Saneamiento de la Cuenca del Río Matanza Vermicompostaje de Residuos Sólidos

RESUMEN

Se buscó un aprovechamiento de los lodos de la cuenca del Río Matanza – Riachuelo por medio del vermicompostaje: compostaje de sus sedimentos o lodos, con lombrices rojas Californianas (Eisenia fetida). Fueron realizados dos tratamientos distintos sobre el lodo: (1) sin incorporación de paja y (2) con incorporación de paja. Se evaluaron los parámetros de fertilidad y de toxicidad por metales en los vermicompost y en los tejidos de las lombrices. Fueron determinados: materia orgánica, pH, conductividad eléctrica, nitrógeno total, fósforo, calcio, potasio, cobre, zinc, cadmio y plomo. Los vermicompost obtenidos presentaron incrementos importantes en: materia orgánica; fósforo; calcio; potasio y CE y disminuciones en el pH y el nitrógeno total. Los contenidos de metales presentaron una disminución para el cromo, zinc y cadmio en el tratamiento con paja. Solo se observó acumulación de metal en lombrices para el plomo aunque sin alcanzar niveles tóxicos. Por medio del vermicompostaje se logró una enmienda con buenas propiedades de fertilidad y sin riesgos de toxicidad pues los valores de metales no superaron en ningún caso a los permitidos para el uso como enmienda. Los resultados presentan al vermicompostaje como una alternativa viable para el saneamiento de la cuenca del Río Matanza – Riachuelo.

PALABRAS-CLAVES: Vermicompostaje de Lodos, Eisenia Fetida, Parámetros de Fertilidad, Toxicidad porMetales, Sedimentos como Residuos.

INTRODUCCION

La Cuenca del Río Matanza- Riachuelo (2240 Km2), que se encuentra en la provincia de Buenos Aires, Argentina, recibe el efecto de la actividad agropecuaria extensiva e intensiva y efluentes de 3.000.000 de habitantes y de más de 10.000 industrias. Gran parte de los residuos industriales vertidos al río crean un problema de contaminación.

En los países desarrollados se considera de gran importancia el posible uso de lodos de los ríos como enmienda orgánica, posibilitando grandes ahorros en el uso de fertilizantes inorgánicos (Rodriguez, 1982) y previendo la degradación del medio ambiente.

Los procesos de compostaje ofrecen una mejora para algunos problemas que presentan los residuos, como las altas concentraciones de iones (CE) y el elevado pH (presencia de amoníaco), pero pueden contribuir a latoxicidad por presencia de metales (Gupta and Hani,1981.)

El vermicompostaje o el compostaje de los residuos orgánicos a través de la actividad de las lombrices rojas californianas (Eisenia fetida), ha probado ser un método exitoso para el tratamiento de lodos y aguas residuales (Neuhauser et al., 1988).

La lombriz Eisenia fetida ha sido adoptada para el uso en test de toxicidad, ya que es fácilmente “criada”, “mantenida” o “multiplicada” en sustratos ricos en materia orgánica y porque se ha demostrado que acumula metales pesados en suelos con distintas características (Marquenie and Simmers, 1988).

Los lodos son probablemente, entre los residuos, los más productivos para el crecimiento y reproducción de las lombrices, pero frecuentemente presentan demasiada humedad para poder ser utilizados en forma directa en el vermicompostaje por lo cual se suele agregar paja (productos agrícolas o forestales secos) que con su volumen disminuyan la humedad y además aumenten la relación C/N, previniendo la perdida de Nitrógeno como amoníaco (Dominguez et al., 1997).

El vermicompuesto, producto obtenido de la acción conjunta de lombrices y microorganismos, constituye una “enmienda orgánica” bioreguladora y correctora del suelo que produce una liberación lenta de nutrientes, (Brandjes, 1984; Ferruzi, 1994), no presentando problemas de dosificación, aún en los casos de aplicarse puro en la producción de plantines ( Schuldt, 1995).

Muchas producciones de hortalizas con enmiendas han igualado o superado en calidad a las mismas con fertilizaciones inorgánicas (Audisio et al., 1993; Premuzic et al.,1998; Vogtmann et al., 1993). Considerando los lodos o sedimentos de la cuenca del Río Matanza como una potencial enmienda, se procedió a su vermicompostaje.

El objetivo de este ensayo fue evaluar las características de fertilidad y toxicidad (metales) de los lodos de la Cuenca del Río Matanza vermicompostados y la absorción de metales pesados por Eisenia fetida, creciendo en el lodo o sedimento del río Matanza, bajo condiciones controladas de laboratorio.

MATERIALES Y MÉTODOS

Las muestras de lodo fueron extraídas en la cuenca media del río Matanza, en un sector cercano a un depósito de residuos sólidos a cielo abierto en una zona de densidad media de urbanización con establecimientos industriales (industrias cárnicas) cuyos vertidos no son controlados. Las muestras de sedimentos fueron colectadas en el plano aluvial (1m por encima del nivel de agua medio anual).

Una muestra de 800 Kg , colectada en distintos puntos fue homogeneizada para su compostaje.. El compostaje fue realizado en el laboratorio. La muestra fue dividida en dos para la aplicación de dos tratamientos: 1- sin incorporación paja y 2- con incorporación de paja. La paja o “agente bulking”, fue utilizada para airear el lodo, darle mas espacio estructural y formar una pasta más porosa que favorece el compostaje aerobio. La paja utilizada fue de cereal de invierno, fue incorporada en una proporción de 1 parte de paja /3 partes de lodo, manteniendo la mezcla con un 60% de humedad.

Se utilizaron recipientes plásticos de 200 litros. El tiempo de maduración fue completado en 30 días, cuando el valor de los Indices lípidos extractables secuencialmente con dietil éter y cloroformo ( de Dinel et al., 1996): DEE/ CHCl3 < 2.50. y CHCl3/ lípidos extractables totales mayor de 0.25.

Al alcanzar la madurez, se incorporaron 1000 lombrices adultas (Eisenia fetida), de tamaño y peso semejante (1.3g ± 0.22g) por cada unidad experimental (50 kg); igual numero y tamaño de lombrices adultas Eisenia fetida fue incorporado a un suelo no contaminado con metales (control). Las lombrices se desarrollaron en cada medio durante un período de 60 días. El producto obtenido por acción de las lombrices fue separado de éstas por tamiz de malla plástica de 0.2 mm.

El diseño experimental fue totalmente aleatorizado, con ocho repeticiones por tratamiento.

PRIMERA ETAPA ESTUDIOS SOBRE LOS SUSTRATOS

En el lodo y en el lodo vermicompostado fueron determinados los siguientes parámetros: Ph (potenciometría, extracto acuoso 1:2.5), conductividad eléctrica (conductímetro, pasta saturación), materia orgánica (Wakley-Black Indice 2.2), nitrógeno total (Kjeldahl), fósforo (Kurtz-Bray) y por extracción con NH4CH3COO fueron determinados potasio (fotometría de llama), calcio y magnesio (volumetría con EDTA).
Los metales: cromo, cadmio, zinc y plomo (extracción HNO3/HClO4) fueron determinados por absorción
atómica.

SEGUNDA ETAPA ESTUDIOS SOBRE LOMBRICES

En los tejidos de lombrices desarrolladas en los lodos vermicompostados y en el suelo no contaminado o control, (extracción HNO3 / H2O2), fueron medidos cromo, cadmio, zinc y plomo por absorción atómica.

Los resultados fueron analizados por un ANOVA y en caso de diferencias significativas por medio del test de Tukey (0.05%).

RESULTADOS DEL ESTUDIO DE LOS SUSTRATOS

Las características químicas del vermicompuesto obtenido a partir de los lodos o sedimentos se muestran en la Tabla 1. Los valores de los parámetros de fertilidad observados posibilitan su utilización como enmienda (Mirabelli, 1998). Comparado con el lodo sin vermicompostar se presentaron aumentos en la materia orgánica, conductividad eléctrica, relación C/N, contenidos de calcio, potasio (con paja) y fósforo, observándose disminuciones en el pH y en el nitrógeno total

Respecto al contenido de metales en los sedimentos antes y luego del vermicompostaje (Tabla II), no se presentaron concentraciones de toxicidad, según normas Españolas ( BOE, 1990 ) y Belgas (Comunidad Europea) de permisión para metales.. Solamente el cromo presentó valores algo mas altos que los permitidos para uso en cultivos hortícolas según dichas normas.

RESULTADOS DEL ESTUDIO EN LAS LOMBRICES

Respecto al contenido tisular de Metales en las lombrices (Tabla III) tampoco supero los limites presentados por Abdul & Bouché, (1996) y Graff (1982).

El cociente absorción biológica (Edwards et al., 1996), relación de concentración de metal en lombriz / metal en sustrato, (Tabla IV), indicaría, de superar la unidad, que hay acumulación del metal en la lombriz.

DISCUSION DE LOS RESULTADOS DE LOS SUTRATOS

La materia orgánica fue duplicada en ambos tratamientos, presentando el tratamiento sin paja el mayor contenido, el aumento fue relacionado a un incremento de los procesos oxidativos que llevan a una mayor producción de carbono fácilmente oxidable.

La mayor Conductividad Eléctrica (CE) de los lodos vermicompostados fue asociada con una mayor liberación de iones, procedentes de la ceniza de la materia orgánica (Moreno et al., 1997). Se presentaron diferencias entre los tratamientos, siendo mayor en el tratamiento sin paja. Los valores observados en el tratamiento con paja fueron semejantes a los presentados por Dinel et al.(1996), Dominguez et al. (1997 ) y Mitchell (1997).

La relación carbono nitrógeno (C/N) se duplicó en los lodos vermicompostados (Tabla 1) debido al aumento de carbono relacionado directamente con el aumento de materia orgánica.

La concentración de calcio fue mas elevada en lodos vermicompostados, por ser éste ion un producto importante del metabolismo de las lombrices. El incremento de calcio respecto del lodo sin compostar fue mayor que el presentado por Devliegher and Verstraete (1996).

Coincidentemente con Zucconi and Bertoldi (1987) no se presentaron diferencias para el contenido de potasio entre el lodo y el lodo vermicompostado en el tratamiento sin paja, observándose solamente un aumento significativo para el lodo vermicompostado con paja, proveniente probablemente de la paja incorporada.

El contenido de P presentó un significativo aumento, llegando a duplicar el valor inicial en el tratamiento sin paja y a triplicar el valor en el tratamiento con paja, atribuyéndose esto probablemente un importante aumento de la actividad enzimática, en el vermicompost, de las fosfatasas de las lombrices, (Devliegher and Verstraete, 1997).

Los valores de pH en los lodos luego del vermicompostaje, presentaron un descenso de 0.5 de unidad coincidente con lo citado por Moreno et al. (1997 ), aunque fueron menores a los presentados, por este último, en barros vermicompostados y por Mitchell (1997) para vermicompost obtenido de estiércol.

El Contenido de Nitrógeno total (NT) fue menor luego del vermicompostaje y semjante a los valores citados por Vinceslas – Akpa and Loquet (1997.

Si bien no se observaron diferencias Significativas en los contenidos de metales en lodos vermicompostados respecto del lodo inicial, en el tratamiento con paja las disminuciones fueron del 33% para el cromo y zinc y del 43% para el cadmio.

Los valores de los contenidos de metales no superaron en ningún caso a los presentados por Keeling et al (1994); Chaney and Giordano, (1977); Moreno et al. (1997) y Ozores et al. (1994) para uso de compost como enmiendas.

DISCUSION DE RESULTADOS EN LAS LOMBRICES

La concentración de metales en los tejidos de lombrices luego del vermicompostaje solo presentó diferencias significativas para el cromo y zinc, observándose un mayor contenido cromo en el tratamiento con paja y zinc en el tratamiento sin paja.

El cociente absorción biológica (Edwards et al., 1996), relación de concentración de metal en lombriz / metal en sustrato, (Tabla IV), indicaría, en caso de superar la unidad, que hay acumulación del metal en la lombriz. Ambos tratamientos de vermicompostaje presentaron acumulación de plomo en lombriz coincidentemente lo presentado por Ireland (1979); no obstante en todos los casos dichos coeficientes fueron menores a los citados como peligrosos (Hartenstein et al.,1980ª y Mori and Kurihara,1979).

CONCLUSIONES

Los parámetros de fertilidad y toxicidad de los vemicompost obtenidos indican que son aptos para ser utilizados como enmienda pues no presentan contenidos tóxicos de metales. Respecto de los tratamientos el tratamiento con incorporación de paja fue el que presentó menor conductividad y menor contenido de metales y la acumulación de éstos en el tejido de las lombrices también fue menor en dicho tratamiento. No obstante se aconseja evaluar el contenido de metales en ensayos de cultivos desarrollados sobre estas enmiendas previamente a su comercialización como enmienda.

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Zdenka Premuzic (1)
Ingeniera Agrónoma. Fac. de Agronomía, Univ. de Buenos Aires.

Alicia Iorio F.

Emilio Mirabelli
Técnico Agrícola

Juan Pablo Brichta

XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental