el material excede el óptimo, unos sensores que controlan el

ventilador lo activan para que inyecte el aire necesario para enfriar la pila abasteciéndola de

oxígeno.

Debido a que no hay mecanismos para mezclar el material durante el proceso de

compostaje, las pilas estáticas ventiladas se suelen usar para materiales homogéneos como

los fangos, que mezclados con un substrato seco y poroso como astillas de madera o serrín,

forman una película líquida delgada en la que tiene lugar la descomposición.

El sistema es también más económico por la poca intervención mecánica que se

requiere.

El proceso suele durar unas 4 - 8 semanas, y luego se apila el producto durante 1 - 2

meses para que acabe de madurar. Puede usarse en combinación con otras tecnologías de

compostaje.

SISTEMAS CERRADOS

COMPOSTAJE EN TÚNEL. Aquí, el proceso tiene lugar en un túnel cerrado,

generalmente fabricado en hormigón, con una vía de ventilación controlada por

impulsión o aspiración, para el aporte de O2, imprescindible para los

microorganismos. La diferencia con el proceso anterior, reside en que aquí el

residuo se encuentra estático y el proceso es completo.

SISTEMAS CERRADOS COMPOSTAJE EN TAMBOR (Sistema Dano). El proceso de compostaje tiene lugar en un tambor de

rotación lenta. Estos tambores pueden trabajar en continuo o por cargas y son de diferentes tamaños y

formas. Están construidos en acero y la mayoría de ellos incorporan aislamiento térmico.

El residuo orgánico, una vez pesado y registrado, es descargado en la zona de recepción. Desde aquí se

deposita mediante pala cargadora, sin más preparación, directamente al alimentador de los tambores de

compostaje. La alimentación del residuo y su distribución dentro del tambor se realiza de forma totalmente

automática.

El proceso de descomposición tiene lugar dentro del tambor de compostaje. Gracias a la rotación

intermitente de la unidad de compostaje, el material es desembrollado, homogeneizado y desfibrilado de

forma selectiva con un resultado óptimo.

Las emisiones de olor, las cuales alcanzan máximos al principio de la descomposición, son extraídas por el

sistema de ventilación del tambor y dirigidas a un biofiltro para su eliminación. El líquido de los residuos,

liberado durante la transformación de las substancias orgánicas, es re-alimentado al residuo orgánico por

la rotación intermitente del sistema, manteniéndose dentro del mismo.

COMPOSTAJEVentajas

1. Compostar (transformación biológica de los

residuos en condiciones controladas) es gestionar

los residuos orgánicos de una manera respetuosa

con el entorno, involucrando y responsabilizando a

la sociedad que los produce y dando al compost el

destino adecuado.

2. Al compostar se reducen los volúmenes de la

materia orgánica, minimizando con esto la

acumulación de grandes cantidades de materiales

que pueden ser focos de contaminación, y vectores

de enfermedades al estar expuestos a la

intemperie.

3. El humus que es su producto final, tiene la

capacidad de retener nutrimentos evitando que se

pierdan a través del perfil del suelo, como en el

caso de los fertilizantes químicos y/o el estiércol sin

compostar.

4. Además el proceso de descomposición que se

lleva a cabo en la composta eleva su temperatura

alrededor de 70 °C, con lo que se destruyen

patógenos y semillas de malezas.

5. Otra ventaja que ofrece son las mejoras a largo

plazo de las condiciones de estructura, porosidad y

permeabilidad del suelo.

Desventajas

1.Se requieren de grandes cantidades para

adicionar los requerimientos de los cultivos, ya

que la concentración de nutrimentos que posee

es muy baja.

2. El transporte del material compostado implica

un costo extra.

3. La aplicación de los compost requieren de un

costo adicional por los volúmenes que se

manejan (en comparación con la fertilización

química).

COMPOST DE SUSTRATO AGOTADO DE CHAMPIÑONES

Características y usos

Aunque las características varían con su origen, presenta una densidad

aparente entre 130 y 220 kg m-3, porosidad alrededor de 90%, buena

capacidad de aireación, pero con muy baja disponibilidad de agua (5.1% de

agua disponible liberada) contiene entre 45 y 60% de materia orgánica,

presenta un pH neutro a alcalino, salinidad elevada (5.08 dS·m-1, rel 1:2.5

vol) y alto contenido de fósforo, potasio, calcio y micronutrimentos, el

nitrógeno varía entre 1.0 - 1.5%.

Los valores altos de conductividad eléctrica en este compost y niveles

elevados de cloruro podrían generar toxicidad, sobre todo en plantas

sensibles a sales.

La compost de champiñones se emplea principalmente en horticultura,

además se utiliza ampliamente como enmienda orgánica para cualquier tipo

de suelo.

Se recomienda que el proceso de compostaje dure entre 9 y 12 meses antes

de ser usado en mezclas en contenedores, para aumentar la estabilidad del

compost, utilizándosele en proporciones de 25 a 50% del volumen de la

mezcla.

COMPOST DE SUSTRATO AGOTADO DE CHAMPIÑONES

Ventajas

La mezcla de compost de sustrato agotado de champiñones con

estiércoles permite obtener un material final rico en nutrimentos (N 58,

P 425, K 460, Ca 6100, Mg 1300, Fe 18 y Cl 3195, en mg·L-1) para las

plantas.

Desventajas

El uso de compost de champiñones como sustrato de cultivo conlleva

dos desventajas: la falta de estabilidad permite que la descomposición

se siga dando durante su uso como sustrato, lo que conlleva a la

pérdida de macroporosidad al paso del tiempo y altos niveles de

salinidad que se originan a partir de las mezclas con los diversos

estiércoles que con frecuencia son ricos en sales.

COMPOST DE JARDINERÍA

Características y usos.

Los restos de poda de árboles suelen presentar elevados contenidos de

lignina, por lo que su descomposición es lenta y difícil, son ricos en carbono y

pobres en nitrógeno, siendo su relación C/N superior a 75, por lo que se

suele añadir durante su compostaje una fuente de nitrógeno.

Los restos de podas son ricos en carbono y pobres en nitrógeno, siendo su

relación C/N alrededor de 75. Por ello dichos materiales deben compostarse

previamente a su uso como sustratos.

Puede presentarse una fitotoxicidad debido a la presencia de resinas, taninos

y productos tóxicos contenidos en los materiales triturados de origen,

afectando adversamente a las plantas .

El compost de jardinería se utiliza principalmente en los espacios verdes, ya

sea para su creación, renovación o mantenimiento de jardines, construcción

de terrenos de deportes, parques y centros de recreación privados o

públicos.

COMPOST DE JARDINERÍA Ventajas

Desde el punto de vista ecológico, el compostaje de residuos de

parques y jardines urbanos permite la reutilización de materiales en

dichas áreas verdes, que de otra manera terminarían en rellenos

sanitarios.

Desventajas

Ya que el material es grueso debe triturarse antes del compostaje. En

caso de presentar exceso de humedad puede ocasionar problemas

con la máquina trituradora

COMPOST DE FIBRA DE AGAVE TEQUILEROCaracterísticas y usos

Dap 0.17 t·m-3, Dr 1.38 t·m-3, porosidad total 79.99%, capacidad de aireación

24.8%, agua fácilmente disponible 21.7%, agua de reserva 9.33%, agua

total disponible 31.42%, y agua difícilmente disponible 26.39%. Materia

orgánica 91.2%, pH 7.42, conductividad eléctrica 1.59 dS·m-1, CIC 41

Cmol·kg-1, relación C/N 24, nitrógeno total 0.83%. En el extracto de

saturación se midió (mg·L-1), fósforo 54.78, potasio 756.23, calcio 1002.25 y

magnesio 556.32.

El bagazo de agave, ya sea compostado o lombricompostado, puede ser

sustituto de las turbas comerciales obteniéndose iguales o mejores

resultados en la producción de plántulas en charolas germinadoras.

COMPOST DE FIBRA DE AGAVE TEQUILEROVentajas

Los sustratos obtenidos a partir de compost de bagazo de agave

tequilero, debido a sus propiedades físicas, química y biológicas,

son un alternativa viable para competir tanto en calidad como en

costo con respecto a las turbas comerciales, para usarse en

viveros e invernaderos.

Desventajas

Por su contenido de azucares, materia orgánica, pH y ácidos

fenólicos totales, requiere de un proceso de biotransformación

controlado, pero dada su alta estabilidad se transforma

lentamente

RESIDUOS ORGÁNICOS PELIGROSOS

Corresponden a los residuos generados por la actividad

humana, como son las basuras, lodos de depuradoras y

que poseen contaminantes tales como metales pasados

y biológicos infecciosos. Para su uso es indispensable

someterlos a un proceso de compostaje.

COMPOST DE LODOS DEPURADOS

DE AGUAS NEGRAS O RESIDUALES

Características y usosDe acuerdo con la Norma (NOM-CRP-ECOL- 2001) los biosólidos se clasifican en:

excelente y bueno, con base en su contenido de metales pesados.

Ésta también clasifica a los biosólidos en clases A y B, en función de su contenido de

patógenos y parásitos; la norma proporciona los límites máximos permisibles de coliformes

fecales, Salmonella y huevos de helminto.

Para pertenecer a la clase A deben tener una cantidad de coliformes fecales menor de

1,000 NMP/g en base seca, mientras que la clase B, debe tener menos de 2,000 000

NMP/g en base seca. Esta última cantidad también se toma como límite permisible para la

disposición final de los lodos y biosólidos.

Las propiedades entre compost de lodos residuales son variables dependiendo del origen

de sus materiales, de las proporciones de éstos y de las condiciones ambientales durante el

proceso de compostaje.

El uso de los lodos en la agricultura se ha dirigido básicamente a su aplicación en campo, y

su empleo como sustrato ha sido poco estudiado.

COMPOST DE LODOS DEPURADOS DE AGUAS NEGRAS O RESIDUALES

Ventajas

Hay que señalar que la aplicación de lodos residuales en suelos agrícolas trae consigo una

serie de cambios químicos, físicos y biológicos. Entre los cambios más notables destacan

aumento de pH y materia orgánica, así como un aumento de la estabilidad de los agregados,

se mejora del balance hídrico y se incrementa de la capacidad de intercambio catiónico.

Desventajas

La aplicación de lodos es una vía de entrada de metales pesados al suelo o sustrato y con ello

la reducción de microorganismos.

En México sólo se tiene la Norma Oficial Mexicana NOM-004-ECOL-2000, la cual establece

los límites máximos permisibles de contaminantes para los lodos residuales que sean

dispuestos o aprovechados después de un proceso de estabilización, pero no se indica nada

sobre su uso como sustrato (Barrios et al., 2000). Sin embargo, de acuerdo a la NMX-FF-109-

SCFI-2007, las lombricompost si deben cumplir las especificaciones para metales pesados.

LOMBRICOMPOSTAJE

El lombricompostaje puede definirse como la cría masiva,

sistemática y controlada de lombrices compostadoras (PROY-

NMX-FF-109-SCFI-2007). Es una técnica que involucra varios

procesos biológicos, que aceleran la transformación y

mineralización de un residuo orgánico en descomposición y

lo convierte en abono para las plantas (Capistran et al.,

1999).

METODOLOGÍAS DE LOMBRICOMPOSTAJE

Los sistemas abiertos tradicionales de lombricompostaje utilizan cajas de bastidores o

camas que contienen los materiales. Ambos métodos pueden desarrollarse en el

exterior o en recintos cerrados, variando ligeramente la técnica en función de los

residuos a procesar.

Hay un interés creciente en desarrollar sistemas de lombricompostaje en cajas.

Algunos sistemas usan grandes recipientes, frecuentemente amontonados en

estantes.

Otras técnicas usan recipientes levantados sobre el terreno que permiten mecanizar la

alimentación y recolección de lombricompost. Tales métodos pueden procesar

totalmente residuos orgánicos apropiados en menos de 30 días.

LOMBRICOMPOSTAJE Ventajas

Produce un lombricompost para las

plantas más rico en nutrimentos

que otros métodos de

composteo.

Se requiere menos trabajo,

especialmente si los

ingredientes principales del

compostaje son alimentos de

origen orgánico. No hay que

levantar cosas pesadas ni usar

pala.

Se puede efectuar en recipientes

pequeños, aun bajo techo.

Desventajas

Se necesita mayor espacio para

manejar los grandes volúmenes

de materiales en comparación

con el compostaje.

COMPOST Y LOMBRICOMPOST DE PULPA DE CAFÉ

Características y usos.

El compost de pulpa de café es un producto de color negro, presenta un tamaño de

partículas superior a 2 mm con restos visibles de cascarilla, fibra y semilla de café;

mientras que el lombricompost también es de color negro, pero presenta partículas

más finas (1-2 mm) que el compost y el material queda completamente mullido, sin

restos visibles de cascarilla, fibra y semilla de café.

Dentro de las características químicas que posee el abono de lombriz, destaca un

conjunto de compuestos húmicos (ácidos húmicos, fúlvicos y huminas) de naturaleza

coloidal y tamaño molecular muy variable, pero con una estructura química muy

homogénea.

El abono producido por las lombrices no tiene restricciones para su uso y puede ser

utilizado en grandes dosis, siempre con resultados positivos en el crecimiento,

producción y desarrollo de las plantas. Se trata de un material natural y no es

perjudicial ni toxico al hombre, al ambiente o las plantas

COMPOST Y LOMBRICOMPOST DE PULPA DE CAFÉ

Ventajas. El abono orgánico obtenido después

de que las lombrices procesaron la pulpa de

café muestra un material con alto contenido

de materia orgánica, con características

químicas importantes (minerales) y altas

poblaciones de microorganismos benéficos,

para ser empleado como un biofertilizante.

La película o membrana peritrófica que

presenta el lombricompost libera lentamente

los nutrimentos y sustancias, lo que permite

que las plantas los aprovechen íntegramente a

la velocidad y en el grado que los necesiten

Desventajas

Se han encontrado cafeína y polifenoles en

dicho material, así como en los tejidos de la

lombriz.

Ya elaborado el compost o lombricompost es

importante considerar los precios del

transporte del sitio de producción al de

utilización del sustrato, ya que este factor

encarece el costo dicho material.

COMPOST Y LOMBRICOMPOST

DE RESIDUOS ORGÁNICOS DOMÉSTICOS

Las deyecciones sólidas de las lombrices procedentes de los diversos

residuos representan un excelente mejorador biológico y contiene todos

los elementos naturales necesarios para las plantas, es por ello que

comúnmente se le clasifica como biofertilizante.

La diversidad de materiales utilizados para formar el compost o

lombricompost ejerce un efecto importante en la riqueza nutrimental de

este material, teniendo un efecto residual importante cuando se emplean

como abonos.

COMPOST Y LOMBRICOMPOST

DE RESIDUOS ORGÁNICOS DOMÉSTICOS

Ventajas

La diversidad de materiales utilizados

para formar el compost o

lombricompost ejerce un efecto

importante en la riqueza nutrimental de

este material, teniendo un efecto

residual importante cuando se

emplean como abonos

Desventajas

Debido a las altas cantidades de sales

que presentan los residuos de comida,

el compost/lombricompost llegan

presentar elevados contenidos de

NaCl que pueden elevar la

conductividad eléctrica y llegar a ser

tóxicos.

LOMBRICOMPOST DE ESTIÉRCOLES

Características y usos

La composición y textura del estiércol dependerá del

tipo de ganado (especie, raza), de la

alimentación, naturaleza de la cama (paja,

aserrín) y manejo dado (volatilización de N,

lixiviación de minerales).

Por lo tanto, el lombricompost variara de acuerdo al

estiércol utilizado. Un buen lombricompost

deberá tener:

N Total: 1 a 4%

Materia orgánica: 20 a 50%

Relación C/N ≤20

Humedad: 20 a 40% (sobre materia húmeda)

pH: de 5.5 a 8.5

CE: 5 ≤ 4 dS·m-1

CIC: > 40 cmol·kg-1

Densidad: 0.40 a 0.90 g·mL-1

LOMBRICOMPOST DE ESTIÉRCOLES

Ventajas

Una de las principales ventajas del

lombricompost es la riqueza de

microorganismos benéficos (bacterias,

actinomicetos y hongos)

La mayor riqueza en minerales que tienen los

estiércoles en relación a otros residuos

orgánicos, generará un lombricompost de

mejores características nutrimentales, sobre

todo cuando se usan mezclas de estiércoles

Desventajas

El uso de estiércoles para elaborar abonos

orgánicos implicara un mayor riesgo de

contaminación con patógenos, que al usar

otro tipo de residuos orgánicos (pajas,

residuos agroindustriales).

Con frecuencia son abonos con alta CE debido

a los suplementos minerales en las dietas de

los animales

PROPIEDADES GENERALES

La ESTABILIDAD BIOLÓGICA está relacionada con la resistencia a la

biodegradación de los materiales orgánicos, que pueden entrar de nuevo

en la composición del sustrato al formar parte de una mezcla.

El origen de la falta de bioestabilidad de los materiales orgánicos hay que

buscarlo en la misma naturaleza del material.

Y dependiendo de la mineralización de las cadenas carbonadas que

forman a la materia orgánica, la cual puede perderse durante el cultivo.

LA FALTA DE ESTABILIDAD BIOLÓGICA

Compactación por pérdida de

volumen y disminución de la

porosidad total, agravada por los

elementos nuevamente formados

finos y coloidales.

La disminución del contenido en

aire y el aumento del contenido en

agua a -1 kPa.

La alteración en las dimensiones de

las partículas, en cortezas de pino

llegan a ser más gruesas después

de ocho meses en ausencia de

plantas cultivadas.

El aumento de la salinidad por la

producción de elementos minerales

por mineralización con un riego de

exceso.

La modificación de la composición de

la fase gaseosa con un aumento del

contenido en CO2 y una disminución

del contenido en O2 como

consecuencia de la actividad de la

actividad de los microorganismos

que compiten con la de las raíces.

El aumento del pH (H2O) y de la CIC.

La síntesis de materiales orgánicos

nuevos (ácidos húmicos. ácidos

orgánicos alifáticos y aromáticos,

etc.), que pueden tener efectos

fitotóxicos y/o de estimulación sobre

el crecimiento de las plantas.

FENÓMENO DE FITOTOXICIDAD EN SUSTRATOS

Hay que distinguir dos clases de fitotóxicidad (Lemaire et al., 2005):

Una fitotoxicidad original debida a la presencia de resinas, taninos y

producto, tóxicos para las plantas. Así, las cortezas de pino marítimo, pino

silvestre tienen una escasa toxicidad; las del abeto tienen una toxicidad

media, mientras que las cortezas de cedros, arces y nogal negro tienen una

fitotóxicidad muy fuerte;

Una fitotóxicidad adquirida durante un compostaje mal realizado. Una

corteza poco fitotóxica al principio puede llegar a serlo si las condiciones de

compostaje o de conservación en montones han sido malas (por aireación

insuficiente debida a un exceso dé agua o a un volumen demasiado grande

de los montones).

El compostaje es la operación que permite acelerar la estabilización

biológica del material de origen y la destrucción de las sustancias, orgánicas

fitotóxicas; esto se consigue, en el caso de las cortezas, añadiendo nitrógeno

(0.6 a 3.0 kg/m3 de nitrato de amonio) y efectuando volteos periódicos para

reoxigenar el medio: así, después de 12 semanas, eI contenido en aceite

volátiI de una corteza puede bajar de 0.105 % a 0.015%.

¿MADUREZ O ESTABILIDAD DE LOS MATERIALES?

Las palabras "estabilidad" y "madurez" a menudo son utilizados como

sinónimos, sin embargo, el término madurez se interpreta en un sentido amplio,

e incluye también la estabilidad.

Un intento por definir la madurez es que se trata de una medida del compost y

de su disposición para el uso, la cual se relaciona con el proceso de

compostaje.

Así la “madurez” se puede definir como el punto en que el producto final es

estable y el proceso de degradación rápido ha terminado, o como un producto

que puede ser biodegradado al utilizarse en situaciones hortícolas sin ningún

efecto adverso.

PRUEBAS PARA DETERMINAR LA ESTABILIDAD EN MATERIALES

COMPOSTADOS.

Muchos investigadores consideran que no es posible determinar la

"estabilidad" con una sola prueba, para lo cual existen varias pruebas como las

que a continuación se mencionan:

Tasa de producción de CO2

Tasa de consumo de O2

Prueba de calor (Prueba DEWAR)

Germinación de plantas ensayo con berro u otras plantas (Toxicidad).

Prueba de Contaminación con Malezas (Prueba de Semillas).

La prueba comercial Solvita

Tasa de producción de CO2

Se estima la velocidad de biodegradación mediante la medición la tasa la

producción de CO2 en determinadas circunstancias.

Tasa de consumo de O2

La tasa de respiración por consumo de O2 o el método potencial estándar). En

este método se estima la velocidad de biodegradación mediante la medición

de la tasa de consumo de O2 en determinadas circunstancias. En este método

también la N-mineralización y fijación de N-puede ser medida. La conversión

de amoníaco a nitrato también consume oxígeno y puede ser mal interpretado

como inestabilidad. En estos casos, la nitrificación se debe bloquear.

PRUEBAS PARA DETERMINAR LA ESTABILIDAD

Prueba de calor (Prueba DEWAR)

El calor generado en el proceso de compostaje se puede medir y utilizar

como una indicación de la actividad microbiológica. Una muestra se

coloca en un matraz para retener el calor y este calor desprendido se

mide durante un período de hasta 10 días, ya sea por un termopar o un

termómetro. Una prueba más sensible se basa en una muy alta

sensibilidad de modernos microcalorímetros.

Germinación de plantas ensayo con berro u otras plantas

(Toxicidad).

La fitotoxicidad se puede definir como un retraso en la germinación de la

semilla, la inhibición de crecimiento de las plantas o cualquier otro efecto

adverso en el crecimiento de las plantas causadas por sustancias

específicas tales como fitotóxinas. Con el fin de evaluar si hay

sustancias dañinas en un sustrato, una prueba de crecimiento con

plantas puede ser útil. Para tal caso se emplea al berro como indicadora

ya que es una planta muy sensible a efectos tóxicos.

PRUEBAS PARA DETERMINAR LA ESTABILIDAD

Prueba de Contaminación con Malezas (Prueba de Semillas)

(número por metro cuadrado). El sustrato se humedece bien con agua

limpia. En dos bandejas de prueba, cubrir un mínimo de 0.25 m2 con un

espesor de 4 cm de capa de sustrato. Mantenga una temperatura de 18-30

°C y también por una alta humedad cubriendo las bandejas con un plástico.

Durante el ensayo, el sustrato debe mantenerse húmedo, como condiciones

normales de crecimiento. Se debe tener cuidado para asegurar que no surja

una infección secundaria, por ejemplo a partir de semillas depositadas por

el viento. El número de malezas emergentes se controlan y registran

durante cuatro semanas. El número de malezas emergidas es dado en

malezas por metro cuadrado.

La prueba comercial Solvita

Es la única prueba comercial de campo disponible. Se emplea la tecnología

de geles-colorimétricos en la que los gases de la respiración del compost

(CO2 y NH3) son capturados e indicadas con precisión las cantidades por el

cambio de color y calibrado para una amplia gama de condiciones

conocidas. Este sistema de fácil uso puede, en determinadas

circunstancias, ofrecer datos interesantes respecto a la estabilidad del

compost o lombricompost.

CONCLUSIONES GENERALES DE LOS SUSTRATOS ORGÁNICOS

Los residuos orgánicos difícilmente se pueden aplicar directamente como sustratos. En la mayoría de casos

necesitan ser tratados para estabilizar su materia orgánica, higienizarlos y/o eliminar problemas de fitotoxicidad.

Muchas veces, aunque la mayoría de los materiales orgánicos se pueden compostar, no se aplica el proceso

adecuado , o no se usan los materiales convenientes para el producto que se pretende obtener.

También frecuentemente, cuando una técnica de compostaje o un tratamiento realizado durante un cierto tiempo

funciona, se decide cambiar de escala de trabajo sin tomar precauciones ni variar los controles, provocando una

disminución de la calidad del producto.

En el caso concreto de los requerimientos de calidad de los materiales utilizados para preparar sustratos debe

considerarse:

•Aspecto y olor aceptables.

•Higienización correcta y bajo nivel de impurezas y contaminantes.

•Características físicas y físico-químicas adecuadas para su uso como sustrato (sólo o en mezclas).

•Y una cierta constancia de características (homogeneización entre lote y lote).

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