josé lucas pérez pardo resumen tesis dr. sc
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PROCEDIMIENTO PARA INCREMENTAR EL VALOR NUTRITIVO DE LODOS ANAEROBIOS (DIGESTATO) PORCINOS PARA LA ALIMENTACIÓN DE CERDOS EN CRECIMIENTO Y CEBA.TRANSCRIPT
IINNSSTTIITTUUTTOO DDEE CCIIEENNCCIIAA AANNIIMMAALL
UUNNIIVVEERRSSIIDDAADD DDEE OORRIIEENNTTEE
TESIS PRESENTADA EN OPCIÓN AL GRADO CIENTÍFICO
DE DOCTOR EN CIENCIAS VETERINARIAS
RREESSUUMMEENN
AUTOR: Lic. José Lucas Pérez Pardo. MSc.
TUTORES: Lic. Rosa Catalina Bermúdez Savón. Dr. Cs.
Ing. Pedro Lezcano Perdigón. Dr. Cs.
INCREMENTO DEL VALOR NUTRITIVO
DE LODOS ANAEROBIOS PORCINOS
PARA LA ALIMENTACIÓN DE CERDOS
EN CRECIMIENTO Y CEBA
Resumen 2
CAPÍTULO I
Introducción General
Como resultado de la explosión demográfica, el uso indiscriminado de los recursos
naturales y la carencia de políticas efectivas para la protección del medio ambiente, la
humanidad enfrenta en la actualidad tres problemas que ponen en peligro su propia
existencia: la contaminación ambiental, la falta de alimentos y el agotamiento de las
reservas naturales de combustibles fósiles.
Por lo anterior el desarrollo sostenible está emergiendo en el ámbito global como uno de
los retos más acuciantes del siglo XXI, proponiéndose conciliar el crecimiento
económico con el tratamiento y reciclaje de los desechos de una manera sostenida y
racional.
La producción animal ocupa un lugar importante como generadora de grandes
volúmenes de desechos con alto contenido de materia orgánica. En particular, los
residuales de la crianza porcina se destacan por los altos caudales de vertimiento y carga
contaminante. Mundialmente se reconoce que los problemas más severos que provoca la
porcicultura en el Medio Ambiente (Pérez, 2002) son:
Contaminación del agua superficial y del subsuelo por el nitrógeno y el fósforo
contenido en las excretas.
Deterioro de la calidad del aire por la generación de gases tóxicos, principalmente
dióxido de carbono, amoniaco, sulfuro de hidrógeno y metano que afectan a los
trabajadores de la granja, a las poblaciones vecinas y a los propios cerdos.
Contaminación por metales pesados, mayormente cobre y zinc que el cerdo sólo
absorbe en un 5 y 15 %, excretando el resto.
Contaminación microbiológica en la aplicación de excretas a terrenos agrícolas.
Pérdida de biodiversidad por erosión genética.
Esto, unido al aumento en la exigencia de los requisitos medio ambientales, amparados
por legislaciones cada vez más estrictas, hace que la gestión de estos residuos, sea una
tarea emergente en el contexto de la innovación tecnológica.
La aplicación de la tecnología de digestión anaerobia a excretas porcinas es una vía para
la biodegradación de la fracción orgánica de este desecho. Como resultado se obtiene un
gas combustible (biogás), con una concentración volumétrica de metano superior al 55%,
lo cual permite su aprovechamiento como fuente de calor directa o para la cogeneración
de energía mecánica y eléctrica. El efluente de los digestores, independientemente del
nivel de eficiencia que se alcance en la digestión, presenta concentraciones de
contaminantes superiores al límite superior admitido para su vertimiento a las fuentes
receptoras. Ante esta situación se tienen las siguientes alternativas:
Reciclar directamente el residuo.
Someter el residual a un postratamiento y una vez depurado, verterlo al ambiente.
Aplicar tecnologías de postratamiento que posibiliten el reciclaje de sus nutrimentos.
Resumen 3
Tradicionalmente las alternativas ecológicas para la utilización de los efluentes
anaerobios porcinos han estado dirigidas a su uso directo como abono y en la
preparación de biofertilizantes, lográndose incrementos significativos en la fertilidad del
suelo y el rendimiento de las cosechas, principalmente en el cultivo de granos y
hortalizas (Fides, 1994; Ptundtner, 2000 y Tiwari et. al., 2000). Esta respuesta se
atribuye al alto grado de biodisponibilidad de los nutrimentos y a la presencia de
factores de crecimiento vegetal (Medina, 1992). Otra alternativa de reciclaje es su uso en
la alimentación animal. Las altas concentraciones de proteína, calidad aminoacídica, así
como la presencia de sustancias con efecto beneficioso en la nutrición animal, ha dado
lugar a que este producto sea utilizado fundamentalmente en la alimentación de peces,
rumiantes y en menor medida en aves y cerdos (Marchaim, 1992 y Shih, 1997).
Sin embargo, el reciclaje de lodos anaerobios porcinos, como alimento para cerdos,
dentro de la propia instalación de crianza, es un problema aún no resuelto. Es conocido
que en el proceso de digestión anaerobia hay una alta reducción de microorganismos
patógenos, no obstante en digestores de baja eficiencia tales como los modelos de
campana flotante, cúpula fija y tubulares, que operen con material de origen fecal y en
régimen mesofílico (temperaturas cercanas a 30°C), es frecuente que el valor de los
indicadores de bacterias patógenas sobrepase los límites establecidos para su uso en la
alimentación animal (Sweeten et. al., 1998). A esto se une el bajo contenido de materia
seca y la alta variabilidad en la composición del lodo digerido cuando ocurren cambios
en el sistema de alimentación y en las prácticas de manejo (Tong, 1995 y Moser et. al.,
2000).
Teniendo en cuenta el análisis anterior se entiende que el postratamiento de los
residuales porcinos provenientes de esta tipología de reactores, que son los más
difundidos en países en vías de desarrollo, es una necesidad si lo que se pretende es su
reciclaje como alimento animal.
Hipótesis
La digestión anaerobia de excretas porcinas genera un lodo que puede ser adecuado para
un nuevo proceso fermentativo, a fin de mejorar sus condiciones higiénico-sanitarias y
biológicas, lo que podría posibilitar su reciclaje en la alimentación de cerdos.
Objetivo general
Establecer y evaluar un procedimiento para incrementar el valor nutritivo e higiénico-
sanitario de lodos anaerobios porcinos.
Resumen 4
Novedades Científicas
Se contribuye a la caracterización de los lodos anaerobios porcinos que contempla por
primera vez, de forma integral, indicadores físico-químicos, químicos y sanitarios de
interés para la alimentación animal.
Se informa por primera vez un procedimiento para incrementar el valor nutritivo de
lodos anaerobios porcinos basado en procesos de sedimentación y fermentación.
Se propone el uso de lodos anaerobios porcinos fermentados en la alimentación de
cerdos en crecimiento y ceba.
Por primera vez se utiliza la técnica de Análisis Multivariado componentes principales,
en la determinación de los indicadores necesarios para el control rutinario de la
composición del efluente de un digestor anaerobio.
CAPÍTULO II
Antecedentes
El capítulo consta de los siguientes acápites:
Gestión de residuales porcinos
- Reducción de caudales
- Reducción de origen de compuestos limitantes
- Reciclaje de residuales porcinos
- Tratamiento y reciclaje de residuales porcinos
- Experiencia cubana en sistemas de tratamiento de residuales porcinos
Respiración y fermentación bacteriana
- Fermentación láctica y sus aplicaciones en la preservación de alimentos para
animales.
Digestión anaerobia
- Hidrólisis y fermentación.
- Acetogénesis.
- Homoacetogénesis.
- Metanogénesis.
- Digestores anaerobios.
Lodos anaerobios en la alimentación animal.
Resumen 5
CAPÍTULO III Caracterización del efluente de un digestor anaerobio de excretas porcinas.
OBJETIVOS
Evaluar la potencialidad nutritiva del efluente del digestor anaerobio mediante la
determinación de indicadores químicos de interés para la alimentación de cerdos.
Determinar la influencia del período de muestreo en la variabilidad de la concentración
de los nutrimentos del efluente del digestor anaerobio.
Optimizar la cantidad y tipo de indicadores químicos que pueden ser utilizados para el
control rutinario de la composición del efluente del digestor anaerobio.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se construyó un digestor anaerobio de tipo campana flotante con un volumen total y de
trabajo de 5 y 4 m3, respectivamente. La alimentación se realizó diariamente fijándose
los indicadores de operación según lo referido por Monroy (1997).
Se realizaron 30 corridas experimentales, distribuidas equitativamente en los meses de
julio de 1999, enero del 2000 y abril del 2000. Se trabajó de forma consecutiva los 10
días de cada etapa.
Análisis químico e indicadores meteorológicos.
La medición del pH y el análisis del nitrógeno total se hizo a la muestra fresca. Para el
resto de las determinaciones la muestra se secó a 60+1 °C hasta peso constante, en una
estufa (MLM) con recirculación de aire. Se realizaron las siguientes determinaciones:
sólidos totales (ST) y sólidos fijos (SF) (APHA, 1995). Los sólidos volátiles (SV) se
calcularon por diferencia entre ST y SF; la materia seca (MS), ceniza (Cz), fibra cruda
(FC), fósforo total (P), calcio total (Ca) y proteína bruta (PB), se analizaron según
AOAC (1995); la fibra ácido detergente (FAD) y fibra neutra detergente (FND) de
acuerdo con Van Söest et. al. (1991); la proteína verdadera (PV) según Berstein et. al.
(1983), citado por Meir, (1986). La materia orgánica se calculó por diferencia entre la
materia seca y la ceniza. El análisis de la energía bruta se hizo en un calorímetro
adiabático GALLENKAMI. El pH se midió con un pH-metro digital (CD-70), de
precisión +0.01 unidades. El análisis se realizó a las muestras inmediatamente después
de ser tomadas.
El valor de la temperatura media, así como la presión atmosférica, se solicitaron a la
sección de meteorología del Instituto de Ciencia Animal.
Resumen 6
Análisis de componentes de interés en la alimentación animal.
El análisis de nitrógeno amoniacal (N-NH3) se hizo según lo referido por Conway
(1957). Los ácidos acético, propiónico, butírico, isovalérico y valérico se determinaron
en un cromatógrafo gaseoso CHROM 5 en una columna de chromosorb®
w con dietil-
englicoladipato (DEGA) y nitrógeno como gas portador. Los AGV totales se calcularon
por la suma de los individuales.
Se determinó la composición aminoacídica del efluente del digestor anaerobio para lo
que se realizó una hidrólisis previa con ácido clorhídrico 6N. El producto hidrolizado se
examinó en un Analizador de Aminoácidos ALPHA PLUS II, según Biochrom (1986), y
los requisitos generales para la elaboración de los procedimientos normalizados de
operación PND AC. 01. 001. 94 y determinación de aminoácidos totales PND ID. 05.
002. 95. Para la determinación del triptófano se siguió la técnica de hidrólisis básica con
Ba(OH)2 2.7N en autoclave según Delhaye y Landry (1993), modificada por González et.
al. (1997).
El análisis de elementos metálicos se hizo por espectrofotometría de emisión atómica
con plasma inductivamente acoplado. Para esto se utilizó un espectrómetro
Spectroflame-SPECTRO, con un flujo de gas del plasma y del portador de 16.8 y 0.8 L
min-1
, respectivamente. El tiempo de integración y la presión del nebulizador se
ajustaron a 5 s y 50 psi, respectivamente.
Análisis de metano.
Se analizó en un cromatógrafo Pye Unicam–104, se empleó una columna de celite y
nitrógeno como gas portador. La temperatura de trabajo del detector de ionización de
llama fue de 200 °C. El volumen de metano y biogás se expresó a temperatura de 25 °C
y presión de 101.325 kPa.
Análisis Estadístico
Los datos se procesaron estadísticamente a través de la estimación de los estadígrafos:
media (x), desviación estándar (s) y coeficiente de variación, expresado en porciento
(CV). Con el propósito de analizar la variabilidad y dependencia entre los indicadores de
la calidad nutritiva del efluente anaerobio se aplicó un análisis multivariado de
componentes principales.
RESULTADOS
En la etapa inicial de trabajo del digestor en régimen semicontinuo, se presentaron altas
variaciones en la producción diaria de metano y biogás. En los primeros días fue baja e
inestable, aumentando gradualmente hasta estabilizarse a los 40 días de digestión. El
tiempo transcurrido entre la carga inicial y la producción de biogás fue de 5 días.
Resumen 7
Durante todo el período experimental, la eficiencia, el rendimiento, la productividad y la
concentración de metano en el biogás (Tabla 1), estuvieron en correspondencia con los
indicadores de operación establecidos, la modalidad del digestor y la alta estabilidad en
la composición del afluente. El valor medio del pH del efluente fue 7.4, con un
coeficiente de variación de 1.25%, lo cual demuestra el alto grado de autorregulación de
las características ácido-base del sistema.
Tabla 1: Indicadores de la eficiencia y rendimiento en la digestión anaerobia
Indicadores Unidad de
medida Valor medio s CV
εsv % 53.29 3.08 5.78
YCH4/SVr m3 kg
-1 0.41 0.04 9.76
PCH4 - 0.53 0.04 7.55
Pbiogás - 0.77 0.03 3.90
C(CH4) % v/v 68.83 3.90 5.67
El valor nutritivo del efluente anaerobio está directamente relacionado con el grado en
que los microorganismos transforman los sustratos en metano y dióxido de carbono
(Marchaim, 1992). Como resultado de la digestión anaerobia una parte de los
constituyentes de la materia seca se transforma en biogás, lo que origina una reducción
de éstos en el transcurso del proceso (Tabla 2).
Tabla 2: Reducción de algunos indicadores de interés nutritivo durante la digestión.
Indicadores Unidad de
medida
% de
reducción s CV
Materia seca kg d-1
41.52 1.70 4.09
Energía bruta MJ d-1
50.70 2.69 5.31
Proteína verdadera kg d-1
22.62 1.31 5.79
Proteína bruta kg d-1
1.01 0.07 6.93
Ceniza kg d-1
0.57 0.04 7.02
La proporción y tipo de aminoácidos individuales con respecto a la cantidad total de
aminoácidos fueron similares a los informados por otros autores (Tabla 3), ratificándose
la existencia de aminoácidos esenciales en la alimentación porcina (NRC, 1998),
fundamentalmente: lisina, triptófano y treonina debido a su especial importancia en las
funciones vitales de esta especie (Campabadal y Navarro, 2001).
Resumen 8
Tabla 3: Porcentaje de aminoácidos individuales con respecto a la cantidad total de
aminoácidos en efluentes anaerobios porcinos.
Aminoácidos Referencias/%
Marcet, 1982 Tong, 1995 Efluente Digestor
Lisina 5.63 7.60 2.99
Triptófano 3.12 2.85 4.77
Treonina 5.26 5.37 4.77
Ácido aspártico 10.90 11.25 11.58
Serina 5.57 5.56 3.27
Ácido glutámico 12.38 12.91 11.43
Prolina 7.20 5.92 7.08
Glicina 6.53 8.02 5.59
Alanina 6.20 5.51 7.63
Cisteína 0.81 2.63 1.36
Valina 6.54 5.65 4.09
Isoleucina 3.57 5.11 3.95
Leucina 7.39 5.33 4.50
Tirosina 4.20 2.16 3.00
Fenilalanina 9.51 10.15 12.13
Histidina 2.75 1.32 2.45
Arginina 2.44 2.66 3.41
Los resultados del análisis de los indicadores bromatológicos del efluente (Tabla 4),
muestran que sólo un 44% de la proteína bruta, es proteína verdadera. El nitrógeno
amoniacal representa el 47.66% de la cantidad total de nitrógeno, siendo esto una
característica inherente a los efluentes de digestores anaerobios e íntimamente
relacionada con las reacciones de desaminación de los aminoácidos no utilizados en la
síntesis microbiana (Hartman et. al., 1999).
Resumen 9
Tabla 4: Caracterización bromatológica del efluente anaerobio.
Indicadores U. medida Valor medio s CV
Materia seca % 5.71 0.42 7.36
Materia orgánica % MS 62.08 1.62 2.61
Proteína bruta (N*6.25) % MS 32.13 1.43 4.45
Proteína verdadera % MS 14.18 0.89 6.28
PV/PB - 0.44 0.03 6.82
Nitrógeno amoniacal % MS 2.45 0.18 7.35
Energía bruta MJ kg-1
12.01 0.33 2.75
Ceniza % MS 37.92 1.93 5.09
Calcio % MS 4.65 0.32 6.88
Fósforo % MS 3.34 0.17 5.09
Ca/P - 1.39 0.10 7.19
Los análisis de elementos metálicos (Tabla 5) mostraron la existencia, en cantidades
adecuadas, de especies de importancia en la nutrición porcina (NRC, 1998). .
Tabla 5: Concentración de elementos metálicos en el efluente anaerobio.
Elementos (mg L-1
) Valor medio s CV
Magnesio 961 137.13 14.27
Potasio 780 78.00 10.00
Sodio 140 18.51 13.22
Hierro 324 32.72 10.10
Níquel 541 81.69 15.10
Manganeso 53 9.65 18.21
Zinc 89 14.86 16.70
Cobre 11 2.18 19.82
Cromo 1 0.19 19.00
Cobalto 1 0.21 21.00
En la tabla 6 se muestran los resultados de la extracción de las componentes principales
que se consideran importantes según Kaiser (1965). Como se aprecia tres componentes
explican el 70.7 % de la varianza total.
Resumen 10
Tabla 6: Extracción de Componentes Principales.
Componentes
Principales Valor Propio
Varianza
Explicada
Varianza
Acumulada
1 5.018 35.80 35.80
2 2.953 21.10 56.90
3 1.934 13.80 70.70
En la tabla 7 se presenta el comportamiento de los indicadores dentro de cada
componente principal. El momento en que se desarrollaron las corridas experimentales
no fue un factor de importancia en la varianza del experimento. El conocimiento de los
constituyentes de la composición del efluente que más contribuyen a la varianza en cada
componente principal, muestra que de los 13 tipos de indicadores medidos, sólo bastan
5 para el control rutinario de la calidad de este producto, con énfasis en los 4
relacionados con la componente 1 y 2.
Tabla 7: Relación entre los indicadores de la composición del efluente anaerobio y los
componentes principales.
Indicadores Componentes Principales
1 2 3
Momento - 0.045 - 0.160 - 0.736
Materia seca 0.841 - 0.039 0.011
Materia orgánica 0.548 0.752 - 0.029
Ceniza - 0.574 - 0.729 - 0.089
Proteína bruta - 0.667 0.324 0.009
Proteína verdadera - 0.817 - 0.015 - 0.034
Nitrógeno amoniacal - 0.231 0.895 0.003
Energía bruta 0.529 0.767 0.074
Fibra bruta 0.758 0.293 - 0.371
Fibra neutra detergente 0.725 0.334 - 0.375
Fibra ácida detergente - 0.156 - 0.117 0.768
Calcio 0.004 - 0.193 0.551
Fósforo - 0.095 0.333 0.646
pH - 0.207 0.902 - 0.055
Resumen 11
CAPÍTULO IV Procedimiento para incrementar el valor nutritivo del efluente de un
digestor anaerobio de excretas porcinas.
OBJETIVOS
Determinar la influencia de la temperatura en la sedimentación del efluente del digestor
de excretas porcinas.
Determinar la influencia de la concentración de un inóculo de bacterias lácticas y de miel
final de caña de azúcar en la fermentación del lodo sedimentado.
Evaluar la potencialidad nutritiva del lodo fermentado mediante indicadores químicos y
sanitarios de interés para la alimentación porcina.
MATERIALES Y MÉTODOS
Experimento No 1: Sedimentación del efluente de un digestor anaerobio de excretas
porcinas.
Para el estudio de la sedimentación se siguió un diseño completamente aleatorizado con
4 tratamientos y 10 repeticiones. Se evaluaron 4 temperaturas: ambiente, 40, 55 y 70 °C.
La velocidad de sedimentación (μs) se determinó según Cuevas y Guillermo (1985).
Análisis químico y físico – químico.
Al efluente del digestor anaerobio y al lodo sedimentado, se le determinó MS, MO, Cz,
PB, PV, EB, FB, FND y FAD. En el lodo sedimentado se analizó además el N-NH3 y el
pH según técnicas analíticas indicadas en el capítulo III. En el sobrenadante se
determinó la concentración de sólidos suspendidos (SS) de acuerdo con APHA (1995).
Análisis Estadístico.
Se aplicaron análisis de correlación y regresión para modelar el comportamiento de la
sedimentación en los diferentes tratamientos. La comparación de la composición del
lodo sedimentado y el sobrenadante se hizo mediante análisis de varianza de
clasificación simple correspondiente al modelo completamente aleatorizado y pruebas de
rangos múltiples de Duncan (1955).
Resumen 12
Experimento No. 2: Fermentación del lodo sedimentado a diferentes concentraciones de
inóculo y de miel final de caña de azúcar.
Para determinar la influencia de la concentración inicial de Azucares Reductores Totales
(ART) y de inóculo sobre la reducción del pH en el proceso de fermentación de lodo
sedimentado, se siguió un diseño completamente aleatorizado, con arreglo factorial (5 x
4), y 3 repeticiones, siendo los factores de variación la concentración de miel final
(utilizada como fuente de azucares fermentables) en niveles de 0, 3, 5, 7 y 9%, e
inóculo de yogurt comercial en niveles de 0, 0.5, 1.0 y 2%, en base húmeda. Se utilizó
como control lodo sedimentado sin inóculo ni miel. El lodo sedimentado se mezcló con
la miel final y se distribuyó en frascos de color ámbar de 1 L, fijándose un volumen de
trabajo de 0.8 L; a continuación se adicionó el inóculo y se homogenizó.
Análisis Químico.
La concentración de ácido láctico se determinó en un cromatógrafo gaseoso CHROM 5
en una columna de CHROMOSORB 101 y nitrógeno como gas portador. Los ácidos
acético, propiónico y butírico, se determinaron según se indicó en el capitulo 3. La
concentración de azúcares reductores totales en la miel final se determinó según lo
establecido por el MINAZ (1982)
Análisis Estadístico
Se realizaron análisis de varianza y pruebas de rangos múltiples de Duncan (1955). Para
ello se aplicó un modelo lineal del tipo:
Y= μ + Ci + Ij + Ci Ij + eijk (3.10)
siendo:
y: variable en estudio
μ: constante general
Ci: efecto de la i-esima concentración
Ij: efecto de la j-esima inóculo
CiIj: Interacción de la i-esima concentración en el i-esima inóculo
eijk: error aleatorio normal distribuido con media 0 y σ2.
Resumen 13
Experimento No. 3: Fermentación del lodo sedimentado a diferentes velocidades de
dilución.
El experimento se desarrolló bajo un diseño de bloque al azar con 5 tratamientos, para
evaluar el efecto de 5 velocidades de dilución (D): 0.20, 0.25, 0.33, 0.40 y 0.50 d-1
en los
indicadores fermentativos y de la calidad del lodo fermentado. Se realizaron 10 réplicas
por tratamiento. Se fermentó en un frasco de vidrio color ámbar de 5 L, fijándose un
volumen de trabajo de 3 L. La alimentación se realizó diariamente, extrayéndose un
volumen de licor fermentado igual al flujo de alimentación.
Análisis Químico.
Al efluente del fermentador, en cada estado estacionario, se le determinó materia seca,
proteína verdadera, pH y ácido láctico. Además se analizó el contenido de ART en el
afluente y el efluente.
Análisis Estadístico.
Se realizaron análisis de varianza y pruebas de rangos múltiples de Duncan (1955). Para
ello se aplicó un modelo lineal del tipo:
y = μ + Di + Rj + eijk (3.14)
Siendo:
y: variable en estudio
μ: constante general
Di: efecto de la i-esima concentración
Rj: efecto de la j-esima inóculo
eijk: error aleatorio normal distribuido con media 0 y σ2
Para modelar la influencia de la dilución sobre la productividad y el rendimiento de
ácido láctico, y la concentración de azucares reductores totales en el efluente, se
realizaron análisis de correlación y regresión.
Resumen 14
Experimento No. 4: Fermentación del lodo sedimentado en un reactor de 200 L.
Se realizaron 20 corridas experimentales, distribuidas equitativamente en los meses de
abril y junio del 2000, con el propósito de evaluar la fermentación del lodo sedimentado,
suplementado con miel final, en un fermentador de 200 L. Se fermentó en un tanque de
cloruro de polivinilo (PVC), de 110 cm de alto y 55 cm de diámetro, fijándose un
volumen de trabajo de 120 L. A fin de estudiar el efecto de la fermentación en la
concentración de indicadores de interés nutritivo de la mezcla de lodo sedimentado y
miel final, se comparó la composición del afluente y del efluente del fermentador.
Análisis Sanitario.
Se tomaron 8 muestras de 1 L cada una, del efluente del digestor anaerobio e igual
cantidad del lodo fermentado y se enviaron al Centro Nacional de Higiene de los
Alimentos para determinar la concentración de bacterias mesófilas aerobias (NC: 74-
38:1986), coliformes totales (NC: 74-39:1986), Salmonellas (NC 38-02.13:1991),
organismos sulfito reductores (NC: 74-41:1986) y hongos (NC:74-33:1986). El muestreo
se realizó cada 7 días bajo condiciones de asepsia verificadas.
Análisis Estadístico.
Los datos se procesaron estadísticamente a través de la estimación de los estadígrafos:
media (x), desviación estándar (s) y coeficiente de variación (Cv). Se realizaron pruebas
de t de student a fin de comparar los valores medios de los indicadores del efluente del
digestor anaerobio y el lodo fermentado, así como entre los correspondientes al afluente
(lodo sedimentado más miel final) y el efluente del fermentador (lodo fermentado).
Resultados
Experimento No. 1: Sedimentación del efluente de un digestor anaerobio de excreta
porcina.
La temperatura promedio del local de trabajo durante el experimento fue de 26°C, bajo
estas condiciones el efluente del digestor anaerobio no sedimentó, sin embargo, en los
tratamientos restantes el suministro de calor originó la aparición de dos fases bien
definidas a partir de las 0.5 h, disminuyendo la altura del sedimento, hasta
aproximadamente las 19 h, de la forma que es característica en procesos de esta
naturaleza.
Un aumento en la temperatura desde 40 hasta 55°C, benefició el proceso de
sedimentación (Tabla 8) Las variaciones en la velocidad de sedimentación (μs), el
volumen de lodo sedimentado (VLS) y la concentración de sólidos suspendidos en el
sobrenadante (SSSN), incrementaron el porcentaje de materia seca (MSLS) y proteína
verdadera (PVLS) en el lodo sedimentado (LS). Una situación diferente se presentó
Resumen 15
cuando la temperatura se aumentó a 70°C. Durante el desarrollo de los experimentos se
constató, que en las primeras horas, la altura de la interfase disminuyó a mayor velocidad
en este tratamiento, no obstante, a medida que transcurrió el tiempo los resultados fueron
opuestos, apreciándose en las últimas 10 – 12 h. la formación de pequeñas burbujas en
la zona media e inferior del sedimento, lo que evidenció el inicio de un proceso
fermentativo.
Tabla 8: Indicadores de la sedimentación a diferentes temperaturas..
Indicadore
s
Unidad de
medida
T/°C
ES+ 40 55 70
μs mm h-1
14.58b 17.67
a 13.99
b 0.25
VLS mL 230b 214
c 249
a 2.97
MSLS % 7.86b 9.43
a 7.65
b 0.18
MOLS % MS 62.68 62.47 61.76 0.25
PVLS % MS 9.60b 12.94
a 9.18
b 0.22
SSsn mg L-1
1477.40a 1225.20
b 1258.20
b 23.93
Letras desiguales indican diferencias significativas p < 0.0001
La sedimentación con previo calentamiento a 55°C, provocó que más del 70% del
contenido total de los indicadores estudiados se recuperaran en el lodo sedimentado
(Tabla 9). En las fracciones asociadas a la fibra dietética, este índice superó el 90 %. En
todos los casos el coeficiente de variación fue inferior al 8 % lo que demuestra el alto
grado de estabilidad alcanzado en las operaciones de calentamiento, sedimentación y
separación de las fases.
Tabla 9: Recuperación de nutrimentos durante la sedimentación del efluente
anaerobio (T = 55°C).
Indicadores
masa/g Recuperación/%
EDA LS Valor
medio s CV
Materia seca 28.90 20.34 70.38 5.28 7.50
Materia orgánica 18.24 12.87 70.56 2.99 4.24
Ceniza 10.66 7.47 70.08 3.65 5.21
Proteína bruta 9.06 6.35 70.09 5.56 7.93
Proteína verdadera 4.08 2.86 70.10 5.49 7.83
Energía bruta/MJ 350.00 294.00 84.00 6.39 7.61
Fibra bruta 3.13 2.87 91.69 7.21 7.86
Fibra neutra detergente 7.38 6.82 92.41 6.49 7.02
Fibra ácida detergente 4.55 4.10 90.11 6.71 7.45
Resumen 16
Experimento No. 2: Fermentación del lodo sedimentado a diferentes concentraciones
de inóculo y azúcares iniciales.
La temperatura ambiente en el transcurso del experimento osciló entre 25 – 27°C, bajo
estas condiciones, la adición de miel final y del inóculo de bacterias lácticas redujo de
forma significativa el pH durante la fermentación (Tabla 10).
Tabla 10: Efecto de la concentración inicial de ART e inóculo sobre el valor mínimo del
pH durante la fermentación.
Tratamiento
MF/% ART/% MS/%
Inóculo/% ES +
0 0.5 1 2
0 0.65 9.60 7.86ª 7.73b 7.73
b 7.72
b
0.01
3 2.26 12.80 7.15c 6.47
g 6.48
g 6.49
g
5 3.76 14.96 7.11d 5.74
h 5.73
h 5.74
h
7 5.27 16.90 6.91e 5.18
i 5.19
i 5.19
i
9 6.77 19.21 6.80f 4.99
j 4.99
j 4.98
j
Medidas con supraíndice desiguales indican diferencias a P < 0.001.
En los tratamientos donde no se adicionó miel final pero si inóculo, el pH se mantuvo
por encima de 7.7, lo que demuestra la baja o nula capacidad de estos microorganismos
para fermentar los azucares del lodo sedimentado. Lactobacillus vulgaricus tiene
potencialidad para fermentar fructuosa, glucosa y lactosa en tanto que Estreptococcus
thermophillus fermenta además sacarosa (García. 1998). Es de esperar que estos
sacáridos, de estar presentes en el lodo sedimentado, se encuentren en bajas
concentraciones puesto que son la fuente de energía de una gran parte de los
microorganismos que intervinieron en la digestión anaerobia (Guyot, 1994).
Se conoce que un aumento en la cantidad inicial de inóculo disminuye el tiempo de
adaptación de los microorganismos a las nuevas condiciones del medio de cultivo,
pudiendo influir en la velocidad global de la fermentación (Martínez et. al., 1989). El
intervalo de concentraciones de inóculo estudiado no hizo apreciable este efecto, puesto
que no se manifestaron diferencias entre los tratamientos con diferentes concentraciones
de inóculo e igual porcentaje de miel final. Resultados similares fueron informados por
Marrero et. al. (1991) en la preservación de crema de levadura torula con
concentraciones de inóculo inferiores a 2%.
En los tratamientos no inoculados, la adición de miel final originó una ligera
disminución del pH. Este cambio fue más pronunciado en las variantes inoculadas,
alcanzándose valores cercanos a 5 unidades cuando se incluyó 7 y 9 % de miel final. Sin
embargo, la productividad de ácido láctico y la eficiencia en la utilización de los
azucares reductores totales, disminuyeron sensiblemente en el tratamiento de 9 % de
miel final.
Resumen 17
Como se observa (Tabla 11) la concentración de ácidos grasos volátiles individuales y
totales fue aproximadamente 1.6 veces mayor en el tratamiento de 9 % de miel final.
Tabla 11: Concentración de ácidos grasos volátiles (AGV) en los tratamientos de 7 y 9 %
de miel final.
AGV/mg L-1
7 % MF 9 % MF
Valor
medio s CV
Valor
medio s CV
ácido acético 3475 251 7.22 5643 402 7.12
ácido propiónico 227 18 7.93 365 28 7.67
ácido butírico 348 27 7.76 542 40 7.38
AGV Total 4050 283 6.99 6550 445 6.79
Experimento No. 3: Fermentación del lodo sedimentado a diferentes velocidades de
dilución.
Con el propósito de estudiar el efecto de la velocidad de dilución sobre los indicadores
fermentativos y de la calidad del lodo fermentado, se seleccionó la variante de 7 % de
miel final (5.27 % de ART) por presentar, a un pH cercano a 5, los valores más
favorables de productividad y eficiencia en la utilización de los azucares reductores
totales. Se utilizó un 0.5 % de inóculo.
En la tabla 12 se muestra el efecto de la velocidad de dilución sobre la productividad
del fermentador, la relación PV/PB y el pH del efluente. Como era de esperar la
productividad referida a la materia seca (PMS), energía bruta (PEB) y proteína bruta (PPB),
aumentó en la medida que lo hizo la velocidad de dilución. Sin embargo, a pesar de que
la productividad de proteína verdadera (PPV) tuvo el mismo comportamiento, la
magnitud del cambio a partir de 0.40 d-1
determinó una disminución en la relación
PV/PB del efluente
Tabla 12: Influencia de la velocidad de dilución sobre la productividad del fermentador y
la calidad del efluente.
Indicadores Velocidad de dilución /d
-1
ES + 0.20 0.25 0.33 0.40 0.50
PMS/g L-1
d-1
14.79e 19.92
d 29.37
c 34.04
b 41.62
a 0.61
PEB/MJ L-1
d-1
0.18e 0.27
d 0.43
c 0.55
b 0.74
a 0.01
PPB/g L-1
d-1
3.30e 4.58
d 6.04
c 7.35
b 9.16
a 0.11
PPV/g L-1
d-1
2.03e 3.07
d 4.17
c 4.60
b 5.26
a 0.04
PV/PB 0.62b 0.68
a 0.69
a 0.63
b 0.58
c 0.01
pH 5.74a 5.29
b 4.80
d 4.64
d 5.10
c 0.05
Medidas con supraíndice desiguales indican diferencias a P < 0.001.
Resumen 18
Lo anteriormente planteado se confirmó al modelar la eficiencia y productividad de
ácido láctico en función de las velocidades de dilución (Fig. 1).
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5
PLAC y ART (g/L)
YLAC/ART(%)
D (d-1)
YLAC/ART (%)
ART (g/L)
PLAC (g/ L)
Fig. 7: Variación del YLAC/ART, la PLAC y la concentración de ART en el
efluente a diferentes D.
Resumen 19
En ambos casos los valores experimentales mostraron un alto grado de ajuste a
ecuaciones de regresión cuadrática, con la presencia de máximos que evidenciaron un
estado a partir del cual se deprimen los indicadores fermentativos. Así mismo, la
concentración de azucares reductores totales del efluente varió de forma exponencial,
infiriéndose que la velocidad con que los microorganismos utilizan esta fuente de
energía disminuye marcadamente a medida que la velocidad de dilución aumenta, sobre
todo a valores superiores de 0.40 d-1
, donde la concentración de los azucares reductores
totales no utilizados sobrepasa el 50 % de la cantidad inicial. Nótese que el valor de la
productividad máxima se presentó a una velocidad de dilución más alta que la
correspondiente al máximo del rendimiento. Parece ser que a velocidades de dilución
superiores a 0.29 d-1
el aumento del flujo de entrada y de salida, provoca que la
productividad siga aumentando hasta 0.38 d-1
.
Experimento No. 4: Fermentación del lodo sedimentado en un reactor de 200 L.
Una vez realizada la carga del fermentador, el tiempo transcurrido para que el pH del
medio disminuyera hasta 4.8 unidades, fue de 25 horas. A partir de este momento se
procedió a trabajar en régimen semicontinuo. Los indicadores de operación se fijaron
tomando como referencia los resultados de los estudios procedentes de sedimentación y
fermentación, siendo los siguientes:
Temperatura inicial para la sedimentación del efluente del digestor anaerobio: 55°C.
Concentración de ART en el afluente del fermentador: 5.10–5.40%.
Velocidad de dilución: 0.33 d-1
.
Flujo de alimentación: 40 L d-1
.
Las temperaturas mínimas, máxima y media en el local donde se desarrollaron los
experimentos fueron 24.7, 29.0 y 27.3 °C, respectivamente. Bajo estas condiciones el
proceso fermentativo incrementó la potencialidad nutritiva del lodo sedimentado,
originándose variaciones sustanciales en la concentración de algunos de sus
constituyentes (Tabla 13). El contenido de proteína verdadera resultó 1.54 veces mayor
en el lodo fermentado, de lo que se derivó un aumento de 0.23 unidades en la relación
PV/PB. Estos cambios estuvieron acompañados de variaciones significativas en la
concentración de nitrógeno amoniacal, ácido láctico y ácidos grasos volátiles, que
determinaron una reducción en el pH de 2.83 unidades.
Es de interés notar que la concentración de ácido láctico en el lodo fermentado fue
marcadamente superior a la de los ácidos grasos volátiles individuales (Tabla 14),
representando alrededor del 61 % de la cantidad total de ácidos presentes. Este patrón
fermentativo concuerda con el observado, bajo indicadores de operación similares, en
las experiencias con fermentadores de 1 y 5 L y pone de manifiesto el predominio de la
actividad de las bacterias lácticas.
Resumen 20
Tabla 13: Comparación entre los indicadores de la composición del lodo sedimentado
más miel final (LS + MF) y el lodo fermentado.
Indicadores
Unidad
de
Medida
Lodo
Sedimentado +
Miel Final
Lodo
Fermentado
Diferencia
LF – (LS+MF) ES +
Materia seca g L-1
168.25 151.30 - 16.95 3.19*
Energía bruta MJ L-1
2.47 2.16 - 0.31 0.04*
Fibra bruta g L-1
12.51 12.98 + 0.45 0.16
Fibra neutra detergente g L-1
29.77 30.34 + 0.57 0.36
Fibra ácida detergente g L-1
17.90 18.84 + 0.94 0.40
Proteína bruta (N*6.25) g L-1
30.90 30.69 - 0.21 0.27
Proteína verdadera g L-1
13.23 20.35 + 7.12 0.93***
PV/PB - 0.43 0.66 + 0.23 0.03***
Nitrógeno amoniacal g L-1
1.90 0.96 - 0.94 0.12***
Ácidos grasos Volátiles g L-1
0.50 4.18 + 3.68 0.48***
pH unidades 7.61 4.78 - 2.83 0.43***
Ácido láctico g L-1
0.04 6.56 + 6.52 0.84***
(*) P < 0.05 (***) P < 0.001
Tabla 14: Concentración de ácidos grasos volátiles (AGV) y ácido láctico en el lodo
fermentado (mg L-1
).
ácido valor medio s CV
acético 3 552 250.26 7.05
propiónico 233 21.43 9.20
butírico 352 23.37 6.64
AGV total 4 137 255.90 6.19
láctico 6 559 643.49 9.81
Los resultados de los análisis bromatológicos al lodo fermentado (Tabla 15), muestran
que el reciclaje de este producto como alimento para cerdos pudiera resultar una
alternativa atractiva en el contexto de un sistema sostenible de producción animal.
A pesar de que la concentración de materia seca y la relación PV/PB es sensiblemente
inferior a la que presentan las materias primas utilizadas en la elaboración de alimentos
tradicionales (Dale, 1998) y que existe una fracción no despreciable de nitrógeno no
proteico en forma amoniacal, el contenido de proteína verdadera y de aminoácidos,
referidos a la materia seca y la proteína, son comparables a los del maíz y el trigo
Resumen 21
(Tabla 16), resultando de interés para esta especie debido fundamentalmente, a la
presencia de aminoácidos limitantes como son la lisina, el triptófano y la treonina
(Campabadal y Navarro, 2001). Como es de suponer la concentración de aminoácidos
referido a la materia seca de la levadura torula es marcadamente superior a la del lodo
fermentado, exceptuando la correspondiente al triptófano. Sin embargo, las
concentraciones de los aminoácidos referidas a la proteína son similares, siendo mayor la
concentración de triptófano en el lodo fermentado.
Tabla 15: Caracterización bromatológica del lodo fermentado (LF).
Indicadores Unidad de
Medida x s Cv
Materia seca % 15.13 0.79 5.22
Materia organica % MS 72.00 1.17 1.63
Proteína bruta (N*6.25) % MS 20.28 1.24 6.11
Proteína verdadera % MS 13.45 0.95 7.06
PV/PB - 0.66 0.05 7.58
Nitrógeno amoniacal % MS 0.63 0.04 6.35
Energía bruta MJ kg-1
14.29 0.40 2.80
Fibra bruta % MS 8.58 0.63 7.34
Fibra neutra detergente % MS 20.05 1.34 6.68
Fibra ácida detergente % MS 12.45 0.98 7.87
Ceniza % MS 28.00 1.14 4.07
Calcio % MS 4.25 0.22 5.18
Fósforo % MS 2.42 0.16 6.61
Ca/P - 1.76 0.13 7.39
Los análisis de los elementos metálicos (Tabla 17), revelan que el lodo fermentado
presenta, en cantidades adecuadas, especies que contribuyen al aprovechamiento
eficiente de los nutrimentos de la dieta (Savón y Gutiérrez, 1988), siendo algunos de
estos deficitarios en la mayoría de los sistemas de alimentación de animales domésticos,
como por ejemplo el hierro, manganeso, zinc y cobre (Miller et. al., 1991). Otro
elemento a considerar es la presencia ácidos orgánicos de efecto provechoso en el
crecimiento y desarrollo de los cerdos. Los ácidos propiónico y láctico y en menor
mediada el acético y el butírico, se encuentran dentro de los de mayor interés en la
producción animal (Mateos et. al., 2000). Digat (1999), refiere que su acción beneficiosa
está relacionada con la influencia positiva que ejercen a nivel digestivo y metabólico, y
a sus funciones reguladoras del desarrollo de gérmenes enteropatógenos. Además, la
composición del inóculo empleado para la fermentación y la concentración de ácido
láctico alcanzada en el lodo fermentado, evidencian la existencia de una microflora de
Resumen 22
Lactobacilos y Streptococos que presupone una acción benéfica adicional para el
sistema inmunológico de los animales, lo que pudiera repercutir en los rendimientos
productivos.
Tabla 16: Aminoácidos en el lodo fermentado (LF) y en materias primas utilizadas para
la elaboración de alimentos tradicionales
aminoácidos % MS
LF Maíz Trigo Torula
Lisina 0.86 0.25 0.40 4.09
Triptófano 0.57 0.10 0.18 0.53
Treonina 0.59 0.29 0.35 2.80
Cisteína 0.20 0.18 0.30 0.65
Valina 0.46 0.42 0.69 2.80
Isoleucina 0.52 0.29 0.69 3.12
Histidina 0.56 0.25 0.17 1.51
Leucina 0.58 1.00 1.00 3.76
Arginina 0.47 0.40 0.60 2.80
Fenilalanina 0.56 0.42 0.78 3.23
% Referido a la proteína
Lisina 6.39 3.16 2.96 7.84
Triptófano 4.23 1.27 1.33 1.02
Treonina 4.42 3.67 2.59 5.37
Cisteína 1.49 2.28 2.22 1.25
Valina 3.47 5.32 5.11 5.37
Isoleucina 3.86 3.67 5.11 5.98
Histidina 4.16 3.16 1.26 2.89
Leucina 4.31 12.66 7.41 7.21
Arginina 3.42 5.06 4.44 5.37
Fenilalanina 4.21 5.32 5.78 6.19
Resumen 23
Tabla 17: Concentración de elementos metálicos en el lodo fermentado (mg L-1
).
elementos Valor medio s CV
Magnesio 1 992 190.61 9.57
Potasio 2 188 312.90 14.30
Sodio 892 114.08 12.79
Hierro 556 53.07 9.54
Níquel 11 1.39 12.64
Manganeso 99 11.14 11.25
Zinc 134 10.50 7.84
Cobre 20 2.77 13.85
Cromo 2 0.24 12.00
Cobalto 39 7.02 18.00
Un aspecto igualmente importante a considerar en el análisis de la potencialidad del lodo
fermentado como alimento animal, es su calidad microbiológica. En la tabla 18 se
indican los resultados de los análisis realizados al efluente del digestor anaerobio y al
lodo fermentado. Nótese que el procedimiento aplicado redujo en el lodo fermentado la
concentración de coliformes totales y organismos sulfito reductores, hasta valores
permisibles en las normas cubanas de consumo animal. Este comportamiento está
determinado por la disminución del pH a valores inferiores de 5 unidades, lo que reduce
la proliferación de gérmenes patógenos debido a que muchos de ellos tienen un pH
óptimo para el crecimiento en torno a la neutralidad o ligeramente alcalino (Santomá,
1999), así como también por la conocida acción bactericida de los ácidos orgánicos
producidos (Mateos y García, 1998).
Tabla 18: Microorganismos en el efluente del digestor anaerobio (EDA) y en el
lodo
fermentado (LF).
Indicadores
Unidad
de
Medida
EDA LF LMP
(CNHA,2002
)
Coliformes totales UFC g-1
1.85 x 104 1.38 x 10
2 10
3
Organismos Sulfito Reductores UFC g-1
3.25 x 102 < 10 10
Bacterias Mesófilas Aerobias UFC g-1
2.75 x 107 3.88 x 10
9 3 x 10
6
Conteo de Levaduras Prop. g-1
4.58 x 103 2.28 x 10
4 1.5 x 10
4
Conteo de Hongos
Filamentosos Prop. g
-1 Ausentes Ausentes Ausentes
Presencia de Salmonellas - Ausentes Ausentes Ausentes
UFC: Unidades Formadoras de Colonias
Resumen 24
LMP: Límite Máximo Permisible
En la tabla 19 se muestran los resultados de la comparación entre indicadores de
importancia nutritiva en el efluente del digestor anaerobio y el lodo fermentado. Es
evidente que el tratamiento aplicado al efluente del digestor anaerobio benefició de
manera apreciable la potencialidad de este producto como alimento para cerdos,
aumentando significativamente el contenido de materia seca, proteína verdadera, la
relación PV/PB, así como la concentración de aminoácidos de importancia para el buen
desempeño de los animales.
Tabla 19: Comparación entre la concentración de indicadores de interés nutritivo en
el
efluente del digestor anaerobio (EDA) y el lodo fermentado (LF).
Indicadores Unidad de
Medida EDA LF ES +
Materia seca g L-1
57.10 151.30 2.17***
Proteína bruta (N . 6.25) g L-1
18.35 30.68 0.56***
Nitrógeno amoniacal g L-1
1.39 0.95 0.12***
Proteína verdadera g L-1
8.10 20.35 0.49***
Lisina g L-1
0.63 1.30 0.28***
Triptófano g L-1
0.35 0.86 0.33***
Treonina g L-1
0.37 0.90 0.27***
PV/PB - 0.44 0.66 0.05***
Energía bruta MJ kg-1
12.01 14.29 0.09**
Ceniza g L-1
21.65 42.36 0.71***
pH Unidades 7.40 4.78 0.04***
Calcio g L-1
2.66 6.43 0.67***
Fósforo g L-1
1.91 3.66 0.41***
Ca/P - 1.39 1.76 0.43
(**) P < 0.01, (***) P < 0.001
CAPÍTULO V
Pruebas biológicas
OBJETIVOS
Evaluar la respuesta biológica de la inclusión de diferentes niveles de lodos anaerobios
porcinos fermentados en la dieta de cerdos en crecimiento y ceba.
Determinar la influencia de la presencia del lodo fermentado en las dietas sobre las
propiedades organolépticas de la carne.
Resumen 25
MATERIALES Y MÉTODOS
Experimento No. 1: Utilización del lodo fermentado en cerdos de crecimiento. Balance
de nitrógeno, energía y minerales.
Se utilizaron 24 cerdos castrados de cruce comercial procedentes del rebaño del Instituto
de Ciencia Animal con un peso vivo promedio de 19.16 kg, los que se distribuyeron en 4
tratamientos, con 6 repeticiones, mediante un diseño completamente aleatorizado para
estudiar la inclusión de 10, 20 y 30 % de lodo fermentado en base seca como sustituto del
trigo y la soya. En la tabla 20 aparece la composición de las dietas experimentales.
Tabla 20: Composición de las dietas experimentales
Ingredientes Niveles de lodos (% MS)
Control 10 20 30
Harina de trigo 82.6 75.2 66.7 57.7
Harina de soya 13.0 11.5 10.0 9.0
Harina de pescado 3.0 3.0 3.0 3.0
Carbonato de calcio 0.8 - - -
Premezcla minero – vitamínica * 0.3 0.3 0.3 0.3
Cloruro de sodio 0.3 - - -
Lodo fermentado - 10.0 20.0 30.0
TOTAL 100 100 100 100
*Contiene (UI kg-1
): 1 100 000 de vitamina A, 300 000 de vitamina D, 20 000 de vitamina E.
(mg kg-1
): 2 vitamina K, 2 de vitamina B12, 30 000 de carbonato de zinc, 20 000 de sulfato de hierro
(II) , 20 000 de sulfato de manganeso y 10 000 de sulfato de cobre (II).
Preparación de las muestras y análisis químico.
Las heces se recogieron y pesaron cada 24 h, preservándose en bolsas de nylon a –4 °C,
hasta el quinto día de muestreo. A continuación se conformaron 4 muestras compuestas
mediante la mezcla y homogenización de las recolecciones diarias de cada tratamiento,
pesándose 1 kg de cada una, aproximadamente el 30 % del peso total, para los análisis de
laboratorio.
El volumen de orina se midió cada 24 horas. Se recolectó un 10 % del volumen diario
sobre una disolución de ácido sulfúrico 4 N, suficiente para mantener un pH menor de 4
unidades y se mantuvo a –4 °C hasta el quinto día de muestreo. Para los análisis de
laboratorio se conformaron 4 muestras compuestas a partir de las recolecciones diarias
de cada tratamiento.
Se realizaron análisis de nitrógeno, fósforo, calcio y energía bruta siguiendo las técnicas
indicadas en el capitulo 3.
Resumen 26
Análisis Estadístico.
Los resultados se procesaron mediante análisis de varianza de clasificación simple
correspondientes al modelo completamente aleatorizado y pruebas de rangos múltiples
de Duncan (1955).
Experimento No. 2
Utilización del lodo fermentado en cerdos en crecimiento y ceba.
Indicadores productivos.
Se utilizaron 36 cerdos castrados de cruce comercial del rebaño del Instituto de Ciencia
Animal con un peso vivo promedio de 24 kg, los cuales se distribuyeron en cuatro
tratamientos, con 9 repeticiones, y corrales individuales de 1 x 1.5 m, mediante un
diseño completamente aleatorizado, para estudiar la inclusión de 10, 20 y 30 % de lodo
fermentado en base seca como sustituto del trigo y la soya durante 56 días que
correspondió con la etapa de crecimiento. El lodo se ofreció diariamente por la mañana
(9:00 am) directamente en el comedero, encima del alimento seco. La norma de
alimentación se ajustó a los requerimientos planteados por NRC (1998) para los
principales nutrimentos (EB, PB y relación Ca/P). El agua la consumieron ad-libitum
mediante tetinas de succión instaladas en los corrales.
Se utilizaron las mismas dietas experimentales que en el experimento anterior. Los
animales se pesaron al inicio, a los 28 y 56 días de edad. El experimento continuó en la
etapa de ceba, con los tratamientos: control, 10 y 20 % de inclusión de lodo fermentado,
durante 56 días más, realizando una pesada a los 84 días y otra al final del experimento
(112 días). En las tablas 21 y 22 aparecen las normas de consumo durante las etapas de
crecimiento y ceba.
Tabla 21: Consumo de nutrimentos (0 – 56 días)
Alimento húmedo
(kg d-1
)
Niveles de lodos (% MS) NRC
(1998) Control 10 20 30
Pienso crecimiento 2.06 1.86 1.64 1.44 -
Lodo fermentado - 1.20 2.47 3.67 -
TOTAL 2.06 3.06 4.11 5.11 -
TOTAL MS 1.80 1.80 1.80 1.80 1.80
Consumo PB/ g d-1
307 307 305 304 306
Consumo ED/ MJ d-1
25.1 25.2 25.0 24.9 25.2
Consumo Ca/ g d-1
15.7 17.4 25.0 32.6 11.1
Consumo P/ g d-1
12.6 16.6 20.3 23.9 9.3
Relación Ca/ P 1.2 1.1 1.2 1.4 1.2
Resumen 27
Tabla 22: Consumo de nutrimentos (57 – 112 días)
Una vez sacrificados los cerdos se valoraron macroscópicamente los órganos y las
vísceras. Además, con el propósito de estudiar el grado de aceptación de la carne, se
realizó una prueba de palatabilidad con un panel integrado por 12 miembros, siguiéndose
el procedimiento descrito por Díaz et. al. (1981).
Análisis estadístico
Los resultados se procesaron mediante análisis de varianza clasificación simple
correspondientes al modelo del diseño de bloques al azar y pruebas de rangos
múltiples de Duncan (1955). Los resultados de la prueba de aceptación de la carne se
procesaron mediante un análisis de comparación de proporciones (Steel y Torrie,
1988).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Experimento No. 1: Utilización del lodo fermentado en cerdos de crecimiento.
Balance de nitrógeno, energía y minerales.
No se encontraron diferencias en las digestibilidades del nitrógeno, energía y fósforo
para los tratamientos en estudio y sí para la digestibilidad del calcio, que se incrementó
con el aumento de la concentración de lodo fermentado en las dietas (Tablas 23, 24 y
25). La digestibilidad y la retención del calcio aumentaron con el incremento de lodo
fermentado en las dietas al igual que la retención del fósforo. En la retención de
nitrógeno (Tabla 23), no se encontraron diferencias entre el control y el 10 % de lodo
fermentado. Sin embargo, cuando la concentración aumentó a 20 y 30 %, la cantidad
de nitrógeno retenido disminuyó.
Alimento húmedo
(kg d-1
)
Niveles de lodos (% MS)
NRC (1998)
Control 10 20
Pienso crecimiento 2.90 2.61 2.32 -
Lodo fermentado - 1.73 3.47 -
TOTAL 2.90 4.34 5.78 -
TOTAL MS 2.61 2.61 2.61 2.60
Consumo PB/ g d-1
391 391 391 390
Consumo ED/ MJ d-1
40.1 39.2 38.6 41.3
Consumo Ca/ g d-1
15.6 24.5 33.9 13.8
Consumo P/ g d-1
14.3 20.9 28.7 12.3
Relación Ca/ P 1.1 1.2 1.2 1.1
Resumen 28
Tabla 23: Balance de nitrógeno en cerdos en crecimiento alimentados con diferentes
niveles de lodo fermentado.
Indicadores Unidad
de
Medida
Control
Niveles de Lodo
Fermentado ES +
10 20 30
Consumo de MS kg d-1
0.835 0.834 0.816 0.812 0.012
Consumo de N g d-1
22.600 22.320 21.850 21.780 0.330
N excretado g d-1
3.200 3.080 3.090 3.560 0.200
N digerido g d-1
19.400ª 19.240ª 18.760ab
18.220b 0.330*
Digestibilidad del N % 85.840 86.200 85.860 83.650 1.270
N en orina g d-1
6.490ª 6.900ª 8.080b 8.230
b 0.370
N retenido g d-1
12.910ª 12.340ª 10.680b 9.990
b 0.480**
N retenido, %
consumido - 57.120ª 55.290
ab 48.890
bc 45.870
c 2.040**
N retenido, % digerido - 66.550ª 64.140a 56.930
b 54.830
b 2.040**
Medidas con supraíndice desiguales indican diferencias a * P < 0.05, ** P < 0.001.
Tabla 24: Balance de energía en cerdos en crecimiento alimentados con diferentes
niveles de lodo fermentado.
Indicadores Unidad
de
Medida
Control Niveles de Lodo
ES + 10 20 30
Consumo de EB MJ d-1
15.00a 14.72
a 14.90
a 13.21
b 0.22***
Excreción fecal MJ d-1
1.93 1.90 2.00 2.06 0.11
Energía Digestible MJ d-1
13. 07ª 12.82ª 12.90a 11.15
b 0.22***
Digestibilidad. de la energía % 87.13 87.09 86.58 84.41 0.92
Medidas con supraíndice desiguales indican diferencias a P < 0.001.
Resumen 29
Tabla 25: Balance de calcio y fósforo en cerdos en crecimiento alimentados
con diferentes niveles de lodo fermentado (LF).
Medidas con supraíndice desiguales indican diferencias a * P < 0.05, ** P < 0.01 y *** P <
0.001
Experimento No. 2: Utilización del lodo fermentado en cerdos en crecimiento y ceba.
Indicadores productivos.
En ninguno de los tratamientos ocurrieron muertes u otros síntomas que hiciera
necesario recurrir a tratamientos veterinarios. Todos los animales consumieron el
alimento y su aspecto exterior fue bueno. Durante la etapa de crecimiento (Tabla 26) no
se encontraron diferencias en el peso final entre los tratamientos control, 10 y 20 % de
lodo fermentado, mientras que en la ganancia diaria de peso sólo no difirió del control,
el correspondiente al 10 %. Como era de esperar, en la medida que aumentó el
porcentaje de lodo fermentado en las dietas, las conversiones del pienso y el lodo
fermentado, disminuyeron y aumentaron, respectivamente.
Entre el control y el tratamiento de 10 % de lodo fermentado no se manifestaron
diferencias en la conversión proteica, deprimiéndose cuando la inclusión de lodo
fermentado fue de 20 %. Como se observa en la tabla 27, el tratamiento del 10 % de
Indicadores Unidad
de
Medida
Control Niveles de LF
ES + 10 20 30
Consumo de Ca g d-1
7.22a 7.26
a 9.21
b 12.58
c 0.37***
Ca excretado g d-1
2.91 2.53 2.68 3.22 0.19
Digestibilidad del Ca % 59.70a 65.15
ab 71.90
bc 74.40
c 2 71**
Ca en orina g d-1
1.97 2.02 1.93 1.92 0.24
Ca retenido g d-1
2.34a 2.71
a 4.60
b 7.44
c 0.36***
Ca retenido, %
consumido - 32.41
a 37.33
a 49.95
b 59.14
c 2.84***
Consumo de P g d-1
5.78a 6.83
b 7.32
b 8.76
c 0.26***
P excretado g d-1
2.26a 2.50
a 2.70
ab 3.32
b 0.28*
Digestibilidad del P, % 60.90 63.40 63.11 62.10 2.37
P en orina g d-1
0.10a 0.09
a 0.22
b 0.37
c 0.03***
P retenido g d-1
3.42a 4.24
b 4.40
b 5.07
c 0.21***
P retenido, % consumido - 59.17 62.08 60.10 57.89 2.66
Resumen 30
lodo fermentado no presentó diferencias con el control en el peso final, la ganancia
diaria y las conversiones total y proteica. Estos indicadores se deprimieron cuando los
cerdos fueron alimentados con la dieta de 20 % de lodo fermentado.
Tabla 26: Comportamiento de cerdos en crecimiento alimentados con diferentes
niveles de lodo fermentado (20 – 55 kg de peso vivo).
Indicadores Control Niveles de lodo/%MS
ES + 10 20 30
Peso inicial, kg 23.70 24.40 24.20 24.80 0.30
Peso final, kg 57.70a 55.90
a 53.40
a 49.50
b 2.00*
Ganancia diaria, g d-1
607.00a 563.00
a 521.00
b 441.00
c
15.00***
Conversión (kg materia seca consumida/kg de aumento de peso)
Pienso 3.05a 2.96
a 2.84
b 2.82
b 0.03*
Lodo - 0.33a 0.71
b 1.21
c 0.02***
Total 3.05a 3.29
ab 3.55
b 4.03
c 0.09***
Proteica 0.49a 0.50
a 0.54
a 0.64
b 0.02***
Medidas con supraíndice desiguales indican diferencias a * P < 0.01 y *** P < 0.001.
Tabla 27: Comportamiento de cerdos en crecimiento – ceba alimentados con
diferentes niveles de lodo fermentado.
Indicadores Control Niveles de lodo/%MS
ES + 10 20
Peso inicial, kg 23.70 24.40 24.20 0.30
Peso final, kg 101.00a 95.70
ab 91.10
b 2.10**
Ganancia diaria, g d-1
690.00a 637.00
ab 598.00
b 23.00**
Conversión (kg materia seca consumida/kg de aumento de peso)
Pienso 3.19a 3.05
b 2.88
c 0.04**
Lodo - 0.34a 0.74
b 0.03***
Total 3.19a 3.39
a 3.62
b 0.07**
Proteica 0.47a 0.50
ab 0.53
b 0.02*
Medidas con supraíndice desiguales indican diferencias a * P < 0.05, ** P < 0.01 y ***
P < 0.001.
Resumen 31
La prueba de palatabilidad (Tabla 28), no arrojó diferencias entre los tratamientos en
cuanto a grado de aceptación, sabor y jugosidad de las carnes. De esta forma quedó
demostrado que la presencia del lodo fermentado en las dietas, a las concentraciones
estudiadas, no origina alteraciones en las propiedades organolépticas de la carne.
Tabla 28: Resultados de la Prueba de palatabilidad.
Mediciones Respuestas Tratamientos
ES + Control 10 % LF 20 % LF
Grado de
aceptación
I (n = 21) 0.29 0.33 0.38 0.10
II (n = 21) 0.50 0.33 0.17 0.14
III (n = 3) 0.00 0.33 0.67 0.27
Sabor
I (n = 3) 0.33 0.33 0.00 0.24
II (n = 11) 0.18 0.36 0.45 0.14
III (n = 23) 0.39 0.30 0.30 0.10
Jugosidad I (n = 12) 0.42 0.17 0.42 0.14
II (n = 24) 0.29 0.42 0.29 0.10
CAPÍTULO VI Análisis de viabilidad económica y ambiental
OBJETIVOS
Valorar los beneficios económicos y ambientales que se derivan del uso de lodos
anaerobios porcinos fermentados como alimento para cerdos en crecimiento y ceba.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se consideró el establecimiento de un procedimiento para el aprovechamiento integral de
los productos que se generan en la digestión anaerobia de excretas porcinas,
planteándose los siguientes usos:
Biogás: como fuente de calor directa para la sedimentación del efluente del digestor
anaerobio y la cocción de alimentos.
Lodos anaerobios fermentados: en la alimentación de cerdos en crecimiento-ceba.
Sobrenadante de la sedimentación del efluente del digestor anaerobio: para la
biofertilización de cultivos aledaños a la planta de tratamiento.
Resumen 32
El sistema de tratamiento estará conformado por las siguientes operaciones unitarias:
Recolección de las excretas por raspado y traslado a la poceta de alimentación del
digestor anaerobio.
Digestión anaerobia de las excretas porcinas mezcladas con agua, en un reactor
semicontinuo de primera generación (Noyola, 1994), de 12.5 m3.
Calentamiento y decantación del efluente del digestor anaerobio en un sedimentador
discontinuo de 0.425 m3.
Fermentación del lodo sedimentado mezclado con miel final en un fermentador
semicontinuo de 0.660 m3.
Se determinaron los indicadores económicos: costo de inversión, costo de operación,
valor de la producción, tasa de rentabilidad y período de recuperación siguiendo lo
referido por Santiesteban (1992).
Para el análisis de viabilidad ambiental, se determinó la eficiencia del proceso calculada
a partir del contenido de sólidos totales y sólidos volátiles en el afluente del digestor
anaerobio y el sobrenadante de la sedimentación. En este último se analizó además la
concentración de sólidos fijos, sólidos suspendidos, sólidos disueltos y demanda
química de oxígeno de acuerdo con APHA (1995); nitrógeno, fósforo, pH, y nitrógeno
amoniacal de acuerdo con las técnicas referidas en el capítulo III.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la tabla 29 se muestra el valor de la producción anual de cada uno de los productos
que se generan en el digestor anaerobio así como el valor anual asociado. El lodo
fermentado como alimento para cerdos representa alrededor del 49 % del valor total de
la producción.
Tabla 29: Valor anual de la producción
Producto Usos Valor de la producción
(USD año-1
) % del Total
Biogás Combustible 257.96 15.92
Lodo fermentado Alimento animal 1 272.30 78.54
Sobrenadante Biofertilizantes 89.59 5.54
Total - 1 619.85 100
Resumen 33
El cálculo de los indicadores económicos (Tabla 30), reveló que pueden alcanzarse
ganancias de consideración una vez recuperada la inversión, con un tiempo de
amortización de 0.36 años, aproximadamente 4.3 meses. Estos indicadores,
conjuntamente con los altos índices de la tasa de rentabilidad y de la relación
ganancia/costo, demuestran que la estrategia planteada constituye una alternativa
económicamente atractiva para el reciclaje de los productos que se generan en la
digestión anaerobia de excretas porcinas.
Tabla 30: Indicadores económicos.
Indicadores Unidad de
medida Valor
A. Costo de Inversión USD 411.18
B. Valor de la producción USD año-1
1 619.85
C. Costo de operación USD año-1
487.56
D. Ganancia USD 1 132.29
E. Relación D/C - 2.32
F. Tasa de rentabilidad - 2.75
G. Período de recuperación años 0.36
Las eficiencias referidas a sólidos totales y sólidos volátiles (Tabla 31) son
considerablemente mayores a las que se alcanzan en el digestor anaerobio, no obstante,
las concentraciones de los indicadores químicos analizados en el sobrenadante,
continúan siendo altas, principalmente la demanda química de oxígeno, sólidos volátiles
y sólidos suspendidos, para ser vertidas a las aguas terrestres y al alcantarillado (NC
27:1999). Por tanto el aprovechamiento de estas corrientes en el fertirriego, además de
las ventajas planteadas con anterioridad, evita recurrir a postratamientos para reducir la
carga de vertimiento.
Tabla 31: Eficiencia en la remoción de sólidos
Productos Sólidos/kg d
-1
ST s SV s
Afluente del Digestor Anaerobio 15.62 0.86 12.14 0.77
Sobrenadante de la sedimentación del
efluente del Digestor Anaerobio 2.46 0.46 1.37 0.27
Eficiencia/ % 84.25 - 88.71 -
Resumen 34
CAPÍTULO VII
Discusión General
Los resultados experimentales cumplieron con la hipótesis de trabajo propuesta, puesto
que mediante la aplicación de procesos de sedimentación y fermentación, se logró
incrementar el valor biológico e higiénico-sanitario del efluente del digestor anaerobio,
demostrándose la posibilidad de usar el producto final como sustituto del 10 % de
alimentos tradicionales utilizados en las etapas de crecimiento y ceba de cerdos.
La alta variabilidad en la concentración y naturaleza de los constituyentes de los
efluentes de digestores anaerobios es una de las dificultades que han presentado
diferentes investigadores en trabajos de evaluación de estos productos como alimento
para cerdos (Dawen, 1990; Tong, 1995 y Moser et. al., 2000). En el presente trabajo los
coeficientes de variación de los indicadores bromatológicos fueron inferiores al 10 %
(Tabla 14), siendo en los casos de la proteína, la energía bruta, el calcio y el fósforo
menores de 7 %. En esto influyó la constancia en el sistema de alimentación y manejo
de los cerdos, así como el control ejercido en los procedimientos para la carga y
operación del digestor.
Durante la digestión anaerobia la eficiencia en la reducción de sólidos volátiles, la
productividad y rendimiento de metano, estuvieron en correspondencia con la modalidad
tecnológica del digestor, la naturaleza del residual a tratar y los indicadores de operación
prefijados. Como resultado del proceso se obtuvo un efluente constituido por sustancias
de interés nutritivo aunque su uso como alimento para cerdos no es atractivo debido a la
baja concentración de nutrimentos, alta concentración de nitrógeno no proteico,
fundamentalmente en forma amoniacal y valores de los indicadores sanitarios por
encima de los límites máximos permitidos para la alimentación animal (CNHA, 2002).
Ante esta situación y con el propósito de optimizar el número y tipo de variables
utilizadas en la caracterización bromatológica, lo cual conllevaría ahorrar recursos y
tiempo, se decidió aplicar como herramienta de trabajo la técnica de análisis
multivariado: componentes principales. Los resultados mostraron, en primer lugar, que el
momento en que se desarrollaron las corridas analíticas no fue un factor de importancia
en la varianza del experimento, lo que está en correspondencia con lo discutido
anteriormente acerca de la baja variabilidad de los indicadores determinados. En
segundo lugar, de los 13 indicadores medidos, sólo bastan 5 para el control rutinario de
la calidad de este producto.
La estrategia planteada para el postratamiento del efluente del digestor anaerobio se basó
en concentrar nutrimentos por sedimentación, seguido de un proceso fermentativo donde
se empleó como inóculo un cultivo de Lactobacillus y Streptococcus. Las tecnologías
tradicionales aplicadas a estos tipos de productos con este propósito se basan en el uso
de floculantes, centrífugas, filtros prensa y de tambor rotatorio (Cast, 1996 y Lasseur,
Resumen 35
1997), lo cual tiene asociado la inversión de cantidades importantes de capital,
conjuntamente con los costos asociados a la operación de estos equipos. Esta situación
hace prácticamente inaccesible la utilización de estas tecnologías a la mayoría de los
necesitados, fundamentalmente al pequeño y mediano productor de carne de cerdo en
países en vía de desarrollo.
En el presente trabajo la sedimentación del efluente del digestor, mediante un
pretratamiento térmico a 55°C, aumentó la concentración de nutrimentos en el lodo
sedimentado en más de un 50 %, utilizándose como fuente de calor una fracción del
biogás generado en la planta de tratamiento. De esta forma una parte de la energía
producida en la biodepuración del residual, se recicló para el postratamiento del efluente
lo que sin dudas minimiza los costos y contribuye al saneamiento ambiental debido a la
sustitución de combustibles fósiles por una fuente de energía renovable.
Por otra parte, la fermentación benefició de manera apreciable la potencialidad nutritiva
del lodo sedimentado, al aumentar la concentración de proteína verdadera, aminoácidos
y energía bruta. La reducción del pH, hasta valores inferiores a 5 unidades por la
producción de ácidos grasos volátiles y ácido láctico, redujo hasta valores inferiores al
límite máximo permisible, el número más probable de microorganismos patógenos
inicialmente presentes en el efluente del digestor.
Los resultados en la pruebas biológicas demostraron que el procedimiento aplicado
mejoró el grado de aceptación del producto, pues los cerdos consumieron la totalidad de
la ración, inclusive en el tratamiento de 30 % de inclusión, durante el experimento de
balance metabólico. Observaciones realizadas en pruebas preliminares habían mostrado
que el efluente del digestor anaerobio, solo o mezclado con pienso, no fue consumido
por los animales durante 24 horas de exposición.
Con la inclusión del lodo fermentado en las dietas para cerdos en crecimiento y ceba, se
obtuvieron ganancias diarias y eficiencias alimentarias superiores a las referidas en otros
trabajos (Dawen, 1990 y Tong, 1995), con efluentes de digestores anaerobios de
residuales porcinos y comparables con los informados en estudios con productos y
subproductos agropecuarios e industriales (Figueroa, 1996; Lezcano et. al., 1997 y
Campabadal y Navarro, 2001). Los resultados del balance metabólico sugieren que el
valor de estos indicadores productivos pudiera estar influido, fundamentalmente, por la
presencia de formas de nitrógeno no asimilables por los cerdos y por un posible
desbalance en la cantidad y relación de los aminoácidos con el aumento del lodo
fermentado en las dietas, obstáculos que pueden ser salvados en la medida que se
profundice en el conocimiento de la estructura y características nutritivas de la proteína
del producto.
Resumen 36
Otro resultado de interés derivado del experimento de balance metabólico fue el
incremento de la retención del calcio y el fósforo con el aumento de la cantidad de lodo
fermentado en las dietas. Todo parece indicar que este producto aporta cantidades de
calcio y fósforo en forma asimilable para los cerdos, sin descartarse la posibilidad de que
contenga enzimas y otros metabolitos que influyan positivamente en el aprovechamiento
de estos nutrimentos.
Es conocido que como resultado de la intensificación y el vertimiento incontrolado de
los residuales de la crianza porcina al medio ambiente, se originan grandes problemas de
contaminación del agua, el suelo y la atmósfera. Para mitigar este efecto se aplican
diferentes tecnologías que tienen como característica común un alto costo de inversión
de capital. Según Pérez (2002), los costos totales de tratamiento se encuentran entre
1.6-2.9 % de los costos totales de producción y la inversión en la construcción de las
plantas de tratamiento tiene asociado un costo entre 5-10 % respecto al costo total. Sin
embargo, la tecnología de digestión anaerobia, debido al valor monetario de los
productos que genera y a la eficiencia en la remoción de contaminantes, constituye uno
de los procedimientos de mayor impacto económico y ambiental, ya que logra minimizar
la contaminación, resultando posible la recuperación de la inversión de capital inicial.
Los resultados obtenidos demostraron que el reciclaje del lodo fermentado como
alimento para cerdos origina altas tasas de rentabilidad y de ganancias netas anuales, lo
que provoca que el tiempo de amortización del capital inicial invertido sea inferior a 5
meses. Con esta estrategia se propicia que la eficiencia del proceso, referida a sólidos
volátiles removidos, aumente desde 53.29 % alcanzado en el digestor anaerobio, hasta
88.71 %, al considerar la cantidad de sólidos reciclados como alimento.
El análisis integral de estos resultados contribuye al conocimiento y aprovechamiento de
los productos que se generan en la digestión anaerobia de excretas porcinas, lo que sienta
las bases para la concepción de nuevas estrategias sostenibles de producción animal en
países en vías de desarrollo, cuyo problema principal es la obtención de alimentos y que,
sin una solución técnica, social y económica, será difícil evitar su negativa acción sobre
el medio ambiente.
CAPÍTULO VIII Conclusiones
La potencialidad del efluente del digestor anaerobio como alimento para cerdos está
limitada por la baja concentración de nutrimentos, alta concentración de nitrógeno en
forma amoniacal y valores de indicadores sanitarios mayores al limite máximo
permisible.
Resumen 37
El momento en que se realizaron los muestreos no fue un factor de importancia en la
variabilidad de los indicadores fermentativos y de la calidad del efluente del digestor
anaerobio.
La temperatura media ambiental en el intervalo de 17.8 – 28.0 °C, no influyó en el valor
y la variabilidad de la eficiencia y el rendimiento de la digestión anaerobia.
Se demostró que la concentración de materia seca, proteína verdadera, nitrógeno
amoniacal, pH y fibra ácida detergente explican el 70.7 % de la varianza total de los
indicadores bromatológicos del efluente del digestor y por tanto, pueden ser utilizados
para el control rutinario de la composición de este producto.
Se logró incrementar en más de un 50 % la cantidad total de nutrimentos en el lodo
sedimentado mediante el calentamiento previo hasta 55 °C del efluente del digestor
anaerobio.
La fermentación del lodo sedimentado con un cultivo de Lactobacillus bulgaricus y
Streptococcus thermophilus, incrementó su calidad biológica e higienico-sanitaria,
generándose un producto (Lodo Fermentado) que puede ser utilizado como alimento para
cerdos.
Se alcanzan altas digestibilidades de la energía, el nitrógeno y los minerales mediante el
uso del lodo fermentado como sustituto de hasta un 30 % del trigo y la soya en dietas para
cerdos en crecimiento.
Con el aumento de la cantidad de lodo fermentado en las dietas para cerdos en
crecimiento se logró mejorar la eficiencia en el aprovechamiento del calcio y el fósforo,
lo cual pudo estar influido por las transformaciones del afluente del digestor durante los
procesos de digestión y fermentación anaerobia.
Se demostró que la eficiencia en el aprovechamiento del nitrógeno en cerdos en
crecimiento se deprimió con el aumento del lodo fermentado en dietas lo que estuvo
determinado por el incremento de la cantidad de nitrógeno en forma amoniacal y por un
posible desbalance en la cantidad, relación y disponibilidad de los aminoácidos.
Con la inclusión de lodo fermentado hasta un 20 % en la dieta de cerdos en crecimiento –
ceba, se logran ganancias diarias de alrededor de 600 g y mejoras en la conversión del
pienso, sin afectar las propiedades organolépticas de la carne. Esto propició una
disminución en los costos por concepto de alimentación y producción de carne.
Con el uso de lodo fermentado como sustituto del 10 % del trigo y la soya en la dieta de
cerdos en crecimiento y ceba, se logra que la inversión del capital inicial se recupere en
un período menor de 5 meses, con el beneficio adicional de tener ganancias netas anuales
superiores a los costos de operación y de inversión.
La digestión anaerobia de excretas porcinas y el reciclaje de los efluentes del digestor en
el fertirriego y la alimentación de cerdos, constituye una alternativa atractiva en el
contexto de un sistema sostenible de producción animal.
Resumen 38
CAPÍTULO IX Recomendaciones
Realizar estudios sobre la optimización de los nutrimentos del lodo fermentado en la
alimentación cerdos.
Propiciar el establecimiento de proyectos de investigación - desarrollo e innovación
tecnológica para el tratamiento anaerobio de residuales porcinos donde se incluyan
alternativas para el reciclaje de los lodos anaerobios.
CAPÍTULO X Bibliografía Básica Consultada
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