“La inoculación de estiércol de ganado con agentes microbianos aumenta la eficiencia y promueve la madurez en el compostaje”

[pic 1]ESPOCH[pic 2]

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA  DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE CIENCIAS QUIMICAS[pic 3]

CARRERA DE INGENIERIA EN BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL TRATAMIENTO DE RESIDUOS SOLIDOS

TEMA: “La inoculación de estiércol de ganado con agentes microbianos aumenta la eficiencia y promueve la madurez en el compostaje”

NOMBRE: estudiante(s)                            CÓDIGO(S): de estudiante(s)

PROFESOR: Ing. Víctor Hugo Valverde

NIVEL: Noveno “A”

FECHA: 18/12/2021

RIOBAMBA – ECUADOR

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INTRODUCCIÓN

La producción animal en China ha logrado un progreso considerable, contribuyendo al

46% del valor total de la producción agrícola del país, sin embargo, esta rápida expansión de la producción animal ha llevado a un aumento de la contaminación ambiental especialmente para el suelo y el agua ya que se ha aumentado la población de ganado y por ende la producción de desechos que requiere una gestión urgente.

El compostaje es un método común y eficaz para tratar el estiércol de ganado y el producto se puede utilizar como fertilizante orgánico, todo esto a través de la degradación de materia por parte de microbios naturales o artificiales. La inoculación es una medida inducida por humanos que podría ayudar a aumentar la población microbiana inicial, mejorar la cantidad de comunidades microbianas viables y, por lo tanto, mejorar significativamente el proceso de compostaje.

Existe un inconveniente para  la inoculación microbiana ya que se necesita que  los ganaderos dividan el estiércol en diferentes etapas de compostaje y mezclen las inoculaciones relevantes de cada pila en cada etapa individual para evitar esto se necesita un único agente de inoculación que este activo tanto en la fase inicial de calentamiento como en la termofílica. A través de este estudio se desea comparar la influencia de un inoculante de múltiples especies en el compostaje de estiércol de ganado.

Materiales y métodos

        Compostaje de materiales y reactor

        El estiércol de ganado

        Paja de arroz para ajustar el contenido de agua y el C/N

        Una caja de compostaje estática aireada de construcción propia. Las dimensiones de cada contenedor eran de 1 m × 0,8 m × 0,8 m con un volumen de aproximadamente 0.6m3

EXPERIMENTO 1

Este experimento consiste en el aislamiento de microbios del compost. El compostaje se creó con aproximadamente 200 kg de estiércol de ganado fresco y 20 kg de paja de arroz. Una vez mezclado, el contenido de agua se ajustó a aproximadamente 65%, requiriendo que se agreguen aproximadamente 20 L de agua a la mezcla.  Las temperaturas se

midieron tres veces al día, a las 09:00, 13:00 y 17:00. Las pilas se voltearon una vez al décimo día.

Para la extracción de ADN y análisis PCR-DGGE, se extrajeron un total de 12 muestras para obtener ADN utilizando el kit QIAamp DNA Stool, La amplificación por PCR se realizó según lo descrito por Muyzer y los análisis utilizando electroforesis en gel de gradiente desnaturalizante (DGGE) se llevaron  a cabo  cargando  productos de PCR amplificados con éxito en geles de poliacrilamida.

En el Aislamiento de microorganismos, las muestras recogidas el día 2 (fase de calentamiento inicial) y el día 6 (fase termofílica) con una temperatura de 39 ° C y 57 ° C, respectivamente, se utilizaron para el aislamiento microbiano. Las muestras se diluyeron en PBS a la concentración de 10 –6 –10 –8, y se esparcieron 100 µl de cada dilución sobre peptona de extracto de carne (BEP) y agar sintético  Gauserime (GS) (Hopebio, Qingdao, China) y se incubaron a 37ºC y 55ºC para la detección de bacterias y actinomicetos. Después de 48 h de incubación, se seleccionaron las colonias de las placas de agar y se inocularon en los mismos medios de caldo de acuerdo con su forma, tamaño y color a partir de los cuales se exhibieron las colonias. Las cepas individuales se purificaron inoculando y sembrando en estrías tres veces, luego se secuenciaron para rDNA de 16 s para identificar el grupo microbiano usando los cebadores 27F

EXPERIMENTO 2

En este experimento se tomaron dos grupos de compostaje de estiércol de ganado los cuales fueron sometidos a las mismas condiciones del experimento 1. El grupo uno se utilizó la inoculación con 12 agentes microorganismos aislados. Estos microorganismos fueron cultivados en caldo BEP durante 48 horas hasta obtener una concentración de 108

UFC / mL, además se inocularon 200 mL de cada caldo el cual agrego más nutrientes al

compostaje. Se agregó como contenido total 2400 ml de agua destilada esterilizada al grupo de control. Este proceso duro 28 días, las pilas se voltearon una vez cada 7 días y se procedió a recolectar tres muestras los días 1, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 13, 15, 16, 17, 20, 22,

23, 24, 27 y 28 de cada una de las tres ubicaciones y se almaceno a -20 ° C para luego realizar un análisis de las muestras. Las variables de temperatura, el pH, el contenido de agua y la relación C / N se midieron como el experimento uno. Para determinar la concentración de microorganismos cultivables se diluyo las muestras en PBS a concentración de 10 –6 –10 –8, y 100 µL de cada dilución se esparció sobre agar BEP y

se incubó a la temperatura de la pila durante el tiempo de muestreo. Al transcurrir las 48 horas de incubación, se contaron las colonias bacterianas. Se calculó el índice de germinación y el cambio del índice de inactivación de Escherichia coli con la siguiente formula:

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En la unidad de control se agregaron 20 semillas de maíz las cuales se compraron en un local comercial de semillas, se colocaron en dos pedazos de papel de filtro empapados con 5 mL de licor de lixiviación en una proporción de 1 g (muestra) por 10 mL de agua destilada esterilizada. Al transcurrir 48 horas de incubación a 25 ° C, las semillas de maíz germinadas se contaron y esterilizaron con agua destilada, se utilizó PEC para contar el número de E. coli.

RESULTADOS

Variación de temperatura, humedad, pH y relación C/N durante el experimento 1

        La temperatura promedio osciló entre 22,5 a 57,4 °C durante todo el período de estudio. La temperatura máxima obtenida en el medio de la pila fue 57,9 °C el día

6. La fase termofílica (> 50 °C) duró 5 días para cada una de las etapas y se alcanzó durante los días 4-8 y 11-15, respectivamente (fig. 2 un). La temperatura del compost aumentó nuevamente después de encender el día 10.

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        El contenido de humedad disminuyó de 63.8 a 46.4% durante los 22 días de compostaje (Fig. 2 segundo).

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