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Segmento especial
Bioinsumos basados en biofermentos en la Universidad Técnica
Nacional, Costa Rica
Bioinputs based on bioferments at the Universidad Técnica Nacional, Costa
Rica
Bioinsumos baseados em biofermentos na Universidade Técnica Nacional,
Costa Rica
Manuel Amador Benavides
Universidad Técnica Nacional, Costa Rica
mhamador@utn.ac.cr
Desde enero del 2019 se inicia la cooperación entre la universidad Técnica
Nacional (UTN) sede Atenas y COOPEATENAS, se estructura una relación que
desarrolla una investigación sobre el uso alternativo de bioinsumos en
sustitución de insumos químicos que usan en la cooperativa. La propuesta
parte del interés de ambas partes para evaluar alternativas, dado que el uso
y costo de agroquímicos incrementan anualmente, disminuyendo la
rentabilidad debido al estancamiento de los precios finales en los mercados de
café de la cooperativa. Se consideró, además, las limitadas investigaciones
en otras universidades o centros de investigación sobre la búsqueda de nuevos
insumos, con menor costo y menor residualidad. Las universidades deben
construir procesos y herramientas de inmediata utilidad para la sociedad civil,
como herramientas para los productores agropecuarios y fortaleciendo las
unidades académicas que forman profesionales para el sector agropecuario.
La propuesta ha consistido en la síntesis de biofermentos para la nutrición de
plantas para utilización en café, a través de socios de COOPEATENAS e iniciar,
sistemáticamente, pruebas en la nutrición de forrajes dentro de la sede, que,
a su vez, son usados en la alimentación de bovinos y búfalos en la sede.
Los biofermentos son utilizados hace algún tiempo por agricultores de
Centroamérica y Latinoamérica, como respuesta a la búsqueda de opciones
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de sustancias químicas elaboradas industrialmente, hasta el momento
reconocido como un reconocimiento empírico dado las limitadas bases
científicas de sus componentes. Hasta el momento, también, se considera su
composición como una alternativa que inicia con poblaciones de bacterias
recolectadas en bosques de la misma región donde se producen, en nuestro
caso, cercana a la sede de Atenas.
Los biofermentos tienen una composición muy sencilla. La base fundamental
es la hojarasca que es recolectada en los bosques primarios y secundarios. La
experiencia nos ha enseñado que las poblaciones bacterianas también se
encuentran en las cepas de bambú, dando muy buen resultado posterior en el
biofermento como producto final.
Las prácticas agrícolas actuales están relacionadas con un impacto negativo
en el ambiente, la disminución de la fertilidad de los suelos, altos costos,
dependencia del uso de sustancias químicas y baja rentabilidad. En este
sentido, FAO (2017) ha definido varias amenazas de los suelos a nivel mundial,
entre las que se encuentra el desequilibrio de los ciclos de nutrientes y la
disminución de la biodiversidad de los suelos. Los factores mencionados
afectan, especialmente, a los pequeños productores, incluyendo la agricultura
familiar de subsistencia.
Entre las recomendaciones de la FAO (2017) para preservar y mejorar la
biodiversidad del suelo se encuentra la aplicación de enmiendas orgánicas.
Entre ellos, los abonos orgánicos líquidos (biofermentos) y sólidos, los cuales
son una atractiva innovación tecnológica de bajo costo y sencilla elaboración
y aplicación. Su uso se asocia con mayor fertilidad de suelos, plantas mejor
nutridas y saludables, por ende, productos de mayor calidad. Es un abono
totalmente orgánico y se asocia con una mejora en cantidad y calidad de la
producción y altos estándares de calidad por tratarse de un abono natural.
La elaboración de biofermentos parte del uso de un inóculo inicial consistente
de mantillo de bosque, que en Centroamérica se le ha llamado
“microorganismos de montaña” (MM). Se ha documentado que los
biofermentos mejoran la calidad de abonos sólidos, liberan nutrientes y
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aumentan su disponibilidad para el crecimiento de las plantas y control de
patógenos.
Es particularmente importante para la sede de Atenas, ampliar su gestión
tecnológica hacia otras herramientas que, a su vez, contribuyan a la mitigación
del cambio climático. La sensibilidad lograda por la vinculación con los
objetivos de sostenibilidad desde la esencia de la formación misma es la base
filosófica para la construcción de innovación para beneficio de la sociedad.
La UTN sede de Atenas ha tomado vanguardia en la investigación sobre
bioinsumos, se alía con COOPEATENAS para investigar la respuesta de la
aplicación de bioinsumos en café y completa su proceso con Zenat-CENIbiot a
fin de profundizar la investigación sobre la composición y calidad de
biofermentos debido a la presencia de microorganismos involucrados en la
fermentación de materiales que son mezclados en la formulación.
Tal y como se ha intercambiado con agricultores y ganaderos, es urgente la
búsqueda y validación de insumos accesibles en precio y aplicabilidad e
impacto, debido a nuevas normas de los mercados regionales, nacionales e
internacionales.
La UTN tiene claridad sobre la importancia de continuar las investigaciones
innovadoras para la gestión y uso de bioinsumos en actividades agrícolas y
pecuarias. Dada la vocación en producción animal de la sede de Atenas,
ahora existe una tendencia a evaluar el comportamiento de aplicación de
biofermentos a los forrajes, evaluación simultáneamente la aplicación con el
pastoreo de bovinos y búfalos.
Preparación de biofermentos
Se inicia con la recolección de materia orgánica, preferiblemente de bosque
primario, en el que se pueden encontrar grandes cantidades de hojarasca
acumulada. Normalmente, si se levanta la primera capa de hojas en
descomposición y encontrarán “costras” o acumulaciones de poblaciones
bacteriales de color blanco o rosado. De acuerdo con la experiencia generada
en la sede de Atenas, UTN, normalmente estas acumulaciones o “manchas”
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son de poblaciones benéficas que luego controlarán a bacterias no deseadas
en el proceso de fermentación.
Para continuar con el proceso, se recolectan alrededor de cuatro sacos de 45
kg de ese tipo de hojarasca que lleva a un lugar donde se podrá realizar la
mezcla con otros materiales y multiplicar la presencia de las bacterias. La
recomendación de acuerdo con lo experimentado en la sede, la hojarasca debe
mezclarse con semolina (pulidura de arroz, ingrediente de alimento animal) y
melaza (producto de la industria azucarera, utilizada en alimentación animal).
En casi todos los casos, se recomienda agregar forraje picado, producto de la
cosecha de los puntos de crecimiento de las primeras horas de la mañana,
donde se presume existen poblaciones bacterianas importantes que pueden
reforzar la fermentación del preparado.
Esta mezcla deberá almacenarse en estantes o recipientes prensados de
manera que queden sellados y en una condición anaeróbica durante uno o dos
meses, es donde se lleva a cabo la multiplicación de las bacterias y la primera
fermentación y se aprovechan las bacterias para preparar ese primer bloque
que ayudará a la fermentación posterior.
Después de cumplir con el periodo, se preparan bloques de alrededor de 15
kg (como se aprecia en la siguiente figura) en materiales de cedazo que son
envueltos como té, para pasar a sumergir en un recipiente con suero de queso
o vinazas y melaza, donde se continúa la fermentación; este proceso dura
unos 15 días más.
Figura 1. Preparación de biofermentos
Nota: la fuente de la figura 1 es de elaboración propia.
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Una vez pasado el periodo, se aplican los diferentes minerales, por separado,
utilizando un estañón para diferentes minerales. Se usan fuentes de fósforo,
potasio, magnesio, manganeso, boro, sílice. Se preparan por aparte, es decir,
se exponen a las bacterias fermentadas y en el que sucede la formación del
Quelato (compuesto químico nuevo, mineral de más fácil absorción en la
planta).
Figura 2. Utilización de estañones
Nota: la fuente de la figura 2 es de elaboración propia.
La exposición de los minerales al primer fermentado, llamado fase líquida lleva
unos 15 adicionales, momento final donde cada uno de los nutrientes
fermentados se puede mezclar y obtener el compuesto multimineral que se
requiera, de acuerdo con el requerimiento del cultivo o forraje.
Figura 3. Compuesto final de biofermento
Nota: la fuente de la figura 3 es de elaboración propia.
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Con base en los resultados obtenidos hasta ahora en la alianza con
COOPEATENAS, es oportuno contar con mayores investigaciones en otros
ciclos productivos como hortalizas en ambiente protegido y el cultivo de
forrajes para uso de los animales de la sede. Hasta ahora, se ha demostrado
preliminarmente que los biofermentos reducen significativamente los costos
de las aplicaciones sin bajar los rendimientos.
En la UTN, las pruebas con utilización de biofermentos y compost en algunas
actividades agrícolas y pecuarias se facilitaron, dada la apertura de las
estrategias de la universidad para buscar nuevas alternativas y desarrollar
nuevos experimentos, para comprobar su aporte en el rendimiento, tanto en
café, cacao y forrajes. Los análisis contemplan la valoración de usar insumos
con poca o nula posibilidad de contaminación y bajo costo, así como la
comparación con el uso de insumos ya utilizados, de manera que la UTN podría
consolidar una línea de investigación innovadora para los productores
agrícolas y pecuarios.
Figura 4. Proceso de fermentación simplificado
Nota: la fuente de la figura 4 es de elaboración propia.
La figura 4 simplifica el proceso de fermentación que se realiza desde la
recolección de hojarasca con microorganismos desde el bosque.
Alianzas estratégicas
Como se mencionó, algunos resultados hasta ahora en la utilización de
biofermentos, provienen de resultados de investigaciones no formales,
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avances empíricos de agricultores que buscan sus propias soluciones.
Mediante este proceso de investigación- desarrollo pueden enmarcarse
beneficios económicos e impacto agronómico, por un lado, resultados
concretos para las organizaciones de agricultores y, por otro, la motivación a
los estudiantes para trabajar en temas actuales en búsqueda conjunta de
soluciones para los pequeños agricultores.
Es importante mencionar que la UTN y el CENIBiot comparten enfoques
metodológicos y prácticos, derivando procedimientos y nuevas herramientas
para acompañar a COOPEATENAS. Se inició con la construcción de una planta
de producción de biofermentos, por su parte, CENIBiot ha contribuido con la
caracterización de la comunidad microbiana de los biofermentos.
El fortalecimiento de la alianza está basado en la construcción de un proceso
que evalúe abonos alternativos en varios cultivos (inicialmente café cacao y
forrajes), considerando que por mucho tiempo se ha dependido de abonos e
insumos químicos por recomendaciones de las instituciones y el Estado, ha
creado una tradición técnica.
El proceso experimental se ha extendido por varios años, por ahora desde
2019 a 2023 y se le da seguimiento a la conformación de los biofermentos
con sus contenidos de microrganismos. COOPEATENAS, UTN y CENIBiot,
consideran relevante evaluar marcas comerciales y microorganismos
recolectados en bosques protegidos cercanos a la región de Atenas.
Actualmente, se cuenta con la planta de producción de biofermentos en el
beneficio de café de COOPEATENAS en San isidro de Atenas, en la sede y
CENIBiot continúa la caracterización de la comunidad microbiana de los
biofermentos que están siendo sintetizados.
Desde el inicio de la alianza, se estima la importancia de la participación de
los estudiantes en la gestión de nuevas herramientas y propuestas para ser
compartidas con las organizaciones de agricultores. En caso de la estrategia
de abonamiento alternativo, se trata de probar científicamente los resultados
obtenidos hasta ahora en esas organizaciones, que han avanzado como
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producto de las necesidades de nutrición y control de enfermedades que se
agudizaron con el cambio climático.
Propósito de las investigaciones
El proceso de investigación generó una propuesta tecnológica innovadora,
revisada y enriquecida por los caficultores asociados de COOPEATENAS, ha
sido integrada con el propósito de conocer de forma científica la composición
de los biofermentos generados en la cooperativa para el uso de sus asociados.
Aunque se ha avanzado desde el año 2019, es importante repetir los
experimentos en los próximos ciclos de manejo y cosecha en mismos
cafetales, obtener resultados con conclusiones sólidas y sustentar
recomendaciones en el manejo de los cafetales de COOPEATENAS, con base
en resultados científicos y balances económicos.
Asimismo, es relevante la realización de pruebas científicas a sustancias
utilizadas por los agricultores en la mejora calidad nutricional de los cultivos,
control de plagas y enfermedades, como respuesta al costo creciente de los
insumos químicos y el cambio climático. La UTN busca coordinar alianzas para
realizar investigación-desarrollo con organizaciones de agricultores y aportar
alternativas viables, donde los resultados sean fácilmente aplicados en
regiones donde está presente la cooperativa.
La composición y respuesta de los cultivos han sido poco estudiadas y
requieren de análisis para demostrar su capacidad de control y aumento de
rendimientos. Existen algunos avances en la síntesis de esas sustancias con
insumos regionales
Los biofermentos pueden ser una nueva tecnología, pero requieren de ensayos
constantes de verificación para determinar su impacto en la calidad y
rendimiento en los cultivos. Ha sido muy enriquecedor los procesos de
investigación con los centros de investigación, agricultores y estudiantes, sede
de UTN en Atenas, COOPEATENAS y CENIBiot.
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La fabricación actual de insumos líquidos y sólidos requiere conocimiento de
la composición biológica y química para enriquecer su reproducción y ofrecerlo
como opción tecnológica alternativa. El nuevo orden económico establece que
las opciones tecnológicas deben ser rentables. Tradicionalmente, los insumos
eran adquiridos fuera de la finca, actualmente, es necesario fortalecer
procesos de fabricación en las fincas o las cooperativas, propiciando la menor
dependencia de insumos externos y aumentando la rentabilidad. A
continuación, se presenta la secuenciación genética de las poblaciones de
bacterias presentes en los ingredientes para hacer los biofermentos y en la
composición final que fueron aplicadas en las plantas de café.
Figura 5. La secuenciación genética de las poblaciones de bacterias presentes
en los ingredientes para hacer los biofermentos y en la composición final que
fueron aplicadas en las plantas de café
Nota: la fuente de la figura 5 es de CENIBiot (2021).
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Un miembro de la plataforma como CENIBiot cuenta con laboratorios de
genómica y expertos en identificación de microorganismos en colonias
bacterianas, así como equipo de espectrofotometría y detección de
metabolitos y colaboradores con amplia experiencia en metabolómica
(identificación de cientos de sustancias químicas en mezclas complejas). Estos
recursos permitieron evaluar la calidad de los insumos orgánicos y con esto
mejorarlos, así como relacionar los resultados de campo con información
científica.
Se puede concluir con las enseñanzas de la relación COOPEATENAS-CENIbiot-
UTN, que se deben continuar las pruebas en otras actividades agrícolas y
pecuarias para valorar la respuesta de estos a las aplicaciones de bioinsumos,
lo que significa la disminución de costos en la aplicación de insumos.
La UTN, sede de Atenas, manifiesta un legado en la profundización del estudio
de uso de biofermentos y estudiando a su vez el comportamiento de
producción del café, cacao y forrajes en conjunto con COOPEATENAS y
CENIbiot. Recientemente, inician las pruebas en cacao, integradas a
investigaciones dentro del proyecto Norte-Norte de CONARE. La
recomendación de uso de bioinsumos fue realizada por UTN debido a la
escasez de recursos para adquirir insumos y propiciar cacao de calidad de
exportación.
Al igual que la región de Atenas, se realizan todos los experimentos para
determinar la composición nutritiva y secuenciación bacteriana. De tal
manera, la UTN tiene conocimiento de la composición de un nuevo insumo
que podrá, poco a poco ser recomendado como un sustituto de bajo costo a
los agricultores y pequeños ganaderos.
Con resultados iniciales, se ha logrado demostrar que es posible sustituir
sustancias nutritivas químicas con los biofermentos y a un precio
significativamente mejor. Por otro lado, la sede de Atenas se puede convertir
en un proveedor de abonos alternativos en la región occidental del Valle
Central.
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Hasta ahora, la planta de bioles, que ha sido utilizada para los experimentos
en café, pertenece a COOPEATENAS, sin embargo, la sede de la UTN considera
necesario contar con una fuente de insumos en la sede para continuar con las
instigaciones.
Los biofermentos, bioles, lacto-fermentos o abonos foliares orgánicos son
sustancias líquidas que se fermentan con pasto fermentado (microorganismos
benéficos), alguna fuente láctica (leche o suero) y sales minerales (sulfato de
zinc, magnesio, potasio, carbonato de calcio) o harinas de roca (como
sustituto de sales minerales) por al menos treinta días. Favorecen la
reproducción de microorganismos benéficos (especialmente lactobacillus,
bacillus y levaduras), que ayudan en el control biológico de algunas plagas y
enfermedades de los cultivos. Los microorganismos también liberan y ponen
a disposición nutrientes esenciales para el crecimiento y desarrollo de los
cultivos. Antes, los biofermentos eran elaborados exclusivamente con estiércol
de ganado fresco. Sin embargo, algunas dificultades para certificar la
producción orgánica que utiliza biofermentos en los cultivos han permitido que
los productores y las productoras innoven, al elaborarlos con pasto
fermentado o silo enriquecido con microorganismos de montaña (MM). Este
último sustituye al estiércol fresco.
Los estudios desarrollados con apoyo de UTN en COOPEATENAS con el cultivo
del café demuestran tendencias positivas respecto al uso de bioinsumos
menos contaminantes y de menor costo. Para el proyecto del año 2022 en la
sede de Atenas, pretende ampliar la investigación en otras actividades como
la producción de forrajes y producción de hortalizas.
Se ha adelantado en las acciones de uso de bioinsumos, a tal punto que la
Sede de Atenas tiene su propia planta de bioles y una compostera con insumos
de varios orígenes, incluso de la misma Sede, con los desechos animales y
también, aprovechando residuos de alianzas creadas en estos últimos años.
Es importante para la Sede de Atenas aprovechar las alianzas para diversificar
residuos y mejorar la composición de los bioinsumos, tal es el caso del uso de
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vinazas residuales de la producción de alcohol en la empresa Hacienda el viejo,
en Guanacaste.
Es importante considerar la infraestructura que posee la Sede, lo que permite
desarrollar la planta de bioles y el área para el compost, aprovechando el
desarrollo de experimentos en el mismo campus universitario.
El uso de biofermentos en las actividades productivas es relativamente nuevo,
por lo cual se debe seguir investigando en las respuestas a su aplicación, así
como su composición para poder recomendar su uso a los agricultores y
productores pecuarios.
La continuación de la investigación consiste en aplicar el biofermento y
compost a forrajes en campo, en la sede de Atenas, en forraje pasto Cuba 22
(Penisetum purpureum). Se diseñarán procesos para medir la respuesta de
dosis de aplicación de biofermentos y compost en ciclos cortos.
La segunda fase se integran los análisis de CENIbiot, importantes para
determinar mediante varios análisis y determinar los cambios provocados por
las bacterias benéficas en los cultivos y forrajes utilizados en los
experimentos, de tal manera que se determinen los mecanismos bioquímicos
provocados los biofermentos y compost y comparen con los rendimientos
finales.
Por otro lado, los experimentos en áreas de producción de forrajes de la sede
con participación de estudiantes de la Sede y extranjeros que nos visitan
interesados en nuevas tecnologías. Se desarrollan experimentos para evaluar
el uso de Biofermentos aéreo y compost enriquecido con bioles (fabricados en
la sede) aplicados al suelo. Siempre estableciendo un testigo con las
recomendaciones de uso de manejo convencional con agroquímicos.
Se trata de verificar los mecanismos bioquímicos sobre el papel de las
bacterias benéficas en la transformación de minerales en compuestos de más
fácil absorción por parte de las plantas, la coordinación con CENIbiot e INA
permitirá profundizar en la explicación científica de los mecanismos de acción
de los biofermentos y abonos composteados.
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Como se mencionó, los biofermentos producidos en la planta y el compost
enriquecido, se han analizado en CENIbiot, ZENAT evaluando la presencia y
comportamiento de microorganismos en los biofermentos y en el suelo, en las
4 aplicaciones del ciclo del café en el año, en tres fincas de asociados de
COOPEATENAS. La comparación con el uso de agroquímicos ha demostrado
similares resultados en peso del grano, rendimientos y taza. Para la
investigación es de suma importancia determinar las diferencias económicas
entres tratamientos, hasta ahora, los costos de la aplicación de los
biofermentos respecto a los protocolos de COOPEATENAS muestran la mitad
del costo, aspecto que es muy positivo para las futuras recomendaciones de
UTN y CENIbiot para la cooperativa.
Se realizaron muestreos para analizar las comunidades microbianas en tres
momentos: a la siembra, dos en el periodo intermedio y antes de la
maduración del café. También se realizaron estudios de suelos y biofermentos
en iguales momentos. El análisis de comunidades microbianas se realizará en
el suelo y en la rizosfera.
Para evaluar resultados, impacto sobre la productividad, calidad de tasa y
desempeño en el ciclo de una cosecha a otra, mostrará resultados para la
definición de parámetros de calidad con la aplicación de los biofermentos. Con
el apoyo de CENIbiot se amplía el conocimiento de la genética de la comunidad
microbiana y su dinámica durante dos ciclos consecutivos en el café de
COOPEATENAS.
Además, se diseñó un instrumento con variables económicas para medir
costos de cada tratamiento y también, comparándolos con su valor a la
cosecha. COOPEATENAS también realizará pruebas de catación para
determinar diferencias de los tratamientos respecto a la calidad final del café
en tasa, indicador fundamental de la calidad del producto.
El proyecto integró a través del proceso, instrumentos que permiten medir los
valores económicos en el uso de esos insumos y su impacto en el costo final,
comparándolos con otros procedimientos con otros biofermentos o uso de
químicos. A través de los experimentos se establecerá con detalle balances
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económicos para evaluar la potencialidad de los biofermentos como opción
productiva y económica.
En general, los resultados de las aplicaciones de biofermentos han sido
promisorias debido a resultados sin diferencia estadística. Tanto en café como
en forrajes las tendencias de las respuestas de los cultivos a las aplicaciones
son halagüeñas científicamente, de manera que solo resta recomendar la
continuación de la investigación para consolidar los biofermentos como una
alternativa tecnológica.
Referencias
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Lampkin, N. (2001). Agricultura ecológica. Mundi-Prensa. 725 p.
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https://www.drcalderonlabs.com/Publicaciones/Cartilla_Quelatos.pdf
