aprovechamiento y valorizacin de residuos de las industrias del

OLI-80
APROVECHAMIENTO Y VALORIZACIÓN DE RESIDUOS DE LAS
INDUSTRIAS DEL ACEITE DE OLIVA COMO ENMIENDAS
ORGÁNICAS PARA CONTROLAR FITOPATÓGENOS DE CULTIVOS
Y MITIGAR LOS EFECTOS ADVERSOS DE PLAGUICIDAS EN
AGRICULTURA (CAO01-007)
R. NOGALES, L. DELGADO, C. CIFUENTES, A. PEÑA, E. BENÍTEZ, E. ROMERO, M.J. LORITE, L.
SANCHEZ Y M. GÓMEZ
Estación Experimental del Zaidín., CSIC, c/ Profesor Albareda, 1, 18008-Granada
Tfno: 958181600, ext. 255, Fax: 958129600, e-meil: rnogales@eez.csic.es
FORO DEL OLIVAR Y MEDIO AMBIENTE
RESUMEN
El proyecto CAO01-007 tiene como objetivo general buscar nuevas alternativas que permitan la
valorización de los alperujos, subproductos de la centrifugación de dos fases, mediante su utilización
en el sector agrícola y medioambiental. Los principales resultados obtenidos durante la realización del
proyecto han sido los siguientes: i) Los alperujos pueden ser biodegradados, bioestabilizados y
biomadurados mediante procesos de vermicompostaje (Eisenia andrei), así como a través de
procesos que incluyen su inoculación con hongos de la especie P. ostreatus. En ambos procesos se
obtienen enmiendas orgánicas con gran calidad agrícola, ii) Los vemicomposts y composts de
alperujo, mejoran la fertilidad de los suelos y poseen una moderada capacidad para suministrar de
inmediato nitrógeno a la planta. Además tienen un limitado potencial para inhibir el crecimiento del
hongo Rizocotonia solani y para reducir la infección de ese hongo fitopatógeno en cultivos hortícolas
y forrajeros, iii) La aplicación directa a suelos de diferente naturaleza o previa incubación con ellos de
esas enmiendas orgánicas oleícolas favorece la adsorción y degradación de herbicidas triazínicos y
sulfonilureicos, lo cual minimizaría los riesgos de la entrada de esos xenobioticos en las aguas
subterráneas, iv) El alperujo natural o vermicompostado puede ser utilizado como material bioadsorbente
de plaguicidas aniónicos y no-aniónicos, aunque ello deber ser confirmado con nuevos estudios.
OBJETIVOS
El proyecto CAO01-007 tiene como objetivo general buscar nuevas alternativas que permitan la
optimización de la gestión, la reutilización y la valorización de los alperujos generados por la
agroindustria del olivar, mediante una estrategia conjunta que considera a los sectores agrario y
medioambiental. Este objetivo general se concreta en los siguientes objetivos específicos:
Objetivo 1. Caracterización química, biológica y agronómica de los residuos de la agroindustria del
olivar, alperujos y sus biotransformados –vermicomposts y composts-.
Objetivo 2. Evaluar la capacidad de resistencia y/o tolerancia al ataque de fitopatógenos, hongos de
la especie Rhizoctonia, de cultivos desarrollados sobre suelos enmendados con alperujos y sus
vermicomposts y composts.
Objetivo 3. Investigar la capacidad que tienen los alperujos y sus vermicomposts y composts para
modificar la adsorción y degradación de herbicidas triazinicos y sulfonilureicos.
METODOLOGÍA DE TRABAJO EMPLEADA
Para la consecución de los objetivos propuestos se han realizado una serie de estudios, cuyas
metodologías, de carácter analítico, microbiológico, biotecnológico y de manejo de cultivos en
condiciones controladas se exponen, de forma resumida a continuación:
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En relación al primer objetivo, se desarrolló, monitorizó y optimizó un proceso de vermicompostaje (6
meses) a escala piloto utilizando lombrices de la especie Eisenia andrei., en el que se ensayaron las
siguientes mezclas: alperujo mezclado con lodos de depuradora, alperujo mezclado con estiércol
ovino-caprino y alperujo mezclado con hojas de olivo y estiércol previamente precompostado. Este
proceso se complementó con otro en el que el alperujo natural fue biodegradado, durante 4 meses,
con hongos de de la especie Pleurotus ostreatus (seta de chopo). Posteriormente al desarrollo de
ambos procesos, se procedió a la caracterización química, bioquímica y fitotóxica de los
vermicomposts de alperujo obtenidos, del alperujo degradado con P. ostreatus, así como del alperujo
natural y de un compost de alperujo suministrado por la Sociedad Cooperativa Sierra de Génave.
Paralelamente, se llevo a cabo la caracterización de tres suelos representativos de la comunidad
autónoma andaluza, uno de olivar (Cambisol calcárico) y dos de vega (Fluvisol calcárico). Por último y
aunque ello no estaba contemplado en las actividades iniciales del proyecto se realizó un
experimento de invernadero para cuantificar, mediante el método de dilución isotópica del 15N, la
capacidad que posee el alperujo, su vermicompost y compost para suministrar de inmediato nitrógeno
a un cultivo de pimiento.
Respecto al segundo objetivo, y una vez preparados los inóculos de Rizoctonia solani, se efectuó,
inicialmente, un bioensayo en placas petri con el fin de determinar la capacidad que poseen los
extractos acuosos del alperujo y su vermicomposts y composts para inhibir el crecimiento de este
hongo fitopatógeno. A continuación, se realizó otro bioensayo de incubación de mayor duración,
utilizando placas petri, dirigido a evaluar como se afectaba el grado de germinación de semillas de
cultivos de pimiento, guisante y veza en un suelo de vega inoculado con Rhizoctonia solani y
enmendado con tres dosis de alperujo, su vermicompost y compost. Una vez seleccionada la dosis
mas eficaz (100 Tm/ha), se llevó a cabo un experimento de invernadero controlado dirigido evaluar la
capacidad que presentan los vermicomposts y composts de alperujo para reducir la patogenidad del
Rhizoctonia solani en cultivos de guisante, pimiento y veza, evaluando a su vez los mecanismos
biológicos por los que se produce esta acción supresora.
En relación al tercer objetivo, se desarrollaron, inicialmente, metodologías analíticas que permitiesen
la detección y cuantificación simultanea, mediante cromatografía de gases con detector específico
NPD, de cuatro herbicidas triazínicos –Simazina, Terbutilazina, Cianazina y Prometina y, mediante
cromatografía líquida de alta resolución (CLAR) con detector de diodos en cadena (DAD), para la
determinación simultánea de tres herbicidas sulfonilureicos –Clorsulfuron, Tribenuron metilo y
Bensulfuron metilo en diferentes matrices. A continuación, se realizaron varios estudios de adsorción,
tanto de herbicidas triazinicos y sulfoniureicos, en un suelo de olivar y otro de vega, naturales,
enmendados, incubados y enmendados con diferentes dosis de alperujo, su vermicompost y
compost. En cada estudio se realizaron las isotermas y cinéticas de adsorción de esos herbicidas y
las isotermas de desorción utilizando las mayores concentraciones de cada uno de los herbicidas
seleccionados. Posteriormente, se están finalizando los estudios dirigidos a evaluar la degradación y
persistencia de esos herbicidas triazinicos y sulfonilureicos en suelo de olivar y de vega, naturales o
enmendados con los diferentes tipos de alperujo. Los estudios de degradación obligaron a poner a
punto métodos de extracción específicos (ultrasonidos, extracción en fase sólida) de ambos grupos
de herbicidas. Por último, se realizó un estudio no contemplado inicialmente en el proyecto, dirigido a
determinar el posible uso del alperujo y el vermicompost de alperujo como bioadsorbentes naturales
de plaguicidas con diferentes propiedades fisico-quimicas. Para ello se ensayaron 3 plaguicidas
aniónicos (herbicidas sulfonilureicos: Metsulfuron, Sulfometuron y Flazasulfuron) y dos plaguicidas no
iónicos (herbicida ureico Diuron e insecticida nicotínico Imidacloprid), así como sus formulados,
Diurokey y Confidor.
INNOVACIÓN Y RELEVANCIA DEL TRABAJO
Se ha optimizado un proceso biotecnológico de bajo coste “vermicompostaje” por el que es posible
reutilizar y valorizar alperujos de la agroindustria del olivar. Para ello es necesario mezclar este
residuo con otros con mayor contenido en nitrógeno (estiércol, lodos de depuradora). Los productos
finales obtenidos “vermicomposts de alperujo” cumplen con la normativa española y de la Unión
Europea relativas a contenidos en principios activos exigibles y niveles máximos de metales pesados
permitidos en composts y/o enmiendas orgánicas para ser utilizados en agricultura convencional
(Orden del 28 de Mayo de 1998 sobre fertilizantes y afines) y en agricultura ecológica (Reglamento
(CE) no 1488/97).
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La tecnología de vermicompostaje optimizada a escala piloto puede ser fácilmente extrapolada a escala
industrial, y desarrollada por empresas de lumbricultura y cooperativas agrícolas del sector del olivar.
Esta tecnología innovativa tiene un bajo coste económico. Los vermicomposts obtenidos podrían ser
utilizados como enmiendas orgánicas del cultivo del olivar y otros cultivos, y evitaría el uso agrícola del
alperujo.
Se han utilizado los vermicomposts y composts de alperujo como enmiendas organicas innovadoras con
capacidad para controlar enfermedades de cultivos causadas por hongos fitopatogenos originados en el
suelo, específicamente los de la especie Rizoctonia solani. Aunque la capacidad de reducción de la
patogenidad de R. solani por esas enmiendas oleícolas ha sido limitada, lo cual debe ser confirmado con
nuevos estudios, su uso permitiría la disminución del uso de fungicidas en el sector agrícola.
Se ha optimizado una metodologia analítica que permite la determinación simultánea de diferentes
herbicidas triazinicos y sulfonilureicos.
Se han obtenido conocimientos básico-aplicados sobre el comportamiento (adsorción y degradación) de
herbicidas triazinicos y sulfonilureicos en suelos de diferentes tipologías, naturales o enmendados con
alperujo y sus biotransformados. La aplicación de vermicomposts y composts de alperujo, además de
aumentar la fertilidad de los suelos, controlaría la dinamica de los herbicidas en el medio edáfico, lo que
podría minimizar los riesgos de la entrada de esos xenobioticos en las aguas subterráneas.
Se ha ensayado el alperujo y su vermicompost como materiales bioadsorbentes de plaguicidas anionicos
y no-anionicos. El posible uso de esos materiales como bioadsorbentes de plaguicidas, que debe ser
confirmado con otros estudios, abriría un nuevo campo de reutilización de los alperujos.
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
Las diferentes mezclas de alperujo ensayadas son sustratos orgánicos adecuados para el crecimiento
y reproducción de lombrices Eisenia andrei. Los procesos de vermicompostaje desarrollados a escala
piloto fueron muy eficaces para biodegradar, estabilizar y madurar el alperujo mezclado con lodos de
depuradora, estiércol u hojas de olivo/estiércol, lo cual se confirmó mediante el análisis secuencial de
diferentes biomarcadores enzimáticos. Ello también tuvo lugar cuando el alperujo fue biodegradado
con P. ostreatus. Los vermicomposts de alperujo obtenidos poseen una materia orgánica estabilizada
y no presentan toxicidad, con una calidad agrónómica similar a la de los compost de alperujo.
Los vermicomposts y composts de alperujo poseen una moderada capacidad para suministrar
nitrógeno de inmediato a la planta (entre un 28 % y 30% de su contenido). Esta capacidad fue
significativamente superior a la que tiene el alperujo sin biotransformar (6%).
Los vermicompost y compost de alperujo poseen una limitada capacidad para inhibir el crecimiento
del hongo Rizocotonia solani, por lo que su aptitud para reducir la infección inducida por este hongo
fitopatógeno en semillas de cultivos fue también escasa.
Los vermicompost y compost de alperujo mejoraron la fertilidad de suelo, inoculado o no con R.
solani, que se tradujo en un aumento de las cosechas de los cultivo ensayados, particularmente de
veza. Estas enmiendas orgánicas aumentaron el peso, tamaño y número de raíces laterales,
reduciendo limitadamente las lesiones radiculares inducidas por R. solani. La limitada reducción de la
patogenidad del hongo radicular R. solani fue debida al aumento de diferentes actividades
enzimáticas (deshidrogenasa, β-glucosidasa, fosfatasa, ureasa) del suelo.
La aplicación al suelo de alperujo, y su vermicompost y compost aumentó la adsorción de herbicidas
triazinicos y sulfonilureicos en suelos de olivar y vega. La adsorción de los herbicidas triazínicos fue
mayor cuando las enmiendas oleícolas se aplicaron directamente al suelo que cuando las enmiendas
fueron incubadas con el suelo durante tres meses. En los suelos sin incubar, la mayor adsorción tuvo
lugar cuando se aplicó alperujo, mientras que en los suelos incubados, cuando se aplicó
vermicompost y compost de alperujo. La adsorción de los herbicidas sulfonilureicos inducida por la
aplicación de las enmiendas oleícolas fue menor que la observada para los herbicidas triazínicos.
Comparativamente, la adsorción de los herbicidas sulfonilureicos fue mayor cuando el suelo fue
enmendado con alperujo natural. En estos herbicidas, su adsorción y desorción fue dependiente de la
fuerza iónica de la solución, así como de la modificación del pH de la solución analizada.
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La adición de compost y vermicompost de alperujo favoreció la degradación de herbicidas
sulfonilureicos en el suelo, mientras que no se apreciaron diferencias entre el suelo natural o
enmendado con alperujo.
El alperujo y vermicompost de alperujo presentaron una escasa capacidad para absorber plaguicidas
aniónicos. Esa capacidad fue mayor para plaguicidas no iónicos (Diuron e Imidacloprid) y sus
formulados (Diurokey y Confidor), no observándose diferencias significativas entre la forma natural y
biotransformada de ese residuo oleícola.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a la Empresas Romeroliva y Oleícola El Tejar los alperujos suministrados, y a
la Sociedad Cooperativa Sierra de Génave, el compost de alperujo proporcionado, y a todas ellas su
interés por el desarrollo del proyecto de investigación.
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