Resumen
La fermentación en estado sólido (FES) implica el crecimiento de microorganismos en materiales sólidos - húmedos para producir enzimas, ácidos orgánicos, biopesticidas, biocombustibles, entre otros. En comparación con la fermentación sumergida, este método ofrece ventajas como: simplicidad de los medios de cultivo, mayor productividad volumétrica con menores requerimientos de insumos. Además, permite el uso de residuos agroindustriales, reduciendo costos y contribuyendo a la gestión sostenible de residuos. El objetivo de este estudio fue comparar la eficiencia de los fermentadores sólidos aerobios (pacas biodigestoras) y anaerobios (compostero tradicional) mediante la cuantificación de la tasa de respiración microbiana (TRM) por trampas alcalinas, tasa de mineralización (TAM), rendimiento, pH y porcentaje de carbono orgánico (% CO) de dos tratamientos (uno de fermentación anaerobia y otro de aerobia), con cuatro repeticiones cada uno establecidos en un diseño experimental completamente al azar. Los resultados se analizaron con análisis de varianza, prueba de homogeneidad de varianzas Barttled y comparación de medias Tukey (P ≤ 0.05). Al analizar los parámetros, se observó que la TAM fue significativamente mayor en los tratamientos anaerobios (1.62 g·d-1) en comparación con los aerobios (0.70 g·d-1). Por otro lado, el rendimiento fue un 20 % superior en los fermentadores aerobios respecto a los anaerobios. Estos resultados contribuirán a optimizar los procesos de FES, promover prácticas sostenibles de gestión de residuos y mejorar la producción de abonos orgánicos de calidad.
Citas
Ansorena Miner, J. (1994). Susstratos: propiedades y caracterización. Mundi-Prensa.
Bernal, M. P., Alburquerque, J. A., & Moral, R. (2009). Composting of animal manures and chemical criteria for compost maturity assessment. A review. Bioresource Technology, 100(22), 5444-5453. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2008.11.027
Carvajal Flórez, E., Suárez Higuita, K., & Clavijo Rodríguez, L. V. (2024). Pacas Biodigestoras para la Transformación de Residuos Orgánicos y Material Vegetal en una Institución Universitaria de Educación Superior. Revista EIA, 21(41), Reia4108. pp. 1-19. https://doi.org/10.24050/reia. v21i41.1728
Castro-Martínez, O. R., Velázquez-Cigarroa, E., & Tello-García, E. (Ed.) (2020). Educación ambiental y cambio climático. Repercusiones, perspectivas y experiencias locales. Universidad Autónoma Chapingo. Recuperado el 05 de abril del 2024 de https://omp.siea.org.mx/omp/index.php/omp/catalog/view/4/85/129
Cerda, A., Artola, A., Font, X., Barrena, R., Gea, T., & Sánchez, A. (2017). Composting of food wastes: Status and challenges. Bioresource Technology, 248, 57-67. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.06.133
Chen, T. T., Wang, L. F., Wang, O., & Han, J. R. (2013). Isolation and identification of thermophilic actinomycetes in asparagus old stem compost. Journal of Shanxi Agricultural Sciences, 1, 40-45.
Farinas, C. S. (2015). Developments in solid-state fermentation for the production of biomass- degrading enzymes. Biochemical Engineering Journal, 102, 198-208.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.07.092
Garzón Marín, I., Cruz, E. C., Infante, A., & Cuervo, J. L. (2022). Efecto del compost de residuos de flores sobre algunas propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Acta Agronómica, 71(2), 111-118. https://doi.org/10.15446/acag.v71n2.88900
Guerrero-Ortiz, P. L., Quintero-Lizaola, R., Espinoza-Hernández, V., Benedicto-Valdés, G. S., de M., Guerrero-Ortíz, P. L., Quintero-Lizaola, R., Espinoza-Hernández, V., Benedicto-Valdés, G. S.,
& de, M. (2012). Respiración de CO2 como indicador de la actividad microbiana en abonos orgánicos de lupinus. Terra Latinoamericana, 30(4), 355-362. https://www.scielo.org.mx/scielo.Php?script=sci_arttext&pid=S0187-57792012000400355&lng=es&nrm=iso
Insam, H., & De Bertoldi, M. (2007). Microbiology of Composting Process. In: Diaz, L.F., de Bertoldi, M., Bidlingmaier, W. and Stentiford, E., Eds., Compost Science and Technology, Waste Management Series, Elsevier Science. https://doi.org/10.1016/S1478-7482(07)80006-6
Kumar, Y., Kaushal, D., Kaur, G., & Gulati, D. (2020). Effect of soil organic matter on physical properties of soil. Just Agriculture, 1(2), 25-30. Recuperado el 20 de mayo del 2024 de https://www.researchgate.net/publication/360560644_Effect_of_soil_organic_matter_on_physical_properties_of_soil
Laich, F. (2011). El papel de los microorganismos en el proceso de compostaje. Unidad de Microbiología Aplicada, Instituto Canario de Investigaciones Agrarias. Recuperado el 14 de abril del 2024 de https://goo.su/crj3C
Letelier, A. E. (1967). Manual de fertilizantes para Chile. Banco del Estado. Santiago de Chile. 138 p.
Lorenzo Acosta, Y., & Obaya Abreu, M. C. (2005). La digestión anaerobia. Aspectos teóricos. Parte I. ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar, XXXIX(1), 35-48.
Mata-Alvarez, J., Macé, S., & Llabrés, P. (2000). Anaerobic digestion of organic solid wastes. An overview of research achievements and perspectives. Bioresource Technology, 74(1), 3-16. https://doi.org/10.1016/S0960-8524(00)00023-7
Meena, A. L., Karwal, M., Dutta, D., & Mishra, R. P. (2021). Composting: Phases and factors responsible for efficient and improved composting. Agriculture and Food: e-Newsletter, 3(1), 85- 90. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.13546.95689
Mitchell, D. A., Berovic, M., & Krieger, N. (2006). Solid-state fermentation bioreactors: Fundamentals of design and operation. Springer Science & Business Media.
Narihiro, T., & Sekiguchi, Y. (2007). Microbial communities in anaerobic digestion processes for waste and wastewater treatment: a microbiological update. Current Opinion in Biotechnology, 18(3), 273-278. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2007.04.003
Pandey, A. (2003). Solid-state fermentation. Biochemical Engineering Journal, 13(2-3), 81-84 https://doi.org/10.1016/S1369-703X(02)00121-3
Pandey, A., Soccol, C. R., & Mitchell, D. (2000). New developments in solid-state fermentation: I-bioprocesses and products. Process Biochemistry, 35(10), 1153-1169.
https://doi.org/10.1016/S0032-9592(00)00152-7
Pandey, A., Soccol, C. R., & Mitchell, D. (2017). New developments in solid-state fermentation:
II. Rational approaches to the design of bioreactors. Process Biochemistry, 42(8), 1203-1212.
Pastrana, L. (1996). Fundamentos de la fermentación en estado sólido y aplicación a la industria alimentaria. Ciencia y Tecnologia Alimentaria, 1(3), 4–12.
https://doi.org/10.1080/11358129609487556
Peñalosa-Bernal, J. P., & Ossa-Carrasquilla, L. C. (2023). Estimación de gases de efecto invernadero emitidos por la paca biodigestora durante el tratamiento de residuos orgánicos. Revista Chapingo Serie Agricultura Tropical, 3(1), 55-69. https://doi.org/10.5154/r.rchsagt.2023.03.05
Rosario, E., & Eduardo, C. (2021). Una revisión sobre la diversidad microbiana y su rol en el compostaje aerobio. Aporte Santiagino. https://doi.org/10.32911/as.2021.v14.n2.822
Ruíz-Leza, H. A., Rodríguez-Jasso, R. M., Rodríguez-Herrera, R., Contreras-Esquivel, J. C., & Aguilar, C. N. (2007). Diseño de biorreactores para fermentación en medio sólido. Revista
Mexicana de Ingeniería Química, 6(1), 33-40. Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa.
Schaub, S. M., & Leonard, J. J. (1996). Composting: An alternative waste management option for food processing industries. Trends in Food Science & Technology, 7(8), 263-268. https://doi.org/10.1016/0924-2244(96)10029-7
Singhania, R. R., Patel, A. K., Soccol, C. R., & Pandey, A. (2009). Recent advances in solid-state fermentation. Biochemical Engineering Journal, 44(1), 13-18.
https://doi.org/10.1016/j.bej.2008.10.019
Smith, J., & Brown, P. (2020). Fermentación en estado sólido: Comparación de sistemas aerobios y anaerobios. Journal of Fermentation Science, 45(2), 123-135.
Tejeda-Mansir, A., Montesinos-Cisneros, R. M., Guzmán-Zamudio, R. (2011). Bioseparaciones. Pearson Educación. México. 704 pág.
Thomas, L., Larroche, C., & Pandey, A. (2013). Current developments in solid-state fermentation. Biochemical Engineering Journal, 81, 146-161. https://doi.org/10.1016/j.bej.2013.10.013
Tiquia, S. M. (2005). Microbiological parameters as indicators of compost maturity. Journal of Applied Microbiology, 99(4), 816-828. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2005.02673.x
Tuomela, M., Vikman, M., Hatakka, A., & Itävaara, M. (2000). Biodegradation of lignin in a compost environment: a review. Bioresource Technology, 72(2), 169-183.
https://doi.org/10.1016/S0960-8524(99)00104-2
Umer, M. I., & Rajab, S. M. (2012). Correlation between aggregate stability and microbiological activity in two Russian soil types. Eurasian Journal of Soil Science, 1, 45-50. Recuperado el 22 de marzo del 2024 de https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/62778
Vásquez Castro, E. R., & Millones Chanamé, C. E. (2021). Una revisión sobre la diversidad microbiana y su rol en el compostaje aerobio. Aporte Santiaguino, 14(2), pág. 253–275. https://doi.org/10.32911/as.2021.v14.n2.822

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