3. Bifurcations In Adaptive Model Reference Control
3.7 Numerical Experiments
Los ensayos de compostaje se desarrollaron en las instalaciones que la empresa dedica al almacenamiento del AL donde se delimitó un área de aproximadamente 1 000 m2. Debido a las características propias del AL como su deficiente estructura física,
la baja cantidad de N disponible, la descompensada relación COT/NT y su excesiva
humedad, se mezcló con dos agentes estructurantes (estiércoles avícola y caprino) dada su alta disponibilidad en la zona donde se desarrollaron los experimentos.
Las características del AL utilizado, disponible “in situ”, (Figura 3.1.1) y las de los agentes estructurantes gallinaza (G) y sirle de oveja (S) (Figura 3.1.2), utilizados para el co-compostaje, se muestran en la Tabla 3.1.1.
El AL mostró un alto contenido en agua (56%), un pH ácido (5,4) y un elevado contenido en MO (91%), gran parte de ella de naturaleza lígnica (35%, Tabla 3.1.1). Además el AL presentó un elevado contenido graso (10%) y también de polifenoles hidrosolubles (0.9%), fracciones que le otorgan propiedades fitotóxicas (Alburquerque y col., 2006b). El AL presentó un notable contenido de NT, en su gran parte orgánico, lo
que unido a su alto contenido en COT resultó en una también elevada relación COT/NT.
El contenido en K fue relativamente bajo considerando los valores reconocidos en el AL (Alburquerque y col., 2004), mostrando también bajos contenidos de P, micronutrientes y metales pesados.
Respecto a los agentes estructurantes utilizados, cabe destacar la riqueza en MO que mostró G (81%, prácticamente el doble que en S) y también de NT (20% en
forma amoniacal), algo común en este tipo de estiércoles (Mahimairaja y col., 1994; Tabla 3.1.1). Ambos estiércoles presentaron relaciones COT/NT más bajas que el AL, así
como una mayor riqueza en nutrientes. Cabe destacar, la presencia de cáscara de arroz en G debido a su uso como absorbente de excreta en las granjas avícolas. Este material posee un alto contenido en MO, fundamentalmente celulosa (Champagne, 2004), así como un elevado contenido en compuestos ricos en sílice que le confieren una baja biodegradabilidad durante el proceso compostaje (Nakasaki y col., 1986; Champagne, 2004; Pasda y col., 2005). En cuanto a S, destacó su importante contenido en Ca (entorno a 100 g kg-1), su elevada CE y su notable contenido de Fe.
Figura 3.1.2. Aspecto de la gallinaza (G) y del sirle de oveja (S) empleados.
Tabla 3.1.1. Caracterización de los materiales iniciales empleados en los ensayos de compostaje: Alperujo (AL), gallinaza (G) y sirle (S).
Parámetros1
AL
G
S
Humedad (%) 55,8 20,1 38,5 pH2 5,38 7,50 8,51 CE2 (dS m-1) 4,64 8,47 11,33 MO (%) 90,8 80,5 45,6 Lignina (%) 34,5 13,0 21,1 Celulosa (%) 17,9 15,0 11,4 Hemicelulosa (%) 35,0 30,7 11,0 COT (%) 48,6 39,8 25,2 NT (g kg-1) 13,4 32,3 17,7 NH4+(mg kg-1) 63 5 915 889 NO3-(mg kg-1) 16 19 520 NO2-(mg kg-1) nd nd nd Relación COT/NT 36,3 12,3 14,3 Contenido graso (%) 9,9 1,5 0,5 Carbohidratos hidrosolubles (%) 2,0 2,1 0,4 Polifenoles hidrosolubles (%) 0,9 0,9 0,3 COH (%) 8,7 6,8 3,5 P (g kg-1) 0,8 2,2 2,2 K (g kg-1) 10,4 13,5 16,5 Ca (g kg-1) 8,0 47,5 100,9 Mg (g kg-1) 3,1 5,5 18,7 Na (g kg-1) 0,3 4,1 3,9 S (g kg-1) 1,1 4,0 3,2 Fe (mg kg-1) 2 429 1 929 4 139 Cu (mg kg-1) 22 29 51 Mn (mg kg-1) 56 322 226 Zn (mg kg-1) 17 79 185 Pb (mg kg-1) 4 4 12 Cr mg kg-1) 19 23 19 Ni (mg kg-1) 55 49 25 Cd (mg kg-1) nd nd nd1Datos expresados sobre materia seca, 2extracto acuoso 1:10, nd: no detectado, CE (conductividad eléctrica), MO
(materia orgánica), COT (carbono orgánico total), NT (nitrógeno total) y COH (carbono orgánico hidrosoluble).
En nuestros ensayos, se evaluó el efecto de la adición de dos aditivos minerales ácidos a las mezclas base de compostaje (AL+G y AL+S), con la finalidad de enriquecer el contenido en dos nutrientes esenciales para la nutrición de la planta (P y Fe). Existe una amplia bibliografía que demuestra una mejor asimilabilidad de estos nutrientes cuando se suministran a los cultivos en conjunción con MO humificada (Antil y Singh, 2007; Li y col., 2007; Provin y col., 2008). Además, estos nutrientes comparten en términos agronómicos una especial problemática para su asimilación por los cultivos, ya que aún siendo abundantes en los suelos, los dos resultan generalmente poco biodisponibles (Pérez-Sanz y col., 2002; Rhasid y Ryan, 2004).
Por otra parte, la naturaleza ácida de estos aditivos podría contribuir a reducir el valor de pH alcalino resultante del proceso de compostaje de AL, ya que éste condiciona el potencial agronómico de los composts de AL (Roig y col., 2004; Mari y col., 2005; Canet y col., 2008; Sánchez-Arias y col., 2008).
Los aditivos ácidos seleccionados (Tabla 3.1.2. y Figura 3.1.3) fueron uno rico en Fe (Sulfato de hierro heptahidratado CAPARROSA S.A., con un 19% de Fe) y otro en P (Superfosfato de cal en polvo AGROMEDITERRÁNEO S.L., con 17% de P2O5 soluble en
agua o 18% soluble en citrato amónico).
El aditivo de Fe se obtiene como subproducto de la producción de pigmentos de TiO2, para lo cual se procesa un mineral rico en Ti y Fe denominado ilmenita. El
proceso industrial se describe en Bolivar y García-Tenorio (2007) y se presenta en la Figura 3.1.4. Por lo general, este aditivo ácido se emplea en suelos agrícolas para reducir su basicidad, en alimentación animal o como materia prima para la producción de sulfato férrico destinado al tratamiento de aguas como floculante primario (Pérez-Sanz y col., 2006). El superfosfato proviene del procesamiento de la roca fosfórica de origen sedimentario procedente de Marruecos por “vía húmeda” (tratamiento con ácido sulfúrico).
Tabla 3.1.2. Análisis de los aditivos minerales ácidos ricos en Fe y P empleados en el compostaje.
Parámetros1 Caparrosa
(Fe)
Agromediterráneo S.L.(P)
pH2 2,59 3,16 CE2 (dS m-1) 8,60 14,31 Fe (II) (%) 19 - Fe soluble en agua (%) 18 -Azufre (SO3) soluble en agua (%) 27 -
Mg (mg kg-1) 1 710 - Zn (mg kg-1) 370 - Ni (mg kg-1) 6 - Hg (mg kg-1) 0,02 - Pb (mg kg-1) 1 - Sb (mg kg-1) 0,001 - Cr (mg kg-1) 0,35 - As (mg kg-1) 0,05 - Cd (mg kg-1) 0,02 - Cu (mg kg-1) 0,3 - P2O5 soluble en agua (%) - 17
P2O5 soluble en citrato amónico
Figura 3.1.3. Aspecto de los aditivos ácidos.
Figura 3.1.4. Esquema del proceso industrial para la producción industrial de TiO2
(Bolivar y García-Tenorio, 2007).
3.2. PREPARACIÓN Y MANEJO DE LAS PILAS DE COMPOSTAJE.
El AL se mezcló con los agentes estructurantes (G y S) en tal proporción que la relación COT/NT quedase inicialmente ajustada en valores cercanos a 25, considerando
que el intervalo óptimo para el compostaje está comprendido entre 20 y 30. A estas dos mezclas (AL+G y AL+S) se le añadió aproximadamente un 1% en peso fresco de cada uno de los dos aditivos minerales por separado, resultando un total de seis mezclas a compostar (Tabla 3.2.1.).
La mezcla y homogeneización del AL con los co-sustratos de compostaje se realizó con la ayuda de una pala mecánica acoplada a un tractor (retroexcavadora, Figura 3.2.1.). Las mezclas se dispusieron para su compostaje en pilas trapezoidales de unas 20 toneladas de peso fresco cada una y con una altura no superior a 1,5 m, para evitar así su excesiva compactación.
Tabla 3.2.1. Proporciones de las mezclas de compostaje.
Sobre peso fresco (%) Sobre peso seco (%)
AL+G 51 + 49 37 + 63 AL+G+Fe 51 + 48 + 1 36 + 62 + 2 AL+G+P 51 + 48 + 1 36 + 62 + 2 AL+S 65 + 35 57 + 43 AL+S+Fe 65 + 34 + 1 56 + 42 + 2 AL+S+P 65 + 34 + 1 56 + 42 + 2
Una vez elaboradas las pilas, se efectuaron volteos mecánicos con ayuda de la pala mecánica durante el proceso de compostaje para permitir la correcta homogenización y oxigenación de los sustratos. Los volteos mecánicos se efectuaron cada mes durante la fase inicial (más activa del proceso), espaciándose en el tiempo conforme descendió la temperatura y la actividad biológica se ralentizó.
Para evitar una desecación excesiva de los sustratos de compostaje se instaló un sistema de irrigación por aspersión mediante microdifusores. La humedad de las pilas se mantuvo siempre por encima del 30% durante la fase biooxidativa del proceso. De forma periódica se controló la temperatura de las pilas a distintas profundidades, utilizando un equipo portátil, con el fin de evaluar las necesidades de volteo. Para ello se tuvo en cuenta que no debían superarse temperaturas superiores a 60º C durante el proceso de compostaje.