3C Tecnología. Glosas de innovación aplicadas a la pyme. ISSN: 2254 – 4143 Ed. 33 Vol. 9 N.º 1 Marzo - Junio
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VALORACIÓN DE DESECHOS DE BANANO (MASA ACUMINATA
CAVENDISH SUBGROUP) Y CACAO (THEOBROMA CACAO)
MEDIANTE PRODUCCIÓN DE COMPOST Y BIOL
EVALUATION OF BANANA WASTE (MASA ACUMINATA CAVENDISH
SUBGROUP) AND COCOA (THEOBROMA CACAO), THROUGH THE
PRODUCTION OF COMPOST AND BIOL
Diego Muñoz Naranjo
Docente, Universidad Agraria del Ecuador, (Ecuador).
E-mail: dmunoz@uagraria.edu.ec ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2203-0588
Carolina Cuenca Poveda
Consultoría Ambiental (Ecuador).
E-mail: nicole6_cncp@hotmail.com ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5401-0704
Carlos Banchón Bajaña
Docente, Universidad Agraria del Ecuador, (Ecuador).
E-mail: cbanchon@uagraria.edu.ec ORCID: http://orcid.org/0000-0002-0388-1988
Gustavo Pazos Galeas
Docente, Universidad de Guayaquil, (Ecuador).
E-mail: mdbpazos.cs5@gamil.com ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7360-0937
Recepción:
24/07/2019
Aceptación:
09/01/2020
Publicación:
13/03/2020
Citación sugerida:
Muñoz, D., Cuenca, C., Banchón, C., y Pazos, G. (2020). Valoración de desechos de banano (Masa Acuminata
Cavendish Subgroup) y cacao (Theobroma cacao) mediante producción de compost y biol. 3C Tecnología. Glosas de
innovación aplicadas a la pyme, 9(1), 17-29. http://doi.org/10.17993/3ctecno/2020.v9n1e33.17-29
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RESUMEN
El presente proyecto se centra en el aprovechamiento ecológico de desechos de banano (Musa Acuminata
Cavendish Subgroup) y cacao (Theobroma cacao), tomando como caso de estudio la hacienda Secadal
del cantón Naranjal (Guayas-Ecuador). En apenas cinco semanas, la mezcla de B. subtillis, melaza,
Trichoderma, desechos de cacao y banano, y tierra para sembrar, fue el mejor tratamiento para mineralizar
la materia orgánica y así producir una fracción sólida considerada como compost y una fracción líquida
considerada como biol. Se reportan los siguientes resultados: pH cercano a 7, temperatura mesofílica,
contenidos de materia orgánica > 7,6 %, carbono > 4,40 %, conductividad eléctrica >11,38 mS/cm,
sólidos totales > 67,89% y sólidos volátiles > 25,34%. De la cantidad de desechos orgánicos tratados,
aproximadamente un 50% fue compost y 22% biol.
PALABRAS CLAVES
Biol, Desechos orgánicos, Biotransformación, Eco-balance, Digestión anaeróbica.
ABSTRACT
The present project focuses on the ecological use of banana waste (Musa acuminata Cavendish Subgroup) and cocoa
(Theobroma cacao), taking as a case study the Secadal farm of the Naranjal canton (Guayas-Ecuador). In just ve weeks,
the mixture of B. subtillis, molasses, Trichoderma, cocoa and banana wastes, and land for sowing, was the best treatment
to mineralize organic matter and thus produce a solid fraction considered as compost and a liquid fraction considered as
biol. The following results are reported: pH close to 7, mesophilic temperature, organic matter contents > 7.6%, carbon >
4.40%, electrical conductivity > 11.38 mS / cm, total solids > 67.89% and solids volatile > 25.34%. Of the amount
of organic waste treated, approximately 50% was compost and 22% biol.
KEYWORDS
Biol, Organic waste, Biotransformation, Eco-balance, Anaerobic digestion.
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1. INTRODUCCIÓN
En las últimas décadas, la población mundial aumentó a 6.000 millones de habitantes, trayendo como
consecuencia que los países de altos ingresos generen alrededor de 683 millones de toneladas de desechos,
y esto solo representa un 34 % de desechos a nivel mundial (Aslam et al., 2019; Kaza et al., 2018). Se
han proyectado 3,40 billones de toneladas de desechos para 2050, en donde los desechos generados
por persona promediarían a 4,54 Kg diarios (Aslam et al., 2019; FAO, 2019). Contribuyen también las
malas prácticas agrícolas, puesto que alrededor del 14 % de los alimentos producidos se pierde desde
la postcosecha hasta la etapa de comercio minorista (FAO, 2019; Ferronato y Torretta, 2019; Paritosh
et al., 2017). Por ejemplo, el cacao es uno de los primeros eslabones de la cadena agroindustrial mundial
generando más de 120 mil millones de dólares, pero también con grandes aportes al desecho agrícola
(Arvelo et al., 2016).
La gestión de residuos sólidos (GRS) en los países en desarrollo representa una verdadera preocupación
ambiental y social pues la opción de “tratamiento” es solamente una disposición nal en vertederos
abiertos o en rellenos sanitarios inadecuados (Bayard et al., 2018; Ferronato et al., 2019) leaching
behavior, contents in biochemical constituents (determined by Van Soest’s acid detergent ber method.
Por ejemplo, en Ecuador, cada habitante produce en promedio alrededor de 0,58 kilogramos de residuos
sólidos, de los cuales el 54% es residuo orgánico (Morán, 2018). En especíco, tomando como ejemplo
al cacao y al banano, principales motores de la economía de Ecuador, se ha tratado de buscar solución
a la gestión de residuos agrícolas sin éxitos de gran impacto. Por tanto, en el presente trabajo se reporta
la aplicación de medidas sostenibles basadas en el compostaje de desechos del banano y cacao de una
pequeña hacienda de Ecuador.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
Se recolectaron y secaron al sol desechos brosos del raquis de banano, cáscaras de cacao y cáscaras de
naranja. Para el presente proyecto se utilizaron aproximadamente 2 Kg de desechos orgánicos. Mediante
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trituración, se pulverizaron los desechos hasta un tamaño de partícula menor a 1 cm. Los desechos
fueron colocados en lechos de madera; cada lecho tuvo 37 cm de ancho y 23 cm de alto. Como cultivos
iniciadores, se utilizaron disoluciones de Bacillus subtillis y Trichoderma (2 g del cultivo en un litro de agua).
La mezcla de los triturados y cultivos iniciadores, así como desechos de cáscaras de naranja, y frutos
en descomposición de banano, fueron mezclados y mezclados periódicamente, según los respectivos
tratamientos que se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1. Tabla de tratamientos.
Componentes Trat. 1 Trat. 2 Trat. 3 Trat.4
(i) B. subtillis 250 ml 250 ml - -
(ii) Melaza 20 ml 20 ml 20 ml -
(iii) Trichoderma 70 ml - 70 ml -
(iv) Desechos de cacao y
banano
370 g - - 185 g
(v) Tierra para sembrar 100 g 100 g 100 g 100 g
(vi) Banano (Fruto) - 370 g - 92,5 g
(vii) Cáscara de naranja - - 370 g 92,5 g
El pH y la temperatura fueron medidos periódicamente en cada lecho mediante sondas paramétricas.
La concentración de carbono y materia orgánica se determinó mediante titulación. Se agregó 0,5 g de
muestra y 5 ml de dicromato de potasio y ácido sulfúrico dejándolos por 30 minutos; luego, se agregó
35ml de agua destilada, y bajo calentamiento a 100°C se mantuvo durante 1 hora. Una vez que se
terminó el proceso, esto fue ltrado y colocado en una celda, para medición en espectrofotómetro.
Para la determinación del porcentaje de sólidos totales (ST), se utilizó el método ISO11465:1993. Se
pesó aproximadamente 20 g de muestra sólida en una cápsula de porcelana seca y pre-pesada en una
balanza analítica (Sartorius, USA). Esta muestra se secó en una estufa (POL-EKO) a 105°C surante 24
horas. La muestra seca se enfrió en un desecador y se volvio a pesar.
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Para obtener el contenido de sólidos volátiles (SV) mediante gravimetría, se colocó la cápsula con muestra
a 105°C en una mua (Snol, USA). Se aumentó lentamente la temperatura hasta llegar a 550°C, donde
permaneció por 2 horas (calcinación). Luego se enfrió en un desecador para luego pesar la cápsula en
una balanza analítica (Sartorius, USA).
Para establecer la normalidad de las poblaciones, se utilizó la prueba estadística de ANOVA. Se estableció
el método de un solo factor dentro del programa MINITAB para así saber si existe una diferencia
estadísticamente signicativa entre las poblaciones. Cada una de estas pruebas se las evalúo con los
resultados del valor de la probabilidad. Se utilizó el 95% de nivel de conanza dentro de las pruebas.
Debido a que son más de 2 poblaciones y el valor de p resulto p< 0,010), también a la falta de muestras
del proyecto, no se pudo completar el análisis propuesto: la prueba t-Student. Por ende, se realizó un
análisis donde se establecieron los supuestos, lo que involucró a la normalidad en las poblaciones para
establecer esta nueva estadística no paramétrica de Wilcoxon.
3. RESULTADOS
Se determinaron los cambios de pH y temperatura durante 5 semanas (Figuras 1 y 2). Todos los datos
que se obtuvieron durante el muestreo fueron ingresados en el programa estadístico Minitab 16. Durante
las 5 semanas, los lechos de compostaje liberaron calor, así como vapor de agua.
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Tiempo (semanas)
Temperatura (Tratamientos)
Gráfi
ca de va
lores in
dividu
ales de Temperat
ura (
Trata
mientos)
Figura 1. Cambio de temperatura en función de 5 semanas. Valores mostrados de todos los tratamientos.
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Tiempo (S emanas)
pH (Tratamientos)
Gráfic
a de valores indi
viduales de
pH (Tr
atamientos)
Figura 2. Cambio de pH para todos los tratamientos en 5 semanas.
Los tratamientos 1, 2 y 4, fueron los únicos que produjeron un producto sólido y uno líquido. En la Figura
3, del total de desechos orgánicos que fueron utilizados para el compostaje (1880 g), aproximadamente
un 50,3% (947,2 g) fueron materia sólida, considerada como compost según los resultados de materia
orgánica y carbono total; además, de la cantidad total de muestra inicial, un 22,1 % (415,3 g) estuvieron
en estado líquido, lo que se consideraría como biol, según los análisis químicos realizados.
Figura 3. Obtención de compost y biol a partir de desechos orgánicos.
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Como se observa en la Figura 4, el contenido de materia orgánica se mantuvo entre 8 y 14 % en los
cuatro tratamientos; y la cantidad de carbono en los tratamientos, estuvo entre 4 y 8 %. De los cuatro
tratamientos, los tratamientos 1 y 2 obtuvieron mayores contenidos de materia orgánica y carbono,
ambos con la adición de melaza, Trichoderma y Bacillus subtillis; se obtuvo una concentración de materia
orgánica entre 8,86 y 11,25% y de carbono total entre 5,11 y 6,51 %; estos valores son primordiales
debido a que éste establecerá la calidad del compost y el biol antes de que sean utilizados.
Figura 4. Porcentajes de análisis químico de carbono y materia orgánica.
Los tratamientos 1, 2 y 4, fueron los únicos que obtuvieron un producto líquido, conocido como biol.
Como se observa, los valores más altos de conductividad eléctrica los obtuvo el tratamiento 2, con
cantidades entre 45,9 – 52,6 mS/cm.
Figura 5. Tabla de conductividad eléctrica de los tratamientos T1, T2 y T4.
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En el presente estudio, se utilizó el método de calcinación para determinación de sólidos volátiles (SV),
el cual consistió en llevar a la estufa a 105°C por un tiempo de 24 horas; luego después de este proceso
se llevó a la mua por un periodo de 2 horas, obteniendo resultados de estas pruebas un valor promedio
de sólidos totales (ST) entre 67,89 - 81,28%, que se encuentran presentes en la muestras de compost y
biol, así mismo de SV entre 25,34 y 42,33 %.
Figura 6. Porcentajes de sólidos totales y volátiles de los tratamientos.
4. DISCUSIÓN
La temperatura es el factor primordial para indicar el desarrollo del proceso de descomposición de la
materia orgánica, pues este incremento en la temperatura facilita acelerar la descomposición y eliminar
o reducir las poblaciones de los microorganismos existentes (Acosta et al., 2018; Arnawa et al., 2018;
Chaniago y Ramlan, 2017; Fan et al., 2018). Como parámetro de control del proceso de compostaje, la
temperatura debería oscilar entre 55 – 65°C cuando el proceso es termofílico. Según los resultados aquí
presentados, el presente proceso está en el rango mesólo (Ogunlade et al., 2019; Rahim et al., 2018;
Vitinaqailevu y Rajashekhar Rao, 2019).
En cuanto al pH, éste varía según la composición microbiana y según los sustratos del lecho. Según
los estándares de compostaje, el rango de pH establecido es 6,5 a 8,0 como evidencia de procesos de
desmineralización de la materia orgánica volátil (Ogunlade et al., 2019). La acción de hongos y bacterias
ayuda a la conformación de ácidos orgánicos que posteriormente reducen el pH (Arnawa et al., 2018).
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En el tratamiento 2 y 3, con melaza y Trichoderma, se obtuvo un pH menor a 4,84, mientras que los
tratamientos con Bacillus subtillis (1 y 4) el pH se mantuvo entre 6,5 hasta 7,0, siendo estos tratamientos
los aptos para utilización como producción de compost y biol.
Tabla 2. Valores de prueba para uso de compost y biol.
CALIDAD DE COMPOSTAJE
Materia orgánica > 30%
Temperatura 45 – 60 0C
pH 6,5 – 8,5
Carbono 15 %
Fuente: Environmental Protection Agency (EPA).
La conductividad eléctrica corresponde al contenido de electrolitos que se encuentran presentes en el
suelo y son solubles en el agua; la conductividad sirve también como un indicador de la salinidad del
suelo (Chaniago y Ramlan, 2017). Aproximadamente entre 8 – 16 mS/cm se establece como fuertemente
salino y mayor a 16 mS/cm como muy fuertemente salino (Dadi et al., 2019). Según los presentes
resultados, los Tratamientos 1 y 2 fueron muy fuertemente salinos, a diferencia del Tratamiento 4.
Los sólidos volátiles (SV) garantizan la energía suciente para elevar la temperatura en los procesos
celulares. Si dividimos el contenido de sólidos volátiles en función de los sólidos totales (ST), obtendremos
una relación que indicará la fracción de materia orgánica mineralizada. Según estándares internaciones
de la Agencia de Protección Ambiental (EPA US), la producción de biosólidos se conrmaría cuando
la relación entre SV y ST es mayor que un 0,60. Según los resultados experimentales, el Tratamiento 1
(Mezcla de B. subtillis, melaza, Trichoderma, desechos de cacao y banano, tierra para sembrar) obtuvo
un 0,54 de relación SV/ST, muy cercana a lo establecido por la EPA. Tomando en cuenta que su
pH estuvo dentro de los rangos recomendados, es esta mezcla la recomendada para la producción de
compost y biol. Los otros tratamientos tienen la desventaja de ser muy ácidos y de mineralizar cantidades
insucientes de materia orgánica.
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5. CONCLUSIONES
En apenas cinco semanas, la mezcla de B. subtillis, melaza, Trichoderma, desechos de cacao y banano, y
tierra para sembrar, fue el mejor tratamiento para mineralizar la materia orgánica y así producir una
fracción sólida considerada como compost y una fracción líquida considerada como biol; esto a un rango
mesólo de temperatura. Los cambios de pH demuestran que no todos los procesos aquí estudiados
permitieron una estabilización a un rango neutro de pH. 7,0. Como perspectiva, el aprovechamiento
integral de desechos agrícolas es de amplio potencial para su aplicación práctica, y así contribuir con la
solución ambiental a problemáticas antiguas en tiempos modernos.
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