Algunas experiencias en la utilización de los residuos industriales sulfato de calcio o fosfoyeso, azufre, cachaza y vinaza en la recuperación de suelos con énfasis en Venezuela

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Introducción

En Venezuela, generalmente muchos residuos agroindustriales que tienen utilidad agrícola son desaprovechados, bien por desconocimiento o porque se disponía de otras fuentes o alternativas para suplir una necesidad o requerimiento.

En ese sentido, las principales residuos que más se han utilizados para recuperar suelos son la cachaza, la vinaza, el sulfato de calcio y el azufre.

Cada uno de esos materiales tiene sus particularidades que exigen cuidados en su manejo, principalmente en su dosificación y momento de aplicación.

La principal limitación que han tenido esas enmiendas para su utilización en el campo son por los altos costos en su transporte, lo cual en estos momentos de fuerte crisis económica que se vive en Venezuela se ha agudizado, pero no deja de ser una alternativa, sobre todo para las unidades de producción cercana a las agroindustrias que generan estos residuos, ante la fuerte escasez de fertilizantes químico y otros insumos que vive el país.

La cachaza se puede utilizar como mejoradora de algunas propiedades físicas y químicas del suelo y como fuente de calcio y fósforo principalmente, entre otros usos. La vinaza se emplea como fuente de potasio, lo cual es particularmente importante en esta nación que no produce este nutriente, por lo que tiene que importarlo, pero que si tiene todo el potencial para producir todo el nitrógeno y fósforo que requiere la agricultura venezolana. El sulfato de calcio se puede utilizar como fuente de calcio y azufre y para mejorar algunas propiedades físicas y químicas del suelo, y. El azufre, de difícil consecución en el país, a pesar que nuestro petróleo es del tipo pesado por la alta concentración que tiene de este elemento químico, se utiliza como fuente de azufre, para incrementar la capacidad de retención de humedad del suelo, para corregir suelos afectados por sodio que tengan alta concentración de carbonato de calcio precipitado, que al transformarse en ácido sulfúrico por acción microbiológica y disolver ese carbonato libera el calcio, que a su vez va a desplazar al sodio del complejo de intercambio 

Ante esta panorámica, de escasez de fertilizantes y requerimientos de enmiendas es oportuno presentar el origen, características, usos, manejo y  experiencias de investigación que se han tenido con estos mejoradores de suelo en Venezuela y otros países.

 

Origen, características, usos y manejo de las 4 enmiendas

Cachaza

La cachaza o torta de filtro es el principal residuo de la industria del azúcar de caña, produciéndose de 30 a 50 Kg. por tonelada de materia prima procesada, lo cual representa entre 3 y 5 % de la caña molida. Este porcentaje y su composición varían con las características agroecológicas de la zona, con el cultivar cosechado, eficiencia de fábrica, método de clarificación empleado, entre otros factores (Cárdenas y Guzmán 1983; Cárdenas, Guzmán y Bru, 1983). Sin embargo, hay centrales azucareros en Venezuela que se salen de este rango en la producción de cachaza cuadro 1), registrando valores muy por encima del 5 % antes indicado (Distribuidora Venezolana de Azúcares, 1991). 

Es importante aclarar que para el año 2017 y desde hace varios años,  Venezuela presenta una terrible escasez de azúcar por encontrarse paralizado la mayoría de centrales azucareros, la mayoría propiedad del estado venezolano, por lo que la producción de cachaza ha disminuido notablemente.

La cachaza es producida durante la clasificación que se hace al jugo de caña en la industria azucarera. Se recoge a la salida de los filtros al vacío, presentando aproximadamente un 25% de materia seca(Cárdenas y Guzmán 1983; Cárdenas, Guzmán y Bru, 1983). Este material  go, conjuntamente con aniones orgánicos e inorgánicos que precipitan durante la clarificación. Otros compuestos no azúcares son incluidos en esos precipitados. 

Físicamente la cachaza es un material esponjoso, amorfo, de color oscuro a negro, que absorbe grandes cantidades de agua. 

La cachaza generalmente es rica en fósforo, calcio y nitrógeno y pobre en potasio. Esto se debe a que algunas fábricas tratan con fosfato al jugo para clarificarlo más rápido. El contenido de calcio de este subproducto varía con las cantidades de cal empleadas durante la clasificación del jugo, la cual es usualmente aplicada en dosis altas. Los bajos contenidos de potasio que exhibe la cachaza es por la gran solubilidad de este elemento, lo cual le permite irse en los jugos hasta que 'es separado con la melaza y vinaza. Los altos contenidos en nitrógeno se deben a la elevada cantidad de materia orgánica que presenta este residuo; los micronutrimentos contenidos en ella se derivan parcialmente de las partículas que van adheridos a la caña (Medina, 1980; Paturau, 1969; Subba, 1983). También este material es fuente importante de magnesio y zinc. 

Como enmienda, incrementa temporalmente la capacidad de intercambio catiónico del suelo, por la producción de humus; aumenta el contenido o la capacidad de retención de humedad del mismo y durante su descomposición se produce gran cantidad de CO2, que al transformarse en H2CO3, junto con otros ácidos de origen orgánico, disolverían los nutrimentos insolubles en suelos de pH alcalino (Laura e Idnani, 1973; Swarup, 1985; Van Rooyen y Webber, 1977). 

Cuadro 1. Toneladas de caña de azúcar molida y de cachaza producida por los Centrales azucareros existentes en Venezuela en el ciclo 1989-90. 

FUENTE: Distribuidora Venezolana de Azúcares

 

La cachaza es un residuo muy abundante, y por su composición química y precio relativamente bajo es atractiva frente a otros productos orgánicos. Sin embargo por su alto contenido de humedad, por presentar olores desagradables, por su baja relación peso/volumen (igual a 0,375), por ser fuente de criaderos de moscas y otras alimañas y por tomar combustión espontánea en estado seco al exponerse al sol, la mayoría de los centrales tienen problemas de almacenamiento, transporte y manejo. Por ello no es totalmente aprovechada y se presentan dificultades para su eliminación (Prasad, 1976; Subba, 1983). 

En varios países cañameleros tales como Cuba, Puerto Rico, Colombia, Brasil, Trinidad e India, la cachaza es utilizada como fertilizante, en la mejora de algunas propiedades físicas del suelo, para elevar el pH y/o en el manejo de suelos afectados por sales. También se emplea en alimentación animal (Prasad, 1976; Subba, 1983). 

Paturau (1969), señala que a nivel experimental se ha obtenido de este producto de la caña, goma pegante; pintura al temple; agente espumante; carbón activado y compost. Cárdenas et al. (1983), indican que además se le usa como combustible por la presencia de bagacillo, lípidos y otras sustancias, pero resulta abrasiva por su alto contenido de cenizas (24-41 %). También se emplea con este último fin, por la gran cantidad de gases (metano principalmente) que se producen durante su descomposición. 

En Venezuela se producen anualmente más de 300.000 toneladas de cachaza fresca en 18, de un total de 19 ingenios azucareros existentes en el país (cuadro 1). La mayor producción de este residuo se localiza en la Región Centro Occidental, que comprende a más de 70% del área cañamelera nacional, ubicada en los Estados Portuguesa, Yaracuy y Lara (Distribuidora Venezolana de Azúcares, 1991). 

Los Centrales Azucareros le dan una intensidad de uso a este residuo, bastante variable. En su mayoría, estas fábricas disponen de ciertas extensiones de terreno ubicadas en sus cercanías, utilizadas única y exclusivamente como "botaderos" de cachaza; empleándola también como mejoradora de algunas propiedades físicas y/o químicas del suelo. La principal limitación para su uso agronómico es por los costos de transporte debido al alto contenido de humedad (75-80 %) que exhibe la cachaza al estado fresco, lo cual imposibilita darle esta utilización cuando hay que transportarla a sitios relativamente distantes de los centrales azucareros. Por ello, las fincas cañeras cercanas a los ingenios productores de cachaza son las que tienen mayores posibilidades de emplearla como mejoradora de suelos. También existe la alternativa de utilizarla como agua de cachaza, cuando las aguas de drenaje de los ingenios tienen comunicación directa con los campos de cultivos. 

Los cañicultores Cubanos y Brasileros han determinado que transportar la cachaza fresca a distancias mayores a 12 Km., resulta antieconómico. Tal vez en Venezuela esa distancia referencial sea mayor, por los menores costos relativos de los combustibles fósiles. Como una referencia, un camión de 5 yardas cúbicas (3,82 m3) de capacidad puede transportar 2 toneladas de cachaza fresca con 30% de humedad, lo cual da una idea de los altos costos de transporte que representa al usar esta enmienda en estado fresco y en dosis relativamente altas. 

En consecuencia, dada la gran importancia desde el punto de vista de protección al ambiente, a la utilidad agronómica y otras que tienen la cachaza, se consideró importante dar a conocer las bondades y limitaciones de este material de origen orgánico, para su uso con fines agronómicos en el cultivo de la caña de azúcar. 

 

Uso agronómico de la cachaza 

A la cachaza se le ha evaluado principalmente sus propiedades como fertilizante, por su alto contenido de nitrógeno, fósforo, calcio y materia orgánica (cuadro 2) que aporta al suelo ((Prasad, 1976; Subba, 1983). 

También se le han estudiado sus efectos sobre las propiedades físicas del suelo y en la recuperación de suelos afectados por sales  y se ha probado la influencia de la cachaza en la reacción del suelo, pero con muy pocas experiencias en esta área. 

Esta enmienda puede aportar cantidades importantes de sales al suelo, aunque esto varia con su composición, y sus efectos en este sentido depende de clima, suelo, cultivo y manejo. 

 

Efectos Nutricionales 

En estudios realizados sobre distintos suelos, se determinó que los efectos fertilizantes de la cachaza se pueden esperar desde los 3 meses después de su aplicación, y su acción residual se puede prolongar hasta 3 años para algunos nutrimentos (Cooper y Abul, 1980).

Cuadro 2. Composición química de la cachaza en algunos países y contenido de nutrimentos en 25 t materia seca de cachaza del Central El Palmar.

 

 

Los principales nutrimentos de la cachaza pueden tener la siguiente dinámica en el suelo: Nitrógeno: con altos niveles de cachaza puede haber liberaciones significativas de este nutrimento a partir de los 3 meses de implantado el cultivo, si es incorporada de 6 semanas a 3 meses antes de la siembra. Se desconoce la cantidad de N aprovechable que puede liberar la cachaza en el tiempo, pues esto es controlado por varios factores ambientales, impredecibles, tales como temperatura, humedad y aireación (Medina, 1980; Novo, 1980). 

La alta relación carbono/nitrógeno (C/N) que comúnmente presenta la cachaza (cuadro 2), provoca la inmovilización del nitrógeno nativo y el aplicado como fertilizante en el suelo, por parte de microorganismos heterotróficos que proliferan en estos casos, lo cual determina la fecha relativa de aplicación de este material de origen orgánico y la posterior liberación del nitrógeno, antes indicada. Aplicaciones de cachaza posterior a esas fechas relativas, puede retrasar el crecimiento de las plantas, a menos que se agregue una dosis reforzada de nitrógeno (20% adicional). También pudiera ocurrir retraso en la maduración en el caso de la caña y en consecuencia, disminuir la calidad de los jugos, referido a reducción de Brix, pureza y sacarosa. Fósforo: El P contenido en la cachaza es rápidamente disponible y produce un mejor efecto en suelos pobres. Puede resultar más efectivo que el superfosfato triple a niveles equivalentes de este elemento, particularmente en suelos donde haya posibilidad de fijación (suelos ácidos y alcalinos), existiendo menos factibilidad de fijación con el fósforo-cachaza por su naturaleza orgánica. Su efecto residual se puede extender hasta por 3 años. Potasio: Se recomienda aplicar K-cachaza como mantenimiento y, en caso de déficit en suelo es aconsejable suplementario con adiciones de fuentes químicas de este nutrimento, manteniendo el pH del suelo entre 5,5 y 7,5 y en proporción con los contenidos de calcio y magnesio. Estos últimos generalmente aumentan su disponibilidad con la aplicaciones de cachaza (Prasad, 1974 y 1976); 22). Micronutrimentos: Son inconsistentes los resultados sobre aporte de microelementos por la cachaza al suelo. Sin embargo, se ha reportado aumento de las disponibilidades de zinc, reducción del hierro y el manganeso y disminución de la toxicidad del aluminio, con las aplicaciones de este material orgánico (Cooper y Abul, 1980; Novo, 1980; Paturau, 1994; Prasad, 1974 y 1976; Subba, 1983). 

Dosis de cachaza: Para esperar los efectos como fertilizante es necesario aplicar altas dosis de este residuo, lo cual oscila entre 50 y 240 ton/ha de cachaza fresca.

En el cuadro 2 se presentan datos sobre la composición química de la cachaza registrada en varios países y una estimación de los kilogramos de nutrimentos que aportaría al suelo, la aplicación de 25 ton/ha de materia seca, equivalentes a 100 ton/ha de cachaza fresca. Se aprecia que los mayores aportes son por calcio (637 Kg/ha); nitrógeno (377 Kg./ ha), hierro (276 Kg./ha); magnesio (263 Kg./ha) y fósforo (222 Kg./ha). 

La dosis y el aporte de nutrimento de la cachaza al suelo depende de su composición, la cual varía con las condiciones agroecológicas de la zona donde se produce la caña, con el cultivar sembrado, método de clarificación de jugos utilizado, entre otros. 

 

Efectos de la cachaza sobre algunas propiedades físicas del suelo

Los suelos cultivados con caña de azúcar sufren sus mayores daños estructurales durante la zafra y tratamientos de soca, por la gran cantidad de vehículos (tractores, cargadoras de caña, camiones y cosechadoras) que entran y salen de los campos cañameleros, siendo particularmente severo en suelos húmedos y de textura fina. Este problema es de importancia relevante en Venezuela, dado que los suelos cañeros son predominantemente de textura finas y medias y susceptibles a la compactación, entre otras razones, por la presencia de altas concentraciones de limo y de arcillas dispersivas. 

Está bien establecido que los polisacáridos y poliuronides del suelo o aplicados a él, al utilizar materiales como la mezcla de bagacillo y melaza, promueven la formación y estabilización de los agregados del suelo. Estos efectos se alcanzan rápidamente (aunque pueden no durar mucho tiempo), lo cual los hace superiores en este sentido a cualquier otro tipo de enmienda orgánica o química, particularmente a los materiales orgánicos pobres en los compuestos inicialmente mencionados (Weber y Van Rooyen, 1971). Sin embargo, entre los subproductos de la industria de la caña de azúcar nombrados, la melaza es usada en la alimentación animal y en la producción de alcohol y bebidas; mientras que el bagazo, es empleado como combustible en la industria azucarera, producción de pulpa y papel, fabricación de tableros aglomerados y alimentación animal, lo cual hace que estos derivados de la caña sean más costosos y de difícil desviación con fines agronómicos, en relación a la cachaza. 

En este sentido, se han reportado numerosas experiencias con cachaza en el mejoramiento de algunas propiedades físicas del suelo, tales como: tasa de infiltración, retención y distribución de la humedad en el perfil del suelo. Sin embargo, sus efectos perduran solo unos 2 ó 3 años; por ello lo más recomendable, particularmente en cultivos semipermanentes como la caña de azúcar, es mezclar la cachaza con enmiendas químicas como el sulfato de calcio también conocido como yeso o fosfoyeso, que se discutirán más adelante, o con otras enmiendas orgánicas de baja tasa de descomposición en el suelo, como el bagazo y restos de cosecha, para prolongar sus efectos residuales en el mejoramiento de las propiedades físicas del suelo. 

 

Efectos de la cachaza sobre suelos afectados por sales

La recuperación de suelos afectados por sales requiere la aplicación de prácticas integrales: utilización de enmiendas orgánicas y químicas, particularmente en el caso de los suelos salino-sódicos y sódicos, uso de cultivos tolerantes a la salinidad ya la inundación prolongada, nivelación de terrenos, lavado de sales y construcción de obras de drenaje interno y externo. Cuando se usa materia orgánica en la recuperación de suelos sódicos y salino-sódicos, se persigue generalmente mejorar la agregación y propiedades físicas del suelo superficial.

Aunque los efectos sobre la agregación no son marcados, hay un mejoramiento físico pasajero en el suelo superficial. Debido a que este tipo de enmiendas tiene limitada efectividad en recuperar estos suelos, solamente puede ser útil en condiciones de moderados niveles de sodio. En suelos severamente afectados por el sodio, el uso enmiendas inorgánicas generalmente tiene mejores y más rápidos efectos que las enmiendas orgánicas, mejorando principalmente las características químicas, algunas propiedades físicas de esos suelos y aumentando sustancialmente la producción de cultivos. Estando relacionada su persistencia con la mayor o menor facilidad de digestión por los microorganismos del suelo, la actividad de estos últimos depende de la concentración de sales del mismo, especialmente de sodio. No obstante, muchas enmiendas inorgánicas tienen un lento efecto inicial en el mejoramiento de la tasa de infiltración del suelo, la cual debería ser adecuada para facilitar la lixiviación de sales; pero mezclando estos dos tipos de mejoradores, se podrían complementar los efectos beneficiosos de unos y otros y por mayor tiempo. Se ha observado que cuando se ha intentado recuperar suelos salino-sódicos con el uso de cachaza, sin mejorar el drenaje y manteniendo excesos de agua por períodos prolongados, aparecen manchones de suelos sódicos, al proveer este subproducto la materia orgánica que estimula en esas condiciones, la actividad de bacterias reductoras de sulfato a sulfuros, con lo cual se promueve la formación de bicarbonato de sodio, ocasionando así un problema de más difícil corrección. 

Se debe evitar regar con aguas que contengan carbonatos y bicarbonatos de sodio residual a aquellos suelos de texturas medias o finas tratados con cachaza solamente, pues se corre el riesgo que al dispersarse esta enmienda, por efecto del alto sodio de esa agua, se obstruyan los poros del suelo con los consiguientes efectos detrimentales a éste y a los cultivos. El problema sería mayor si el suelo, además, presentara una alta concentración de sodio intercambiable. 

Se han obtenido experiencias exitosas en suelos cañeros salinos con deterioro físico, los cuales al aplicárseles cachaza han registrado aumentos significativos de la capacidad de retención de humedad y por ende, efectos de dilución de las sales en la zona de raíces y aumento en los rendimientos del cultivo (experiencias no publicadas del autor). 

 

Uso de la cachaza corno mejoradora de la acidez del suelo

Aunque la mayoría de los suelos cañameleros de Venezuela presentan pH de normal a alcalino, de acuerdo a algunas experiencias de cachaza ha logrado elevar el pH ácido del suelo, por su relativo alto contenido de carbonato de calcio (Medina, 1980; Prasad, 1974). Sin embargo, otros autores afirman que esta enmienda no ejerce ningún efecto sobre esta propiedad del suelo (Dupuy y Pantin, 1967; Paneque, 1980). Pero por experiencia personal del responsable de esta nota técnica, enmiendas orgánicas como la gallinaza ha mejorado la condición de acidez de suelos del estado Lara en Venezuela, incluso mejor que la cal agrícola (enmienda química tradicionalmente utilizada en este país para corregir problemas de acidez del suelo).

 

Limitaciones en el manejo y uso de la cachaza

Por presentar olor desagradable, por su baja densidad específica, por el relativo alto contenido de humedad que exhibe la cachaza al estado fresco, por ser una masa amorfa de difícil manipulación, por ser fuente de criaderos de mosca y otras alimañas y por tomar combustión espontánea al exponerse por cierto tiempo al sol, este material presenta las siguientes limitaciones, además de las señaladas anteriormente: a) cuando la cachaza sale al estado fresco de los centrales azucareros, es más fácil su transportación al campo al verterla directamente en los vehículos de carga mediante las tolvas de salida de los ingenios; pero se encarecen los costos de transporte por el alto contenido de humedad (75-80%) que exhibe en este estado. Por otro lado, usualmente en estos casos se utilizan los camiones denominados "volteos", los cuales, por no ser herméticamente cerrados, ocasionan derrames en las vías, con sus consecuentes efectos contaminantes, particularmente en los centros poblados, lo que contraviene la ley de conservación del ambiente en Venezuela. También por esas razones, se dificulta su almacenamiento, tal como se realiza con el bagacillo. Estas limitaciones se pudieran salvar: calculando la dosis a aplicar solo para el área del fondo del surco, en los casos de la caña de azúcar, con lo cual se ahorra un 40% de la dosis total, empleando en este caso la cachaza al estado seco. Otra opción es llevarla fresca directamente a los campos de cultivo a través de las aguas de drenaje de los ingenios azucareros, cuando existe comunicación directa entre ellos (Ej. Central Matilde). 

Así mismo, es importante señalar que hay países que están ensayando la producción de compost con cachaza, lo cual aumenta la disponibilidad del N antes de su aplicación y además se produce metano (biogas), el cual puede ser utilizado como combustible por los ingenios azucareros. También poniendo a fermentar la cachaza en tanques y agregándole fuente inorgánico de N (usualmente sulfato de amonio) para facilitar la fermentación y al final se obtiene un producto mejor que la cachaza fresca, con mayor contenido de nitrógeno disponible (23). b) cuando la cachaza es aplicada en los campos de cultivo, particularmente si se hace en dosis altas (mayores a 50 t/ha de cachaza fresca), este material es arrastrado hacia las partes más bajas del terreno por las aguas de riego o lluvias, sobre todo si esta enmienda no es debidamente incorporada al suelo. También puede ocurrir atascamiento de tractores en el campo y el suelo tarda en humedecerse con los riesgos iniciales. Por otro lado, este material toma combustión espontánea en el campo y los suelos tratados suelen incendiarse en forma persistente en el momento de la quema de la caña para la zafra (Marczuk, comunicación personal, 1985). c) por su bajo contenido de lignina, aumenta su tasa de descomposición y acelera la producción de CO2 creando condiciones anaeróbicas en el suelo que limita el establecimiento de cultivos, aunque esto no es un problema importante en cultivos de reproducción vegetativa, tal como la caña de azúcar. Estas limitaciones pueden obviarse, aplicando la cachaza e incorporándola al suelo de 6 semanas a 8 meses antes de la siembra de cultivos. d) finalmente, parece ser que la planta de caña de azúcar es más atacada por Diatraea sp., cuando los suelos son tratados con cachaza.

 

Experiencias venezolanas sobre el uso agronómico de la cachaza 

Aunque se tiene conocimiento de un gran número de experiencias sobre el uso agronómico de la cachaza a nivel nacional, principalmente en el cultivo de la caña de azúcar, son muy pocos los reportes y más escasos aún los trabajos de investigación científica realizados en torno a este tópico. 

Sin considerar otros trabajos ya mencionados en este sentido, la primera publicación venezolana conocida sobre uso de la cachaza, fue sobre una experiencia a nivel comercial realizada por Dupuy y Pantin (1967), quienes recuperaron un suelo sódico en la hacienda "La Toreña" propiedad del Central El Palmar, en los Valles de Aragua, mediante la aplicación de cachaza fresca, construcción de canales de drenaje, nivelación del terreno, subsolado y siembra sobre camellones, logrando elevar los rendimientos de caña de 35 a 80 t/ha y permaneciendo estable los rendimientos por 4 años. 

Según Marczuk (comunicación personal, 1985), El Central Él Palmar ha aplicado cachaza fresca en dosis de hasta 40 t/ha para recuperar suelos salinos sembrados con caña de azúcar, logrando duplicar los rendimientos de este cultivo. 

Galipolly (1984), evaluó en potes el efecto de tres niveles de cachaza seca (0; 15 y 30 t/ha) y tres frecuencias de riego con aguas salinas, sobre un suelo con conductividad eléctrica de 1,6 dS/m; pH 7,2 y textura fina, procedentes del Valle de El Rodeo, Estado Yaracuy, empleando caña de azúcar Variedad V68-78. Encontró que la cachaza no afectó la composición química del suelo, excepto en el contenido de Mg. soluble y en el porcentaje de sodio intercambiable (PSI), los cuales aumentaron y disminuyeron respectivamente, sin influencia de los tratamientos de riego. También señala que esta enmienda permitió aumentar el contenido de humedad en el suelo y mejorar su distribución en el perfil del mismo. En cuanto a sus efectos en el cultivo, ningún nutrimento fue afectado en su concentración en la parte aérea de la caña, excepto el potasio, el cual fue elevado en los tratamientos con cachaza. 

Zérega y Adams (1991), evaluaron el pasto estrella africana como planta indicadora, en la recuperación de un suelo salino-sódico del estado Carabobo, con conductividad eléctrica en el extracto saturado de 9,35 dS/ m; RAS de 6,8; pH a la pasta de 10,18; con predominio de sales de sulfato de sodio. Con el empleo de cachaza y azufre bajo condiciones de invernadero, el cultivo produjo rendimientos adecuados en los tratamientos que incluyeron azufre, alcanzando el mayor valor en su dosis media (2,5 t/ha). En el testigo y con las aplicaciones de sólo cachaza, las plantas murieron porque no hubo mejoras en las propiedades físicas y químicas del suelo (Figuras 1 y 2). En este sentido, Manchanda et al. (1985), señalan que las aplicaciones de enmiendas orgánicas solamente, en la recuperación de estos suelos, está limitado a niveles moderados de sodio en los mismos. Más aún, Van Rooyen y Weber (1977), afirman que en estos casos se consiguen mayores efectos y más duraderos, al mezclar enmiendas químicas y orgánicas. 

Figura 1. Efectos del azufre y la cachaza sobre el la relación de adsorción de sodio del suelo  (RAS), pH y conductividad eléctrica (CE) de un suelo salino sódico

Figura 2. Efectos de los tratamientos sobre el peso seco del pasto estrella africana

 

El autor de este trabajo condujo dos actividades de investigación con el uso de cachaza, en el Valle del Río Turbio en el cultivo de la caña de azúcar, variedad B 75-403. En una de ellas se evalúa los efectos de dos prácticas de labranza: la cachaza sola versus la fertilización normal y la mezcla de estas dos últimas. Se ha podido determinar en la cosecha de la plantilla que los tratamientos con solo cachaza presentaron altura de planta, número de tallos por m/lineal y tonelaje de caña/ha de 14, 9 y 23% respectivamente menos que los tratamientos fertilizados.

Este retraso en el crecimiento y menor productividad del cultivo se le atribuye a la alta relación C/N que presenta la cachaza usualmente y al hecho de haber aplicado esta enmienda al momento de la siembra en estado fresco que no permitió que los nutrientes contenidos en esta enmienda se hicieran disponibles cuando la planta de caña absorbe más los nutrientes, primeros 3 meses del ciclo . 

En otra actividad de investigación que evaluó el autor de estas notas, el fosfoyeso y 5 enmiendas de origen orgánico, entre ellas la cachaza, todas mezcladas con fertilización normal sobre un suelo salino compactado. En la cosecha de la plantilla la cachaza produjo los más altos tonelaje de caña/ha, altura de planta y número de tallos por metro lineal. También presentó el más alto contenido de fósforo y materia orgánica en el suelo, después del corte. 

En el cuadro 3 se presenta la composición salina y otros constituyentes de la cachaza fresca, procedente de la Azucarera Río Turbio en el Estado Lara, donde destaca que la sal predominante es sulfato de calcio, por cuanto esa es la sal más abundante en los suelos cañeros de ese central azucarero y porque en la obtención de la cachaza, el jugo es tratado con hidróxido de calcio, lo que sería otra contribución para elevar la concentración de este último elemento. También resultó alto el contenido de fósforo, atribuido al tratamiento de fosfato que también se le da al jugo de caña, para precipitar a la cachaza.

Cuadro 3. Composición química de la cachaza de la azucarera Río Turbio al estado fresco, determinados en el extracto saturado y por otros métodos.


Ca = Calcio. Mg = Magnesio. Na = Sodio. K = Potasio. HCO3 = Bicarbonatos. CO3 = Carbonatos. Cl = Cloruros. SO4 = Sulfatos.  P = Fósforo. Mat. Org. = Materia orgánica. % H = porcentaje de humedad

 

La alta concentración de bicarbonatos que presenta la cachaza (cuadro 3) se debe a la alta producción de CO2que se genera durante los procesos de descomposición de la misma. 

También es importante señalar el pH ligeramente alcalino (por el alto contenido de carbonato de calcio), textura franca (por la presencia de tierra el la cachaza) y la elevada CE en el extracto saturado (12,7 dS/m) que presenta este material de origen orgánico (cuadro 3). 

En el cuadro 4 se presentan las principales características químicas y la textura de un suelo salino-sódico, antes y 6 meses después de haberío tratado con cachaza sola y con la mezcla de esta enmienda orgánica con el azufre (28), donde se aprecia que cuando el suelo fue tratado con solo cachaza no hubo mejoras importantes en el suelo, por cuanto este último presentó muy altos niveles de sodio (RAS=68). Con este tratamiento, destaca la elevación del contenido de bicarbonatos y la reducción de la concentración de sulfatos. La mezcla de cachaza y azufre si produjo mejoras sustanciales en las propiedades del suelo. 

 

Conclusiones y recomendaciones 

1) la cachaza ha demostrado ser eficaz en el mejoramiento de algunas propiedades físicas del suelo, pero su efecto es por poco tiempo, por lo que se recomienda mezclarla con una enmienda química (yeso, fosfoyeso, azufre, etc), según sea el caso, particularmente en suelos afectados por sales. También la cachaza puede ser mezclada con otros materiales de origen orgánico de lenta descomposición (rastrojos de cultivos, residuos de cosecha, etc) para prolongar su acción. Esta enmienda puede ser empleada como fuente de fósforo, calcio, nitrógeno (incorporándola de 6 semanas a 8 meses antes de la siembra) y magnesio, principalmente en aquellos suelos fijadores del primer nutrimento mencionado (suelos con pH ácido o alcalino). Por otro lado, con aplicaciones de cachaza se han reducido los efectos fitóxicos del hierro y el aluminio, en suelos ácidos o bajo condiciones anaeróbicas en el caso del hierro. 

2) Por el alto contenido de humedad que exhibe la cachaza al estado fresco (75-80%), se recomienda emplearla en dosis no menores de 50 t/ha, y aplicar niveles superiores a este en la medida que la textura del suelo se presente más gruesa, hasta un máximo de 100 t/ha; para disminuir los problemas de atascamiento de tractores, arrastre de este material por el agua e incendios del suelo en el momento de la quema de la caña de azúcar para la zafra. 

3) Dada la alta relación carbono-nitrógeno (30 en promedio) que presenta la cachaza, lo cual provoca inmovilización temporal del nitrógeno nativo del suelo y el aplicado como fertilizante, produciendo déficit de este nutrimento en los cultivos, se recomienda agregar una dosis reforzada de este elemento cuando la cachaza es aplicada en el momento de la siembra; de lo contrario, incorporarla al suelo de 6 semanas a 8 meses antes de la misma. Con esta última alternativa, también se evitan las condiciones anaeróbicas que se generan durante la descomposición de esta enmienda, por la gran cantidad de CO2 que se produce en este proceso, lo cual pudiera afectar la germinación de la semilla, particularmente en aquellos cultivos de reproducción sexual. 

Cuadro 4. Algunos Constituyentes Químicos de un suelo salino-sódico del Estado Carabobo, antes y 5,5 meses después de tratado con 75 t/ha de cachaza fresca, sola y mezclada con 5 t/ha de azufre, bajo condiciones de invernadero.

 

4) La cachaza puede incorporar sales al suelo, aunque su composición varía con la variedad de caña sembrada, suelo, clima, método de clarificación empleado, etc. 

5) Aunque en Venezuela se producen anualmente grandes cantidades de cachaza, cuya mayor parte constituye un desperdicio que no se leda ningún uso, las posibilidades de emplearla con propósitos agronómicos está limitado a las fincas ubicadas relativamente cerca de los centrales azucareros. Esto se debe a que los costos de transporte se incrementan con la distancia, por el elevado contenido de humedad que presenta la cachaza al estado fresco. También existe la posibilidad de emplearla como agua de cachaza, cuando las aguas de drenaje de los centrales azucareros se comunican directamente con los campos de cultivo. 

6) En suelos salino-sódicos tratados con cachaza, se debe evitar la inundación prolongada (si existe predominio de sales de sulfato de sodio) porque ello puede provocar el desarrollo de suelos sádicos, lo cual constituye un problema de más difícil corrección. Así mismo, los suelos y aguas de riego con carbonatos y bicarbonatos de sodio residual no deben ser tratados con cachaza solamente, pues esto pudiera originar el desarrollo de suelos sódicos. 

7) La cachaza no debe ser usada como sustituto de la cal, para mejorar el pH de los suelos ácidos y aumentar la disponibilidad de nutrimentos, aunque puede disminuir la toxicidad del Al, reducir las cantidades de Fe y aumentar las cantidades de Ca y P en esos medios. 

8) A la cachaza se le pueden dar otros usos alternativos: fabricación de compost como el Biofertilizante que se produce en la Central Azucarera La Pastora (preparado con una mezcla de cachaza, bagacillo y urea o sulfato de amonio y se deja compostar unos 4 meses) y la Central Azucarera El Palmar, gas metano como combustible (biogas), alimentación animal, goma pegante, pintura al temple, agente espumante y carbón activado. 

 

Bibliografía citada 

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Vinaza

Es el principal residuo de la industria del alcohol de caña de azúcar,  por cada litro de  alcohol producido se generan entre 13 y 16 litrosde vinaza; aunque no contiene virus o bacterias patógenas, su gran efecto negativo es por la  materia orgánica (6 % – 8 %) que contiene, pues  produce una gran demanda biológica y química de oxigeno (7.000 a20.000 (mg/L), para su estabilización, por lo que se prohíbe verterla en los cuerpos de agua (Korndorfer y Anderson, 1993; Orlando Fo, et al., 1983)

Los residuales líquidos de la industria azucarera y sus derivados son fuentes de contaminación de las aguas por su contenido de materias orgánicas. Las vinazas constituyen el residual más agresivo de la industria alimenticia, además de la contaminación física que representa, debido al alto contenido de sólidos en suspensión  y altas temperaturas (80-100 °C) y en el aspecto químico se manifiesta en los bajos niveles de pH (3.78-4,47). La vinaza de mieles y los residuos de levadura a partir de mieles son más agresivos que los del jugo de la caña.

 

Composición de la vinaza y sus efectos sobre el suelo y la caña de azúcar

Su composición química es variable, en dependencia de la operación del proceso de destilación, de la época, procedencia y origen del mosto empleado. La vinaza del destilado del mosto de melaza, sale a97 °C, se muestra más rica en componentes orgánicos y minerales, ligeramente mayor a la de mostos mixtos. La que proviene de mosto de caldo, generada en la fábrica de butanol, presenta pH elevado y es pobre en nutrientes (Bolsanello y Vieira, 1980).

El potasio es el nutriente más predominante en la vinaza y, la materia orgánica es el componente que presenta la mayor concentración; se ha encontrado correlación positiva entre los contenido de ceniza y potasio (Bolsanello y Vieira, 1980).

Quintero (1992) señala que cuando se aplican altas dosis de vinaza como fertilizante en el cultivo de la caña de azúcar, puede incrementar el contenido de ceniza en el jugo de caña, afectando la cristalización del azúcar; sin embargo,

Gómez (1996) cuando evaluó este sub-producto en caña de azúcar en Venezuela, no afectó el contenido de cenizas ni la sacarosa total del jugo de caña, así como tampoco influyó en el rendimiento industrial, tal vez porque no utilizó dosis muy altas, la  máxima  fue de 100 m3/ha.

El potasio (1,75-2,83 kg/mde K2O), calcio (0,41 – 1,04 kg/m3) y magnesio (0,2 – 0,35 kg/mde MgO)  se encuentran en forma soluble. La mayoría del nitrógeno (0,33 – 0,48 kg/m3) se encuentra en estado coloidal y es lentamente mineralizado. La vinaza también contiene fósforo (0,04 – 0,27 kg/m3 de P2O5),  azufre (0,45 – 0,55 kg/m3), manganeso (0,004 – 0,008 kg/m3), cobre (0,002 – 0,057  kg/m3) y zinc (0,03 – 0,050 kg/m3), con valores de pH 3,4 – 4,5 y materia orgánica 19,1 - 45,1 % y, una relación carbono/nitrógeno adecuada: 15 (Ferreira y Monteiro, 1987; Cerri et al., 1988)

Mientras que Gómez (1996) en Venezuela evaluó, durante tres años consecutivos (plantilla, soca I y soca II ), el efecto de la aplicación de diferentes dosis de vinaza, complementada con fertilización mineral, en la producción y calidad de la caña de azúcar. Se utilizó un diseño en parcelas divididas, con 4 repeticiones donde se aplicaron 3 tratamientos de fertilizante químico (Fo = sin fertilizantes. F total = Fertilización NPK completa según requerimientos. F comp = Fertilización completa integrada por fertilizantes químico y complementada con vinaza) en las parcelas principales y 5 dosis de vinaza en las subparcelas (Vo = Sin vinaza. V25 = 25 m3 de vinaza. V50 = 50 m3 de vinaza. V75 =75 m3 de vinaza  y V100 =100 m3 de vinaza. Los resultados obtenidos revelan que la vinaza incrementa la producción de la caña de azúcar, sin afectar su calidad y evidencian que puede sustituir el 55 % del nitrógeno, el 72% del fósforo (P2O5) y el 100 % del potasio (K2O), provenientes de la fertilización mineral. Los mejores rendimientos se obtuvieron cuando se incorporaron 50 m3/ha de vinaza en plantilla y 100 m3/ha en soca I y soca II (Figuras 3, 4, y 5). El estudio se realizó con una vinaza, proveniente de un  mosto compuesto principalmente de melaza, cocuy de penca y papelón, lo cual hizo tal vez que su composición haya sido mucho más rica en nutrientes que las vinazas de mostos de melazas  antes mencionadas.  

 

Zérega et al., (2006) evaluaron una dosis de vinaza (50 m3 en plantilla y 130 m3 en soca) obtenida directamente de una destilería de alcohol de caña ubicada en Chivacoa, en Yaracuy, combinada con diferentes dosis de fertilizantes químicos, versus un tratamiento con estos últimos y un control absoluto, sobre algunas propiedades del suelo, la nutrición, los rendimientos y la calidad azucarera (contenidos de sacarosa y cenizas en el jugo de caña) de tres variedades de caña de azúcar.

Este ensayo se instaló en la hacienda Guayebo, municipio Urachiche del estado Yaracuy, el 15 de abril del año 2004 sobre un suelo Typic Ustropepts, medio. Se emplearon tres variedades de caña de azúcar: C323-68, SP70-1284 y B80-408 y 5 sub-tratamientos con vinaza: 1) vinaza sola. 2) vinaza más fertilización química complementaria. 3) vinaza más fertilización química total. 4) fertilización química total,  y  5) control absoluto.

El factor varietal fue el que determinó las diferencias entre tratamientos en el ciclo plantilla para las variables número de fallas de germinación y altura de tallos, obteniendo los mejores valores  el cultivar SP70-1284. Para número de tallos por metro lineal, no se registraron diferencias importantes entre los sub-tratamientos.

De las variables químicas del  suelo evaluadas solo se observaron incrementos  importantes en plantilla, derivados de los tratamientos, de 0 -20 cmde profundidad, con relación al testigo absoluto, de 30 % a 791 %, en fósforo,  sulfatos,  magnesio, potasio, zinc, cloruros, manganeso, calcio, hierro, bicarbonatos, materia orgánica, cobre y conductividad eléctrica con aplicaciones de   vinaza + fertilización química total y vinaza sola, pero esos incrementos no representaron valores absolutos sustanciales.

Los tratamientos disminuyeron ligeramente el pH del suelo con relación al control, principalmente donde se adiciono vinaza derivado de su reacción ácida. En soca 1 las variaciones de estos componentes no fueron importantes.

En plantilla, la vinaza sola  incrementó en 18% el   TCH y en 19% el TPH con diferencias estadísticas al nivel del 5% y 1% respectivamente, con relación a los otros tratamientos. La variedad C323-68  registró la mayor   productividad   de  caña  y azúcar con incrementos hasta 29% en TCH y solamente se obtuvieron  diferencias estadísticas del 5% entre ellas para POL % en caña (Cuadro 5)..

En soca 1 los tratamientos que incluyeron NPK registraron los mayores e iguales TCH y TPH entre ellos, lo cual era lo esperado, con diferencias estadísticas al 1% con relación al resto de tratamientos. Con respecto a las variedades,la C323-68 también alcanzó el más alto TCH y TPH en este ciclo de cultivo, sin diferencias estadísticas entre ellas. En cuanto a POL % en caña,   no se observaron diferencias importantes (Cuadro 5).

Cuadro 5. Efectos de los tratamientos sobre la productividad del Cultivo en plantilla y soca 1.

 

La vinaza puede mejorar el estado nutricional del suelo, principalmente de potasio y materia orgánica, también las propiedades físicas del mismo, puede incrementar la conductividad eléctrica  y el pH de los suelos ácidos; esta enmienda puede sustituir parcial o totalmente la fertilización química (Silva, 1984; Korndorfer y Anderson, 1993; COPERSUCAR, 1986; Sobral et al., 1988).

A largo plazo, las aplicaciones de vinaza incrementan la saturación del potasio, la capacidad de intercambio catiónico, las concentraciones de Zn, Cu, Fe, Mn, pH, conductividad eléctrica, carbono y nitrógeno orgánico, entre otros (Korndorfer y Anderson, 1993).

 

Dosis y limitaciones de la vinaza

La vinaza se sugiere aplicar en dosis entre 100 y 150  m3 /ha, pura o diluida con el agua de riego por tuberías o canales revestidos para disminuir la contaminación del manto freático o aguas subterráneas, en proporción variable, pudiendo ser  1:10. También se puede mezclar con la cachaza para obtener u fertilizante orgánico (COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL, 2005; Korndorfer y Anderson, 1993)

Las principales limitaciones para el uso agronómico de la vinaza son por su alta conductividad eléctrica, los costos de transporte, aunque cuando las centrales alcoholeras tienen conectados su drenaje con los campos de cultivos, esto deja de ser una limitación, o al concentrarla. Ej. Vinaza concentrada con 60% de sólidos totales o formulada en gránulos o en polvo. En Costa Rica la conducen a través de vinazoductos.

 

Fertirrigación con vinaza y la levadura torula obtenida de esta enmienda

Fertirrigar es aplicar fertilizantes a través del riego, que en el caso de la vinaza y los residuales de torula (levadura que se obtiene cuando se fermenta la vinaza y se puede utilizar para alimentación animal por su alto contenido de proteínas) se adicionan de una sola vez, pero no para satisfacer las necesidades hídrica del cultivo, porque resulta insuficiente el volumen aplicado (100 mil a 150 mil L/ha  de vinaza y porque adicionar un exceso de esta enmienda puede esterilizar el suelo), ya que en cada riego, cuando se utiliza el método por gravedad, se suele adicionar un aproximado un millón de litros de agua /ha.

Luego  se sigue irrigando el cultivo, pero ya no se agregan más enmiendas de este tipo porque con una sola aplicación se debe cubrir, al menos las necesidades de potasio (nutriente de mayor concentración en esos residuales). Conjuntamente, por esa vía se cubren las necesidades de los otros nutrientes deficitarios en esos residuales y esenciales para el cultivo de caña de azúcar, principalmente nitrógeno y fósforo, pero con otras fuentes de nutrientes o fertilizantes,  hasta unos tres meses de edad en las cañas plantilla y hasta los 45 días después del corte en las socas y, después se continua regando el cultivo sin fertirrigar.

La tecnología de la utilización de las vinazas para la producción de levaduras, fue desarrollada en el Instituto Cubano de Investigaciones de Derivados dela Cañade Azúcar (ICIDCA) en la década de los 70 y ha sido implementada industrialmente en tres plantas productoras de 5000 ton/año actualmente en operación enla Repúblicade Cuba y cuyo destino principal es constituir el núcleo proteico de una ración para la alimentación animal, básicamente cerdos.

Este proceso permite además de la producción de levadura, una reducción de la carga contaminante de las vinazas desde 70-80 kg/m3 hasta 10-15 kg/m3 y simultáneamente obtener a partir de 60 m3de vinazas, 1.0 ton de levadura para raciones. Los efluentes finales pueden emplearse para la producción de biogás u otros fines conocidos, como tratamiento final de los residuales. Dependiendo de los objetivos que se consideren más importantes, la tecnología permite minimizar el DQO de la vinaza hasta 85% de remoción o maximizar la producción de proteína (levadura) hasta valores de 3 kg/m3/h.

 

Otros usos dados a la vinaza

Según la Industria de Licores del Valle (2005), ubicada en Colombia,  la vinaza también es empleada para fabricar alimentos para animales. Ej. Complementando el jugo de caña; también mediante la recuperación de la proteína unicelular (levadura torula o Candida utilis) obtenida en el tratamiento aerobio de la vinaza  en virtud de  su elevada carga orgánica, esta biomasa microbiana posee un contenido de proteína  similar  a la  harina de soya desgrasada,  y puede ser usada en la formulación de alimentos balanceados. Igualmente, se puede emplear con estos propósitos la vinaza concentrada, la formulada en polvo o gránulos. También para la producción  de  biogas y de lignosulfonatos.

Este último se fabrica porque la caña en su corteza posee un componente llamado LIGNINA, que al molerla se incorpora en el jugo produciendo junto a otros componentes, la melaza, materia prima fundamental para la elaboración del alcohol. Al agregarle ácido sulfúrico se  transforma toda esta lignina en lignosulfonatos.

Estos Lignosulfonatos tienen más de 35 utilizaciones, pero aquí se nombran las más importantes:

  • Sirve como aditivo para concretos o morteros en construcción.
  • Se usa como plastificante para los materiales de cemento, porque todos los aditivos para el cemento son lignosulfonatos.
  • En Estados Unidos se usan para las carreteras que no llevan cemento o asfalto. Al agregar capas de este material a las carreteras destapadas evita la prolongación del polvo.
  • Como particularidad química, los lignosulfonatos son dispersantes ya que la molécula por un lado es hidrófuga y por otro lado es hidrófila; esto significa que por un lado atrae el agua y por otro lado la repele, lo cual hace que la molécula se acomode a muchos usos.

Los lignosulfonatos también se utilizan en las curtiembres, en cerámicas, refractarios, tintes y pinturas, en insecticidas, en la conducción de líquidos por tubería y alimentos para animales, entre otros.

También la vinaza es empleada para preparar caldos de cultivo que  acelera la  mineralización de  paja de caña, principalmente cuando la cosecha se realiza en verde o sin quema, cuyos residuos representan unas 60 ton/ha . Ese caldo de cultivo se prepara con microorganismos como los hongos Saccharomyces, Trichoderma y Phaecilomyces, y las bacterias Azospirillum, lactobacillus y Azotobacter (Fundación Agroecológica EDAFON, 2005)

Finalmente, al mezclar médula de caña de azúcar con vinaza para producir una pasta con 70% de humedad que, al quemarla generaría calor combustible para la industria y cenizas ricas en potasio que se emplearían como un fertilizante fuente de potasio

Se consideran para recomendar residuales:

  • Contenido de potasio cambiable del suelo, (cmol.Kg-1)
  • La exportación por la cosecha en Kg.de K2O/t de tallos cosechados (C )
  • El rendimiento en toneladas  de caña/ha (TCH) 

La multiplicación de (TCH) (C) será la exportación en Kg de K2O /ha, cifra que es inferior al valor de exportación medio de una cosecha de caña (2.15 kg de K2O /t de caña) para las categorías de muy alto y alto y superior a esa cifra en las categorías  de medio y bajo contenido de potasio del suelo.

 

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Sulfat O de calcio o yeso 

E l yeso natural proviene de minas también conocido como anhidrita, y el sulfato de calcio, yeso químico o fosfoyeso -en inglés Phosphogypsum- tiene su origen como sub-producto en la fabricación del ácido fosfórico dentro de la industria petrolera, es un residuo blanco, que al formarse tiene alrededor de 17% de humedad que limita su aplicación en el campo con equipos del  tipo voleadores, y se forma mediante la siguiente reacción:

 

Origen  Del  Fosfoyeso

Ca3 (PO4)2   +    3  H2SO4                     2   H3PO4  +   3 CaSO4 .2 H2

Fosforita     +  Ac. Sulfúrico    Ac. fosfórico  + Yeso

                                

CaSO= Anhidrita (yeso natural de minas)

CaSO4.  1/2 H2O=  Emplasto o yeso de París

 

La materia prima para el proceso de producción de ácido fosfórico, tal como ya se mencionó, es la roca fosfatada, de origen sedimentario, que tiene concentraciones naturales de uranio y torio. La concentración final de uranio y radio en el fosfoyeso viene dada por las características propias de la roca fosfórica. Dependiendo de la procedencia de este mineral, tendrá más o menos cantidad de elementos radiactivos. La roca fosfática procedente del mar tiene más concentración de uranio y radio por estar estos elementos en el agua marina. En cambio, el yeso natural de minas no tiene este problema (Cuadro 6).

A nivel mundial cada vez se produce mayor cantidad de este sub-producto, llegando a ser un problema de contaminación por su supuestos altos niveles de radiactividad, al punto que, en España, la acumulación de fosfoyesos junto a la ciudad de Huelva, en las Marismas de Mendaña, ha suscitado gran polémica por sus supuestas implicaciones en la salud de sus habitantes y en el medio natural. Estudios independientes sostienen que el nivel de radiación es 22 veces superior al límite, y se recomienda trasladarlos a un cementerio nuclear.

Cuadro 6. Composición química del  Yeso o sulfato de calcio di-hidratado de mina  y el fosfoyeso  de la industria petrolera


FUENTE:   Shainberg et al. (1984)                                                                                                            

 

También el fosfoyeso presenta concentraciones de flúor entre 0,5% y 4%, no presente en el yeso de mina, elemento esencial para la vida de animales y plantas, que si incrementa los niveles en el suelo y a su vez en los seres vivos puede llegar a producir problemas fisiológicos en animales y personas. Los suelos altos en flúor registran concentraciones entre 400 y 3.700 mg/kg y los pastos entre 11 y 36,5 mg/kg.

Por cada tonelada de ácido fosfórico se generan de 4,5 a 5,5 toneladas de fosfoyeso, lo que lleva a la estimación de que se generan anualmente de 100 a 250 millones de toneladas de este residuo a nivel mundial.

Sin embargo,  Mays y Mortvedt (1986), citado por Shainberg et al. (1989), realizó experimentos para evaluar el impacto de altas dosis de fosfoyeso (0, 22 y 122 ton/ha) que nunca se  recomendarían, en la concentración de cadmio y radiactividad sobre los cultivos de maíz, trigo y soya, no habiendo encontrado diferencias con el testigo, es decir, los altos niveles de fosfoyeso utilizado no incrementaron los niveles de cadmio ni la radiactividad en las plantas (Cuadro 7). En ese sentido, Shainberg et al. (1989) afirma que el fosfoyeso no presentará problemas ambientales cuando es usado en dosis  máximas de 10 ton/ha. Sin embargo, eso depende de la composición de la roca fosfórica utilizada.

Cuadro 7. Efectos del fosfoyeso sobre la acumulación de cadmio y radiactividad * en 3 cultivos.


FUENTE:  Mays and Mortvedt (1986).
aDatos  en mg kg –1
 bDatos en Bq kg –1 . El  error (1 SD)  fue  0.02,  0.37 y   0.37 Bq kg –1  para  maíz, trigo y soya

 

Por otro lado, se ha desarrollado un procedimiento para estabilizar el fosfoyeso, residuo radiactivo que se genera en la producción de ácido fosfórico. El nuevo proceso combina el fosfoyeso con un polímero de azufre. Se obtiene así un material con menos radiación, muy por debajo de los límites permitidos, de forma que podría utilizarse con fines constructivos de forma segura.

El gobierno de la República Bolivariana de Venezuela dentro de sus políticas de Estado está promoviendo el desarrollo estratégico del sulfato de calcio en Venezuela. En ese sentido se definen los usos dados:

  • Para la fabricación del fertilizante sulfato de amonio
  • Recuperar suelos afectados por sodio
  • Corregir sub-suelos ácidos con altas concentraciones de aluminio intercambiable que produce toxicidad a los cultivos, porque la cal agrícola tradicionalmente utilizada para corregir suelos ácidos, solo tiene un efecto hasta la profundidad de incorporación, unos 20 cm, motivados a que no se mueve en el perfil del suelo. No se deben aplicar dosis superiores al 30% de sustitución por su equivalente de cal agrícola.
  • Corregir problemas de compactación y aumentar  así, la capacidad de retención de humedad  de los suelos y el área de exploración de las raíces de los cultivo, incrementando los niveles de absorción de nutrientes y agua, lo cual redunda en mayores rendimientos de aquellos.
  • Fuente de azufre y calcio
  • Prevenir problemas en suelos sensibles de erosión, encostramiento y escorrentía.
  • También tiene potencial  para utilizarlo en la fabricación del cemento, como agente cementante en la industria de la construcción, si cumple con la norma de tener un máximo de 0,5% de P2O5  y  0,1 % de sílice para que no afecte el tiempo de fraguado del cemento; por eso tradicionalmente en la fabricación del cemento se ha utilizado el yeso de mina que no tiene esos componentes en su constitución o en el caso del sílice lo contiene en concentraciones muy bajas (Cuadro 6).

 

Referencias bibliográficas

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El  azufre elemental

Esta enmienda es un sólido amarillo, sin sabor ni olor, insoluble en agua  pero soluble en benceno y sulfuro de carbono. Tiene una pureza que varía de 50% a más de 99%.

Para su reacción rápida en el suelo se requiere que el gránulo sea fino, haya  humedad   y    presencia de   las bacterias del  género Thiobacillus (T. Thioparus y T. Denitrificans) principalmente. Se logra la oxidación en 2 a 3 meses, de este elemento, hasta transformarse en   ácido sulfúrico, por lo que está considerado un mejorador de acción lenta.

Las reacciones de oxidación del azufre en el suelo son las siguientes:

                   2 S + 3 O2                       2 SO3 (Trióxido de azufre)

                           SO3   +    H2O              H2SO4  (Ácido sulfúrico)

El azufre, es de difícil consecución en el país, a pesar que nuestro petróleo es del tipo pesado por la alta concentración que tiene de este elemento químico. Esta enmienda se utiliza como fuente de azufre, para incrementar capacidad de retención de humedad del suelo, para corregir suelos afectados por sodio que tengan alta concentración de carbonato de calcio precipitado, que al transformarse en ácido sulfúrico por acción microbiológica y disolver ese carbonato libera el calcio, que a su vez va a desplazar al sodio del complejo de intercambio.

Por ser una enmienda de reacción ácida y que eleva la salinidad, se debe evitar utilizarla en suelo de baja capacidad amortiguadora (son aquellos con bajos contenidos de arcilla, materia orgánica y capacidad de intercambio catiónico), con mediana a alta conductividad eléctrica y valores de pH cercanos a la acidez (menor a 7).

La principal reserva de azufre en el suelo es la materia orgánica,  pero de esta forma este nutriente no está disponible para las plantas, por lo que requiere que aquella se descomponga para liberar al azufre y otros nutrimentos que también contiene (nitrógeno, fósforo, boro), lo cual ocurre en forma lenta.

En Venezuela, la principal fuente de producción del azufre es la proveniente del coque de petróleo, que tiene 4,5 % de este elemento químico, que es un subproducto residual del proceso de mejorar y refinar petróleo pesado y extra pesado en los llamados procesos de conversión profunda (Delayed, Fluid y Flexi coker).

La producción mundial de coque ha crecido un promedio de 4% interanual en los últimos 10 años y se estima que esta tendencia se mantendrá. Venezuela tiene una producción actual de aproximadamente 12.000 toneladas diarias (colocadas en el mercado de generación de electricidad en EE. UU. y de producción de ánodos de carbón para la reducción de aluminio, que representa aproximadamente el 6% del coque producido a nivel mundial y se estima que esta producción aumentará en el corto plazo. El coque de petróleo se utiliza como combustible en la industria cementera y en cerámica. Cada vez es más común su uso por parte de las compañías eléctricas para generar electricidad partiendo de su combustión.

 

Experiencias con el uso del azufre en la recuperación de suelos

La deficiencia de azufre en suelos está relacionada a baja productividad, mayor susceptibilidad a plagas, menor resistencia a sequía, frío y salinidad. Es necesario que cada región agrícola determine los niveles de azufre en suelos de cultivo, donde las medidas correctivas mejorarían  la productividad. Según datos de la FAO se necesita incrementar la producción de alimentos en un 60% en las próximas 4 décadas; la fertilización con azufre podría ser un factor a considerar para lograrlo (Corrales et al., 2013).

Tal como ya se citó, Zérega y Adams (1991), evaluaron el pasto estrella africana como planta indicadora, en la recuperación de un suelo salino-sódico del estado Carabobo, con conductividad eléctrica en el extracto saturado de 9,35 dS/ m; RAS de 6,8; pH a la pasta de 10; con predominio de sales de sulfato de sodio. Con el empleo de cachaza y azufre bajo condiciones de invernadero, el cultivo produjo rendimientos adecuados en los tratamientos que incluyeron azufre, alcanzando el mayor valor en su dosis media (2,5 t/ha). En el testigo y con las aplicaciones de sólo cachaza, las plantas murieron porque no hubo mejoras en las propiedades físicas y químicas del suelo (Figuras 1 y 2). En este sentido, Manchanda et al. (1985), señalan que las aplicaciones de enmiendas orgánicas solamente, en la recuperación de estos suelos, está limitado a niveles moderados de sodio en los mismos. Más aún, Van Rooyen y Weber (1977), afirman que en estos casos se consiguen mayores efectos y más duraderos, al mezclar enmiendas químicas y orgánicas. 

Zérega et al. (1995) evaluaron  bajo condiciones de campo el efecto correctivo de 3 enmiendas químicas (fosfoyeso, azufre y nitrato de calcio) sobre un suelo con deterioro físico por las altas concentraciones de sodio y magnesio intercambiables y, la respuesta varietal (My5514, B7549, B75403, PR980, PR61632, PR692176, V68-78, V74-7 y V75-6) del cultivo de la caña de azúcar ante diferentes ambientes químicos del suelo. El ensayo se instaló sobre un suelo Aquic Ustropepts, arcillosa fina, mixta, isohipertérmico, salino-sódico originado por el agua freática. Se emplearon 36 tratamientos distribuidos en un diseño estadístico de parcelas divididas con 2 repeticiones. La actividad se condujo durante 2 ciclos: plantilla y soca 1. Las enmiendas no tuvieron ninguna influencia importante en la composición final del suelo ni en los niveles de productividad del cultivo. Los resultados estuvieron determinados por la conductividad eléctrica del suelo, la cual presentó un coeficiente de correlación de 0,63 con ton de caña.ha-1 en plantilla y, 0,79 en soca 1. Las variedades de mejor comportamiento fueron MY5514, B7549, V74-7, PR980 y PR692176. 

Longo et al.(2005)evaluaron la incidencia de la incorporación al suelo de yeso y de azufre sobre las condiciones químicas del mismo y la productividad del cultivo de lechuga bajo invernadero. Se cultivó lechuga durante nueve ciclos consecutivos, en Rosario. Los tratamientos fueron: Testigo; Yeso (2.500 kg/ha) y Azufre (2.500 kg/ha). Se realizaron tres repeticiones, las cuales se evaluaron por análisis de variancia. Las variables analizadas fueron: rendimiento; calidad y condiciones químicas del suelo. El azufre presentó diferencias altamente significativas en calidad y rendimiento. En un primer momento el pH sufrió una disminución y luego a medida que avanzó el ensayo a valores similares del inicio. La conductividad eléctrica aumentó en todos los tratamientos, pero en mayor medida con el azufre. La incorporación de azufre permite aumentar los rendimientos y la calidad en lechuga, en suelos salino-sódico

 

Referencias bibliográficas

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CORRALES M., C. G.; A. VARGAS, I; C.VALLEJO, S Y M. A. MARTÍNEZ T. 2013. Deficiencia de Azufre en suelos cultivables y su efecto en la productividad.  Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Hermosillo, Sonora. XVI (1): 38-44 (2014)

LONGO, A. ; FERRATTO, J. ; MONDINO, M. C.3 Y GRASSO, R. 2005. Incorporación de azufre y yeso en suelo salino-sódico: su efecto sobre el rendimiento y calidad de lechuga bajo invernadero. Revista FAVE – Ciencias Agrarias 4 (1-2). Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Rosario.

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ZEREGA, L.; T. HERNANDEZ; J. VALLADARES. 1995.  Efectos  de 3 enmiendas químicas sobre un suelo salino-sódico y en 9 variedades de caña de azúcar. Revista Caña de Azúcar.   13 (2): 51-64.

 
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