Reciclaje de residuos de la producción de guacamole mediante compostaje

Transcripción

1 Reciclaje de residuos de la producción de guacamole mediante compostaje González-Fernández, J.J. 1, Alvarez, J.M. 2, Galea, Z 3., Guirado, E. 1, Hermoso, J.M. 1, Hormaza, I 1, López, R. 3 1 Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea La Mayora, CSIC, Algarrobo-Costa, Málaga. jorgegonzalez-fernandez@eelm.csic.es 2 Consultor en compostaje. Hierbaluisa 21, Montequinto Sevilla 3 Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla, IRNAS, CSIC, Aptdo. 1052, Sevilla Resumen El aprovechamiento agrícola de residuos orgánicos locales puede suponer, además de una forma de evitar problemas medioambientales, una oportunidad de aumentar la sostenibilidad de algunos cultivos. En la comarca de la Axarquía malagueña, la producción de guacamole, que se ha convertido en una actividad emergente asociada al sector del aguacate, genera cantidades crecientes de un residuo pastoso y rico en grasa de cuyo aprovechamiento no hay información, pero que, mediante distintas técnicas, podría transformarse en una fuente de materia orgánica interesante para cultivos de alto valor, entre los que se encuentra el propio aguacate. Para ello, se ha procedido a estudiar el compostaje de dichos residuos con otros dos materiales fácilmente disponibles en la zona, restos de poda de jardín, como estructurante, y gallinaza, como fuente de nitrógeno. Con ellos se han realizado dos ensayos de compostaje, en los que se han probado distintas relaciones de mezcla a fin de maximizar la proporción del residuo de guacamole en la composición de las pilas de compostaje. Así, en el primer ensayo, la proporción restos de poda:guacamole fue 7:1 en los 3 casos estudiados, mientras que la de gallinaza osciló entre 1 y 0,3, con lo que se obtuvieron relaciones C/N iniciales entre 29 y 35. En el segundo, se incluyeron dos pilas con una pequeña proporción de gallinaza en las que se aumentó notablemente el porcentaje de residuo de guacamole, dando lugar a proporciones poda:guacamole 1:2 y 2:1, además de una tercera pila con proporciones similares a las del primer ensayo, que se tomó como testigo. En ambos ensayos la evolución de la temperatura indica que el proceso de compostaje transcurrió de forma correcta y con mínimas diferencias entre las distintas mezclas. La caracterización química a lo largo de dicho proceso mostró que los productos finales eran estables y de moderado nivel fertilizante, por lo que estarían indicados principalmente para su utilización en viveros. Con los compost obtenidos se realizaron ensayos de autocalentamiento y pruebas de germinación (con berro) que indicaron una elevada madurez y ausencia de fitotoxicidad. Los compost también se usaron en ensayos de crecimiento con plántulas procedentes de semillas de aguacate Topa-Topa, cuyos resultados indican que estos compost pueden, en algunos casos, sustituir a los sustratos comerciales en la producción de vivero de este cultivo. Palabras clave: compost, aguacate, residuos de guacamole, gallinaza, restos de poda Abstract Recycling of guacamole production waste through composting The utilization of organic wastes as soil amendments in local farms and nurseries could avoid environmental pollution linked to waste disposal and increase the sustainability of production of some crops. This could be the case of wastes generated in guacamole production, an emerging activity in the avocado production area in mainland Spain, although treatment of this doughy textured oily waste has not been previously reported. The aim of this work is to study the feasibility of co-composting guacamole production wastes with garden pruning residues (as bulking agent) and chicken manure (as nitrogen source) and the use of the compost obtained in local avocado farms. Two windrow composting trials with different volume ratios of the residues were carried out in order to maximize the use of guacamole wastes in composting piles. In the first trial, pruning residues:guacamole waste ratio was always 7:1, and chicken manure ranged from 1 to 0.3 to obtain initial C/N ratios ranging from 29 to 35. In the second trial, the guacamole waste was increased to 1:2 and 2:1 (pruning residues:guacamole waste)

2 in two experimental piles using a low manure volume, and a third pile, similar to those of the first experiment, was used as control. In both trials, pile temperatures at depths of 50 and 100 cm showed a proper evolution of the composting process, with scarce differences between volume ratios. The composts obtained were chemically stable and showed moderate nutrient contents, and, therefore, could be suitable for nursery plant production. Results from self-heating tests and germination of cress seeds in Petri dishes were satisfactory, with no signs of toxicity due to compost. Seeds from avocado cv. Topa-Topa were also germinated in the compost obtained and plant growth showed that, in some cases, commercial substrates could be substituted by compost in commercial nursery avocado plant production. Keywords: compost, avocado, chicken manure, guacamole waste, pruning residues Introducción La producción de guacamole es una actividad emergente en la comarca malagueña de la Axarquía asociada al sector del aguacate, del que esta zona es la principal productora a nivel nacional, concentrando la mayor parte de la superficie de la provincia, superior a las 6300 ha (MAGRAMA, 2012). Como consecuencia de esta actividad, se generan cantidades crecientes de un residuo pastoso y rico en grasa, compuesto por pieles, semillas y medios frutos de aguacate, que precisa de una gestión adecuada para minimizar su impacto medioambiental. Aunque no se dispone de información sobre posibles tratamientos de este residuo (Dorantes-Alvarez et al., 2012), una opción sería estudiar su aprovechamiento agrícola mediante compostaje, del que podrían beneficiarse cultivos de la zona, como el propio aguacate, que suele responder favorablemente a las aportaciones de materia orgánica (Hermoso et al., 2003; Bonilla et al., 2013). En esta especie, el compost resultante podría destinarse tanto a la fase de vivero como a la producción en campo, ya que ambas actividades han tenido un gran desarrollo en la comarca, convirtiéndose en referente para otras zonas productoras, y ambas necesitan, en un mercado cada vez más competitivo, introducir estrategias que aumenten su sostenibilidad, como el uso de recursos locales. En el presente trabajo se ha procedido a estudiar el compostaje de los residuos de guacamole con otros dos materiales fácilmente disponibles en la zona, restos de poda de jardín, como estructurante, y gallinaza, como fuente de nitrógeno, y a evaluar la calidad de los compost obtenidos. Material y Métodos Se han realizado dos experimentos de compostaje con las proporciones de residuos que se indican en la Tabla 1. Considerando la consistencia y naturaleza de los residuos de guacamole, resulta preciso, a fin de acelerar su degradación, mezclarlo con otros materiales, entre los que se han escogido, por su fácil disponibilidad en esta zona, la poda de jardines, que actuaría como estructurante, y la gallinaza, como fuente de N. Tabla 1. Proporciones volumétricas de los residuos empleados en el compostaje Componente Guacamole Poda Gallinaza Nombre Pila ENSAYO 1 1:7: :7:0, ,5 1:7:0, ,3 ENSAYO 2 2: ,125 1: ,125 1: En ambos experimentos se construyeron pilas de compostaje de 2-3 m de ancho x 4 m de largo. Dada la dificultad de mezclar los materiales, las pilas se construyeron por capas y se fueron volteando en función de la temperatura, que se midió a lo largo del proceso de compostaje, 3 veces por semana, en 6 puntos distintos de cada pila, a 50 y 100 cm de profundidad. Al principio de este proceso y en cada

3 volteo se tomaron muestras de cada pila para realizar un seguimiento del estado de humedad y de su composición química. La determinación de humedad se realizó por secado a 103ºC (CEN, 2002). Tras homogeneizar y dividir las muestras por cuarteo, la determinación de materia orgánica (MO) se realizó por calcinación a 450ºC (CEN, 2001c). El contenido de C se estimó desde la MO multiplicando por El N se determinó por destilación tras digestión Kjeldahl. ph y conductividad eléctrica se determinaron en extractos 1:5 en volumen mediante procedimientos normalizados (CEN, 2001a, b). Los nutrientes minerales y los elementos traza se determinaron por ICP-OES tras digestión con agua regia en microondas. Se analizaron también muestras de compost de control del programa de calidad analítica WEPAL (Houba et al., 1996) con resultados concordantes (±5%) con los certificados. Una vez que las temperaturas de las pilas se estabilizaron y los compost se consideraron estables, se procedió a realizar ensayos de autocalentamiento y pruebas de fitotoxicidad para evaluar la estabilidad y la madurez de los compost resultantes. En los ensayos de autocalentamiento, se comparaba la evolución de la temperatura de muestras de compost en vasos Dewar al vacío con la temperatura ambiente durante 7 días de incubación (CEN, 2012b). Como pruebas de fitotoxicidad se realizaron los clásicos ensayos de germinación con berro (CEN, 2012a). Además, se procedió a sembrar huesos de aguacate, cv. Topa-Topa, en bolsas de polietileno negro, de 7,5 cm de diámetro por 30 cm de alto, rellenas de una mezcla con 66% de compost y 33% de perlita. Junto al compost, se incluyó, como testigo, una mezcla utilizada en semilleros comerciales a base de 50% de fibra de coco, 17% de turba rubia sin neutralizar y 33% de perlita. Cuando las plántulas estaban listas para su trasplante, se registró el número de hojas, la altura total del tallo, el diámetro de éste a 4 cm de su base y el área foliar. Resultados y Discusión En ambos ensayos, las temperaturas de las pilas subieron de forma muy rápida al inicio del compostaje, incluso durante el corto periodo de almacenamiento previo de los materiales, aunque la intensidad y la duración de la fase termófila fue mayor en el segundo caso, en el que se alcanzaron temperaturas máximas próximas a 70ºC, frente a los 55-60ºC del primer ensayo, y las temperaturas permanecieron por encima de los 50ºC más de 3 meses, frente a un periodo de días con temperaturas entre 40 y 50º C del primer ensayo. En ambos casos, las temperaturas mostraron una tendencia descendente a partir del segundo volteo (que tuvo lugar a los 54 y a los 83 días de iniciado el compostaje, respectivamente), que se rompió con ascensos puntuales tras algunos de los volteos posteriores, hasta que se llegó a una fase estable que se prolongó durante unos 2 meses. Esta última fase se alcanzó a los 4 meses de iniciado el compostaje en el primer caso y a los 7 meses y medio en el segundo. Todas estas diferencias en el comportamiento de las temperaturas entre ambos ensayos seguramente se debieron a que se hicieron en épocas del año distintas y a las diferencias entre los lotes de restos de poda utilizados en cada ensayo. Una vez finalizado el compostaje, y tras el periodo de maduración de los compost, se realizó un cribado por 10 mm como proceso de afino para eliminar los elementos gruesos, constituidos por trozos de madera y huesos de aguacate no descompuestos. En el caso del segundo ensayo, la fracción utilizable menor de 10 mm constituyó un 53% en el compost 2:1, un 63% en el compost 1:2 y un 69% en el compost 1:7. Esta última cifra era muy similar a la media obtenida en el primer ensayo, 71%. La fracción gruesa no descompuesta podría ser reciclada como estructurante, siendo incorporada de nuevo a pilas de compostaje, o bien ser utilizada para acolchado. Las características físico-químicas más relevantes de los compost obtenidos en el segundo ensayo aparecen en la Tabla 2. Los compost 2:1 y 1:2, por su menor proporción de gallinaza, fueron compost poco densos, lo que los hace especialmente adecuados para uso como sustrato de vivero. Su salinidad (CE) fue baja y su contenido orgánico, su contenido en N y su relación C/N fueron adecuados. El compost 1:7 mostró menor contenido orgánico y, a pesar de la mayor proporción de gallinaza en su

4 composición, su contenido en N fue menor, por lo que pueden haberse dado mayores pérdidas de N durante el compostaje en este caso. Como característica más desfavorable, que podría limitar su uso frente a ciertos cultivos, presentaron un ph relativamente alto. El test de autocalentamiento, cuyos resultados aparecen en la Tabla 3, indicó que, en ambos casos, los productos obtenidos tras el compostaje correspondían a la categoría de compost muy estable, con elevaciones mínimas de su temperatura durante la incubación. En las pruebas de germinación de berro (Lepidium sativum) en placa de Petri (Tabla 3) no se observaron efectos fitotóxicos importantes ni en germinación ni en el índice de germinación, que tiene, además, en cuenta la longitud de las raíces. Sin embargo, mientras los compost del primer ensayo mostraron un ligero efecto mejorador del índice de germinación, que presentó valores superiores al del control, en el caso del segundo ensayo el índice de germinación fue menor en los compost que en el control, especialmente en el compost 2:1, con mayor proporción de residuo de guacamole. La diferencia entre ambos ensayos puede radicar en que estas pruebas se llevaron a cabo con diferente metodología, ya que en el primer ensayo se empleó extracto del compost con las semillas sobre papel y control de agua destilada, mientras que en el segundo se realizaron por el procedimiento de contacto directo y con un control de turba fertilizada. El causante de la disminución del índice de germinación en los compost del segundo ensayo fue la menor longitud de las raíces, lo que puede ser debido a la fertilización presente en la turba utilizada como testigo. En cualquier caso, la disminución no puede considerarse indicadora de fitotoxicidad, ya que el resultado es un leve retraso en el desarrollo de la planta. Otros ensayos en realización mostrarán si este retraso es persistente o, por el contrario, puede ser compensado al desarrollarse el cultivo. Tabla 2. Características de los compost obtenidos en el segundo ensayo Unidad a 2:1 1:2 1:7 Da b g cm -3 0,263 0,297 0,483 ph 9,18 9,12 8,93 CE c ms m -1 56,9 49,4 40,2 MO d g kg -1 46,6 43,1 25,9 e C org g kg -1 27,0 25,0 15,0 N g kg -1 1,84 1,56 0,93 C/N 14,6 16,0 16,2 a Resultados expresados sobre material seca, salvo ph y CE; b Densidad aparente seca; CE: Conductividad eléctrica, 1:5 vol; d MO: Materia orgánica; e C org : Carbono orgánico. Tabla 3. Test de autocalentamiento y ensayos de germinación de Lepidium sativum Compost Autocalentamiento Germinación ENSAYO 1º T (ºC) G a (%) IG b (%) 1:7:1 2,0 100,9 116,7 1:7:0,5 2,7 99,8 113,2 1:7:0,3 2,4 98,6 113,7 ENSAYO 2º 2:1 1,7 96,7 73,7 1:2 1, ,2 1:7 1,1 96,7 91,6 a Germinación; b Indice de germinación De las siembras en maceta con aguacate sólo se dispone de los resultados correspondientes a los 3 compost del primer ensayo. En este caso, 3 meses tras la siembra, las plantas cultivadas en compost no sólo mostraban un buen desarrollo, sin síntomas de toxicidad, sino que presentaban, de media, un 50% más de grosor de tallo, casi el doble de altura y de 3 a 4 veces más área foliar que las que crecieron en el sustrato control, aunque éstas posiblemente acusaron la falta de fertilización (Tabla 4). Además, las diferencias entre unas y otras, a pesar de ser importantes en casi todos los parámetros de crecimiento estudiados, no siempre fueron significativas debido a la gran variabilidad que hubo en los distintos tratamientos. Los buenos resultados del compost se dieron en las 3 mezclas ensayadas, lo que confirma la buena evolución del residuo de guacamole y permite flexibilizar el proceso, haciéndolo poco dependiente de la disponibilidad de gallinaza. A tenor de estos resultados, parece que es factible aprovechar compost como los obtenidos en este ensayo en la producción de planta de vivero de aguacate, incluso, sin necesidad de mezclarlo con otros sustratos orgánicos y sin aportación de fertilizantes, al menos, hasta 3 meses tras la siembra, lo que, sin duda, puede facilitar el trabajo de los viveros en las fases iniciales de la producción de plantones.

5 Tabla4. Diámetro del tallo, número de hojas, altura de la planta y área foliar total de plantas de aguacate Topa-Topa en los 3 tipos de compost y en sustrato control a los 3 meses desde la siembra. Tratamiento Diámetro del tallo (mm) Número de hojas Altura de la planta (cm) Área foliar total (cm 2 ) Control 3,29 a 13,4 a 18,75 a 160,0 a Compost 1:7:1 4,02 ab 18,2 a 32,84 ab 470,3 ab Compost 1:7:0,5 5,15 bc 20,5 a 32,62 ab 561,6 b Compost 1:7:0,3 6,07 c 20,4 a 33,22 b 645,2 b Valores en la misma columna seguidos de letras diferentes difieren significativamente (p<0,05). Conclusiones El compostaje de residuos de guacamole, en mezclas con restos de poda como estructurante y gallinaza como fuente de nitrógeno, resulta posible, siguiendo la secuencia clásica de evolución del proceso. Con mayor proporción de residuo de guacamole se observó una mayor duración de las fases termófilas, que podría ser debida a la mayor fracción de material compostable en el guacamole. Los compost obtenidos de residuo de guacamole, en las diferentes mezclas con restos de poda y gallinaza, presentaron, en general, un nivel de calidad medio-alto, con un elevado grado de madurez y ausencia de fitotoxicidad. Hasta la máxima proporción de residuo de guacamole utilizada en estos ensayos (2:1) sólo se ha observado una ligera mayor duración en el compostaje y un ligero retraso en la germinación de semillas de berro. Los compost presentaron, además, niveles de salinidad y una densidad aparente que los hace adecuados como sustrato de vivero, lo que se comprobó con los compost del primer ensayo (con baja proporción de guacamole) utilizados para plantones de aguacate, aunque, en caso de uso como sustrato, podría ser recomendable su mezcla con materiales ácidos que compensaran su ph alcalino. Bibliografía Bonilla, N, Cazorla, F., Martínez-Alonso, M, Hermoso, J., González-Fernández, J., Gaju, N., Landa, B and de Vicente, A. (2012). Organic amendments and land management affect bacterial community composition, diversity and biomass in avocado soils. Plant and Soil 357 (1-2): CEN (2001a). UNE-EN Mejoradores de suelo y sustratos de cultivo. Determinación del ph AENOR. CEN (2001b). UNE-EN Mejoradores de suelo y sustratos de cultivo. Determinación de la conductividad eléctrica AENOR. CEN (2001c). UNE-EN Mejoradores de suelo y sustratos de cultivo. Determinación del contenido en materia orgánica y de las cenizas. AENOR. CEN (2002). UNE-EN Mejoradores de suelo y sustratos de cultivo. Preparación de muestras para ensayos químicos, y físicos, determinación del contenido de materia seca, contenido de humedad y de la densidad aparente compactada de laboratorio. AENOR. CEN (2012a). UNE-EN Mejoradores de suelo y sustratos de cultivo. Determinación de la respuesta de plantas. Parte 2: Ensayo en placa Petri utilizando berro. AENOR. CEN (2012b). UNE-EN Mejoradores de suelo y sustratos de cultivo. Determinación de la actividad biológica aerobia. Parte 2: Ensayo de autocalentamiento. AENOR. Donante-Alvarez, L, Ortiz-Moreno, A. and García-Ochoa, F (2012). Avocado, In: Ahmed J, Lobo M.G. (eds.) Tropical and Subtropical Fruits: Postharvest Physiology, Processing and Packaging. Wiley, Somerset, NJ, USA, pp Hermoso, J.M., Torres, M.D. y Farré, J.M. (2003). Efecto de seis tipos de materias orgánicas en el crecimiento y la produtividad de árboles jóvenes de aguacate Hass con baja fertilizaciñon nitrogenada. Actas del V Congreso Mundial del Aguacate, Málaga-Granada, vol. 1, Houba, V. J. G., Uittenbogaard, J., and Pellen, P. (1996). Wageningen Evaluating Programmes for Analytical Laboratories (WEPAL), organization and purpose. Communications in Soil Science and Plant Analysis 27, Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (2012). Anuario de Estadística 2011.