Elaboración de una precomposta basada en tres materias, matematicas, quimica y diseño, Tesis de Química Ambiental

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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE JALISCO

Composteo de

lombrices

Equipo 2

Natalia Emelina Ornelas Sandoval

Neftalí de los Ángeles Arroyo Aguayo

Brayan Jetzael Valderrama Reyes

Introducción

El proceso de pre-compostaje consiste en la descomposición de desechos

orgánicos por la acción de microorganismos (bacterias, hongos y

actinomicetos) bajo condiciones aeróbicas controladas, hasta la obtención de

un producto final homogéneo, apto para utilizarse como fertilizante,

denominado composta. Los factores claves para este proceso son: humedad

(55-60%), temperatura (>55ºC, para eliminar o disminuir la presencia de

organismos indeseables), aireación y oxígeno (volteos periódicos o inyección

de aire en la pila de fermentación), relación carbono/ nitrógeno (C/N: 25-35/1),

porosidad y tamaño de partícula (entre 1 y 5 cm) y pH (5,5 y 8,5). Por otro lado,

el vermicompostaje consiste en combinar la digestión aeróbica y la

transformación de los materiales orgánicos mediante la acción de las lombrices

composteadoras. El producto final de este proceso es conocido como

vermicomposta o humus de lombriz. Es un sustrato estable, uniforme, con una

excelente estructura física, porosidad, aireación, drenaje, contenido

nutrimental y capacidad de retención de humedad (Lara y Quintero 2006).

Sustancia xenobíotica

Las sustancias xenobióticas son compuestos sintéticos. Puede decirse que son

productos químicos que fabrica el ser humano con distintos fines: puede

tratarse desde pesticidas hasta fármacos empleados con fines terapéuticos. En

definitiva, los xenobióticos son compuestos químicos que no pertenecen a la

composición natural de los organismos vivientes.

Aunque los xenobióticos pueden degradarse a través de la oxidación o de

la radiación solar, por ejemplo, sus características poco frecuentes hacen que,

en algunos casos, se mantengan inalterables durante periodos muy extensos.

Por eso, ante la imposibilidad de biodegradarse, muchos xenobióticos

son altamente contaminantes.

Lombriz californiana

La lombriz californiana, también conocida como lombriz roja californiana

(Eisenia fetida), es una especie de lombriz utilizada comúnmente en la

vermicompostaje, un proceso de descomposición de materia orgánica

utilizando lombrices para producir abono. Estas lombrices son originarias de

Europa, pero se han vuelto populares en todo el mundo debido a su eficiencia

en la descomposición de residuos orgánicos y la producción de humus, un

fertilizante rico en nutrientes.

Es importante evitar alimentos que puedan dañar a las lombrices, como

cítricos, alimentos grasos o productos lácteos en exceso.

3. Cuidado con Sust ancias Tóxicas:

Deben evitarse sustancias químicas tóxicas en la compostera, ya que pueden

dañar a las lombrices.

Cuidados Esenciales para las Lombrices Californianas:

1. Ambiente Adecuado:

Mantener la compostera en un lugar con temperaturas moderadas y

protegida de condiciones climáticas extremas.

2. Alimentación Balanceada:

Proporcionar una dieta equilibrada de restos de cocina, papel y cartón,

evitando alimentos perjudiciales.

3. Humedad Cont rolada:

Mantener una humedad adecuada en la compostera para garantizar el

bienestar de las lombrices.

4. Evitar Sust ancias Nocivas:

No agregar materiales tóxicos o contaminantes a la compostera.

5. Prot ección cont ra Depredadores:

Proteger a las lombrices contra depredadores naturales, como aves o

mamíferos.

Las lombrices californianas son valiosas para el vermicompostaje, ofreciendo

beneficios significativos con el cuidado adecuado. La atención a las

condiciones ambientales, la dieta y la prevención de sustancias dañinas son

esenciales para mantener un sistema de compostaje exitoso con estas

lombrices.

Desarrollo

Fase I: Diseño de experimentos

Etapa I. Selección de elementos para pre composta.

Durante la etapa inicial del proceso de pre composta, se recurrió a una

variedad de materiales y compuestos minerales para componerla. Cada

elemento seleccionado desempeñó un papel crucial en la preparación.

La materia orgánica fue el componente principal utilizado para esta fase. Las

cáscaras de frutas como plátano, papaya, betabel, pepino, pera, papa,

calabaza, melón y cascaron de huevo, constituyeron la base de los residuos

orgánicos. Estos aportaron nutrientes esenciales y humedad al proceso,

facilitando su descomposición gradual por las lombrices y contribuyendo a la

mejora de la calidad nutricional del compost final.

El suelo, también considerado un componente principal, introdujo una amplia

gama de microorganismos beneficiosos para acelerar la descomposición.

Además, ayudó a mantener el equilibrio en la humedad de la pre composta,

promoviendo un ambiente propicio para el desarrollo de las lombrices y la

descomposición eficiente de los residuos.

La adición de cal y fertilizante se llevó a cabo con el propósito de fortalecer la

pre composta con minerales y nutrientes esenciales. La cal contribuyó al control

del pH, mientras que el fertilizante proporciona nutrientes adicionales que

respaldan la descomposición de los materiales orgánicos.

Etapa II:

Primeramente, se procedió al meticuloso pesaje de todos los elementos que

fueron utilizados en la composición de la pre composta. Esta medida garantizó

la precisión en la conformación de cada capa, optimizando así el proceso. La

caja de plástico, con dimensiones de 26.5 cm de altura, 46.5 cm de base, 15.

cm de profundidad y un peso de 370 gramos, fue el recipiente principal para la

Imagen 2: Segunda capa del Pre-composteo. Se visualiza el fertilizante que fue

parte esencial para la preparación del Pre-composteo.

Capa 3: Se agregó una nueva capa de suelo con un peso de 1266.2 gramos,

expandiéndose a dos centímetros de grosor.

Capa 4: La combinación de papaya y plátano, con un peso total de 1650

gramos, se distribuyó formando una capa de un centímetro de grosor.

Capa 5: Otra capa de suelo, con un peso de 1260.2 gramos, se incorporó para

fortalecer la absorción de los desechos orgánicos, expandiéndose a dos

centímetros de grosor.

Imagen 3: Quinta capa del Pre-composteo. En esta etapa se visualizan los

residuos que se agregaron al Pre-composteo al iniciar el proyecto.

proceso de la pre composta. Estas mediciones se realizaron tres veces por

semana, específicamente los lunes, miércoles y viernes.

Imagen 4: tabla de composición de residuos orgánicos.

Durante estas evaluaciones, se registraron diversos parámetros para el proceso.

El promedio del pH se mantuvo en torno a 7.6, indicando un leve carácter

alcalino en el entorno de pre composta. En cuanto a la humedad, se obtuvo

un promedio de 6.27, mostrando un equilibrio adecuado para el desarrollo del

proceso. La temperatura ambiente se mantuvo en un promedio constante de

24.65 grados Celsius, proporcionando un ambiente estable. Además, la

temperatura promedio de la pre composta se mantuvo en alrededor de 23.

grados Celsius, sugiriendo una estabilidad térmica favorable para la

descomposición. Junto con estas mediciones, se consideró la intensidad media

de la luz, obteniendo un valor promedio de 207 unidades.

Imagen 5: Tabla de Bitácora de las mediciones.

Imagen 6: Presentación de los datos obtenidos por el programa “Minitap”.

Una vez que se introdujeron los datos al programa de Minitap nos generó por

parte del método de estadística por ANOVA de dos factores al introducir

Número de población vs tratamiento y composición, diferentes graficas de las

cueles nos indican el comportamiento de los residuos, el comportamiento de la

población y la factibilidad de las compostas realizadas.

Imagen 7: Interpretación de los datos por parte del programa de Minitap.

Grafica 3: Valores individuales de No. Lombrices vs Tratamiento y Composición.

Fase II: Química Ambiental II

Etapa V: Adición de sustancia xenobiótica.

29 días posteriores a la última inoculación de lombrices en la pre composta, se

procedió a iniciar la preparación de la sustancia xenobiótica para su posterior

inoculación en el hábitat de las lombrices. La sustancia xenobiótica,

denominada "Fumexter" y empleada como veneno para cucarachas, se

preparó en forma de solución a [5 ppm] en un volumen de 50 ml, considerando

que la concentración inicial era de [30ppm]

Por lo tanto, para preparar una solución de 5 ppm a partir de una solución de

30 ppm en un volumen final de 50 ml, se necesitó aproximadamente 8.33 ml de

la solución inicial de 30 ppm.

Se dispusieron dos cristalizadores, cada uno contenido con 150 g de suelo

extraído de la pre composta. A uno de estos recipientes, designado como el

grupo de control, se le añadieron 20 lombrices. El segundo cristalizador,

destinado al estudio con la sustancia xenobiótica, también contó con 20

lombrices y se le incorporaron 25 ml de la solución preparada, manteniendo así

las condiciones experimentales.

El propósito de este procedimiento fue evaluar el efecto de la sustancia

xenobiótica "Fumexter" en el comportamiento y la supervivencia de las

lombrices en comparación con el grupo de control.

Concentración del

agente toxico (%)

Numero de

organismos (N)

Numero de

muertos

Equipo 4 100 20 9

Equipo 3 75 20 15

Equipo 2 50 20 0

Equipo 1 25 20 8

Blanco eq

2

Log.

concentración

del agente toxico

Porcentaje de

mortalidad (P)

Probit

Empírico (PE)

Probit

Calculado (y)

Equipo 4 2.000 45 5 5.

Equipo 3 1.875 75 5.855 5.

Equipo 2 1.699 0 3.36 5.

Equipo 1 1.398 40 4.87 5.

CL50 (sin

antilog) 1.

S= 4.

CL

(con

antilog) 87.

A esta concentración

empiezan a morir el

50% de los organismos

expuestos al

xenobiótico.

Tabla 3: Comportamiento de la población en una sustancia xenobiotica a

diferentes concentraciones.

Grafica 4: Concentración vs %Mortandad.

Grafica 4: Logarítmico vs Probit. Empirico.

y = 0.072x + 3.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80 100 120

Concentracion vs %Mortandad

y = 1.1246x + 2.

0

2

4

6

8

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.

Probit

Empírico ( PE)