Con el uso de biosólidos, la BUAP apoya la agricultura poblana

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Con el fin de mejorar la calidad de los suelos agrícolas, el doctor José Víctor Tamariz Flores, del Departamento de Investigación en Ciencias Agrícolas (DICA), del Instituto de Ciencias de la BUAP (ICUAP), desarrolla el uso de biosólidos en suelos erosionados, con el fin de abastecerlos de nutrientes y renovar así su materia orgánica. En campo, esta investigación reportó un incremento de hasta 30 por ciento en la productividad de terrenos agrícolas de maíz de temporal.

Los biosólidos son materiales orgánicos producidos en el tratamiento de aguas residuales. Con cinco plantas tratadoras de aguas residuales, en el municipio de Puebla se generan cerca de 140 toneladas de estos sólidos remanentes al día. De ahí, la necesidad de buscar una alternativa a estos desechos, que de no hacerlo irían directo al relleno sanitario y causarían problemas a la salud.

En 2002 se inició el proyecto “Restauración de suelos degradados mediante la utilización de biosólidos”, mismo que en 2010 fue financiado durante dos años por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), cuyo objetivo es rescatar los suelos y devolverles su potencial agrícola.

Tamariz Flores señaló que estos desechos de las plantas tratadoras de aguas residuales se aplicaron en parcelas ubicadas en el sur del municipio de Puebla, las cuales presentan pérdida de fertilidad y bajos rendimientos agrícolas.

Los resultados, destacó el investigador, fueron significativos, ya que se logró incrementar la productividad de los terrenos de maíz de temporal hasta en un 30 por ciento.

Este aumento se debe a que los biosólidos mejoran la textura y la capacidad de absorción de agua en los suelos, incrementan la tolerancia de la vegetación a la sequía y aportan nutrientes esenciales para el crecimiento vegetal, como nitrógeno y fósforo, y micronutrientes como hierro, zinc y cobre.

El investigador del ICUAP mencionó que los beneficios de la utilización de este tipo de sólidos no sólo se traducen en el incremento de la productividad de los cultivos, sino también “en aumento de la fertilidad, en evitar procesos de erosión y desertificación, y retener una mayor cantidad de agua y nutrientes”.

 

Una oportunidad en la agricultura

Varios estudios en México y en el mundo demuestran que el uso de biosólidos residuales en cultivos incrementa su rendimiento y en plantaciones forestales aumenta su sobrevivencia.

Según datos del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI) 2014, a nivel nacional cuatro mil 934 kilómetros cuadrados de suelos presentan un grado extremo de erosión, 0.25 por ciento de la superficie del territorio nacional.

Tan sólo al sur del municipio de Puebla, el 85 por ciento de la superficie agrícola de estas localidades registra elevados índices de degradación, con la consecuente pérdida de fertilidad y bajos rendimientos, problemática que afecta la economía de las familias de la zona, en su mayoría de escasos recursos.

Para solucionar esta situación, un grupo de investigadores del DICA, bajo la dirección del doctor Tamariz Flores, aplicó biosólidos a parcelas de San Andrés Azumiatla, Guadalupe Tecola, San Francisco Totimehuacán, La Paz Tlaxcolpan, San Baltazar Tetela y Santa Clara Ocoyucan, las cuales presentan deterioro, degradación y baja productividad, con rendimientos de 600 kilogramos por hectárea en maíz de temporal.

Los resultados, comentó el científico del Padrón de Investigadores de la BUAP, fueron relevantes, ya que se logró incrementar la productividad de dichos suelos agrícolas hasta en un 30 por ciento, es decir, obtener cerca de una tonelada de maíz por hectárea.

“Hemos visto que los suelos de esta región han incrementado su fertilidad y por ende los rendimientos de maíz de temporal. Hemos vigilado que los niveles de metales y microorganismos patógenos no rebasen las normas oficiales mexicanas. El desarrollo de este proyecto nos ha llevado a establecer la dosis adecuada para cada tipo de suelo y el tiempo en que deben ser incorporados los biosólidos a cada parcela”, explicó.

La dosis recomendada de biosólidos es de 90-110 toneladas por hectárea (base húmeda); mientras que su aplicación se realiza de manera continua durante los dos primeros años, posteriormente se deja pasar un ciclo agrícola para aplicarlos nuevamente.

Durante los 24 meses, se prevé el monitoreo permanente de los suelos, para vigilar el contenido de metales pesados, a fin de que éstos no rebasen los índices permitidos por las normas oficiales.Biosólidos, Dr.Tamariz-JAB 3

A nivel de invernadero, los biosólidos se han aplicado a cultivos de jitomate, chile, lechuga y frijol para observar el efecto de la producción, añadió José Víctor Tamariz Flores.

Además este proyecto fue el parteaguas para buscar otros usos, en este caso recuperar zonas forestales o ser la materia prima para la fabricación de ladrillos y blocks. De igual manera, la investigación en curso contribuye a la formación de recursos humanos de alto perfil, a través de la titulación de alumnos del posgrado en Ciencias Ambientales, del Instituto de Ciencias, y de la Facultad de Ingeniería Química.

 

Estudios de laboratorio

Los biosólidos están constituidos por 40 por ciento de materia orgánica y 60 por ciento de agua, acompañados además de organismos patógenos y metales pesados. Su calidad depende del procedimiento realizado en las plantas tratadoras de aguas residuales.

Para aplicar los biosólidos, los suelos deben ser arenosos o franco arenosos, con buena profundidad, sin alta filtración, con capacidad de intercambio catiónico media a alta, pH no ácido y contenidos de nutrientes bajos.

El uso de sólidos residuales en la agricultura se rige bajo la norma NOM-004-SEMARNAT-2002, misma que los clasifica en excelentes y buenos en función de su contenido de metales pesados; así como en clase A, B y C, en función de su contenido de patógenos y parásitos.

Para la cuantificación de metales, en el Laboratorio de Investigación Química y Contaminación de Aguas, Suelos y Plantas del DICA se realiza una digestión en medios ácidos, según la norma oficial mexicana y la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos, en un horno de microondas.

Más tarde por medio de la técnica de espectrofotometría de absorción atómica, se mide la concentración de cada uno de los metales. El análisis de microorganismos patógenos es a través de métodos químicos realizados en los laboratorios de Microbiología de Suelos del ICUAP y de Microbiología de la Facultad de Ciencias Químicas.

Biosólidos, Dr.Tamariz-JAB 2Posteriormente, los lodos se trasladan a las parcelas mediante camiones de volteo especiales, ahí los biosólidos se dejan reposar de 25-30 días para que pierdan humedad y se incorporen al suelo de manera homogénea. Transcurrido este lapso se inician las labores agrícolas de manera normal.

 

In order to improve the quality of agricultural soils, Dr. José Víctor Tamariz Flores, Research Department of Agricultural Sciences (DICA), Institute of Science BUAP (ICUAP) develops the use of biosolids on eroded soils, in order to supply them with nutrients and organic matter and renew. In the field, this study reported an increase of up to 30 percent of agricultural land productivity of rainfed maize.

Biosolids are organic materials produced in the wastewater treatment. With five wastewater treatment plants in the city of Puebla about 140 tons of these remaining solids are generated daily. Hence, the need to find an alternative to these wastes, failure to do so would go straight to landfill and cause health problems.

In 2002 the project started «Restoring degraded soils using biosolids,» which in 2010 was funded for two years by the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), whose goal is to rescue the soil and restore its agricultural potential .

Tamariz Flores said these wastes from sewage treatment plants were applied to plots located in the southern town of Puebla, which have reduced fertility and low crop yields.

The results, said the researcher, were significant, since it was possible to increase the productivity of rainfed maize land up to 30 percent.

This increase is due to the biosolids improve the texture and water absorption capacity in soils, increased tolerance to drought and vegetation provide essential nutrients for plant growth, such as nitrogen and phosphorus, and micronutrients such as iron, zinc and copper.

ICUAP researcher mentioned that the benefits of using this type of solids not only result in increased crop productivity but also «to increase fertility, to prevent erosion and desertification, and retain a more water and nutrients. «

 

An opportunity in agriculture

Several studies in Mexico and around the world demonstrate that the use of sewage biosolids on crops increases performance and increases in forest plantations survival.

According to the National Institute of Statistics and Geography (INEGI) 2014 national four thousand 934 square kilometers of soil shows an extreme degree of erosion, 0.25 percent of the area of the country.

Just south of the town of Puebla, 85 percent of the agricultural land in these localities recorded high rates of degradation, with consequent loss of fertility and low yields, issues affecting the economy of the families in the area, as most poor.

To remedy this situation, a group of researchers from DICA, under the direction of Dr. Tamariz Flores, applied biosolids plots of San Andrés Azumiatla, Tecola Guadalupe, San Francisco Totimehuacan, La Paz Tlaxcolpan, San Baltazar Tetela and Santa Clara Ocoyucan, which show deterioration, degradation and low productivity, with yields of 600 kg per hectare in rainfed maize.

The results, said the scientist of the Census of researchers BUAP were relevant, since it was possible to increase the productivity of these agricultural soils up to 30 per cent, ie get about one ton of corn per hectare.

«We have seen that the soils of this region have increased their fertility and therefore maize yields temporarily. We have monitored the levels of metals and pathogens do not exceed the official Mexican standards. The development of this project has it led us to establish the appropriate dose for each soil type and time to be incorporated biosolids each plot, «he said.

The recommended dose is 90-110 biosolids tons per hectare (wet basis); while their application is done continuously for the first two years, subsequently passes an agricultural cycle to apply again.

During the 24 months, the permanent monitoring of soils is expected to monitor the content of heavy metals, so that they do not exceed the levels permitted by the official rules.

A level of emissions, biosolids have been applied to crops tomato, chili, lettuce and beans to observe the effect of production, added José Víctor Flores Tamariz.

Besides this project was a watershed to find other uses, in this case recover forest areas or be the raw material for the manufacture of bricks and blocks. Similarly, ongoing research contributes to the formation of high-profile human resources through titling students graduate in Environmental Sciences, Institute of Sciences, and the School of Chemical Engineering.

 

Laboratory studies

Biosolids are composed of 40 percent of organic material and 60 percent of water, and accompanied pathogenic organisms and heavy metals. Their quality depends on the procedure performed in wastewater treatment plants.

To apply biosolids, soils should be sandy or sandy loam with good depth, without high filtration capacity cation exchange medium high, non-acidic pH and low nutrient content.

The use of residual solids in agriculture is governed under the NOM-004-SEMARNAT-2002, which classifies itself in excellent and good in terms of their content of heavy metals; and in Class A, B and C, depending on their content of pathogens and parasites.

For quantification of metals, Chemical Research Laboratory and Water Pollution, Soil and Plant DICA digestion takes place in acidic media, the official Mexican standard and the Agency for Environmental Protection of the United States in a microwave.

Later by means of the technique of atomic absorption spectrophotometry, the concentration of each metal is measured. Analysis of pathogens is through chemical methods in our laboratory Soil Microbiology ICUAP and Microbiology, Faculty of Chemistry.

Subsequently, the sludge is transferred to the plots by special dump trucks, there biosolids let stand 25-30 days to lose moisture and are incorporated into the soil evenly. After this period farming normally start.

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