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XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Uso de subproductos de la producción d lde biocarburantes en agricultura
Por: Alvaro García O., Ph.D.Presidente Electo Comisión Fertilidad de Suelos y Nutrición de
Plantas (2010-2014)Unión Internacional de Sociedades de la Ciencia del Suelo
Vicepresidente Sociedad Colombiana de la Ciencia del SueloE il i 58@ h
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
E-mail: [email protected]
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XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Tipos de Cultivos utilizables
ALCOHOLIGENOS:Remolacha, papa, sorgo, yuca, cebada o trigo, maízProducción de etanol utilizable para sustitución total o parcial de las gasolinas de automoción o p p gpara la producción de aditivos antidetonantes exentos de plomo como el Etil-Terbutil-Eter (ETBE).
OLEAGINOSOS:Colza girasol soya palma de aceite Jatropha carcus Pongamia glabraColza, girasol, soya, palma de aceite,Jatropha carcus, Pongamia glabra.Producción de biodiesel (conjunto de ésteres metílicos o etílicos de los ácidos grasos de los aceites vegetales) para sustitución del gasóleo de automoción.
LIGNOCELULOSICOS:Tamo de maíz, Cynara, chopo, residuos de bosques.Producción de etanol y biocombustibles sólidos utilizables con fines térmicos (agroelectricidad).
REMOLACHA = 70 tn/ha =7.000 litros de alcohol100 litros/tonelada
TRIGO = 7 tn/ha =.400 litros de alcohol
REMOLACHA = 70 tn/ha =7.000 litros de alcohol100 litros/tonelada
TRIGO = 7 tn/ha =.400 litros de alcohol
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
340 litros/tonelada45 kg de isobutileno + 55 kg de alcohol = 100 kg deETBE
340 litros/tonelada45 kg de isobutileno + 55 kg de alcohol = 100 kg deETBE
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Quito, 29-31 de Octubre del 2008Latinoamérica no debe usar comida para producir alcohol!!!
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XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Quito, 29-31 de Octubre del 2008
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XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Caracterización química y compuestos orgánicos de la vin z c nc ntr d l 60%
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
vinaza concentrada al 60%.CONCENTRACIÓN
COMPUESTO % m/m Kg/m3
Sólidos totales 60 -
COMPUESTOS CONCENTRACIÓN
NO VOLÁTILES
% m/m
Materia Orgánica 46 598
Carbono Oxidable 18 234
Nitrógeno 0.95 12.35
Fósforo (como P2O5) 0.04 0.52
Potasio (como K2O) 4.88 63.44
Glicerol 2.70 Ácido Aconítico 1.76
Sorbitol 1.39 Fructosa + glucosa 1.30
Ácido Láctico 1.28 Ácido Cítrico 0.80
Calcio (como CaO) 1.31 17.11
Magnesio (como MgO) 0.67 8.71
Sulfatos (como SO4) 2.59 33.67
ELEMENTOS MENORES mg kg-1
Manganeso (Mn) 43
C b (C ) 10
Ácido Cítrico 0.80Ácido 2,4 dihidroxipentanedioico 0.71
Ácido Quínico 0.71 Trehalosa 0.31
Ácido Málico 0.23 Sucrosa 0.21
2,3 Butanodiol 0.21Cobre (Cu) 10
Zinc (Zn) 19
Boro (B) 6
Características adicionales
Densidad (kg m -3) 1300
pH 4 5 - 5
,Ácido Succínico 0.07 Ácido Glicólico 0.06
FENÓLICOS
Mg kg-1
Ácido Piroglutámico 165pH 4.5 - 5
Conductividad Eléctrica (dS m-1) 17
Viscosidad (cPs) 450
gÁcido Itacónico 93 Ácido Fumárico 93
3-metoxi-4-hidroxifenilglicerol 54 Ácido p-hidroxi-benzoico 48
Ácido Palmítico 34
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Fuente: Laboratorio I & D., Sucromiles S.A. y Agrilab Ltda.
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Análisis proximal de la vinaza (% )
Propiedades de los Acidos (% en base seca) Orgánicos de las vinazas
• Aglomerantes
0 20Fib
2.92Proteína
89.64Humedad
0 20Fib
2.92Proteína
89.64Humedad • Dispersantes
• Emulsificantes
3.61Cenizas
0.41Grasa
0.20Fibra
3.61Cenizas
0.41Grasa
0.20Fibra• Humectantes
• Acomplejantes
4.4pH
3.43Carbohidrato
4.4pH
3.43Carbohidrato• Enlaces con enzimas y
proteínas
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Fuente: A. Morales (2000). Tesis de M.Sc.Universidad del Valle.
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XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Usos en:Usos en:
Mejoramiento y Recuperación de Suelos
Fertilización Liquida
Inoculación de Residuos de Cosecha
Inoculación de Semillas
CoadyuvanteCoadyuvante
Producción Animal
Recuperación de Aguas Residuales
Control de Enfermedades
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Control de Enfermedades
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XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Formas aplicaciónFormas aplicación
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XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Fertilizante y mejorador de condiciones químicas, físicas y biológicas al ser aplicada en zona de ráices de plantas
Componentes (%)
A partir de vinaza 50 º Brix
A partir de vinaza 18 º Brix
Materia Orgánica 70 28.11
N-total 1.61 1.16
P2O5 0.21 0.55
K2O 6.51 4.99
CaO 1.46 1.0
MgO 1 44 1 75MgO 1.44 1.75
Na2O 0.45 0.16
Componentes (p.p.m)
Boro 7.08 6.18
Cobre 55 45.77
Zn 124.03 114.08
Hierro 580 444.52
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pH (el pH se ajusta de acuerdo a las necesidades del suelo)
6-12 6-12
Humedad 5-10 5-10
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Composición Biológica De Inoculante En Mezcla Con VinazaComposición Biológica De Inoculante En Mezcla Con Vinaza
Función Agente Biológico Población garantizada (UFC ml -1)
Composición Biológica De Inoculante En Mezcla Con VinazaComposición Biológica De Inoculante En Mezcla Con Vinaza
(UFC ml ) Promotores de crecimiento, biotransformación de la materia
Azotobacter sp. Azospirillum sp.
1 x 108
1 x 108 biotransformación de la materia organica, síntesis de sustancias bioactivas, bioprotectantes, fijadores de nitrógeno y bioestimulantes radiculares
Azospirillum sp.Rhodopseudomonas palustris Actinomicetos
1 x 101 x 103
1 x 106bioestimulantes radiculares ActinomicetosLactobacillus acidophillus Saccharomyces sp. Trichoderma harzianum
1 x 101 x 103 1 x 103
1 x 109 Trichoderma harzianum Trichoderma viridae Trichoderma lignorum
1 x 101 x 109
1 x 109
Quito, 29-31 de Octubre del 2008Desarrollos Agroindustriales Ltda. Ecoagrícola
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Fertilizacìón Líquida: Mezcla Urea Fertilizacìón Líquida: Mezcla Urea –– VinazaVinaza
Urea + VinazaUrea + VinazaNH
CaSO4M SO
Urea + VinazaUrea + Vinaza
O=CNH2
NH2 + MgSO4
K2SO4
H SOVINAZA 55
H2SO4
CaSOCaSO44M SOM SO
(NH(NH44)) 22 SOSO44NHNH44
++ MgSOMgSO44
KK22SOSO44HH SOSO
++(( 44)) 2 2 4 4
+ 2K+ 2K++ + Mg+ Mg+2+2 + Ca+ Ca+2+2 + +
ácidos orgánicosácidos orgánicos–– (NH(NH ))+ + + H+ H OO
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HH22SOSO44ácidos orgánicosácidos orgánicos (NH(NH44)) + H+ H22OO
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Vinaza como agente recuperador de Vinaza como agente recuperador de suelos afectados por sodio
• alto poder electrolítico, reacción ácida y su acción como activador de la fauna microbiana del suelo.
• promueve la agregación fuerte con aumento de la permeabilidad.
• disuelve carbonatos, fosfatos de calcio y otros precipitados liberando el Ca necesario.
• desplazamiento del Na del complejo de cambio
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Sodicidad• Afecta propiedades físicas del suelo:
Causa dispersión y expansión.p y pAumenta plasticidad y pegajosidad.
• Dificulta movimiento de agua y gases• Dificulta movimiento de agua y gases.• Toxicidad específica del ión Na.
• Promueve desbalances nutricionales.
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Aspecto inicial El Rincón (P l i )(Palmira)
Efecto sobre plantasp
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Efecto sobre el suelo: Alcali negro, humedad, verdolaga
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Intentos de recuperación con yeso y azufre
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Si el azufre no reacciona en el suelo no es posible la recuperación
Fallas en la recuperación con azufre:
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Aplicación de vinazas en piscinas o por el sistema de melga arrocerade melga arrocera
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Apariencia del suelo al drenar el agua de Apariencia del suelo al drenar el agua de inundación
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Evolución de la apariencia del suelodel suelo
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Agregación rápida
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Ef d l i i d l Efecto de la vinaza promoviendo la floculación del suelo disperso
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Vegetación natural Vegetación natural después del lavado
Siembra de caña después del lavado: 156 ton/hadel lavado: 156 ton/ha
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Propiedades químicas del suelo de El rincón p qdespués del lavado con vinaza diluida
Sitio Prof. pH Ca Mg K Na CE PSIA3 0-30 7.90 25.0 15.0 3.5 2.7 1.66 6.8
30-60 8 10 10 5 7 0 2 2 1 3 1 43 3 430 60 8.10 10.5 7.0 2.2 1.3 1.43 3.460-90 8.50 20.0 12.3 -- 6.9 1.13 23.0390-120 9.00 15.0 12.5 0.4 12.0 0.90 33.7
B6 0 30 8 0 20 5 20 0 1 8 2 7 1 96 7 4B6 0-30 8.0 20.5 20.0 1.8 2.7 1.96 7.430-60 8.6 15.0 12.5 1.2 8.2 1.35 21.060-90 8.9 8.0 9.8 0.7 7.0 1.73 26.190-120 9.2 8.0 17.3 0.7 14.8 1.05 41.8
D10 0-30 8.3 30.0 12.8 1.0 1.7 1.51 4.830-60 8 9 25 0 16 0 0 8 5 4 1 13 17 9
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30 60 8.9 25.0 16.0 0.8 5.4 1.13 17.960-90 9.1 15.0 9.5 0.3 4.8 1.06 20.9
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Producción Industrial de compost:3600 ton/piscina cda 35 días
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RESULTADOSRESULTADOSCAMINOS INTERIORES MINA DE COBRE
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BENEFICIO AMBIENTAL
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P i bi l b l P i bi l b l Preocupaciones ambientales sobre el uso Preocupaciones ambientales sobre el uso de vinazas como fertilizantede vinazas como fertilizante
• SALINIZACION
• OLOR
• INVIERNO/VERANO• INVIERNO/VERANO
• PERDIDAS ACCIDENTALES
• AGUAS SUPERFICIALES
• AGUAS SUBTERRANEAS
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AGUAS SUBTERRANEAS
rig1.ppt
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Comparación de características contaminantes d l i dil íd t d l 60%de la vinaza diluída y concentrada al 60%
CONCENTRACIÓN CARACTERÍSTICAS UNIDADES V10 V60*V10 V60DQO mg/l 116 000 590 000 DBO mg/l 41 200 240 000 pH - 4.5 4.5
SST mg/l 8 990 53 900SST mg/l 8 990 53 900SSV mg/l 7 100 -
Sulfatos (como SO4) mg/l 5 626 33750 Fósforo (como P) mg/l 97 580
Fuente: Laboratorio Planta De Control Ambiental Sucromiles
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XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Clasificación CRETIP Vinaza concentrada
XI Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo
Clasificación CRETIP Vinaza concentrada
CARACTERÍSTICA PARÁMETRO CEPIS VINAZA CONCENTRADA
A h d d d l 40%Acuoso Acuosa, humedad del 40% m/m
2 ≤ pH ≥ 12.5 4.5 – 5.0 Corrosividad Tasa corrosión del acero >
6.35 mm/año a 55°C -
Ser inestable Estable Reaccionar de forma violenta
sin detonar No reaccionaReactividad sin detonarReactividadReaccionar violentamente con
agua No reacciona
Generar gases cuando es mezclado con agua No
Reactividad Poseer cianuros o sulfuros que puedan ser liberados en cantidades perjudiciales para
Trazas de Dimetilsulfuro CH3SCH3cantidades perjudiciales para
la salud y el ambiente CH3SCH3
Explotar bajo la acción de un fuerte estímulo inicial o de
calor en ambientes confinados
No
Explotar fácilmente a 25 °C y 1atm. No
Explosividad
Haber sido fabricada para producir una explosión No
Toxicidad DL para ratas < 50mg/Kg - Ser líquido Acuosa Inflamabilidad Punto de ignición < 60°C 480°C
Patogenicidad Contener microorganismos o toxinas capaces de producir
enfermedadesNo
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enfermedades
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Resumen de usos dados a la Vinaza
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Resumen de usos dados a la VinazaUSOS QUÉ APORTA QUÉ HACE OBSERVACIONES
Fertilización (Es el uso más ampliamente conocido)
• Fomenta la reproducción de microorganismos en el suelo.
• Aporte de nutrientes disponibles
Se puede aplicar con equipos especiales o directamente con el agua de riego.conocido) disponibles
agua de riego.
Sustrato para compost
Sirve como fuente de energía nutrientes a los microorganismos que compostan el material vegetal residual de las cosechas.
El exceso de V60 en la mezcla da lugar detención del proceso de compostaje debido a que por la DBO elevada interfiere negativamente en la degradación del material vegetal. • Materia orgánica
• Potasio
Producción de Biogás y Biosólidos
• Al descomponerse la materia orgánica en un reactor anaerobio, se genera biogás con contenidos utilizables de metano, gas carbónico y ácido sulfhídrico.
• También se producen biosólidos ricos en Carbono, Nitrógeno y Azufre asimilable por las plantas
Se deben controlar las concentraciones de ácido sulfhídrico ya que producen malos olores y deteriora las tuberías de recuperación del gas.
• Calcio • Sulfatos • Micronutrientes
asimilable por las plantas
Medio de cultivo
Suplementada con Urea y Sacarosa es un excelente sustrato para promover el crecimiento de levaduras, algas del género Chlorella, bacterias como Pseudomonas y Methanomonas y hongos filamentosos.
La proteína unicelular es aquella proveniente de bacterias, algas y hongos y se constituye en una importante fuente de proteínas para la alimentación animal y humana.
• Mezcla con otros elementos l b t d
Suplemento Alimenticio
• Proteína 5.68% m/m • Energía Neta 0.88
Mcal/Kg • Sales minerales
para elaborar concentrados para animales.
• Sustituye parte de la melaza usada en la suplementación de ganado bovino, porcino y conejos.
En bovinos dosis de Potasio superiores a 1.5 Kg/animal causan efectos laxantes.
Incineración Poder calorífico
• 1871 cal/g Límite Superior
• 1621 cal/g L Inferior
Se constituye en un buen combustible para incinerar y generar energía térmica para distintas aplicaciones
Actualmente existen dos calderas en Tailandia operando con este combustible
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• 1621 cal/g L.Inferior
Otros Agente plastificante de concretos reforzados. Fabricación de ladrillos. Materia prima para obtener Sulfatos de Cloruro y Potasio, Potasa y Carbonato de Sodio, Ácido Glutámico y Glutamina vía fermentativa.
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Ventajas del Bio-diesel
Técnicas / AmbientalesMuy bajo contenido de SSin presencia de o aromáticos
ó l óNo adición neta de CO2 a la atmósfera99.6% de bio-degradabilidad en 21 díasFuentes Renovables
Socio-EconomicasDesarrollo Rural Generación de empleoU d l b l tili dUso de suelos pobres o mal utilizadosFuente Alternativa de combustible en regiones
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