Tratamiento biológico de purines porcinos (II/II)

Como hemos comentado en artículos anteriores, el tratamiento de los purines es crucial tanto desde el punto de vista medioambiental como para maximizar el aprovechamiento de los nutrientes que contienen. En otras ocasiones hemos hablado de los tratamientos físicos y químicos que podemos realizar, y en el artículo anterior describimos los principales tratamientos biológicos. En este artículo, nos vamos a centrar en las bacterias que actúan en los purines, cómo lo hacen y qué componentes y efectos producen.

A continuación, describiremos varios microrganismos que actúan en los mismos, explicando cómo lo hacen y qué componentes y efectos producen, agrupados según el mecanismo de su metabolismo.

BACTERIAS AERÓBICAS

Son las bacterias que necesitan oxígeno y no sobreviven sin él. Desempeñan un papel vital en la descomposición de la materia orgánica de los purines, la reducción de olores y la mejora de la calidad del purín como fertilizante. Su acción combinada asegura que el purín sea más manejable, reduzca su potencial contaminante y aumente sus propiedades fertilizantes. La gestión adecuada de estas bacterias a través de procesos de aireación y tratamiento puede maximizar sus beneficios y contribuir a prácticas de manejo de residuos más sostenibles y eficientes. A continuación, se describen algunos tipos de bacterias aeróbicas comúnmente encontradas en purines porcinos, y sus efectos:

• Género Bacillus: Son bacterias formadoras de esporas que producen enzimas que pueden descomponer proteínas, lípidos y carbohidratos complejos. También disminuyen la producción de compuestos malolientes como amoníaco y ácidos grasos volátiles. Son resistentes a condiciones ambientales adversas y se utilizan comúnmente en tratamientos biológicos de purines.
• Género Pseudomonas: Son bacterias no formadoras de esporas, conocidas por su capacidad para degradar una amplia variedad de compuestos orgánicos. Son eficaces en la eliminación de olores y en la reducción de la carga orgánica. También oxidan compuestos malolientes y reducen la concentración de sulfuro de hidrógeno (H2S) y amoníaco (NH3). También emulsionan grasas y aceites, mejorando su degradación.
• Género Nitrosomonas: Estas bacterias oxidan el amoníaco (NH3) a nitrito (NO2-), un paso crucial en el ciclo del nitrógeno. Con ello, se reduce la volatilización del amoníaco y, por ende, su contribución al olor. Por otro lado, la nitrificación convierte el amoníaco en formas de nitrógeno que son más fácilmente absorbibles por los cultivos.
• Género Nitrobacter: Estas bacterias toman el nitrito (NO2-) generado por Nitrosomonas y lo convierten en nitrato (NO3-), completando la nitrificación.
• Género Alcaligenes: Capaces de degradar varios compuestos orgánicos, contribuyen a la reducción de la materia orgánica volátil. Alcaligenes faecalis puede oxidar compuestos reductores de azufre, disminuyendo la producción de sulfuro de hidrógeno (H2S).
• Género Micrococcus: Estas bacterias descomponen diversos compuestos orgánicos y mejoran la calidad del purín. Algunas especies pueden producir compuestos que inhiben el crecimiento de patógenos, mejorando la seguridad del purín tratado.
• Género Streptomyces: Producen enzimas que degradan celulosa, lignina y otras macromoléculas orgánicas. Ayudan en la descomposición de compuestos malolientes y mejoran la calidad general del purín.

BACTERIAS ANAERÓBICAS

No usan oxígeno y pueden morir en su presencia (especialmente las anaerobias estrictas). Estas bacterias son fundamentales en la digestión anaerobia, donde las bacterias metanogénicas, acetogénicas, hidrolíticas, fermentativas y sulfato-reductoras trabajan en conjunto para descomponer la materia orgánica, producir biogás y reducir la demanda biológica de oxígeno, mejorando así la calidad del purín y reduciendo su impacto ambiental. Estos procesos no solo mejoran la eficiencia del manejo de residuos ganaderos, sino que también contribuyen a la producción de energía renovable y a la reducción de olores y patógenos.

• Género Clostridium: Incluye bacterias que fermentan la materia orgánica produciendo ácidos grasos volátiles, hidrógeno y dióxido de carbono. Estos productos son utilizados por las arqueas metanógenas en la siguiente etapa del proceso anaerobio. También descomponen proteínas, lípidos y carbohidratos en compuestos más simples, facilitando la posterior metanogénesis.
• Microrganismos metanogénicos: Son arqueas, no bacterias, que convierten los ácidos grasos volátiles y el hidrógeno en metano y dióxido de carbono. Son cruciales en la producción de biogás en los digestores anaerobios. La conversión de compuestos orgánicos en biogás reduce la demanda biológica de oxígeno (DBO) y la cantidad total de materia orgánica en el purín.
• Bacterias desnitrificantes: Tras la etapa de la nitrificación aerobia, en la de desnitrificación anaerobia las bacterias convierten el nitrato (NO3-) en gas nitrógeno (N2), que se libera a la atmósfera. Entre las principales bacterias desnitrificantes están las de los géneros Pseudomonas, Paracoccus y Bacillus. Estas bacterias alternan entre la respiración aerobia y la desnitrificación. En ambientes sin oxígeno, cambian sus enzimas y vías metabólicas para realizar la reducción de nitrato en lugar de oxígeno. Esto les permite sobrevivir y realizar la desnitrificación en condiciones anaerobias.
• Bacterias fermentativas (Lactobacillus y Enterococcus): Estas bacterias fermentan los productos de la hidrólisis (azúcares y aminoácidos) en ácidos orgánicos (como el ácido láctico), alcoholes y gases como el hidrógeno y el dióxido de carbono. Además, la actividad fermentativa puede ayudar a reducir la producción de compuestos sulfurados malolientes. Estas bacterias convierten los polímeros orgánicos (carbohidratos, proteínas, lípidos) en ácidos grasos volátiles, alcoholes y gases como hidrógeno y dióxido de carbono, en la primera etapa de la digestión anaerobia.
• Bacterias sulfato-reductoras (Desulfovibrio y Desulfobacter): Las bacterias sulfato-reductoras son comunes en el tratamiento de purines porcinos debido a su capacidad para reducir sulfatos a sulfuro de hidrógeno. Mientras que la producción de H2S puede ser un problema debido a su olor y corrosividad, el manejo adecuado de estas bacterias y la implementación de tecnologías de control pueden mitigar dichos efectos. Además, pueden proporcionar beneficios en términos de precipitación de metales pesados, contribuyendo a un tratamiento más seguro y eficiente de los purines.

Instalación de tratamiento de purines. Foto: Rotecna.

BACTERIAS FACULTATIVAS

Las bacterias facultativas son cruciales en el tratamiento de purines porcinos debido a su capacidad para adaptarse a diferentes condiciones de oxígeno, tanto aeróbicas como anaeróbicas, lo que les permite adaptarse a diferentes entornos dentro del sistema de tratamiento de purines. Estas bacterias descomponen la materia orgánica, reducen olores, y mejoran la calidad del purín. Su uso en inoculantes microbianos y sistemas de tratamiento asegura una gestión eficiente y sostenible de los purines porcinos. A continuación, se describen algunas de las bacterias facultativas más comunes utilizadas comercialmente en el tratamiento de purines porcinos y sus efectos:

• Género Enterobacter: Pueden degradar la materia orgánica en presencia o ausencia de oxígeno, producen ácidos y gases en condiciones anaeróbicas. También ayudan a reducir olores, al degradar compuestos volátiles y malolientes.
• Género Escherichia: Aunque más conocidas por su papel en la microbiota intestinal, algunas cepas pueden ser utilizadas en la descomposición de materia orgánica en condiciones variables de oxígeno, contribuyendo a la reducción de la demanda biológica de oxígeno (DBO). Además, fermentan carbohidratos para producir ácidos orgánicos y gases como dióxido de carbono (CO2) y, en menor medida, metano (CH4) en condiciones anaeróbicas.
• Género Klebsiella: Capaces de degradar una variedad de compuestos orgánicos, mejorando la calidad del purín. Producen ácidos orgánicos y alcoholes durante la fermentación anaeróbica.
• Género Streptococcus: Contribuyen a la descomposición de materia orgánica en condiciones tanto aeróbicas como anaeróbicas. También producen ácidos orgánicos durante la fermentación, ayudando a estabilizar el purín.

La selección y gestión de bacterias adecuadas para la descomposición de las partes sólidas del purín de cerdo es esencial para un tratamiento eficiente. El uso combinado de diferentes tipos de bacterias, cada una con su rol específico, puede maximizar la descomposición de la materia orgánica, reducir olores y emisiones, y mejorar la calidad del fertilizante resultante.

A fin de favorecer la proliferación de unas u otras bacterias para obtener el efecto deseado en un tratamiento de purines, podemos inocular directamente cultivos bacterianos específicos para iniciar o acelerar el proceso de descomposición. También se pueden generar las condiciones que maximicen el crecimiento y actividad de los microorganismos que nos interesan, manteniendo la temperatura, pH y humedad adecuadas para el crecimiento y actividad de las bacterias seleccionadas.