BIODEGRADACIÓN E HIGIENIZACIÓN DE SARMIENTOS DE VID EN BIODIGESTOR CERRADO DISCONTINUO

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1 BIODEGRADACIÓN E HIGIENIZACIÓN DE SARMIENTOS DE VID EN BIODIGESTOR CERRADO DISCONTINUO M. Sánchez Báscones*, P.M. Matei, M.T. Martín Villullas, L.M. Navas Gracia, M.A. Diez Gutiérrez E.T.S.I.A. Universidad de Valladolid, Av. Madrid, 44, Palencia, 34004, Spain * msanchez@agro.uva.es Resumen: El residuo más importante en las industrias enológicas son los sarmientos obtenidos en la poda en seco de las cepas. Este tipo de residuos pueden albergar hongos fitopatógenos de la madera que posteriormente pueden ser una fuente de inóculo en la propagación de enfermedades si son abandonados en la propia viña. El compostaje en compostadores cerrados permite el establecimiento de temperaturas termófilas y la aeración necesarias para conseguir la higienización de los restos de la poda de la vid; el parámetro utilizado para el control del proceso ha sido la temperatura alcanzada en el interior de la masa. Los sarmientos son residuos lignocelulósicos, cuya estructura no se ve modificada en el transcurso del proceso de compostaje cuando los valores de temperatura son inferiores a 50 ºC y, por ello, se han mezclado con gallinaza que contribuye, en gran medida, al aumento de temperatura hasta valores de 70 ºC. El biodigestor dispone de un sistema de aireación que ha permitido mantener las condiciones aerobias, optimizando los ciclos de aireación a valores de 5 minutos cada 24 horas. Inicialmente, del total de sarmientos inoculados introducidos en el biodigestor, el 58,3 % dieron positivo al hongo Diplodia seriata y, transcurridos 14 días, todos los sarmientos analizados dieron negativo así como las muestras analizadas posteriormente lo cual fue indicativo de que la desinfección se había producido en su totalidad no observándose reinfecciones posteriores. Finalizado el proceso de compostaje se ha observado un oscurecimiento tanto interno como externo de los sarmientos así como el desprendimiento de la corteza, síntomas claros del elevado nivel de descomposición alcanzado. Palabras clave: Enfermedades de madera, yesca, hongos asociados a los decaimientos de la vid. 1. INTRODUCCIÓN El aumento de las enfermedades fúngicas que provocan la podredumbre de la madera de la vid en plantas jóvenes y adultas sigue siendo una preocupación para el sector vitivinícola. La yesca es sin duda la enfermedad más conocida. Son ya varias las publicaciones que sostienen que las plantas procedentes de los viveros estén afectadas (Edwards y Pascoe, 2004; Halleen y col., 2003; Aroca y col., 2006). Probablemente los viveristas multipliquen y vendan plantas afectadas sin saber que lo están. Es decir que las plantas madres podrían estar afectadas en algunos casos aunque no manifiestan síntomas (Martin y col., 2013). Además como aseguran algunos autores las plantas se contaminan en el largo proceso de producción en los viveros (Jaspers y Mostert, 2008; Gramaje y col., 2009; Herche y Gubler, 2010). Varias líneas de trabajo están desarrollando métodos que mejoren la multiplicación de plantas en vivero con menos problemas fitosanitarios (Bleach y col., 2008; Gramaje y col., 2010). La eliminación de microorganismos patógenos mediante compostaje está muy documentada, dependiendo de la combinación tiempo-temperatura, una vez superada una temperatura mínima de inactivación. En este experimento se utiliza un sistema en dos etapas; las elevadas temperaturas alcanzadas en la primera etapa dentro del biodigestor y el tiempo de actuación junto con el proceso de mezclado que tiene lugar al pasar a la segunda fase, hacen que no quede ninguna porción del material que no haya experimentado la higienización (Conner y Blake, 1990; Murphy, 1990; Schwartz, 1993; Senne y col., 1994; Suarez y col., 2002; Hess y col., 2004). EPA (2002) considera suficiente mantener una temperatura mínima de 151

2 55 ºC durante 3 días o 15 días en compostaje (clase A), o un mínimo de 40 ºC durante 5 días (clase B); además, durante 4 horas, la temperatura en la masa que composta debe exceder de 55 ºC. Además, durante el último período de maduración se forman compuestos antimicrobianos que contribuyen a esa eliminación (Haug, 1993). Por último, una competencia por los alimentos, actúa en perjuicio de los microorganismos patógenos. El objetivo del trabajo es la utilización del compostaje de los restos de poda para la eliminación del reservorio de hongos patógenos que causan el decaimiento de la vid (Diplodia seriata). 2. MATERIAL Y MÉTODOS El proceso se realiza en un biodigestor cerrado original diseñado por el equipo compuesto de dos partes fundamentales: módulo BOX-COMPOST, envolvente contenedora de los biodigestores (Fotografía 1) y dispositivo COMPOSTRONIC, encargado del acondicionamiento de temperatura y humedad del material tratado y el control automático de todo el proceso. Se realiza un control continuo de temperatura mediante un dispositivo data logger dotado de registradores de datos de la familia U12 de 12-bit para Exterior: HOBO U12 de 4 Canales Externos con caja para intemperie, capacidad 64K medias de 12 bit, comunicación USB directa con el PC y sensores externos de temperatura para la familia de registradores U12 y software para la familia HOBO. Fotografía 1. Vista exterior del biodigestor utilizado en el proceso. Vista exterior utilizado e Las experiencias se han realizado, a escala real, utilizando sarmientos triturados procedentes de poda de vid y proporcionados por un gestor que los comercializa. Como material rico en nitrógeno se ha utilizado la cama, procedente de una explotación avícola, consistente en una mezcla de material de cama original (serrín) y deyecciones sólidas y líquidas de los animales durante el ciclo productivo; a este material lo denominaremos gallinaza. Se han analizado los materiales de partida (Tabla 1) para determinar sus contenidos en carbono, nitrógeno y relación C/N (analizador automático LECO CHN 2000), lo que permitió optimizar las proporciones de mezcla en peso (gallinaza/sarmientos: 2/1) así como su disposición en el compostador en 36 capas para facilitar su biodegradación, comenzando en la parte inferior con una capa de paja para absorber los posibles lixiviados y continuando el llenado con capas alternando gallinaza (30-35 kg) y sarmientos sin inocular (15-17 kg) 152

3 hasta llegar a la capa final de gallinaza. En total se introdujeron 399 kg de gallinaza y 190 kg de sarmientos triturados. Los 100 sarmientos inoculados con el hongo Diplodia seriata se repartieron sobre las capas 15, 17, 19 y 23 de sarmientos sin inocular (25 sarmientos en cada una) y se marcaron con pintura verde y bridas blancas para permitir su extracción del biodigestor y posterior análisis. Se adicionó agua en cada capa de sarmientos para proporcionar un valor de humedad del 50 %, se procedió a la colocación de sondas de temperatura y, finalmente, se activó el sistema de ventilación a 5 min cada 24 horas. Tabla 1. Contenido de C y N del material inicial. Muestra Carbono Nitrógeno Relación C/N Sarmientos 43,75 0, ,81 Gallinaza 33,49 2,870 11,66 La experiencia se inició el 3 de mayo de 2013 y se dio por finalizada el 19 de julio de Dada la pérdida de humedad por evaporación, se efectuaron riegos en las siguientes fechas: 4, 8, 17 y 24 de mayo, 14, 24 y 28 de junio y el 12 de julio. Se han recogido muestras de sarmientos inoculados después de 14, 21, 27, 43, 50, 57, 64, 71, 78 días. De cada sarmiento extraído se cortan 6 astillas que se colocan en placas Petri con medio de cultivo MEA (malta extracto agar) y se van leyendo con regularidad para identificar la presencia bacterias y diferentes hongos, en este caso Diplodia seriata. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la Figura 1 se representa la evolución de la temperatura durante el proceso así como la influencia de los riegos efectuados para compensar la pérdida de humedad producida por las altas temperaturas alcanzadas. Puesto que las sondas permitían la monitorización de las temperaturas alcanzadas por toda la masa; las temperaturas mayores en todas las sondas se consiguen durante los días 3, 4, 5 y 6 posteriores al inicio del proceso y siempre son superiores en las sondas colocadas en la parte superior del biodigestor: mayores valores para T2 y los menores para T1; las sondas T3 y T4 marcan valores intermedios. Es de destacar la elevada temperatura alcanzada hasta el vaciado, lo que garantizaría la higienización del producto. En los dos momentos puntuales en que la temperatura ascendió a por encima de 70 ºC fue necesario airear para rebajar esos valores. Figura 1. Evolución de la temperatura durante el compostaje ra 1. Evolución de la durante el compo 153

4 Finalizado el proceso de compostaje se ha observado un ennegrecimiento tanto interno como externo de los sarmientos así como el desprendimiento de la corteza, síntomas claros del elevado nivel de descomposición alcanzado En la Tabla 2 pueden observarse los resultados de la identificación de los hongos. En el momento inicial (tiempo 0) el 58 % de los sarmientos inoculados dieron positivo al hongo y a los 14 días todos los resultados fueron negativos, así como las muestras tomadas hasta la finalización del proceso lo cual parece indicar que la destrucción del hongo fue completa no permaneciendo activa ninguna espora que pudiera activarse más tarde y reinfectar la masa. La presencia de otros hongos (Acremonium, Alternaria y Penicilium, entre otros) y bacterias durante todo el proceso es indicativo de que el compostaje sigue realizándose y no se ha producido una esterilización total del material debido a las altas temperaturas alcanzadas en la parte superior del biodigestor, como podría pensarse inicialmente. Tabla 2. Resultados de la identificación de hongos en sarmientos. Porcentaje encontrado (%) días Hongo inoculado Diplodia seriata Otros Hongos Bacterias 0 58,3 33, ,7 88, ,4 44, ,6 83, ,8 97, ,0 88, ,4 94, ,1 83, ,8 94, ,4 33,3 4. CONCLUSIONES Las proporciones de mezcla utilizadas (gallinaza/sarmientos, en peso, 2/1) así como la disposición de los materiales en capas dentro del biodigestor han permitido alcanzar elevadas temperaturas durante el compostaje y conseguir un aceptable grado de descomposición de los sarmientos que presentaban un color negro y un desprendimiento de la corteza. Las temperaturas alcanzadas durante el proceso de compostaje han permitido la eliminación del reservorio de hongos patógenos que causan el decaimiento de la vid (Diplodia seriata) sin que se vean afectadas otras colonias de hongos y bacterias. 5. BIBLIOGRAFÍA Aroca A., García-Figueres F., Bracamonte L., Luque J., Raposo R., A survey of trunk disease pathogens within rootstocks of grapevines in Spain. Eur. J. Plant Pathol. 115, Bleach C.M., Jones E.E., Jaspers M.V., Hot water treatment for elimination of Cylindrocarpon species from infected grapevines, 6th International Workshop on Grapevine Trunk Diseases, Florencia, Italia. Conner, D. E., Blake, J.P., Microbiological changes associated with composting of poultry faro mortalities. Poultry Sci. 69 (supp. 1), pp. 36. Edwards J., Pascoe IG., Occurrence of Phaeomoniella chlamydospora and Phaeoacremonium aleophilum associated with Petri disease and esca in Australian grapevine. Australasian Plant Pathol. 33, EPA, National Research Council. Biosolids Applied to Land: Advancing Standards and Practices. Washington, DC. The National Academies Press. Committee on Toxicants and Pathogens in Biosolids Applied to Land. 154

5 Gramaje D., Alaniz S., Abad-Campos P., García-Jiménez J., Armengol J., Effect of hot-water treatments in vitro on conidial germination and mycelial growth of grapevine trunk pathogens. Ann. App. Biol. 156, Gramaje D., Aroca Aguilar M.A., Raposo R., García Jiménez J., Armengol J., Evaluation of Fungicides to Control Petri Disease Pathogens in the Grapevine Propagation Process. Crop Protection, Halleen F., Crous P., Petrini O., Fungi associated with healthy grapevine cutting in nurseries with special reference to pathogens involved in the decline of young vines. Australasian Plant Pathol. 32, Haug R.T., The Practical Handbook of Composting Engineering, Lewis Publuishers, London. Herche R., Gubler W.D., Control strategies for trunk diseases of grapevine. 7th International Workshop on Grapevine Trunk Diseases, Santa Cruz, Chile. Hess T.F., Grdzelishvili I., Sheng H.Q., Hovde C.J., Heat inactivation of E-coli during manure composting. Compost Sci. Util. 12, Jaspers M.V., Mostert L., Inhibitory interactions between Trichoderma isolates and grape Wood pathogens. 6th International Workshop on Grapevine Trunk Diseases, Florencia, Italia. Martin M.T., Cuesta M.J., Flores D., Yuste J., Detección de hongos asociados al decaimiento de la vid en sarmientos de poda. Phytoma España. 248, Murphy D.W., Disease transfer studies in a dead bird composter. Proceedings National waste Management Symposium. North Carolina State University, Raleigh, N. C Schwartz J.H., Disposal by composting of a commercial turkey flock infected with avian influenza, Poultry Science 72 (Suppl.), 117 pp. Senne D.A., Panigrahy B., Morgan R.L., Effect of composting poultry carcasses on survival of exotic avian viruses: highly pathogenic avian and adenovirus of egg drop ayndrome-76. Avian Diseases. 4, Suarez D.E., Spackman Senne D., Bulaga L., Froberg K., The effect of various disinfectants on detection of avian influenza virus by real Time RT-PCR. 5 th International Symposium on Avian Influenza, Atenas, GA. Abril Agradecimientos: Este estudio ha sido realizado gracias a la financiación de la Consejería de Educación de la Junta de Castilla y León (ORDEN EDU/671/2012, de 8 de agosto, por la que se resuelve la convocatoria de subvenciones del programa de apoyo a proyectos de investigación, a iniciar en el año Referencia proyecto VA233A12-1). 155