Desarrollo de biofertilizantes a partir de biomasa de palmáceas orientados al secuestro de carbono y mitigación de cambio climático
- Autores: Alberto Vico López
- Directores de la Tesis: Raúl Moral Herrero (dir. tes.), María Dolores Pérez Murcia (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Miguel Hernández de Elche ( España ) en 2020
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Joaquín Moreno Casco (presid.), Fuensanta García Orenes (secret.), Margarita Ros Muñoz (voc.), Juan Carlos Sanchez Hernandez (voc.), Jorge Álvaro Fuentes (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Recursos y Tecnologías Agrarias, Agroambientales y Alimentarias por la Universidad Miguel Hernández de Elche
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
Las especies de palmáceas son un cultivo con una elevada importancia a nivel ambiental, paisajístico, económico y cultural, con una creciente presencia en la UE y especialmente en la cuenca mediterránea del Sureste de España. Además, existen parajes y entornos protegidos de palmeras debido a su singularidad y riquezas en muchas áreas de Europa y también de España. La poda de estas especies representa una gran cantidad de biomasa por hectárea y año. Según diversas estimaciones, en Europa existen entre 20 y 100 millones de palmeras de la especie Phoenix y entre 10‐20 millones de la especie Whasingtonia robusta, de las que el 40% se ubican en España.
En este marco se planteó este trabajo de investigación donde se proponen soluciones a la problemática actual de la gestión de residuos desde la ciencia, enfocados al desarrollo de bioproductos fertilizantes orientados al secuestro de C utilizando biomasa de palmáceas en procesos de co‐compostaje.
En el primer trabajo del compendio de artículos que forman esta tesis, se ha realizado una caracterización de materias primas procedentes de la palmera Phoenix dactylifera L., susceptibles de ser valorizadas mediante el compostaje, como tronco de palmera procedente de podas de jardinería municipal como ingrediente principal y como ingrediente secundario lodo agroindustrial procedente del procesado de pera. La primera fase de desarrollo de procesos de compostaje a escala piloto se compone de 2 experimentos, en el experimento 1 se formaron 4 pilas con distintas proporciones. Posteriormente, el experimento 2 de este trabajo consistió en un escalado comercial de dos réplicas de la proporción que mejor resultado mostró en el experimento anterior. Se dispuso una pila en un sistema de compostaje abierto en hilera trapezoidal con volteos semanales hasta el fin de su fase biooxidativa. Los resultados obtenidos muestran la viabilidad del co‐compostaje con los materiales estudiados, resultando en composts con buen grado de madurez y buenas propiedades físico‐químicas y químicas a pesar de su contenido en sales. También, se ha testeado con éxito el empleo de un nuevo índice denominado EXI2 como herramienta idónea para ajuste de mezclas complejas de compostaje.
En el segundo trabajo se integran una serie de procesos de compostaje usando hoja de palmera Phoenix dactylifera L. procedente de jardinería municipal, como ingrediente principal. De ingrediente secundario se emplearon diferentes tipos de lodos, (lodo urbano procedente de las EDAR de Torrevieja, Orihuela y Elche, y lodo agroindustrial procedente del procesado de pera). Se dispusieron a través de un sistema de compostaje abierto en hilera trapezoidal con volteos periódicos. Se ha constatado una intensa fase termofílica y mayor índice EXI2 en aquellas pilas con mayor proporción de hoja de palmera usada. A pesar de las limitaciones agronómicas derivadas de la elevada salinidad mostrada, la calidad y madurez final de los compost elaborados es óptima. Además, gracias al empleo de lodos existe una alta concentración de nutrientes esenciales (NPK) en el compost producido que le aporta valor económico.
Finalmente, en el tercer trabajo, se ha verificado la calidad agronómica y los efectos medioambientales de los compost elaborados a base de biomasa de Phoenix dactylifera L., en un trabajo de campo comparativo con otros fertilizantes en un cultivo intensivo de espinaca (Spinacia oleracia). Para ello, se han dispuesto 8 tratamientos fertilizantes divididos en 3 grupos (I) Fertilizantes inorgánicos; II) Fertilizantes orgánicos frescos; III) Fertilizantes orgánicos compostados, con un diseño experimental al azar por bloques con 4 repeticiones y una duración final del experimento de 61 días, momento en el cual se cosecharon las espinacas. La evaluación de los aspectos agronómicos y medioambientales se ha llevado a cabo en tres direcciones, a) efecto de las enmiendas orgánicas en el suelo; b) biomasa aérea producida y composición mineral de la misma; c) evaluación integral de indicadores ambientales en las diferentes estrategias de fertilización propuesta.
Como parte de la evaluación integral de los fertilizantes en un entorno agrícola exigente se han medido las emisiones de gases efecto invernadero GEI (CO2, CH4, N2O) . Estas medidas se han realizado mediante cámaras estáticas opacas estandarizadas, usando la técnica de gas pooling y posterior determinación mediante cromatografía de gases. Finalmente, el potencial de calentamiento global (GWP) y la emisión de N2O por producción de biomasa han sido estimados como parte de la evaluación integral de los aspectos medioambientales.
En este experimento se ha observado como el digerido y el vermicompost empleados como fertilizantes mostraron los mejores rendimientos. Además, estas enmiendas mostraron altas eficiencias de extracción de nitrógeno (NUE) junto al tratamiento inorgánico NPK+DMPP (con inhibidor de la nitrificación) en términos de rendimiento, extracción y acumulación de nitratos. Así, la concentración de NO3‐ en hoja se mantuvo por debajo de los límites que marca la legislación europea, siendo inducidos los valores más altos por los compost debido a su madurez. Entre las implicaciones ambientales evaluadas, cabe destacar las bajas emisiones acumuladas de N2O, por debajo del factor de emisión del 1% propuesto por el IPCC (2006). En el caso del CH4, se produce de forma general un efecto sumidero en el suelo, que se aprecia más intenso durante la última parte del experimento. En esta parte del experimento, las condiciones de la zona rizosférica del suelo fueron óptimas para el desarrollo de mayores flujos de emisión de CO2. La enmienda que registró mayores emisiones GEI fue el lodo fresco debido a la presencia de C lábil y NO3‐.
Ambientalmente, el uso de compost derivado de Phoenix dactylifera L. como enmienda fertilizante disminuyó las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y registró menor potencial de calentamiento global (GWP) con similar rendimiento al resto de fertilizantes, contrastando con el inhibidor de la nitrificación NI del fertilizante NPK+DMPP que no logró mejorar la eficiencia de extracción de N a pesar de disminuir sus emisiones de N2O. La otra gran implicación ambiental muestra que las enmiendas orgánicas mejoraron el Stock de C del suelo al finalizar el cultivo, sugiriendo que cualquier evaluación medioambiental de un agrosistema de cultivo debería integrar el rendimiento del cultivo, la variación del stock de C, las emisiones GEI, el GWP y un análisis económico.
