La materia orgánica del suelo: Residuos orgánicos, humus, compostaje y captura de carbono

Se acaba de publicar el libro “La materia orgánica del suelo: Residuos orgánicos, humus, compostaje y captura de carbono”, con contenidos especialmente orientados a investigadores y técnicos.

El Dr. Juan Fernando Gallardo Lancho, Prof. de Investigacion Ad Hororem del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASa, centro del CSIC), es el autor de “La materia orgánica del suelo: Residuos orgánicos, humus, compostaje y captura de carbono”, obra editada por la Sociedad Iberoamericana de Física y Química Ambiental (www.sifyqa.org.es), donde se realiza un repaso por investigaciones científicas relevantes para el manejo de la agricultura y del medio ambiente.

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El libro surgió como consecuencia de la experiencia del Dr. Gallardo en la temática, quien durante años ha impartido numerosos cursos en universidades de Iberoamérica, recogiendo sus conocimientos en torno a este tema. Por tanto, dicha obra está dirigida a estudiantes e investigadores, pero también a técnicos que trabajan directamente en el campo, puesto que pretende no ser estrictamente científico, sino más bien práctico (esto es, útil).

No se habla de materia orgánica del suelo exclusivamente desde el punto de vista agrícola, dado que es tanto un asunto capital para la agricultura (y para la economía de la mayor parte de los países de Latinoamérica), como también básico desde el punto de vista ambiental (lo que ya se ha convertido en una preocupación prioritaria en la región citada, al igual que en los países más avanzados tecnológicamente).

En general existe una idea muy distorsionada de lo que es la materia orgánica del suelo; el público lo suele identificar con el mantillo o la hojarasca y piensa que es un componente nutritivo, pero no tiene nada que ver con eso, puesto que son dos subsistemas diferentes. La materia orgánica del suelo es más bien inerte, pero afecta enormemente a las propiedades físicas y químicas del suelo, hasta el punto de que todas sus propiedades físicas tienen que ver con el contenido de materia orgánica edáfica, incluidos los aspectos relativos a la erosión.

Precisamente, en Iberoamérica se pueden encontrar frecuentes ejemplos de cómo el mal uso del suelo provoca una pérdida de materia orgánica edáfica y esto, a su vez, deriva en erosión. Puede ser el caso de la erosión eólica en La Pampa argentina, o la erosión hídrica a lo largo de los Andes o las Sierras Madres mejicanas. Por ello los efectos de la pérdida de materia orgánica edáfica pueden tener características muy variadas, pero todas negativas.

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Imagen de erosión eólica en La Pampa argentina Roberto Oscar, Michelena (http://inta.gob.ar/documentos/erosion-hidrica)

Índice y presentación del libro

También generalmente se piensa que lo químico es malo y lo orgánico es bueno cuando, en realidad, toda la vida es pura química y la agricultura es siempre orgánica; suelen ser meros prejuicios. Es más, los componentes orgánicos pueden contaminar tanto o más que los inorgánicos, puesto que los segundos no dependen, en general, de la microbiología, por lo que son mucho más fáciles de manejar.

En este sentido, la materia orgánica del suelo también está muy relacionada con el medio ambiente. Cuando una sociedad llega alto nivel de vida (similar al de muchos países europeos) en general ya no interesa tanto que el suelo produzca, sino que sirva para depurar ambientalmente. De hecho, uno de los síntomas de desarrollo es la multiplicación de la producción de residuos; mientras que los residuos inorgánicos se pueden manejar más fácilmente al no tenerse en cuenta el componente microbiológico, los orgánicos pueden ser realmente peligrosos. Por tanto, es el suelo agrícola el que tiene que depurar los excesos ambientales humanos, dado que no queda otra solución. Por ello se difunde la idea de que el compostaje y la utilización de lodos o fangos cloacales son buenos (dado que contienen muchos nutrientes), un discurso que va encaminado en la línea de que el campo acepte los residuos que les sobra a la ciudad; esto no es siempre cierto, pues aunque lo suele ser para las compostas, no lo es tanto en el caso de los lodos.

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Aunque es cierto que los residuos orgánicos pueden ser beneficiosos por el déficit general de materia orgánica de los suelos, es necesario que se cumplan unas garantías sanitarias de manera que esté asegurando que sean beneficiosos (y no contaminen con metales pesados o con bacterias que no sean positivas para las produccione)s. Además, en Iberoamérica las grandes cantidades de residuos orgánicos no sólo proceden de las urbes, sino también de productos que ocupan enormes extensiones de cultivos, como la palma aceitera, el banano o la piña.

La Ciencia actual puede conseguir que todos esos desechos sean aprovechables y no sean un problema de contaminación. De hecho, la tecnología ya existe, aunque falte a veces el conocimiento tecnológico o el dinero para aplicarlo. Un ejemplo de ello son las depuradoras de aguas, obligatorias en todos los núcleos de población de Europa, pero que no siempre funcionan precisamente por falta de presupuesto.

Por otra parte, otro ejemplo de la íntima relación entre materia orgánica del suelo y medio ambiente es la captura de carbono, que se promueve para disminuir los gases de efecto invernadero en la atmósfera. Es frecuente que se proponga que se utilice la biomasa vegetal como capturadora de carbono, pero ello puede ser un error porque al final se tala, o se hace papel o muebles con ella, o se termina quemando; por tanto, donde habría que capturar carbono es como materia orgánica del suelo, ya que de esta manera quedaría estable y a salvo de la depredación humana o animal o del fuego. Todo ello se expone de manera siempre razonada en el libro, exponiendo ejemplos concretos y ayudándose con figuras para mayor facilidad de comprensión.

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Juan Fernando Gallardo Lancho

 

 

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¿Como influye la forma de manejo en la emisiones asociadas a residuos orgánicos sólidos?

El proceso de degradación de residuos orgánicos se ha identificado como una fuente importante de emisiones, contribuyendo a impactos ambientales a escala regional (eutrofización, acidificación) y global (cambio climático). Los principales flujos de residuos orgánicos se generan tanto en zonas urbanas e industriales, como ligados a sistemas de producción ganadera; gestionándose a menudo en forma sólida, lo cual facilita su manejo y transporte dentro del sistema de gestión. No obstante, debido a la naturaleza heterogénea de estos residuos, durante su tratamiento es inevitable que se generen ciertas cantidades de amoníaco (NH3), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O) que son emitidas a la atmósfera. Por lo tanto la gestión sostenible de los residuos orgánicos debe implicar prácticas que minimicen estas emisiones a la vez que garanticen el valor agronómico del producto final.

En este contexto, mediante un reciente trabajo publicado en la revista “Global Change Biology” varios investigadores compañeros de la Red Remedia (BC3, UMH y UPO) hemos unido fuerzas en un intento de recopilar y analizar de forma sistemática la información científica disponible sobre emisiones gaseosas procedentes del tratamiento de residuos orgánicos en forma sólida. El principal objetivo ha sido identificar aquellas estrategias con potencial para reducir emisiones y cuantificar la magnitud de reducción que se puede alcanzar con cada una de ellas. Para ello, se ha llevado a cabo un meta-análisis con los datos recopilados de un total de 76 artículos de investigación, a través del cual se ha examinado la influencia de una selección de prácticas de manejo (compostaje en pila volteada, compostaje por aeración forzada, adición/sustitución de estructurante, cubrimiento con lona, compactación) con respecto a una estrategia control basada en el almacenamiento convencional de residuos sólidos sin aplicar un tratamiento específico.

Pardo G,, Moral R, Aguilera E, del  Prado A. 2015. Gaseous emissions from management of solid waste: A systematic review. Global Change Biology. 21, 1313-1327. (acceso abierto al artículo)

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Principales estrategias de gestión analizadas en el estudio: compostaje en pila volteada (a), compostaje por aireación forzada (b), cubrimiento con lona (c) y utilización de material estructurante (d)

Efecto del compostaje en las emisiones de GEI

Los sistemas de compostaje conllevan una mejora de la aireación de la pila, asegurando el suministro de oxígeno (O2) y promoviendo la degradación de la materia orgánica en condiciones aerobias. De acuerdo a los resultados del meta-análisis, en el caso del compostaje en pila volteada se observó una influencia consistente hacia reducir las emisiones de GEI (CH4, N2O) en comparación con el almacenamiento convencional (Fig. 1ab). En cambio para el compostaje por aireación forzada no se encontró un efecto significativo. Las diferencias en este sentido entre los dos métodos de compostaje estudiados se han atribuido principalmente a la influencia del volteo en la homogeneización del residuo. Esta práctica evita la estratificación, lo que previene la aparición de zonas anaerobias y gradientes de O2, que dan lugar a la formación de CH4 y N2O respectivamente.

Por otro lado, ambos métodos tienden a aumentar las emisiones de NH3 con respecto al almacenamiento convencional (Fig. 1c), si bien la influencia en el caso del compostaje por aireación forzada es más acusada (121%) que para la pila volteada (54%). Este efecto es consecuencia del aumento de temperatura generado por la actividad biológica aeróbica, que se ve favorecida en los sistemas de compostaje. No obstante, con respecto a las pérdidas totales de N, no se encontraron diferencias significativas para el caso del compostaje por pila volteada (Fig. 1d), lo que sugiere que este método podría promover una serie de mecanismos que contrarrestan en cierta medida el aumento en las pérdidas por volatilización de NH3.

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Figura 1 Efecto de estrategias de gestión en las emisiones acumuladas de (a) CH4-C, (b) N2O-N, (c) NH3-N y (d) N total en relación con el tratamiento control (almacenamiento convencional).

Efecto medio e intervalos de confianza (95%). Sobre las barras se indica el número de estudios y de observaciones (entre paréntesis) utilizados en cada caso.

¿Qué efecto tiene compactar o cubrir la pila en las emisiones de GEI?

Este tipo de prácticas implican una restricción en el suministro de O2 dentro de la pila, lo que limita la actividad biológica aerobia y evita que se alcancen temperaturas elevadas. Los resultados del meta-análisis no indican ningún efecto significativo de estas estrategias en las emisiones de GEI en comparación con el almacenamiento convencional (Fig 1ab); mientras que sí se observa una tendencia clara a disminuir las pérdidas en forma de NH3 y a promover una mayor conservación de N total en el residuo (Fig 1cd).

Si bien este efecto es positivo, al aumentar el valor fertilizante del producto obtenido, es importante considerar que estas prácticas pueden implicar también ciertas desventajas, en términos de estabilidad e higiene del producto final, que pueden limitar su aplicación agronómica. Por ejemplo, la destrucción de patógenos se ve comprometida al no alcanzarse elevadas temperaturas que permitan la higienización del material (Fig 2a). Además, al no transcurrir una descomposición biológica intensa (Fig 2b) el producto final suele ser más inestable, pudiendo contener cantidades sustanciales de C degradable. Cuando estas enmiendas son aplicadas al suelo, se pueden promover procesos de desnitrificación, que dan lugar a N2O; a la vez que los microorganismos del suelo pueden ser estimulados a competir por el N, provocando inmovilización y afectando en definitiva a la disponibilidad de nutrientes para la planta (Petersen and Sommer, 2011).

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Figura 2 Efecto de la estrategias de manejo en (a) la temperatura alcanzada durante el tratamiento y (b) emisiones acumuladas CO2-C en relación con el tratamiento control (almacenamiento convencional). Efecto medio e intervalos de confianza (95%). Sobre las barras se indica el número de estudios y de observaciones (entre paréntesis) utilizados en cada caso.

Utilización de agentes estructurantes

La porosidad y estructura física de la pila de residuos se puede mejorar aumentando la relación de material de encamado con respecto al purín –en el caso de una explotación ganadera- o mediante la utilización de un agente estructurante específico que contenga una cantidad elevada de fibra y compuestos recalcitrantes. De acuerdo al meta-análisis realizado, esta estrategia tiende a reducir significativamente las emisiones de CH4 y N2O (Fig. 1ab). La mejora en la estructura fomenta la aireación natural y el suministro de O2 en la pila, evitando de este modo la aparición de entornos anaeróbicos que dieran lugar a CH4. Del mismo modo, aunque aún podría producirse N2O vía nitrificación, estas condiciones tienden a inhibir la desnitrificación y con ello a reducir las emisiones globales de N2O.

Paralelamente esta estrategia parece implicar un incremento en las emisiones de NH3, con un efecto medio en torno al 35%; si bien no se encontró un efecto significativo en las pérdidas totales de N (Fig. 1cd). Es probable que la adición o sustitución de estructurante aumente la relación C/N del residuo a tratar, lo que podría fomentar la inmovilización de NH4+-N. Sin embargo el C añadido a través de los materiales estructurantes suele ser muy recalcitrante, con lo cual no es esperable una disminución sustancial de las pérdidas de NH3-N a consecuencia de la inmovilización del N. Otros mecanismos, como una disminución en la cantidad de lixiviados, o la reducción de otro tipo de emisiones (N2O, N2) puede que jueguen una papel más relevante a la hora de contrarrestar las pérdidas por NH3, dando lugar a un efecto nulo en las pérdidas totales de N.

Implicaciones a nivel de factores de emisión (EF) de la metodología IPCC

Los resultados obtenidos a partir de esta revisión fueron tratados y analizados con el fin de aportar información que pudiera servir en un futuro para refinar los factores de emisión actuales de la metodología del IPCC (Tier1). Con este objetivo, para el caso del CH4 se compararon las emisiones medidas en los estudios seleccionados con la correspondiente estimación de acuerdo a las directrices del IPCC. En general los resultados de esta comparativa mostraron estar dentro del mismo rango (Fig. 3), si bien se observa cierta tendencia a subestimar las emisiones de CH4 en el caso de los sistemas de compostaje.

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Figura 3 Rango de emisiones de CH4-C observadas en los estudios seleccionados en el trabajo de revisión en comparación con las estimadas para los mismos estudios de acuerdo a la metodología IPCC (IPCC,2006).

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En lo que se refiere a las emisiones de N2O, a pesar de que no se encontró un efecto significativo, los resultados del meta-análisis indican una tendencia clara a producir emisiones más bajas de N2O en sistemas de compostaje volteado en comparación con un almacenamiento convencional. Por lo tanto, no existiría una evidencia consistente para asumir un EF más alto para el compostaje en pila volteada ((0.01 kg N2O–N kg1 N excreted) frente al almacenamiento sólido ((0.005 kg N2O–N kg1 N excreted) tal y como se indica actualmente en la metodología IPCC (IPCC, 2006).

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Tabla 1 Factores de emisión de N2O para almacenamiento sólido y compostaje en pila volteada de acuerdo a la metodología IPCC y rango de resultados obtenido a partir de los estudios seleccionados en el presente trabajo de revisión.

Conclusiones

A modo de resumen se podría decir que los resultados obtenidos mediante el meta-análisis indican que mejorar la estructura de la pila por adición/sustitución de agentes estructurantes reduce significativamente las emisiones de N2O y CH4, aunque aumenta las pérdidas por volatilización de NH3 (35%). Con respecto al compostaje, solo los sistemas volteados mostraron potencial para reducir las emisiones de GEIs, mientras que ambos métodos tienden a incrementar las emisiones de NH3. Las prácticas basadas en la restricción de oxígeno, como cubrir o compactar el residuo, no mostraron efectos significativos en las emisiones de GEIs, si bien redujeron sustancialmente otras pérdidas en forma de N.

Los resultados indican que las estrategias que minimizan las emisiones de GEI suelen involucrar un riesgo de “pollution swapping” en forma de NH3, subrayando la importancia de un adecuado –que no exhaustivo- control del tratamiento (en cuanto a condiciones de partida y evolución del proceso) y reforzando la necesidad de utilizar enfoques holísticos e integrales al desarrollar o planificar estrategias de gestión de residuos orgánicos.

Referencias

IPCC (2006) IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, (eds Eggleston HS, Buendia L, Miwa K, Ngara T, Tanabe K). Prepared by the National Greenhouse Gas Inventories Programme. IGES, Hayama, Japan.

Petersen, S. O., & Sommer, S. G. (2011). Ammonia and nitrous oxide interactions: Roles of manure organic matter management. Animal Feed Science and Technology, 166, 503-513.
Este trabajo forma parte de la tesis doctoral de Guillermo Pardo (BC3), codirigida por Agustin del Prado (BC3)  y Raul Moral (UMH)   y se presentará por cierto en la sesión de posters del próximo REMEDIA2015. ¡No te lo pierdas!
 

IV Jornadas de la Red Española de Compostaje‐REC‐2014

Las próximas jornadas de la red Española de Compostaje‐REC‐2014 ya tienen su plataforma con toda la información (e.g. para registrarse y mandar los resúmenes). El título como ya comentábamos en anteriores entradas es: De Residuo a Recurso: Estrategias de gestión tratamiento y su valorización en el Horizonte 2020” y el acontecimiento  tendrá lugar del 12 al 14 de Noviembre de 2014 en Murcia.

No os olvideis que el plazo para el envío de resúmenes es el 15 de Abril (justo unos días  después de REMEDIA2014).

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Abierto el plazo para participar en las IV Jornadas de la Red Española de Compostaje‐REC‐2014” De Residuo a Recurso: Estrategias de gestión tratamiento y su valorización en el Horizonte 2020

Los compañeros de la Red Española de Compostaje nos hacen llegar esta información que seguro es de interés para muchos de vosotros. Ya se ha abierto el plazo para participar en las “IV Jornadas de la Red Española de Compostaje‐REC‐2014” De Residuo a Recurso: Estrategias de gestión tratamiento y su valorización en el Horizonte 2020”

 

PRESENTACIÓN DE LAS IV JORNADAS

La Red Española de Compostaje (REC) es una asociación que integra las actividades desarrolladas en gestión de los residuos orgánicos, intentando estimular tanto la actividad investigadora, la transferencia y el impulso de la divulgación los avances y estrategias realizadas de la valorización de los residuos orgánicos. La REC aglutina a gran parte de los agentes implicados en esta labor de aprovechar los residuos orgánicos, como son las Universidades, Centros Públicos y privados tanto de Investigación como Tecnológicos, y Empresas.
Con este fin, cada dos años organiza unas jornadas en las que se ponen en común los avances por parte de los actores implicados. En esta ocasión esta labor de aglutinación ha recaído en el CEBAS‐CSIC de Murcia, desde el cual tenemos la encomienda de organizar “IV Jornadas de la Red Española de Compostaje‐REC‐2014” De Residuo a Recurso: Estrategias de gestión tratamiento y su valorización en el Horizonte 2020”, acontecimiento que tendrá lugar del 12 al 14 de noviembre de 2014. Es por ello, que desde esta coordinación, os invitamos a presentar vuestras propuestas dentro de las diferentes áreas temáticas establecidas, esperando poder contar con vosotros.
Desde nuestra posición, intentaremos que estas jornadas sean un punto de encuentro para acercarnos de un modo claro y directo hacia los objetivos marcados dentro del Horizonte2020, en el cual la política que se pretende llevar es conseguir al final del período el ansiado “residuo cero”. Para ello, es necesario trabajar de un modo consensuado y coordinado, desde distintos sectores, la mayor parte de los cuales formamos parte de la REC. Por ello, os invitamos a reservar las fechas propuestas para que podáis participar en este objetivo, que como bien sabéis para que estas jornadas tengan éxito es necesaria la participación de los diferentes actores relacionados alrededor del mundo del residuo orgánico: Centros Públicos y Privados con su investigación, Universidades con su investigación, contribución a la formación y como no la ansiada necesidad de transferir estos conocimientos a la empresa, último baluarte de vital importancia en la gestión integral de residuos para llegar al residuo cero.
En estas jornadas, se presentará el proyecto editorial que nos comprometimos en las anteriores jornadas, también pretendemos, por primera vez, que parte de las ponencias se publiquen en una revista con relevancia internacional. También queremos impulsar su difusión internacional, principalmente en Latinoamérica, para lo que haremos un esfuerzo especial para poder contar investigadores y/o empresas de relevancia internacional, que pueda darle ese enfoque de colaboración supra fronterizo en la solución de problemas medioambientales, aunque sin perder en ningún momento la identidad de jornadas auspiciadas por la REC.

Apoyo de la Red REMEDIA al blog Compostando Ciencia en los premios Bitácoras 2013

Estimados compañeros de la red REMEDIA,

Este post es algo diferente a los que solemos escribir en este blog ya que su objetivo es ayudar a un compañero de REMEDIA en un proyecto de divulgación científica.

Germán Tortosa, además de ser uno de los autores y motor de nuestro blog, colabora, fruto de su pasión por la divulgación científica, en varios sitios webs relacionados con la ciencia.

La “joya de la corona” (como dice él mismo) es su blog personal www.compostandociencia.com, donde lleva hablando de la ciencia del compost desde 2008. Este blog, fruto de su tesis doctoral, es un empeño personal en divulgar las bondades del compost como fertilizante para una agricultura más respetuosa con el medio ambiente. Lógicamente, Germán suele también hablar de emisiones de gases de efecto invernadero, tal y como podemos ver en este y otros enlaces.

Este año, su blog está compitiendo para entrar en la final de los premios Bitácoras 2013, el mayor evento del universo blog de habla hispana en la actualidad, dentro de la sección de “Mejor Blog de Ciencia”. Llegarán a la final los tres blogs más votados por los lectores (a falta de dos semanas para finalizar, está situado en la posición 8ª luchando con los mejores blogs de divulgación científica que hay activos en la actualidad).

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Por esta razón, y con el objetivo de poder llegar a la final, nos pide ayuda a los miembros de la red REMEDIA. Os recomendamos que visitéis su blog, que leáis sus razones para concursar en el premio Bitácoras 2013 y, si lo estimáis oportuno, le votéis PINCHANDO EN ESTE ENLACE o sobre la imágen.

En los tiempos que corren, donde la ciencia y la educación han perdido mucho peso en nuestra sociedad a costa de, entre otros, continuos recortes presupuestarios, cualquier actividad de divulgación científica es de vital importancia y creemos que debe ser reconocida. Máxime si se trata de una iniciativa de calidad como es el caso. De momento, cuenta con el apoyo de los compañeros de la Red Española de Compostaje

Un cordial saludo

Agustín del Prado

Alberto Sanz Cobeña

Luis Lassaletta