Compost a base de plumas de pollos (Gallus domesticus)

Nelino Florida Rofner¹ y Fernando Reategui Diaz

Gerente de M&F Orgánicos, Naranjillo Km 2 carretera Tingo María-Pucallpa. Perú
nelinof@hotmail.com
¹ Universidad Nacional Agraria de la Selva. Av. Universitaria Km 1.5 carretera Tingo María - Huánuco. Perú.

Resumen

En Perú, cada año se incrementa la producción orgánica de diferentes cultivos y genera mayor demanda de productos orgánicos como el compost. Sin embargo, la mayoría de abonos tipo compost presentan bajos niveles de nutrientes, con excepción del guano de islas, cuya oferta en el mercado nacional es escasa. Por ello, la investigación evaluó el potencial de las plumas para ser utilizado como insumo y mejorar la calidad del compost en las instalaciones de la empresa M&F orgánicos, ubicado políticamente en Naranjillo; distrito de Padre Felipe Luyando, provincia de Leoncio Prado, región Huánuco-Perú.

Se utilizo un diseño de bloques completo al azar (DBCA) con cuatro tratamiento y cuatro repeticiones en donde: EB-0 fue estiércol de vacuno 100% como testigo absoluto, EB10 estiércol de vacuno más 10% de plumas, EB20 estiércol de vacuno mas 20 % de plumas y EB30 estiércol más 30% de plumas, a cada tratamiento se le aplico 100 L de microorganismos eficiente. Se evaluaron parámetros biofísicos durante el proceso (Humedad y temperatura) y después de 75 días de compostaje, la caracterización química en cada tratamiento y repetición.

Los resultados muestran disminución del pH e incremento de materia orgánica (MO) y nitrógeno (N), según la proporción de plumas, alcanzando 4.8% de N en el EB30, estos indicadores presentaron diferencias significativas (p<0.05). los demás indicadores (P₂O_5, K ₂O, Ca⁺², Mg⁺², Na⁺ Cu, Fe, Mn y Zn) no mostraron diferencias significativas (p<0.05). En conclusión, las plumas de pollo en proporción de 30% (EB30) mejoro significativamente el contenido de materia orgánica y nitrógeno, parámetros importantes que determinan la calidad, por tanto, las plumas pueden ser usado como insumo para mejorar la calidad del compost.

Palabras claves: abono orgánico, nitrógeno total, plumas, proteínas

Compost based on feathers of chickens (gallus gallus domesticus)

Abstract

In Peru, each year increases the organic production of different crops and generates greater demand for organic products such as compost. However, the majority of compost-type fertilizers have low levels of nutrients, with the exception of guano from islands, whose supply in the national market is scarce. Therefore, the research evaluated the potential of the feathers to be used as an input and improve the quality of the compost in the facilities of the organic M & F company, located politically in Naranjillo; district of Padre Felipe Luyando, province of Leoncio Prado, Huánuco-Peru region.

We used a randomized complete block design (DBCA) with four treatments and four repetitions where: EB-0 was 100% cow manure as absolute control, EB10 cow manure plus 10% feather, EB20 cow manure plus 20 % of feathers and EB30 manure plus 30% of feathers, to each treatment was applied 100 L efficient microorganism. Biophysical parameters were evaluated during the process (Humidity and temperature) and after 75 days of composting, the chemical characterization in each treatment and repetition.

The results show pH decrease and increase of organic matter (OM) and nitrogen (N), according to the proportion of feathers, reaching 4.8% of N in the EB30, these indicators presented significant differences (p <0.05). the other indicators (P₂O_5, K₂ O, Ca⁺², Mg⁺², Na⁺ Cu, Fe, Mn y Zn) did not show significant differences (p <0.05). In conclusion, chicken feathers in a proportion of 30% (EB30) significantly improved the content of organic matter and nitrogen, important parameters that determine the quality, therefore, the feathers can be used as an input to improve the quality of the compost.

Keywords: organic fertilizer, total nitrogen, feathers, proteins

Introducción

La provincia de Leoncio Prado es el principal productor de cacao de la región Huánuco, que le ubica en el quinto lugar con 6% de la producción nacional y un 44% de las áreas cosechadas son de tipo orgánico o especial de las variedades criollo y nativo (MINAGRI, 2016). Por lo tanto, la demanda de productos orgánicos como el compost es alta. Sin embargo, la mayoría de los abonos orgánicos de origen animal o vegetal contienen pequeñas cantidades de N, P, K y elementos menores, que son esencialmente más bajas que las de los fertilizantes minerales (Prieto et al., 2005; Cubero y Vieira 1999). Los investigadores reconocen que la principal limitación del compost son sus bajos niveles de macronutrientes y encontrar una fuente de origen orgánica para mejorar su calidad es un reto en un mercado cada vez más exigente.

En la actualidad, el crecimiento de la población urbana ha incrementado la demanda de aves de corral como el pollo y con ello las actividades agroindustriales generan residuos orgánicos, como las plumas, que se transforman en contaminantes del ambiente al provocar una serie de daños al ecosistema ( Ramos y Terry 2014; Hernández et al., 2013). Estos subproductos de la planta de beneficio, considerados como sub productos inútiles (Benítez et al 2014) pueden ser incorporados a la cadena alimenticia, previo tratamiento físico-químico (Cabrera et al 2018) y a otros usos. Además, Perú no tiene reglamentada estas actividades agroindustriales, para darle un manejo adecuado a los residuos generados, en particular en nuestra provincia se beneficia en las afueras de la ciudad cuya disposición final es el río Huallaga, generando problemas de contaminación.

En este contexto, el compostaje es una alternativa económica y ambiental para disponer los residuos agroindustriales de manera segura y obtener una composta de alta calidad (Hernández et al 2013), porque las plumas de pollos son ya señaladas por muchos investigadores como un excelente insumo en la dieta de animales y otros usos, por su elevado contenido de proteínas, fibras y particularmente nitrógeno (Cabrera et al 2018; Quintero et al 2017; Benítez et al 2014; Hernández et al 2013). Entonces, en base a estos antecedentes se asume que tiene la capacidad para mejorar la calidad del compost.

Sin embargo, las plumas presentan alto grado de insolubilidad, pues derivan de la composición y configuración molecular de los aminoácidos constituyentes que aseguran la rigidez estructural de las plumas (Benítez et al 2014; Riffel y Brandelli, 2006). Al respecto, Uribe et al (2001) demostraron la capacidad de los microorganismos eficientes para degradar las plumas usando gallinaza de aves de jaula, que contiene cantidades importantes de plumas. También, Santos et al (1996) refieren que las bacterias Gram-negativas, pueden degradar plumas; las referencias describen a microorganismos capaces de degradar la pluma o al componente principal de este, la queratina (Uribe et al 2001; Santos et al 1996; Riffel y Brandelli 2006). lo que evidencia que la rigidez de las plumas como insumo en la elaboración de composta no es una limitante, pues de allí la importancia del uso de los micro organismos eficientes en la investigación. En este contexto, el objetivo de la investigación fue evaluar el potencial de las plumas de pollo para ser utilizado como insumo y mejorar la calidad del compost.

Material y métodos

Localización y condiciones climatológicas

El proyecto se desarrolló entre los meses de julio a setiembre en las instalaciones de la empresa M&F Orgánicos, ubicada políticamente en la localidad de Naranjillo, Distrito de Padre Felipe Luyando, provincia de Leoncio Prado, región Huánuco-Perú. Las condiciones climáticas en donde se desarrolló este proyecto, presenta una precipitación anual promedio de 3,428.8 mm. Presenta régimen bimodal, las mayores precipitaciones se producen entre los meses de septiembre - abril y alcanza un máximo extremo en el mes de enero con un promedio mensual de 483.6 mm, con una humedad relativa de 87% y la temporada seca abarca desde los meses mayo - agosto con una precipitaciones mínimas de hasta 22 mm promedio mensual, hasta un 50 % de humedad relativa y una temperatura media anual de 24,5°C. (GOREHCO, 2016). La zona se encuentra dentro de la ecorregión Rupa Rupa o selva alta, según la clasificación de Pulgar (2014).

Instalación de las pilas de compostaje

Para la instalación de las pilas de compostaje se usó estiércol de vacuno como insumo principal, su composición química se describe en la Tabla 3. Además, el volumen fijado por cada tratamiento, se realizó| según, los criterios recomendados por Román et al (2013), para así generar las tres etapas necesarias en el compostaje. Finalmente, el procedimiento de la instalación de las pilas, consistió en mezclar los insumos (Tabla 1) al 100 % indicados para cada tratamiento (volumen total de 1000 kg). Las plumas (en proporciones creciente de 10, 20 y 30%) se colocaron en capas sucesivas sobre el cual se aplicó manualmente los microorganismos eficientes, en toda la superficie de la capa; al final la pila es cubierta por estiércol, para evitar la presencia de mosca y la generación de malos olores.

Operación de las pilas

Una vez instalado las pilas principales, este se dejó sin subdividir los primeros 6 días para permitir la proliferación de los microorganismos eficientes y que las pilas alcanzaran máximas temperaturas (65-70 °C), para luego proceder al cuarteo o separación de la pila principal en 4 partes equivalentes ,04 repeticiones. Estas repeticiones se sometieron a evaluación biofísicas (Humedad y temperatura) hasta alcanzar la fase de estabilización de la composta en un periodo de 75 días, al final de este periodo se realizó la caracterización correspondiente a cada tratamiento y repeticiones.

El proceso de volteo de las pilas se realizó de acuerdo a las evaluaciones de la temperatura, para que en función a la máxima T° alcanzada (65-70 °C) se realice el volteo periódico de las pilas de forma manual, hasta alcanzar la estabilización de la temperatura (35 °C aproximadamente) de la pila con la temperatura ambiental (Figura 1). Una vez culminado el proceso, la determinación de los indicadores físicos y químicos se realizó extrayendo 4 sub muestras por cada repetición teniendo en total, 16 muestras compuestas para el análisis en el laboratorio de alimentos y suelos de la Universidad Nacional Agraria de la Selva.

Figura 1. Comportamiento de la temperatura de pilas durante el periodo de compostaje (75 días)

Del análisis de los materiales

Se realizo el análisis proximal de las plumas de pollo, estiércol de vacuno y compost, en el laboratorio de alimentos y de suelos de la Universidad Nacional Agraria de la selva, los parámetros fueron proteína cruda y grasa, con el método de Kjeldalh A.O.A.C 928.08, 1990, descrito por Quintero et al (2017), el pH método directo en suspensión 1/6. Para los demás parámetros, tanto para plumas, estiércol y composta se determinó: El contenido Materia Orgánica en base seca por el método de digestión acida y el P₂O₅ por Metavanadato y espectro UV-Visible (Bazán 2017), N₂ con el método Kjendhal (Bremmer 1965) y Ca⁺², Mg ⁺², K⁺ y Na⁺ Cu, Fe, Mn y Zn por extracción con acetato de amonio y lectura en el espectrofotómetro de absorción atómica (Bazán 2017).

Diseño experimental y análisis estadístico

Corresponde a un diseño experimental, con arreglo DBCA constituidos por cuatro tratamientos (T1, T2, T3 y T4) y cuatro repeticiones con un total de 16 unidades experimentales. El análisis de varianza con un nivel significancia p < 0.05 se realizó mediante procedimientos de modelos lineales generales para determinar diferencias significativas entre tratamientos, con la ayuda de un software estadístico (IBM SPSS 22-2015). Los resultados de los indicadores químicos son mostrados como el promedio de cada tratamiento, para la comparación de medias de los tratamientos se usó la prueba de Duncan, con un nivel de significancia p < 0.05.

Y_{ij =} µ + τ_i + ε_ij(1)

Dónde, Y_ij = Variables respuestas: pH, MO, N, P₂O₅,…Zn.

µ = Media común a todas las observaciones

τ_i = Efecto de tratamiento

ε_ij= Residuo

Resultados y discusiones

En la Tabla 2, se muestran los resultados del análisis microbiológico a la suspensión del ME aplicada al inicio de la instalación de las pilas, los mismos que se encuentran libres de coliformes y otros patógenos.

En la Tabla 3, se muestran los resultados del análisis proximal de los insumos principales del compost producido, la composición de las plumas de pollo y del estiércol de vacuno. En ella se observa que las plumas presentan un alto contenido de proteína, materia orgánica y nitrógeno (Cabrera et al 2018; Quintero et al 2017; Benítez et al 2014).

En la Tabla 4, se muestran los resultados del análisis proximal de los principales indicadores químicos del compost producido. De acuerdo a los resultados estadísticos procesados, estos mostraron diferencia significativa (p < 0.01) entre los tratamientos evaluados para los indicadores pH, MO y Nitrógeno; los demás indicadores solo mostraron diferencias numéricas.

Sin duda el compostaje proporciona la posibilidad de transformar de una manera segura los residuos orgánicos en insumos para la producción agrícola (Román et al 2013). Para ello, la investigación aplicó el proceso aeróbico para el compostaje de las plumas, por ser más rápido, más fácil de hacer, genera compost de mejor calidad y no tiene olores desagradables (Pérez y Villa 2009). Por esta razón, durante el proceso se realizó el volteo con regularidad (cuando la pila alcanzaba los 65 a 70 °C) para que los materiales estén en presencia de oxígeno y en condiciones adecuadas de temperatura, además, se realizó el control de la humedad (manteniéndolo entre 40 a 46%) para que el ambiente sea favorable para los microorganismos y el proceso sea optimo y en menor tiempo posible.

pH del compost

El pH es uno de los indicadores que muestran diferencias significativas (Tabla 4), presenta valores medios de 8.31 para EB-0 y la más baja de 7.79 para EB30, mostrando una disminución conforme se incrementa la proporción de plumas. Esto puede explicarse, ya que la queratina tiene una estructura compleja, cuya configuración molecular es una red tridimensional compacta, resultado de enlaces cruzados disulfuro inter moleculares y su degradación libera ácidos orgánicos, que termina formando sustancias inorgánicas como el sulfato de amonio (Riffel y Brandelli 2006), que provocaron ligera disminución del pH. Este comportamiento fue demostrado por Pérez et al (2011) quienes aplicaron dosis de sulfato de amonio como fuente de nutriente (0.5%), al final del proceso observó que el pH en dichos tratamientos disminuyó de 7.7 hasta 6. Concluyeron que el pH es una variable influenciada ligeramente por la composición de los residuos, la adición de sulfatos de amonio o su formación causada por algún material usado, como las plumas, provocara disminución del pH, tal como ocurrió en la presente investigación.

Sin embargo, los valores medios (pH 7.79 a 8.31 ligeramente alcalino) se encuentran dentro del valor ideal de pH en un compost maduro que debe fluctuar entre 4.5 a 8.5 (Román et al 2013) y según la NTC 5167 (2011) el pH debe ser mayor de 4 y menor de 9. Finalmente, hay referencias que contrastan nuestro resultado, entre ellos, Pérez et al (2008) en compost a base de residuos de cosecha encontró un pH de 7.8, Olivares (2012) en compost a base de estiércol de vacuno encontró valores de 7.42 y Simó et al (2004) en compost a base de residuos de plátano encontró valores entre 7 a 7,9 de pH. Por lo tanto, los valores medios de pH encontrados en la presente investigación corresponden a un compost ideal.

Materia orgánica

La materia orgánica es otro indicador que mostro diferencias significativas (Tabla 4), presenta valores medios de 39.6 para EB.0 y de 51.14 para EB30, mostrando un aumento conforme se incrementa la proporción de plumas, contrario al pH. Este comportamiento puede explicarse teniendo en cuenta que la concentración de materia orgánica en las plumas (tabla 3) es elevada, resultados similares fueron encontrados por Cabrera et al (2018) y Quintero et al (2017). Además, la norma técnica Colombiana NTC 5167 (2011) exige que el contenido mínimo de MO del compost debe ser mínimo 15%, también, Román et al (2013) señala, un compost ideal debe tener más de 20 % de materia orgánica en base a materia seca.

Además, resultados similares se encontraron en compostaje con diferentes insumos, en rastrojos de caña de azúcar se puede obtener de 27 hasta 63 % de MO (Pérez et al 2011), en compost a base de residuos comunes de cosecha muestran valores promedios de materia orgánica de 35.0% (Pérez et al 2008), en compost con residuos de pulpa de café podemos encontrar entre 39 a 54 % de materia orgánica (Vásquez et al 2010), con residuos de plátano 36 % (Muñoz et al 2015) y 26 % de MO (Ramos et al 2014) y en compost de estiércol de vacuno presenta contenidos medio de 25.7 % de MO (Olivares et al 2012). Por lo tanto, los resultados de la investigación para el contenido medio de materia orgánica son coherentes y corresponde a un compost de buena calidad, llegando a superar a los diferentes tipos de insumos utilizados por las referencias.

Nitrógeno total

El nitrógeno N, presenta valores medios de 2.38 para EB-0 hasta 4.8% para EB30 (Tabla 4), el contenido de N aumentó conforme se incrementa la proporción de plumas, similar al contenido de MO. Este resultado puede explicarse considerando que las plumas tienen en su composición (Tabla 3) elevados niveles de materia orgánica, proteínas y también nitrógeno, valores que han sido contrastados por otros autores entre ellos Cabrera et al (2018); Quintero et al (2017); Benítez et al (2014) y Hernández et al (2013). Además, según Román et al (2013) un compost ideal debe tener más de 1 % aproximadamente de N en base seca, finalmente, la NTC 5167 (2011) también exige valores mayores a 1%.

Al respecto, resultados similares fueron encontrados por Castillo et al (2000) en compostaje de diferentes insumos reportan 1.25 % de N total, Muñoz et al (2015) encontraron 1.2 % de N total en residuos de plátano, Pérez et al (2011) en rastrojos de caña de azúcar encontraron valores de 0.92 a 1.19 % de N total, Pérez et al (2008) en residuos comunes de cosecha muestran valores promedios de 1.33 % N total, Vásquez et al 2010 en pulpa de café encontraron de 1 a 3.29 de N total, en residuos de plátano 1.18 a 1.22% de N (Ramos et al 2014) y Olivares et al (2012) en compost de estiércol de vacuno reportan contenidos medios de 2.2 % de N total. Finalmente, los resultados para el contenido medio de nitrógeno corresponden a un compost de buena calidad, llegando a superar ampliamente a los diferentes tipos de insumos utilizados por las referencias.

Otros indicadores

Los demás indicadores evaluados P, K⁺, Ca⁺², Mg⁺², Na⁺ Cu, Fe, Mn y Zn (Tabla 4), no mostraron diferencias significativas y según los criterios para determinar la calidad de un compost señalados por Román et al (2013) y la Norma Técnica Colombiana NTC 5167 (2011) los contenidos medios de fosforo son bajos, pues deben ser mayor a 1% en base seca, para el K corresponde a un compost de buena calidad, por que son mayores de 1%. Con respecto al Cu, presenta valores medios de 44. 25 T4 y 49.25 para T1, según el manual de manejo de biosólidos de la EPA (2000) son bajos, considera potencialmente tóxicos una concentración de Cu de 4 300 mg kg^-1. El Zn, presenta medias de 71 T1 hasta 106 para T2, también son considerados bajos, la EPA considera potencialmente tóxicos una concentración 7 500 mg kg^-1. El resto de indicadores, las referencias no contemplan valores ideales o máximos aceptables.

Sin embargo, se pueden contrastar con algunos autores, entre ellos, Jacobo (2017) en compostaje aeróbico empleando estiércol de ganado de engorda y rastrojo de maíz, reporta valores de 140.34 mg kg^-1 de Zn, 266.46 mg kg^-1 de Mn y 1 540.66 mg kg^-1 de Fe. Nuestro resultado es relativamente menor en Mn y Zn, sin embargo, el Fe es ampliamente superior (Tabla 4) en comparación con esta referencia. En general, se observa que los elementos menores (Cu, Fe, Mn y Zn) se encuentran cantidades considerables en el insumo principal estiércol (Tabla 3). Sin embargo, en el producto final se aprecia valores casi homogéneos para Cu, Mn, Zn y una tendencia decreciente para Fe. Por lo tanto, Los resultados muestran una composta de buena calidad, el uso de plumas, mejoró significativamente el contenido de MO y N, este último, es comparativamente superior a las referencias, en composta a base de diferentes tipos de insumos.

Conclusiones

• Se encontró diferencias significativas (p < 0.05) para los indicadores pH, materia orgánica y nitrógeno, alcanzando este ultimo 4.8% en el T4, los demás indicadores (P₂O_5, K₂O, Ca⁺², Mg⁺², Na⁺ Cu, Fe, Mn y Zn) no mostraron diferencias significativas para p < 0.05.
  
  
• Las plumas de pollo en proporción de 30% mejoraron el contenido de materia orgánica y nitrógeno. Por lo tanto, según Román et al (2013), la Norma Técnica Colombiana NTC 5167 (2011) y el manual de manejo de biosólidos de la EPA (2000), el compost producido es de buena calidad, destacando un elevado contenido en Nitrógeno.

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Received 18 November 2018; Accepted 8 December 2018; Published 1 January 2019

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