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Residuos industriales y municipales

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Residuos industriales

Algunos residuos industriales que contienen materia orgánica pueden utilizarse como abono orgánico, consiguiendo:

  • aumento del rendimiento de los cultivos;
  • la producción industrial resulta más económica y evita los costes de almacenamiento y eliminación de residuos.

Los residuos orgánicos industriales utilizados como abono se dividen en tres grupos:

  1. Residuos que requieren compostaje. Este grupo incluye los residuos peligrosos desde el punto de vista sanitario, helmintológico, entomológico y fitosanitario, como los residuos de plumas y pelusas, las cáscaras de semillas oleaginosas, las tortas de arándanos y manzanas, los orujos de uva y los residuos de vino.
  2. Residuos que requieren una aplicación anticipada como la pulpa y el puré, la harina de semillas de uva, los residuos de las fábricas de cerdas, los barridos de los talleres de lana, los recortes de los productos de fieltro, los residuos de lana y el polvo de lana. A menudo, se trata de residuos con una elevada proporción de carbono y nitrógeno amoniacal (C:NH4). Cuando se aplica directamente al suelo antes de la siembra, se produce una fijación biológica temporal del nitrógeno disponible en el suelo por parte de los microorganismos, lo que provoca la falta de nitrógeno en las plantas y reduce el rendimiento. Por lo tanto, se aplican mucho antes de la siembra; en el laboreo principal, los fertilizantes nitrogenados se aplican antes de la siembra.
  3. Residuos aptos para el abono sin restricciones. Por ejemplo, los purines de cerdo y de vacuno, los residuos de pescado crudo, la arpillera, los residuos de gluten, las virutas de cuerno y de halalita, las pupas de seda, la pelusa de seda, los excrementos de gusanos de seda, el tabaco y el polvo de tabaco, las hojas de tabaco después de la extracción de nicotina, la harina de ricino, la torta de ricino, el algodón, el jengibre, la colza y la torta de carnero.

La tasa máxima de aplicación de residuos industriales al suelo suele ser de 80-100 kg de nitrógeno total. Se pueden aplicar hasta 6 t/ha con esparcidores de estiércol o en mezclas con estiércol y compost.

Corteza de madera y serrín

La corteza de los árboles, que constituye entre el 10 y el 20% del volumen total de los árboles y se acumula en las plantas de transformación de la madera, puede servir como abono orgánico. La corteza y el serrín de los árboles se utilizan para el acolchado y como abono, la preparación de suelos artificiales para las granjas de invernaderos, como lecho en las granjas avícolas y en las granjas de aves de corral con su posterior uso como abono.

Las reservas de vegetación leñosa en la Federación Rusa superan los 20 millones de toneladas anuales, de las cuales se utiliza menos del 10%. La corteza de los árboles contiene nutrientes básicos, que se ponen a disposición de las plantas durante la mineralización. Tiene un buen potencial de formación de humus, en el proceso de mineralización se libera dióxido de carbono, mejorando así la nutrición aérea de las plantas.

La corteza leñosa contiene un 33-35% de celulosa, un 22-30% de lignina, 5,3-12 mg/100 g de potasio y trazas de fósforo. La resistencia, la elasticidad y la alta capacidad de filtración de la corteza mejoran las propiedades hidrofísicas del suelo, su parte difícil de degradar enriquece el suelo con lignina y taninos que participan en la formación de humus. El inconveniente de la corteza como abono es que no contiene nitrógeno disponible para las plantas. La relación entre el carbono y el nitrógeno es de 140:1. El contenido de cenizas de la corteza de pino es del 2,8%, y el de la corteza de abeto del 3,1-5,9%. La acidez es de pH 4,8-5,7. La corteza es biológicamente activa: contiene un gran número de bacterias y hongos.

La corteza de madera se introduce en el suelo a poca profundidad. La aplicación de 125 m3/ha mejora la estructura del suelo y aumenta la capacidad de humedad. Cuando se aplica la corteza no compostada, se necesita además un abono nitrogenado para la actividad vital normal de los microorganismos que contribuyen a la descomposición de la corteza. La descomposición de la corteza de las coníferas cortada a 5 cm tarda unos 2 años.

Otros usos de la corteza son el compostaje con aditivos minerales y orgánicos, así como biocombustible, mantillo y sustrato en zonas protegidas.

Los métodos de compostaje son capa por capa, tierra por tierra y área por área.

El compostaje de la corteza es más eficaz cuando los racimos se forman con una anchura de 3,0-4,0 m en la base, una altura de 1,5-2 m y una longitud de al menos 4,0 m. Cuando se realiza el compostaje en invierno, se aumenta la altura de la pila a 2-5 m y la longitud a 10 m para evitar la congelación. El peso de la pila es de 100-120 toneladas, ya que una pila de menos de 60 toneladas se congelaría. La temperatura durante el compostaje alcanza los 40-60 °C.

El compost terminado debe contener al menos un 80 % de materia orgánica por peso seco y un contenido de humedad no superior al 60 %, un 10-15 % de ácidos húmicos del conjunto de la materia orgánica, un pH del calado no inferior a 5,5, una relación C:N no superior a 30:1, 3,0 %, 0,1 % de nitrógeno, fósforo y 0,1 % de potasio respectivamente. La densidad es de 0,18-0,3 g/cm3 , una estructura grumosa y una capacidad de agua de 250-350 g de agua por 100 g de materia seca. Por su contenido en calcio, el compost es un mejorador de los suelos ácidos. El compost ayuda a reducir la incidencia de la podredumbre de las raíces e inhibe el desarrollo de los nematodos.

El uso de compost de corteza puede proporcionar suelos de buena calidad a los invernaderos y a las instalaciones.

El serrín tiene un uso similar en la agricultura. Todos los tipos de serrín mejoran las propiedades físicas de los suelos, aumentan la porosidad y la capacidad de retención de agua, reducen la densidad de los suelos arcillosos pesados. Al igual que la corteza de madera, el serrín contiene poco nitrógeno, por lo que la forma más eficaz de utilizarlo es el compostaje con abono nitrogenado.

Lignina de hidrólisis

La lignina de hidrólisis es el principal producto de desecho de la industria de la hidrólisis, y representa hasta el 40 % del peso de la materia prima. Cuando se descarga de la unidad de hidrólisis, conserva su forma de partícula de la materia prima con un color marrón oscuro. Según la composición química es un complejo de sustancias, la mayoría de las cuales son productos de condensación y polimerización de la lignina natural. También están presentes polisacáridos no hidrolizables, azúcares insaturados, sustancias húmicas, ácidos orgánicos, ácido sulfúrico y elementos de ceniza. Los dos primeros, la lignina y los polisacáridos, representan el 84-91% de la masa de lignina hidrolizada. Los polisacáridos representan el 24-45% y la lignina el 39-70%. La lignina es ácida y tiene un contenido de humedad del 63-75%.

Tabla. Índices agroquímicos de hidrólisis de lignina (en términos de materia seca) (M.A. Tsurkan, A.P. Russu, 1980)

Indicador
Lignina de hidrólisis
Lodos de hidrólisis
Humedad, %
63,1-75,1
61,9-89,6
Contenido de cenizas, %.
3,5-14,7
4,2-72,5
Carbono total, %
42,9-50,8
12,5-53,0
Carbono de ácido húmico, %
3,4-6,4
5,2-18,4
Carbono del ácido fúlvico, %
3,7-7,7
3,0-6,4
Nitrógeno total, %
0,34-0,54
0,62-2,32
Nitrógeno de nitrato, mg/100 g
0,1-0,7
0,5-2,5
Nitrógeno amoniacal, mg/100 g
2,2-7,6
133-389
Nitrógeno fácilmente hidrolizable, mg/100 g
40-79
183-1470
Fósforo total, % P2O5
0,01-0,16
0,39-2,46
Potasio total, % K2O
0,01-0,22
0,14-0,33
Calcio total, % CaO
0,20-1,19
0,16-4,07
Azufre total, % SO4
0,41-2,23
0,64-9,28
рН
1,9-4,7
3,0-4,6

Entre los nutrientes, contiene altas cantidades de azufre y calcio. El fósforo y el potasio contienen una media de 0,06% y 0,09% de la materia seca, respectivamente. El contenido total de nitrógeno de la lignina hidrolizada es del 0,34-0,39%, del cual el 14% es hidrolizable. La relación C:N oscila entre 75:1 y 117:1.

El retorno de la materia orgánica de la lignina al ciclo biológico protege el medio ambiente de la contaminación y aumenta la producción global de fertilizantes locales.

Las desventajas del uso de la lignina como fertilizante son su acidez y su bajo contenido en nitrógeno, fósforo y potasio. Los aspectos positivos son: la mejora de la permeabilidad al aire, la porosidad, la estructura del suelo y las propiedades físicas y químicas. Tiene la capacidad de adsorber el nitrógeno de los fertilizantes móviles que contienen nitrógeno, para entrar en un enlace químico con él, reduciendo así el lavado de nitrógeno de las capas superiores del suelo y aumentando el coeficiente de uso de las plantas.

Se ha desarrollado un método industrial para compostar lignina con fertilizantes minerales y tratar el compost con una solución de amoníaco antes de aplicarlo al suelo. Para preparar los abonos, la lignina se neutraliza previamente con harina de dolomita a razón de 30-35 kg por tonelada de abono. Los abonos de lignina y estiércol son más eficaces en una proporción 1:1 de estiércol y lignina. Para la producción de 100 toneladas de compost se utilizan 48,2-48,5 toneladas de lignina con un contenido de humedad del 60%, 1,5-1,75 toneladas de harina de dolomita y 50 toneladas de estiércol. Para acelerar la maduración, los montones se hacen de hasta 1,5 m de altura, y la mezcla se mezcla bien. La masa del compost contiene 0,36% de N, 0,32% de P2O5, 0,34% de K2O y un pH de 5,7. La eficacia del compost de lignocarpio es igual a la del compost de turba.

Residuos domésticos

Los residuos domésticos y municipales, como los desechos de la cocina, el papel, los trapos, la suciedad, el polvo y la ceniza, pueden ser comparables a la hojarasca en términos de contenido de nutrientes y cualidades fertilizantes. El ritmo de su mineralización en el suelo depende de las cantidades y proporciones de los componentes. Con grandes cantidades de residuos alimentarios y polvo, la hojarasca se descompone rápidamente; puede aplicarse como abono sin necesidad de compostar. Si predominan el papel y los trapos, la tasa de descomposición es menor, por lo que el compostaje es más eficiente.

La basura doméstica es de 0,15-0,25 t/año por habitante en Rusia. Suelen incluir hasta un 30-40% de componentes alimentarios ecológicos y un 20-30% de papel. La composición química de los residuos domésticos varía mucho. Por término medio, contienen un 40-70% de materia orgánica, un 28-30% de cenizas, un 23-37% de carbono, un 0,75-1,15% de nitrógeno y un 2,0-5,5% de calcio. En base a la materia seca: 0,6-0,7% de N, 0,5-0,6% de P2O5 y 0,6-0,8% de K2O.

Los residuos domésticos están altamente contaminados biológicamente, pueden suponer un riesgo epidemiológico y deben ser descontaminados. Este problema se ha resuelto mediante la descontaminación en vertederos, la incineración, la descontaminación biotérmica en la producción de compost en plantas.

La descontaminación de la basura mediante el compostaje a largo plazo en vertederos, aunque es habitual, no es sanitaria ni higiénica. Los residuos descontaminados en el vertedero sin eliminar las impurezas no son adecuados para su uso como abono. El uso de esta basura lleva a ensuciar los campos con metal, vidrio, ladrillos, plásticos, láminas de plástico y otros desechos.

Una forma mejor de descontaminar y reciclar los residuos domésticos es el compostaje en el campo.

La descontaminación biotérmica industrial y el reciclaje de residuos domésticos para convertirlos en compost y biocombustible se están extendiendo.

Los residuos domésticos que llegan a la planta se separan: los metales ferrosos se extraen con separadores electromagnéticos de cinta, y luego los residuos se tratan con aire y agua a una temperatura superior a +40 °C. La basura se autocalienta a 60-70°C y se descontamina durante 3 días.

El compost resultante contiene un 40-52 % de materia orgánica, un 1,0-1,3 % de nitrógeno, un 0,8-0,7 % de fósforo y un 0,4-0,6 % de potasio. Se permite hasta un 3% de vidrio con un tamaño de partícula no superior a 15 mm y un 4% de materias extrañas. El contenido de humedad es del 30-40 % y el pH es de 7,8.

El compost industrial de los residuos sólidos urbanos puede aplicarse a los cultivos frutales en una cantidad de 50-150 t/ha, a las uvas — 20 t/ha, a los cereales — 20-50 t/ha, a los girasoles, al maíz — 30-100 t/ha. El aumento del rendimiento, según el cultivo y el suelo, es del 10 al 50%. El compost es higiénicamente, helmintológicamente y entomológicamente seguro. Es preferible la aplicación en otoño. Debido al contenido de plomo y zinc del compost, no debe aplicarse a los cultivos de hortalizas.

Como abono de pre-siembra para el cultivo básico, la hojarasca puede aplicarse a una variedad de cultivos en una proporción de 20-60 t/ha sin precompostaje. En las zonas protegidas es eficaz en los invernaderos y en los invernaderos como biocombustible, tras lo cual se convierte en un abono orgánico homogéneo, desmenuzable y descompuesto para el campo abierto. Tras el compostaje o el uso en invernaderos, la hojarasca homogénea descompuesta se aplica a los cultivos en dosis de hasta 20 t/ha.

Literatura

Agroquímica. Libro de texto / V.G. Mineev, V.G. Sychev, G.P. Gamzikov et al. — Moscú: Instituto Panruso de Investigación Agroquímica que lleva el nombre de D.N. Pryanishnikov, 2017. — 854 с.

Yagodin B.A., Zhukov U.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry / Editado por B.A. Yagodin. — Moscú: Kolos, 2002. — 584 p.: ill.