The Biologist
(Lima)
ISSN Versión Impresa 1816-0719
ISSN Versión en linea 1994-9073 ISSN Versión CD ROM 1994-9081
ORIGINAL ARTICLE /ARTÍCULO ORIGINAL
STABILIZED PRODUCTION OF HUMAN FECES FOR USE AS AN AGRICULTURAL
AMENDMENT
PRODUCCION DE UN ESTABILIZADO A PARTIR DE HECES HUMANAS PARA SU
USO COMO ENMIENDA AGRÍCOLA
1,2 1 3 4
Elías Mindreau Ganoza ; Juan Juscamaita Morales ;Marta Williams León de Castro & Guillermo Aguirre Yato
1Laboratorio de Fisiología Animal y Bioremediación. Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Agraria La Molina.
Av. La Molina s/n, Lima 12, Perú. 349-5647.
2 eliasmin@gmail.com
3Profesora Principal, Departamento de Biología, Facultad de Ciencias.
4
Universidad Nacional Agraria La Molina. Departamento Académico de Suelos. Facultad de Agronomía.
Universidad Nacional Agraria La Molina.
The Biologist (Lima), 14(2), jul-dec: 287-295.
287
ABSTRACT
Keywords: Agricultural amendment – “Biolac” – human feces – lactic acid bacteria (LAB) – phytotoxicity –
recovery of green areas – stabilization
The agronomical parameters of stabilized “T9” (Mindreau, 2016) human fecal waste treated with
lactic acid bacteria (LAB) from a solution called “Biolac”, and enriched with molasses, were
evaluated. A phytotoxic assay was performed in triplicate and followed by a lettuce seed protocol
in order to assess the salinity level which would allow tentative use in the field as a low cost
strategy for recovering green areas.
RESUMEN
Palabras clave: Bacteria ácido láctica (BAL) – “Biolac” – enmienda agrícola – estabilización – excretas humanas –
fitotoxicidad – recuperación de áreas verdes
Se evaluaron los parámetros de interés agronómico de un estabilizado “T9” (Mindreau, 2016) de
residuos con excretas humanas tratadas con bacterias ácido lácticas (BAL) de una solución
denominada “Biolac” y enriquecida con melaza. Se realizó un ensayo de fito-toxicidad por
triplicado y siguiendo un protocolo con semillas de lechuga para comprobar el nivel de salinidad
para su uso tentativo en el campo como una estrategia de bajo costo para recuperar áreas verdes.
alimento, forraje, leña, fibras naturales,
hierbas medicinales, vegetación ornamental,
brindar madera y sombra (Heinomen-Tanski &
Van Wijk-Sijbesma 2005).
Según Wolgast (1993), citado por Malkki
(1999), la cantidad anual de excreta de una
persona corresponde a la cantidad de
Un ser humano saludable produce cada día
excretas que poseen los elementos químicos
que se necesitan para su uso como fertilizante
de plantas, las cuales podrían producir
INTRODUCCIÓN
288
valores de conductividad eléctrica (CE) son
bajos, sugiriendo que al aplicarse éstas al suelo
como fertilizante no causarían problemas de
salinidad. El pH de ambas excretas es
relativamente alcalino por lo que su aplicación
a suelos ácidos podría tener un efecto de
enmienda.
El presente estudio evaluó el tratamiento de las
heces humanas por medio de la fermentación
ácido láctica para poder producir un
estabilizado respecto al pH con capacidad de
ser aprovechado como enmienda agrícola. A la
excreta humana se la inoculó con un consorcio
bacteriano denominado “Biolac”, enriquecido
con melaza como suplemento energético, el
cual resultó efectivo gracias a su contenido de
Lactobacillus sp., entre otras cepas presentes
en el consorcio microbiano. Este proceso se
perfila como un tratamiento optimizado para
generar un estabilizado capaz de ser irrigado en
áreas que puedan ser recuperadas como zonas
de reforestación y paisajismo.
Análisis de interés agronómico
Se analizó una muestra de excreta (día 0) y una
muestra del estabilizado T9 (Biolac: 2,5%,
Melaza: 10%, Excreta pre-tratada: 87,5%) por
triplicado por medio del Laboratorio de
Análisis Agua, Suelo y Medio Ambiente
(LAASMA) del Departamento de Recursos
Hídricos (DRH) de la Facultad de Ingeniería
Agrícola de la Universidad Nacional Agraria
La Molina (UNALM), para obtener los análisis
de composición nutricional y fisicoquímica.
Para el estabilizado se evaluó el pH,
conductividad eléctrica, sólidos totales,
materia orgánica en solución, concentración de
Nitrógeno total, Fósforo total, Potasio total,
Calcio, Magnesio, Sodio, Hierro, Cobre, Zinc,
Manganeso y Boro según sus metodologías
respectivas mostradas en la Tabla 1, como las
han detallado Chapman & Pratt (1973).
fertilizante requerido para producir 250 kg de
cereal que a su vez es la cantidad de cereal que
una persona necesita consumir al año.
Según se ha registrado una persona produce
41-93 g de heces por día (sólidos secos totales)
y 0,6-1,2 L de orina por día (Schouw et al.
2002). Cantidades combinadas de orina y
heces producidas por una persona por día se
han registrado en ser más o menos constantes
alrededor del mundo pero su composición de
nutrientes varía dependiendo de sus dietas
(Schouw et al. 2002). En Dinamarca 12-19 g
N, 1,8-3,7 g P y 0,2-0,3 g K son excretados por
persona por día, mientras que en el sur de
Tailandia 5,5-10,5 g N, 1,07-1,95 g P y 1,41-
3,65 g K son excretados por persona por día.
Las heces humanas son bajas en N pero tienen
un relativamente alto contenido de P
disponible (Mnkeni & Austin 2008); mientras
que es a la inversa con el caso de la orina. Las
cantidades de nutrientes hallados en la orina y
en las heces varía de persona a persona y de
región en región dependiendo del contenido
nutricional del alimento que se consume
(Vinneräs & Jönsson 2002). La orina tiene una
cantidad elevada de nitrógeno, fósforo y
potasio disponible, y su efecto fertilizante ha
sido reportado como similar a aquellos
fertilizantes químicos ricos en nitrógeno. Por
otro lado, las heces tienen alto contenido en
fósforo y potasio en su forma iónica pero el
nitrógeno es sólo liberado lentamente ya que
está enlazado orgánicamente en los restos de
comida no digeridos (Kirchmann & Petterson
1995). Ambos materiales de desecho, sin
embargo, tienen un gran potencial para
desarrollar la fertilidad de suelos
empobrecidos, y también su efecto combinado
ha sido estudiado, por ejemplo, en espinaca
(Kuttu et al. 2010).
Estudios comparativos de la composición de la
excreta humana también se han hecho,
utilizando por ejemplo excretas de cabra
(Mnkeni & Austin 2008), donde se ve que los
MATERIALES Y MÉTODOS
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germinación > 90 %
- Índice de germinación
Se usaron en total 480 semillas de lechuga L.
sativa, las cuales fueron distribuidas en 24
placas Petri o unidades experimentales (UE)
con 20 semillas cada una, y tres repeticiones
por tratamiento. Los tratamientos ensayados
tuvieron diferentes dosis de estabilizado
diluidas en agua de pozo del Centro de
Investigación de Hidroponía y Nutrición
Mineral de la UNALM, mientras que al control
positivo se le aplicó solamente agua de pozo
(sin el producto estabilizado). Al agua de pozo
(Control) así como a cada una de estas
diluciones se les evaluó el pH y la
conductividad eléctrica respectivamente con
una medición directa por medio de un pHmetro
HANNA HI 98128 y de un conductímetro
WTW 3210.
Los tratamientos fueron:
T1: Tratamiento Control (Agua de pozo)
T2: Dilución del estabilizado seleccionado al
0,1/100
Prueba del efecto del producto de la excreta
estabilizada en semillas de lechuga
Se procedió a realizar el ensayo del efecto del
estabilizado seleccionado en semillas de
“lechuga” Lactuca sativa L. var. Butterhead.
Para ello se consideró una planta que sea un
cultivo sensible a la concentración de sales y de
rápida germinación.
Las condiciones que se usaron para evaluar el
efecto del estabilizado fueron las
recomendadas para las pruebas de toxicidad
con L. sativa (Sobrero & Ronco 2004) en la
germinación, crecimiento y desarrollo de las
plántulas de lechuga en sus primeros estadíos,
estas fueron:
- Temperatura, 22 ± 2°C
- Calidad de luz, en oscuridad
- Tiempo de duración, 120 h
- Efecto medido: Inhibición en
elongación de la radícula e hipocótilo
- Inhibición en la germinación
- Aceptabilidad de los resultados:
Tabla 1. Metodologías empleadas para la medición de los macro y micro nutrientes presentes en las muestras.
Analito Metodología
pH Potenciometría. Determinación en pasta saturada.
CE (dS/m) Medición indirecta del contenido de sales solubles en el extracto acuoso
obtenido de la pasta saturada.
MO (%) Determinación del carbono orgánico por el método de Walkley y Black o
del Dicromato de potasio, mediante el cual se estima la materia orgánica
así: % Corg. X 1.724 = % Materia orgánica.
N (%) Método de Kjeldahl
P2O5(%) Método del azul de molibdeno. Método alternativo: Amarillo del
Vanadato Molibdato.
K2O (%) Espectrofotometría de absorción atómica.
CaO (%) Espectrofotometría de absorción atómica.
MgO (%) Espectrofotometría de absorción atómica.
Hd (%) Diferencia de peso, gravimetría.
Na (%) Espectrofotometría de absorción atómica.
Fe (ppm) Espectrofotometría de absorción atómica.
Cu (ppm) Espectrofotometría de absorción atómica.
Zn (ppm) Espectrofotometría de absorción atómica.
Mn (ppm) Espectrofotometría de absorción atómica.
B (ppm) Método colorimétrico empleando la curcumina disuelta en ácido acético
glacial.
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Para evaluar el efecto en la elongación de la
radícula e hipocótilo se midieron dichas partes
de las plántulas de lechuga utilizando una hoja
de papel milimetrado, para cada una de las
plántulas correspondientes a cada tratamiento
y control. Así, para la medida de elongación de
radícula se consideró desde el nudo (región
más engrosada de transición entre la radícula y
el hipocótilo) hasta el ápice radicular.
T3: Dilución del estabilizado seleccionado al
1/100
T4: Dilución del estabilizado seleccionado al
5/100
T5: Dilución del estabilizado seleccionado al
7,5/100
T6: Dilución del estabilizado seleccionado al
8,8/100
T7: Dilución del estabilizado seleccionado al
10/100
T8: Dilución del estabilizado seleccionado al
50/100
Figura 1. Esquema de una plántula de lechuga al finalizar el período de exposición.
La comparación del porcentaje de germinación
de 7 diferentes dosificaciones del tratamiento
comparadas con el blanco control fue realizada
mediante un Análisis de Varianza (p < 0,05)
para un Diseño Completamente al Azar (DCA)
con tres repeticiones. Para realizar estos
análisis estadísticos se utilizó el Statistical
Analysis Software (SAS) versión 8.2.
Análisis químico de interés agronómico
En la Tabla 2 se detallan los resultados del
análisis químico de la excreta humana y del
estabilizado con BAL del consorcio Biolac.
Cálculo del Índice de Germinación (IG):
Según la metodología descrita por Tiquia
(2000) citado por Varnero et al. (2007) se
calculó previamente dos índices: el porcentaje
de germinación relativo (PGR) y el
crecimiento de radícula relativo (CRR) de cada
tratamiento teniendo al tratamiento control
como testigo.
PGR = N° de semillas germinadas en el extracto x 100 (1)
N° de semillas germinadas en el testigo
CRR = Elongación de radícula en el extracto x 100 (2)
Elongación de radícula en el testigo
IG = PGR x CRR (3)
100
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
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En la figura 2 se puede apreciar el panorama
atractivo que ofrece el estabilizado donde el
Tabla 2. Materia orgánica en la excreta humana y en el estabilizado T9.
Variables Excreta Estabilizado T9
pH
CE (dS/m)
MO%
N%
P2O5%
K2O%
5,94
7,81
91,42
3,38
0,60
0,97
4,21
21,5
83,47
3,24
2,17
5,10
CaO%
1,80
2,09
MgO %
Hd %
Na %
Fe ppm
Cu ppm
Zn ppm
0,79
84,94
0,42
295
32
225
0,84
84,22
0,67
200
34
165
Mn ppm 79 61
B ppm 15 24
P O , K O, CaO y MgO aumentan por sobre la
2 5 2
excreta humana.
%
Figura 2. Perfil de variación para los macronutrientes en la excreta humana y en el estabilizado T9.
La concentración de N descendió ligeramente,
mientras que el P y K subieron notoriamente,
así como el Ca. El Mg y Na subieron
ligeramente. En cuanto a los micronutrientes,
el Fe, Zn y Mn bajaron de forma regular o
mínima, mientras que el Cu y el B tuvieron un
valor ligeramente mayor.
Ante estos resultados se destaca la mayor
presencia de P, K y Ca, debido por un lado al
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Evaluación del efecto de la excreta humana
estabilizada en la germinación de las
semillas de lechuga.
En la Tabla 3 se muestran los tratamientos
dosis-respuestas preparados observándose las
condiciones fisicoquímicas de pH y
conductividad eléctrica (CE) según las
diluciones ensayadas en condiciones de
laboratorio.
contenido propio de la excreta humana de P y K
(Mnkeni & Austin 2009) y adicionalmente, al
enriquecimiento con melaza, que además de
brindar una fuente energética para las BAL,
propició un aporte en estos nutrientes, según se
puede corroborar en su composición, ya
detallada por Peralta (2010). Es así que el
estabilizado T9 ofrece un perfil interesante
como producto para el riego y la fertilización
de suelos en la recuperación forestal.
Tabla 3. Condiciones fisicoquímicas de las diferentes concentraciones dosis-respuesta.
Diluciones pH
Conductividad
Eléctrica
dS/m
Control (Agua de pozo)
0,1/100
1/100
5/100
7,5/100
8,8/100
10/100
50/100
7,45
6,77
5,08
4,22
4,18
4,16
4,15
4,08
0,60
1,06
1,99
2,66
3,67
4,29
4,66
14,87
estabilizado en las diluciones de 5/100 fueron
del 100%; no obstante, a las concentraciones
de 5/100 si bien no impidieron la germinación
de las semillas, el desarrollo de las radículas se
vieron limitadas, como se muestra en el
Crecimiento de Radícula Relativo (CRR) en la
Tabla 4. Por el contrario, para el caso de las
concentraciones 0,1/100 y 1/100 se tuvieron
valores de CRR superiores al del control, lo
cual resulta interesante por el mejor efecto
positivo que tuvo la aplicación del estabilizado
T9 como diluido para favorecer el crecimiento
de la lechuga.
En cuanto al pH la variación fue mínima dado
que las diluciones son próximas, sobre todo en
las diluciones 5/100, 7,5/100, 8,8/100, 10/100
y 50/100; en cuanto a la C.E se observa un
aumento abrupto en la dilución de 50/100 y un
valor menor homogéneo conforme la dosis es
más diluida indicando la disminución de la
concentración de sales.
Siguiendo la metodología de Tiquia (2000)
citado por Varnero et al. (2007), los resultados
en cuanto al Porcentaje de Germinación
Relativo (PGR) en las concentraciones del
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en las distintas diluciones dosis-respuesta del
estabilizado a las 120 h.
En la Figura 3 se muestra el Índice de
Germinación (I.G) de las semillas de lechuga
Tabla 4. Índice de germinación de semillas de lechuga.
Diluciones N° de semillas
germinadas
Porcentaje de
germinación
Relativo (%)
Elongación de la
radícula (mm)
Crecimiento
de radícula
relativo
Índice de
germinación
(%)
Control 20 47,15±5,481)
0.1/100 19,7 98,33 47,28±1,44 100,28 98,61
1/100 19,7 98,33 72,20±4,69 153,13 150,58
5/100 20 100 34,12±3,23 72,36 72,36
7,5/100 19,7 98,33 26,90±1,82 57,05 56,10
8,8/100 19,3 96,67 17,25±3,72 36,59 35,37
10/100 19 95 7,62±1,68 16,15 15,35
50/100 0 0 0 0 0
1)Media±DS
Índice de
Germinación
(%)
Diluciones
Figura 3. Índice de Germinación (%) en semillas de lechuga bajo el efecto del estabilizado T9.
bajas concentraciones. En el caso del
estabilizado T9, más que tratarse de sustancias
tóxicas sería la concentración óptima,
necesaria para el normal desarrollo de las
plántulas, y especialmente en la de 1/100 se
estaría desarrollando un efecto positivo sobre
El Índice de Germinación del estabilizado T9
en la dilución de 0,1/100 fue de 98,61% y en la
de 1/100 fue de 150,58%. Al respecto, Zucconi
et al. (1981) citado por Varnero et al. (2007)
mencionan que valores de IG ≥ 80% indicarían
que no hay sustancias tóxicas o están a muy
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el estándar normal. En las diluciones 5/100 y
7,5/100 su IG fue de 72,36% y 56,10%
respectivamente, estando dentro de los valores
de I.G entre 50% y 80%, lo que indicaría
presencia moderada de las sustancias
fitotóxicas, mostrando altas concentraciones
de ácido láctico por el pH ligeramente ácido,
siendo un pH por debajo del indicado por
Kupper et al. (2002) afectando con ello en la
absorción de los requerimientos de las
plántulas de lechuga.
Igualmente la CE fue elevándose conforme la
dilución se hace menor, mostrando que el
concentrado del estabilizado es rico en la
presencia de sales.
El IG en las diluciones ≥ de 8,8/100 del
estabilizado, resultaron ser menores del 50%,
lo cual indica que las concentraciones de los
nutrientes, valores de pH ácidos menores a 4,
así como la alta concentración de sales,
impiden el normal crecimiento de las plántulas
en cuanto a longitud y forma de las radículas,
así como la germinación normal de las semillas
de lechuga mediante la emergencia de la
radícula y posterior crecimiento y desarrollo
del hipocótilo en los primeros estadios de
crecimiento de las plántulas de lechuga.
El estabilizado de excretas humanas tratadas
con bacterias ácido lácticas (BAL) por medio
de la inoculación de “Biolac” y enriquecidas
con melaza tuvo una concentración mayor de P
(de 0,2 % a 2,17 %), K (de 0,97 % a 5,10 %) y
Ca (de 1,8 % a 2,09 %), lo cual le da un perfil
interesante como producto para el riego y la
fertilización de suelos. Se demostró por medio
de ensayos de fitotoxicidad que la dosis óptima
del estabilizado es de 1/100, la cual no genera
efecto adverso en el poder germinativo ni en la
germinación de las semillas de lechuga
variedad tipo Butterhead, antes bien ejerció un
Índice de Germinación (I.G) de 150,58%. Por
lo tanto, puede considerarse su uso como
enmienda agrícola y también su aplicación
potencial en otros tipos de cultivos incluso
alimentarios como sugieren Guzha et al.
(2005) mediante una adecuada sanitización
(Fidjeland 2010, Mindreau 2016).
Agradecemos a la Asociación Sanisol por
permitir recoger muestras de sus instalaciones
para los tratamientos y análisis que se llevaron
a cabo y a todos sus colaboradores del área de
acopio de residuos por su apoyo y buena fe
para el proyecto. A Eberth Vicente Armas y a
los asistentes de investigación del Laboratorio
de Fisiología Animal y Bioremediación “Luis
Basto Acosta” de la UNALM por el apoyo en el
trabajo de laboratorio. Agradecemos también a
Roberto Ramos por sus sugerencias y críticas
al borrador de este trabajo en su versión de tesis
de grado.
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