INTRODUCCIÓN
Los fertilizantes químicos se han introducido y utilizado de manera masiva en la agricultura debido a la demanda mundial de alimentos. Chehade & Dincer (2021) estiman que el 50% de la producción agrícola utiliza fertilizantes nitroge-nados inorgánicos. Sin embargo, por el alto costo y contaminación (Iftikhar et al., 2019), se desarrollan alternativas de producción de fertilizantes orgánicos (Quispe et al., 2019, Gibilisco et al., 2020; Amador-Castro et al., 2021; Fernández-Delgado et al., 2022) para promover una agricultura sostenible (Llomitoa et al., 2023) y reducir la presencia de químicos en los alimentos (Corrales et al., 2023) garantizando la inocuidad alimentoaria (Fraser-Gálvez et al., 2023). Dentro de este grupo, se encuentran los Fertilizantes Líquidos Orgánicos Acelerados (ALOA), que son resultado de la fermentación homoláctica de materiales orgánicos (Florez et al., 2020).
El ALOA es una fuente de nutrientes que se utiliza para mejorar la fertilidad del suelo y el crecimiento de las plantas. Quiñones et al. (2016) estudiaron la calidad nutritiva y la fitotoxicidad de un fertilizante líquido producido mediante fermentación homo-láctica usando como sustrato excretas de alpaca. El análisis del estudio reveló que el fertilizante líquido era rico en nutrientes y no tenía efectos perju-diciales en el crecimiento de las plantas. Asimismo, otra ventaja del fertilizante es la mejora del carbono orgánico en los suelos y la lenta liberación de nutrientes (Sharma et al., 2019). Por tanto, cada vez más, es necesario sustituir los fertilizantes inorgánicos por fertilizantes orgánicos.
En la Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM), en el Laboratorio de Biotecnología Ambiental y Biorremediación, del Departamento de Biología, de la facultad de Ciencias, se han realizado algunas investigaciones sobre la produc-ción de abonos líquidos acelerados, utilizando el consorcio microbiano B-Lac (Quiñones et al., 2016), para bioabonos de alta calidad nutricional en cinco días, con caracteres organolépticos estables y sin generar gases de efecto invernadero, se pueden emplear estiércol de ganado vacuno, ovino y de camélidos), así como cacao (Pire-Sierra & Pire-Sierra, 2023), hoja de coca (Ambuila-Chamizo et al., 2022), residuos y organismos marinos (Radziemska et al., 2019), así como residuos agro-industriales como principales insumos (Peralta-Veran et al., 2016).
Las plantas de procesamiento del aceite de palma producen grandes volúmenes de aguas residuales. Los cuales requieren un tratamiento previo para transformar en abono líquido orgánico estabilizado antes de ser utilizado en la agricultura. De acuerdo con Althausen (2016), una planta en promedio produce 0,8 m3 de efluente por tonelada de fruta fresca procesada. Estos efluentes de la industria de la palma aceitera son una fuente potencial de nutrientes para la producción de ALOA mediante la fermentación homoláctica. La industria de la palma aceitera produce grandes volúmenes de efluentes, que son ricos en materia orgánica y nutrientes como nitrógeno, fósforo y potasio (Quiñones et al., 2016). Este tipo de efluentes se descartan como desechos, lo que provoca contaminación ambiental y riesgos para la salud. No obstante, pueden usarse para la elaboración de ALOA. Así, en el presente estudio el objetivo de esta investigación fue elaborar un ALOA procedente de la industria de la palma aceitera que presente características adecuadas para su uso como fertilizante orgánico.
METODOLOGÍA
Componentes orgánicos
Las fuentes orgánicas utilizadas fueron: el efluente florentino y rebose de biodigestor, procedente de la industria de la palma aceitera OCAMSA. En la Tabla 1 se muestra el análisis de materia orgánica realizado por el Laboratorio de análisis de suelos, plantas, aguas y fertilizantes (LASPAF) de la UNALM.
Microorganismos
Se usó el consorcio de microorganismos aeróbicos viables y bacterias probióticas denominado GARLAC. Está conformado por: coliformes totales y fecales < 3 NMP/Ml, Escherichia coli < 3 NMP/Ml, aerobios mesófilos viables > 24 x 106 UFC/Ml, mohos y levaduras 11 x 102 UFC/mL y bacterias ácido-lácticas > 11 x 106 UFC/Ml.
Palmiste
Es un subproducto de la extracción del aceite de palma, se encuentra contenido en el fruto y se utiliza como alternativa de materia prima. Es una opción para reducir la producción del residuo y contribuir a la conservación del medio ambiente, producción de energía limpia y abono orgánico (Medina & Toro, 2019).
Melaza de caña
Es el efluente final del proceso de fabricación del azúcar. Es un combinado denso, viscoso de coloración oscura, almacena sacarosa, azúcar invertido, sales y otros compuestos solubles. Su estructura heterogénea varía según factores como el suelo, clima, tipo de caña de azúcar, época de cultivo, entre otros.
Tratamientos
Se evaluaron cinco tratamientos, los cuales fueron: T1 (80% de efluente de florentino + 10% garlac + 10% melaza), T2 (80% de efluente de rebose + 10% garlac + 10% melaza), T3 (40% de efluente de florentino + 40% de efluente de rebose + 10% garlac + 10% melaza), T4 (70% de efluente de florentino + 10% palmiste + 10% garlac + 10% melaza) y T5 (70% de efluente de rebose + 10% palmiste + 10% garlac + 10% melaza). Cada tratamiento con un peso de 4 kg (Tabla 2).
Días de evaluación
Los tratamientos fueron trasladados a una cámara de incubación a 40 °C durante 11 días; se evaluó el pH, la conductividad eléctrica (C.E.), la temperatura y el gasto NaOH al día 1, 5 y 11.
Medición de pH
Se realizó mediante el uso de un potenciómetro calibrado, con solución tampón de pH 4 y 7, por medición directa, introduciendo el electrodo del potenciómetro en la muestra. Se consideró como lectura válida al valor que permaneció constante durante 10 segundos.
Conductividad eléctrica
Se utilizó un conductímetro calibrado con el tampón de solución salina patrón de 1433 uS*cm-1. La medición se realizó, introduciendo el electrodo en la parte líquida de las muestras obtenidas, previamente centrifugados a 5 mil rpm por 30 min.
Medición del porcentaje de acidez titulable
Se determinó mediante la medición indirecta del ácido láctico titulable de acuerdo con la metodología de la AOAC (1998).
Análisis fisicoquímicos
Se analizaron los siguientes parámetros por tratamiento: pH, conductividad eléctrica (dS/m), sólidos totales (g/L), materia orgánica en solución (g/L); concentración de Nitrógeno total (mg/L), fósforo total (mg/L), potasio total (mg/L), calcio (mg/L), magnesio (mg/L), sodio (mg/L), plomo (mg/L), cadmio (mg/L) y cromo (mg/L).
Análisis de datos
El análisis de la medición se realizó mediante la aplicación del software estadístico SAS versión 8.0, en un diseño completo al azar con cuatro repeti-ciones. Además, se realizó un Análisis de varianza y la prueba de Duncan (p < 0,05). Finalmente, para elegir el mejor tratamiento, se consideró el de mayor contenido nutricional (Tabla 1).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Caracteres fisicoquímicos pH
El pH inicial del efluente de rebose fue 7,66, mientras que el efluente florentino fue 4,38. Estando este último dentro del rango reportado por Althausen (2016), que fue de 4 a 5 para efluentes de palma, en cambio, en efluentes del cultivo de tilapia se reportaron un pH de 6,6 (Álvarez-García et al.,2019); en el efluente del procesamiento de caballa el pH estaba entre 6 -8 (Jung & Kim, 2016), en residuos sólidos (estiércol) de un RAS de tilapia oscilaba el pH de 6,0 - 6,5 (Khiari et al., 2019).
El pH experimentó un descenso en todos los tratamientos, el cual fue gradual (Tabla 3). Varios estudios realizados han resultado similares ante un tratamiento anaerobio de estiércoles, organismos y restos marinos (Delgado et al., 2019), y subpro-ductos agroindustriales (Peralta-Veran et al., 2016), teniendo en cuenta el pH como el principal indicador de la eficiencia fermentativa durante el monitoreo. Ello es porque durante las primeras 41 h, el pH, el oxígeno disuelto, el potencial oxidación-reducción y peso seco del compuesto orgánico disminuyen a medida que el número de células del consorcio microbiano incrementan (Figueroa et al., 2015).
La Tabla 3 muestra el incremento de la acidez en los tratamientos, lo que se debe al efecto de la melaza y del Garlac. Se encontró mediante el ANOVA diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos, con un Coeficiente de Variación al día 1 (CV: 0,3375); 5 (CV: 1,0446) y 11 (CV: 1,876118956). A los 11 días, los T1, T3 y T5; presentaron un pH fuertemente ácido menor a 4, lo cual representa una similitud estadística; no obstante, difirieron significativamente (según la Prueba de Duncan) con el promedio de pH (4) en los T2 y T4.
El pH estabilizado de los tratamientos fluctuó entre 3,8 a 4,5 para lo cual, Corrales et al. (2015) indican que la mayoría de Lactobacilllus son homofer-mentadores, con un rango de tolerancia de pH entre 1.1 a 5.5. Esta condición es incompatible para la mayoría de las bacterias enteropatógenas, putrefactivas, metanogénicas, mohos y levaduras, porque no se generaron gases durante la fermentación y es comprobado al no observarse inflación en las bolsas que cubrían a los recipientes durante el periodo fermentativo (Quiñones et al., 2016). Según Peralta-Veran et al. (2016), el pH ácido favorece la fijación de nutrientes al hacerlos más solubles y, por consiguiente, más disponibles para su absorción por las plantas.
Conductividad eléctrica
La Tabla 3 muestra la variación del contenido de sales en los tratamientos, a los días 1, 5 y 11. En los T1, T2 y T3 se determinó una disminución en el contenido de sales; mientras que el T4 se incrementó de 32,9000 dS*m-1 (día 1); 35,9300 dS*m-1 (día 5) a 36,2850 dS*m-1 (día 11), la variación fue menor para el T5 en comparación con los demás tratamientos. Mediante el ANOVA se encontró que existen diferencias significativas entre los tratamientos con un Coeficiente de Variación al día 1 (CV: 3,80128976); 5 (CV: 1,33647364) y 11 (CV: 4,67730636).
El ALOA estabilizado, presentó una CE entre 17,41 dS*m-1 y 28,54 dS*m-1. Los valores extremos en el límite inferior y superior corresponden al T1 y T4, respectivamente. Algunos autores encontraron 33,18 dS*m-1 en la elaboración del biol con desechos orgánicos a base de estiércol de ganado, follaje de leguminosas, pseudotallos de plátano además de cabezas y vísceras de pescado (Cando & Malca, 2016); y, 23,4 dS*m-1 en Alpa-biol, abono líquido producido a partir de heces de alpaca (Quiñones et al., 2016).
En los cinco tratamientos, la salinidad resultó muy elevada, indicando que el tratamiento contiene altas concentraciones de iones solubles debido a la intensa actividad del tratamiento para degradar la materia orgánica y por la elevada concentración de potasio (6787,50 mg*L-1). Por el elevado nivel de salinidad, los tratamientos no pueden aplicarse directamente porque podrían generar estrés ocasionando necrosamiento en el ápice y borde de las hojas de la planta. Por ello, la disolución en agua de los biofermentos permite neutralizar sus efectos, además de reducir los costos de producción por unidad de producto elaborado (Quiñones et al., 2016). No obstante, se recomienda su uso en suelos con un buen drenaje y en cultivos tolerantes a la salinidad. Aunque el maíz y la avena son moderadamente tolerantes; el frijol es considerado sensible pero su respuesta hacia la salinidad es diferente entre las variedades. El incremento de la concentración iónica reduce el porcentaje de germinación de variedades de frijol (Can-Chulim et al., 2017).
Acidez titulable
Los tratamientos mostraron un aumento de la acidez en los cinco tratamientos hasta el día once, los cuales tienden a estar estabilizados al quinto día. De acuerdo con Taco & García-Godos et al. (2021), el ácido láctico titulable, genera los cambios de pH hacia la acidez, lo que genera condiciones de antagonismo que impiden el desarrollo de las bacterias putrefactivas y patógenas. Asimismo, con este parámetro se indica la cantidad de ácido que las bacterias lácticas producen durante el proceso de fermentación.
En el ANOVA se encontró diferencia estadística significativa entre los tratamientos con un Coeficiente de Variación al día 1 (CV: 18,79472277); 5 (CV: 7,51985662) y 11 (CV: 8,64078002). En la tabla 3, se muestra la variación de la acidez titulable de los tratamientos, al día 1, 5 y 11. Los cinco tratamientos mostraron un aumento en la acidez titulable; siendo el T4 el de mayor acidez titulable, con 2,8203 (día 1); 3,9656 (día 5) y 4,0331 (día 11), la variación menor fue para el T2 en comparación con el resto de los tratamientos.
Materia orgánica
La composición de los efluentes de la palma aceite-ra varía en función del método de procesamiento y la etapa de producción. En general, contienen altos niveles de materia orgánica, nitrógeno total y potasio, mientras que el contenido de fósforo es relativamente bajo, según Quiñones et al. (2016).
El ALOA del T4 contiene la mayor concentración de macronutrientes en comparación con los demás tratamientos. Siendo medido la calidad del abono orgánico por el contenido nutricional de macro-nutrientes y micronutrientes, además de la capacidad de proporcionar nutrientes a un cultivo (Aguiñaga-Bravo et al., 2020). La diferencia se atribuye a la alta capacidad de los microorganismos para degradar compuestos insolubles como la celulosa, hemicelulosa y lignina, explicándose con ello los altos contenidos de materia orgánica (262,01 g*L-1) y sólidos totales (302,80 g*L-1). Los cuales son superiores a los reportados por Quiñones et al. (2016) para el Alpa-biol (C 79,48 g*L-1; N 3,70 g*L-1; P 0,66 g*L-1; K 8,70 g*L-1; Ca 3,33 g*L-1; Mg 12,50 g*L-1; Na 0,59 g*L-1) y Biolalac (C 28,89 g*L-1; N 1,63 g*L-1; P 0,07 g*L-1; K 4,24 g*L-1; Ca 0,12 g*L-1; Mg 0,40 g*L-1; Na 0,15 g*L-1).
Al finalizar el proceso de producción, las concen-traciones de nutrientes aumentaron considerable-mente, muchos de los elementos hasta quintu-plicaron sus valores (Medina et al., 2015). El T4 presentó una mayor concentración de metales pesados, Pb 1,47 mg*L, Cd 0,33 mg*L y Cr 0,68 mg*L, en comparación con los demás tratamientos.
Sin embargo, los resultados de Medina et al. (2015) para el Biol I-G (Pb 0,329 mg*L; Cd 0,00 mg*L y Cr 0,073 mg*L) y Biol II-G (Pb 4,410 mg*L; Cd 0,766 mg*L y Cr 0,572 mg*L) son diferentes. Los contenidos de metales pesados en el Biol I-G son menores a los valores que presenta el Biol II-G. Esta diferencia es muy marcada, por el contenido de melaza. En el presente estudio se puede deber además de la melaza por el contenido de palmiste. Este tipo de nutrientes son fundamentales para el crecimiento y el desarrollo de las plantas, por consiguiente, los efluentes de la palma aceitera son un valioso recurso para la producción de ALOA. La fermentación homoláctica de efluentes de palma aceitera con consorcios microbianos puede dar como resultado la producción de ALOA con un alto contenido de nutrientes y un impacto ambiental mínimo.
La utilización de efluentes de palma aceitera en la producción de ALOA puede tener beneficios económicos y ambientales. Proporciona una solución sostenible para la gestión de residuos en la industria de la palma aceitera, así como una reducción de la dependencia de los fertilizantes químicos en la industria. Asimismo, la producción de ALOA mediante la fermentación homoláctica es un proceso de bajo costo y eficiencia energética que puede ampliarse con facilidad (Medina et al., 2015). Por lo tanto, el uso de efluentes de palma aceitera en la producción de ALOA puede contribuir al desarrollo de una economía circular, donde los desechos se convierten en recursos valiosos para el desarrollo sostenible.
El ALOA producido mediante fermentación homoláctica con efluentes de la industria de la palma aceitera puede mejorar la calidad nutri-cional del suelo y aumentar el rendimiento de cultivos como la albahaca (Quiñones et al., 2016) o maíz (Moreno et al., 2020).
Esto se debe a la alta concentración de nutrientes como nitrógeno, fósforo y potasio en ALOA, que son esenciales para el crecimiento y desarrollo de las plantas; Además, incorporar ALOA en las prácticas agrícolas permite a los agricultores mejorar la productividad y la rentabilidad de sus cultivos (Quiñones et al., 2016). Asimismo, los fertilizantes orgánicos mejoran significativamente el tamaño y peso de plantas de café en vivero (Jaulis et al., 2020), así como el tomate (Alarcón et al., 2020), entre otros.
Caracteres Microbiológicos
La cantidad de coliformes totales y fecales fueron inferiores a los límites de detección mediante la técnica de Número más Probable (< 3 NMP*ml-1), ausencia de Salmonella sp. y cero contenidos de larvas y huevos de helmintos, lo cual se interpreta como ausencia en los tratamientos, evidenciando una reducción total de la carga enteropatógena a partir del efluente florentino y rebose de biodigestor. Florez et al. (2020) y Peralta-Veran et al. (2016) obtuvieron resultados similares en abono orgánico líquido elaborado con subpro-ductos de trucha o con heces de ganado vacuno tratados con B-Lac, respectivamente, y según Quiñones et al. (2016), indica que se debió al efecto del consorcio microbiano B-Lac. El espectro de acción de las BAL comprende enteropatógenos como: E. coli, Salmonella, Streptococcus, entre otros (Carrasco et al., 2002).
CONCLUSIONES
El efluente florentino, rebose de biodigestor y palmiste proveniente de la industria de la palma aceitera pueden ser empleados como insumos para la elaboración de ALOA, debido al aporte nutricional adecuado para su uso en la agricultura orgánica y convencional. Asimismo, el T4 (70% de efluente florentino + 10% de palmiste + 10% Garlac + 10% melaza) fue el ALOA que presentó el mejor resultado por presentar una reacción ácida (pH de 4.30), alto contenido de sales (28,54 dS*m-1) y buen contenido nutricional con 9560,46 mg*L-1 de nitrógeno; 1620,79 mg*L-1 de fósforo; 6787,50 mg*L-1 de potasio; 262,01 g*L-1 de materia orgánica y 302,80 g*L-1de sólidos totales.
Se recomienda realizar estudios para evaluar el impacto ambiental y agronómico del ALOA producido a partir de efluentes de la industria de la palma aceitera.