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GESTIÓN Y TRATAMIENTO DE RESIDUOS AGRÍCOLAS (1ª parte)
Treatment of agricultural residues

1.- Introducción
2.- Evolución De La Materia Orgánica Aportada Al Suelo
3.- Concepto De Residuos Agrícolas Y Características Generales
4.- Procedencia Y Potencialidad De Los Residuos De Cosecha En El Ámbito Español
5.- Características Y Usos De Los Principales Residuos Agrícolas En El Estado Español
5.1.- Residuos De Cereales
5.2.- Residuos De Vegetales Verdes
5.3.- Residuos De Poda De Viña Y Frutales
5.4.- Tratamientos Mecánicos Para Los Residuos Agrícolas

6.- Residuos De Las Industrias De Transformación Agrícola
6.1.- Arroceras
6.2.- Cerveceras
6.3.- Frutos Secos
6.4.- Harineras
6.5.- Industria Del Café
6.6.- Oleícola
6.7.- Textil
6.8.- Transformación De Hortalizas
7.- Compost De Champiñones


 
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1.- INTRODUCCIÓN

Un plan de gestión de residuos orgánicos debe tener como objetivo convertir los residuos en recursos. Para ello se deben realizar acciones en tres ámbitos: 1) reducción del residuo en origen; 2) aplicación de tratamientos con el fin de conseguir un nivel de calidad acorde con el destino final; y 3) planificación y control del destino y uso del producto.
Estos planes de gestión deben establecerse, siempre que sea posible, con la finalidad de obtener un producto de calidad que pueda ser aplicado al suelo como enmienda o abono orgánico o que sea adecuado para la formulación de sustratos de cultivo (valorización agronómica). Cuando esta valorización no sea posible se planificará la viabilidad de su valorización energética (combustión/gasificación). Si ninguna de las anteriores alternativas resulta viable se procederá a programar su aislamiento final en vertederos controlados.

En el caso de los residuos agrícolas que nos ocupa, la valorización agronómica debe ser el objetivo prioritario, siempre y cuando se realicen los tratamientos necesarios para garantizar la calidad del producto y se programen y controlen los planes de aplicación a suelos y cultivos.
El destino anteriormente priorizado para los residuos agrícolas responde a criterios ecológicos evidentes. En los ecosistemas naturales los residuos procedentes de la vegetación herbácea, arbustivo, trepadora y arbórea, así como los generados por la fauna, se depositan sobre el suelo iniciándose el ciclo de descomposición-humificación-mineralización del humus característico de la evolución de la materia orgánica del suelo. El ciclo de la materia en los ecosistemas maduros tiende a ser cerrado y la tasa de actividad y metabolismo del suelo se establece en función de numerosos factores, entre los cuales destacan la pluviometria, la temperatura, el contenido en oxígeno, la composición mineralógica del suelo y la naturaleza del humus formado.

En los sistemas agrícolas el ciclo de la materia se ve fuertemente alterado por las exportaciones realizadas por la biomasa de la cosecha, por lo que es necesario restituir al suelo los nutrientes minerales mediante técnicas de fertilización orgánica y/o mineral. Con el fin de minimizar la perdida de fertilidad del suelo, la biomasa vegetal restante (residuos) debe ser devuelta directa o indirectamente al suelo, mediante la aplicación de aquellos tratamientos que faciliten su integración a la dinámica edáfica. De esta forma la materia orgánica se pone a disposición de la microfauna del suelo y de la microflora de descomposición y de humificación que llevarán a cabo los procesos de mineralización primaria y formación de humus estable.

2. EVOLUCIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA APORTADA AL SUELO




Los procesos de transformación y evolución de la materia orgánica aportada al suelo se estimulan por muchos factores entre los que cabe destacar, en el contexto que se analiza, los siguientes:

En las condiciones edafoclimáticas mediterráneas, el factor más restrictivo es la baja disponibilidad de agua en el período estival que limita fuertemente la evolución de los residuos que se incorporan al suelo en esta época del año.

La velocidad de las transformaciones de los residuos orgánicos depende de la naturaleza y composición de los mismos: rápida en residuos vegetales verdes, jóvenes y ricos en nitrógeno, azúcares solubles y sales minerales, y lenta en residuos viejos, secos, ricos en celulosa y lignina y pobres en azúcares solubles y en nitrógeno. En cualquiera de los casos, no obstante, el proceso requiere disponer de tiempo suficiente antes de la siembra o plantación del siguiente cultivo. De lo contrario se puede presentar un efecto depresivo en el cultivo posterior como resultado de la baja disponibilidad de nitrógeno (hambre de nitrógeno) debida a su inmovilización por los microorganismos y de la reducción del crecimiento radicular debida al efecto inhibidor de la microflora de descomposición. Los anteriores inconvenientes pueden ser obviados incorporando nitrógeno orgánico o mineral al residuo, siempre y cuando se disponga de tiempo suficiente entre cultivos.

Cuando los factores restrictivos son muy evidentes (período intercultivo demasiado corto, baja disponibilidad de agua, incidencia de patógenos y/o parásitos de riesgo, riesgo evidente de fitotoxicidad, alta dificultad para el condicionamiento físico del material, etc.) la mejor alternativa consiste en retirar del campo los residuos y someterlos a un proceso de compostaje, después de aplicar los tratamientos de acondicionamiento previo. El compost de calidad así obtenido podrá ser incorporado al suelo posteriormente.

3. CONCEPTO DE RESIDUOS AGRÍCOLAS Y CARACTERÍSTICAS GENERALES

En el contexto de la producción vegetal el concepto estricto de residuo agrícola se aplica, bajo denominación de residuos de cosecha, a la fracción o fracciones de un cultivo que no constituyen la cosecha propiamente dicha y a aquella parte de la cosecha que no cumple con los requisitos de calidad mínima para ser comercializada como tal. De forma similar, los restos de poda de los cultivos leñosos deben ser considerados asimismo residuos agrícolas estrictos.

Estos materiales presentan un contenido hídrico muy variable (según el desarrollo ontogénico del cultivo en la época de recolección), elevado contenido en materia orgánica, fracción mineral variable en concentración total y equilibrio (según el órgano o fracción de que se trate) y relación C/N generalmente alta, aunque con notables diferencias según la naturaleza y composición del residuo. La biodegradabilidad de estos materiales es función del contenido relativo en biomoléculas fácilmente degradables (azúcares solubles y de bajo peso molecular, hemicelulosa y celulosa) y en componentes de lenta degradación (ceras, ligninas y otros polifenoles).

Los residuos de cosecha pueden presentar un mal estado fitosanitario como resultado de la incidencia de plagas y enfermedades en el cultivo de procedencia (insectos, ácaros, nematodos, hongos, bacterias, virus, etc.), que deben ser tenidos en cuenta en el momento de considerar su posible tratamiento y gestión ulterior.
Asimismo debe señalarse que los residuos de cosecha pueden presentar contenidos variables de las materias activas utilizadas en los tratamientos fitosanitarios del cultivo. Estos residuos pueden llegar a ser altamente problemáticos, especialmente en los cultivos sometidos a tratamientos intensivos, cuando han aplicado materias activas de lenta degradación y alta permanencia en las condiciones edáfoclimáticas exixtentes.

En un contexto más amplio pueden considerarse también como residuos agrícolas los subproductos de origen vegetal generados por las industrias de transformación agrícolas y algunos residuos agrícolas específicos, como por ejemplo el compost del cultivo del champiñón una vez utilizado). Por extrapolación en el contexto anterior también podrían ser considerados en este apartado los materiales de desecho en los cultivos protegidos (sustratos ya utilizados, plásticos de cubierta y acolchados, tuberías de riego, etc), aunque por sus peculiares características no van a ser tratados.

4. PROCEDENCIA Y POTENCIALIDAD DE LOS RESIDUOS DE COSECHA EN EL ÁMBITO ESPAÑOL

La producción agrícola en el estado español en 1999 (FAO, 2000) indica que el 44.51% de la superficie agrícola se destina a cereales, el 21. 65% a oleaginosos, el 12.2% a fruta dulce y viñedo, el 8.11 a cultivos forrajeros y el 4.74% a frutos secos. Estos 5 grupos de cultivos totalizan el 91.21% de la tierra cultivada (tabla 1). La preeminencia de los cereales es una característica común tanto a nivel mundial como de la Unión Europea. La segunda posición a nivel español y mundial está ocupada por los oleaginosos, mientras que en la Unión Europea este lugar contempla los cultivos forrajeros.

En cuanto a los cereales (tablas 2 y 3) la cebada ocupa el 46.92%, siguiéndole en importancia el trigo (36.59%), y con superficies parecidas la avena (6.19%) y el maíz (6.00%). Estos 4 cultivos totalizan el 95.7% de la superficie destinada a cereales. En la Unión Europea y a nivel mundial el primer lugar es ocupado por el trigo.

La mayor parte de la superficie destinada a oleaginosos corresponde a olivares (68.32%), ocupando la segunda posición el girasol (26.39%). Estos dos cultivos cubren el 94.71% de la superficie de oleaginosos. El olivo es asimismo el cultivo preeminente en la Unión Europea mientras que a escala mundial se encuentra la soja.

La vid es el principal cultivo (64.08%) de la superficie ocupada por fruta dulce y viñedo, ocupando el segundo lugar, aunque a notable distancia, los cítricos (15.61%). Ambos cultivos totalizan el 79.69% de la superficie. En este grupo de cultivos el viñedo también ocupa la primera posición a escala europea y mundial.

Las praderas polifitas (26.52%) y las gramíneas forrajeras (26.52%) ocupan idéntica superficie en los cultivos forrajeros, quedando en tercer lugar la alfalfa (19.67%). Los tres cultivos anteriores cubren el 72.71% del total forrajero. Las praderas polifitas también son el principal cultivo de este grupo a escala mundial y europea.

El almendro (94.26%) ocupa una gran parte de la superficie destinada a frutos secos, siendo también el principal cultivo de este grupo en la Unión Europea, pero no a escala mundial.

A partir de los datos existentes sobre superficie de cultivo y producción de los principales cultivos en España, y teniendo en cuenta la cantidad de residuos que presumiblemente pueden generar, se puede hacer una estima global de la cantidad de residuo de cosecha generado y del rendimiento en humus de los mismos (tablas 4 y 5).
Las estimas realizadas para los cereales (tabla 4) indican que, si se incorporan todos los residuos de cosecha al suelo (raíces+rastrojos+paja o equivalente) la materia seca total disponible seria entre 5.5 y 11 Tm/ha. El valor humígeno de esta materia seca oscilaría entre 550 y 1100 Kg de humus/ha, según cultivos. El maíz presenta los valores mayores, mientras que la cebada da el menor rendimiento en humus. Los aportes producidos por las raíces y rastrojos representan entre el 37% (maíz) y el 47% (trigo) del total generado. Puesto que en la mayor parte de la superficie cerealística solo se incorporan al suelo las raíces y rastrojos, se pierde más de la mitad del potencial humígeno del total de residuo de cosecha producido.

Los residuos de poda producidos por los principales cultivos leñosos (tabla 5) generan entre 1.3 y 3 Tm de Materia seca por hectárea, con un valor humígeno potencial de 333 a 750 Kg/ha. Los valores máximos se presentan en el manzano mientras que el almendro da el menor rendimiento.

Las pérdidas de humus por mineralización en los suelos españoles varían entre 200 y 2000 Kg por hectárea y año, con valores medios cercanos o inferiores a 700. Las cifras menores corresponden a suelos con bajo contenido en materia orgánica y débil velocidad de mineralización (zonas áridas, suelos calizos, cultivo en secano, zonas frías, laboreo reducido, etc) y las más altas a suelos profundos, con alto contenido en materia orgánica y elevada mineralización (zonas cálidas, húmedas, regadío, laboreo frecuente, etc.). Puesto que la mayor parte de la superficie de cultivos en España es en suelo calizo en secano o con limitación hídrica, si se incorporara al suelo el total residuo, el humus generado cubriría en muchos casos las pérdidas por mineralización y en determinadas rotaciones o cultivos sería excedentario.

5. CARACTERÍSTICAS Y USOS DE LOS PRINCIPALES RESIDUOS AGRÍCOLAS EN EL ESTADO ESPAÑOL

5.1. Residuos de cereales

El principal residuo de los cultivos cerealísticos es la paja y los rastrojos, que presentan baja humedad, alto contenido en celulosa y alrededor de un 10% de lignina. La relación C/N es muy elevada, entre 80 y 100.

La mayor parte de la paja producida se destina a la ganadería, donde se utiliza para la alimentación o como lecho. Antes de establecerse las medidas contraincendios en los ámbitos rurales, la quema de la paja junto con los rastrojos en el campo era un procedimiento bastante frecuente en el campo español. Aunque con poca frecuencia, lamentablemente, la paja, tras su acondicionamiento físico, es incorporada al suelo con los rastrojos.

Otros posibles usos de la paja, aunque minoritarios son los siguientes: obtención de papel paja, obtención de glucosa y furfural, componente en la fabricación de tableros, aislante y material de relleno en materiales de construcción, cultivo del champiñón, empleo como combustible, obtención de estiércol artificial, agente de aireación y/o fuente de carbono para el compostaje de residuos pastosos o excesivamente ricos en nitrógeno.

La quema de rastrojos y de paja es una actividad poco defendible desde la óptica técnico-científica pero que ha sido bastante usual en el campo español. Como aspectos favorables de la quema se han citado los siguientes: destrucción de propágulos de malas hierbas, reducción de parásitos y patógenos, restitución de minerales al suelo, eliminación rápida del residuo, etc.

La incorporación al suelo o enterrado de pajas comporta un aporte importante de materia orgánica al suelo y su posterior humificación, mejorando el balance de humus tal y como se ha comentado anteriormente, con los numerosos efectos positivos que ello conlleva, y recicla de forma natural los nutrientes asimilados por los cultivos. Antes de su incorporación al suelo la paja debe ser picada o troceada mecánicamente, con lo que se favorecerá su posterior ataque microbiano y se facilitaran las labores del siguiente cultivo. La incorporación al suelo, para su compostaje en el suelo debe ser superficial.

Dada la alta relación C/N de la paja, el enterrado conlleva inmovilización del nitrógeno del suelo, fenómeno que puede provocar “hambre de nitrógeno” en el siguiente cultivo, como se ha comentado anteriormente. Este efecto negativo puede evitarse fácilmente aportando nitrógeno (de 6 a 12 Kg por Tm de paja) a la paja en el momento de enterrarla. Los purines pueden ser un material muy interesante para esta finalidad, puesto que además de nitrógeno y otros nutrientes incorpora agua al suelo aumentando la humedad del residuo y del suelo y facilitando la descomposición de la paja.

5.2. Residuos de vegetales verdes

Se trata de residuos de cultivos que se cosechan antes de la senescencia vegetal. Por este motivo los residuos presentan alto contenido en humedad y generalmente son fácilmente degradables. Comprende, entre otros, los residuos de los cultivos forrajeros y raíces o tubérculos extensivos y los que provienen de la mayoría de los cultivos hortícolas comestibles y de las producciones de flor cortada.
La mayoría de los residuos forrajeros recolectables se reciclan para la alimentación del ganado por lo que en la práctica no constituyen un residuo propiamente dicho.
Los residuos de la horticultura comestible pueden ser incorporados en el suelo para facilitar su posterior descomposición si existe tiempo suficiente antes de iniciar el próximo cultivo. El elevado contenido hídrico de estos residuos y su baja relación C/N (15 a 30) promueve una descomposición bastante rápida y, generalmente, su incorporación al suelo no conlleva el riesgo de “hambre de nitrógeno” en el siguiente cultivo.

En las explotaciones muy intensivas, y especialmente en cultivo protegido, los residuos de la cosecha de la horticultura comestible y también de la floricultura deben ser retirados del suelo o de los sustratos de cultivo antes de iniciar el cultivo siguiente, al no existir tiempo suficiente y/o para evitar los riesgos fitosanitarios. En estos casos los residuos vegetales se amontonan al aire libre para facilitar su desecación, disminuyendo así su volumen. Posteriormente estos residuos pueden tener cuatro destinos principales: transporte e incorporación al suelo de otras fincas menos intensivas; quema “in situ”; deposición en vertederos; o traslado a plantas de compostaje para la fabricación de compost. Este último destino se muestra de especial interés puesto que permite una importante reducción del volumen (minimización del residuo) y su valorización mediante la estabilización de su la materia orgánica y la higienización del producto, eliminando o disminuyendo drásticamente la posible existencia de patógenos y parásitos en el residuo inicial. El compost obtenido puede ser utilizado para su aplicación al suelo como enmienda o abono orgánicos o como sustrato o componente de un sustrato en cultivo sin suelo.

5.3. Residuos de poda de viña y frutales

Los sarmientos y la madera proveniente de la poda de la vid y de los árboles frutales presenta un contenido medio-bajo de humedad y un alto contenido en celulosa y lignina. La relación C/N de estos materiales es muy elevada, entre 150 y 250.

La mayor parte de estos residuos se quema en la propia explotación tras ser retirados del campo y en mucha menor proporción se utiliza como combustible (troncos o ramas gruesas de frutales) o para el asado de carne en barbacoas (sarmientos de vid). De forma alternativa, y con mucho mayor interés, estos materiales pueden ser aplicados al suelo para su posterior descomposición y humificación. Esta alternativa, que hace unos años era muy poco frecuente, se va implantando lentamente en la arboricultura española. La aplicación al suelo exige un tratamiento mecánico previo de troceado o picado y, si se considera necesario, de desfibrado. Este último tratamiento es especialmente interesante en troncos y ramas de mediano y gran calibre. Atendiendo a la elevada relación C/N de estos residuos es preciso aportar una fuente nitrogenada, ya sea de naturaleza orgánica (estiércol, abonos orgánicos, purines, abonado en verde) o inorgánica (abonos amoniacales o ureicos), que aceleren su descomposición. El residuo triturado puede dejarse sobre el suelo, a modo de acolchado orgánico de lenta descomposición, o proceder a su incorporación superficial en el suelo, mediante la realización la labor adecuada.

5.4. Tratamientos mecánicos para los residuos agrícolas

Como se ha comentado anteriormente la aplicación al suelo de las pajas y otros residuos equivalentes de los cereales requiere trituración o picado y incorporación superficial. Estas dos operaciones se pueden realizar de forma separada o conjunta según disponibilidad de maquinaria y características del residuo.

La rotura de la paja se realiza generalmente en el momento de la cosecha, incorporando una dispositivo picador a la cosechadora. De esta forma la paja picada queda sobre el suelo a medida que avanza la cosechadora. Posteriormente se debe realizar una labor de incorporación superficial mediante pasa de grada de discos o labor de chisel. Una única labor de grada de discos ( utilizando discos escotados) permite la rotura e incorporación de la paja en una sola labor.
La aplicación de residuos tales como los procedentes del maíz, girasol, colza, etc. se realiza generalmente utilizando gradas rotativas de eje vertical las cuales, aprovechando el movimiento transmitido por la toma de fuerza, rompen e incorporan en una sola labor el residuo, garantizando un buen contacto con el suelo. Este mismo tratamiento es adecuado para los residuos hortícolas.

Los restos de poda requieren siempre un tratamiento de fragmentación o rotura. Para esta labor se suele utilizar trituradora de restos de poda, de funcionamiento similar a una desbrozadora de martillos o mayales pesada, de reciente aparición en el mercado y muy bien adaptada para la zona olivarera del sur de España. Acoplada al tractor, el tamaño y el diámetro medio del producto obtenido es función de la velocidad de avance y del régimen de giro de los martillos. El producto resultante queda en el centro de la calle y puede ser posteriormente incorporado al suelo con grada rotativa de eje vertical o, más frecuentemente, dejado en superficie como acolchado orgánico.


 

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