Estudi de l'evolució de la capacitat de bescanvi catiònic durant el compostatge de diversos materials

ESTUDI DE L'EVOLUCIÓ DE LA CAPACITAT DE BESCANVI CATIONIC DURANT EL COMPOSTATGE DE DIVERSOS MATERIALS J. Jacas, J. Marza, P. Florensa i M. Soliva Departament de Química Escola Universitaria d'Enginyeria TPcnica Agncola de Barcelona RESUM La capacitat de bescanvi cationic (C.B.C.) és una determinació no masa usual en l'analisi d'adobs organics, pero estudis recentsc3. han demostrat I'existencia d'una evolució d'aquest parametre a mesura que va madurant la fracció organica d'aquest tipus d'adob. En aquest treball hom ha volgut avaluar aquest parametre mitjancant un nou metode prOpOSat pels doctors INOKO i HA RADA(^,"), forca mes senzill que els ja classics emprats en edafologia. Els resultats indiquen que aquest parametre pot ésser una determinació forca útil a peu de planta, pero que no ens val de manera universal (no hi ha uns valors standard o inequívocs per a una mostra qualsevulla, reflectint de forma absoluta el grau de maduresa de la seva fracció organica). RESUMEN La capacidad de intercambio catiónico gos, estudios reciente^('.^.^) han demostrado (C.I.C.) no es una determinación usual en la existencia de una evolución de este paráel análisis de abonos orgánicos, sin embarmetro a medida que va madurando la frac- ción orgánica de este tipo de abonos. tro puede ser una determinación útil a pie En este estudio se han intentado evaluar de planta, pero que no es válido de una maeste parámetro probando un nuevo método, nera universal (no existen unos valores espropuesto por los doctores INOKO y HARAtándard o inequívocos para una muestra DA':. h', bastante más sencillo que los ya clácualquiera, reflejo de la evolución de su fracsicos empleados en edafología. ción orgánica). Los resultados indican que este parámeSUMMARY Cation exchange capacity (C.E.C.) is not a usual determination in compost qualification, but recent studiesc3, h, have demonstrated the evolution of this parametre reflecting the changes in the organic fraction of compost. In this study a new method of C.E.C. determination, simpler than those used in edaphology, proposed by doctors INOKO and HARADA(^. h)ha~ been assayed. Results permit to class this determination as a good routine method for the estimation of compost mciturity, but not as an absolute indicator of this ripeness (there are not standard or universal values reflecting the evolution of the organic fraction of compost). La revalorització dels residus organics cara al seu aprofitament agrícola ha obligat a intentar de quantificar la seva qualitat. Aquesta qualitat l'entenem com a maduresa -prescindim ací de la qualitat quant a nutrients, N, K, P, o quant a la possibilitat de contaminació, metalls pesants. Cal que la materia organica d'aquest adob a I'hora d'ésser aplicat al sol, sigui prou estabilitzada, de manera que no s'hi produeixi cap mena d'efecte desfavorable (fam de nitrogen, toxines, anaerobiosi, efecte d'encebament, aport de parasits, etc.). Pero si bé queda clar quins són aquests efectes que no desitgem, la detecció en I'adob del moment en que ja és madur i, per tant, aplicable al sol, és quelcom més complicat. Hi ha una gran quantitat de parametres de maduresa (químics, bioquimics, biologics, toxicologics, físics, físico-químics), tots ells reflecteixen els canvis que es van produint en I'adob, pero cap (a excepció de la ,Taxa de Mineralització Complementaria, que té, pero, d'altres dificultats) no ens dóna una informació absoluta sobre l'estat de maduresa dels producte, per aixo cal recórrer a un grup d'ells i discutir la maduresa de l'adob en base a més d'un parametre. Entre aquests parametres en trobem un d'aplicació forca recent, la C.B.C., que en aquest estudi avaluarem . En aquest estudi hern treballat arnb una serie de rnostres procedents dels assaigs de compostatge arnb diferents rnaterials base, realitzats al Departament de Química de 1'Escola d'Agricultura. Així, disposern de tota aquesta serie contínua de cada tipus d'adob, des del residu fresc fins al compost emprat com a substrat hortícola. Aquestes rnostres son: 1.- Compost d'escorca de pi(?). 11.- Cornpost d'escorca de pi arnb fang residual de depuradora, digerit aerobicament, precipitat arnb FeC1,-CaO i filtratI2). 111.- Compost d'escor~a de pi arnb fang residual de depuradora, digerit aerobicament i assecat en eres(". 1V.- Compost «IIH ernprat com a substrat de Scindapsus aureus" l. V.- Compost «III)) emprat com a substrat de Scindapsus aureu9". VI.- Cornpost de deixalles arnb fang residual de depuradora digeritI7). VI1.- Compost de fang residual de la fabricació de paper arnb fang residual de depuradora, Iíquid i digeritcx'. VII1.- Compost comercial de deixalles procedent de la planta de Vilafranca del PenedesI4). 1X.- Compost comercial de deixalles procedent de la planta de MataróI4). Les seves principals característiques són recollides a la Taula l. TAULA 1 Propietats químiques de les mostres analitzades Mostres Edat % M.O.T. % C ox. % N. C.D. C/N - Mostres Edat ro M.O.T. Oá C ox. ".O S. G.D. C/S Mostres Edat Oó M.O.T. 4 C ox. ro \. G.D. C/N (*) L'edat ve donada en dies. (O) Valors obtinguts de la mitjana entre mostres de la mateixa edat provinents de sis piles diferents. Hi ha forca metodes per a la determinació de la C.B.C. -els emprats en edafologiapero solen ésser llargs i/o complicats. Recentment n'ha estat proposat un pels doctors INOKO i HA RADA(^. @pensat ja per a residus organics, senzill i sense grans requeriments, ni d'instrumental ni de temps. Nosaltres hem volgut assajar aquest nou metodes i comprovar la seva senzillesa, reproductibilitat, precisio i, consegüentment, la seva utilitat com a parametre per a I'estimació de la qualitat -maduresadel compost. Els autors ens proposen de primer un metode «complert», pero els mateixos reconeixen la seva durada excessiva (li cal dos dies) i el requeriment d'un aparell no sempre a I'abast (un potenciometre); així apareix el que ells anomenen ((metode simplificat)), que no dura més d'un matí i substitueix el potenciometre per un indicador. Perdem així en exactitud, tal com ho demostren els seus propis resultats i els obtinguts per nosaltres, pero tal com ja es comentara, aixo no es cap obstacle per a la validesa d'aquest metode. Exactament, el metode diu: «Col.loqueu 200 mg. de la mostra de compost triturat en un embut amb placa filtrant (3G3) connectat a un tub de goma amb aixeta. Afegiu-hi 25 ml. de HCI 00.5 N i remeneu diverses vegades arnb una vareta de vidre mentre espereu que passin 20 minuts. Aleshores obriu l'aixeta i filtreu amb I'ajut d'una trompa de buit. Afegiu-hi ara 25 ml. mes de HC100.5 N i torneu a filtrar, renteu TAULA 11 Avaluació de la precisió del rnetode /Tols e/s resu/tafs er refereiren a /a matra 111-11) Metode Complert Metode Simplificat CBC/MOT CBC/MOT 59.8570 62.6334 60.1705 62.0098 58.0715 60.6432 60.6846 TAULA 111 Influencia del triturat en els valors de la C.B.C. Most res 11 1-3 1-5 1-7 Clau: mostra sense triturar 5 mostra triturada arnb una picadora de cuina * mostra polvoritzada a 0.75 mm. de diametre &mostra polvoritzada a 0.12 mm. de diametre la mostra arnb aigua destilelada fins que els rentats deixin de portar clorurs (amb uns 150 ml. n'hi sol haver prou). Tanqueu I'aixeta, afegiu-hi 25 ml. de Ba(OAc), 1 N ajustat a pH 7, i espereu tota una nit. Filtreu un altre cop arnb I'ajut de la trompa de buit, afegiun'hi 25 ml. més, torneu a filtrar i renteu la mostra arnb aigua destil-lada (uns 150 ml.). barregeu convenientment els filtrats i els rentats, i valoreu aquesta solució fins al punt d'inflexió arnb NaOH 00.5 N, emprant un potencidmetre Metrohm. Feu també un blanc arnb la mateixa quantitat de Ba(OAc),; la diferencia entre tots dos valors ens donara els protons alliberats per la mostra, que ens portara a la C.B.c.». La principal simplificació és la de reduir el temps de saturació del Ba(OAc),. Arnb una hora n'hi ha prou perque el Ba(OAc), saturi quasi completament la mostra; aixi, encara que hi perdem en exactitud, hi guanyem molt en temps i en senzillesa, punts molt importants per a un metode que ha d'ésser útil a peu de planta. La precisió d'aquest metode també fou avaluada, els resultats d'aquesta avaluació són recollits a la Taula 11. A la vista dels resultats i del~ donats pels mateixos autors, aquesta determinació pot considerar-se corn a reproduible, i només en mostres molt heterogenies, el coeficient de variació era un xic més alt, hem de recordar, pero, que aquest és un problema comu en qualsevulla determinació en compost, a causa de la seva poca homogenei'tat. Abans d'aplicar definitivament el metode, encara es féu un altre assaig. Hom determina la C.B.C. d'una mateixa mostra, sotmetent-la a diferents tractaments: una primera mostra fou analitzada sense modificar-la, una altra fou triturada en una picadora de cuina i dues mostres mes foren polvoritzades, una fins z 0.75 mm. de diametre i I'altra fins a 0.12 mm. Els resultats es recullen a la Taula 111 i a la Figura 1. Hom pot comprovar corn en tots quatre tractaments la C.B.C. augmenta a mesura que la mostra és més madura, per tant, se'n podria deduir que no cal triturar, ja que així ens estalviaríem temps i, a mes, corn que no s'altera la mostra, la C.B.C. seria la real. Pero no es així: en la mostra sense triturar i en la triturada en una picadora de cuina, I'heterogeneitat del compost és tal, que cal eixamplar la tolerancia en la dispersió dels resultats. Aquest fenomen ja no es produeix en les mostres polvoritzades i, donat que per a polvoritzar fins a 0.12 mm. cal fer-ho previament fins a 0.75 mm. de diametre, és amb aquesta grandhia de partícula que hem treballat en aquest estudi. TAULA IV Edat, % M.O.T., C.B.C. i C.B.CJM.0.T. de les mostres analitzades (CBC com a meq/l00 g. i CBC/MOT com a meq/IOO g. de compost Iliure de cendres) Mostres Edat C.B.C. % M.O.T. C.B.CJM.0.T. IJ ARYILS de I'tx. Sup d'Agriculiura. Barcelona Mostres Edat C.B.C. 070 M.O.T. C.B.CJM.0.T. AKSILS de ]'E%. Sup. d~grtcultura. Barcelona 15 Mosires Edat C.B.C. wo M.O.T. C.B.CJM.0.T. RESULTATS Els resultats han estat expressats corn a altre avantatge de fer-ho aixi és que I'incremeq/ 100 g. de M.O.T. (CBC/MOT), malrnent de la C.B.C. és rnolt mis manifest, tal grat que en el cas de sols hom ho fa respecte corn recull la Figura 2. a sol total (rneq/100 g.sol). Aquesta expresEls valors de la C.B.C. obtinguts en les disió és recomanable ja que la contribució dels ferents mostres han estat recollits a la Taula elements inorganics del cornpost -vidre, 4 i les seves grafiques a les Figures 3-1 1. plastic, etc.- a la C.B.C. és negligible. Un Observant els resultats, pot sobtar el fet marcar, en observar les grhfiques correspoque hi hagi unes rnostres on la C.B.C. gainents a aquestes rnostres (Figures 4 i 5). que rebé no canvia; es tracta de cornposts mahi ha un lleuger salt des del valor rnhxirn a durs (són els IV i V) emprats com a subsla fi del cornpostatge i el valor en que es trat, els quals tampoc no variaren en rnoltes rnanté durant l'assaig de creixernent; I'explide llurs propietats('), vegeu Taula 1. Cal recació d'aquesta diferencia pot atribuir-se al Figura 11 .- Crafica corresponent a la rnostra IX. CONCLUSIONS A partir dels resultats obtinguts, podem atribuir al metode per a la determinació de la C.B.C. dels doctors INOKO i HARADA, bones condicions per ésser utilitzat a peu de planta com a mesura de la maduresa del compost. D'aquest metode en voldríem destacar els següents punts: -Senzillesa del material emprat; no cal cap mena d'aparell sofisticat. -Rapidesa: la determinació pot durar unes cinc hores i hom pot treballar amb un bon nombre de mostres alhora i obtenir, doncs, forw resultats simultaniament. Aixo és molt important per tal que el metode sigui qualificat com a rutinari i útil a peu de planta. -Precisió i bona reproductibilitat. Malgrat que hi perdem en exactitud a causa de la simplificació del metode i pel triturat, coneixem i assumim aquest obstacle, ja que volem rapidesa, precisió i economia, pero no pas exactitud. Pero la C.B.C. no deixa d'ésser un parametre relatiu: la informació sobre l'estat de maduresa del compost només pot saber-se si en sabem els inicials. És a dir, que no ens val per a mostres aillades, sense «pedigree». Malgrat aixo, és un parametre molt recomanable en la qualificació de compost com a mesura rutinaria a peu de planta o bé per a comparar mostres de compost obtingudes anhlogament (procés i materials emprats). Podem trobar-nos aquest cas en mostres de compost comercial i sembla que si es fes un estudi exhaustiu sobre aquest parametre, hom podria arribar a standaritzar uns valors de C.B.C. que, per comparació, podrien servir com a indicador no tan relatiu de la maduresa del compost. 4KXIL5 de I'tx \"p. d'4pr1culiura. Barcelona 21 BIBLIOGRAFIA ARNÓ, J.; ~LIVA, M. (1964).- Behaviourofrwo dflerent composr used as subsrrates. lnternarional Sympotium of Compmting. Gent. 2) BURÉS, O.; SOLIVA, M. (1984).- Composring sewage-sludge and pine bark. Acta Horticulturae 150. 3) CEQUIEL, R.M .; CRUA~~AS, R. (1984).- Determrnación de la capacidad de intercambio cairónico en residuos orgánicos de origen diverso; posible aplrcación de la merodologia utilizada en suelos. 1 Congreto Nacional de la Ciencia del Suelo. Madrid. Vol. 1: 465. 5) HARADA, Y.; INOKO, A. (19791.- T7re mmsuremenr of rhe catron+xchange-capaciiy of composr for [he esrimotronof rhedegreeofmaruriry. Soil Sci. Plant Nutr. 2h(l). 6) HARADA, Y er al. (19811.- Maruring processofoty re- /use composr during piling. Soil Sci. Plant Nutr. 27(3). 7) %LIVA, M. el al. (1984).- Composring combrnedciiy refuse and sewage sludge. Acta Horticulturae 150. 8) SOLIVA, M. et. al. (1984).- Possible use oJresrdualsludges Jrom paper indusrr-v as a subsrrate. Acta Horticuliurae 150. 4) FLORENSA, P. (1 986).- Resuliars encaraperpublicar