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UTILIZACIÓN DE SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA TEQUILERA. PARTE 11.
COMPOSTAJE DE BAGAZO DE AGAVE CRUDO Y BIOSÓLIDOS PROVENIENTES DE UNA
PLANTA DE TRATAMIENTO DE VINAZAS TEQUILERAS
Ramón RODRÍGUEZ
1
, Juan Francisco JIMÉNEZ
2
, José Ignacio del REAL
2
, Eduardo SALCEDO
3
,
Juan Francisco ZAMORA
1
y Gilberto ÍÑIGUEZ
3
*
1
Universidad de Guadalajara, Departamento de Botánica y Zoología. Km. 15.5 carretera Guadalajara-Nogales.
Las Agujas, Zapopan, Jalisco. Apartado Postal 1-139. CP 45110
2
Tequila Sauza SA de CV y SRL de CV. Av. Vallarta 6503, Local 49-E Centro Comercial Concentro, Col.
Ciudad Granja, Zapopan, Jalisco. CP 45010
3
Universidad de Guadalajara, Departamento de Madera, Celulosa y Papel. Km. 15.5 carretera Guadalajara-
Nogales. Las Agujas, Zapopan, Jalisco. Apartado Postal 52-93. CP 45020
* Autor responsable: giniguez@dmcyp.cucei.udg.mx
(Recibido noviembre 2012, aceptado julio 2013)
Palabras clave: residuos del tequila, composta, vinazas, bagazo de agave
RESUMEN
Se realizó un estudio de campo para el compostaje de bagazo de agave crudo empleando
agua y biosólidos para mantener la humedad del proceso. Se pusieron en compostaje
ocho pilas de 30 toneladas de bagazo cada una. Las pilas 1-4 se movieron cada semana
para la aireación y adición de agua o biosólidos. A la pila 1 se agregaron 1560 L de agua;
a las pilas 2-4, 1560, 3120 y 4680 L de biosólidos, respectivamente. A las pilas 5-8 se
les añadió progresivamente la misma cantidad de agua o biosólidos, con la salvedad
de que éstas se movieron cada dos semanas. Cada tercer día se midió la temperatura
de las pilas y se grafcó el promedio de seis sensores en relación con el tiempo de
compostaje. Cada siete o catorce días –según correspondiera al tiempo de volteo– se
tomaron muestras de cuatro puntos de las diferentes pilas para el análisis de humedad,
pH y conductividad eléctrica (CE). Al fnal del periodo de compostaje, el color, olor y
textura del material de las ocho pilas se volvió semejante a tierra de jardinería. En este
punto se tomaron muestras compuestas para un análisis microbiológico, granulomético
y químico. La relación de kg de bagazo procesado / L de agua o biosólidos añadidos
para las pilas de los tratamientos 1-8 fue de 1/0.728, 1/0.676, 1/1.04, 1/1.56, 1/0.52,
1/0.364, 1/0.572 y 1/0.858, respectivamente. Si se considera esta última relación para
añadir vinazas (como actualmente se practica) en lugar de biosólidos a las pilas de
compostaje de bagazo de agave, y si se toma la estadística del CRT de 2011 en cuanto
a producción de bagazo y vinazas, se concluye que en el compostaje de bagazo sola-
mente se podría disponer de 59.6 % de las vinazas generadas durante el proceso de
fermentación; por tanto, 40.4 % requeriría otro tipo de manejo.
Key words: tequila residues, compost, vinasses, agave bagasse
Rev. Int. Contam. Ambie. 29 (4) 303-313, 2013
R. Rodríguez
et al.
304
ABSTRACT
A feld study was conducted For composting raw agave bagasse using water or biosol
-
ids to maintain the process’s moisture. Eight 30-ton piles of bagasse were composted.
Piles 1-4 were moved once a week for aeration and addition of water or biosolids. Pile
1 was added with 1560 L of tap water and piles 2-4 with 1560, 3120 and 4680 L of
biosolids, respectively. Piles 5-8 were added with the same amount of water or biosol-
ids quantity, but were moved every two weeks. The piles’ temperature was measured
every third day and the average of six sensors was plotted according to the compost-
ing time. Every seven or 14 days, depending on the turning time, samples from four
points of each pile were taken for moisture, pH and electric conductivity analyses. At
the end of the composting period, the color, smell and texture of the composts from the
piles became similar to gardening soil. At this point composite samples were taken for
microbiological, granulometric and chemical analysis. The ratio of raw agave bagasse
(kg) / water or biosolids (L) added to the piles of each treatment (1-8) was 1/0.728,
1/0.676, 1/1.04, 1/1.56, 1/0.52, 1/0.364, 1/0.572 and 1/0.858, respectively. If the lat-
ter ratio is considered to add vinasses (as currently practiced in the tequila industry)
instead of biosolids, and the 2011 CRT statistic with regards to bagasse and vinasse
production is considered, it is concluded that only 59.6 % of vinasses produced could
be disposed in the composting of bagasse, while the remaining 40.4 % would require
a different kind of disposal.
INTRODUCCIÓN
La producción de tequila ha contribuido al desa-
rrollo agrícola e industrial de México, especialmente
en el estado de Jalisco. En los últimos nueve años
el consumo de agave y producción de tequila se
han incrementado notablemente. De 2003 a 2011,
la industrialización de cabezas de agave aumentó
de 412 900 toneladas; a 998 400 toneladas, con un
máximo de 1 125 100 en 2008 (CRT 2011). Afortu-
nadamente, este explosivo crecimiento de la industria
del tequila no ha desatendido el manejo y disposición
de dos de los principales subproductos: el bagazo y
las vinazas. Respecto a éstas –aunque falta mucho
por hacer dado su alto poder contaminante–, sólo
contadas empresas han resuelto con éxito su manejo
a razón de su capacidad instalada; los métodos más
empleados son separación de sólidos sedimentables
y digestión anaerobia seguida por lagunas de airea-
ción o lodos activados. En lo referente al manejo del
bagazo, la mayoría de las empresas han optado por
el compostaje, eminentemente como recurso para
disponer de las vinazas, los sólidos sedimentables o
los biosólidos de las plantas de tratamiento. Debido a
que la literatura al respecto es escasa, el objetivo del
presente trabajo es estudiar el proceso de compostaje
del bagazo en campo, considerando condiciones nor-
males de operación, como tiempo, volteo y adición
de agua o biosólidos.
MATERIALES Y MÉTODOS
La presente investigación se realizó en las instala-
ciones del Rancho el Indio, propiedad de la empresa
Tequila Sauza, SA de CV y SRL de CV ubicado en
el municipio de Tequila, Jalisco, con coordenadas
20º53’41” N y 103º50’10.50’’ W. Se utilizaron baga-
zo de agave y biosólidos facilitados por la destilería
La Perseverancia y la Planta Tratadora de Aguas
Residuales (PTAR) propiedad de la misma empresa
tequilera. El bagazo fue bagazo crudo proveniente del
destrozo inicial de las cabezas posterior a la extrac-
ción de los azúcares hidrolizados con agua caliente.
Los biosólidos de la PTAR se extrajeron del tanque
de sedimentación de una laguna de aireación de forma
intermitente, tras el tratamiento de vinazas mediante
la separación física de sólidos y digestión anaerobia.
Se formaron ocho pilas con bagazo fresco, de
aproximadamente 30 toneladas por pila y 30 m de
largo por 1.25 m de alto. El proceso de compostaje
se realizó al aire libre siguiendo el método de pilas
con volteos (Rynk 1992). Cada pila se inoculó con
aproximadamente 10 % de bagazo proveniente
de pilas con 60 días de compostaje, distribuido en
la parte superior con un tractor de pala frontal y
mezclado con el bagazo fresco con una volteadora
mecánica. Cada pila representó un tratamiento bajo
las condiciones de operación descritas en el
cuadro I
.
Para los tratamientos 1, 2, 3 y 4, se consideró agregar
COMPOSTAJE DE BAGAZO DE AGAVE Y BIOSÓLIDOS
305
agua o biosólidos, con movimiento de las pilas cada
siete días, mientras que para los tratamientos 5, 6, 7
y 8 el movimiento fue cada catorce días.
Cada tercer día se midió la temperatura de las
pilas por medio de seis sensores (termómetros de
carátula marca Rochester, de 13 cm de diámetro y
con varilla de 60 cm) colocados en línea recta sobre
la parte superior de la pila. Posteriormente se grafcó
el promedio de las temperaturas registradas con re-
lación al tiempo de compostaje. Cada siete o catorce
días, según correspondiera, se tomaron submuestras
de 1/2 kg de cuatro puntos a 40 cm de profundidad,
partiendo de la parte superior, seleccionados al azar a
lo largo de la pila, con las cuales se formaron mues-
tras compuestas al fnal de la colecta. Se analizó el
contenido de humedad o materia seca, pH y conduc-
tividad eléctrica (CE) de las muestras.
Al fnal del compostaje se ubicaron cuatro puntos
de muestreo en las ocho pilas, con los cuales se pre-
paró una mezcla compuesta de 1 kg para el análisis
de materia orgánica (MO), cenizas, carbono orgánico
total (COT), nitrógeno total Kjeldahl (NTK), potasio
(K), fósforo (P), sodio (Na), calcio (Ca), magnesio
(Mg), cobre (Cu), hierro (Fe), boro (B), arsénico (Ar),
cadmio (Cd), cromo (Cr), mercurio (Hg), níquel (Ni),
plomo (Pb) y zinc (Zn). Como resultado se tomó el
promedio de los cuatro puntos analizados. Después de
secarse a 50 ºC, las muestras compuestas se molieron
y guardaron en bolsas de plástico hasta ser analiza-
das. El análisis granulométrico y microbiológico se
practicó a una muestra compuesta.
Por otro lado se analizó el contenido de humedad,
MO, ceniza, COT, NTK, P, Ca, Mg, Cu, Fe, Zn, K,
Na, CE y pH del bagazo de agave crudo y los bio-
sólidos. La humedad o materia seca se determinó al
secar una muestra durante 24 horas a 105 ºC. Para el
análisis de cenizas, la muestra se puso a la muFa a
550 ºC por dos horas. El material volátil se consideró
MO (AOAC 1984). El pH y la CE se determinaron
en extractos en agua; la relación peso/volumen fue
de 1:5 (CWMI 1996). El pH y la conductividad se
midieron con un potenciómetro y conductímetro
integrado marca Conductronic modelo PC18. El
contenido de NTK se determinó por el procedimiento
macro-Kjeldahl (AOAC 1984). El COT se calculó
mediante la siguiente ecuación (Golueke 1977): %
COT = (100-cenizas)/1.8. La relación C:N se calculó
a partir de los análisis anteriores de COT y NTK. El
total de P, Ca, Mg, Cu, Fe, Zn, K, Na, Ar, Cd, Cr,
Hg, Ni y Pb se determinó por espectrofotometría de
CUADRO I
. CONDICIONES EN LAS QUE SE OPERÓ EL PROCESO DE COMPOSTAJE
Semana
Manejo
Tratamiento (30 ton de bagazo de agave más la adición de L de agua o biosólidos)
1
a
2
b
3
b
4
b
5
a
6
b
7
b
8
b
1
Inoculación y volteo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
2
Reposo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
3
Riego y volteo
1560
1560
3120
4680
1560
1560
3120
4680
4
Riego y volteo
1560
1560
3120
4680
(-)
c
(-)
(-)
(-)
5
Riego y volteo
1560
1560
3120
4680
1560
1560
3120
4680
4
Riego y volteo
1560
1560
3120
4680
(-)
c
(-)
(-)
(-)
7
Riego y volteo
1560
1560
3120
4680
1560
1560
3120
4680
4
Riego y volteo
1560
1560
3120
4680
(-)
c
(-)
(-)
(-)
9
Volteo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
10
Volteo
positivo
positivo
positivo
positivo
(-)
(-)
(-)
(-)
11
Riego y volteo
1560
1560
3120
4680
1560
1560
3120
4680
12
Riego y volteo
1560
1560
3120
4680
(-)
(-)
(-)
(-)
13
Volteo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
positivo
14
Volteo
positivo
positivo
positivo
positivo
(-)
(-)
(-)
(-)
15
Riego y volteo
3120
1560
3120
4680
1560
1560
3120
4680
16
Riego y volteo
1560
1560
1560
2340
3120
(-)
(-)
(-)
17
Riego y volteo
1560
1560
1560
2340
1560
1560
1560
2340
18
Riego y volteo
1560
1560
+
d
+
(-)
(-)
(-)
(-)
19
Riego y volteo
1560
1560
+
+
3120
1560
(+)
(+)
Total de volteos
18
18
18
18
11
10
10
10
Total de L de agua o de Biosólidos
añadidos
21 840
20 280
31 200
46 800
15 600
10 920
17 160
25 740
Relación kg de bagazo/L de Agua
o de biosólidos añadidos
1/0.728
1/0.676
1/1.04
1/1.56
1/0.52
1/0.364
1/0.572
1/0.858
a
L de agua.
b
L de biosólidos.
c
No correspondía.
d
Sólo volteo
R. Rodríguez
et al.
306
emisión atómica acoplado inductivamente después
de la digestión de la muestra con agua regia, según
los procedimientos de la TMECC (2001).
Análisis granulométrico
El análisis se realizó a las ocho pilas de compos-
ta, utilizando 100 g de muestra de material seco al
aire en dos tamices ordenados por tamaños (4.75 y
1.18 mm) sobre la tamizadora. El proceso duró diez
minutos a máxima amplitud y de forma intermitente
(Martínez
et al
. 1988). Al cabo de este periodo se
pesó el contenido de cada tamiz y del colector de
fondo en recipientes tarados, con precisión de 0.01 g.
Análisis microbiológico
Se analizó la presencia de coliformes fecales,
Salmonella
spp.
y huevos de helmintos en las mues-
tras compuestas de las ocho compostas, siguiendo
los lineamientos establecidos en la Norma Ofcial
Mexicana correspondiente (SEMARNAT 2003).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El
cuadro II
presenta algunas características físi-
cas y químicas del bagazo de agave y los biosólidos
utilizados en el estudio. Un rasgo importante del
bagazo de agave crudo, a diferencia del bagazo de
piñas cocidas, es su mayor contenido de humedad. El
contenido de humedad en este estudio fue de 80 %;
Íñiguez
et al
. (2005, 2006) e Íñiguez y Vaca (2001)
reportaron 74, 71 y 74 %, mientras que para bagazos
cocidos, Íñiguez
et
al
. (2001, 2003, 2011) reportaron
valores de 65, 55.1 y 66.2 %. El contenido inicial de
humedad del bagazo crudo puede retardar el arranque
del compostaje, ya que lo recomendado es entre 40-
65 % (Rynk
et al.
1992); en consecuencia, también
puede retardar la adición de biosólidos o lodos, dado
que por lo general contienen altos volúmenes de agua.
En este caso, el contenido de agua de los biosólidos
fue de 97 %. El contenido de agua de otros biosólidos
puede ser menor (84.2 %), sobre todo si se pasan por
un fltro de bandas antes de incorporarse al compos
-
taje (Íñiguez
et al
. 2006).
El nitrógeno y el carbono son los dos nutrientes
microbianos más importantes, puesto que el segundo
se utiliza como fuente de crecimiento y energía y
el primero para la formación celular y síntesis de
proteínas. En el bagazo de agave, la relación C/N
fue de 66.9 (
Cuadro II
), que por lo general es muy
alta en residuos lignocelulósicos. Para otras mues-
tras de bagazo de agave crudo la relación fue de
95.5 (Íñiguez y Vaca 2001) y 146.1 (Íñiguez
et al
.
2005). Para muestras de bagazo cocido, Íñiguez
et
al
. (2003, 2011) reportaron relaciones de 126, 199.4
y 150.3. Cabe mencionar que Rynk
et al
. (1992)
recomendaron una relación entre 25:1 y 30:1 para
la rápida estabilización del carbono sin pérdida de
nitrógeno. Por otro lado, la baja relación C:N de los
biosólidos (6.61,
Cuadro II
)
que se añadieron al
bagazo, ayudará a mejorar el tiempo de compostaje
del bagazo.
Con respecto al pH del bagazo (
Cuadro II
), a
diferencia del reportado en este estudio (6.2), Íñi-
guez
et al
. (2006) reportaron un valor de 5.4 para
una muestra de bagazo crudo. Para dos muestras
diferentes de bagazo cocido, Íñiguez
et al
. (2011)
reportaron un valor de pH de 3.5. Por su parte, el
pH de los biosólidos presentó un valor alto (8.5), a
diferencia del valor de las vinazas (3.6-3.9) que re-
portaron Íñiguez y Peraza (2007). Lo anterior se debe
a que las vinazas se neutralizaron antes de entrar al
digestor anaerobio, para luego tratarse en la laguna
con aireación intermitente, de donde se obtuvieron
los biosólidos que sirvieron como recurso humectante
para el compostaje del bagazo.
El
cuadro I
presenta las condiciones en las que
se operó el proceso de compostaje en campo. En
CUADRO II.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS
DEL BAGAZO DE AGAVE Y BIOSÓLIDOS
Análisis
Bagazo de agave
Biosólidos
pH
4.8
8.51
CE (mS cm
–1
)
0.14
4.12
MO (%)
a
88.60
78.00
Ceniza (%)
a
11.40
22.00
COT (%)
a
51.51
45.37
Relación C/N
66.90
6.61
NTK ( %)
a
0.77
6.87
P (%)
a
0.07
1.88
K (%)
a
0.26
1.32
Na (%)
a
0.05
1.92
Ca (%)
a
3.68
1.98
Mg (%)
a
0.23
0.59
Cu (ppm)
a
4.85
143.95
Fe (ppm)
a
371.00
6010.10
Zn (ppm)
a
30.49
2219.58
B (ppm)
a
161.23
264.56
Ar (ppm)
a
nd
b
3.45
Cd (ppm)
a
nd
31.0
Cu (ppm)
a
nd
106
Cr (ppm)
a
nd
40.1
Hg (ppm)
a
nd
<0.500
Ni (ppm)
a
nd
38.8
Pb (ppm)
a
nd
632
a
Base seca
b
No determinado
COMPOSTAJE DE BAGAZO DE AGAVE Y BIOSÓLIDOS
307
términos generales, los tratamientos 1, 2, 3 y 4 fueron
prácticamente los mismos que los tratamientos 5, 6,
7 y 8, ya que sólo cambió el tiempo de volteo. Las
pilas de los primeros cuatro tratamientos se removie-
ron cada siete días y las pilas restantes cada catorce.
A la pila del tratamiento 1 se añadieron 1560 L de
agua; a las pilas de los tratamientos 2, 3 y 4, 1560,
3120 y 4680 L de biosólidos, respectivamente. Por
cada ocasión de volteo, a la pila del tratamiento 5
se le añadió la misma cantidad de agua que a la pila
del tratamiento 1; a las pilas de los tratamientos 6, 7
y 8, la misma cantidad de biosólidos que a las pilas
2, 3 y 4. Las pilas de todos los tratamientos perma-
necieron estáticas las dos primeras semanas, por lo
que la rutina comenzó conforme a lo programado a
la tercera semana. En las semanas 9, 10, 13 y 14 no
se hizo el riego correspondiente debido a problemas
en el sistema de bombeo; sin embargo, se efectuó el
volteo de la manera programada.
Por otro lado, en el transcurso del compostaje
se hicieron ajustes en la dosis de agua, como fue el
caso de los tratamientos 1 (semana 15) y 5 (semanas
16 y 19), a los que se añadió el doble de agua por
encontrarse el material bastante seco. En cambio, en
los tratamientos 3 y 4 (semanas 16 y 17) se redujo
a la mitad la cantidad de lodos añadidos debido a la
alta humedad (
Figs. 1
y
2
). Al fnal de 19 semanas,
las pilas de los primeros cuatro tratamientos se remo-
vieron 18 veces, y las pilas de los otros 4 tratamientos
se removieron diez veces con excepción de la pila 5,
que se removió once veces. En ambos esquemas de
manejo, al fnal del compostaje las pilas tuvieron una
altura aproximada de 55 cm y su color, olor y textura
se tornó semejante a tierra de bosque.
Se encontró que la relación de kg de bagazo
procesado / L de agua o biosólidos añadidos fue de
1/0.728, 1/0.676, 1/1.04, 1/1.56, 1/0.52, 1/0.364,
1/0.572 y 1/0.858 para las pilas de los tratamientos
1-8, respectivamente. Íñiguez
et al
. (2005), encontra-
ron que durante 242 días de proceso se utilizaron en
promedio 0.44 L de vinazas/kg de bagazo en estudios
piloto de compostaje de bagazo de agave crudo. En
el caso en que se utilizó urea para ajustar la relación
C:N a 25:1, se consumieron en promedio 0.828 L
de vinazas /kg de bagazo durante 228 días de com-
postaje (Íñiguez
et al
. 2005), relación casi por mitad
a la de este estudio en el tratamiento 4 (1.56 L/kg
de bagazo), al que se añadió la mayor cantidad de
biosólidos, con la diferencia también que en este caso
el proceso tomó 140 días.
Muchas compañías tequileras han intentado resol-
ver el manejo de vinazas por medio del compostaje,
esto es, añadir tantas vinazas como sea posible a las
pilas de bagazo en proceso. Sin embargo, las esta-
dísticas recientes del Consejo Regulador del Tequila
(CRT 2011) revelan un consumo de 998 400 tonela-
das de cabezas de agave, de las cuales 40 % deriva
en bagazo (Cedeño 1995). A su vez, la producción
de tequila (261.1 millones de L, 40 % Alc. Vol.)
genera 10 L de vinazas por litro de tequila 100º G.
L. (Cedeño 1995). Tomando en cuenta este estudio
en los que se añaden hasta 1.56 L de vinazas/kg de
bagazo, se utilizaría el 59.6 % de vinazas, por lo que
40.4 % requeriría otro tipo de manejo.
Evolución de la humedad
La humedad es esencial para la actividad micro-
biana, ya que puede afectar la tasa de descomposi-
ción. Si la humedad es menor a 40 %, la actividad
microbiana se ve reducida; si es mayor a 60 %, el
agua llena los espacios porosos requeridos para el
90
80
70
60
50
40
Humedad (%)
30
Pila 5
Pila 6
Pila 7
Pila 8
20
10
0
024681
01
21
41
61
82
02
2
Tiempo (semanas)
Fig. 2.
Cambios de humedad durante el compostaje de bagazo
de agave con agua o biosólidos; pilas removidas cada
catorce días
90
80
70
60
50
40
Humedad (%)
30
Pila 1
Pila 2
Pila 3
Pila 4
20
10
0
024681
01
21
41
61
82
02
2
Tiempo (semanas)
Fig. 1.
Cambios de humedad durante el compostaje de bagazo
de agave con agua o biosólidos; pilas removidas cada
siete días
R. Rodríguez
et al.
308
movimiento del aire, por lo que se producen condicio-
nes de anaerobiosis (Epstein 1996, Rynk
et al
. 1992).
Las
fguras 1
y
2
presentan los cambios de hume-
dad durante el compostaje del bagazo de agave con
agua o biosólidos en las pilas removidas cada siete
o catorce días. A partir de lo anterior se puede notar
que en la primera etapa del compostaje (11 semanas),
salvo la pila 5, todos los tratamientos (
Figs.
1
y
2
)
permanecieron fuera del límite superior de humedad
recomendado (60 %) debido a la adición de agua o
biosólidos (
Cuadro II
) y el alto contenido de hu-
medad inicial del bagazo (80 %). Sólo la pila 8 per-
maneció prácticamente fuera de este límite durante
todo el compostaje, a pesar de que no fue la que más
agua o biosólidos recibió. En las pilas 3 y 4 (relación
1/1.04 y 1/1.56, respectivamente), que recibieron más
biosólidos, probablemente infuyó la Frecuencia de
volteo para comportarse de manera diferente.
En la segunda mitad del compostaje, todas las pi-
las –a excepción de las pilas 4, 5 y 8– alcanzaron los
niveles de humedad recomendados, probablemente
por la pérdida de la humedad inicial del bagazo y el
equilibrio entre la ganada por la adición de agua o
biosólidos y la perdida por evaporación. La pila 4 no
se ajustó al límite superior de humedad, probable-
mente porque recibió la mayor cantidad de biosólidos
(relación 1/1.56).
Inicialmente se tenía programado añadir el mismo
volumen de agua y/o biosólidos a las pilas 5 y 6, pero
el registro de menor porcentaje de humedad en la pila
5 que en la 6, propició que se añadiera más humec-
tante a la pila 5 (1/0.52 vs 1/0.364). Este fenómeno se
debió probablemente a que la primera se removió una
vez más que la segunda, lo que facilitó la pérdida de
agua y al hecho de que el bagazo con biosólidos haya
retenido más la humedad que el bagazo sin biosólidos
de la pila 5. Como se mencionó anteriormente, si el
contenido de agua es superior a 60 %, el movimiento
del aire entre los espacios porosos se di±culta, lo que
inhibe la respiración aerobia de los microrganismos y
con ello el aumento de temperatura. Este fenómeno
puede verse claramente en la
fgura 1
en la última
etapa del compostaje. Por ejemplo, la pila 4 recibió la
mayor proporción de humectante (1/1.56) y registró
la menor temperatura, seguida por las pilas 3, 2 y 1,
que recibieron una menor proporción (1/1.04, 1/0.728
y 1/0.676, respectivamente).
Evolución de la temperatura
Las
fguras 3
y
4
presentan la evolución de tem-
peratura registrada en las ocho pilas de compostaje
de acuerdo con la tendencia esperada; esto es, un
incremento debido a la hidrólisis rápida de la ma-
teria orgánica disponible. La temperatura inicial de
las ocho pilas fue de alrededor de 60 ºC, debido a
que el bagazo aún conservaba temperatura al llegar
a campo debido al proceso en caliente de extracción
de los azúcares en la Fábrica de tequila. En las ±guras
se muestra que las pilas de los tratamientos 1 y 5,
que recibieron agua de la llave como humectante,
registraron los valores más bajos de temperatura (40
y 38 ºC para los tratamientos 1 y 5 respectivamen-
te). El tiempo de estos registros correspondió a las
semanas 9 y 10, durante las cuales no se regaron las
pilas debido a problemas de bombeo; sin embargo,
este fenómeno no se presentó en las pilas de los otros
tratamientos, por lo que los componentes de los bio-
sólidos pudieron haber contribuido al mantenimiento
de temperaturas más altas.
Se ha presentado algún tipo de debate sobre la
temperatura óptima para la descomposición de la
materia orgánica. La razón de esta controversia es
que distintos materiales se descomponen a diferentes
80
70
60
50
40
Temperatura (ºC)
30
Pila 1
Pila 2
Pila 3
Pila 4
20
10
0
02
04
06
08
0
100
12
01
40
Tiempo (semanas)
Fig. 3.
Cambios de temperatura durante el compostaje de bagazo
de agave y biosólidos; pilas removidas cada siete días
80
70
60
50
40
Temperatura (ºC)
30
Pila 5
Pila 6
Pila 7
Pila 8
20
10
0
02
04
06
08
0
100
120
140
Tiempo (días)
Fig. 4.
Cambios de temperatura durante el compostaje de bagazo
de agave y biosólidos; pilas removidas cada catorce días
COMPOSTAJE DE BAGAZO DE AGAVE Y BIOSÓLIDOS
309
temperaturas. Wiley y Pierce (1957) indicaron que al
procesar una mezcla de basura y desechos, la produc-
ción máxima de CO
2
ocurrió entre 60 y 65 ºC. Schultz
(1961) reportó que la descomposición máxima de de-
sechos sólidos municipales ocurrió entre 65 y 70 ºC.
La mayoría de los expertos sugiere mantener la
temperatura entre 44 y 65 ºC (Rynk
et al
. 1992). En
este caso, la descomposición de la materia orgánica
del bagazo ocurrió entre 45 y 70 ºC, rango destinado
para el metabolismo termofílico.
Evolución del pH
Las
fguras 5
y
6
presentan la evolución del
pH en muestras de los ocho tratamientos, cuyo pH
promedio inicial fue de 4.8 y Fnal de 9. En ambas F
-
guras se muestra que a la segunda semana de iniciar
el proceso de compostaje, el valor promedio de pH
fue superior a 7 en todos los tratamientos, excepto
para el tratamiento 4, cuyo valor promedio fue de
6.4. A partir de la semana 8 todos los tratamientos
presentaron un comportamiento similar hasta lle-
gar a un pH de 9, que se mantuvo hasta Fnalizar el
proceso de 140 días.
Cabe señalar que en las pilas que recibieron
mayor volumen de humectante (tratamientos 3 y 4),
el ascenso del pH fue menos acelerado que en el
resto de los tratamientos. Así, en el tratamiento 4
probablemente se presentó una etapa de producción
de ácidos orgánicos por falta de oxigenación debido
al mayor porcentaje de humedad (
Fig. 1
). La forma-
ción microbiológica de ácidos y su descomposición
depende del nivel de oxígeno y la temperatura.
A mayores concentraciones de oxígeno, menores
concentraciones de ácidos, con un aumento más
rápido de pH (Beck-Friis
et al.
2001). Íñiguez
et
al
. (2011) reportaron que en el compostaje de dos
fuentes diferentes de bagazo de agave, en aquel con
una densidad de campo 123.9 kg/m
3
se presentó una
etapa de acidiFcación, a diferencia del bagazo con
una densidad de 90.6 kg/m
3
, en el que no se presentó
tal etapa probablemente debido a problemas de oxi-
genación por la diferencia de densidades.
Evolución de la conductividad
La
fgura 7
muestra los valores promedio de la
conductividad eléctrica alcanzados por los tratamien-
tos 1-4 durante el periodo de compostaje. En este gru-
po, la conductividad eléctrica osciló entre 0.14 y 2.28
mS/cm. En la Fgura se puede notar que la diferencia
en conductividad entre la pila 1 y las pilas 2-4 se em-
pezó a notar hasta el día 35 de compostaje debido a
la adición de biosólidos, ya que éstos tenían una con-
ductividad de 4.12 mS/cm
(
Cuadro II
). Esta diferen-
cia se amplió conforme pasaba el tiempo y se añadían
más biosólidos a las pilas de los tratamientos 2-4. La
10
9
8
7
6
5
4
pH
3
Pila 1
Pila 2
Pila 3
Pila 4
2
1
0
024681
01
21
41
61
82
0
Tiempo (semanas)
Fig. 5.
Cambios de pH durante el compostaje de bagazo de agave
y biosólidos; pilas removidas cada siete días
10
9
8
7
6
5
4
pH
3
Pila 5
Pila 6
Pila 7
Pila 8
2
1
0
024681
01
21
41
61
82
0
Tiempo (semanas)
Fig. 6.
Cambios de pH durante el compostaje de bagazo de agave
y biosólidos; pilas removidas cada catorce días
2.5
2
1.5
1
Conductividad eléctrica /mS cm
1
)
Pila 1
Pila 2
Pila 3
Pila 4
0.5
0
024681
0
12
14
16
18
20
22
Tiempo (semanas)
Fig. 7.
Cambios de conductividad durante el compostaje de
bagazo de agave y biosólidos; pilas removidas cada siete
días
R. Rodríguez
et al.
310
conductividad fnal de las compostas de estos cuatro
tratamientos fue de 0.68, 2.28, 2.15 y 1.99 mS/cm,
respectivamente.
La
fgura 8
muestra los valores promedio de la
conductividad eléctrica alcanzados en muestras de las
pilas de los tratamientos 5-8, mismos que evoluciona-
ron de 0.14 a 2.07 mS/cm. En este segundo grupo de
tratamientos se observó un comportamiento similar al
grupo anterior, en el que la conductividad incrementó
en las muestras conforme se añadían biosólidos a
las pilas. De esta manera, la conductividad fnal de
la pila 5 –a la que no se le añadieron biosólidos– fue
de 0.73 mS/cm y en las pilas 6, 7 y 8 –que sí reci-
bieron biosólidos– la conductividad de las muestras
fue de 1.84, 2.07 y 1.61 mS/cm, respectivamente.
El aumento de la conductividad de materiales en
compostaje es normal debido a la mineralización de
la materia orgánica (Íñiguez
et al
. 2006, Moreno y
Moral 2007), a no ser que se presente lixiviación en
el proceso por exceso de agua.
Análisis granulométrico
Las
fguras 9
y
10
muestran el análisis granu-
lométrico realizado a las compostas de los ocho
tratamientos. Como puede observarse, el movimiento
de las pilas 1 y 5 en diferente número de ocasiones
(18 veces la pila 1 y 11 la pila 5,
Cuadro II
) prác-
ticamente no inFuyó en el tamaño de las partículas,
ya que la composteadora ayuda mecánicamente a
fraccionar las partículas o “terrones”. El porcentaje
de partículas recuperadas de la pila 1 en las mallas
de abertura 4.75 y 1.18 mm fue de 69.3 y 28 %, y
de la pila 5 fue de 69.7 y 26.3 %, respectivamente.
Por otro lado, la adición de biosólidos y el nú-
mero de volteos inFuyó en el tamaño de partículas
grandes. Las pilas 2, 3 y 4 se voltearon 18 veces, y la
recuperación en la malla de abertura de 4.75 mm fue
de 52.1, 42.4 y 47 %, respectivamente, mientras que
las pilas 6, 7 y 8 se voltearon diez veces y la recupe-
ración fue de 63.3, 61.2 y 52.1 %, respectivamente.
En lo que respecta al porcentaje de fnos recuperados
(material que pasó la malla de abertura 1.18 mm), con
excepción de las pilas 4 y 8, también puede verse la
inFuencia del número de volteos, ya que se recuperó
6.1, 12.5 y 7.8 % de las pilas 2, 3 y 4, y de las pilas
6, 7 y 8, 4.3, 2.6 y 8.9 %, respectivamente.
Análisis químico
El
cuadro III
presenta algunas características
físicas y químicas de las compostas de los ocho tra-
2.5
2
1.5
1
Conductividad eléctrica /mS cm
1
)
Pila 5
Pila 6
Pila 7
Pila 8
0.5
0
024681
0
12
14
16
18
20
22
Tiempo (semanas)
Fig. 8.
Cambios de conductividad durante el compostaje de
bagazo de agave y biosólidos; pilas removidas cada
catorce días
100
90
80
70
60
Material retenido (%)
50
40
30
20
10
0
12
Tratamientos
34
69.3
52.1
41.8
12.5
45.1
42.4
47
Malla 4.75 mm
Malla 1.18 mm
Malla <1.18 mm
45.2
7.8
6.1
28
2.7
Fig. 9.
Clasifcación por tamaño de partículas (según la abertura
de la malla en mm) de las compostas de los
tratamientos
1-4
Fig. 10.
Clasifcación por tamaño de partículas (según la abertura
de
la malla en mm) de las compostas de los tratamientos
5-8
100
90
80
70
60
Material retenido (%)
50
40
30
20
10
0
56
Tratamientos
78
69.7
63.3
32.4
36.2
61.2
52.1
Malla 4.75 mm
Malla 1.18 mm
Malla <1.18 mm
39
26.3
4
4.3
2.6
8.9
COMPOSTAJE DE BAGAZO DE AGAVE Y BIOSÓLIDOS
311
CUADRO III.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LAS COMPOSTAS
Análisis
Pila 1
Pila 2
Pila 3
Pila 4
Pila 5
Pila 6
Pila 7
Pila 8
MO (%)
a
44.8
42.5
35.8
50.1
50
41.7
40.7
51.5
Cenizas (%)
a
55.2
57.5
64.2
49.9
50
58.3
59.3
48.5
COT (%)
a
26.1
24.4
20.8
29.1
29.1
24.2
23.7
29.9
Relación C:N
15
13.8
12.2
15.7
17.1
12.5
12.2
17.6
NTK (%)
a
1.74
1.77
1.78
1.85
1.7
1.93
1.94
1.95
P (%)
a
0.15
0.23
0.33
0.4
0.16
0.25
0.32
0.34
K (%)
a
0.2
0.34
0.4
0.42
0.26
0.3
0.35
0.38
Na (%)
a
0.28
0.29
0.31
0.32
0.27
0.31
0.25
0.33
Ca (%)
a
5.7
6.02
5.5
6.1
5.55
5.42
6.1
5.57
Mg (%)
a
0.58
0.5375
0.47
0.43
0.39
0.515
0.49
0.43
Cu (ppm)
a
16.8
18.825
21.015
14.67
12.2375
27.2275
21.8475
11.1175
Fe (ppm)
a
7895.45
9705.15
10 360.25
6332.2
6204.275
6990.475
8220.175
6244.225
B (ppm)
a
214.96
222.195
216.8575
184.08
247.7875
230.85
236.485
217.4675
Ar (ppm)
a
<0.3
<0.3
<0.361
<0.321
<0.3
<0.3
<0.3
<0.3
Cd (ppm)
a
<5
<5
<5
<5
<5
<5
<5
<5
Cr (ppm)
a
<25
<25
<25
<25
<25
<25
<25
<25
Hg (ppm)
a
<0.5
<0.5
<0.5
<0.5
<0.5
<0.5
<0.5
<0.5
Ni (ppm)
a
<10
<10
<10
<10
<10
<10
<10
<10
Pb (ppm)
a
<10
<10
<10
<10
<10
<10
<10
<10
Zn (ppm)
a
194
192
262
147
89.1
285
213
70.7
a
Base seca
tamientos. Mayer y Hofer (1987) propusieron una
relación C:N menor a 20 como indicador de madurez
de compostas; en este caso, los valores estuvieron
dentro de dicha recomendación. El grado de minera-
lización del bagazo de agave durante el compostaje
puede apreciarse en el contenido de cenizas, ya que
el contenido inicial de cenizas de 11.4 % terminó, en
el peor de los casos, en 64.2 % en el tratamiento 3.
La adición de biosólidos al bagazo de agave durante
el compostaje infuyó en el contenido total de P y K
de las compostas, al aumentar de 0.15 y 0.2 % a 0.4
y 0.42 %, respectivamente, en el tratamiento 4, el
cual recibió el mayor volumen de biosólidos (rela-
ción 1/1.56,
Cuadro II
). En cuanto al contenido de
nitrógeno, éste fue mayor para las pilas que recibie-
ron mayor volumen de biosólidos (pilas 4 y 8) tanto
en el bloque de las pilas con 18 volteos como en el
bloque de 10.
De acuerdo a la Norma OFcial Mexicana (SE
-
MARNAT 2003) se puede disponer para la agricultu-
ra de cualquiera de las ocho compostas obtenidas en
lo que respecta al contenido de metales pesados, dado
que ninguna de ellas rebasa los límites máximos per-
misibles (
Cuadro III
; límites máximos permisibles
para Ar, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, Ni y Zn, 41, 39, 1200,
1500, 300, 17, 420 y 2800 ppm respectivamente).
Análisis microbiológico
El
cuadro IV
presenta el contenido microbioló-
gico en muestras de compostas de las ocho pilas, así
como de los biosólidos utilizados en el compostaje. El
contenido de coliformes fecales, huevos de helmin-
tos y
Salmonella
spp.
en las muestras analizadas se
encuentra por debajo de los límites máximos permisi-
bles para patógenos y parásitos en lodos y biosólidos,
por lo que las compostas podrían ser utilizadas en
el mejoramiento de suelos sin problemas de salud
ambiental. Inclusive los mismos biosólidos pueden,
en su caso, ser utilizados en suelos. Los resultados se
deben al origen de los materiales: los biosólidos se
produjeron en una planta de tratamiento de vinazas
en la que no se mezclaron aguas residuales de otro
tipo y el bagazo de agave es un residuo industrial que
no se mezcla con residuos municipales.
CONCLUSIONES
Según los resultados obtenidos en este trabajo, se
encontró que se puede integrar el manejo de biosóli-
dos de una planta de tratamiento aerobio de vinazas
al sistema de compostaje de bagazo en la industria
tequilera, considerando una relación máxima de kg
bagazo/L de biosólidos de 1/1.56 para 19 semanas
de proceso, moviendo y humedeciendo las pilas cada
siete días. Lo anterior contribuye al uso racional de
agua limpia, a la vez que se aumenta el contenido
de N, P y K en las compostas de bagazo de agave.
R. Rodríguez
et al.
312
En su caso también se puede disponer del 59.6 %
de vinazas para procesar en compostaje el bagazo
de agave, quedando el 40.4 % de vinazas para otra
forma de manejo.
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.
CUADRO IV.
Contenido microbiológico en las compostas y biosólidos
Tratamientos
Coliformes
fecales NMP
a
/g
b
Salmonella
spp
NMP/g
Huevos de
helmintos/g
1
˂3
˂ 3
˂ 1.4
2
˂ 3
˂ 3
˂ 1.1
3
˂ 3
˂ 3
˂ 1.2
4
˂ 3
˂ 3
˂ 1.5
5
˂ 3
˂ 3
˂ 1.7
6
˂ 3
˂ 3
˂ 1.3
7
˂ 3
˂ 3
˂ 1
8
˂ 3
˂ 3
˂ 1.7
Biosólidos
680
˂ 3
˂ 1
Indicador
(SEMARNAT 2003)
Menor de 1000
Menor de 3
Menor de 10
a
Número más probable
b
Base seca
COMPOSTAJE DE BAGAZO DE AGAVE Y BIOSÓLIDOS
313
SEMARNAT (2003). NOM-004-SEMARNAT-2002.
Protección ambiental. Lodos y biosólidos. Especifca
-
ciones y límites máximos permisibles de contaminantes
para su aprovechamiento y disposición fnal. Secretaría
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