uso de orina y heces en cultivos

8/8/2019 Uso de Orina Y Heces en Cultivos

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Lineamientos para el Uso de la Orina y de las Heces

en la Produccin de Cultivos

Hkan Jnsson Universidad de Ciencias Agrcolas de Suecia SLU

Anna Richert Stintzing VERNA Ecology, Inc

Bjrn Vinners Universidad de Ciencias Agrcolas de Suecia SLU

Eva Salomon Instituto Sueco de Ingeniera Agrcola y Ambiental(JTI)


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Programa EcoSanResInstituto Ambiental de Estocolmo

Lilla Nygatan 1

Box 2142

SE-103 14 Estocolmo, Suecia

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Contenido

Prefacio v

Resumen de los Lineamientos 1

Requisitos para el Crecimiento de las Plantas 2Macronutrientes 2Micronutrientes 3Respuesta de la cosecha y uso de los recursos 3

Nutrientes en la Excreta 5Balance de masas de los nutrientes 5Contenido de macronutrientes en la excreta 5Contenido de metales pesados y sustancias txicas en la excreta 8Composicin de los nutrientes en la orina y disponibilidad para lasplantas

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Composicin de los nutrientes en las heces y disponibilidad para lasplantas

10

Tratamiento higinico de la orina y las heces efectos en los nutrientes de las plantas 11Tratamientos primario y secundario 11Tratamiento Primario 12

Orina 12Heces deshidratacin usando aditivos 13

Tratamiento Secundario 13Orina 13Heces 14Heces incineracin 14Heces compostaje 14Heces almacenamiento 16Heces digestin 16Heces higienizacin qumica 17

Recomendaciones para el Uso de la Orina y las Heces en los Cultivos 17Orina 18

Consideraciones generales 18Efecto fertilizador de la orina 18Dilucin 19Tiempo de aplicacin 19

Almacenamiento en el suelo 21Tcnicas de aplicacin 21Dosis de aplicacin 22Experiencias 22

Heces 26Consideraciones generales 26Efecto fertilizador 26Tiempo de aplicacin 28Tcnicas de aplicacin 29Dosis de aplicacin 30Experiencias 32

Recomendaciones finales 34Excreta, recomendaciones generales 34

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Hkan Jnsson, Anna Richert Stintzing, Bjrn Vinners, Eva Salomon

Orina 34Heces 35

Vacos en el conocimiento 35

Adaptacin de estos lineamientos a las condiciones locales 35

Referencias 36

Figuras y Tablas

Figura 1. Los factores limitantes que regulan el crecimiento de las plantas 2Figura 2. El efecto en la produccin de cultivos de incrementar las tasas de aplicacin

del N disponible4

Figura 3. Tamao de las races de los cultivos de hortalizas 20Figura 4. Aplicacin de orina a las hortalizas 21Figura 5. Bayas y rosas fertilizadas con orina 23Figura 6. Distribucin de la orina antes de sembrar la cebada 24Figura 7. Ensayos de campo usando orina como fertilizante en puerros 25Figura 8. Espinacas fertilizadas y sin fertilizar 26Figura 9. rbol de mango fertilizado con heces 30Figura 10. Cebollas fertilizadas y sin fertilizar 32Figura 11. rboles frutales creciendo en pozos de Arbor Loo en Malawi 34

Tabla 1. Nuevos valores propuestos para la masa y nutrientes excretados en Suecia 6

Tabla 2. Suministro de alimentos (equivalente primario de las cosechas) en diferentespases en el 2000 6

Tabla 3. Excrecin de nutrientes estimada por persona en diversos pases 7Tabla 4. Concentraciones de metales pesados en la orina, en las heces, en la mezcla

orina+heces y en los residuos de cocina separados en la fuente, comparadoscon el estircol de aves de corral

8

Tabla 5. Anlisis del humus compostado derivado del suelo del pozo de una FosaAlterna y del humus del Skyloo comparados con un promedio de diversascapas vegetales

16

Tabla 6. Cantidades de N, P y K (Kg/ha) removidas por tonelada de fraccincomestible cosechada para los diferentes cultivos

17

Tabla 7. Resultados de los experimentos de campo usando orina humana comofertilizante para puerros 25

Tabla 8. Produccin promedio (gramos de peso fresco) en ensayos en hortalizasfertilizadas con orina en Zimbabwe

26

Tabla 9. Produccin promedio (gramos de peso fresco) en ensayos de plantascomparando el crecimiento nicamente en la capa vegetal, con el crecimientoen una mezcla de 50% de capa vegetal y 50% de composta de Fosa Alterna.

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Lineamientos para el Uso de la Orina y de las Heces en la Produccin de Cultivos

Prefacio

Estos lineamientos estn basados en nuestro conocimiento actual del uso de la orina y de las hecesen cultivos de pequea y gran escala. Hasta el momento, el uso de la orina y de las heces es limitadoen todo el mundo. Por lo tanto, estos lineamientos se fundamentan no solamente en nuestras

experiencias y las experiencias de otros como est documentado en las revistas cientficas, sinotambin en gran parte de las experiencias con tipos similares de fertilizantes, por ejemplo, compostay lodos procedentes de la digestin de los residuos slidos biodegradables. Experiencias adquiridasen muchos experimentos oportunos y motivadores alrededor del mundo, aunque no cientficamentepublicadas y analizadas, tambin dan a conocer estos lineamientos.

Deseamos subrayar los muchos experimentos ambiciosos y bien ejecutados por Peter Morgan,Aquamor, Zimbabwe. Damos las gracias a Peter no slo por compartir los resultados de estosexperimentos, sino tambin por colaborar con este texto y nuestro anlisis y por facilitarnos algunasde sus imgenes. Adicionalmente, estamos muy agradecidos por nuestras fructferas discusiones(especialmente va correo electrnico) en las cuales el ha compartido algunos de los conocimientos

que ha adquirido en sus actividades de investigacin y desarrollo del saneamiento ecolgicoDe igual manera damos las gracias a todos los expertos que participaron en nuestro grupo de

referencia: George Anna Clark (Mxico), Sidiki Gabriel Dembele (Mali), Jan Olof Drangert(Suecia), Gunder Edstrm y Almaz Terefe (Etiopa), Bekithemba Gumbo (Zimbabwe/Sudfrica), LiGuoxue (China), Edward Guzha (Zimbabwe), Watana Pinsem (Tailandia), Caroline Schnning(Suecia) y Liao Zongwen (China).

Mary McAfee ha revisado rpida y cuidadosamente nuestro uso de la lengua inglesa y por esto leestamos muy agradecidos.

Estos lineamientos han sido desarrollados dentro y financiados por EcoSanRes, una red internacionalbasada en el medio ambiente y el desarrollo de programas de saneamiento ecolgico financiada por

Asdi, la Agencia Sueca de Cooperacin Internacional.

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Resumen de los Lineamientos

Las recomendaciones para el uso agrcola de la excreta se fundamentan en el conocimiento delcontenido de nutrientes en la excreta, las cantidades excretadas, la composicin y disponibilidadde fertilizante para las plantas y el tratamiento de la excreta, que influencia sus propiedades. Se

presentan en el texto relaciones y datos que pueden constituir una base para adaptar loslineamientos a las condiciones locales. La orina y las heces son fertilizantes completos de altacalidad con bajo contenido de contaminantes, como metales pesados. La orina es rica ennitrgeno, mientras que las heces son ricas en fsforo, potasio y materia orgnica. La cantidadde los nutrientes excretados depende de las cantidades existentes en los alimentos consumidos,se presentan ecuaciones para el clculo del nitrgeno y fsforo en la excreta basadas enestadsticas fcilmente asequibles del suministro de protenas en los alimentos.

La excreta debe ser manejada y tratada de acuerdo a los lineamientos de higiene (Schnning yStenstrm, 2004) previo su uso en los cultivos. Las recomendaciones locales especficas para el

uso de la orina y de las heces en los cultivos deben estar basadas en las recomendaciones locales para la fertilizacin de cultivos. Las dosis de aplicacin para fertilizantes mineralesnitrogenados (urea o amonio) de tipo comercial, si existen, pueden ser usadas como base paralas recomendaciones del uso de la orina. Antes de traducir dichas recomendaciones a la orina,su concentracin de nitrgeno (N) debe ser analizada. De otro modo, se puede estimar unaconcentracin de nitrgeno de 3-7 g por litro. De no ser posible la obtencin derecomendaciones locales, una regla general es aplicar la orina producida por una personadurante un da (24 horas) a un metro cuadrado de terreno por estacin de crecimiento. Si toda laorina es recolectada, esta alcanzar para fertilizar 300.400 m2 de cultivos por persona por aocon N a una dosis razonable. Para la mayora de los cultivos, las dosis de aplicacin mxima,antes de correr el riesgo de efectos txicos, es por lo menos cuatro veces esta dosis. La orinacontiene tambin una gran cantidad de fsforo, suficiente para fertilizar hasta 600 m2 de cultivo

por persona y temporada de crecimiento, si la dosis de aplicacin se escoge para sustituir alfsforo removido, en cuanto a las heces vase ms abajo.

La orina puede ser aplicada pura o diluida. Sin embargo, su dosis de aplicacin siempre debebasarse en la tasa de aplicacin deseada del nutriente y cualquier necesidad adicional de aguadebe ser satisfecha con agua solamente, no orina diluida. Para evitar malos olores, prdida deamonaco y quemaduras foliares, la orina deber ser aplicada cerca al suelo e incorporada tan

pronto como sea posible.

La orina es un fertilizante de accin rpida cuyos nutrientes son mejor aprovechados si la

orina es aplicada antes de la etapa de siembra hasta dos tercios del periodo entre la siembra y lacosecha. El mejor efecto fertilizante resulta de utilizar heces y orina en combinacin, pero nonecesariamente en el mismo ao en la misma zona. La cantidad de orina a ser aplicada puede serdistribuida en una sola dosis o en varias dosis pequeas, bajo la mayora de circunstancias la

produccin total es la misma para cualquiera de las dos formas.

Para las heces, la dosis de aplicacin puede basarse en las recomendaciones locales para eluso de fertilizantes fosfatados. Esto da una dosis de aplicacin baja, y la mejora logradamediante la adicin de materia orgnica no es notaria. Sin embargo, las heces son a menudoaplicadas en dosis mayores, a las cuales la estructura y la capacidad de retencin de agua delsuelo son visiblemente mejoradas como resultado del incremento de materia orgnica.Generalmente se aade a las heces materia orgnica y cenizas, estas mejoran la capacidad de

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cantidad A vara de acuerdo a los cultivos, las regiones y los climas. Si esta cantidad esdesconocida, entonces la aplicacin de la orina de una persona durante un da por metrocuadrado (aprox. 1,5 litros de orina/m2 y temporada de cultivo) puede ser usada como reglageneral. Esto corresponde a la aplicacin de aproximadamente 40 110 Kg N/ha.

Cuando el rea no es un factor limitante, se puede aprovechar todo el efecto fertilizante de laorina, aunque la orina sea aplicada en diferentes dosis y en diferentes lugares, siempre y cuandola dosis en todos los lugares sea menor a la de la cantidad A (Figura 2).

La mayor eficiencia fertilizante, cuando el rea es tan limitada que la cantidad promedio debeestar sobre A, se obtiene manteniendo siempre la cantidad sobre toda el rea disponible, si todoslos cultivos tienen la misma demanda de N. La produccin aumenta cuando la aplicacinaumenta de la cantidad A a la cantidad B (Figura 2). Sin embargo, tanto la cantidad como lacalidad de la produccin son importantes y elevadas cantidades de N disponible pueden afectarla calidad, positiva y negativamente. Por ejemplo, la calidad del trigo es generalmente mejoradacon una alta dosis de N, mientras que la calidad de las papas, por ejemplo, puede disminuir ya

que los tubrculos pueden volverse acuosos. No obstante, el tiempo de aplicacin es importanteaqu ya que la absorcin de nutrientes de la mayora de cultivos disminuye luego de que elcultivo entra en la etapa generativa, como las espigas del maz, por ejemplo.

Figura 2. El efecto sobre la produccin de la cosecha de aumentar las tasas de aplicacin de Ndisponible, por ejemplo, en forma de orina. Hasta la cantidad A, el aumento de la produccin es lineal a

la adicin de orina. Entre A y B la produccin contina aumentando en respuesta al aumento defertilizante, pero a un ritmo ms lento. Ms all de la cantidad B, la aplicacin de fertilizante se vuelvetxica y la produccin disminuye si la tasa de aplicacin aumenta.

Si no existe informacin disponible para la cantidad B, entonces se puede usar como reglageneral una tasa cuatro veces mayor a la cantidad A, es decir aplicar la orina de una personadurante un da a un rea de 0,25 m2, correspondientes a una tasa de aplicacin aproximada de160 440 Kg N/ha.

Incluso si el rea es muy limitada, la tasa promedio nunca debe exceder la cantidad B,cantidades adicionales de N (por ejemplo orina) superiores a estas se vuelven txicas. La

cantidad de orina que no puede ser usada como fertilizante debe ser usada de otra manera, porejemplo, como un agente acelerador en el proceso de compostaje. Cuando se usa de esta

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manera, la mayora del N se pierde, pero los otros nutrientes permanecen en la composta y sevuelven disponibles para las plantas.

Nutrientes en la ExcretaBALANCE DE MASAS DE LOS NUTRIENTES

La masa no puede ser creada o destruida, excepto en reacciones nucleares, este hecho es la basede los ciclos sustentables de nutrientes de las plantas. Este tipo de ciclos existen en lanaturaleza, un ejemplo de ello es la sabana africana, donde la circulacin de los nutrientes de las

plantas entre la vegetacin y los animales ha sido sustentable por tanto tiempo que la jirafa hatenido tiempo para desarrollar su cuello largo! Con el saneamiento ecolgico buscamos crearciclos de nutrientes en las sociedades urbanas que sean tan sustentables como aquellos que

existen en el resto de la naturaleza.Los nutrientes consumidos abandonan el cuerpo humano con la excreta, una vez que este ha

concluido su desarrollo. Mientras el cuerpo continua creciendo, algunos nutrientes son tomadose integrados en los tejidos del cuerpo humano. El N es acumulado en las protenas, el P

principalmente en los huesos y msculos y el K en los nervios y msculos. Sin embargo, slouna porcin pequea de los nutrientes es retenida en el cuerpo an cuando los nios y losadolescentes crecen rpidamente. Segn clculos realizados de la dieta promedio y peso ganado

por los adolescentes suecos entre los 2 y 17 aos de edad (Becker, 1994) y la composicin delcuerpo humano (Garrow, 1993), la retencin en el cuerpo en desarrollo durante este perodo esaproximadamente 2%, 6% y 0,6% de N, P y K respectivamente. Una vez que el esqueleto y los

msculos alcanzan su talla completa, no se retienen ni acumulan ms nutrientes en el cuerpo.

Es as que, la cantidad de nutrientes excretados es esencialmente igual a la consumida. Estotiene tres implicaciones importantes: 1) La cantidad de nutrientes excretados puede calcularse a

partir de la ingesta de alimentos, en la que la informacin es a la vez mejor y ms fcilmentedisponible que en la excreta. 2) Si la excreta y los residuos orgnicos, as como el estircolanimal y los residuos de los cultivos, son reciclados, entonces la fertilidad de la tierra cultivable

puede mantenerse, ya que los productos reciclados contienen la misma cantidad de nutrientesque fueron utilizadas por los cultivos. 3) Las diferencias en la composicin de la excreta entrediversas regiones refleja las diferencias en el consumo de los cultivos ingeridos y porconsiguiente en la necesidad de nutrientes requeridos para mantener la fertilidad.

Independientemente de las cantidades y las concentraciones de los nutrientes en la excreta, unarecomendacin importante al fertilizar es tratar de distribuir los fertilizantes de la excreta en unrea similar a la que fue usada para producir los alimentos.

CONTENIDO DE MACRONUTRIENTES EN LA EXCRETA

Existen pocas mediciones de las cantidades y la composicin de la excreta humana y por endees necesario contar con un mtodo para calcular la composicin de la excreta a partir de unainformacin que sea fcil de obtener. Un mtodo, que usa las estadsticas de la Organizacin de

las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentacin (FAO) (www.fao.org) sobre elsuministro de alimentos disponible en varios pases, ha sido desarrollado por Jnsson y

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Vinners (2004). Este mtodo utiliza ecuaciones derivadas de las estadsticas de la FAO y unaestimacin de la excrecin media de la poblacin sueca (Tabla 1), donde extensas medicionesen la excreta han sido realizadas.

Tabla 1. Nuevos valores propuestos para la masa y nutrientes excretados en Suecia (Vinners, 2002)

Parmetro Unidad Orina HecesPapel

higinicoAguas negras (orina + heces)

Masahmeda

Kg/persona.ao 550 51 8,9 610

Masa seca Kg/ persona.ao 21 11 8,5 40,5

Nitrgeno g/ persona.ao 4000 550 4550

Fsforo g/ persona.ao 365 183 548

Sobre la base de la estimacin de la excrecin media, de los alimentos suministrados a la

poblacin Sueca de acuerdo a las estadsticas de la FAO y en un anlisis estadstico dediferentes productos alimenticios, se han desarrollado relaciones (ecuaciones 1-2) entre losalimentos suministrados de acuerdo a la FAO y la excrecin de N y P.

N= 0,13* Protena total de los alimentos Ecuacin 1

P= 0,011* (Protena total de los alimentos + Protena vegetal de los alimentos)Ecuacin 2

En las ecuaciones 1-2 las unidades del N y del P son las mismas que las de la protena de losalimentos. Como se muestra en la Ecuacin 2, existe una correlacin positiva fuerte entre loscontenidos de protena y el fsforo en los productos alimenticios. Adems, los alimentosvegetales contienen en promedio dos veces ms de fsforo por gramo que las protenas

animales, por lo que la protena vegetal se considera dos veces en la Ecuacin 2.Estas ecuaciones son tiles para la estimacin de la excrecin media de N y P en diferentes

pases. Las estadsticas de la FAO de los alimentos suministrados son la base para estasestimaciones, estas estadsticas estn disponibles en la pgina web de la FAO, bajo Datos denutricin Suministro de Alimentos Equivalente Primario de las Cosechas. En las Tablas 2 y3 se dan ejemplos de los resultados para dichas estimaciones para algunos pases.

Tabla 2. Suministro de alimentos (equivalente primario de las cosechas) en diferentes pases en el 2000(FAO, 2003)

Pas Energa totalKcal/cap.da

Energa vegetalKcal/cap.da

Protena totalg/cap.da

Protena vegetalg/cap.da

China, Asia 3029 2446 86 56Hait, Antillas 2056 1923 45 37India, Asia 2428 2234 57 47Sudfrica, frica 2886 2516 74 48Uganda, fricaoriental

2359 2218 55 45

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Tabla 3. Excrecin de nutrientes estimada por persona en diversos pases (Jnsson y Vinners, 2004)

PasNitrgenoKg/cap.ao

FsforoKg/cap.ao

PotasioKg/cap.ao

China, total 4.0 0.6 1.8

Orina 3.5 0.4 1.3Heces 0.5 0.2 0.5

Hait, total 2.1 0.3 1.2

Orina 1.9 0.2 0.9

Heces 0.3 0.1 0.3

India, total 2.7 0.4 1.5

Orina 2.3 0.3 1.1

Heces 0.3 0.1 0.4

Sudfrica, total 3.4 0.5 1.6

Orina 3.0 0.3 1.2

Heces 0.4 0.2 0.4

Uganda, total 2.5 0.4 1.4Orina 2.2 0.3 1.0

Heces 0.3 0.1 0.4

Estas estimaciones asumen que la prdida entre los alimentos suministrados y los alimentosconsumidos, es decir los residuos de alimentos generados, es relativamente igual en los distintos

pases. Esta suposicin es verificada por la informacin obtenida en China. La excrecin totalreportada por Gao et al. (2002) para China fue 4,4 Kg de N y 0,5 Kg de P. Estos valorescorresponden de manera certera con los calculados en la Tabla 3, considerando la dificultad derealizar mediciones representativas de la excrecin de una poblacin grande.

En la Tabla 3, la excrecin total ha sido dividida entre orina y heces, usndose para esto datossuecos. En Suecia, aproximadamente el 88% del N y 67% del P excretados se encuentran en laorina y el resto en las heces. La distribucin de los nutrientes entre la orina y las heces dependede que tan digerible es la dieta, ya que los nutrientes digeridos entran en el metabolismo y sonexcretados con la orina, mientras que las fracciones no digeridas son excretadas con las heces.Es as, que para pases donde la dieta es menos digerible que en Suecia, la orina contendr un

porcentaje menor al 88% de N y 67% de P excretados. Por ejemplo, la informacin de China(Gao et al., 2002) indica que la orina contiene aproximadamente el 70% del N y entre 25-60%del P excretados. Para reducir la incertidumbre de cmo los nutrientes, especialmente el P, estndistribuidos, se requieren ms mediciones de la composicin de la excreta en pases con dietas

menos digeribles.La digestibilidad tambin influencia la cantidad de heces excretada. En Suecia esta cantidad

es estimada en 51 Kg de masa hmeda (Vinners, 2002), en China se ha medido como 115Kg/persona por ao (Gao et al., 2002) y en Kenia como hasta 190 Kg/persona por ao (Pieper,1987). La masa seca fecal en Suecia es alrededor de 11 Kg y en China 22 Kg/persona por ao.Las concentraciones de nutrientes son estimadas por la cantidad de nutrientes en la materia fecaly su masa.

La concentracin de nutrientes de la orina excretada depende de las cantidades de nutrientes,que han sido estimadas arriba, y de la cantidad de lquido, que en promedio para los adultos seestima est en un rango entre 0,8-1,5 litros por persona por da y para nios alrededor de lamitad de esa cantidad (Lentner et al., 1981). Sobre esta base y sobre otras mediciones, el valor

propuesto para Suecia es de 1,5 litros por persona por da (550 litros/persona por ao, Vinners

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2002), mientras que Gao et al. (2002) report para China 1,6 litros por persona por da (580litros/persona por ao).

La orina es usada por el cuerpo como un medio para equilibrar los lquidos y sales y lacantidad de orina, por tanto, vara con el tiempo, la persona y las circunstancias. Por ejemplo, la

sudoracin excesiva resulta en una orina concentrada, mientras que el consumo de grandescantidades de lquidos diluye la orina. As, para determinar la dosis de aplicacin de la orinacomo fertilizante, el clculo se debe basar preferentemente en el nmero de personas y das enque ha sido recolectada, ya que esto proporciona una mejor indicacin del contenido denutrientes que el volumen.

CONTENIDO DE METALES PESADOS Y SUSTANCIAS TXICAS EN LA EXCRETA

El contenido de metales pesados y otras sustancias contaminantes como los residuos de

plaguicidas son generalmente bajos o muy bajos en la excreta, y dependen de las cantidades presentes en los productos consumidos. Los riones filtran la orina de la sangre. Contienesustancias que han entrado al metabolismo y, por tanto, los niveles de metales pesados en laorina son muy bajos (Jnsson et al., 1997; Jnsson et al., 1999; Johansson et al., 2001; Vinners,2002; Palmquist et al., 2004). El contenido de estas sustancias es mayor en las heces encomparacin con la orina. La causa principal de esto es que las heces consisten bsicamente enmateriales no metabolizados combinados con algunos materiales metabolizados. La proporcin

principal de micronutrientes y otros metales pesados pasa a travs del intestino sin ser afectada(Frasto da Silva y Williams, 1997). An as, las concentraciones de sustancias contaminantesen las heces son usualmente ms bajas que en los fertilizantes qumicos (por ejemplo, el

cadmio) y en el estircol de aves de corral (por ejemplo, el cromo y el plomo) (Tabla 4).Tabla 4. Concentraciones de metales pesados (cobre, zinc, cromo, nquel, plomo y cadmio) en la orina, enlas heces, en la mezcla orina+heces y en los residuos de cocina separados en la fuente, comparados con elestircol de aves de corral (FYM por sus siglas en ingls) en granjas de ganado orgnico en Suecia, tantoen g/Kg de peso hmedo y mg/Kg de P (calculado por SEPA, 1999; Vinners, 2002)

Unidad Cu Zn Cr Ni Pb Cd

Orina g/Kg ph 67 30 7 5 1 0Heces g/Kg ph 6667 65000 122 450 122 62Mezcla orina+ heces g/Kg ph 716 6420 18 49 13 7

Residuos de cocina g/Kg ph 6837 8717 1706 1025 3425 34

Ganado orgnico FYM g/Kg ph 5220 26640 684 630 184 23Orina mg/Kg P 101 45 10 7 2 1

Heces mg/Kg P 2186 21312 40 148 40 20Mezcla orina+ heces mg/Kg P 797 7146 20 54 15 7

Residuos de cocina mg/Kg P 5279 6731 1317 791 2644 26Ganado orgnico FYM mg/Kg P 3537 18049 463 427 124 16

Una gran proporcin de las hormonas producidas en nuestros cuerpos y de los productosfarmacuticos que consumimos son excretadas con la orina, sin embargo es razonable creer queel riesgo de efectos negativos en la cantidad y la calidad de los cultivos es insignificante. Todoslos mamferos producen hormonas y, durante el curso de la evolucin, estas han sido excretadas

en los ambientes terrestres. Es as, que la vegetacin y los microbios del suelo estn adaptados aellas, y pueden degradarlas. Adems, la cantidad de hormonas presentes en el estircol de los

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animales domsticos es por mucho mayor a la cantidad encontrada en la orina humana. As,aunque las valoraciones tericas basadas en pruebas con peces han indicado un riesgo deecotoxicidad del estradiol (Ambjerg-Nielsen et al., 2004) al aplicar la orina, los experimentos defertilizantes y la historia evolutiva demuestran que no existe un riesgo real.

La gran mayora de las sustancias farmacuticas se derivan de la naturaleza, incluso simuchas de ellas son producidas sintticamente, siendo encontradas y degradadas en losambientes naturales con una actividad microbiana diversa. Esto ha sido verificado en las plantasde tratamiento de aguas residuales ordinarias, donde la degradacin de sustancias farmacuticasmejora cuando el tiempo de retencin se prolong de un nmero de horas a un nmero de das.La orina y los fertilizantes fecales son mezclados en la zona vegetal, que posee una comunidadmicrobiana tan diversa y activa como la de las plantas de tratamiento de aguas residuales, y lassustancias son retenidas por meses en la capa vegetal. Esto significa que existe una cantidadsuficiente de tiempo para que los microbios degraden cualquier sustancia farmacutica y que losriesgos asociados a ello son reducidos.

En lo concerniente a hormonas y sustancias farmacuticas, parece ser mucho mejor reciclar laorina y las heces a la tierra cultivable que descargarlas en las aguas receptoras. Ya que, lossistemas acuticos no han estado nunca antes expuestos a las hormonas de los mamferos engrandes cantidades, no es sorprendente que el desarrollo del sexo de los peces y los reptiles sevea disturbado cuando ellos estn expuestos a los efluentes de aguas residuales.Adicionalmente, el tiempo de retencin de las aguas residuales en las plantas de tratamiento esmuy corto para degradar las sustancias farmacuticas y las aguas receptoras comnmente estnconectadas a las fuentes de agua. As, no es admirable que se haya detectado por dcadassustancias farmacuticas, no slo en, por ejemplo, las aguas receptoras de Berln sino tambinen las aguas subterrneas, que son la fuente de agua potable de Berln (Herberer et al., 1998).

Existen muchos indicios de que el posible riesgo de las sustancias farmacuticas en el sistemaagrcola es pequeo y mucho ms pequeo que los riesgos asociados con el sistema actual. Unode estos indicios es que en muchos pases el consumo humano de productos farmacuticos esmenor comparado con el de los animales domsticos, ya que en muchos pases la mayora dealimentos comerciales contienen antibiticos, que han sido aadidos para estimular elcrecimiento. Por otro lado el uso de productos farmacuticos es pequeo comparado con lacantidad de plaguicidas (insecticidas, fungicidas, bactericidas y herbicidas) usados en laagricultura, que son tan activos biolgicamente como las sustancias farmacuticas.

COMPOSICIN DE LOS NUTRIENTES EN LA ORINA Y DISPONIBILIDAD PARA LASPLANTAS

La orina ha sido filtrada por los riones y contiene nicamente sustancias de bajo pesomolecular. Al momento de la excrecin, el pH de la orina est generalmente alrededor de 6,

pero puede variar entre 4,5 y 8,2 (Lentner et al., 1981). El 75-90% del N es excretado como ureay el porcentaje remanente, principalmente, como amonio y creatinina (Lentner et al., 1981). Enla presencia de ureasa, la urea es rpidamente degradada a amonio y dixido de carbono(Ecuacin 3) y los iones de hidrxido producidos, normalmente incrementan el pH a 99,3.

Normalmente la ureasa se acumula en el sistema de tuberas de la orina y por tanto latransformacin antes mencionada es muy rpida, generalmente en cuestin de horas (Vinners

et al., 1999; Jnsson et al., 2000).

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urea agua ureasa amonio hidrxido carbonatoCO(NH2)2 + 3 H2O 2 NH4

+ + OH-+ HCO3- Ecuacin 3

El amonio est disponible directamente para las plantas y es un fertilizante de N excelente, loque se verifica por el hecho de que la urea (la cual es degradada a amonio por la ureasa en elsuelo) y el amonio son dos de los fertilizantes de N ms usados en el mundo. Muchos cultivos

prefieren el nitrato al amonio, sin ser esto un problema. El amonio aplicado en los suelos decultivo es transformado dentro de pocos das a nitrato (Ecuaciones 4-6). En suelos con unaactividad microbiana muy baja, estas transformaciones pueden tomar ms tiempo, debido a queson realizadas por microbios.

NH4+ + 1.5 O2=>NO2

-+ 2H+ + H2O Nitrosomonas Ecuacin 4

NO2-+ 0.5 O2=> NO3

- Nitrobacter Ecuacin 5

NH4+ + 2 O2=>NO3

-+ 2 H+ + H2O Transformacin acumulativa Ecuacin 6

La disponibilidad del N de la orina para las plantas es la misma que la de los fertilizantesqumicos de urea o amonio. Esto es de esperar, ya que el 90-100% del N de la orina seencuentra como urea y amonio y ha sido verificado en experimentos de fertilizacin (Kirchmany Pettersson, 1995; Richert Stintzing et al., 2001).

El P en la orina es prcticamente (95-100%) inorgnico y es excretado en forma de iones defosfato (Lentner et al., 1981). Estos iones estn disponibles directamente para las plantas y asno es sorprendente encontrar que su disponibilidad para las plantas sea tan buena como la delfosfato qumico (Kirchmann y Pettersson, 1995).

El K es excretado en la orina como iones, los cuales estn disponibles directamente para lasplantas. Esta es la misma forma proveda por los fertilizantes qumicos y por consiguiente suefecto fertilizante debe ser semejante.

El S es excretado principalmente en la forma de iones libres de sulfato (Lentner, 1981;Kirchmann y Pettersson, 1995), los cuales estn disponibles directamente para las plantas. Estaes la misma forma de S que en la mayora de fertilizantes qumicos y as el efecto fertilizante delS de la orina debe ser igual al de los fertilizantes de S qumicos.

COMPOSICIN DE LOS NUTRIENTES EN LAS HECES Y DISPONIBILIDAD PARALAS PLANTAS

Como se muestra arriba, la mayor cantidad de los nutrientes excretados se encuentra en la orina,que tiene una contaminacin extremadamente baja de metales pesados. La fraccin fecalcontiene tambin una cantidad grande de nutrientes, relativamente, descontaminados. Encomparacin con la orina, que tiene nutrientes solubles en agua, las heces contienen tantonutrientes solubles en agua como nutrientes que estn combinados en partculas grandesinsolubles en agua. Sin embargo, alrededor del 50% del N y la mayora del K en las heces sonsolubles en agua (Berger, 1960; Trmolires et al., 1961; Guyton, 1992; Frasto da Silva yWilliams, 1997). El P se encuentra principalmente como partculas de fosfato de calcio,lentamente soluble en agua (Frasto da Silva y Williams, 1997). El K se encuentra en su

mayora como iones disueltos.

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importante cuando el producto fecal es manipulado manualmente y menos importante cuando esmanipulado mecnicamente.

Existen varias opciones de tratamiento secundario; compostaje, digestin anaerobia,almacenamiento, tratamiento qumico e incineracin. Los tratamientos termoflicos

(compostaje, digestin anaerobia, incineracin) para la higienizacin dependen de que todo elmaterial alcance una temperatura lo suficientemente alta por un perodo de tiempo losuficientemente prolongado para asegurar la eliminacin de los patgenos. Este perodo varaentre segundos para la incineracin y das o incluso algunas semanas para el compostajetermoflico. Para lograr niveles de higienizacin similares, los otros tratamientos necesitan mstiempo y generalmente el decrecimiento de patgenos depende no solamente de la temperaturasino tambin de un sinnmero de otros parmetros, como la humedad, y el pH, entre otros.

El tratamiento tiene efectos en el contenido y disponibilidad par alas plantas de los nutrientesde las heces y este efecto vara segn los nutrientes y los tratamientos. El N y el S pueden

perderse en forma de gases, N2, SO2 y H2S, durante algunos tratamientos, pero los otros

nutrientes permanecen en el producto tratado, mientras no se formen lixiviados.

Tratamiento Primario

Orina

La orina es entubada del inodoro desviador de orina al contenedor de recoleccin. Debido a laacumulacin de ureasa, se forman sedimentos donde la orina ha permanecido inmvil por untiempo, por ejemplo, en el sifn del inodoro, en las tuberas que estn prcticamentehorizontales y en el tanque. Este sedimento consiste de estruvita (MgNH3PO4) y apatita(Ca10(PO4)6)(OH)2). Es formado porque el pH de la orina aumenta a 9-9,3 debido a la

degradacin de la urea a amonio (Ecuacin 4) y a este pH alto las concentraciones iniciales defosfato, magnesio, calcio y amonio ya no son solubles sino que se precipitan. Del P de la orina,el 30% o ms se transforma eventualmente en sedimentos (Jnsson et al., 2000; Udert et al.,2003). Si las tuberas poseen una pendiente mnima del 1% y su dimetro es lo suficientementegrande (para tuberas horizontales 75 mm) los sedimentos fluyen al tanque de recoleccin,donde se forma una capa inferior. Esta es lquida y puede ser manipulada en conjunto con elresto de la orina.

Dado el caso de que los sedimentos sean manipulados y reutilizados con el resto de la orina,no se alteraran ni la cantidad, ni la disponibilidad de nutrientes. La concentracin de P en elsedimento inferior puede ser ms del doble que en el resto de la orina. Es as, que estos

sedimentos pueden ser utilizados para cultivos con altas demandas de P o manipulados con elresto de la orina. En el ltimo caso, el producto fertilizando deber preferiblemente sermezclado antes de ser aplicado para obtener una dosis uniforme.

El pH alto de la orina en el tanque de recoleccin, normalmente 9-9,3, aadido a la altaconcentracin de amonio, significa que existe el riesgo de perder N en forma de amonaco conla aireacin (Ecuaciones 7 y 8). Sin embargo, estas prdidas son fcilmente eliminadas aldisear el sistema de tal manera que el tanque y las tuberas no sean ventilados, sino solamentela presin igualada. Esto tambin elimina el riesgo de malos olores del sistema de orina. Laorina es muy corrosiva por lo que los tanques deben ser de un material resistente, por ejemplo,

plstico o concreto de alta calidad; se debe evitar el uso de metales.

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NH4+ + OH => NH3(aq) + H2O Ecuacin 7

NH3 (aq) => NH3(g) Ecuacin 8

Heces - deshidratacin usando aditivos

El tratamiento primario ms comn de las heces es la recoleccin en una cmara ventilada, amenudo con algn aditivo, como cenizas vegetales, cal o tierra seca. El aditivo debe ser seco yes normalmente mucho ms seco que las heces, que al momento de la excrecin tienen uncontenido de materia seca similar al 20% mientras que el contenido de materia seca de la tierraseca y cenizas es generalmente entre un 85-100%. Es as, que el contenido de materia seca de lamezcla es mucho ms alto que el de las heces, aunque no ocurra un secado por aireacin. Esteaumento del contenido de materia seca reduce el riesgo de olores y moscas. Reduce algunos

patgenos, y el efecto es reforzado si el aditivo tiene un pH alto, como el de la cal o el de lascenizas vegetales. El riesgo de moscas es reducido ms eficientemente si el aditivo se aplica detal manera que la superficie fresca de las heces no quede nunca expuesta, es decir si el aditivo

es aadido despus de cada defecacin de modo que cubra completamente la superficie de lasheces frescas.

Los aditivos proporcionan diferentes nutrientes. La ceniza vegetal es rica en K, P y calcio y latierra tambin contiene estos nutrientes. Estos nutrientes, obviamente, contribuyen aincrementar la cantidad total de nutrientes en la mezcla fecal.

Si se aade ceniza o tierra despus de cada uso del inodoro, entonces las heces se secarnrpidamente, ya que la humedad es transportada y compartida con el material secante. El pHalto de la ceniza y la cal junto a una rpida reduccin del nivel de humedad de las hecessignifica que la degradacin biolgica es pequea si se ha usado suficiente aditivo. As, las

prdidas de materia orgnica y N de la mezcla fecal son pequeas.En el proceso de secado, todos los nutrientes excepto el N y la mayora de la materia orgnica

son conservados. Algn N se pierde como amonaco y algo de materia orgnica fcilmentedegradable tambin se degrada y se pierde como dixido de carbono y agua. Sin embargo, si elsecado es rpido las prdidas son pequeas ya que la degradacin biolgica adicional se reducey cesa cuando el nivel de humedad decrece a niveles bajos. En este caso, solamente una parte dela materia orgnica soluble en agua y del N, inicialmente alrededor del 50% del N total(Trmolires et al., 1961), corren el riesgo de perderse. Si el secado es lento, ocurrir una mayordegradacin biolgica y por consiguiente habr mayores prdidas de materia orgnica y N.

Tratamiento Secundario

Orina

El almacenamiento de la orina por separado es un mtodo de tratamiento secundario sencillo yeconmico. En el tanque de almacenamiento ocurren los mismos procesos que en el tanque derecoleccin. Mientras el tanque tenga una presin equilibrada y no sea ventilado, no se

producirn prdidas de nutrientes ni cambios en su disponibilidad. El contenido de P de lossedimentos inferiores es alto y puede ser usado para plantas cuya demanda de P es elevada, casocontrario este deber ser mezclado con el resto del contenido del tanque antes de la aplicacin,

para proveer una dosis uniforme.

La higienizacin que se da cuando la orina es almacenada por separado no puede ser

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confiable cuando la orina es almacenada conjuntamente con heces, puesto que las hecesaumentan el nmero de patgenos, y la capacidad de amortiguamiento y la materia orgnica. Esas, que al mezclar la orina con las heces, esto aumenta simultneamente la necesidad dehigienizacin y reduce el efecto de higienizacin a tal punto que no puede confiarse en este.

Heces

El N y S son nutrientes que podran perderse durante el tratamiento secundario. Los factores queinfluencian su destino son la cantidad de aireacin y degradacin que ocurre en el tratamiento.

Heces incineracin

La incineracin es un proceso aerbico con una degradacin completa de la materia orgnica.Por lo tanto, si las heces son exitosa y completamente incineradas, bsicamente se perder todoel N y el S en las emanaciones de gas, mientras prcticamente todo el P y el K permanecern enla ceniza. Al igual que la ceniza vegetal, la ceniza de la incineracin exitosa es un concentrado y

un fertilizante higinico con alto contenido de P y K. Para utilizar de mejor manera se debeaplicar cuidadosamente este fertilizante concentrado (vase en la seccin Heces, subseccinTcnicas de aplicacin abajo).

Heces - compostaje

Compostaje termoflico

El compostaje termoflico, as como la incineracin, es un proceso aerbico que depende delcalor de la materia orgnica en descomposicin para alcanzar la temperatura deseada, > 50C,durante un nmero de das que asegure una reduccin segura de patgenos (Vinners et al.,2003a; Schnning y Stenstrm, 2004). Una alta tasa de descomposicin es necesaria si lacomposta debe llegar a esta temperatura elevada. La descomposicin requiere de muchooxgeno y el peso total de aire necesario para el proceso de compostaje es usualmente variasveces el del sustrato (Haug, 1993). En un compostaje exitoso, el pH del sustrato aumenta a 8-9,incluso si el pH inicial es bajo (~5) (Eklind y Kirchmann, 2000; Beck-Friis et al., 2001, 2003).El incremento de pH se debe en gran parte al N orgnico (protena) que se degrada y formaamonaco (Haug, 1993; Beck-Friis et al., 2003).

La combinacin del amonaco, una temperatura elevada, un pH alto y una aireacin elevadasignifica que el N en forma de amonaco se pierde. Estas prdidas disminuyen de alguna manerasi la relacin C/N del sustrato aumenta mediante el uso de aditivos altos en carbono, por

ejemplo, hojas, paja o papel. Sin embargo, si la relacin C/N se vuelve muy alta (>30-35),entonces el proceso de compostaje es ms lento, perjudicando el alcance de las temperaturasrequeridas. Con relaciones de C/N que dan como resultado un compostaje exitoso, las prdidasde N generalmente son del rango del 10-50% (Eklind y Kirchmann, 2000; Jnsson et al., 2003).Si la orina de la letrina y las heces son compostadas conjuntamente en lugar de nicamente lasheces, entonces la entrada de N en la composta aumenta de 3-8 veces y la mayora del N de laorina se pierde, ya que est bsicamente en forma de amonaco, que escapa fcilmente delcompostaje aerobio.

La fraccin principal (entre 90-95%) del N en la composta final es N orgnico (Sonesson,1996; Eklind y Kirchmann, 2000). Este N orgnico se vuelve disponible para las plantas

solamente si es degradado adicionalmente en el suelo. El N remanente, 5-10% del total, esamonio y nitrato, que estn disponibles directamente para las plantas.

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La disponibilidad de K, S y P en el material compostado es alta. Si existen fugas de lixiviadosdurante o despus del proceso, debido a la lluvia o a un sustrato hmedo, entonces la mayora delas fracciones disponibles de estos nutrientes se perdern. Por lo tanto, es importante que elcompostaje sea manejado de tal manera que no se permita el escape de lixiviados.

Un sustrato basado completamente en heces no es normalmente suficiente para alcanzartemperaturas termoflicas, especialmente si las heces han sido mezcladas con ceniza o cal. Esnecesario aadir sustratos fcilmente degradables, generalmente en cantidades muchas vecesmayores a la cantidad de heces. Este sustrato suplementario puede consistir, por ejemplo, deresiduos de los mercados de alimentos, desperdicios industriales de fcil descomposicin oresiduos de la cocina separados en la fuente. Estas adiciones afectan las concentraciones denutrientes en la composta. A ms de esto, se requiere una operacin y mantenimiento excelentes

para alcanzar la operacin termoflica.

Compostaje a bajas temperaturas

El compostaje mesoflicto y la descomposicin aerobia a temperaturas ambientales, aqullamados colectivamente como compostaje a bajas temperaturas, son mejor caracterizados comovariantes a baja temperatura del compostaje termoflico y estos procesos son de igual maneraaerbicos. Los productos de estos procesos son, cuando maduros, igual de degradados que losdel compostaje termoflico y los productos finales de la descomposicin aerobia a estastemperaturas, dixido de carbono y agua son tambin iguales. El pH final y las prdidas de Ntotal son tambin similares, 10-50%, a las del compostaje termoflico (Eklind y Kirchmann,2000), como es probablemente la disponibilidad del producto final para las plantas. Las dosdiferencias principales entre los dos tipos de procesos de compostaje son: primero que lahigienizacin alcanzada mediante altas temperaturas en el compostaje termoflico no se da en el

compostaje a bajas temperaturas, y segundo que la necesidad adicional de sustrato fcilmentedegradable, as como de entradas extensivas de operacin y mantenimiento es menor.

La descripcin anterior de la descomposicin aerobia en gran medida tiene lugar tambincuando el proceso se lleva a cabo en el suelo, como es el caso del Arbor Loo y Fosa Alterna(vase la nota al pie de la Tabla 5). La prdida de amonaco de estos procesos puede, sinembargo, ser menor que la del compostaje sobre el suelo, ya que algo de amonaco podradispersarse en el suelo circundante, ser disuelto en el suelo mojado y posiblemente ser utilizado

por las plantas. Es especialmente ventajoso si algn cultivo es plantado en el pozo del ArborLoo o de la Fosa alterna. El cultivo requiere humedad para sobrevivir, lo que significa que elamonaco que se dispersa hacia arriba es tambin disuelto en suelo mojado y utilizado por las

plantas. No obstante, existe un riesgo de prdidas de N por lixiviados durante la recoleccin y elprocesamiento en los pozos. Este riesgo incrementa probablemente con el tamao del pozo ycon la cantidad de orina depositada en el. Para letrinas convencionales, esta prdida, en el estede Bostwana, ha sido bien cuantificada y vara entre 1 y 50% (Jacks et al., 1999).

Se ha realizado un trabajo extensivo en Zimbabwe en compostaje a bajas temperaturas deheces (Morgan, 2003). Anlisis del humus extrado de los pozos superficiales donde se aadisuelo a la combinacin de las heces y orina y se permiti compostar, muestra un material rico enla todos los nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas, en comparacin con la capavegetal normal.

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Tabla 5. Anlisis del humus compostado derivado del suelo del pozo de una Fosa Alterna y delhumus del Skyloo comparados con un promedio de diversas capas vegetales luego de dossemanas de incubacin

Procedencia del suelo pHmin-Nppm

mg/Kg

Pppm

mg/Kg

Kppm

mg/Kg

Cappm

mg/Kg

Mgppm

mg/Kg

Capa vegetal local(promedio de 9 muestras)

5,5 38 44 195 3200 870

Skyloo humus (promediode 8 muestras)

6,7 232 297 1200 12800 2900

Suelo del pozo de Fosaalterna(promedio de10muestras)

6,8 275 292 1750 4800 1200

El N mineral fue analizado mediante el proceso de Kjeldahl para el N mineral (nitrito, nitrato y amonio). La clasificacin delos suelos locales en Zimbabwe cataloga: menos de 20 ppm como baja, 20-30 como media, 30-40 como adecuada y 40ppm como buena. Consecuentemente, los suelos producidos por el Skyloo y la Fosa Alterna son muy ricos en esta escalaen minerales, N disponible para las plantas. Las muestras de capa vegetal usadas en la tabla de arriba estn dentro de unrango adecuado.

El P fue analizado con el proceso de extraccin de resina. Este muestra el P disponible, no el P total. Menos de 7 ppm escatalogado como bajo, 7-15 marginal, 15-30 medio, 30-50 adecuado, 50-66 bueno, 67-79 muy bueno y 80 ppm como alto.Los suelos generados por el Skyloo y la Fosa Alterna son muy altos en P.

Ca, Mg y K fueron extrados con acetato de amonio.

La Fosa Alterna es un sistema de inodoro de doble fosa en el cual tierra, cenizas, hojas y excreta (orina ms heces) sondepositados en uno de los dos fosas poco profundos (generalmente alrededor de 1,2 m de profundidad). El uso de las fosasse alterna en intervalos de 12 meses, opera nicamente una fosa a la vez, mientras que la segunda fosa est en proceso decompostaje. Se requiere ms o menos un ao o ms para que una familia llene una fosa con la mezcla de los ingredientesantes mencionados. Es as, que este sistema permite una operacin continua cclica, con la excavacin de humus cada ao yel uso alterno de las fosas cada ao El Skyloo es un inodoro desviador de orina de una sola cmara donde la orina esconducida hacia fuera y recolectada para su uso posterior como fertilizante para las plantas y las heces caen dentro de uncontenedor, como un balde, en la cmara poco profunda. Se aade luego de cada defecacin tierra y cenizas vegetales a las

heces. Cuando el balde est casi lleno, su contenido es movido a un sitio de compostaje secundario donde se aade mstierra y la mezcla se mantiene hmeda. Este proceso da como resultado una composta valiosa dentro de un tiempo.

Heces - almacenamiento

Otra alternativa de tratamiento secundario es el almacenamiento en un estado seco al ambiente oa una temperatura mayor. La reduccin de patgenos aumenta con el incremento de latemperatura ambiental (Moe e Izurieta, 2004). Si el nivel de humedad se mantiene bajo, >20%durante todo el almacenamiento, entonces la degradacin es baja y las prdidas de N y materiaorgnica tambin. Estas sustancias son conservadas y, despus de la incorporacin en el suelo y

el humedecimiento, ellas son degradadas de la misma manera que el material en un compostajemesoflico o en un Arbor Loo. Adicionalmente, puesto que la degradacin tiene lugar en

pequeos volmenes en suelo hmedo con una planta sembrada, el riesgo de prdida deamonaco o prdidas por lixiviados es virtualmente nulo.

Heces - digestin

La digestin anaerobia a temperaturas termoflicas, mesoflicas o ambientales es otra opcinpara el tratamiento secundario de las heces. Los digestores son cerrados y todas las sustanciasque entran salen de ellos, ya sea con el biogas y/o con los residuos de digestin. En la digestin,una gran parte de materia orgnica se degrada a biogas (metano y dixido de carbono). Una

gran cantidad de S orgnico es mineralizado de las protenas y algo de ello deja el proceso comocido sulfhdrico contaminando el biogas. Una gran porcin del N orgnico es mineralizada de

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las protenas y as el N de los residuos consiste en gran parte (50-70%) de amonio (Berg, 2000),el remanente es N orgnico. El amonio est disponible directamente para las plantas y ladisponibilidad de los otros nutrientes para las plantas es tambin buena. Los residuos de ladigestin deben ser manipulados cuidadosamente para no perder el amonio como gas amonaco.

Heces higienizacin qumica

La higienizacin de las heces puede ser alcanzada mezclndolas con urea. La urea es degradadaa amonio por la ureasa que ocurre naturalmente en las heces. Por lo tanto, este proceso

probablemente funciona mejor si las heces estn en forma de lodo, que puede ser mezclado. Enel lodo, el equilibrio es establecido entre el amonio y el amonaco (Ecuacin 7). El amonaco estxico para los microbios y la reduccin de patgenos es muy buena en el proceso (Vinners etal., 2003b). Las adiciones de ceniza y cal que incrementan el pH durante el tratamiento primarioempujan la Ecuacin 7 al lado derecho y por tanto se incrementa el efecto higienizante. Estetratamiento debe ser realizado en un contenedor cerrado. El proceso es similar alalmacenamiento, en este no ocurre degradacin de las heces y consecuentemente no se pierdenni materia orgnica ni N. Son dejados para que los microbios en el suelo prosperen luego de laaplicacin del lodo como fertilizante. El contenido de amonio de este lodo es mayor al queexiste en la orina y en los residuos de la digestin. Por ende, es un excelente fertilizante, pero aligual que los residuos de la digestin debe ser manipulado con cuidado para evitar prdidas deamonaco.

Recomendaciones para el Uso de la Orina y las Heces en losCultivos

Un punto de inicio al decidir la dosis de aplicacin de la orina y las heces son lasrecomendaciones locales para el uso convencional del N (preferentemente urea o fertilizantes deamonio) y fertilizantes de fsforo2. Si no existen recomendaciones locales disponibles, se puedeestimar las cantidades de nutrientes absorbidos por el cultivo. En la Tabla 6 se presenta laremocin por tonelada de fraccin comestible cosechada para algunos cultivos. Estas cantidadesdeben ser multiplicadas por la cosecha estimada para obtener las cantidades de nutrientesabsorbidos.

Tabla 6. Cantidades de N, P y K (Kg/ha) removidas por tonelada de fraccin comestible cosechadapara los diferentes cultivos (Autoridad de Alimentos de Suecia, 2004)

Cultivo CantidadKg/ha

Contenido de

agua%

NKg/ha PKg/ha KKg/ha

Cereales

Maz, seco* 1000 10 15.1 2.1 2.9

Maz, fresco 1000 69 6.2 1.1 2.9Mijo 1000 14 16.8 2.4 2.2

Arroz, sin pilar 1000 12 12.4 3.0 2.3Sorgo 1000 11 17.6 2.9 3.5Trigo 1000 14 17.5 3.6 3.8

Otros

Judas verdes, frescas 1000 90 2.9 0.4 2.4

2 Vase las secciones Orina y Heces ms abajo por mayor informacin sobre las tasas de aplicacin.

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Papas 1000 80 2.9 0.3 4.7Lentejas, secas 1000 12 38.4 3.8 7.9Cebollas 1000 91 1.9 0.4 1.9Calabaza 1000 92 1.6 0.4 3.4Frjol, seco 1000 11 35.2 4.1 9.9Soya, seca 1000 10 59.5 5.5 17.0

Espinaca 1000 94 3.0 0.3 5.6Tomates 1000 93 1.4 0.3 2.1Sanda 1000 91 1.0 0.1 1.2

Col 1000 92 2.2 0.3 2.7

* USDA, 2004.

Cabe recordar que una tasa de aplicacin correspondiente a la cantidad de nutrientes removidospor la fraccin comestible del cultivo es menor que la tasa de aplicacin necesaria para obtenerla mayor produccin del cultivo, especialmente en suelos con baja fertilidad. El fertilizantesuministrado debe proveer nutrientes para las races, el cultivo y los residuos del cultivo

removidos del campo; existen generalmente prdidas adicionales de N, K y S en particular atravs de los lixiviados, y de N tambin por volatilizacin. Algunos nutrientes son perdidostambin si los residuos del procesamiento del cultivo no son devueltos al campo comofertilizante. Otro aspecto importante es que el P aadido es usualmente absorbido por el suelo,especialmente si el suelo es pobre en P. Por lo tanto, las cantidades calculadas de la Tabla 6establecen el nivel de aplicacin mnimo necesario para mantener la fertilidad. Tasas deaplicacin ms altas, a menudo del doble, son necesarias para incrementar simultneamente lafertilidad del suelo, que es necesaria para obtener una alta produccin en suelos pobres. Noobstante, si el N es suministrado a cultivos fijadores de N, por ejemplo, frjol y arbejas, suhabilidad fijadora de N ser subutilizada.

ORINAConsideraciones generales

La orina es una fuente valiosa de nutrientes, usada desde tiempos antiguos para aumentar elcrecimiento de las plantas, especialmente de las verduras de hojas. Existen diferentes manerasde usar la orina. La manera ms obvia es usar la orina directamente para fertilizar los cultivos yeste es el uso para el cual se dan recomendaciones ms abajo. Otra posibilidad, que conlleva

prdidas considerables de amonaco, es usar la orina para mejorar el proceso de compostaje delos sustratos ricos en carbono. Recomendaciones para el uso de compostas son presentadas enla seccin Heces. Una gran diversidad de opciones para el proceso de secado o de la

concentracin de la orina han sido presentadas, pero el uso de estos productos no es tratado eneste texto.

El siguiente texto supone que la orina se maneja de acuerdo a los lineamientos dados enmateria de higiene para la orina (Schnning y Stenstrm, 2004).

Efecto fertilizador de la orina

La orina usada directamente o luego del almacenamiento es una alternativa de alta calidad ybajo costo a la aplicacin de fertilizantes minerales ricos en N en la produccin vegetal. Losnutrientes en la orina estn en forma inica y su disponibilidad para las plantas es comparablecon la de los fertilizantes qumicos (Johansson et al., 2001; Kirchmann y Pettersson, 1995;Kvarmo, 1998; Richert Stintzing et al., 2001). La orina se aprovecha mejor como fertilizante

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directo para cultivos con alta demanda de N y verduras de hojas. Si existen recomendacionespara el uso de fertilizantes de N (urea, amonio o nitrato) en cultivos y en una regin especfica,un buen inicio para saber como usar la orina es extrapolar estas recomendaciones a la orina. Laextrapolacin se simplifica si la concentracin de N contenida en la orina es conocida. Si no loson, entonces una regla general es usar una concentracin de 3-7 gramos de N por litro de orina

(Vinners, 2002; Jnsson y Vinners, 2004). La orina contiene tambin grandes cantidades de Py K, pero debido a su alto contenido de N, sus relaciones P/N y K/N son ms bajas que enmuchos fertilizantes minerales usados para la produccin vegetal.

La produccin alcanzada cuando se fertiliza con orina vara en funcin de muchos factores.Un aspecto importante es la condicin del suelo. El efecto de la orina, as como el de losfertilizantes qumicos, es de alguna manera menor en un suelo con un bajo contenido orgnicoque en un suelo con un alto contenido orgnico. La experiencia demuestra que es beneficioso

para la fertilidad de los suelos aplicar tanto la orina y las heces u otros fertilizantes orgnicos enel suelo, pero deben ser aplicados en aos diferentes y para diferentes tipos de cultivos.

Dilucin

La orina puede ser aplicada pura (sin diluir) o diluida con agua, lo que se practica en muchoslugares. El factor de dilucin vara aproximadamente entre 1:1 (1 parte de agua por 1 parte deorina) a 10:1, el ms comn parece ser 3:1. La dilucin implica un incremento del volumen queser aplicado y as el trabajo, el equipo necesario, la energa usada y el riesgo de compactacindel suelo se incrementan.

La dilucin tiene la ventaja de disminuir, o eliminar, el riesgo de una sobre fertilizacin, deaplicar la orina en dosis tan altas que se vuelva txica para el cultivo. Sin embargo,independientemente de si la orina se aplica diluida o pura, la orina es un fertilizante y debe, as

como los fertilizantes qumicos muy concentrados, ser aplicada en las dosis correspondientes deaplicacin de N deseado, aunque se debe aadir agua de acuerdo a las necesidades de las

plantas. Por lo tanto, la orina se puede aplicar pura o incluso concentrada en la tierra, que luegoser irrigada de acuerdo a los requerimientos de agua del cultivo. La orina tambin puede serdiluida en el agua de riego a una tasa que depender de las necesidades de nutrientes y el aguadel cultivo. La aplicacin de una mezcla de agua/orina generalmente requiere ser dispersadamediante irrigacin con agua solamente.

La orina diluida debe ser manipulada de la misma manera que la orina. Para evitar malosolores, prdidas de amonaco, generacin de aerosoles, quemaduras y posible contaminacin enlas plantas por patgenos remanentes, la orina deber ser aplicada cerca, o incorporada en latierra. La fertilizacin foliar no se recomienda.

En reas donde la salinizacin del suelo es un problema, se recomienda la fertilizacin conorina nicamente si esta proporciona un buen aumento en la produccin. Si la salinizacin es elfactor ms limitante, se necesitan otras mejoras para incrementar la fertilidad del suelo que laaplicacin de la orina.

Tiempo de aplicacin

En las etapas iniciales de siembra, una buena disponibilidad de todos los nutrientes esimportante para incentivar el crecimiento. En la produccin de cultivos a gran escala, la

estrategia normal de fertilizacin es la aplicacin de nutrientes una o dos veces por temporadade crecimiento. Si el fertilizante se aplica solamente una vez, esto deber ser realizado

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generalmente antes o al momento de sembrar. Si el cultivo es fertilizado dos veces, la segundafertilizacin puede realizarse despus de aproximadamente una cuarta parte del tiempotranscurrido entre la siembra y la cosecha, variando esto segn las necesidades del cultivo.

El cultivo tambin puede ser fertilizado continuamente, por ejemplo, si la orina es recolectada

en contenedores pequeos, y usada ms o menos directamente. Sin embargo, una vez que elcultivo entre en su etapa reproductiva difcilmente tomar ms nutrientes. Un ejemplo es elmaz, el fertilizante aplicado hasta antes de que la planta produzca espigas es bien utilizado,

pero despus de esta etapa la absorcin de nutrientes del suelo disminuye, ya que en esta etapalos nutrientes son trasladados principalmente dentro de la planta (Marschner, 1997). Esto seaprecia completamente en las recomendaciones del uso de fertilizantes qumicos. Por ejemplo,en Zimbabwe, donde el maz es cosechado de 3-5 meses despus de la siembra, larecomendacin es fertilizar el maz tres veces, pero a ms tardar 2 meses despus de haber sidosembrado.

Como regla general, la fertilizacin debera parar como mximo entre las dos terceras y tres

cuartas partes del tiempo transcurrido entre la siembra y la cosecha. Algunas verduras,especialmente las de hojas, son cosechadas antes de alcanzar su etapa reproductiva y por tanto elfertilizante aplicado cerca del tiempo de cosecha puede ser utilizado. Sin embargo, un tiempo deespera de un mes entre la fertilizacin y la cosecha es muy ventajoso desde el punto de vistahiginico y es recomendado para todos los cultivos de consumo crudo (Schnning y Stenstrm,2004).

Un aspecto recalcado a menudo es el riesgo de lixiviacin de los nutrientes. En regionesdonde hay fuertes lluvias durante la etapa de cultivo, la aplicacin repetida de orina podra serun seguro contra la prdida de todos los nutrientes en un evento de lluvia. Cabe recordar que lalixiviacin despus de la fertilizacin es pequea en comparacin con la lixiviacin de una

letrina o de dejar que la orina desviada se infiltre en la tierra cerca del inodoro.

La cantidad total de orina aplicada y su nmero de aplicaciones dependern de la necesidadde N de las plantas y del tamao de sus races. El tamao de las races vara ampliamente entrelos diferentes tipos de cultivos (Figura 3). Las plantas con sistemas de races ineficientes o

pequeos, por ejemplo, las zanahorias, las cebollas y la lechuga pueden beneficiarse derepetidas aplicaciones de orina durante el tiempo de cultivo (Thorup-Kristensen, 2001).

Figura 3. Tamao de las races de los cultivos de hortalizas. Dibujo: Kim Gutekunst, JTI.

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higinico de los aerosoles.

El riego por goteo utilizando orina como fertilizante es otra tcnica de aplicacin potencial.Sin embargo, cuando se usa esta tcnica, se debe tomar medidas para evitar las obstruccionescausadas por la precipitacin de las sales que forman los sedimentos ya que la cantidad total de

precipitacin suele aumentar despus de la dilucin puesto que el agua generalmente contienemagnesio y calcio.

Algunos cultivos, por ejemplo, los tomates, son sensibles a tener sus races expuestas a laorina, por lo menos cuando las plantas son pequeas, mientras que en muchos cultivos no seobservan efectos negativos en absoluto. Por lo que, antes de conocer la sensibilidad de uncultivo, es preferible no exponer a la vez las races de la planta a la orina, ya sea pura o diluida.En lugar de ello, la orina puede ser aplicada antes de la siembra o a cierta distancia de las

plantas para que los nutrientes estn al alcance de las races, pero las races no estn sumergidas.Para plantas anuales esta distancia puede ser 10 cm.

Dosis de aplicacin

Un punto inicial para el dimensionamiento de la aplicacin de orina son las recomendacioneslocales para el uso de fertilizantes minerales de N, preferiblemente urea o fertilizantes deamonio. Si estas recomendaciones no estn disponibles, se puede estimar las cantidades de losnutrientes removidos por el cultivo, las cuales estn dadas en la Tabla 6 para algunos cultivos.

La orina puede ser recomendada para la mayora de cultivos. Al ser especialmente rica en N,es aconsejable dar prioridad a los cultivos que tienen un gran valor y responden bien al N, comola espinaca, coliflor, plantas ornamentales y maz. No obstante, no existe ninguna razn para nousar la orina, si existe suficiente, como fertilizante en otros cultivos, ya que las experiencias en

todo el mundo muestran buenos resultados.

Experiencias

La orina humana ha sido usada como fertilizante en jardines a pequea escala por largo tiempoen muchos lugares alrededor del mundo, pero, este uso no est documentado (Figura 5).

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Figura 5. Grosellas espinosas, grosellas negras y rosas fertilizadas con orina en un jardn en Uppsala,Suecia. Foto: Hkan Jnsson, SLU.

La orina se ha probado como fertilizante en cultivos de lechuga en invernadero en Mxico

(Guadarrama et al., 2002). Existen ensayos comparando la orina con la composta, la mezcla deorina y composta y sin fertilizante alguno. La dosis de aplicacin fue de 150 Kg de N total porhectrea en todos los ensayos, excepto para la muestra sin fertilizante. La orina dio la mejor

produccin de lechuga, a causa de su alta disponibilidad de N. Se reportaron resultadosparecidos para otros cultivos de hortalizas.

La orina fue probada como fertilizante en cebada en Suecia durante 1997-1999 (Johanssson etal., 2001; Richert Stintzing et al., 2001; Rodhe et al., 2004). Los resultados demostraron que elefecto del N de la orina correspondi aproximadamente al 90% de el de cantidades iguales defertilizantes minerales de nitrato de amonio.

En ensayos de campo en granjas orgnicas durante 1997-1999, la orina humana fue probadacomo fertilizante en granos de primavera y trigo de invierno (Lundstrm y Lindn, 2001). Parael trigo de invierno, las aplicaciones de orina se realizaron en la primavera en el cultivo encrecimiento. Se realiz una comparacin con gallinaza seca y carne + harina de huesos. Laorina humana correspondiente a 40, 80 y 120 Kg N/ha aument la produccin de grano de trigode invierno en un promedio de 750, 1500 y 2000 Kg/ha, respectivamente. La gallinaza seca

produjo un incremento en la produccin de, en promedio, alrededor de 600, 1100 y 1500 Kg/ha,respectivamente. La carne seca + harina de huesos ocasionaron el menor incremento en la

produccin, alrededor de 400, 800 y 1200 Kg/ha, respectivamente. En promedio para los tresniveles de fertilizacin de N, el incremento de la produccin del trigo de invierno fue 18 Kg degrano por Kg de N para la orina humana, 14 Kg para la gallinaza seca y 10 Kg para la

carne+harina de huesos. Estos datos muestran que la disponibilidad de N en la orina para lasplantas es mayor que en la gallinaza y en la carne + harina de huesos, lo cual es de esperar ya

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que la gallinaza y la carne + harina de huesos tienen una fraccin mayor de N orgnico. Para eltrigo de primavera, la produccin increment y la utilizacin de N fue menor, probablementedebido a los altos niveles de N disponible para las plantas en el suelo al inicio de la etapa decultivo.

Figura 6. Aplicando la orina antes de sembrar la cebada, as como la cebada fertilizada con orina en laetapa inicial. Foto: Mats Johansson, VERNA.

La orina ha sido probada como fertilizante en cebada y praderas en invernadero y ensayos decampo en Alemania (Simons y Clemens, 2004). La orina en algunos ensayos fue acidificada

para reducir las emisiones de amonaco y la contaminacin microbiana. Los resultados de losensayos de campo demostraron que el efecto fertilizante de la orina era ms alto que el del

fertilizante mineral en la produccin de cebada. No existi diferencia en la produccin entre losterrenos fertilizados con orina acidificada y orina no tratada.

Se ha experimentado con orina como fertilizante en cultivos de acelgas en Etiopa (Sundin,1999). La produccin de los terrenos fertilizados fue hasta cuatro veces la de los terrenos sinfertilizar. La orina ha sido probada tambin como fertilizante en cultivos de algodn y sorgo enMali (Dembele, com. pers.). Los resultados son prometedores y los ensayos continuaron duranteel 2004.

Se ha probado la orina como fertilizante en cultivos de amaranto en Mxico (Clark, com. pers.). Los resultados demuestran que una combinacin de orina y gallinaza da la mayor

produccin, 2.350 Kg/ha. La gallinaza sola da una produccin de 1.900 Kg/ha. La orina humanaaplicada sola genera una produccin de 1.500 Kg/ha y la muestra de control sin fertilizar diouna produccin de 875 Kg/ha. La cantidad de N aplicada fue de 150 Kg N/ha en los tresensayos. Un muestreo del suelo demostr que no existen diferencias entre los ensayos en lo querespecta a las caractersticas fsicas o qumicas.

En un ensayo de campo en Suecia en el 2002, se probaron diferentes estrategias de aplicacinde la orina como fertilizante en puerros (Bth, 2003). El fertilizar con orina increment la

produccin al triple. Ni la produccin ni la absorcin de nutrientes se vio considerablementeafectada por el hecho de si la misma cantidad total de orina fue aplicada en dos dosis o divididaen pequeas dosis aplicadas cada 14 das. La eficiencia del N (es decir el rendimiento del N

(rendimiento del N en parcelas no fertilizadas)/N aadido), al usar orina humana fue alta, yendodesde 47% hasta 66%. Esto est en el mismo nivel que cuando se usan fertilizantes minerales.

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La eficiencia de N de la mayora de otros fertilizantes orgnicos, por ejemplo, de la composta,est generalmente entre 5 y 30%.

Tabla 7. Resultados de los experimentos de campo usando orina humana como fertilizante para puerros.No existi una diferencia estadstica significante entre los ensayos A, B y C (segn Bth, 2003)

Ensayo Dosis de NKg/ha**

Produccinton ha*

Produccin NKg/ha**

A orina cada 14 das 150 54 111

B orina dos veces 150 51 110

C orina cada 14 das + potasio extra 150 55 115D Sin fertilizar 0 17 24

* ton/ha= Kg/10 m2

** Kg/ha= gr/10 m2

Figura 7. Ensayos de campo usando orina como fertilizante en puerros. Foto: Anna Richert Stintzing,VERNA.

Se han llevado a cabo ensayos con orina con varios tipos de hortalizas en Zimbabwe (Morgan,2003). Las plantas fueron cultivadas en baldes de cemento de 10 litros y alimentadas con medio

litro de una mezcla de agua/orina con una relacin 3:1 tres veces por semana. Se cultivarontestigos sin fertilizante para comparacin. El incremento en la produccin fue grande pero no serealiz un anlisis estadstico.

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Figura 8. Las espinacas de la izquierda no fueron fertilizadas. Las espinacas de la derecha fueron

fertilizadas con orina diluida, en tres partes de agua por una de orina, aplicada dos veces por semana.Foto: Peter Morgan, Aquamor.

Tabla 8. Produccin promedio (gramos de peso fresco) en ensayos en hortalizas fertilizadas con orina enZimbabwe (Morgan, 2003)

Plantas, perodo decrecimiento y nmero de

repeticionesn

Plantas sin fertilizarg

Fertilizadas, 3:1 agua/orinaaplicacin 3x por semana

g

Produccin relativafertilizadas a sin

fertilizar

Lechuga, 30 das (n = 3) 230 500 2.2

Lechuga, 33 das (n = 3) 120 345 2.9

Espinaca, 30 das (n = 3) 52 350 6.7Covo, 8 semanas (n = 3) 135 545 4.0

Tomate, 4 meses (n = 9) 1680 6084 3.6

HECES

Consideraciones generales

Mientras la cantidad total de nutrientes excretados con las heces es menor que con la orina, laconcentracin de nutrientes, y especialmente P y K es ms alta en las heces y, al ser usada comofertilizante, la materia fecal puede incrementar significativamente la produccin de las plantas.El P es particularmente valioso para la planta en su desarrollo inicial e importante para un buendesarrollo de las races. A ms de proveer macro y micronutrientes, las heces contienen materiaorgnica, que aumenta la capacidad de retencin del agua y la capacidad de amortiguamientodel suelo, sirve como alimento para los microorganismos y es importante para mejorar laestructura del suelo. Sin embargo, el riesgo de altas concentraciones de patgenos en las heceses grande y por lo tanto es importante que las heces sean manipuladas de tal manera que losriesgos de transmisin de enfermedades sean mnimos. Se deben seguir los lineamientos dehigiene relevantes (Schnning y Stenstrm, 2004).

Efecto fertilizador

Cabe sealar que las heces contribuyen a la produccin del cultivo por su efecto fertilizante y

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por su efecto mejorador del suelo. El efecto fertilizante de las heces vara mucho ms que elefecto de la orina. Esto se da principalmente por que la cantidad de N que se encuentra en formamineral en las heces vara considerablemente segn la estrategia de tratamiento aplicada, comose mencion anteriormente. Otra razn es que se usan diferentes aditivos en los tratamientos yestos aditivos contribuyen con el contenido total de nutrientes y materia orgnica en el producto

fecal tratado. Finalmente, el contenido y las propiedades de la materia orgnica en las hecestratadas difieren mucho entre los distintos tratamientos.

El efecto mejorador del suelo consiste en incrementar la capacidad de amortiguamiento, lacapacidad de retencin de humedad y contribuir a la alimentacin de la actividad microbiana.Todo esto est relacionado con la adicin de materia orgnica y, en cierta medida, las sustanciasminerales en la ceniza al suelo. El efecto mejorador del suelo vara de acuerdo a los mismos

principios expuestos con anterioridad.

Cenizas

La incineracin de las heces da como resultado una ceniza con un alto contenido de P y K ascomo de otros macro y micronutrientes. Sin embargo, el N y el S se pierden con la emanacinde gas. Por lo tanto, las cenizas son un fertilizante de PK con micronutrientes y un pH elevado,que aumentan la capacidad de amortiguamiento del suelo. La disponibilidad de nutrientes paralas plantas en la ceniza es buena siempre y cuando la temperatura de incineracin no sea losuficientemente alta como para derretir la ceniza. Si es as, la disponibilidad de nutrientes paralas plantas probablemente se reduzca drsticamente.

La cantidad y contenido de ceniza que es generada en la incineracin vara. Dependiendo deltratamiento primario seleccionado, se puede aadir cenizas, tierra, cal u otro material secante, loque afecta la incineracin. Se puede necesitar ms combustible. La ceniza y la cal contribuyen a

aumentar el efecto del pH en el producto, un efecto deseado ya que el pH de la mayora de lossuelos es menor al ptimo, 6-7 para la mayora de cultivos. En suelos con un pH muy bajo (4-5)este es un efecto muy importante para la siembra y tambin para obtener el beneficio completode la fertilizacin con, por ejemplo, orina, que ha sido demostrado tanto en Uganda como enZimbabwe.

Composta de procesos de compostaje termoflico o a bajas temperaturas

En muchos aspectos, el compostaje funciona como una incineracin lenta y parcial mediada pormicrobios. A menudo se pierde un 40-70% de la materia orgnica y algo menos de N. El Nremanente es encontrado principalmente, alrededor del 90%, en forma orgnica y este slo est

disponible para las plantas segn la tasa de degradacin, que es lenta por que la materiaorgnica restante es ms estable que la materia orgnica inicial. Esta materia orgnica establemejora la capacidad de retencin de agua y de amortiguamiento del suelo. El P es tambin hastacierto punto, pero no tanto como el N, encontrado en forma orgnica, mientras que el K seencuentra principalmente en forma inica y, por tanto, a disposicin de las plantas. La compostase debe aplicar como un fertilizante completo de PK o como un mejorador de suelo.

Las adiciones de residuos orgnicos en el proceso de compostaje, al igual que las adicionesrealizadas en el tratamiento primario, obviamente afectan la cantidad y caractersticas de lacomposta.

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Heces secas por deshidratacin y almacenamiento

Si el secado es rpido y se logra un bajo nivel de humedad, las prdidas tanto de materiaorgnica como de N son pequeas. La mayor parte de materia orgnica se conserva y en laaplicacin mejora el suelo y sirve como alimento para los microbios del suelo. Es as, que en

comparacin con el compostaje, el almacenamiento en seco de las heces recicla ms materiaorgnica y N al suelo, pero la materia orgnica es menos estable. La materia fecal seca es unfertilizante completo en PK, que contribuye tambin con cantidades considerables de N.

Residuos de la digestin anaerobia

En la digestin anaerobia, se degrada aproximadamente la misma cantidad de materia orgnicaque en el compostaje, 40-70%, pero el N mineralizado no se pierde, como sucede en elcompostaje. En lugar de ello el N permanece como amonio en los residuos de la digestin.Alrededor del 40-70% del N encontrado en el residuo est en forma de amonio, que esfcilmente disponible para las plantas. Para la mayora de cultivos los residuos de la digestin

estn bien balanceados, son de accin rpida y un fertilizante completo (kerhielm y RichertStintzing, en publicacin). En la mayora de procesos de digestin, se aaden otros sustratoscomo estircol y residuos orgnicos domsticos, que naturalmente afectan a la cantidad y lacomposicin del residuo de la digestin.

Tratamiento qumico con urea

Cuando las heces son tratadas con urea, el contenido de amonaco se eleva a niveles altos, tanaltos o inclusive ms altos que en la orina pura. El alto contenido de P y K en las heces significaque se trata de un fertilizante bien balanceado y completo. Las heces tratadas con urea deben seraplicadas de acuerdo a su contenido de N mineral. La adicin de ceniza u otro aditivo durante el

tratamiento primario contribuyen con las propiedades del producto.

Tiempo de aplicacin

Indiferentemente de como han sido tratadas las heces, ellas debern ser aplicadas antes de lasiembra. Esto se debe a que las heces contienen grandes cantidades de P y la disponibilidad de Pes muy importante para el buen desarrollo de las plantas pequeas y de las races. Las hecesdeben ser aplicadas de tal manera que entren en contacto con la solucin del suelo, que puededisolver y transportar los nutrientes a las races. Por tanto, los productos fecales deben ser bienincorporados en el suelo y esto debe ser realizado antes de la siembra para no perturbar a las

plantas pequeas.

Por ltimo, las heces contienen inicialmente grandes cantidades de patgenos y, porconsiguiente, es deseable colocar varias barreras entre ellas y la cosecha de alimentos, paraminimizar el riesgo de transmisin de enfermedades mediante los cultivos alimenticiosfertilizados con heces. El tratamiento secundario es una de estas barreras, y la aplicacin y lacobertura cuidadosa de las heces tratadas antes de la siembra es otra barrera contra latransmisin de enfermedades. Una tercera barrera contra la transmisin de enfermedades esevitar usar las heces como fertilizante para hortalizas de consumo crudo. En climas con unaestacin seca antes de la etapa de cultivo, el producto fecal debera ser aplicado durante laestacin seca o al final de la estacin de crecimiento anterior.

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Tcnicas de aplicacin

Dos de los mayores beneficios de las heces son su contenido de P y de materia orgnica. Parausarlas completamente, la materia fecal debe ser aplicada a una profundidad donde el suelo

permanezca hmedo, ya que el P slo est disponible para las plantas, en la medida en que se

disuelve en el suelo mojado. De igual manera, la capacidad de retencin de agua y la capacidadde amortiguamiento de la materia orgnica son utilizadas en toda su extensin solamente encondiciones hmedas. Es as que, el fertilizante fecal, indiferentemente de si es en forma decenizas, composta, residuos de digestin o lodos tratados, debe ser aplicado a tal profundidad yde tal manera que est totalmente cubierto por la capa superior del suelo. Sin embargo, la

profundidad de enraizamiento de las plantas es limitada, y si las heces son aplicadas aprofundidades que exceden la profundidad de las races, los nutrientes no estarn disponiblespara las plantas.

La tcnica de aplicacin vara en funcin de la aplicacin deseada. Si la tasa de aplicacindeseada es alta, es decir, se dispone de grandes cantidades en relacin con el rea a ser

fertilizada, las heces pueden ser sepultadas en el suelo en una capa que est cubierta por lasuperficie del suelo no mezclada con ningn producto fecal, formando una cama. Si la tasa deaplicacin es muy alta, es ventajoso si la capa se mezcla con suelo subyacente antes de sercubierta por el suelo superficial. La excavacin se usa a pequea escala, mientras que a granescala se prefiere el arado, ya que cubre bien el producto con suelo que no ha sido mezclado. Sila tasa de aplicacin es baja, el producto fecal es preferible aplicarlo en surcos cubiertos porsuelo sin mezclar. A ms bajas tasas de aplicacin, el producto fecal puede ser aplicado enagujeros cerca de donde sern sembradas las plantas. El tamao de los surcos o agujerosdepende del producto a ser aplicado. Ellos, naturalmente, tienen que ser ms grandes si el

producto a ser aplicado es deshidratado o heces almacenadas con un alto contenido de papel

higinico, que si se trata de cenizas. El producto fecal debe ser siempre bien cubierto y serdispuesto de tal manera que est al alcance de las races, pero no sea su nico medio de cultivo.

El contenido de amonaco de los residuos de digestin y de los lodos del tratamiento con ureaes alto. Estos productos deben ser almacenados, manipulados y aplicados de tal manera que sereduzca al mnimo las prdidas de amonaco. Esto implica el almacenamiento en contenedorescubiertos y una rpida incorporacin en el suelo. Las cenizas son un fertilizante concentrado ydeben ser cuidadosamente distribuidas para utilizar su contenido de nutrientes de la manera mseficaz. Aplicar la ceniza uniformemente puede ser difcil. Esto se simplifica si se mezcla con unagente de abultamiento como la arena o el suelo seco.

El uso de heces en la produccin de rboles es un ejemplo de cmo la aplicacin en unagujero puede ser usada para cultivos perennes. Al plantar un rbol, las heces secas,compostadas o incineradas pueden ser usadas para mejorar la fertilidad del suelo. Una maneraconveniente de aplicar las heces es mezclar con una pala de heces secas o compostadas el suelodel agujero que ha sido excavado para plantar el rbol. Esto estimular el crecimiento inicial.

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Figura 9. Sabtenga, Burkina Faso. rbol de mango fertilizado con heces al momento de la siembra y condosis de orina regularmente durante la etapa de crecimiento. Foto: Anna Richert Stintzing, VERNA.

Dosis de aplicacin

Las tasas a las cuales la mayora de productos fecales pueden ser aplicados varan notablemente.Los dos efectos ms beneficiosos ha ser obtenidos de la mayora de productos fecales son susuministro de P y de materia orgnica. Los principales beneficios de estos efectos son logradoscon tasas de aplicacin muy variadas. La excrecin de P con las heces es grande, en Suecia

alrededor de 0,2 y en China 0,2-0,3 Kg/persona por ao, y si el P es aplicado a la tasa deabsorcin del cultivo, entonces la materia fecal de una persona es suficiente para fertilizar entre200-300 m2 de trigo con un nivel de produccin de 3000 Kg/ha por persona. Sin embargo, enmuchos lugares, el suelo est tan desprovisto de P que la tasa de aplicacin recomendada es 510veces la tasa de absorcin, y en este caso la materia fecal de una persona en un ao contendrsuficiente P para fertilizar 20-40 m2. As, en suelos con bajos niveles de P, la materia fecal deuna familia de cinco personas puede suministrar 100-200 m2 de trigo con P a un nivel de

produccin de 3000 Kg/ha. A esta alta tasa de aplicacin, la mayora de P permanecer en elsuelo, mejorndolo.

Cuando se trata del contenido de materia orgnica en el producto fecal, se necesitan tasas ms

altas de aplicacin para alcanzar efectos en el sistema del suelo, que a su vez, den unaproduccin mayor, como se muestra ms abajo.

La cantidad de materia orgnica excretada en las heces, en varios pases parece estar en elrango de 10 Kg (Suecia) a 20 Kg (China) por persona y ao. Adicionalmente, en Suecia se usancerca de 8 Kg/persona/ao de papel higinico. Si el papel higinico se incluye en la compostafecal, la composta resultante, luego de las prdidas de 40-70% de materia orgnica, contienealrededor de 10 Kg de materia orgnica por persona y ao tanto en China como en Suecia.

La materia seca de la capa vegetal de un metro cuadrado y 25 cm de profundidad pesa cercade 300 Kg. Si el contenido inicial de la materia orgnica en el suelo es el 1%, entonces un metro

cuadrado de capa vegetal contiene 3 kg de materia orgnica pura. Este nivel de materiaorgnica es producto de las propiedades del suelo, de la historia de cultivo y del clima. Para

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Lineamientos para el Uso de la Orina y de las He

uso de orina y heces en cultivos

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