Utilización de residuos de la industria cafetera como enmiendas orgánicas de suelos para la mejora de alimentos de origen vegetal

Resumen

Los posos de café (SCG) son un residuo generado a nivel mundial como consecuencia del procesamiento de la bebida del café. Actualmente, su destino principal son los vertederos provocando contaminación de acuíferos y emisión de CO2 a la atmósfera. Los SCG son ricos en C en forma de carbohidrados, proteínas, grasas, polifenoles, etc., lo que les hace susceptibles de ser utilizados como enmienda orgánica de suelos. Sin embargo, algunos autores han reportado el carácter fitotóxico de los SCG. Esto unido al interés en la economía circular para los residuos, ha propiciado la búsqueda de procedimientos de transformación como son el compostaje, vermicompostaje, pirolisis (genera un residuo sólido denominado biochar), carbonización hidrotermal (genera hidrochar), etc., que bien o eliminan esa fitotoxicidad o dan lugar a productos de segunda generación con elevado valor añadido. Por otro lado, también se ha investigado la capacidad quelante de los SCG, lo que les hace aptos de ser utilizados como movilizadores de elementos en la biofortificación agronómica. Por todo esto, el objetivo general de la presente tesis doctoral fue analizar el empleo de los SCG y sus bio-productos de segunda generación (vermicompost, biochar, hidrochar, etc.) como enmiendas orgánicas de suelos y en la biofortificación de plantas comestibles, todo ello desde el punto de vista físico, químico, biológico, ambiental, etc. El método global de trabajo fue emplear todos los bio-productos citados en ensayos agronómicos in vitro en una cámara climática. Se mezclaron los bio-residuos antes citados con material de dos suelos agrícolas Mediterráneos (Cambic Calcisol y Chromic Calcic Luvisol). Posteriormente a su incubación se analizaron las propiedades físicas, químicas, fisicoquímicas y biológicas. Los ensayos fueron en unos casos de incubación (sin planta) y en otros cultivando con Lactuca sativa var. longifolia. En planta se midieron tanto parámetros fisiológicos como contenidos en elementos minerales. Se ha demostrado que la adición de SCG mejora las propiedades químicas y fisicoquímicas del suelo en cuanto a nivel de nutrientes esenciales como N, P y K. Además, se incrementó significativamente la cantidad de carbono orgánico en el suelo, aumentando en mayor medida las fracciones lábiles de la materia orgánica del mismo. En cuanto a las propiedades físicas, aumentó la estabilidad estructural, debido a su carácter hidrofóbico y aumentó la capacidad de retención de agua. Además, su adición acrecentó la diversidad bacteriana del suelo. En suma, la adición de SCG mejoró la calidad global de los dos suelos agrícolas Mediterráneos ensayados. La adición de SCG y sus bio- 2 productos derivados afectó de forma diferente a los ciclos del C y N del suelo. Así, la adición de SCG e hidrochar estimuló la actividad biológica, generando emisiones de CO2, mientras que el biochar incrementó el carbono remanente en el suelo. El vermicompost de SCG actuó como un fertilizante nitrogenado. En cuanto al efecto sobre las plantas comestibles, la adición de SCG inhibió el crecimiento de las mismas, pero actuó como un agente biofortificador debido a la capacidad movilizadora de elementos desde el suelo hacia la planta. Ambos hechos (fitotóxico y biofortificador) parecen estar relacionados con el mismo tipo de moléculas: los polifenoles. El tratamiento de los SCG que eliminó más efectivamente dicha toxicidad fue el vermicompostaje. El resto de los tratamientos (compostaje, pirolisis, carbonización hidrotermal, desengrasado, lavado con agua y etanol) no fueron efectivos para dicho fin. La generación de bioquelatos a partir de los SCG y melanoidinas, funcionalizadas con sales de diversos elementos, fue efectivo ya que incrementó la reserva de micronutrientes en el suelo, aunque a nivel de movilización de elementos fueron menos eficaces que los quelatos comerciales. En conclusión, los SCG son un residuo con una clara vocación de economía circular, debido a la creación de productos de segunda generación y de alto valor añadido. Para la aplicación de este residuo como enmienda orgánica habría que ensayar procesos de transformación para evitar la fitotoxicidad. Por otro lado, el uso de los SCG y sus bio-productos derivados, todos ellos muy ricos en C, es muy recomendable como enmienda orgánica, dado el alto déficit de C de la mayoría de los suelos en toda el área Mediterránea. Por su carácter fitotóxico, estos bio-productos no deben ser aplicarlos en grandes cantidades a los suelos, sino en dosis subtóxicas a modo de abonos funcionalizados con micronutrientes (bioquelatos), asociados a fertilizantes convencionales.