Mitigación del impacto ambiental que generan los residuales sólidos
del beneficio de café a partir de la producción de abono orgánico

Mitigation of the Enviromental Impact Caused by Solid Wastes Generated from Coffee Residuals in the Organic Fertilizer Production

 

Ing. Soraya García Pavón
Unidad de Control y Gestión de Conocimiento (CATEDES)
Control Department and Knowledge Management (CATEDES)
Calle Oriente No. 756, e/ Jesús del Sol y Prado, Guantánamo, Cuba. CP.95100
Tel. y Fax: (53 21)32-6489.
e-mail: soraya@cubasolar.co.cu

 

Resumen
La experiencia se llevó a cabo en las despulpadora de café Guayabal y La Deseada, de la Empresa Cafetalera Guantánamo, a 715 y 700 msnm, respectivamente, con dos modalidades de compostaje: compostaje en fosos de 3 x 2 x 1 m, y vermicompostaje en canteros de
3 x 1,20 x 0,40 m. Estos centros generan 74,1 y 64,2 TM de pulpa de café fresca por campaña, que se acumula en caja de cáscaras; aledaña a las plantas se abrieron tres fosos para el compostaje y un pozo de descarga del agua residual entre ellos; es decir, dos pozos. Cercano a los fosos se prepararon los canteros para el vermicompostaje.

Se han procesado aproximadamente 139,1 t de pulpa fresca promedio anual y se obtuvieron 34,09 t de abono orgánico de primera calidad entre fosos y canteros, promedio anual en las dos despulpadoras; dicho abono se aplicó a 28,5 hectáreas de café a razón de 2,5 t /ha, en los que se incrementaron los rendimientos agrícolas de 1,88 t/cab. en 1998 a 5,43 t/cab. en el 2001.
Se creó además un sistema de capacitación para el personal que labora en la actividad de beneficio, con magníficos resultados y son sustanciales los alcanzados sobre el medio ambiente y el aporte a la producción de café orgánico en el territorio.
Palabras clave: Compostaje, vermicompostaje, fosos, abono orgánico.

Abstract
This article deals with the experience gathered in two coffee-producing centers by the name of Guayabal and La Deseada belonging to the Coffee Enterprise located in the eastern Cuban province of Guantànamo, at 715 and 700 msnm, respectively with two compost modalities: one related to holes of 3 x 2 x 1 m, and wormcompost in small cultivated lands of 3 x 1.20 x 0.40 m. These centers generate 74.1 y 64.2 t of fresh coffee pulp per harvest, gathered in boxes which contain the peels resulting from the coffee process, three holes were opened near the coffee plants for compost and a discharge hole of the residual water among one another, near the holes the area.

Near 139.1 t of fresh pulp per year has been processed, obtaining 34.09 t of first-quality organic fertilizer among holes and cultivated small areas, this is the annual average of the two processor units, applied to 28.5 coffee hectares, some 2.5 t/ha. where agricultural yields have increased from 1,88 t/cab in 1998 to 5.43 t/cab in 2001. A training system was also set up for the workers of the residual collecting unit with extraordinary results where significant positive results have been gathered on environment and for the contribution of organic coffee in the area.
Key words: Compost, wormcompost, holes, organic fertilizer.

Introducción
La industria cafetalera es uno de los principales contaminadores del continente latinoamericano, por medio de los beneficios de café, y a menor escala de las fábricas de café soluble. En los beneficios de café se implementan sistemas nuevos para reducir los consumos de agua y en consecuencia la generación de aguas residuales (despulpado en seco, recirculación de las aguas de transporte, desmucilaginado en seco, etc.). Los beneficios ecológicos (de bajo consumo de agua por tonelada de café procesado) producen una pulpa relativamente seca que puede ser transportada por ventiladores (sopladores) y para la cual es práctico el procesamiento por compostaje. Las aguas residuales tienen una concentración superior a 2.000 ppm de DQO, y en algunos casos se produce una miel semipastosa.

En este último caso el procesamiento por compostaje, junto con la pulpa y otros desechos fibrosos de la región es una manera simple y elegante de disponer de este contaminante.
En los demás casos de tratamiento anaerobio han mostrado ser adecuadas (mejor relación costo/beneficio), aunque su puesta en operación es demorada y delicada (aproximadamente seis meses si no se dispone de inóculo adaptado) . Un post-tratamiento aerobio, por lagunas
o percoladores permite el pulimento del efluente final [Biotec., 2001].

Estudios realizados en Cuba reseñan que la producción cafetalera representa para el país la actividad económica y social más importante; sin embargo, la pulpa de café resulta ser uno
de los contaminantes más agresivos de las montañas debido al contenido de diferentes componentes orgánicos, que provocan fuerte impacto sobre la fauna, el plancton acuático
y la flora del suelo [González, et al.; 1999].

El café maduro presenta una composición en la cual el grano, que es la parte aprovechable para el proceso, representa 20 % del volumen total de la fruta, de manera tal que, el procesamiento de beneficiado genera un 80 % del volumen procesado en calidad de desechos; cada uno en un grado diferente constituye un riesgo para el medio ambiente si no se reutiliza de una manera inteligente para otros propósitos utilizando los principios de producción más limpia. Pero existe otro subproducto generado por el proceso de separación del café-oro: el agua residual.

La oxidación de la materia orgánica contenida en el agua se efectúa por medio de una microflora de bacterias que se alimentan de la materia y consumen el oxígeno disuelto en el agua.

En caso de descarga importante de materia, como es el caso del vertido de aguas mieles, se agota el oxígeno (anaerobiosis), y se destruye por asfixia la fauna y flora acuáticas: peces, cangrejos, microorganismos y plantas diversas de los ríos [Pujols, et al.; 1999].

En la provincia de Guantánamo, Cuba, según los estudios realizados por Sotolongo,
et al
. (1998) se ha estimado que los centros de beneficios generan 20 588 kg de carga orgánica por día; en ésta el beneficio de un kilogramo de café cereza provoca mediante generación de aguas residuales una contaminación equivalente a la generada por 5,6 personas adultas.

Por otra parte, investigaciones realizadas en CICAFE (Centro de Investigación del Café) indican que existe una buena respuesta a la aplicación de un kilogramo de abono orgánico por planta
(7 000 kg por ha) que supera a la aplicación de 500 kg de abono químico por hectárea. Sin embargo, las mayores producciones se obtienen utilizando dosis medias de ambos fertilizantes. El composteo con lombrices (vermicompostaje) empieza a ser una opción importante [Pujols, et al.; 1999].

Materiales y métodos
La experiencia se realizó en dos despulpadoras de la Empresa Cafetalera Guantánamo: despulpadora Guayabal y despulpadora La Deseada, ubicadas a 715 y 700 msnm, respectivamente.

Estas despulpadoras procesan más 15 000 y 13 000 latas respectivamente de café cereza por campaña y generan aproximadamente 74,1 y 64,2 TM de pulpa de café.

Los materiales utilizados para el desarrollo de la experiencia fueron, entre otros, pulpa de café, tierra, ceniza o cal, lombriz roja californiana (E. foetida), madera rolliza, guano de palma, palas, picos y tenedor, vagón y agua.

Impacto ambiental
Se analizó el diagnóstico del impacto ambiental que provocan los residuales sólidos del beneficio del café, para lo que se realizó el cálculo estimado de carga contaminante para proceso de beneficio húmedo (agua-pulpa), según la metodología de estimación de la carga contaminante en la actividad de despulpe de café [CITMA, 1996], que establece los indicadores siguientes:

•Para la estimación de la carga contaminante de las despulpadoras de café estamos recomendando tomar cifras de concentración aproximadas dentro de cada uno de los dos procesos (Tabla 1).
• Los índices de consumo de agua para el proceso agua-pulpa es el siguiente: 20 litros de agua/kg de café cereza procesado (proceso agua-pulpa).
• Concentraciones medias estimadas:

Tabla 1. Proceso (agua- pulpa)

DQO

= 15 000 mg/L

= 15 kg/L

DBO5

= 8 500 mg/L

= 8,5 kg/L

Sólidos totales

= 8 000 mg/L

= 8 kg/L

Nitrógeno como N-NH3

= 15 mg/L

= 0,015 kg/L

Fósforo total

= 25 mg/L

= 0,025 kg/L

A partir de estos indicadores se realizó el cálculo estimado a través de un software.

Proceso tecnológico
Para la producción del compost y el lombricompost se trabajó con dos tecnologías de producción:

• Compostaje en fosos de 3 x 2 x 1 m.
• Lombricompostaje en canteros de 3 x 1,20 x 0,40 m.

El procedimiento utilizado fue el siguiente:

• Se excavaron tres fosos con las medidas expuestas anteriormente (3 x 2 x 1 m), con un pozo de drenaje intermedio, en cada despulpadora (Fig. 1).
• Se llenaron dos fosos solamente, por capas, con la proporción siguiente: 25 cm de pulpa, 10 cm de tierra y 5 cm de cal o ceniza, sucesivamente, hasta llenarlo por completo, se cubrió la superficie del foso con una última capa de tierra.
• Para ventilar los fosos se colocaron tramos de caña bambú (tres en cada foso) a un metro de distancia cada uno. Además de la remoción, que al mes se practica al vaciar un foso lleno en el foso vacío de al lado (ver Fig. 3), se les aplicó un riego ligero, que se repetió semanalmente a discreción teniendo en cuenta la humedad propia del material.


Fig. 1. Medidas de los fosos.


Al mes el contenido de los fosos llenos se trasladó al foso que se había dejado vacío, operación que sirvió de remoción; se dejó de regar semanalmente durante tres meses, período en que el producto está listo (maduro) para ser utilizado. Después se repitió el proceso operacional. (Figs. 2 y 3). El proceso de compostaje se muestra en la figura 4.


Fig. 2. Diseño del llenado de los fosos.



Fig. 3. Estructura de llenado de un foso por capas.




Fig. 4. Proceso de compostaje.

Lombricompostaje en canteros
A cinco canteros protegidos del sol por un techo preparado con recursos naturales
(pencas de palma) en las dos despulpadoras, se les aplicó a cada uno 1,2 m3 de pulpa de café inicialmente y 60 000 lombrices rojas californianas aproximadamente; a continuación, cada quince días se les aplicó 1,2 m3 de pulpa; cada setenta días se extrajo el humus de lombriz de cada cantero.

Se colocó para la cosecha una capa delgada de alimento nuevo en cada cantero y se tapó durante dos o tres días. Se retiró la parte superficial, con alta concentración de lombrices y se llevó a otro cantero preparado para recibirlas. La operación se puede repetir para obtener la mayor cantidad de lombrices posibles; así queda en el cantero el lombricompostaje listo para ser usado. El proceso de lombricompostaje se representa en la figura 5.


Fig. 5. Proceso de lombricompostaje.


Al compuesto de cada tecnología se les realizó la prueba para conocer la calidad nutricional, para lo que en ambos casos se tomaron muestras de cada foso o cantero y se homogeneizaron hasta lograr muestras representativas de cada tecnología, las cuales se enviaron al laboratorio; aquí se realizaron las evaluaciones de la calidad nutricional, tanto de las fuentes de materia orgánica como de humus obtenido, mediante análisis de laboratorio atendiendo a las normas ramales establecidas por el MINAG (1997) e IS (2000).

Aplicación del bioabono
Para evaluar el efecto de la aplicación del bioabono obtenido se escogieron tres parcelas de una hectárea aproximadamente en tres cafetales (Tabla 2), en los que se aplicaron los tratamientos siguientes:

Tratamiento 0. Sin aplicación.
Tratamiento 1. 2,5 t/ha de compostaje.
Tratamiento 2. 2,5 t/ha de lombricompostaje.

Tabla 2. Diseño de aplicación del bioabono por campo

Cafetal

Parcelas

1

2

3

Alto de la Tagua

0

1

2

Guayabal

2

0

1

La Deseada

1

2

0

Los cafetales escogidos fueron: Alto de la Tagua con la variedad Típica; Guayabal con Caturra Amarillo y La Deseada con Bourbón. Los rendimientos productivos antes de la experiencia estaban en 0,21; 0,14 y 0,14 t/ha, respectivamente. La sombra de los cafetales Búcaro (Erythrina sp.) para Alto de la Tagua y Piñón Florido; Gliricidia sepium, para Guayabal y La Deseada (Tabla 3). Las temperaturas promedio anual de 22 0C, y las precipitaciones promedio anual entre 1 200 y 1 000 mm.

Tabla 3. Temperaturas y precipitaciones promedio

Cafetal

MSNM

Precipit. mm

Temp. 0C

Suelo

Árbol sombra

Alto de la Tagua

720

1 200

22

Ferralítico

Búcaro

Guayabal

705

1 100

22

Pardo s/c

Piñón

La Deseada

700

1 000

22

Pardo s/c

Piñón

Impacto económico
Para evaluar el impacto económico se realizó el análisis mediante el cálculo del valor de la producción, costos totales y flujo de caja por año y promedio anual.

Resultados y discusión
Impacto ambiental
Los resultados del diagnóstico inicial del impacto que provocan los residuales sobre el medio ambiente en el entorno de las dos despulpadoras se reflejan a continuación; se observó que los mayores impactos son, entre otros, los que provoca la pulpa de café y las aguas de.despulpado y lavado.

Impactos que provoca la pulpa del café
Contaminación de las aguas por escorrentía de las mieles de la pulpa contenida en las cajas de cáscara:

• Malos olores.
• Proliferación de insectos.
• Aumento de la concentración de metano.

Impactos que provocan las aguas de despulpado y lavado
• Contaminación por vertido directo de las aguas.
• Aguas coloreadas con pH mayor de 7.
• Imposibilidad de uso para consumo.
• Aspecto del paisaje desagradable.
• Excesivo consumos de agua, ésta entra ampliamente (sin necesidad) en contacto con la    
  pulpa, provocando que una parte de la materia orgánica de ésta sea extraída en el agua de   despulpe.

La actividad cafetalera representa un quehacer económico-social importante para Cuba; sin embargo, al decir de estos autores, en nuestras montañas uno de los contaminantes más agresivos es la pulpa de café, debido a que contiene diferentes componentes orgánicos y, por tanto, constituye una fuente de contaminación apreciable; causa daños en la fauna, el plancton acuático y la flora del suelo [González y Navas, 1999].

Convencionalmente, la pulpa al ser transportada con el agua durante la operación de despulpado, lixivia compuestos que contaminan el agua; por ello se generan las aguas residuales de despulpado, y como consecuencia queda en las fosas una pulpa lavada que se utiliza para su descomposición [Zambrano y Zuluaga, 1993].

El beneficio húmedo de café genera tres diferentes contaminantes: aguas de despulpe, aguas de lavado y la pulpa cuando es vertida a los ríos. El beneficio húmedo de un kilogramo de café verde provoca, mediante la generación de las aguas de lavado y despulpado, una contaminación equivalente a la generada por 5,6 personas adultas durante un día [Pujol, et al.; 1999].

El cálculo estimado de la carga contaminante para centros de beneficio con proceso de agua-pulpa (húmedo), se efectuó para ambas despulpadoras por año, los parámetros fueron estimados según la metodología CITMA (1996) y pueden observarse en la tabla 4, en la que se ponen de manifiesto la carga estimada en kg/día y en kg/zafra para cada despulpadora de acuerdo con los indicadores contenidos en la metodología citada.

Tabla 4. Carga contaminante estimada para el proceso de beneficio húmedo

Despulpadora Guayabal

 

kg/día

kg/zafra

Parámetro

1999

2000

2001

1999

2000

2001

DQO

186,1

172

170

20 471

19 608

20 400

DBO5

105,4

97,4

96,3

11 594

10 875

11 556

Sólidos totales

99,2

91,7

90,6

10 912

10 453

10 872

N c/ N-NHN

0,18

0,17

0,17

19,8

19,38

20,4

Fósforo total

0,31

0,28

0,28

34,1

31,9

33,6

Despulpadora La Deseada

 

kg/d

kg/zafra

Parámetro

1999

2000

2001

1999

2000

2001

DQO

166,2

153,3

170,9

17 783,4

16 863

17 602,7

DBO5

94,1

86,8

96,8

10 068,7

9 548

9 970,4

Sólidos totales

88,6

81,7

91,1

9 480,2

8 987

9 383,3

N c/ N-NHN

0,16

0,15

0,17

17,12

16,5

17,5

Fósforo total

0,27

0,25

0,28

28,8

27,5

28,8

Para el cálculo de las aguas residuales que se generan se tomó el indicador que corresponde
al proceso de agua-pulpa, que es de 7 L/kg de café cereza procesado (Tabla 5), la que multiplicamos por los kilogramos de café cereza procesados; se obtiene el caudal de agua (volumen) generado en un día de producción para el proceso de beneficio húmedo (agua-pulpa).

Tabla 5. Cálculo estimado del caudal de agua

Caudal de agua

L/día

Despulpadora

1999

2000

2001

Guayabal

12 411

11 470

11 334

La Deseada

11 081

10 220

11 397

En este sentido, la cuantificación de la DQO en subproductos del proceso de beneficiado húmedo del café ha permitido a CENICAFÉ, según señalan; plantean estrategias para disminuir la contaminación que producen la pulpa y el mucílago cuando se disponen directamente sobre las corrientes de agua; evaluaron durante cinco años, el día y la semana de máxima producción que resultaron equivalentes al 1,9 y 8,3 % de la cosecha anual y han propuesto una nueva tecnología que ha mostrado eficiencias de la remoción de la carga orgánica superiores al 80 % de la DBO5 [Zambrano e Isaza, 1998].

Tradicionalmente la pulpa de café que resulta del beneficio ha sido depositada en las corrientes de agua, lo que genera un aumento considerable de la demanda bioquímica de oxígeno (DQO), aumento de la carga de sólidos totales, incremento de la temperatura del agua, generación de olores y pérdida de la calidad visual. Se trata de una forma de contaminación severa del agua que se da en las épocas de cosecha y que imposibilita su aprovechamiento para acueductos, afecta la fauna acuática y limita los usos recreativos [Vázquez, 2000],

La pulpa de café puede perder hasta 26 % de su peso seco mientras es transportado fuera del beneficio; esta perdida de peso no sólo es una importante fuente de contaminación, sino que también representa un gran empobrecimiento de la pulpa, lo que limita seriamente su uso futuro; estas investigaciones determinaron, además, que las aguas de despulpe en el beneficiado húmedo convencional aportan una carga contaminante de 160 g DQO por kg de café verde y que el lavado de las mieles que rodean las semillas del café, operación que debe ser realizada previo al secado, aporta 170 g de DQO [Dietrich, 1999].

En este sentido el informe «Sello Verde» plantea que la contaminación de ríos y fuentes de agua es el segundo problema ambiental en América Central; así, durante el procesamiento del café (cien días por año aproximadamente) el beneficio es el responsable del 60 % de la contaminación de los ríos. El beneficio húmedo del café contamina más que toda la población de América Central durante un año [PEICCE, 1993].

Con respecto al consumo de agua que para nuestro caso utilizamos como indicador 7 L/kg de café cereza procesado, coincidimos con Zambrano e Isaza (1998), quienes reportan que para efectuar el lavado y/o clasificación del café fermentado se utilizan métodos hidráulicos con consumo de agua entre 7,3 y 19,3 L/kg para el lavado y de 8,7 L/kg de café pergamino seco.

Proceso tecnológico
En la tabla 6 se refleja la producción de café cereza y de pulpa de café que se obtuvieron en las despulpadoras Guayabal y La Deseada (centros de beneficios pequeños) por año y promedio anual. La producción de pulpa se comportó anualmente en el rango de conversión de café cereza a pulpa en 38,8 %.

Tabla 6. Producción anual de café cereza
y pulpa de café por despulpadora

Despulpadora

Producción

U/M

Años

Promedio
anual

1

2

3

Guayabal

Café cereza

ton.

195,0

186,8

194,3

192,2

 

Pulpa
de café

ton.

75,6

72,5

75,4

74,1

La Deseada

Café cereza

ton.

169,4

160,6

167,7

165,9

 

Pulpa
de café

ton.

64,2

61,0

63,7

62,9

Total

Café cereza

ton.

364,4

347,4

362,0

358,1

 

Pulpa
de café

ton.

139,8

133,5

139,1

137,0

En los países cafetaleros se producen cada año miles de toneladas de café en fruto; la producción de ese café conlleva la generación de miles de toneladas de pulpa, de miles de toneladas de mucílago, así como de pergamino-cascarilla. Los dos primeros subproductos tienen un gran potencial contaminante. El manejo de la broza o pulpa de café ha sido más difícil, pues es un desecho de gran volumen que si no se trata se conserva por mucho tiempo, expide malos olores y se convierte en un medio propicio para la reproducción de moscas y otras plagas [Coocafé, 2001].

Al respecto, en Guatemala existen más de 5 000 beneficios húmedos con diferentes grados de tecnología; estos procesan alrededor de 5,81 millones de quintales oro al año y a su vez generan 11,6 millones quintales de pulpa al año, lo que nos conduce a un potencial de contaminación y/o aprovechamiento de estos desechos, ya que la mayor parte de esa pulpa es amontonada y/o distribuida en los cafetales, generalmente en forma superficial, con lo que se pierde gran parte de su potencial nutricional, y ocasiona problemas de mal olor, proliferación de moscas; además, los altos volúmenes de humedad contenidos (85 %) provoca dificultades para su transporte, manejo, tratamiento, y distribución al campo [Medina, 2001].

Teniendo en cuenta que el café maduro presenta una composición de la cual el grano –que es la parte aprovechable para el proceso– representa el 20 % del volumen total de la fruta, de manera tal que el procesamiento de beneficiado genera un 80 % del volumen procesado en calidad de desechos; cada uno en un grado diferente constituyen un riesgo para el medio ambiente; por lo que estos resultados se corresponden con un 38,8 % de pulpa del volumen total del grano procesado, lo que corroborando los resultados obtenidos en Costa Rica, para la que esta conversión estaba en el orden de los 38,4 y 40 %, en dependencia de la variedad, el clima y la altura de procedencia de la cereza [Pujol, et al., 1999]. En el caso de la presente investigación los centros de beneficios se encontraban a altura de 700 y 715 msnm, con clima favorable de temperaturas medias entre 23 y 26 0C y una pluviometría en el rango de los 1 200
a 1 300 mm bien distribuidos.

Los residuales agroindustriales constituyen una fuente concentrada de materiales, que además, van en aumento con los procesos de modernización de la sociedad. En estudios realizados por él en Venezuela, plantea que, por ejemplo la agroindustria de la caña de azúcar genera por cada tonelada de tallos molidos, 250 kg de bagazo, 6 kg de ceniza, 45 kg de melaza y 30 kg de cachaza, y que la cachaza o bagacillo es acumulada en los alrededores de la fábrica causando efectos ambientales adversos, sin una estrategia de reciclaje para estos subproductos [Quintero, 1994].

En la tabla 7 se expresan las características del compost que indican su estado inicial y final del proceso, para lo que se midió temperatura, pH, presencia de microorganismos y olor, entre 8 y 15 días, y entre 80 y 110 días.
Tabla 7. Características del compost
que indican su estado inicial y final del proceso

Parámetros

Inicio (8-15 días)

Final (90-110 días)

Temperatura (a 30 cm)

70 0C

27 0C

pH acidez

9

6,5

Presencia de hongos

Superficial

Generalizado

Olores

Fuerte (amoníaco)

A tierra fresca

En las mediciones que indican las características iniciales del proceso se observó que las temperaturas superaron el límite biológico al alcanzar hasta 70 0C, indicando así una perfecta etapa termófila, con un pH de 9, presencia de hongos propios de la microflora del suelo en la superficie y fuerte olor amoniacal.

En la etapa final (entre 80 y 110 días), las temperaturas estaban niveladas con las del ambiente, que para la zona de estudio promedian 26 0C, el pH de 6,5, presencia de una fuerte asociación de hongos del suelo (entre los que se observaron, aspergillus, rhizobium, penicilium y trichodermas, determinados por el método de cámara húmeda), generalizada y olor a tierra fresca de bosque indicador de que el compost está listo para ser utilizado.

Es posible convertir los residuos orgánicos en biofertilizantes de excelente calidad agrícola mediante la técnica del compostaje. Si se controlan adecuadamente los factores del compostaje, se obtiene al final del proceso de descomposición un compostaje maduro, el cual, es un abono orgánico altamente humificado, seguro desde el punto de vista sanitario, libre de sustancias fitotóxicas y los nutrientes que contiene estarán disponibles para las plantas después de un proceso gradual de mineralización [Datzall, et al.; 1991; y Costa, et al.; 1991].

El perfil de temperatura del compostaje es un factor que orienta sobre la evolución del proceso; a tal efecto se comprobó que un día después de elaborados los cúmulos, las temperaturas se ubicaron en el rango termófilo (54-60 %). En esta etapa ocurre la bioxidación acumulada de la materia orgánica [Madrid y Castellanos, 1998]

Para este proceso se señala que entre 8 y 36 días las temperaturas superan el límite biológico 55-60 % y que a partir de los 51 días comienzan a disminuir, pues pasada la etapa termófila ( que es la que define si un proceso corresponde o no al compostaje) la temperatura desciende gradualmente hasta casi nivelarse con la del ambiente [Gómez, 2000].

La producción de compost en fosos de las dos despulpadoras se refleja en la tabla 8; en ella se puede observar la producción en t/año y promedio anual. Conscientes del potencial contaminante de los residuales del beneficio húmedo del café, se han desarrollado tecnologías con el fin de reducir el consumo de agua en el proceso, pero en el caso que nos ocupa, se ha tratado de transformar la pulpa y el mucílago por medios biológicos, o sea con la intervención de microorganismos en el compostaje y de la lombricultura.

Tabla 8. Producción de bioabono
(compostaje) en fosos y despulpadoras por año

Despulpadora

U/M

Años

Promedio
Anual

1

2

3

Guayabal

ton.

6,76

6,00

6,70

6,40

La Deseada

ton.

3,92

3,12

3,79

3,61

Total

ton.

10,68

9,12

10,49

10,09

Al respecto se reporta que en los beneficios costarricenses, la disposición final adecuada de la pulpa requiere de maquinaria grande, como tractores y camiones, para su transporte, demanda igualmente de terrenos suficientemente grandes para el vertido de esa pulpa, para darle movimiento periódico y finalmente para envasarla y comercializarla; señala, además, que la conversión de las 350 mil toneladas de pulpa supondría una producción de 87 mil toneladas de compostaje; de esa forma se puede devolver al cafetal 780 kg de abono orgánico a cada una de las 115 mil ha de café [Dietrich, 1999]).

Las fincas de café son agrosistemas de mediana economía y alta eficiencia en la producción de biomasa. La alta generación de materia orgánica durante el proceso de beneficio hace necesario plantear esquemas de procesamiento y reutilización dentro de la finca, lo que reduce las emisiones, los contaminantes y mantiene las condiciones del suelo, por lo que se implementan unidades de transformación de los residuos sólidos orgánicos mediante composteras.

El producto que se obtiene regresa al suelo como complemento de la fertilización química tradicional; de ahí que a finales de 1999, quedaron instaladas en Colombia 30 composteras en la zona cafetalera para el procesamiento de 60 mil toneladas de pulpa y la obtención de 25 mil toneladas de compostaje; es así cómo las tecnologías ecoeficientes tienen un impacto social, económico y ambiental en la actividad de la caficultora tradicional [Leal y Madrid, 1998; y Emisión, 2001].

En la tabla 9 se exponen los resultados de la producción obtenida por despulpadora, para el caso del lombricompaje, obtenido en canteros con nidos iniciales de 60 000 lombrices por metro cuadrado.

Tabla 9. Producción de bioabono (lombricompostaje) en canteros y despulpadoras por año

Despulpadora

U/M

Años

Promedio

anual

1

2

3

Guayabal

ton.

12,00

12,00

12,00

12,00

La Deseada

ton.

12,00

12,00

12,00

12,00

Total

ton.

24,00

24,00

24,00

24,00

Para la cosecha se tuvieron en cuenta los hábitos alimentarios de la lombriz (ésta come desplazándose desde la profundidad a la superficie) y su reacción heliófoba. Teniendo en cuenta este comportamiento utilizamos el siguiente método de cosecha:
La lombricultura es una tecnología en virtud de la cual se aplican determinadas normas y técnicas de producción; se utilizan las lombrices rojas californianas (Eisenia foetida) para reciclar residuos orgánicos biodegradables y como fruto de su ingestión, los anélidos efectúan sus deyecciones, que es el fertilizante orgánico más importante disponible sobre la tierra [Torres, 2000].

El lombricomposteo de la pulpa, comienza a perfilarse como una importante actividad donde se generan dos valiosos subproductos: lombrices rojas y vermicompostaje [Dietrich, 1999].
El producto resultante de las deyecciones de la lombriz roja es un abono orgánico con características muy propias, que lo hacen prácticamente insuperable, ya que puede incrementar hasta en un 300 % la producción de hortalizas y otros productos vegetales.
En cálculos promediados una lombriz produce aproximadamente 0,3 g de humus diariamente, lo que demuestra que en pequeñas superficies se pueden obtener grandes cantidades de humus.

El lombricompostaje es el mejor abono orgánico que existe: completo, equilibrado y de fácil manejo. Concentra los nutrientes: más calcio, potasio, magnesio, nitratos y fosfatos; la carga microbiana es un millón de veces superior al estiércol [OIRSA, 2001].

El humus no es un fertilizante con fines nutricionales, sino un activador biológico del suelo de primer orden, por contener una población grande de microorganismos, sustancias como vitaminas, enzimas, ácidos y además por facilitar la disponibilidad de los elementos nutritivos para las plantas [Gomero y Velásquez, 2001].

En la tabla 10 se expresan los niveles totales de producción de ambas tecnologías en las dos despulpadoras, que como se puede observar lo volúmenes obtenidos por año lograron una conversión de 24,8 %.

Tabla 10. Producción de bioabono total por tecnología y despulpadoras por año

Despulpadora

Tecnología

U/M

Años

Promedio

anual

1

2

3

Total

Fosos

ton.

10,68

9,12

10,49

10,09

Canteros

ton.

24,00

24,00

24,00

24,00

Total general

 

ton.

34,68

33,12

34,49

34,09

La conversión de 350 mil toneladas de pulpa genera aproximadamente 87 mil toneladas de abono orgánico, con un poder nutricional valiosísimo para la agricultura [Pujol, et al.; 1999].
El compostaje y vermicompostaje no sólo es bueno para la tierra, sino que protege el medio ambiente, pues supone una solución al inquietante problema de los residuos sólidos y permite reciclar la parte orgánica de estos [Rodríguez y Zuluaga, 1994].

En la tabla 11 se pone de manifiesto el contenido de nutriente del abono obtenido de cada tecnología; como se observa, todos los parámetros están dentro de los niveles apropiados y estabilizados, por lo que el producto final de ambas tecnologías está en el rango de primera calidad. Como se puede observar, los porcentajes de materia orgánica están en los niveles requeridos, así como los macroelementos, expresados en mg/kg, se reportaron en los niveles óptimos, lo que le confieren al producto final la categoría de primera calidad.

Tabla 11. Contenido de nutriente del abono obtenido de cada tecnología

Despulp.

Tecnol.

M.O

N

P

K

Mg

S

Ca

Fe

Cu

Zn

Mn

Calid.

%

mg/kg

Guayabal

Fosos

40,0

1,11

0,26

0,20

0,35

0,30

1,47

41,5

180

145

880

I

Canteros

42,0

1,30

0,34

0,54

0,40

0,35

1,54

43,8

182

149

887

I

La Deseada

Fosos

40,1

1,10

0,25

0,20

0,35

0,31

1,44

41,3

178

144

880

I

Canteros

44,0

1,35

0,30

0,52

0,40

0,33

1,51

44,0

180

148

885

I

Un abono orgánico es un recurso capaz de proporcionar al suelo o a las plantas cantidades notables de nutrientes esenciales, principalmente nitrógeno, fósforo y potasio; una fortaleza de los abonos orgánicos es que además de materia orgánica y N, P, K tienen todos los otros elementos esenciales en niveles apropiados, lo que corrobora los resultados obtenidos de las pruebas de contenido de nutrientes [Gómez, 2000]).

El nitrógeno es el elemento más apreciado para valorar la calidad de un abono orgánico por su importancia en la producción de fitomasa. Lo deseable para una buena calidad de abono orgánico es que su contenido en este elemento sea de 1,12 a 3 % y se encuentre estabilizado.

En el abonamiento orgánico, debido a la liberación lenta de los nutrientes, no se pueden imitar los fertilizantes químicos altos, pero sí aproximarse con muy buenos resultados económicos a las dosis bajas. El nitrógeno es el elemento más importante en el abonamiento del cafetal y el abonamiento orgánico se puede lograr con base en el aporte de los árboles de sombra
[OIRSA, 2001].

Para el caso del fósforo su liberación se encuentra vinculada a la descomposición del abono orgánico en el suelo. Los vegetales tienen como norma general un bajo contenido de fósforo, alrededor de 0,5 % o menos en base a materia seca. Valores por encima de 0,15 %, se consideran buenos y por encima de 2 %, excelentes [Gómez, 2000].

El potasio es propio de los residuales suculentos (residuales de frutas, verduras y pulpa de café); es el elemento de mayor disponibilidad por cuanto es de carácter funcional, no constitutivo de la arquitectura vegetal.

En el análisis químico realizado a diferentes compostajes, se reporta para el compostaje de broza de café manejado en la Estación Fabio Baudrit; 1,04 % de N, 0,4 % de P, 0,6 % de K y 40,55 % de materia orgánica [Sasaki y Alvarado, 1994].

Por su lado Bravo (2001), reporta para el lombricompostaje haber obtenido contenidos de nitrógeno de 1,7 %; 0,22 % de fósforo; 0,20 % de potasio, y pH de 7,9 con 54 % de materia orgánica.

Los valores nutricionales del humus obtenido a partir de pulpa de 1,7 % de N, 0,27 % de P
y 0,14 % K más 53 % de materia orgánica, todos los autores citados coinciden en plantear
que el producto obtenido a partir de la pulpa de café es muy estable y nutritivo [Respeño y Cuniolo, 1996].

Aplicación del bioabono
La tabla 12 expresa el efecto de las dosis de aplicación del abono orgánico sobre la producción de café, en tres parcelas de tres zonas con características climáticas diferentes en cuanto a altura, variedad, sobra y rendimientos agrícolas muy deprimidos; se observa que conforme aplicábamos el abono orgánico se incrementaban los rendimientos, teniendo en cuenta de que se trata de cafetales que por más de diez años han estado sin tratamiento nutricional. Como se observa en dicha Tabla los rendimientos en relación con las dosis aplicadas fueron en incremento paulatino desde el año 1 hasta el año 3, con respecto a las áreas sin tratamiento en que los rendimientos en toneladas por hectárea no pasaron de 20 %.

Tabla 12. Efecto de las dosis de aplicación del abono
orgánico sobre la producción de café cereza por año (ton. /ha)

Año

Tratamiento

Producción de café cereza ton./ha

Alto de la Tagua

Guayabal

La Deseada

Antes de comenzar la experiencia

0,21

0,14

0,14

1

0

0,22

0,14

0,14

1

0,23

0,17

0,15

2

0,23

0,18

0,16

2

0

0,24

0,18

0,17

1

0,30

0,25

0,23

2

0,31

0,26

0,24

3

0

0,29

0,23

0,20

1

0,38

0,35

0,31

2

0,40

0,38

0,37

En los nueve ensayos regionales realizados en Colombia por Franco (1958), se comprobó que el compostaje de la pulpa de café aumenta las cosechas en una proporción cercana a 22 % con relación al testigo [Obando, et al.; 1998].

Estudios realizados en Colombia indican que las aplicaciones superficiales (sin incorporar), entre 6 y 12 kg de pulpa descompuesta, produce rendimientos similares a cafetos que recibieron fertilizantes químicos. Los mismos autores hacen referencia de que el poder residual de las aplicaciones de pulpa es a corto plazo, lo que hace necesario se aplique todos los años [Obando, et al.; 1998].

A tal efecto obtendrían buena ganancia los beneficiadores de café si venden la composta, pero mejor aún si la utilizan en sus propios cafetales, podrían comenzar reduciendo la cantidad de fertilizantes químicos en un porcentaje importante y podrían cultivar café orgánico, obteniendo mayores ganancias, dado a que los precios del café orgánico es entre 15 y 30 % mayor que el del café normal [Olguín, et al.; 1999].

Medina (2001) reporta al efecto que los beneficios directos de la utilización de la pulpa como abono son entre otros:

1. Reducción de costos por insumos de fertilización hasta 40 % en los primeros cuatro años de establecimiento; y en almácigos hasta 30 %.
2. Mejora la biodiversidad física, química y biológica del suelo, por el aporte de materia orgánica, elementos minerales, y como consecuencia mejora también la biodiversidad de los suelos.
3. Reduce la dependencia de insumos externos y da valor agregado a los subproductos del cultivo.
4. Es una vía para disminuir la contaminación ambiental y la degradación de las cuencas hidrográficas

Impacto económico
Se realizó un análisis económico del producto obtenido de ambas tecnologías, para conocer el valor estimado de dichas producciones teniendo en cuenta los precios actuales a que acceden estos productos en nuestro mercado interno. En la tabla 13 se puede observar que mediante la comercialización del bioabono obtenido en las dos despulpadoras se obtuvo de la venta del compost de los fosos tamizados y a granel.

Tabla 13. Valor de la producción de ambas tecnologías por año y promedio anual

Concepto

Precio ($)

Valor de la Producción por año

I

II

III

Promedio

Compostaje
de fosos

1t/100,00

1 068,00

912,00

1 049,00

1 009,66

Vermicompostaje

1 kg/2,00

48 000,00

48 000,00

48 000,00

48 000,00

Los costos totales de la producción por año y promedio anual se expresan en la tabla 14, en la que se puede observar que la actividad de reciclar los residuales sólidos no es solo una actividad que mejora el medio ambiente, sino también que es rentable para la propia planta de beneficio.

Tabla 14. Costos totales de la producción de bioabono por año

Concepto

U/M

Producción por año

I

II

III

Promedio

I. Materia prima

$

25,00

   

25,00

Compra de lombríz

$

25,00

   

25

II. Servicio a la producción

$

3 500,00

3 500,00

3 500,00

3 500,00

Consumo de agua

$

500,00

500,00

500,00

500,00

Electricidad

 

3 000,00

3 000,00

3 000,00

3000

III. Otros gastos

$

3 846,64

3 846,64

3 846,64

3 846,64

Salario

$

3 434,5

3 434,5

3 434,5

3 434,5

Seguridad social

$

412,14

412,14

412,14

412,14

IV. Total

$

7 371,64

7 346,64

7 346,64

7 371,64

Teniendo en cuenta el análisis estimado del valor de la producción y sus costos reales, de la misma, en la tabla 15 se propone un flujo de caja estimado de la producción de bioabono por año y promedio anual, en el que se pone de manifiesto que además de rentable la actividad recupera la inversión desde el primer año de ejecución.

Tabla 15. Flujo de caja de los ingresos de la producción
de bioabono obtenida por año y promedio anual

Concepto

U/M

I

II

III

Promedio

 Ingresos

$

49 068,00

48 912,00

49 049,00

49 009,66

 Egresos

$

7 371,14

7 346,14

7 346,64

7 354,64

 Saldo

$

41 696,86

41 565,86

41 702,36

41 655,02

 Saldo Acumulado

$

41 696,86

83 262,72

124 965,08

249 924,66

La pulpa y otros subproductos del beneficiado del café, son utilizados como abono en Costa Rica, en las propias plantaciones de donde se han obtenido, y también en otros cultivos; ello ha generado ganancias adicionales en los beneficios que ofertan fertilizantes 100 % naturales. [ICAFÉ, 2001].

El abonamiento orgánico al cafetal se paga con una fanega (47 kg) de café de aumento en la producción, con todos los demás efectos que brinda el abono orgánico y que no aporta el fertilizante químico [OIRSA, 2001].

La utilización de la pulpa de café en la producción de bioabono reduce el costo de la fertilización química, por lo que de hecho disminuye la contaminación que generan tanto el residuo orgánico como la propia fertilización y puede representar un ingreso extra para aquellos centros que lo desarrollen a mediana o gran escala [Medina, 2001].

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