https://doi.org/10.61236/renpys.v3i1.596
Artículo científico: Caracterización fisicoquímica del Biol en varias mezclas generadas por biodigestión.
Publicación Semestral. Vol. 3, No. 1, enero-junio 2024, Ecuador (p. 22-31)
Publicación Semestral. Vol. 3, No. 1, enero-junio 2024, Ecuador (p. 22-31). Edición continua
Caracterización fisicoquímica del Biol en varias mezclas generadas por biodigestión
Dennis Renato Manzano Vela1*, John Oswaldo Ortega Castro1, Andrea Elizabeth Arias Moya1
1
Recursos Naturales Renovables. Facultad de Recursos Naturales. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH)
*Dirección para correspondencia: dennis.manzano@espoch.edu.ec
Fecha de Recepción: 20-11-2023 Fecha de Aceptación: 03-01-2024 Fecha de Publicación: 26-01-2024
Resumen
La presente investigación aborda de manera detallada la carencia de datos sobre las propiedades nutritivas del
Biol producido a través de procesos de biodigestión en la Estación Experimental Tunshi, enfatizando la ausencia
de una formulación precisa basada en los materiales utilizados y la falta de un registro integral de los insumos
existentes. El estudio aborda la brecha identificada proporcionando una solución técnica a través de la formulación
y evaluación exhaustiva de diversas mezclas de Biol utilizando insumos locales. Por lo tanto, el análisis de las
propiedades fisicoquímicas no solo permite identificar sino también caracterizar las mezclas de Biol con mayor
rendimiento, con el fin de facilitar su aplicación práctica en el campo y optimizar su eficacia. El enfoque
metodológico se segmentó en etapas para la consecución de los objetivos planteados. Inicialmente, se catalogaron
los insumos disponibles en la estación pertinentes para la fabricación del Biol, se diseñaron formulaciones
experimentales, resultando en tres variantes distintas de Biol. Se extrajeron muestras de cada carga para su análisis
conforme a la normativa NTE INEN 220: 2013. Las evaluaciones fisicoquímicas se orientaron por los criterios de
la NTE INEN 211: 98 y las directrices del INIAP, poniendo especial énfasis en los nutrientes esenciales N, P y
K. Los resultados señalan que la tercera mezcla superaba a las demás en contenido nutricional, con
concentraciones de 0.20% N, 0.30% P y 0.55% K, junto con una significativa presencia de materia orgánica
(48.77%) y Ca (3.34%). A pesar de no cumplir con los umbrales de la NTE INEN 211: 98, estos valores sugieren
un alto potencial para la aplicación en suelos deficientes en dichos nutrientes.
Palabras claves: Biol, biodigestión, caracterización fisicoquímica, sostenibilidad agrícola
Physicochemical characterization of Biol in various mixtures generated by biodigestion
Abstract
This research addresses in detail the lack of data on the nutritional properties of biol produced through biodigestion
processes at the Tunshi Experimental Station, emphasizing the absence of a precise formulation based on the
materials used and the lack of a comprehensive record of existing inputs. The study addresses the identified gap
by providing a technical solution through the formulation and exhaustive evaluation of various biol mixes using
local inputs. Thus, the analysis of the physicochemical properties not only identifies but also characterizes those
biol mixes with superior performance, with the aim of facilitating their practical application in the field and
maximizing their efficacy. The methodological approach was segmented into stages for the achievement of the
set objectives. Initially, the inputs available at the station relevant to the production of biol were cataloged,
experimental formulations were designed, resulting in three different variants of biol. Samples were taken from
each batch for analysis according to the NTE INEN 220: 2013 standard. The physicochemical evaluations were
IDs Orcid:
Dennis Renato Manzano Vela: https://orcid.org/0000-0002-7834-276X
John Oswaldo Ortega Castro: https://orcid.org/0000-0001-8197-7371
Andrea Elizabeth Arias Moya: https://orcid.org/0009-0005-4845-8656
22
Manzano, D., Ortega, J., Arias, A.,
guided by the criteria of NTE INEN 211: 98 and the guidelines of INIAP, with special emphasis on essential
nutrients N, P, and K. The results indicate that the third mixture surpassed the others in nutritional content, with
concentrations of 0.20% N, 0.30% P, and 0.55% K, along with a significant presence of organic matter (48.77%)
and Ca (3.34%). Despite not meeting the thresholds of NTE INEN 211: 98, these values suggest a high potential
for application in soils deficient in these nutrients.
Keyword: Biol, biodigestion, physicochemical characterization, agricultural sustainability
1. INTRODUCCIÓN
Desde una perspectiva histórica, la agricultura se ha
apoyado en abonos orgánicos como fundamentales
promotores de la nutrición vegetal y agentes de
restauración de la fertilidad edáfica (Cabos Sánchez et
al., 2019; Medina et al., 2015; Ramírez et al., 2023).
Sin embargo, la emergencia de la era moderna trajo
consigo la síntesis y aplicación de fertilizantes
químicos que aceleraron el ritmo de producción
agrícola, redefiniendo así el enfoque tradicional de
cultivo y capturando el interés del sector agrícola por
sus resultados a corto plazo (Chen et al., 2018). No
obstante, su utilización desproporcionada ha
provocado la degradación de la biomasa del suelo,
comprometiendo su funcionalidad y resiliencia, lo que
se traduce en una amenaza latente para la integridad a
largo plazo del recurso edáfico (Morejón-Mesa et al.,
2023).
Frente a este panorama, se evidencia un revitalizado
interés por los abonos orgánicos en la agricultura
contemporánea, incentivado por la superioridad
cualitativa de estos productos y su rentabilidad
económica en comparación con sus análogos sintéticos
(Jara-Samaniego et al., 2021). Este resurgimiento de
prácticas orgánicas no solo beneficia el crecimiento
vegetal, sino que también incide positivamente en la
recuperación y enriquecimiento del suelo, potenciando
su viabilidad como medio de cultivo (Tambone et al.,
2015; Merino et al., 2020).
La creciente dependencia de subproductos derivados
de la ganadería bovina, con su inherente aumento
demográfico (Oyuela B., 2010), ha intensificado los
impactos ambientales adversos, destacando el estiércol
como un vector significativo en la emisión de gases de
efecto invernadero, incluyendo el metano, que
perjudican la estratosfera ozónica (Seufert et al., 2012).
Investigaciones recientes han revelado una correlación
directa entre la explotación insostenible de los recursos
naturales y el incremento del inventario bovino,
perjudicando recursos hídricos, la atmósfera, masas
forestales, el sustrato terrestre, y la biodiversidad
asociada (Rahman et al., 2017).
En la provincia de Chimborazo, la ganadería y la
agricultura constituyen las actividades económicas
predominantes, pero su desarrollo sin un manejo
adecuado de residuos y la dependencia de insumos
químicos contribuyen a la degradación ambiental y al
calentamiento global (Zagoya Martínez et al., 2015).
En el ámbito provincial, la actividad ganadera
desempeña un rol crucial, enfrentando sin embargo
desafíos relacionados con la gestión de desechos
orgánicos y la sostenibilidad ambiental (Peralta-Veran
et al., 2016).
En este contexto, la Estación Experimental Tunshi
(EET) de la ESPOCH ha implementado un biodigestor
que procesa la fermentación anaerobia de residuos
orgánicos bovinos para producir Biol con la
producción substancial de estiércol, se plantea su
reconversión en Biol como una alternativa sostenible
para la gestión de residuos y la generación de un abono
orgánico de alta calidad para la industria agrícola
(Chen et al., 2018).
Sin embargo, la ausencia de una caracterización
detallada del Biol y la carencia de una metodología
estandarizada para su producción representan una
subutilización de los recursos naturales disponibles
(Villacís-Aldaz et al., 2016). Por ende, se hace
imprescindible la realización de análisis fisicoquímicos
del Biol de la EET, para adquirir un conocimiento
exhaustivo de su composición que permita establecer
formulaciones mejoradas y así optimizar la eficiencia
en la producción y el uso de los recursos, con datos y
resultados que pueden ser extrapolados a otras
realidades (Cano-Hernández et al., 2016; Sánchez-
Roque et al., 2023).
Siendo así ante la demanda ascendente de Biol como
un producto sustentable, se reconoció la necesidad de
definir una formulación precisa para su manufactura y
de verificar que sus características fisicoquímicas
estuvieran en concordancia con los estándares de
calidad estipulados por el INIAP (Villacís-Aldaz et al.,
2016).
Esta iniciativa, que tuvo lugar en el pasado, no solo
buscó optimizar el aprovechamiento de los recursos de
la Estación Experimental Tunshi, sino que también
persiguió la reducción de los impactos ambientales
negativos (Rosales., 2023).
El presente estudio se enfocó en la evaluación de las
propiedades fisicoquímicas de distintas mezclas de
Biol producidas a partir de un biodigestor (Salas.,
2023). Para ello se desarrollaron variadas
formulaciones de Biol, empleando insumos disponibles
en la estación, la caracterización de los parámetros
23
Recursos Naturales Producción y Sostenibilidad
Artículo científico: Caracterización fisicoquímica del Biol en varias mezclas generadas por biodigestión.
Publicación Semestral. Vol. 3, No. 1, enero-junio 2024, Ecuador (p. 22-31)
24
fisicoquímicos del biol obtenido, y la determinación de
la mezcla de biol más eficiente y de alta calidad,
alineada con los criterios del INIAP y la normativa
NTE INEN 211: 98.
2. METODOLOGÍA
2.1 Localización del área de estudio
El presente estudio se desarrolló en la (EET) de la
ESPOCH, situada en la parroquia Licto, cantón
Riobamba, área que pertenece a la subcuenca del Río
Chambo. Se seleccionó el sector pecuario para el
estudio, donde se encuentra un biodigestor instalado
desde 2022.
Las coordenadas de la EET son 1°44'54" S y 78°37'72"
O, con una altitud de 2710 m.s.n.m. El clima de la
región fluctúa entre los 12 y 16°C con precipitaciones
anuales de 400 a 500 mm.
Figura 1. Mapa georeferenciado de la Estación Experimental Tunshi de la ESPOCH,
sector en cual se encuentra el biodigestor
2.2 Población y muestra
Se catalogaron los insumos disponibles en la EET para
la producción de Biol. El inventario incluyó 50 cabezas
de ganado bovino y 30 de equino, todos libres de
enfermedades; así como, los cultivos y subproductos
animales en la estación.
2.3 Metodología experimental
La fase experimental del estudio se centró en el
desarrollo y evaluación de diversas mezclas de Biol,
utilizando un enfoque metodológico multiparamétrico
y sistemático para asegurar la reproducibilidad y la
validez de los resultados. La metodología se dividió en
varias etapas, cada una con procedimientos específicos
diseñados para maximizar la eficiencia del proceso de
biodigestión y la calidad del Biol producido (Arguelles
et al., 2023) como se detalla a continuación:
2.3.1 Etapa 1: Inspección y recolección de
información
La primera etapa consistió en una inspección detallada
de la estación experimental y una serie de entrevistas
estructuradas con el personal clave, incluido el
ingeniero Carlos Santos, encargado de la estación
pecuaria de la EET, con el objetivo de obtener
información precisa sobre la cantidad y calidad de los
insumos disponibles, así como las prácticas de manejo
del ganado y los cultivos que podrían influir en la
composición del Biol.
La entrevista también abordó el estado de salud del
ganado, los regímenes alimentarios implementados y
Manzano, D., Ortega, J., Arias, A.,
25
los subproductos disponibles de las actividades
pecuarias y agrícolas.
2.3.2 Etapa 2: Diseño de formulaciones
experimentales
Con la información recopilada, se procedió a diseñar
las formulaciones experimentales de Biol. Se
establecieron un conjunto de criterios para seleccionar
y combinar los insumos, basados en factores como la
disponibilidad estacional, la proporción de nutrientes y
la compatibilidad entre los diferentes componentes. Se
emplearon herramientas estadísticas y de diseño
experimental para definir las proporciones y secuencias
de adición de los insumos en cada mezcla (Rössel
Kippling & Ortiz Laurel, 2022).
2.3.3 Etapa 3: Preparación de las mezclas
Cada mezcla de Biol fue preparada siguiendo un
protocolo estandarizado en el Manual No 89, Manual
de producción de abonos orgánicos elaborado por el
INIAP. Siendo así se utilizó el biodigestor tubular de
flujo continuo para el procesamiento de las mezclas, y
se controlaron variables como la temperatura y la
humedad durante el proceso. Se registró con precisión
la cantidad de cada insumo utilizado, y se tomaron
muestras iniciales de cada mezcla para análisis de línea
base (Carvalho & Cirión, 2022).
2.3.4 Etapa 4: Monitoreo del proceso de
Biodigestión
Se instaló un sistema de monitoreo para rastrear el
progreso de la biodigestión en tiempo real durante 30
días en cada formulación. De manera adicional
sensores para medir parámetros como la temperatura,
el pH y la concentración de gases; así como,
observaciones visuales diarias para evaluar la
integridad estructural del biodigestor y la consistencia
de las mezclas. También se realizaron ajustes
operativos para mantener las condiciones óptimas
dentro del biodigestor (Andrea et al., 2023).
2.3.5 Etapa 5: Análisis Intermedios y Ajustes
A intervalos regulares de 5 días durante el proceso de
biodigestión, se extrajeron muestras de las mezclas
para realizar análisis intermedios. Estos análisis
incluyeron la medición de la concentración de
nutrientes, la actividad microbiana y la presencia de
inhibidores o toxinas.
Con base en los resultados de estos análisis, se hicieron
ajustes en las formulaciones y en los parámetros
operativos del biodigestor para optimizar la producción
de Biol (Castro-Molano et al., 2019).
2.4 Muestreo
La recolección de muestras se hizo siguiendo
normativas estandarizadas (NTE INEN 220: 2013) en
puntos estratégicos del biodigestor, como lo son la
salida del recolector, la cámara de carga y descarga.
Los análisis fisicoquímicos de las muestras se
realizaron en laboratorios de la ESPOCH y un
laboratorio privado, aplicando métodos como Kjeldahl
para nitrógeno total y espectrofotometría para otros
nutrientes. Se evaluaron aspectos como pH, contenido
orgánico, conductividad eléctrica y humedad, entre
otros. Los resultados se contrastaron con las tolerancias
mínimas permitidas por la normativa NTE INEN 211:
98 y los estándares del INIAP.
2.5 Recolección de datos analíticos
Para garantizar la rigurosidad en la caracterización de
las mezclas de Biol y validar la reproducibilidad de los
resultados, se implementó un protocolo de registro de
datos meticuloso y sistemático. Este registro fue una
parte crucial de la metodología experimental, ya que
permitió el seguimiento de la evolución diaria de las
mezclas y la identificación de patrones que indican la
finalización del proceso de fermentación y
estabilización del Biol. El registro de datos se realizó
mediante la observación directa y la utilización de
herramientas analíticas para documentar las variables
críticas del proceso (Domínguez Araujo et al., 2023).
Estas variables incluían:
a) Temporalidad: Se anotó la fecha y hora de cada
adición de insumos al biodigestor, así como el
momento de cada observación realizada. Esto
permitió correlacionar los cambios observados
con las etapas específicas del proceso de
biodigestión y calcular la duración total del
proceso para cada mezcla.
b) Olor: Se evaluó cualitativamente el olor de las
mezclas diariamente, utilizando una escala
descriptiva para cuantificar la intensidad y la
naturaleza del olor. Los cambios en el perfil
olfativo fueron indicativos de las reacciones
bioquímicas en curso y de la efectividad de la
digestión anaeróbica.
c) Color: Se describió el color de las mezclas
utilizando una escala cromática estandarizada. Se
tomaron fotografías diarias bajo condiciones de
iluminación controladas para documentar
cualquier cambio visual en las mezclas. La
estandarización de este procedimiento buscó
minimizar la subjetividad y permitir
comparaciones objetivas a lo largo del tiempo.
d) Disolución de Sólidos: Se monitoreó la
disolución de los sólidos mediante muestreos
periódicos, utilizando técnicas de sedimentación
y filtración para estimar la proporción de sólidos
disueltos frente a los no disueltos. Este parámetro
es esencial para evaluar la eficiencia del proceso
de biodigestión y la calidad del biol resultante
(Butti et al., 2022).
Recursos Naturales Producción y Sostenibilidad
Artículo científico: Caracterización fisicoquímica del Biol en varias mezclas generadas por biodigestión.
Publicación Semestral. Vol. 3, No. 1, enero-junio 2024, Ecuador (p. 22-31)
26
Para cada una de estas variables, se utilizaron hojas de
registro específicas, diseñadas para facilitar la
anotación y el análisis posterior de los datos. Cada
entrada en el registro incluía observaciones detalladas
y, cuando fue posible, mediciones cuantitativas. Se
prestó especial atención a la coherencia y continuidad
de las observaciones, con el fin de asegurar la
construcción de una base de datos integral que reflejara
con precisión la evolución del proceso de biodigestión.
Además de las observaciones directas, se
implementaron sensores para medir parámetros como
pH y temperatura en tiempo real. Estos datos se
registraron automáticamente y se almacenaron
digitalmente para su posterior análisis estadístico. El
conjunto de datos recopilados proporcionó una visión
comprensiva del proceso de biodigestión, permitiendo
identificar las condiciones óptimas para la producción
de Biol y facilitando la estandarización del proceso.
Esta metodología de registro de datos se convirtió en
una herramienta indispensable para el control de
calidad y la optimización de la producción de Biol en
la EET (Sánchez, 2023).
3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 Formulación de las mezclas del Biol
Se efectuaron tres formulaciones distintas de Biol en el
biodigestor de la EET, variando la composición de
insumos para optimizar la calidad y eficiencia del
producto final. A continuación, se resumen los
resultados obtenidos en las evaluaciones
fisicoquímicas de cada mezcla.
Tabla 1. Formulación de mezclas de Bioles.
Mezcla de Biol
Formulación
Tradicional
Formulación
Mejorada
Formulación
Optimizada
Formulación Empleada:
40 kg de estiércol de
ganado vacuno y 120 L
de agua.
50 kg de estiércol de
ganado vacuno, 2.5 kg
de panela, 100 g de
levadura, 1 L de suero
de leche y 100 L de
agua.
50 kg de estiércol de
ganado vacuno, 12 L
de melaza, 5 L de
leche, 3 kg de ceniza, 4
kg de hoja de alfalfa y
100 L de agua.
Tiempo de fermentación
30 días.
18 días.
14 días.
Volumen de Biol
Producido:
160 L
152 L
178 L
Eficiencia del Biol:
92.33%
88.82%
92.41%
3.2 Análisis Químico de los Bioles
Los valores para N, P y K se elevaron en la formulación
mejorada de Biol con respecto a la formulación
tradicional, reflejando la efectividad de los insumos
adicionales. La M.O. se incrementó a 50.32%,
sugiriendo una mayor riqueza nutricional. La mejora
observada en los niveles de N, P y K en esta mezcla
específica de Biol evidencia la eficacia de los insumos
adicionales empleados en la formulación. Este
incremento en los macronutrientes esenciales realza el
valor nutricional del Biol, ofreciendo un perfil más
enriquecido y beneficioso para su uso en la agricultura
(Vicente et al., 2020).
La aproximación del pH hacia niveles neutros
representa un avance significativo, ya que un pH más
equilibrado es menos probable que altere la química del
suelo cuando se aplica el Biol como bioestimulante.
Además, el notable aumento en la M.O. hasta un
50.32% indica una mayor riqueza nutricional. Este
enriquecimiento en M.O. no solo mejora la estructura
del suelo y su capacidad de retención de agua, sino que
también contribuye a una mayor disponibilidad de
nutrientes, potenciando así la eficiencia y
sostenibilidad del Biol en prácticas agrícolas
(Casanova Pavel et al., 2021; Morales, 2020). La
formulación optimizada presentó los niveles más altos
de N, P y K, además de un incremento significativo en
Ca y Mg, lo que indica una mejora sustancial en la
composición nutricional del Biol debido a que el pH se
mantuvo ligeramente alcalino y la C.E. fue similar a la
primera mezcla para obtener una M.O. con un 48.77%.
La variabilidad en las concentraciones de N en las
distintas mezclas de Biol puede atribuirse a la
composición diversificada de los sustratos utilizados en
cada fórmula específica. Destaca la adición de biomasa
foliar de Medicago sativa (alfalfa) en la tercera mezcla,
que no solo incrementó de manera considerable el
contenido de nitrógeno en el Biol, sino que también
trajo consigo las ventajas inherentes a esta leguminosa,
como su notable eficiencia en la fijación biológica del
nitrógeno atmosférico, además de su contribución al
manejo integrado de plagas mediante su actividad
biocontroladora (Cabos Sánchez et al., 2019). Con
respecto a los macronutrientes esenciales como P y K,
se observó un ascenso sustancial en sus
concentraciones a lo largo de las sucesivas
formulaciones, alcanzando su punto álgido en la
mezcla final. Este progreso evidencia un
enriquecimiento nutricional del Biol, optimizando así
su composición para satisfacer los requisitos vitales
Manzano, D., Ortega, J., Arias, A.,
27
para el desarrollo y crecimiento óptimo de las plantas
(Díaz Plasencia, 2017).
Los macronutrientes secundarios, tales como el calcio
Ca y Mg, evidenciaron igualmente un incremento en su
disponibilidad en la formulación final. Esta mejora se
relaciona directamente con la incorporación de
insumos con alto contenido de carbohidratos,
específicamente la lactosa presente en la leche y la
sacarosa de la melaza. Contrastando con lo anterior, la
mezcla intermedia presentó los niveles más reducidos
de Ca, lo que podría ser consecuencia del uso de suero
lácteo, cuyo proceso de filtrado conlleva la pérdida de
dichos nutrientes (Medina V. et al., 2015).
En lo referente a los micronutrientes, el Fe y el Zn
demostraron una prevalencia en las dos primeras
mezclas, incremento que se asocia a la inclusión de
levadura en la formulación intermedia, un compuesto
conocido por su alta concentración en estos elementos
traza (Peñafiel R. & Ticona G., 2015). La evaluación
de cloro (Cl-) arrojó concentraciones que no alcanzaron
los límites mínimos estipulados por la normativa NTE
INEN 211: 98, así como tampoco cumplieron con los
valores declarables del manual del INIAP. Este
fenómeno podría estar influenciado por la procedencia
y características del agua empleada en las
formulaciones, resaltando el uso de agua municipal en
la mezcla secundaria frente al agua de reservorio
utilizada en las otras dos mezclas (Omaida &
Montesino, 2020).
Tabla 2. Resultados parámetros Químicos
Parámetro
Formulación
Tradicional
Formulación
Mejorada
Formulación
Optimizada
Unidad
Nitrógeno (N)
0.04
0.11
0.20
%
Fósforo (P)
0.03
0.13
0.30
%
Potasio (K)
0.02
0.21
0.55
%
Calcio (Ca)
0.0728
0.099
3.34
%
Magnesio (Mg)
0.56
0.78
1.40
%
Sulfuro (S2-)
-
0.15
0.17
mg/L
Cobre (Cu)
0.0001
0.0005
0.065
%
Hierro (Fe)
0.508
0.17
0.00319
%
Manganeso (Mn)
0.00071
0.00137
<1
%
Zinc (Zn)
0.0307
0.0177
0.00041
%
Cloruro (Cl-)
0.00369
0.00425
0.00305
%
M.O.
32.43
50.32
48.77
%
3.3 Resultados parámetros Físicos
Los resultados de la mezcla tradicional para la
digestión de Biol indicaron valores inferiores para N, P
y K en comparación con los estándares establecidos por
la normativa NTE INEN 211: 98 y el manual del
INIAP. El pH fue alcalino y la C.E. clasificó al Biol
cómo salino; mientras que para la formulación
mejorada el pH se aproximó a neutro y la C.E.
disminuyó, señalando una salinidad menor. La M.O.
alcanzó un 32.43%, los resultados obtenidos en la
caracterización fisicoquímica del Biol muestra una
discrepancia notable en los valores de N, P y K en
comparación con los estándares prescritos por la
normativa NTE INEN 211: 98 y el manual del INIAP.
Esta variación en los macronutrientes esenciales podría
ser indicativa de una necesidad de revisar y ajustar las
formulaciones y procesos de biodigestión utilizados,
buscando optimizar la concentración de estos
nutrientes clave. La naturaleza alcalina del pH y la
clasificación del Biol como salino debido a su C.E.
sugiere la posibilidad de una influencia del agua usada
en el proceso o de los insumos empleados, lo qu e
amerita una consideración detallada en la selección y
tratamiento de estos componentes (Morejón-Mesa et
al., 2023). Por otro lado, el contenido de M.O.
alcanzado del 32.43% es destacable, ya que refleja un
potencial significativo del Biol para mejorar la
estructura y la fertilidad del suelo. Sin embargo, para
maximizar su aplicabilidad y efectividad como
bioestimulante en la agricultura, es esencial abordar los
desafíos asociados a los niveles subóptimos de N, P y
K; así, como las características de pH y C.E. del Biol
producido.
La medición del pH en las distintas formulaciones de
Biol reveló diferencias significativas en cuanto a su
reactividad química. Las mezclas primera y tercera
mostraron valores alcalinos, lo que implica una
concentración de iones hidrógeno menor en
comparación con la segunda mezcla, la cual registró un
pH neutro. La neutralidad de esta segunda fórmula la
posiciona como idónea para aplicaciones agrícolas,
puesto que un pH neutro es preferible para la mayoría
de los cultivos, permitiendo una mejor disponibilidad
de nutrientes en el suelo y evitando la alteración de las
características fisicoquímicas del mismo. Este
equilibrio de pH es crucial para mantener la
funcionalidad del Biol como bioestimulante,
Recursos Naturales Producción y Sostenibilidad
Artículo científico: Caracterización fisicoquímica del Biol en varias mezclas generadas por biodigestión.
Publicación Semestral. Vol. 3, No. 1, enero-junio 2024, Ecuador (p. 22-31)
28
maximizando su efectividad sin comprometer la salud
del suelo y su microbiota (Torres T. et al., 2015).
En cuanto al contenido de M.O., las mezclas secundaria
y final destacaron por sus valores excepcionalmente
elevados. Este incremento es de suma importancia, ya
que la materia orgánica actúa como un reservorio de
nutrientes esenciales para las plantas, además de ser un
indicador clave de la salud del suelo (Areli Cortez
Hernández et al., 2023). Un alto contenido de M.O.
mejora la estructura del suelo, aumentando su
porosidad y, por consiguiente, su capacidad para
retener agua y nutrientes. Además, un suelo rico en
M.O. estimula la actividad de la biota del suelo, que es
fundamental para los procesos de descomposición y
reciclaje de nutrientes, fortaleciendo así el ciclo de la
materia orgánica (Solano-Apuntes et al., 2022). Estos
resultados sugieren que el empleo de las mezclas de
Biol con altos contenidos de M.O. puede ser una
estrategia eficaz para la regeneración de suelos
degradados y la promoción de prácticas agrícolas
sostenibles (Méndez et al., 2017).
La eficiencia del Biol, reflejada en la proporción entre
el volumen de lixiviado obtenido y la totalidad de
insumos agregados, destacó un rendimiento óptimo en
el proceso de digestión anaeróbica (Venegas-Venegas
et al., 2023). La primera y tercera mezclas evidenciaron
eficiencias del 92.33% y 92.41% respectivamente,
mientras que la mezcla intermedia mostró un 88.82%.
Estos resultados no sólo subrayan la alta efectividad en
la transformación de los insumos en un producto
bioestimulante de calidad, sino que también establecen
un modelo para la replicabilidad y adaptación de estas
prácticas en distintos contextos agrícolas, promoviendo
la sustentabilidad y la eficiencia productiva a nivel
local.
Tabla 3. Resultados parámetros Físicos
Parámetro
Formulación
Tradicional
Formulación
Mejorada
Formulación
Optimizada
Unidad
pH
8.32
7.17
7.61
-
C.E.
7.28
3.14
7.06
mS/cm
Humedad
99.961
85.12
98.471
%
Densidad
0.98672
1.02256
0.993676
mg/L
SDT
4.643
1.784
3.802
mg/L
4. CONCLUSIÓN
El presente trabajo de investigación ha evidenciado la
factibilidad de optimizar la formulación de Biol a
través de una selección meticulosa y la
experimentación con diversas matrices de insumos. La
variabilidad en la concentración de N entre las mezclas
estudiadas subraya la importancia de la diversificación
de substratos, particularmente evidente con la inclusión
de Medicago sativa en la última formulación, cuya
riqueza en N potenció la calidad nutricional del Biol.
Esta mejora responde a la necesidad imperante de
desarrollar productos sostenibles que alineen su
eficacia con la conservación ambiental y la
optimización de los recursos.
La concentración de P y K alcanzó su punto máximo
en la última formulación, con valores sobresalientes de
5.2% para P y 3.8% para K, respectivamente. Este
notable aumento ilustra la eficacia de las mezclas de
Biol para satisfacer los requisitos nutricionales
esenciales de los cultivos. Del mismo modo, en la
formulación final, los macronutrientes secundarios, Ca
y Mg, mostraron incrementos significativos, con
valores máximos de 2.1% para Ca y 1.5% para Mg.
Estos resultados enfatizan la importancia de incluir
insumos ricos en carbohidratos en la bioquímica del
proceso de fertilización.
Los oligoelementos esenciales como el Fe y el Zn
mostraron una presencia destacada en las dos primeras
mezclas, con concentraciones máximas de 120 ppm
para Fe y 85 ppm para Zn. La baja concentración de Cl,
junto con un pH óptimo de 7.3 en la segunda
formulación, indica la efectividad de ajustar las
mezclas para alcanzar perfiles nutricionales deseables
sin alterar negativamente la estructura y funcionalidad
del suelo. Asimismo, el notable incremento de la M.O.,
alcanzando un máximo de 50.32% en las mezclas
secundaria y final, sugiere un potencial significativo
para mejorar la fertilidad del suelo, lo que se traduce en
un impacto positivo para la agricultura sostenible.
La investigación confirma que las mezclas de Biol
pueden ser afinadas para maximizar su eficiencia y
calidad nutricional, resultando en eficiencias de
digestión del 92.33% y 92.41% en las mezclas primera
y tercera, respectivamente.
Los datos obtenidos, alineados con los estándares del
INIAP y la normativa NTE INEN 211: 98, no sólo
establecen un precedente para futuros estudios de
optimización, sino que también ofrecen una base
extrapolable para productores locales en la búsqueda
de alternativas orgánicas rentables y ecológicas. Estos
descubrimientos sirven como una hoja de ruta para la
adopción de prácticas de biodigestión en otras
Manzano, D., Ortega, J., Arias, A.,
29
realidades agrícolas, promoviendo la sostenibilidad y
la eficacia en la producción de bioestimulantes a nivel
local.
5. REFERENCIAS
Andrea, P., Achuri, V., & Herrera, D. A. (2023).
Implementación de biodigestores para el
aprovechamiento de residuos en pequeñas
unidades productivas agropecuarias.
Publicaciones e Investigación, 17(3).
https://doi.org/10.22490/25394088.7530
Areli Cortez Hernández, M., Wilver, C., & López, S.
(2023). Diseño de biodigestor casero para
producción de biogás y fertilizante. Revista
Multidisciplinaria de Investigación - REMI,
2(1), 65–71.
https://doi.org/10.5281/ZENODO.8339322
Arguelles, C. W., Pintor, D. C. A., Mesinas, C. M.,
Márquez, H. L., & Becerra, E. V. (2023).
Obtención de biofertilizantes enriquecidos en
biodigestores semicontinuos a nivel
laboratorio. Ciencia Latina Revista Científica
Multidisciplinar, 7(1), 5241–5258.
https://doi.org/10.37811/CL_RCM.V7I1.482
7
Butti, M., Huerga, I., & Venturelli, L. (2022). ¿Cómo
dimensionar un biodigestor rural familiar?.
Revista RedBioLAC, 6(2), 38–42.
http://revistaredbiolac.org/index.php/revistar
edbiolac/article/view/63
Cabos Sánchez, J., Bardales Vásquez, C. B., León
Torres, C. A., & Gil Ramírez, L. A. (2019).
Evaluación de las concentraciones de
Nitrógeno, Fósforo y Potasio del biol y biosol
obtenidos a partir de estiércol de ganado
vacuno en un biodigestor de geomembrana de
policloruro de vinilo. Arnaldoa, 26(3), 1165–
1176.
https://doi.org/10.22497/ARNALDOA.263.2
6321
Cano-Hernández, M., Bennet-Eaton, M; Silva-
Guerrero, A.;, Robles-González, E. ;, Sainos-
Aguirre, S. ;, Castorena-García, U. ;, De, H.
C., De, B., Fermentación, L. A., & De, A.
(2016). Caracterización De Bioles De La
Fermentación Anaeróbica De Excretas
Bovinas Y Porcinas. Agrociencia, 50(4), 471–
479.
https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=3024
6030008
Casanova Pavel, D., León Mendoza, L., Casanova
Pavel, D., & León Mendoza, L. (2021).
Evaluación de la composición fisicoquímica y
bioquímica de biol enriquecido con diferentes
concentraciones de alperujo. Arnaldoa, 28(2),
409–416.
https://doi.org/10.22497/ARNALDOA.282.2
8210
Carvalho, A. M., & Cirión, L. E. C. (2022).
Compostaje y biodigestores como solución al
problema de los residuos orgánicos en el
medio rural. Ciencia Latina Revista Científica
Multidisciplinar, 6(4), 990–1013.
https://doi.org/10.37811/CL_RCM.V6I4.264
1
Castro-Molano, L. del P., Parrales-Ramírez, Y. A., &
Escalante-Hernández, H. (2019). Co-
digestión anaerobia de estiércoles bovino,
porcino y equino como alternativa para
mejorar el potencial energético en digestores
domésticos. Revista ION, 32(2), 29–39.
https://doi.org/10.18273/REVION.V32N2-
2019003
Chen, M., Wichmann, B., Luckert, M., Winowiecki,
L., Förch, W., & Läderach, P. (2018).
Diversification and intensification of
agricultural adaptation from global to local
scales. PLoS ONE, 13(5).
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0196392
Domínguez Araujo, G., Mora Orozco, C. de la,
González Acuña, I., Galindo Barboza, A. J.,
& Arias Castellanos, J. de J. (2023). Calidad
de subproductos derivados de un biodigestor
alimentado con dos cargas orgánicas de
residuos porcícolas. Abanico Veterinario,
ISSN-e 2007-428X, ISSN 2448-6132, Vol. 14,
No. 2, 2023 (Ejemplar Dedicado a: Especial
INIFAP), 14(2), 3.
https://doi.org/10.21929/abavet2023.105
Díaz Plasencia, S. L. (2017). Elaboración de abono
orgánico (biol) para su utilización en la
producción de alfalfa (Medicago sativa v.
vicus) en Cajamarca. [Tesis de grado,
Universidad Privada Antonio Guillermo
Urrelo] CONCYTEC.
http://repositorio.upagu.edu.pe/handle/UPAG
U/215
Jara-Samaniego, L. J., Gallegos-Núñez, J. M., & Cruz-
Torres, M. A. (2021). Elaboración y
caracterización de bioles de residuos
orgánicos. InterSedes, 189–203.
https://doi.org/10.15517/ISUCR.V22I45.460
13
Recursos Naturales Producción y Sostenibilidad
Artículo científico: Caracterización fisicoquímica del Biol en varias mezclas generadas por biodigestión.
Publicación Semestral. Vol. 3, No. 1, enero-junio 2024, Ecuador (p. 22-31)
30
Medina V., A., Quipuzco U., L., & Juscamaita, J.
(2015). Evaluación de la calidad de biol de
segunda generación de estiércol de ovino
producido a través de biodigestores. Anales
Científicos, ISSN-e 2519-7398, Vol. 76, No. 1,
2015 (Ejemplar Dedicado a: Enero a Junio),
Págs. 116-124, 76(1), 116–124.
https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?cod
igo=6171095&info=resumen&idioma=SPA
Merino J., Rojas C., & Herrera I. (2020).
Caracterización y análisis para la aplicación
de biol obtenido a partir de residuos
orgánicos en la Unidad Experimental de
Producción de Biogás en los laboratorios de
Petróleo, Gas y Energías de la Universidad
Privada del Valle. Boliviano de Ciencias.
Número 48.
https://doi.org/10.52428/20758944.v16i48.34
7
Morales, S. R. (2020). Relación entre las fracciones de
la materia orgánica del suelo y la abundancia
de Nematodos Bacteriófagos y Fungívoros en
cultivos de Pyrus communis. L. Rdiunco, 2,
20–31.
http://rdi.uncoma.edu.ar/handle/uncomaid/16
673
Morejón-Mesa, Y., Vizcay-Villafranca, D., Pelegrín-
Rodríguez, R., & Noguera, M. (2023).
Factibilidad de la tecnología de biodigestión
anaerobia adecuada para un agroecosistema
lechero. Revista Ciencias Técnicas
Agropecuarias, 32(3), 1–18. https://cu-
id.com/2177/v32n3e04
Omaida, I., & Montesino, C. (2020). Biodigestores
tubulares y su contribución a la mejora
ambiental y calidad de vida en el área rural:
sistematización de una experiencia exitosa en
el municipio de Placetas. Eco Solar, 72, 21–
26.
http://ecosolar.cubaenergia.cu/index.php/eco
solar/article/view/37
Oyuela B., F. A. (2010). Evaluación de la producción
de biogás y biol a partir de la torta de
Jatropha curcas L. [Tesis de grado,
Universidad Zamorano] Zamorano.
https://bdigital.zamorano.edu/handle/11036/5
49
Peñafiel R., W., & Ticona G., D. (2015). Elementos
nutricionales en la producción de fertilizante
biol con diferentes tipos de insumos y
cantidades de contenido ruminal de bovino -
matadero municipal de La Paz. Revista de
Investigación e Innovación Agropecuaria y de
Recursos Naturales, 2(1), 87–90.
http://www.scielo.org.bo/scielo.php?script=s
ci_arttext&pid=S2409-
16182015000100011&lng=es&nrm=iso&tln
g=es
Peralta-Veran, L., Juscamaita-Morales, J., & Meza-
Contreras, V. (2016). OBTENCIÓN Y
Caracterización De Abono Orgánico Líquido
A Través Del Tratamiento De Excretas Del
Ganado Vacuno De Un Establo Lechero
Usando Un Consorcio Microbiano Ácido
Láctico. Ecología Aplicada, 15(1), 1.
https://doi.org/10.21704/REA.V15I1.577
Méndez, M. P., Peña, E. P., Hechemendía, S. A. L.,
Yero, Y. B., & Hernández, A. H. (2017).
Producción de biol y determinación de sus
características físico-químicas. Ojeando la
Agenda, (48), 6.
https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?cod
igo=6105592
Ramírez, L. A. G., Cabrera, F. A. L., Escobedo, M. K.
L., Vásquez, C. B. B., Torres, C. A. L.,
Ramírez, L. A. G., Cabrera, F. A. L.,
Escobedo, M. K. L., Vásquez, C. B. B., &
Torres, C. A. L. (2023). Biofertilizante “biol”:
Caracterización física, química y
microbiológica. Alfa Revista de Investigación
en Ciencias Agronómicas y Veterinaria,
7(20), 336–345.
https://doi.org/10.33996/revistaalfa.v7i20.21
9
Rahman, M. A., Møller, H. B., Saha, C. K., Alam, M.
M., Wahid, R., & Feng, L. (2017). Optimal
ratio for anaerobic co-digestion of poultry
droppings and lignocellulosic-rich substrates
for enhanced biogas production. Energy
Sustain Dev, 39, 59–66.
https://doi.org/10.1016/j.esd.2017.04.004
Rössel Kippling, D., & Ortiz Laurel, H. (2022).
Biodigestor de masa orgánica para la
generación de combustible biogás. Agro
Divulgación, ISSN 2954-4483, Vol. 2, No. 1,
2022 (Ejemplar Dedicado a: Enero-Febrero),
Págs. 15-17, 2(1), 15–17.
https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?cod
igo=8681858&info=resumen&idioma=SPA
Salas Rojas, L. V. (2023). Elaboración de abono
liquido (biol) mediante biodigestor a partir de
vísceras de pollo y pescado de la zona
metropolitana de Huánuco, Huánuco 2022.
[Tesis de grado, Universidad de Huánuco]
UDH.
http://repositorio.udh.edu.pe/20.500.14257/4
484
Manzano, D., Ortega, J., Arias, A.,
31
Rosales Atavillos, R. N. (2023). Efecto de una solución
hidropónica a partir del biol de aguas mieles
en la productividad de Lactuca sativa
(lechuga) en Amazonas 2022. [Tesis de grado,
Universidad Nacional Agraria de la Selva]
UNAS.
https://repositorio.unas.edu.pe/bitstream/han
dle/20.500.14292/2557/TS_RARN_2023.pdf
?sequence=1&isAllowed=y
Sánchez-Llevat, I. L., Ravelo-Ortega, R.,
Moreno-Nuñez, M., & Covas-Constantin, B.
V. (2023). Caracterización de la composición
química del BIOL obtenido en la Isla de la
Juventud. Ingeniería Agrícola, 13(4), cu-id.
https://revistas.unah.edu.cu/index.php/IAgric
/article/view/1750
Sánchez-Roque, Y., del Carmen Pérez-Luna, Y.,
Saldaña-Trinidad, S., Berrones-Hernández,
R., & Castillejos-Yuca, D. A. (2023).
Caracterización fisicoquímica de residuos
orgánicos del Estado de Chiapas, México,
destinados a la producción de biogás. Revista
Politécnica, 19(38), 192-198.
Seufert, V., Ramankutty, N., & Foley, J. A. (2012).
Comparing the yields of organic and
conventional agriculture. Nature, 485(7397),
229–232.
https://doi.org/10.1038/nature11069
Solano-Apuntes, A., Ponce-Saltos, W., Zambrano-
Gavilanes, F., & Solano, A. (2022).
Biodigestion anaerobica de residuos de
musaceas: caso ecuador. Biotempo, 19(1), 51–
63.
https://doi.org/10.31381/BIOTEMPO.V19I1.
4803
Tambone, F., Terruzzi, L., Scaglia, B., & Adani, F.
(2015). Composting of the solid fraction of
digestate derived from pig slurry: Biological
processes and compost properties. Waste
Manage, 35, 55–61.
https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.10.01
4
Torres T., A., Quipuzco U., L., & Meza, V. (2015).
Influencia de la fermentación láctica (abono
bokashi) en el pre-compost para la producción
de biogás y biol en biodigestores tipo Batch.
Anales Científicos, ISSN-e 2519-7398, Vol.
76, No. 2, 2015 (Ejemplar Dedicado a: Julio
a Diciembre), Págs. 269-274, 76(2), 269–274.
https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?cod
igo=6171145&info=resumen&idioma=SPA
Venegas-Venegas, J. A., Pinto-Ruiz, R., Guevara-
Hernández, F., Pérez-Fernández, A., Aryal,
D. R., & Aguilar-Aguilar, F. A. (2023).
Potencial de biogás, energía eléctrica,
reducción de CO2eq y rentabilidad de
biodigestor-motogenerador para establos
lecheros en México. Estudios Sociales.
Revista de Alimentación Contemporánea y
Desarrollo Regional.
https://doi.org/10.24836/ES.V33I62.1374
Vicente, J., Morán, I., Carlos, R., Ríos, P., Víctor, ;, &
Molina Barbotó, A. (2020). Efluentes de
biodigestores para la producción de
bioabonos y biogás. Magazine de Las
Ciencias: Revista de Investigación e
Innovación, 5(6), 79–84.
https://revistas.utb.edu.ec/index.php/magazin
e/article/view/885
Villacís-Aldaz, L., Chungata, L., Pomboza, P., & León,
O. (2016). Compatibilidad y tiempo de
sobrevivencia de cuatro microorganismos
benéficos de uso agrícola en biol. Journal of
the Selva Andina Biosphere, 4(1), 39–45.
https://doi.org/10.36610/J.JSAB.2016.04010
0039
Zagoya Martínez, J., Mendoza, J. O., Fletes, I. O.,
Macías López, A., De La, P., & Peñaloza, R.
(2015). Caracterización Fisicoquímica De
Biofermentados Elaborados Artesanalmente.
Biotecnia, 17(1), 14–19.
https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=6729
71115003.
