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Rev. Int. Contam. Ambie. 27 (1) 47-59, 2011
UTILIZACIÓN DE SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA TEQUILERA. PARTE 9. MONITOREO
DE LA EVOLUCIÓN DEL COMPOSTAJE DE DOS FUENTES DISTINTAS DE BAGAZO DE
AGAVE PARA LA OBTENCIÓN DE UN SUBSTRATO PARA JITOMATE
Gilberto ÍÑIGUEZ
1
, Gabino A. MARTÍNEZ
2
, Paulina A. FLORES
2
y Gil VIRGEN
3
1
Universidad de Guadalajara, Departamento de Madera, Celulosa y Papel. Km. 15.5 carretera Guadalajara-
Nogales. Las Agujas, Mpio. de Zapopan, Jalisco. Apartado Postal 52-93. C.P. 45020, Guadalajara, Jalisco.
2
Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional, Unidad Oaxaca. Instituto
Politécnico Nacional. Calle Hornos 1003, Santa Cruz Xoxocotlán Oaxaca, Oaxaca C.P. 71230.
3
Universidad de Guadalajara, Departamento de Producción Agrícola. Km. 15.5 carretera Guadalajara-Nogales.
Las Agujas, Mpio. de Zapopan, Jalisco.
(Recibido septiembre 2009, aceptado noviembre 2010)
Palabras clave: residuos del tequila, biodegradación, composta, material de crecimiento
RESUMEN
En el presente trabajo se realizó un estudio de compostaje de bagazo de agave utilizando
nitrato de amonio (NH
4
NO
3
) como fuente de nitrógeno para ajustar la relación C:N del
bagazo a 25:1. El compostaje fue con bagazo proveniente de dos fábricas de tequila
(“La Cofradía” y “La Regional”) donde la diferencia principal del bagazo es el sistema
de extracción de los azúcares fermentables. Se formaron 4 pilas, dos por cada fuente
de bagazo. Al formarse las pilas se colocaron en cada una de ellas a diferentes niveles,
8 sensores de temperatura. El promedio de los cambios de temperatura se gra±có para
cada día. Tanto los bagazos como sus respectivas compostas fueron analizados por
pH, conductividad y densidad de campo, así como por su contenido de cenizas, materia
orgánica, carbono orgánico total (COT), nitrógeno total Kjeldahl (NTK) hemicelulosa y
celulosa. Después de 126 días de compostaje, la pérdida real de materia seca y teóricas
de materia orgánica y volumen fueron de 62.2, 73.6 y 76.9 % respectivamente para la
composta con bagazo de “La Cofradía”, mientras que para la composta con bagazo de
“La Regional” las pérdidas fueron del 65.8, 71.5 y 76.9% respectivamente. También
a las compostas se les realizó un análisis de ±totoxicidad y granulometría, así como
algunas determinaciones de propiedades hidrológicas como agua fácilmente asimilable
(AFA), agua de reserva (AR), agua difícilmente asimilable (ADA) y capacidad de aire.
Al re±nar las compostas de ambas tequileras se lograron obtener algunas caracterís-
ticas hidrológicas muy similares a las de una turba. En pruebas de invernadero con
jitomate, no se encontró diferencia signi±cativa (p ≤ 0.5)
entre usar las dos compostas
de bagazo de agave y los substratos comerciales (estopa de coco y “cocopeat”) al
evaluar la producción y calidad de jitomates del primero al quinto corte después de
55 días del transplante.
Key words: tequila residues, biodegradation, compost, material for cultivation
G. Íñiguez
et al.
48
ABSTRACT
The present paper reports on the results of an agave bagasse composting study using
ammonium nitrate (NH
4
NO
3
) as nitrogen source to adjust the agave bagasse C:N ratio
to 25:1. The bagasse was supplied by two tequila factories (“La Codradía” and “La Re-
gional”) where the principal difference was the fermentable sugars extraction system. Four
piles were formed, two for each bagasse source. Temperature pro±les were monitored to
assess the progress of the composting process. Average readings were recorded for each
day. The parent agave bagasse and composts were analyzed for pH, conductivity, ±eld
density, ash content, organic matter, organic total carbon (COT), total nitrogen Kjeldahl
(NTK), hemicellulose and cellulose content. After 126 days of composting, the real dry
matter lost, and the organic matter and volume theoretically lost were 62.2, 73.6 and 76.9
%, respectively, for compost with “La Codradía” bagasse, whereas for compost with
“La Regional” bagasse the respective losses were 65.8, 71.5 and 76.9 %. The composts
were also analyzed for particle size, easily available water (EAW), water buffer capac-
ity (WFC), dif±cultly available water (DAW) and air capacity (AC). Machine re±ned
composts featured some hydrological characteristics similar to those of peat moss. The
±eld study, using the agave bagasse composts as substrates for tomato production, did not
reveal statistically signi±cant differences (p
< 0.05) when compared to the commercial
substrates normally employed to improve nutrient takeup (coconut bagasse and cocopeat)
in the ±rst four cuts after 55 days of seedling transplant.
INTRODUCCIÓN
Es mundialmente conocida la importancia que
tiene la industria del tequila en México, principal-
mente en el estado de Jalisco. Desde hace tiempo su
desarrollo industrial ha ido en constante crecimiento
con dos importantes problemas por resolver, las
aguas residuales llamadas vinazas, producto de la
destilación del tequila, y el volumen de bagazo de
agave, producto de la extracción de los azúcares fer-
mentables de las cabezas de la planta
Agave tequilana
Weber
azul
. Según Cedeño (1995) la producción de
bagazo de agave es equivalente al 40 % del peso de
las cabezas de agave molidas. Si se considera que en
el año 2008 se molieron 834 mil toneladas de agave
(CRT 2008) se concluye que en tal sólo ese año se
generaron 333 600 toneladas de bagazo. Tradicional-
mente el bagazo de agave había sido utilizado para
la fabricación de ladrillos y colchones, pero para los
grandes volúmenes que se generan, este aprovecha-
miento no representaba un impacto importante en la
utilización de este material, por lo que la industria
del tequila se vio obligada en los últimos años a
buscar alternativas de manejo en grandes volúmenes.
Así, se decidió por el compostaje para resolver este
problema, aunque buscando siempre que durante el
proceso se pudieran tratar simultáneamente sus aguas
residuales o vinazas. Sobre este aspecto Íñiguez
et al.
(2004) publicaron que utilizando bagazo crudo de una
fábrica de tequila que no realiza, como normalmente
se hace, el cocimiento de las cabezas de agave antes
de la extracción de los azúcares fermentables, sino
que estos son extraídos con agua caliente de cabezas
de agave previamente desgarradas para facilitar la
extracción, se utilizaron apenas 0.55 L de vinazas
por kg de bagazo húmedo (71 %) para el compostaje
durante 242 días. A pesar de que se ha logrado adqui-
rir experiencia a nivel de campo sobre el compostaje
del bagazo de agave en pilas o en hileras, ésta ha sido
siempre una alternativa de disposición de las vina-
zas y en la literatura hay poca información sobre el
compostaje de bagazo sólo, sobre todo para obtener
un producto que pudiera servir como substrato para
la germinación de semillas o desarrollo de plántulas
de hortalizas. El objetivo del presente trabajo fue
estudiar el proceso de compostaje de un bagazo al
que se le ha removido la mayor parte de la médula
durante la extracción de los azúcares fermentables
y de otro bagazo considerado como típico, para la
obtención de un substrato que pueda sustituir a los
comúnmente utilizados en el cultivo de jitomate en
condiciones de invernadero.
MATERIALES Y MÉTODOS
El bagazo de agave utilizado para este estudio
fue proporcionado por dos fábricas de tequila, “La
Regional” y “La Cofradía”. En la tequilera “La
Regional”, las cabezas de agave de donde se obtuvo
el bagazo fueron cocinadas en autoclaves durante
un periodo de nueve horas para luego pasarse por
COMPOSTAJE DE DOS FUENTES DISTINTAS DE BAGAZO DE AGAVE
49
una desgarradora consistente en una pequeña fecha
provista de varias hileras de cortadoras a manera de
cabezas de hacha alineadas horizontalmente, con
otra hilera de cabezas de hachas colocada en ±orma
²ja ±rente a la fecha en movimiento. Después de la
desgarradora, el material destrozado pasó por una
serie de cuatro molinos a manera de rodillos donde el
material era lavado con agua de la llave y exprimido
para extraer al máximo los azúcares ±ermentables
para la elaboración del tequila. Después de este pro-
ceso es de donde se obtuvo el bagazo de agave para
la realización de este estudio. En la tequilera “La
Co±radía”, las cabezas de agave de donde se obtuvo el
bagazo ±ueron cocidas en hornos de mampostería por
un tiempo de 36 horas para después pasarlas por una
desgarradora similar a la utilizada en la tequilera “La
Regional”. Después de la desgarradora, el material
destrozado pasó por dos desmeduladoras colocadas
en serie, consistentes en cilindros de acero inoxidable
con un eje central provisto de varias aspas para ±aci-
litar el desprendimiento de la médula y el transporte
del material destrozado de un extremo a otro. Los
mismos cilindros estaban provistos a lo largo de la
parte alta, de varias llaves de agua para la extracción
de los azúcares ±ermentables mediante el “lavado”
del material destrozado. La parte baja de los cilin-
dros estaba provista de una malla por donde salían
los jugos en conjunto con la médula desprendida de
las ²bras del agave. Al ²nal de los dos cilindros se
encontraba una prensa de rodillos para extraerle a las
²bras de agave lo más posible de azúcares. Después
de este proceso es de donde se tomó el bagazo de
agave para el desarrollo de la presente investigación.
Proceso de compostaje
Se pusieron en compostaje 4 pilas de bagazo de
agave, dos con bagazo de la ±ábrica de tequila “La
Co±radía” (1130 kilogramos por pila en base húme-
da) y dos con bagazo de la ±ábrica de tequila “La
Regional” (una pila con 1210 kilogramos y la otra
con 1190 kilogramos de bagazo en base húmeda). A
cada una de las pilas se les añadió nitrato de amonio
(NH
4
NO
3
grado ±ertilizante) para ajustar la relación
C:N del bagazo a 25:1. Durante el tiempo que duró
el compostaje (126 días), diariamente se midió la
temperatura de cada pila, colocando en di±erentes lu-
gares 8 sensores (termómetros de carátula de 13 cm de
diámetro con varilla de 60 cm de largo) para gra²car
luego el promedio de los cambios de temperatura con
relación al tiempo transcurrido. También se registró
la temperatura promedio del ambiente. Las pilas se
removieron semanalmente para ±acilitar la aireación,
aprovechando la oportunidad para añadir agua de la
llave las veces que ±uera necesario para conservar la
humedad de las pilas en un rango entre el 40 y 65 %
recomendado por Rynk (1992) para lograr una buena
y rápida biodegradación. Al inicio y a las semanas 4,
8, 12, 16, y 18 de compostaje, se tomaron muestras
compuestas de las pilas para los análisis de hume-
dad o materia seca, carbono orgánico total, cenizas,
nitrógeno total Kjeldahl, pH, conductividad eléctrica,
hemicelulosa y celulosa. La muestra compuesta de
cada pila se obtuvo partiendo las pilas longitudinal-
mente en dos partes y tomando en una de ellas, dos
litros de cada uno de nueve puntos seleccionados al
azar (tres en la parte de abajo, tres en medio y tres
arriba). Los 18 litros de muestras, se mezclaron en una
bolsa de plástico para tomar luego tres submuestras de
dos litros cada una. Una submuestra para el análisis
de humedad y el resto para secarse a 50 ºC para luego
molerse y guardarse en bolsas de plástico para los
análisis químicos y ±ísicos posteriores.
Análisis químico
El contenido de nitrógeno total (NTK) ±ue deter-
minado por el procedimiento macro Kjeldahl (AOAC
1984). La humedad o materia seca se determinó al
secar una muestra durante 24 horas a 105 ºC. Para
el análisis de cenizas se puso esta misma muestra a
la mufa a 550 ºC por 2 horas. El material volátil se
consideró materia orgánica (AOAC 1984). El pH y la
conductividad de las muestras ±ueron determinados
de extractos en agua en una relación peso/volumen
de 1:5 CWMI (1976). El pH ±ue medido con un
potenciómetro Hanna pH 211 y la conductividad se
tomó con un medidor de temperatura y conductividad
modelo 407303, marca Extech. El carbono orgánico
total (COT) ±ue calculado mediante la siguiente
ecuación (Golueke 1977):
% COT = (100 – cenizas)/1.8
La relación C:N ±ue calculada con base en los
análisis anteriores de carbono y nitrógeno total
Kjeldahl. Las determinaciones de celulosa y hemi-
celulosa ±ueron realizadas mediante los análisis de
²bra detergente neutro (FDN) y ²bra detergente ácido
(FDA) y lignina detergente ácido (LDA) de acuerdo
a la técnica descrita por Georing y Van Soest (1970).
El contenido de hemicelulosa se calculó por la di±e-
rencia de la FDA y la FDN. El contenido de celulosa
se calculó por la di±erencia de la LDA y la FDA. La
proporción de pérdida de materia orgánica (MO) por
la mineralización durante el compostaje se calculó
de acuerdo con la siguiente ecuación propuesta por
Íñiguez
et al.
(2006):
G. Íñiguez
et al.
50
R
m
= 1 – (A
i
/ A
f
)
(1)
Donde A
i
representa la masa de sólidos no volátiles
(SNV, cenizas) inicial, y A
f
la masa de SNV en cual-
quier momento de la toma de muestras en el tiempo
de compostaje. Al multiplicar por 100, Rm
expresa la
pérdida de la masa como porcentaje de la masa inicial.
La fracción de volumen perdido durante el compostaje
se calculó utilizando las mediciones inicial y Fnal de
cenizas y densidad de acuerdo a Íñiguez
et al.
(2006):
Rv = 1 – [(A
i
/ A
f
)(D
i
/ D
f
)]
(2)
Al multiplicar Rv por 100 se expresa la pérdida
de volumen como porcentaje del volumen inicial.
La pérdida de COT y nitrógeno se calculó de
acuerdo con la ecuación:
Y
0
X
YX
0
PS
=
1 –
Donde
Y
0
es el porcentaje inicial de carbono o
nitrógeno,
Y
el porcentaje de carbono o nitrógeno en
cualquier punto del muestreo,
X
0
porcentaje inicial
de cenizas y
X
el porcentaje de cenizas en cualquier
punto del muestreo. La densidad de campo fue de-
terminada de acuerdo con la técnica descrita por el
TMECC (2001. Método 3.01-C). Para esto se puso
una muestra de bagazo de agave hasta una tercera
parte de una cubeta de 21 litros, esta se dejó caer al
suelo 10 veces para añadir luego otra tercera parte
más de bagazo y dejar caer la cubeta nuevamente al
suelo otras 10 veces. ±inalmente se llenó completa-
mente la cubeta con bagazo y se dejó caer otras diez
veces para al Fnal volver a llenar la cubeta y con una
regla dejarla al ras. La cubeta se pesó y se tomaron
muestras para el análisis de humedad ya que la den-
sidad es reportada en base seca.
Análisis granulométrico
Muestras compuestas de las 2 compostas al Fnal
del compostaje fueron sometidas a un análisis granu-
lométrico. Para esto se colocaron 100 g de muestra
de composta en tamices ordenados por tamaño (4.7,
2.0 1.0, 0.5, 0.25, 0.10 mm) en una tamizadora que
se hizo funcionar durante 10 minutos de forma inter-
mitente. Al cabo de este tiempo, se pesó el contenido
de cada tamiz y del colector del fondo en recipientes
tarados con una precisión de 0.01 g. Por otro lado para
determinar el contenido de Fbra y médula a muestras
de bagazo de agave, una muestra de peso determinado
se pasó a mano por una malla tipo harnero con aber-
turas de 0.7
x
0.7 mm. Los resultados se expresaron
en por ciento en base húmeda.
Características hidrológicas
A muestras de compostas, compostas reFnadas
y turba, se les determinaron algunas características
hidrológicas como: densidad aparente (DA), den-
sidad real (DR), espacio poroso total (EPT), agua
fácilmente asimilable (A±A), agua de reserva (AR),
agua difícilmente asimilable (ADA), capacidad de
aireación (CA) y materiales sólidos (MS). La DA se
evaluó determinando materia seca a 105 ºC contenida
en un volumen conocido y la DR estimada a partir
de las cenizas. El espacio poroso total se calculó
en función de los dos parámetros antes señalados
según la formula EPT = [(1 – DA
seca
)/DR]
x
100
(%). Los otros parámetros, A±A, AR, ADA, CA y
MS se obtuvieron a partir de curvas de liberación de
agua construidas con los resultados obtenidos por
medio de un tensiómetro tipo Boodt (De Boodt
et al.
1974) basado en el principio de vasos comunicantes.
Para esto se determinó primeramente la humedad a
muestras representativas de compostas, compostas
reFnadas y turba. Por simpliFcación para explicar el
procedimiento, la siguiente descripción se reFere a
una sola muestra aunque los análisis se desarrolla-
ron por triplicado. Por separado se pesó un embudo
con placa porosa lleno de agua en la parte inferior
(A). En seguida se puso en el embudo una capa de
muestra entre 2 y 3 cm, para pesarse luego junto
con el embudo (B). La muestra se saturó con agua
durante 24 horas. Después de alcanzar el equilibrio,
se aplicó al embudo una succión de 10 cm durante 12
horas en un equipo de succión habilitado para correr
9 muestras a la vez. Después del equilibrio, se cerró
la llave de doble paso para desconectar el embudo
del sistema de succión y pesarse (C). Una vez pesado,
se conectó de nuevo al sistema de succión. Posterior-
mente se volvió a aplicar succión al embudo pero esta
vez de 50 cm abriendo la llave de doble paso. Después
de 12 horas se repitió el mismo procedimiento que se
realizó para la succión de 10 cm. Luego se repitieron
los mismos pasos pero esta vez para una succión de
100 cm. La variables fueron peso del embudo (A),
peso del embudo más la muestra (B) al momento de
ponerla; contenido de humedad (%) de la muestra
al momento de ponerla (X), peso de la muestra al
ponerse en el embudo (B-A) y contenido de materia
seca en el embudo (D), el cual se calculó mediante
D = (B – A) (100 – X)/100. A cualquier succión se
sabe: el peso del embudo más el de la muestra (C);
el peso de la muestra húmeda (C – A); y la cantidad
de agua en la muestra (C – A – D). El porcentaje
de humedad en la muestra en base peso húmedo
(E) está dado por E % = 100 (C – A – D/C – A). El
porcentaje de humedad en la muestra en base peso
COMPOSTAJE DE DOS FUENTES DISTINTAS DE BAGAZO DE AGAVE
51
seco = 100
x
E/100-E y el porcentaje de volumen en
la muestra = (100
x
E/100-E) BD. La refnación de las
muestras de compostas consistió en pasar el material
a través de un refnador (Sprout-Waldron operation
modelo 105-A), ajustando la abertura de los discos
en tres posiciones di±erentes (50, 30 y 15 mm). Las
muestras pasaron una sola vez por la abertura señala-
da de los discos. La refnación se realizó en húmedo,
esto es, añadiendo agua corriente, con±orme pasaba
la muestra por los discos de refnación.
Pruebas biológicas
Brote y vigor relativo de plantas de pepino.
Al
fnal del período de compostaje, al bagazo de agave
y al producto del compostaje de las dos tequileras,
se les realizaron estudios de brote y vigor relativo de
acuerdo a la técnica descrita por el TMECC (2001.
Método 05.05-A) Para esto se utilizaron 5 charolas
de poliestireno de 34
x
34 cm con 100 celdas (2.5
x
2.5
x
7 cm) cada una. En las charolas, se llenaron
tres hileras adyacentes con la combinación composta-
vermiculita (50-50 % en volumen) y tres hileras
con la combinación bagazo de agave-vermiculita
(50-50 % en volumen) procurando que la mezcla
no se perdiera en los orifcios de drenado. En una
sexta charola se evaluó también la ftotoxicidad de
un bagazo de agave que no había sido cocido para
hidrolizar los azúcares ±ermentables sino que estos
habían sido extraídos con agua caliente. Como testigo
positivo para cada charola, se llenaron tres hileras de
10 celdas cada una con turba sin que estas quedaran
pegadas a las muestras de composta o bagazo. Como
testigo negativo, se puso también en cada charola
una hilera de 10 celdas llenas de vermiculita. Poste-
riormente se colocaron dos semillas de pepino por
celda, cubriéndolas con aproximadamente 1 cm del
material a evaluar. Cada charola se colocó bajo la
in²uencia de luz ²uorescente en una jaula ±orrada
con plástico traslúcido (50
x
50
x
24.5 cm) para
ayudar a conservar la humedad del material durante
la evaluación. La temperatura dentro de las cámaras
se mantuvo en aproximadamente 27 ºC. Después de
14 días, se removieron las plantitas de cada charola,
registrándose el número de plantas con cotiledones
e hipocotiledones totalmente expuestos, para evaluar
el brote y el vigor relativo.
Pruebas de campo
Las compostas de bagazo de agave ±ueron pro-
badas como substrato para el cultivo de jitomate en
un vivero comercial de 24 hectáreas, implementado
con alta tecnología bajo un sistema de hidroponía.
Para esto se estableció un diseño de experimentos
completamente al azar de cuatro tratamientos y 10
repeticiones por tratamiento teniendo una maceta
por repetición, con una plántula de jitomate (
Bizart
injertada de
Maxifort
) de dos guías por maceta. Los
tratamientos ±ueron: 1) mezcla compuesta de pila 1
y 2 de composta de “La Co±radía”, 2) mezcla com-
puesta de pila 1 y 2 de composta de “La Regional”,
3) estopa de coco y 4) substrato de importación a
base de estopa de coco comprimida (llamado “co-
copeat”). Los substratos de los tratamientos 1, 2 y
3 se colocaron a manera de macetas, en bolsas de
plástico, añadiendo dos paladas de grava de tezontle
en el ±ondo de la bolsa, más aproximadamente 16
litros del respectivo substrato. El substrato del tra-
tamiento 4 estaba compactado y empacado en una
bolsa de plástico, que al añadirle agua, se hinchó
hasta un volumen similar a los otros substratos.
Una vez distribuidos los tratamientos al azar, las
bolsas se colocaron sobre rieles de drenado para
añadirles sufciente agua de la llave hasta bajar la
conductividad a 0.1 mmhos/cm. Posteriormente a
cada bolsa se le colocaron tres mangueras para el
suministro de los nutrientes requeridos por la planta
en ±orma líquida. La evaluación del comportamiento
de las compostas como sustrato para el cultivo de
jitomate se realizó con base en los cuatro primeros
cortes después de 55 días de haber trasplantado
las plántulas. La evaluación consistió en el total
de kilogramos de jitomate cosechados por corte,
así como la calidad de los mismos con base en los
estándares de la compañía consistentes en tamaño,
color y de±ormación.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El
cuadro I
presenta algunas propiedades ±ísicas
y químicas del bagazo de agave de las dos tequileras
estudiadas, así como de las compostas derivadas
de estos bagazos. En este cuadro se demuestra que
así como existió di±erencia en los dos procesos de
obtención de bagazo de agave, también química y
±ísicamente hay importantes di±erencias. Por ejemplo,
el contenido de médula y fbra ±ue marcadamente
di±erente, la di±erencia en el contenido de material
fno (médula) se re²ejó en la densidad de campo
para las dos ±uentes de bagazo. El bagazo de “La
Regional” con un contenido de médula del 56.3 %
tuvo una densidad de 123.9 kg m
–3
, mientras que el
bagazo de “La Co±radía” con un contenido menor de
médula (34.4 %), tuvo una densidad de campo de 90.6
kg m
–3
. La di±erencia en los procesos de obtención
del bagazo también se vio re²ejada en el contenido
G. Íñiguez
et al.
52
de hemicelulosa. El bagazo de “La Regional” con
mayor contenido de médula, tuvo más de hemicelu-
losa (14.85 %) que el bagazo de “La Cofradía” (7.94
%). Por otro lado, el bagazo con menor contenido de
médula (“La Cofradía”), tuvo mayor contenido de
LDA (32.31 vs 28.79 %). Los bagazos como el del
agave, son considerados residuos lignocelulósicos y
como tales tienen poco contenido de nitrógeno. En este
caso, el bagazo de “La Cofradía” tuvo un contenido
de NTK de 0.27 % y el de la “La Regional” de 0.35
%, contenido de nitrógeno que al ser relacionado
con su contenido de COT, dio una relación baja de
C:N, de 199.4 para el bagazo de “La Cofradía” y de
150.3 para el de “La Regional”. De aquí la necesidad
de haber añadido una fuente de nitrógeno (nitrato
de amonio) al inicio del compostaje para establecer
una relación C:N de 25:1, valor recomendado para
favorecer una buena biodegradación (25:1 a 30:1.
Rynk 1992, Willson 1989). Valores bajos conducen
a tener un exceso de nitrógeno disponible y mayores
pérdidas en forma de amoniaco, dentro de los gases
que se desprenden en el proceso de compostaje, en
cambio, valores altos dilatan la biodegradación de
residuos ricos en carbono (Sommer y Dahl, 1999,
Tiquia y Tam, 2000, Pagans
et al.
2006). En la
fgura
1
se presenta la evolución de la relación C:N y en la
fgura 2
la pérdida de nitrógeno durante 126 días de
compostaje. En los primeros 28 y 56 días de proceso,
en las pilas se percibió un ligero olor a amoniaco, lo
que signiFcó la pérdida de nitrógeno que se ilustra en
la
fgura 2
, donde se ve que las pérdidas en estos pri-
meros 56 días fueron del 63.5 % para las pilas de “La
Cofradía” y del 56 % para las pilas de “La Regional”.
Esas pérdidas se vieron re±ejadas al aumentar la re-
lación C:N durante esos días. Después de la octava
semana, la relación C:N bajó hasta quedar Fnalmente
en 16.2 para el bagazo de “La Regional” y de 14.8
para el bagazo de “La Cofradía”. De acuerdo a Lar-
CUADRO I.
ALGUNAS CARACTERÍSTICAS ²ÍSICAS Y QUÍMICAS DEL BAGAZO DE AGAVE Y SUS
COMPOSTAS
Bagazo de agave
Origen de la composta
Análisis
a
“La Cofradía”
“La Regional”
“La Cofradía”
“La Regional”
Médula (%)
b
34.40
56.30
-----
c
-----
Material ²ibroso (%)
b
65.60
43.70
-----
-----
Humedad ( %)
64.40
66.20
60.6
45.7
Materia seca (%)
35.60
33.80
39.4
54.3
pH
3.51
3.52
5.5
5.8
Conductividad mmho cm
–1
1.51
1.31
14.4
11.9
Densidad de campo (Kg m
–3
)
d
90.60
123.90
106.9
142.0
Cenizas (%)
d
3.10
5.30
11.8
18.6
Materia orgánica (%)
d
96.90
94.70
88.3
81.4
Carbono orgánico total (%)
d
53.83
52.61
49.0
42.5
Nitrógeno Total de Kjeldahl (NTK, %)
d
0.27
0.35
3.0
3.1
Relación C:N
199.40
150.32
16.2
14.5
²ibra detergente neutro (²DN, %)
d
55.33
57.80
-----
-----
²ibra detergente ácido (²DA, %)
d
47.40
42.95
-----
-----
Hemicelulosa (%)
d
7.94
14.85
3.4
2.4
Celulosa (% )
d
14.26
14.16
14.4
8.0
Lignina detergente ácido (%)
d
32.31
28.79
-----
-----
a
Promedio del análisis por triplicado de las muestras
b
Base húmeda
c
No determinado
d
Base seca
0
5
10
15
20
25
30
35
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Días
Relación C:N
Tequilera "La Cofradía"
Tequilera "La Regional"
Fig. 1.
Relación C:N durante el compostaje del bagazo de agave
de dos tequileras
COMPOSTAJE DE DOS FUENTES DISTINTAS DE BAGAZO DE AGAVE
53
ney y Hao (2007), la relación C:N es un indicador
de la estabilidad de la composta, la cual disminuye
conforme avanza el proceso de compostaje a valores
cercanos a 10:1. Zucconi y de Bertoldi (1987) por
ejemplo, sugirieron que una disminución de un valor
inicial de C:N de 33-40 o mayor, a un valor ±nal de
18-20 o menor, implicaría un avanzado grado de
estabilización.
Evolución de la temperatura
Las temperaturas que se generaron dentro de las
pilas de compostaje dan una idea de la intensidad
de biodegradación por la actividad microbiana, así
como la madurez de la materia orgánica (Charnay
2005). Las
fguras 3
y
4
muestran las evoluciones
de temperatura de acuerdo con la tendencia esperada
(Ross
et al.
(2006), esto es, un incremento debido a
la hidrólisis rápida de la materia orgánica disponible
por los microorganismos presentes en las pilas de
compostaje. En estas ±guras también se ilustran los
días en que se movieron las pilas para facilitar la
aireación y la adición de agua según fue necesario.
Como se puede apreciar en las ±guras, debido a la
fuente diferente de bagazo de agave, se presentaron
distintos patrones en la evolución de la temperatura.
En la
fgura 3
se aprecia que la temperatura máxima
alcanzada fue de 59 ºC el día 23 de compostaje y
durante el resto del proceso, la temperatura no rebasó
este valor. En cambio en la
fgura 4
se puede apreciar
que en el día 23 la temperatura máxima alcanzada fue
de 60 ºC, rebasando este valor en promedio del día 38
al 63 de compostaje, en otras palabras, se alcanzaron
mayores temperaturas de compostaje con el bagazo
de “La Regional” que con el de “La Cofradía”. El
alcanzar temperaturas superiores a los 59 ºC en ese
tiempo o más pronto, depende del tipo de residuos
que se estén sometiendo a proceso. Por ejemplo,
Bertran
et al.
(2004) en el compostaje de residuos
de viñedos con lodos de una planta de tratamiento
de aguas residuales, lograron temperaturas de 74 ºC
a los 54 días. Íñiguez
et al.
(2003) en el compostaje
de material de descarne de la industria de curtiduría,
lograron temperaturas de 54 ºC en los primeros 14 días
y de 75 ºC a los 28 días. También Íñiguez
et al.
(2006)
en el compostaje de biosólidos con bagazo de agave
alcanzaron temperaturas de 65 ºC en los primeros 18
días. Aunque las temperaturas mesofílicas (10-40 ºC)
facilitan también un efectivo compostaje, la mayoría
de los expertos sugiere mantener la temperatura entre
44 y 65 ºC (Rynk 1992). En términos generales, con
excepción de algunos puntos sobre todo cuando se
movieron las pilas para facilitar la aireación, el proceso
de compostaje con ambos bagazos se realizó en el
rango de temperatura recomendado por los expertos.
De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud
(WHO 2006), se menciona además que se logra el
saneamiento del algún material fecal en el compostaje,
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Tiempo (semanas)
Pérdida de NTK (como % del inicial)
Tequilera "La Cofradia"
Tequilera "La Regional"
Fig. 2.
Pérdidas de nitrógeno total Kjeldahl en relación al tiempo
de compostaje del bagazo de dos tequileras
10
20
30
40
50
60
70
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
Tiempo (días)
Temperatura (ºC)
pila1
pila2
Temperatura ambiental
Fig. 3.
Cambios de temperatura durante el compostaje de bagazo de agave de la tequilera “La
Cofradía”. (Las ²echas indican el día de movimiento de las pilas)
G. Íñiguez
et al.
54
si se tiene y mantiene la temperatura por arriba de los
50 ºC por lo menos durante una semana (EFSA 2007).
A los 126 días de compostaje se dio por terminado el
proceso, al bajar y estabilizarse la temperatura en los
30-36 ºC para ambos bagazos. Al fnal de este tiempo
el producto del compostaje presentó olor similar a una
tierra de jardinería con un color ca±é rojizo.
Pérdidas de materia seca, materia orgánica y
volumen
Al fnal del período de compostaje de 126 días,
las pérdidas de materia seca en las pilas con bagazo
de “La Co±radía” ±ueron del 62.2 % mientras que
para las pilas con bagazo de “La Regional” ±ueron
del 65.8 %. Una di±erencia entre ambos bagazos
apenas del 3.6 %, debido probablemente al mayor
contenido de médula en el bagazo de “La Regional”.
Íñiguez
et al.
(2006) al someter a compostaje du-
rante 155 días, biosólidos y bagazo de agave en una
proporción en kilogramos (base húmeda) de 1:1.9,
tuvieron una pérdida de materia seca del 67.8 %. Por
otro lado al relacionar los porcentajes de pérdida de
materia orgánica (ecuación 1) y volumen (ecuación
2), para el compostaje de bagazo de “La Co±radía”,
se encontró un coefciente de correlación de 0.99
con una ecuación de la recta de: y = 1.3425x–0.499.
Para el compostaje de bagazo de “La Regional”
el coefciente de correlación ±ue de 0.97 con una
ecuación de la recta de: y = 0.99x–0.911. Después
de 126 días de compostaje las pérdidas teóricas de
volumen (ecuación 2) ±ueron del 76.9 % para el
bagazo de ambas tequileras (
Fig. 5
). Las observa-
ciones demostraron que la reducción de volumen
durante el compostaje se debió a la reducción del
tamaño de partícula de los bagazos, el aumento de
la densidad de campo (
Cuadro I
), así como a la
pérdida de la materia seca. Las pérdidas teóricas de
materia orgánica, de acuerdo a la ecuación 1, ±ueron
muy similares para ambos bagazos: 73.6 % para el
bagazo de “La Co±radía” y 71.5 % para el bagazo
de “La Regional” (
Fig. 6
). Debido a las cantida-
des relativamente pequeñas de materia prima que
se utilizaron para este estudio de compostaje ±ue
posible determinar, en la práctica, las pérdidas de
materia orgánica para el bagazo de ambas tequileras.
Para el bagazo de “La Co±radía” esta pérdida ±ue
del 65.6 %, teniendo una di±erencia del 8.1 % con
la pérdida teórica (73.6 %), mientras que para el
bagazo de “La Regional”, la pérdida ±ue del 65.8
%, una di±erencia con la pérdida teórica del 5.7 %
(71.5 %). Estos resultados demuestran la validez de
poder utilizar la ecuación 1 para calcular la pérdida
de materia orgánica cuando se realicen compostajes
de estos bagazos a mayor escala, tomando en cuenta
solamente el contenido de cenizas al inicio y fnal
del proceso sin tener que pesar los kilogramos de
masa obtenida.
10
20
30
40
50
60
70
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
Tiempo (días)
Temperatura (ºC)
pila1
pila 2
Temperatura ambiental
Fig. 4.
Cambios de temperatura durante el compostaje de bagazo de agave de la tequilera “La
Regional” (Las ²echas indican el día de movimiento de las pilas)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0
4
8
12
16
Tiempo (semanas)
Pérdida de volumen (% del inicial)
Tequilera "La Cofradia"
Tequilera "La Regional"
Fig. 5.
Cambios de volumen durante el compostaje de bagazo
de agave de dos tequileras. Valores expresados como la
media de las dos pilas ³ la desviación estándar
COMPOSTAJE DE DOS FUENTES DISTINTAS DE BAGAZO DE AGAVE
55
Evolución del pH
La
fgura 7
presenta la evolución de los valores de
pH en muestras de bagazo de agave y compostas de
las fábricas de tequila “La Cofradía” y La Regional”.
Para las muestras de la primera tequilera, la evolu-
ción del pH fue siempre en ascenso desde un valor
de 3.5 hasta 5.5 al ±nal del compostaje. En cambio
para las muestras del bagazo de la segunda tequilera,
aunque el pH empezó también en 3.5, a los 28 días
apenas se registró un valor de 3.7 en comparación a
4.6 para las muestras de la tequilera “La Cofradía”.
Al ±nal del compostaje el valor de pH fue de 5.8.
Como podrá observarse también en esta ±gura, entre
las dos muestras de composta de ambas tequileras,
en los primeros 28 días, en las pilas de composta de
“La Regional” se presentó una etapa de acidi±cación
por la probable producción de ácidos orgánicos, este
fenómeno probablemente ocurrió por falta de oxige-
nación. La formación microbiológica de ácidos y la
descomposición de éstos, depende del nivel de oxí-
geno y la temperatura. A mayores concentraciones de
oxígeno, menores concentraciones de ácidos con un
aumento más rápido de pH (Beck-Friis
et al.
2001).
Probablemente la formación y acumulación de ácidos
orgánicos no se manifestó tan marcadamente en las
pilas de “La Cofradía”, como en las de “La Regional”
debido a que el bagazo de “La Cofradía”, al inicio
del compostaje, tenía una densidad de campo de
90.6 kg m
3
mientras que el bagazo de “La Regional”
tenía una densidad de 123.9 kg m
3
lo que pudo faci-
litar una mejor aireación pasiva en toda la pila.
Análisis granulométrico
La
fgura 8
presenta el análisis granulométrico
realizado a las dos compostas, productos del bagazo
de agave de las dos tequileras estudiadas y su compa-
ración con la turba (
Sphagnum
); la cual es el sustrato
mundialmente utilizado (Puustjarvi 1994, Abad
et al
.
2005). Los porcentajes en peso de las dos compostas
no mostraron grandes diferencias, como tampoco
existieron frente a la turba. El 97.5 % de las partículas
se encontraron distribuidas casi uniformemente entre
las aberturas 4.7 y 0.25 cm, con muy pocos ±nos y
partículas retenidas en la malla con abertura de 0.1
cm, ya que entre estas dos categorías de partículas,
apenas se recolectó el 1.5 y 3.7 % para las compostas
de “La Cofradía” y “La Regional”. Al respecto, diver-
sos autores como: Raviv
et al
. (1986), Bunt (1988) y
Handreck y Black (1991) indican que el tamaño de
las partículas de los sustratos afecta al crecimiento
de la planta a través del tamaño de los poros y que
la distribución del tamaño de las partículas y de los
poros determina el balance entre el contenido de agua
y aire del sustrato a cualquier nivel de humedad. Así
también Raviv
et al
. (1986) y Puustjarvi (1994), de±-
nen al mejor sustrato como aquel material de textura
media a gruesa, con una distribución del tamaño de
las partículas entre 0.25 y 2.5 mm, el cual retiene
su±ciente agua fácilmente disponible y presenta,
además, un adecuado contenido en aire. Estas ase-
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Tiempo (semanas)
Pérdida de peso (% del inicial)
Tequilera "La Cofradia"
Tequilera "La Regional"
Fig. 6.
Pérdida de peso del bagazo de agave durante el compos-
taje. Valores expresados como la media de las dos pilas
² la desviación estandar
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110 120
130 140
Días
pH
Bagazo de agave de "La Cofradía"
Bagazo de agave de "La Regional"
Fig. 7.
Cambios en el pH durante el compostaje de bagazo de
agave de dos fábricas de tequila. Valores expresados
como la media de las dos pilas ² la desviación estandar
Fig. 8.
Clasi±cación por tamaño de partículas (según la abertura
de la malla en cm) de “turba” y composta de bagazo de
agave de dos
2.4
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
"Turba"
"La Cofradía"
"La Regional"
% de material retenido
4.7
2
1
0.5
0.25
0.1
Finos
9.5
15.7
17.8
18.9
19.3
16.7
18.5
20.6
20.7
13.1
19.8
18
18.8
23.3
23.1
12.3
9.0
0.9
0.6
1.3
G. Íñiguez
et al.
56
veraciones fortalecen los resultados obtenidos en las
compostas de ambas tequileras, las cuales podrán
ser utilizadas como sustratos para cultivos sin suelo
similar a lo que se hace con la turba
Sphagnum
, pero
con un manejo del fertiriego diferente ya que la turba
posee mayor porcentaje de partículas Fnas que las
compostas estudiadas.
Características hidrológicas
La
fgura 9
presenta algunas características hi-
drológicas de diferentes materiales analizados en
términos de volumen de material sólido (MS), agua
fácilmente asimilable (A±A), agua de reserva (AR),
agua difícilmente asimilable (ADA) y capacidad de
aire (CA). De los 5 materiales analizados, la compos-
ta de “La Cofradía” fue la que tuvo una mayor capa-
cidad de aire (65 %) seguida por la composta de “La
Regional” (49.2 %). Sin embargo el haber reFnado
las compostas de “La Cofradía” y “La Regional” para
abrir el material Fbroso trajo como consecuencia que
éstas adquirieran características hidrológicas muy
similares a la turba, resultados interesantes que habría
que tomar en cuenta en estudios posteriores al querer
tomar estos materiales como sustitutos de la turba.
Brote y vigor relativo.
De acuerdo con la metodo-
logía de bioensayos cualitativos para la evaluación de
madurez de compostas en términos de brote, resultó
que, para las compostas de ambas tequileras, se tuvie-
ron resultados de compostas muy maduras para las
pilas 1 y 2 de la tequilera “La Cofradía” y para la pila
1 de la tequilera “La Regional”. El brote para las pilas
1 y 2 de “La Cofradía” fue del 100 y 94% mientras
que, para la composta de la pila 1 de “La Regional”,
el brote fue del 100%. Según la técnica de evaluación
(TMCC, 2001. Método 05.05-A), un subtrato a base
de composta y vermiculita (mezcla al 50-50 % en vo-
lumen), con valores de brote mayores al 90 %, indica
una composta muy madura, valores entre el 90-80 %
Fig. 9.
Propiedades físicas de diferentes materiales analizados: porcentaje de volumen
de material sólido (MS), agua fácilmente asimilable (A±A), agua de reserva
(AR), agua difícilmente asimilable (ADA) y capacidad de aire
0%
20%
40%
60%
80%
100%
"La Cofradía"
"La Regional"
Refinado "La
Cofradía"
Refinado "La
Regional"
"Turba"
CA
ADA
AR
AFA
MS
8.1
9.2
11.3
8.5
8.7
13.1
33.2
35.7
29.9
17.6
20.0
28.1
29.0
25.4
65.0
49.2
24.9
19.7
25.4
5.5
una composta madura y valores menores al 80 % una
composta inmadura. Según la referencia anterior, la
composta de la pila 2 de la tequilera “La Regional”
resultó ser como una composta madura ya que su valor
de brote fue del 83 %. En cuanto a los análisis de vigor
relativo los resultados indicaron que sólo la composta
de la pila 1 de la tequilera “La Regional” resultó ser
muy madura. La composta de la pila 2 y las de las pilas
1 y 2 de la tequilera “La Cofradía” resultaron ser com-
postas inmaduras por haber tenido resultados de vigor
menores al 85 % ya que según los datos de referencia
del TMCC (2001. Método 05.05-A) valores de vigor
relativo, mayores al 95 %, indican compostas muy
maduras, valores entre el 85-95 % compostas ma-
duras y valores menores al 85 % indican compostas
inmaduras. Sin embargo dos meses después, antes de
realizar el estudio de campo con jitomate, se repitió
la prueba vigor para las compostas de las cuatro pilas,
resultando en este caso, valores de vigor para todas
las compostas entre 85-95 %, lo que signiFcó que las
compostas ya podían considerarse como maduras. En
algunos casos como en este, es importante para mejorar
su calidad, que las compostas antes de ser utilizadas en
la agricultura permanezcan estáticas un tiempo extra
(tiempo de maduración) para dar oportunidad a que
sucedan algunos cambios benéFcos que sólo se dan a
bajas temperaturas mesofílicas (Rynk 1992). Por otro
lado no se registró brote alguno de semillas de pepino
cuando se pusieron a germinar en bagazo de agave
sin haber sido sometido al compostaje. En bagazo de
agave sin cocción sino sólo “lavado” con agua caliente
para extraer los azúcares fermentables, germinaron el
100 % de las semillas sembradas, lo que demuestra
que durante el cocimiento de las cabezas de agave para
hidrolizar los azúcares fermentables se forman mela-
noidinas, compuestos Ftotóxicos (Sirianuntapiboon
et
al.
1988, Wedzicha y Maputo 1992, Kitts
et al.
1993),
que luego habrá que degradar a través del compostaje
COMPOSTAJE DE DOS FUENTES DISTINTAS DE BAGAZO DE AGAVE
57
para que el producto residual pueda ser utilizado con
fnes agrícolas.
Pruebas de campo
El
Cuadro II
presenta la relación de la producción
de jitomate en los primeros cuatro cortes, después de
55 días de haber sido transplantadas las plántulas de
jitomate en los substratos composta de “La Co±ra-
día”, composta de “La Regional”, estopa de coco y
“cocopeat”. Como se puede observar en ninguno de
los cuatro cortes ni al fnal de un período de cosecha
de 21 días hubo di±erencia estadística signifcativa
(≤ 0.5) en los cuatro substratos utilizados, en cuanto
al total de gramos de jitomates producidos por plan-
ta, así como en la calidad de los mismos (g/planta)
evaluada por color, diámetro y de±ormaciones. Por
lo anterior los resultados de este estudio pueden
servir como base para intentar sustituir sustratos de
importación, no sólo para la producción de jitomate
sino también para otras hortalizas.
CONCLUSIONES
Se han realizado muchos trabajos sobre el com-
postaje de di±erentes residuos orgánicos, pero sin
embargo poco se ha publicado sobre el compostaje
del bagazo de agave. Lo anterior a pesar de que
la industria del tequila ha optado por este proceso
para manejar el residuo lignocelulósico que se
genera en grandes cantidades; siendo esto así este
trabajo viene a contribuir con conocimientos para
entender mejor el proceso estabilización del bagazo
de agave. Por otro lado, se sabe que el compostaje
es un proceso destructivo de la materia orgánica
para convertirla en CO
2
y agua. En este trabajo
se pretendió impedir la mineralización completa
del bagazo de agave, para tratar de darle un valor
agregado a través de la obtención de un producto
que sirviera como sustrato para sustituir aquellos
sustratos tradicionales en la producción de jitomate,
logrando con esto, el objetivo principal del estudio.
CUADRO II.
RELACIÓN EN LA PRODUCCIÓN DE JITOMATE DE PLANTAS DESARROLLADAS
EN DIFERENTES SUSTRATOS
Sustrato
Producción
Composta de
“La Co±radía”
Composta de
“La Regional”
Estopa de
coco
“Cocopeat”
Primer corte
1
Total de jitomates, g/planta
198.3
a
165.5
a
168.5
a
184.0
a
Jitomates de calidad, g/planta
86.0
b
38.5
b
87.0
b
37.0
Peso del jitomate de calidad, g
*
123.0
128.0
145.0
125.0
Segundo corte
2
Total de jitomates, g/planta
558.5
a
406.0
a
471.0
a
368.0
a
Jitomates de calidad, g/planta
309.0
b
218.5
b
298.0
b
249.0
b
Peso del jitomate, g
114.0
109.0
119.0
113.0
Tercer corte
3
Total de jitomates, g/planta
528.5
a
786.5
a
600.2
a
621.5
a
Jitomates de calidad, g/planta
380.5
b
618.5
b
420.0
b
539.5
b
Peso del jitomate, g
152.2
112.5
123.5
117.3
Cuarto corte
4
Total de jitomates, g/planta
1 366.5
a
1 007.0
a
1 331.5
a
1 802.5
a
Jitomates de calidad, g/planta
1 064.5
a
744.0
a
1 110.7
a
1 488.0
a
Peso del jitomate, g
208.7
169.1
222.1
240.5
Rendimiento total
5
Total de jitomates, kg/planta
2.652
a
2.367
a
2.571
a
2.976
a
Jitomates de calidad, g/planta
1.850
a
1.619
a
1.916
a
2.313
a
Peso del jitomate, g
149.5
129.6
152.4
148.9
1
Después de 55 días de haber transplantado la plántula.
2
Siete días después del primer corte.
3
Siete días después del segundo corte.
4
Siete días después del tercer corte.
5
En 21 días de cosecha.
a, b
Valores con la misma letra en mismo renglón no diferen a p ≤ 0.5 mediante el análisis por di±erencia
mínima signifcativa.
*
Peso promedio según estándares de la compañía basados en color, diámetro y de±ormaciones.
G. Íñiguez
et al.
58
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