Propuesta de mejora de un fertilizante orgánico a partir de la vinaza de un ingenio

Abstract

Se llevó a cabo la propuesta de mejora de un fertilizante orgánico mediante su elaboración en forma granulada en beneficio de un ingenio para facilitar su transporte, promoviendo la economía circular mediante la revalorización de residuos industriales. Se determinaron propiedades fisicoquímicas de tres formulaciones de fertilizantes orgánicos sólidos, a partir de la mezcla en distintas proporciones de vinaza y ceniza de bagazo de caña; estas incluyeron humedad y densidad como propiedades físicas, mientras que para las propiedades químicas se cuantificó el nitrógeno utilizando el método de Kjeldahl y el método de espectroscopía de absorción atómica para el resto de macronutrientes (potasio, calcio y magnesio) y micronutrientes (cobre, hierro, manganeso y zinc). Para el fertilizante 45 % se obtuvieron valores de densidad de 0.564 g/cm3 y una humedad de 3.17 %, con concentraciones de nitrógeno de 1.23 %, potasio de 3.99 %, calcio de 1.12 %, magnesio de 0.378 %, cobre de 9.26 ppm, hierro de 465 ppm, manganeso de 47.4 ppm y zinc de 120 ppm. El fertilizante 50 % presentó una densidad de 0.647 g/cm3 y una humedad de 2.43 %, con concentraciones de nitrógeno de 1.19 %, potasio de 4.12 %, calcio de 1.15 %, magnesio de 0.375 %, cobre de 12.2 ppm, hierro de 318 ppm, manganeso de 46.8 ppm y zinc de 97.5 ppm. Finalmente, el fertilizante 55 % presentó una densidad de 0.587 g/cm3 y una humedad de 3.51 %, con concentraciones de nitrógeno de 1.16 %, potasio de 3.46 %, calcio de 1.17 %, magnesio de 0.374 %, cobre de 15.6 ppm, hierro de 302 ppm, manganeso de 44.5 ppm y zinc de 103 ppm. Asimismo, se realizaron comparaciones con fertilizantes comerciales existentes, en donde se comprobó que existe diferencia en cuanto a la concentración de nutrientes presentes en las mezclas; sin embargo, también se determinó que los contenidos de nutrientes dependerán de los requerimientos de los suelos. Finalmente, se propusieron equipos para llevar a cabo un proceso industrial a mayor escala, de acuerdo con las operaciones unitarias implicadas en el proceso, dentro de las que se pueden mencionar evaporación, mezclado, secado, molienda y diferentes puntos de almacenamiento. Por todo lo mencionado anteriormente, para futuras investigaciones se recomienda también llevar a cabo pruebas de campo con los fertilizantes, así como evaluar la disponibilidad de recursos y equipos del ingenio interesado para integrar la producción de fertilizantes dentro las operaciones que se llevan a cabo normalmente.

The improvement proposal for an organic fertilizer was carried out by producing it in granular form to benefit a sugar mill by facilitating its transportation while promoting circular economy through the valorization of industrial waste. Physicochemical properties of three formulations of solid organic fertilizers were determined, using varying proportions of vinasse and sugarcane bagasse ash. These included moisture content and density as physical properties, while nitrogen content was quantified using the Kjeldahl method, and other macronutrients (potassium, calcium, and magnesium) and micronutrients (copper, iron, manganese, and zinc) were measured using atomic absorption spectroscopy. For the 45 % fertilizer, density values of 0.564 g/cm³ and a moisture content of 3.17 % were obtained, with nutrient concentrations of 1.23 % nitrogen, 3.99 % potassium, 1.12 % calcium, 0.378 % magnesium, 9.26 ppm copper, 465 ppm iron, 47.4 ppm manganese, and 120 ppm zinc. The 50 % fertilizer presented a density of 0.647 g/cm³ and a moisture content of 2.43 %, with nutrient concentrations of 1.19 % nitrogen, 4.12 % potassium, 1.15 % calcium, 0.375 % magnesium, 12.2 ppm copper, 318 ppm iron, 46.8 ppm manganese, and 97.5 ppm zinc. Finally, the 55 % fertilizer had a density of 0.587 g/cm³ and a moisture content of 3.51 %, with nutrient concentrations of 1.16 % nitrogen, 3.46 % potassium, 1.17 % calcium, 0.374 % magnesium, 15.6 ppm copper, 302 ppm iron, 44.5 ppm manganese, and 103 ppm zinc. Comparisons were made with existing commercial fertilizers, which confirmed differences in nutrient concentrations among the mixtures. However, it was also determined that the nutrient contents should be adapted to the requirements of specific soils. Lastly, equipment was proposed to carry out an industrial-scale process, in alignment with the unit operations involved in the production process, including evaporation, mixing, drying, grinding, and various storage stages. Based on the above, it is recommended for future research to conduct field tests with the fertilizers and evaluate the availability of resources and equipment at the interested sugar mill to integrate fertilizer production into its regular operations.