Para optimizar el proceso de compostaje primero requerimos conocer qué
es el compostaje. Este proceso sucede de manera natural en el entorno;
imaginemos un bosque, donde los cientos de árboles renuevan sus hojas
periódicamente y éstas se acumulan en el suelo. Si estas hojas no fuesen
digeridas por hongos y bacterias, se acumularía una cantidad enorme de
materia orgánica que impediría el correcto desarrollo de las plantas,
ocasionando que eventualmente todo el ecosistema de nuestro bosque
modelo sufra daños. Esencialmente el compostaje es entonces la
transformación de materia orgánica no aprovechable por plantas a
materiales nutritivos mediante el metabolismo de organismos como hongos
y bacterias.
En las operaciones pecuarias se generan cantidades considerables de
materia orgánica que, siendo correctamente compostadas, pueden
incorporarse al ciclo productivo como fertilizantes o mejoradores de suelo
para la producción agrícola. No obstante, esta materia difiere
enormemente en su composición, pues encontramos materia vegetal y
desechos metabólicos en las heces, desechos de tejido animal ocasionados
por la mortalidad y, si se utilizan camas, materia vegetal adicional a la
encontrada en la heces. Esta diferencia en la composición del sustrato hace
que las necesidades para el compostaje sean específicas para el sustrato,
por lo que los procesos de optimización requerirán condiciones y organismos
específicos para cada situación.
La más abundante materia orgánica útil para el proceso de compostaje
generada por las operaciones pecuarias son las heces combinadas con
orines de los animales, mismas que presentan dificultades únicas, como su
desagradable olor por la volatilización de amoniaco y compuestos
azufrados, pero ¿qué se tienen estos olores?.
Todos los seres vivos requieren de ciertas moléculas para llevar a cabo sus
procesos metabólicos: carbohidratos, lípidos, proteínas y aminoácidos, las
llamadas macromoléculas. Estos compuestos son proporcionados años
organismos a través de la dieta, sin embargo, cuando existen excesos de los
mismos, deben ser almacenados o desechados. Son de especial interés
para los procesos de compostaje los aminoácidos que entran a la dieta
animal, pues ésta moléculas contienen grande cantidades de nitrógeno y
algunos de ellos, como la metionina y cisteina, contienen azufre. El exceso
de estos compuestos ocasionará que se deseche una gran cantidad de
nitrógeno y azufre, por ejemplo en cerdos cerca del 60% del nitrógeno
ingerido se desecha en orina y heces (Dourmad, et al., 1999), estando el 51%
de éste en orina como urea y ácido úrico, generando haya 5g de urea por
litro de cerdaza (Van Faassen & Van Dijk, 1987) que termina
descomponiéndose para dar lugar al amoniaco (Van ser P, et al., 1999).
Es por esto que las proteínas y aminoácidos ingeridos, terminan convirtiéndose
en amoniaco, ácidos grasos volátiles y compuestos azufrados como
mercaptanos e hidruro de azufre, que tienen olores detectables aún a muy
bajas concentraciones. Estas pérdidas de nitrógeno y otros compuestos
representan también pérdidas financieras, pues el nitrógeno es un recurso
valioso para las plantas, encontrándose en la estructura de la clorofila,
enzimas y bases nitrogenadas que conforman al ADN y ARN.
¿Cómo transformamos estos desechos? la respuesta está en los procesos de
descomposición que ya mencionamos: el compostaje. El nitrógeno puede ser transformado por bacterias nitrificantes, como Nitrobacter winogradskyi y Nitrosomonas eutropha, o por la bacterias oxidantes de amoníaco Rhodopseudomona palustris y Arthrospira globiformis.
Estas bacterias son capaces de transformar el amoníaco en
nitritos y posteriormente en nitratos, que es la forma de nitrógeno más
fácilmente asimilable por las plantas. Mediante el uso de estos
microorganismos es posible disminuir la emisiones de amoniaco, a la vez que
se aprovecha el nitrógeno para ser utilizado en procesos de fertilización.
La materia vegetal contiene grandes cantidades de polímeros compuestos
por carbohidratos, como la celulosa, un homopolímero de glucosa con
enlaces β-(1,4) que no puede ser metabolizada como tal por mamíferos, sin
embargo, existen microorganismos, como Cellulomonas spp., capaces de
producir enzimas, como celulasas, hemicelulasas y xilanasas que ayudan a
romper los enlaces de estos polímeros para generar unidades monoméricas
aprovechables por otros organismos.
El tejido animal también puede ser transformado en materia utilizable para
cultivos a través de su metabolización por microorganismos productores de
las enzimas queratinasas, lipasas y proteasas, como Bacillus licheniformis,
Bacillus pumilus y Aspegillus oryzae. Estos microorganismos ayudan a
degradar los tejidos animales de forma segura, permitiendo que otros
organismos continúen con la transformación de los mismos hasta composta.
Ahora quizá el lector se esté preguntando ¿no es peligroso utilizar las
bacterias mencionadas para el compostaje? Afortunadamente la respuesta
es NO. Existe una gran cantidad de bacterias completamente seguras para
el ser humano y otros animales, como la señaladas en este artículo, que nos
ayudan a optimizar los procesos de compostaje utilizando diferentes
sustratos. Sin embargo, existe también la necesidad de evitar que
microorganismos patógenos invadan las compostas, para lo cual podemos
utilizar el biocontrol, pero ¿qué es el biocontrol?.
El control biológico, o biocontrol, hace uso de la competencia natural entre
dos organismos para combatir plagas y agentes patógenos y es mucho más
eficiente y amigable al medio ambiente que los métodos químicos, pues no
genera sustancias costosas ni nocivas. Afortunadamente podemos contar
con la ayuda de microorganismos bastante seguros, como Bacillus subtilis,
Bacillus megaterium y Bacillus polymyxa, que ayudan a controlar E. coli,
Salmonella sp., Aspergillus flavus, Fusarium oxysporum, Botrytis cinérea,
Xanthomonas campestris y Ralstonia solanaceum, entre otros mediante la
inhibición por competencia y la producción de metabolitos secundarios con
acción inhibitoria de dichos patógenos.
Sumado al uso de los microorganismos seguros, es una buena práctica para
el proceso de compostaje el reducir la carga antibiótica que reciben los
animales, pues del 30 al 90% de los antibióticos suministrados se excretan en
heces y orina prácticamente intactos (Heberer, et al., 2002; Bound &
Voulvoulis, 2014), es decir, en formas activas que pueden ocasionar
problemas con la microflora sana de una composta.
Es importante mencionar que cada microorganismo tiene su función dentro
de las tres principales etapas de compostaje. En la etapa mesofílica (30 a
40°C, pH ~6.5) los microorganismos llevarán a cabo la descomposición de
materia orgánica, así como la nitrificación. En esta etapa la temperatura
aumentará hasta que se llega a la etapa termófila (40 a 65°C, pH ~7.7)
donde comienzan a morir bacterias patógena y se desarrollan los
microorganismos capaces de degradar de forma eficiente proteínas, lípidos
y polímeros de carbohidratos como la celulosa. Una vez que estas moléculas
altamente energéticas son metabolizadas, disminuye la actividad
microbiana y con ella la temperatura, para llegar a la etapa d maduración
(46 a 20°C, pH 7.0 a 8.6) donde las bacterias mesófilas y psicrófilas colonizan
el sustrato, es importante mantener una población sana de bacterias
benéfica en este punto para lograr una composta de calidad.
Haciendo uso de una combinación, o consorcio microbiológico, es posible
transformar los desechos de las operaciones pecuarias en composta de alta
calidad de una manera segura y eficiente, pidiendo generar ingresos a
partir de la venta de la misma, o haciendo uso de ella para la producción
agrícola. Ahora que conoces este proceso, está invitado a participar en las
buenas prácticas de compostaje, utilizando microorganismos seguros para
acelerar y mejorar dicho proceso.
Hugo Munguia
Coordinador Tecnico
Bibliografía
Bound, J. P. & Voulvoulis, N., 2014. Pharmaceuticals in the aquatic environment-a
comparison of risk assesment strategies.. s.l.:Chemosphere.
Dourmad, J. Y. y otros, 1999. Nitrogen consumption , utilisation and losses in pig
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Heberer, T., Reddersen, K. & Mechlinski, A., 2002. From municipal sewage to
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environment in urban areas.. s.l.:Water Sci. Technol..
Van Faassen, H. G. & Van Dijk, H., 1987. Manure as a source nitrogen and
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Van ser P, y otros, 1999. Ammonia emissions from pig houses in The Nethelands,
Denmark and France.. s.l.:Livestock Production Sciences.
