Introducción
La pérdida o desperdicio de alimentos a través de la cadena de suministro, es un tema que cada vez tiene mayor relevancia en el mundo (Cerda et al., 2018), teniendo en cuenta que esta situación altera negativamente la disponibilidad local de alimentos y compromete así la seguridad alimentaria de la sociedad (Basso et al., 2016). Según reportes de la FAO (2011), anualmente se desperdician 1.300 billones de toneladas de alimentos en el mundo, lo que representa el 33% de la oferta de alimentos disponible para consumo humano, de los cuales el 50% son productos hortofrutícolas, 30% cereales y 20% productos pecuarios (Marmolejo et al., 2010; Caicedo y Ibarra, 2016), alimentos que finalmente se convierten en residuos orgánicos, material que al no ser valorizado, disminuye su valor económico en el mercado comercial (Vargas et al., 2017; Xu et al., 2018). De acuerdo a Sepúlveda (2006), en Colombia el 18% de estos residuos son generados en las centrales de abastecimiento de mercado y tienen como destino final los rellenos sanitarios, donde se disminuye el potencial de aprovechamiento y valor agregado de otros residuos sólidos, a la vez que aumentan la tasa de lixiviados y acortan el tiempo de uso de éstos (López, 2009; Muñoz y Sánchez, 2013; Herrera, 2015). Por esta razón, se han desarrollado estrategias que están enmarcadas en la economía verde que procuran mejorar la gestión de los residuos orgánicos, fomentando su reducción a lo largo de la cadena de suministros (prácticas agrícolas, poscosecha, comercialización y consumo final) (Vargas et al., 2017), además de esta manera disminuir las perdidas y desperdicio, así como la implementación de acciones de manejo de los residuos orgánicos generados, con la intención de aportar un valor agregado desde un enfoque ambiental y económico (Tapia, Laines y Sosa, 2016; Niño et al., 2017).
El compostaje es una tecnología de bajo costo, que garantiza que los residuos orgánicos vinculen sus componentes en el ciclo de la cadena de producción primaria, además permite mejorar las condiciones físico-químicas del suelo y aumenta la productividad de los cultivos (Jaramillo y Zapata, 2008; Otterpohl et al., 2016; Martínez et al., 2016; Pinzón 2017). En este sentido, teniendo en cuenta la problemática originada por los residuos orgánicos en centrales de abasto en Colombia, se planteó para este estudio los siguientes objetivos: I) Estimar los residuos orgánicos y su composición generados en la central de abastecimiento del municipio de Acacias Colombia, II) Evaluar la calidad del compostaje generado a partir de estos residuos como una alternativa de gestión ambiental, que permita mitigar los posibles efectos originados por la acumulación de residuos orgánicos provenientes de alimentos en el ambiente.
Materiales y métodos
Área de estudio
El estudio se realizó en la central de abastecimiento de mercado ubicada en el municipio de Acacias, Meta, Colombia. La central cuenta con 352 establecimientos, de los cuales 185 se dedican a diferentes actividades comerciales como: venta de frutas y verduras, tubérculos, carne vacuna, pollo y pescado, comidas preparadas y viveres en general; todos responsables de generar residuos orgánicos de acuerdo a la actividad que realizan.
Caracterización de los residuos
Mediante el método de cuarteo propuesto por Montoya (2012), se realizó la caracterización de los residuos orgánicos procedentes de alimentos en la central de abastecimiento de mercado. Para esto se tomaron como muestra 20 establecimientos a los que se les dotó con bolsas plásticas para la recolección de los residuos generados en los días de mayor comercialización en la central (martes, sábado y domingo). Posteriormente se realizó un cuarteo donde se clasificó y se procedió al pesaje de cada tipo de residuos.
Proceso y evaluación del compostaje
El material orgánico que se llevó a compostaje se distribuyó en tres (3) pilas de 24 Kg, separados a una distancia de un (1) metro con una cubierta plástica para obtener condiciones optimas de temperatura y prevenir el aumento de la humedad del material por precipitación, de tal modo que se desarrollara el proceso de fermentación aerobio adecuado, además permitiera registrar la temperatura de las pilas en su diferentes etapas durante los tres (3) meses de estudio.
El rendimiento del compost se determinó considerando la relación residuos Vs compost obtenido; para tal fin se utilizó la ecuación 1, donde, R es rendimiento porcentual del compost que se produce (%), PF es el peso final del compost generado (kg), Pl es el peso inicial del material orgánico que entra en el proceso de compostaje (kg).
Análisis químico del compost
Para evaluar la calidad del nutricional del compost se realizaron los siguientes análisis de laboratorio: el pH se midió con potenciómetro en relación 1:1 compost : agua; la materia orgánica se determinó por el método de Walkley-Black; los macronutrientes como el fósforo mediante el método Bray ll, el potasio y magnesio por el método de espectrofotometría de absorción atómica (IGAC, 2006). Los resultados de análisis del compost obtenido (Tabla 3), se evaluaron teniendo en cuenta los valores propuestos por Munévar (2004) en la guía básica de interpretación de resultados sobre análisis de suelos y la Norma Técnica Colombiana NTC 5167.
Resultados y discusión
Cuarteo de los residuos orgánicos
La central de abastecimiento de mercado en estudio, dispone para su actividad comercial de 352 establecimientos, de los cuales 185 generan residuos orgánicos de origen vegetal, animal, de alimentos frescos y procesados. A partir de los datos obtenidos en el cuarteo (Tabla 1), se evidencia que se genera una cantidad importante de residuos orgánicos tanto los días ordinarios, como los típicos de mercado.
Tabla 1. Cuarteo de residuos orgánicos de la central de abastecimiento de mercado.
Los residuos de un establecimiento de la central de abastecimiento que manipula productos orgánicos para su actividad comercial, generan en promedio 14.3 kg/día, con un máximo de 16.5 Kg los días de mercado y un mínimo de 11.8 kg/día los días ordinarios. El cuarteo permitió determinar que los establecimientos de venta de hortalizas y los restaurantes aportaron en su correspondiente orden el 82% y 18% de los residuos orgánicos generados en la central de abastecimiento de mercado. Considerando que en este tipo de comercialización, los procesos de poscosecha de los productos agrícolas es inadecuado y el residuo orgánico es un material de fácil deterioro natural (Ali et al., 2014). Tanto así, que el 60% de los residuos orgánicos generados en el mundo se disponen en los rellenos sanitario sin tratamiento, contribuyendo a un impacto ambiental, generado por bacterias y hongos que incuban patógenos (Martínez et al., 2016; Porras y González, 2016), motivo éste que debe conducir a plantear alternativas para su aprovechamiento. Sin embargo, los residuos deben ser caracterizados por lo menos una vez al año para dimensionar el problema y determinar su potencial uso (Taboada et al., 2009; Montoya, 2012).
Proceso de compostaje
El proceso de compostaje se desarrolló durante 90 días, tiempo que según Bohorquez et al., (2016), es el adecuado para obtener una alta transformación y baja humedad del material orgánico, como resultado de un eficiente desarrollo de las cuatro (4) etapas del proceso. Así, en la Figura 1, se observa el comportamiento de la temperatura durante estas etapas. En la primera etapa ocurre una fermentación mesófila, que se caracteriza por un aumento en la temperatura del compostaje de 40 °C, la presencia de microorganismos mesófilos que crecen entre los 15 °C a 35 °C y que consumen inicialmente los carbohidratos presentes en la materia orgánica (Sánchez et al., 2017). Las tres muestras analizadas alcanzaron temperaturas de 44.6, 44.6 y 43.3 °C respectivamente. Además, se observó una disminución significativa del volumen de las pilas y una descomposición de los residuos orgánicos, sin presentar olor desagradable.
Figura 1. Temperatura promedio del proceso de fermentación aerobio en las fases de compost.
La segunda etapa es la fermentación termófila que inicia cuando la actividad metabólica microbiana genera reacciones exotérmicas aumentando la temperatura entre los 40 °C a 60 °C (Insam y de Bertoldi, 2007). Los compostajes que se realizaron alcanzaron temperaturas de 59.2, 56.5 y 54.4 °C respectivamente, durante la semana dos y tres. Esta condición reduce la actividad de los microorganismos mesófilos mientras aumenta la de los microorganismos termófilos que contienen enzimas que degradan compuestos complejos como las proteínas, además en esta etapa se eliminan organismos patógenos (Neklyudov et al., 2008).
La tercera etapa es el enfriamiento, que inicia con la disminución de temperatura hasta alcanzar la temperatura ambiente, esto ocurrió desde el día 22 hasta el día 90, donde se registraron temperaturas de 28.3, 28.3 y 28.1 °C, como se observa en la Figura 1. Esta disminución se genera por la reducción de energía en el compost y reactivación de los microorganismos mesófilos que descomponen los azucares restantes (Zeng et al., 2010). Por último, en la etapa de maduración, donde los compostajes alcanzaron temperaturas de 25.9, 25.8 y 26.3 °C, se reduce la actividad metabólica. Sin embargo, los compuestos menos degradables se descomponen y surgen los precursores de sustancias húmicas (Vélez-Sánchez-Verín et al., 2008), además de la disminución en un 40% aproximadamente, del volumen de las pilas.
Asimismo, la materia orgánica presentó una descomposición total, de tal manera que el tamaño de partícula se conformó homogéneo, presentó textura y color similar al suelo, características que indicaron que el proceso del compostaje se desarrolló en condiciones de temperatura, pH y humedad adecuadas, debido principalmente a la correcta aireación que se realiza mediante el volteo de las pilas (Acosta et al., 2012; Montoya et al., 2016). La producción de compost por establecimiento en la central de abastecimiento de mercado fue de 0.75 kg/día, el rendimiento promedio de la producción de compost fue del 61.7 % con respecto al peso inicial, lo cual concuerda con huerta et al., (2008) y Navia et al., (2013) que expresan un rango de rendimiento entre 50 - 60%; se considera que el residuo orgánico restante se emite a la atmósfera en forma de vapor de agua y CO2 (Muñoz et al., 2015). El rendimiento de la prueba de manera detallada se presenta en la Tabla 2.
Tabla 2. Rendimiento en peso de la producción de compostaje obtenido.
Análisis químico del compost
El compost óptimo para su aprovechamiento agrícola requiere de parámetros como el pH, materia orgánica, fósforo, magnesio y potasio entre otros, que dimensionan la calidad del producto obtenido del proceso de compostaje (Soliva y Lopez, 2004). Los resultados de análisis del compost obtenido se evidencia en la Tabla 3.
Tabla 3. Resultado de análisis de caracterización del compost obtenido
El pH que se obtuvo en el compost en promedio fue de 5.6 clasificado como “alto”, esto indica que el pH contribuye a la dinámica de los nutrientes en el compost, teniendo en cuenta que este parámetro se vincula con la disponibilidad de nutrientes (González et al., 2016). pH ácidos (pH < 5.5) indican que las condiciones aerobias no fueron óptimas por deficiencias en la aireación o la humedad y se disminuye el contenido de P, N, y cationes (Ca, K). Por otro lado, pH básicos (pH > 7.3) indican el contenido en nitrógeno amoniacal y carbonatos solubles que disminuye la cantidad de micronutrientes (B, Al, Mg, Fe, Co y Zn). En cuanto a la materia orgánica que contiene el compost obtenido fue del 27 %, clasificado como “medio”. Este parámetro depende de la capacidad de descomponer los materiales orgánicos y su porcentaje en el compost, permite mejorar las propiedades fisicoquímicas y biológicas que contribuye a la estabilidad estructural del suelo (Julca et al., 2006). El fosforo en promedio que se obtuvo fue de 119 ppm, es un alto contenido de este nutriente que se requiere para el adecuado desarrollo microbiano (Campitelli et al., 2010). El potasio en promedio alcanzó un 3.9 meq/ 100 g clasificado como “medio”, no obstante su concentración es aceptable, considerando que es de los nutrientes minerales de mayor requerimiento por parte de la planta en altas concentraciones para su óptimo crecimiento, porque activa enzimas fundamentales en los procesos de fotosíntesis (Becerra et al., 2007; Ansorena et al., 2014). Por último, el magnesio que se registró en el compost fue de 1.26 meq/100 g clasificado como “alto”, este nutriente no es asimilado por la planta de manera inmediata; sin embargo, contribuye al cambio en las condiciones del suelo posteriormente (Rodríguez et al., 2010). Finalmente se encontró que las características químicas del compostaje tienen condiciones de calidad adecuadas para mejorar los sistemas de producción agrícola.
Conclusiones
Los residuos orgánicos que se generan en la central de abastecimiento de mercado del municipio de Acacias - Meta, tienen un potencial de uso agrícola con la transformación de este material a través del compostaje, para lo cual se debe realizar una cuantificación y cualificación en su origen, de tal manera que permita determinar la cantidad y calidad del material orgánico generado para su aprovechamiento. El compostaje se desarrolló adecuadamente teniendo en cuenta la temperatura que se registró en las cuatro etapas del proceso, lo que demostró que las variables de humedad y aireación en el proceso fueron apropiadas, de tal manera que garantizaron un comportamiento aceptable en las cuatro etapas del proceso. Finalmente, la caracterización fisicoquímica del compost obtenido presentó una calidad y rendimiento aceptable, que permite la aplicación de este producto como un abono orgánico en actividades agrícolas, infiriendo así, el compostaje como una herramienta para la gestión ambiental de este tipo de residuos orgánicos.