Biochar de biomasa residual por Pirólisis Lenta para la germinación y crecimiento de la semilla del Prosopis limensis en el distrito de Cieneguilla

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL “Biochar de biomasa residual por Pirólisis Lenta para la germinación y crecimiento de la semilla del Prosopis limensis en el distrito de Cieneguilla” TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO PROFESIONAL DE: Ingeniero Ambiental AUTORES: Loyola Saavedra, Isabel Rosario (ORCID: 0000-0002-7440-1187) Ochoa Miguel, Juan Jesús (ORCID: 0000-0002-6721-4535) ASESOR: Dr. Ordoñez Galván, Juan Julio (ORCID: 0000-0002-3419-7361) LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Tratamiento y Gestión de los Residuos LIMA – PERÚ 2021 Dedicatoria A mis padres, Dionisia y Félix A mis hermanos, Katty, Patty, Johanna, Toño, y, A mi hijo Fabio. Loyola Saavedra, Isabel Rosario Dedicado a mis abuelos, madre, hermanos y quienes aconsejaron y aclararon mis decisiones en cada proceso para cumplir mis metas. A ellos, todo mi agradecimiento. Ochoa Miguel, Juan Jesús ii Agradecimiento A nuestros padres, por ayudarnos en todo lo que estuvo en sus manos y motivarnos siempre para seguir adelante y no darnos por vencidos hasta culminar nuestros estudios y realizar nuestra tesis. A nuestros hermanos por ayudarnos moral y económicamente hasta ver cumplidos nuestros sueños. A mi hijo Fabio, por haberle quitado mucho tiempo al lado mío (Isabel). A mi abuelo Mario, quien comparte su sabiduría para crecer como persona (Juan). A los catedráticos Ing. Wilson Castañeda, Dr. Julio Ordoñez, Ing. Julio Malca, a la Municipalidad Distrital de Cieneguilla, por su colaboración en la contextualización de nuestra tesis y compartir con nosotros sus conocimientos y buenos consejos para poder culminarlo. iii Índice de contenidos Dedicatorias ........................................................................................................... ii Agradecimientos ................................................................................................... iii Índice de contenidos ............................................................................................. iv Índice de gráficos y figuras.................................................................................. viii Resumen .............................................................................................................. xi Abstract................................................................................................................ xii I. INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 1 II. MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 4 III. METODOLOGÍA......................................................................................... 14 3.1. Tipo y diseño de investigación ................................................................ 14 3.2. Variables y operacionalización ................................................................ 14 3.3. Población, muestra y muestreo ............................................................... 15 3.4. Técnicas e instrumentos de recolección de datos ................................... 15 3.5. Procedimientos ....................................................................................... 17 3.6. Método de análisis de datos .................................................................... 39 3.7. Aspectos éticos ....................................................................................... 40 IV. RESULTADOS ........................................................................................... 41 4.1. Caracterización física y química de biomasa residual para elaboración del biochar ............................................................................................................. 41 4.2. Caracterización físico química del biochar obtenido mediante la técnica de Pirólisis lenta .................................................................................................... 45 4.3. Características Fenológicas: Respuestas de las plantas de Prosopis limensis a la aplicación de biochar de biomasa residual por pirólisis lenta ....... 48 4.4. Determinación de la concentración del biochar con mejores respuestas en Prosopis limensis:............................................................................................. 61 4.5. Contenido de Carbono Orgánico en las unidades experimentales .......... 62 V. DISCUSIÓN ............................................................................................... 67 VI. CONCLUSIONES ....................................................................................... 72 VII. RECOMENDACIONES .............................................................................. 73 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 74 ANEXOS .............................................................................................................. 78 ANEXO N° 01. DECLARATORIA DE ORIGINALIDAD DE LOS AUTORES ... 78 ANEXO N° 02. DECLARATORIA DE AUTENTICIDAD DEL ASESOR ........... 79 iv ANEXO N° 03. MATRIZ DE CONSISTENCIA ................................................ 80 ANEXO N° 04. MATRIZ DE OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES ........ 81 ANEXO N° 05. INSTRUMENTOS DE VALIDACIÓN DE DATOS ................... 82 ANEXO N° 06. VALIDACIÓN DE INSTRUMENTOS ...................................... 87 ANEXO N° 07. RESULTADOS DE ANÁLISIS DE LABORATORIO.............. 102 v Índice de tablas Tabla 1: Técnicas e instrumentos para el Trabajo de investigación ...................... 16 Tabla 2: Expertos que validarán los instrumentos ................................................ 16 Tabla 3: Validación de los instrumentos por cada experto ................................... 17 Tabla 4: Ubicación geográfica de la Planta de Valorización de Cieneguilla .......... 18 Tabla 5: Descripción de los tratamientos y concentraciones utilizados: ............... 30 Tabla 6: Distribución de los tratamientos en 105 unidades experimentales .......... 31 Tabla 7: Cantidades de sustrato más biochar usado en cada tratamiento............ 33 Tabla 8: Datos de temperatura y humedad relativa en Cieneguilla, durante la etapa de pruebas de germinación de semillas de Prosopis limensis. ................... 35 Tabla 9: Distribución del riego durante las pruebas de germinación y crecimiento ............................................................................................................................. 36 Tabla 10: Caracterización de Biomasa residual que llega a la Planta de Valorización: ........................................................................................................ 41 Tabla 11: Caracterización Física de biomasa residual no composable (leñosos delgados, medios y gruesos) para obtención de biochar ...................................... 42 Tabla 12: Resultado de análisis físico químico realizado a las muestras de biomasa residual: ................................................................................................. 44 Tabla 13: Detalle de cargas realizadas en proceso de pirólisis lenta .................... 45 Tabla 14: Rendimiento de la obtención de biochar ............................................... 46 Tabla 15: Resultados de análisis físico químico realizado a las muestras de biochar: ................................................................................................................ 47 Tabla 16: Número de semillas germinadas por tratamiento, por día ..................... 49 Tabla 17: Porcentaje de germinación por tratamiento, por repetición ................... 51 Tabla 18: Altura (elongación) de las plántulas en cm (hasta los ápices caulinares) de Prosopis limensis a los 50 días de siembra. .................................................... 52 Tabla 19: Análisis de Varianza para altura de planta Prosopis limensis (Huarango) ............................................................................................................................. 53 Tabla 20: Prueba de comparación Tukey para altura media Prosopis limensis .... 53 Tabla 21: Número de nudos o pinnas de Prosopis limensis (huarango) a los 50 días después de la siembra. ................................................................................ 54 Tabla 22: Análisis de Varianza para número de nudos o pinnas de Prosopis limensis ................................................................................................................ 55 vi Tabla 23: Prueba de comparación Tukey para número de nudos en plantas de Prosopis limensis, a los 50 días después de la siembra. ...................................... 55 Tabla 24: Longitud de raíz (cm) en plántulas de Prosopis limensis a los 50 días después de la siembra ......................................................................................... 56 Tabla 25: Análisis de varianza para longitud de raíces de Prosopis limensis, a los 50 días después de la siembra. ........................................................................... 58 Tabla 26: Prueba de comparación Tukey para longitud de raíces ................................ 58 Tabla 27: Resultados de respuestas fenológicas (desarrollo de plántulas) de huarango con biochar como producto de enmienda ............................................. 58 Tabla 28: Análisis de correlación entre altura de plántula, número de nudos y longitud de raíz en Prosopis limensis (Huarango), a los 50 días después de siembra. ............................................................................................................... 59 Tabla 29: Valores de significación para el análisis de correlación entre altura de plántula, número de nudos y longitud de raíz en Prosopis limensis (Huarango), a los 50 días después de siembra. .......................................................................... 59 Tabla 30: Resumen de resultados de variables estudiadas en el desarrollo de plántulas de huarango con aplicación de biochar como producto de enmienda del sustrato. ............................................................................................................... 61 Tabla 31: Análisis de los sustratos al inicio del ensayo (sin biochar), y durante ensayo, con aplicación de biochar como producto de enmienda. ......................... 63 Tabla 32: Cálculo de contenido de carbono orgánico en el sustrato (suelo) por etapas .................................................................................................................. 65 Tabla 33: Cálculo del Incremento Total (∆C ) de Carbono en el sustrato durante el ensayo ................................................................................................................. 66 Tabla 34: Determinación del Dióxido de Carbono equivalente secuestrado en el sustrato o suelo .................................................................................................... 66 vii Índice de gráficos y figuras Figura 1: Diagrama general del Proyecto de Investigación .................................. 17 Figura 2: Ubicación de Planta de Valorización de Cieneguilla .............................. 18 Figura 3: Tipo de biomasa residual que llega a la Planta de Valorización ............ 19 Figura 4: Biomasa residual de la Planta de Valorización ...................................... 19 Figura 5: Labores de volteo y selección manual de biomasa no compostable ..... 20 Figura 6: Diagrama de flujo general de la Planta de Valorización de Residuos Orgánicos Municipales de Cieneguilla ................................................................. 20 Figura 7: Caracterización de biomasa residual de la Planta de Valorización de Cieneguilla ........................................................................................................... 21 Figura 8: Reactor pirolítico de la Planta de Valorización de Cieneguilla ............... 22 Figura 9: Horno pirolítico con anillo protector a temperatura óptima de trabajo (650°C – 700°C)................................................................................................... 22 Figura 10: Plano del reactor pirolítico de la Planta de Valorización ...................... 23 Figura 11: Inicio del proceso de pirólisis............................................................... 24 Figura 12: a) y b) Pesado de biomasa para pirolísis. c) Momento en que la capa superior de biomasa se cubre con ceniza blanquesina, es el momento propicio para agregar la siguiente carga. d) Se deja como mínimo 10 cm debajo del borde superior del horno pirolítico para una buena carbonización de la biomasa. 25 Figura 13: a) Retiro del anillo del horno. b) Volteado del horno para enfriar biochar. c) Enfriamiento de biochar. d) Biochar obtenido mediante la técnica de pirólisis lenta. ....................................................................................................... 25 Figura 14: a) Biochar incorporado desde el principio del compostaje, Biochar activado biológicamente. b) Biochar añadido al sustrato de plantas forestales y ornamentales. ...................................................................................................... 26 Figura 15: a) Muestra de biochar obtenido por pirólisis lenta. b) Muestra de biochar activado en pila de compostaje por 4 meses. .......................................... 26 Figura 16: Obtención de semillas de Prosopis limensis, Parque Waldorf Cieneguilla ........................................................................................................... 27 Figura 17: a) Semillas de Prosopis limensis. b) Hidratación de semillas para acelerar la germinación. ....................................................................................... 28 viii Figura 18: a) Arena del Río Lurín. b) Tierra de chacra de la zona. c) Mezcla homogénea de tierra más arena para sustrato de ensayo experimental. ............. 29 Figura 19: a) Preparación de tratamientos: Biochar recién obtenido. b) Biochar activado. c) Mezcla en sustrato para llenar en bolsas de almácigo ...................... 29 Figura 20:Muestra de sustrato (arena de río más tierra) para prueba en laboratorio ............................................................................................................................. 30 Figura 21: Montaje del diseño experimental en bolsas de almácigo con mezclas de sustrato y biochar para siembre de Prosopis limensis. .................................... 32 Figura 22: a) Preparación de unidades experimentales por cada tratamiento. b) Siembra de semillas en bolsas de almácigo para prueba de germinación. ...... 33 Figura 23: Colocación de semillas de Prosopis limensis. ..................................... 34 Figura 24: Riego de plántulas durante pruebas de germinación ........................... 36 Figura 25: Tipo de biomasa residual que llega a la Planta de Valorización .......... 41 Figura 26: Caracterización Física de biomasa residual no compostable para obtención de biochar, especies de madera leñosa gruesa, mediana y delgada que entran al proceso de pirólisis lenta. ...................................................................... 43 Figura 27: Visibles diferencias físicas entre biochar recién obtenido y biochar activado biológicamente. ...................................................................................... 46 Figura 28: Porcentaje de germinación de semillas de huarango (Prosopis limensis) con siete tratamientos por 20 días. ...................................................................... 50 Figura 29: Porcentaje de Germinación de semillas de huarango (Prosopis limensis) sometidas a 7 tratamientos. .................................................................. 51 Figura 30: Altura promedio de plantas de Prosopis limensis (Huarango) a los 50 días después de la siembra. ................................................................................ 53 Figura 31: Número medio de nudos en plántulas de Prosopis limensis, a los 50 días después de la siembra. ................................................................................ 54 Figura 32: Longitud alcanzada de raíz a los 50 días de siembra, gran presencia de nódulos activos. ................................................................................................... 56 Figura 33: Longitud de raíz en plantas de Prosopis limensis (Huarango) a los 50 días después de la siembra. ................................................................................ 57 Figura 34: Evaluación de respuestas fenológicas de plántulas de Prosopis limensis a los 50 días de siembra. ....................................................................... 59 ix Figura 35: Gráfico de dispersión que muestra la relación entre las alturas y el número de nudos de las plántulas de Prosopis limensis a los 50 días después de la siembra. ........................................................................................................... 60 Figura 36: Gráfico de dispersión que muestra la relación entre las alturas y la longitud de las raíces de las plántulas de Prosopis limensis a los 50 días después de la siembra. ...................................................................................................... 60 Figura 37: Gráfico de dispersión que muestra la relación entre el número de nudos y las longitudes de las raíces de Prosopis limensis a los 50 días después de la siembra. ...................................................................................................... 60 Figura 38: Resultados del porcentaje de germinación de los distintos tratamientos hasta el día 20 de siembra. .................................................................................. 61 Figura 39: Alturas medias obtenidas en los tratamientos a los 50 días de siembra de Prosopis limensis. ........................................................................................... 61 Figura 40: Promemdio de número de pinnas, nudos o peciolos logrados por las plántulas de Prosopis limensis a los 50 días de siembra. ..................................... 62 Figura 41: Longitudes medias logradas por lás plántulas de Prosopis limensis a los 50 días de germinadas sus semillas. .............................................................. 62 x Resumen Se obtuvo biochar a partir de biomasa residual lignocelulósica proveniente del mantenimiento de áreas verdes públicas y privadas del distrito de Cieneguilla con la técnica de pirólisis lenta usando un reactor pirolítico de cortina de llamas, para evaluar su uso como producto de enmienda evaluamos con diferentes concentraciones en la germinación y características fenológicas de semillas de Prosopis limensis (huarango). Se caracterizaron física y químicamente las biomasas originales y el biochar obtenido en laboratorio. Semillas de huarango fueron colocadas en sustratos con concentraciones de 0%, 10%, 20% y 30% en peso de biochar recién obtenido y biochar activado biológicamente y se colocaron en bolsas de almacigo de 2 kg en el vivero municipal. Se evaluaron variables de porcentaje de germinación, crecimiento de plántulas, número de pinnas y longitud de raíz. Se determinó que el biochar al 10% de concentración tuvo mejores respuestas en las plántulas de huarango hasta los 50 días de ensayo. La concentración de carbono orgánico en el sustrato se incrementó tras la incorporación de biochar como producto de enmienda, los análisis de laboratorio así lo demostraron, relacionándolo con el secuestro de CO 2. Palabras clave: biochar, pirólisis lenta, Prosopis limensis xi Abstract Biochar was obtained from lignocellulosic residual biomass from the maintenance of public and private green areas of the Cieneguilla district with the slow pyrolysis technique using a flame curtain pyrolytic reactor, to evaluate its use as an amendment product we evaluated with different concentrations in germination and phenological characteristics of seeds of Prosopis limensis (huarango). The original biomass and biochar obtained in the laboratory were physically and chemically characterized. Huarango seeds were placed in substrates with concentrations of 0%, 10%, 20% and 30% by weight of freshly obtained biochar and biologically activated biochar and were placed in 2 kg storage bags in the municipal nursery. Variables of germination percentage, seedling growth, number of pinnae and root length were evaluated. It was determined that biochar at 10% concentration had better responses in huarango seedlings up to 50 days of trial. The concentration of organic carbon in the substrate increased after the incorporation of biochar as an amendment product, the laboratory analyzes demonstrated this, relating it to the sequestration of CO2. Keywords: biochar, slow pyrolysis, Prosopis limensis xii I. INTRODUCCIÓN En el Perú, según datos nacionales actualizados de la Dirección General de Gestión de Residuos Sólidos del Ministerio del Ambiente, anualmente generamos alrededor de 7 342 713 toneladas de residuos sólidos municipales, de esa cantidad el 57.69% (4 235 894 t) son residuos orgánicos que deberían ser valorizados; el 18.26% (1 341 094 t) conciernen a residuos inorgánicos; y el 24.06% (1 765 725 t) atañen a residuos no valorizables, de ellos solo el 1.05% de lo valorizable (77 621 t, orgánicos e inorgánicos) es gestionado por las municipalidades distritales. Tomando en cuenta solo lo correspondiente a valorización de residuos sólidos orgánicos, únicamente el 0.64% (27 450 t) son incluidos en la transformación y valorización con técnicas de compostaje, vermicompostaje, biochar, etc. («Residuos Sólidos Municipales» 2020). Si no hay un buen manejo y gestión integral de los residuos sólidos, las municipalidades se enfrentan a una problemática ambientalmente negativa por su inadecuada disposición y por su generación en mayores cantidades y volumen debido al aumento demográfico, la agrupación de la población en áreas urbanas, aumento de los hábitos de consumo, entre otros. Los residuos sólidos orgánicos constituyen el mayor porcentaje en volumen que son generados anualmente por los habitantes del distrito de Cieneguilla, 56.62%, que representan unas 5 145 t/año aproximadas (Municipalidad Distrital de Cieneguilla 2019), además cuenta con una gran superficie de áreas verdes urbanas y áreas forestales, su importancia para la conservación de la fauna y flora en nuestro distrito es transcendental, estos lugares están creados y acondicionadas para ofrecer espacios de entretenimiento y relajación, pero que además requieren de esfuerzos constantes para mantener su belleza paisajística y que puedan cumplir su objetivo. Los residuos de maleza y poda generados a partir de las 214 213.06 m2 de áreas verdes habilitadas (Gerencia de Servicios a La Ciudad y Medio Ambiente 2019) ubicadas en vergeles, óvalos, triángulos, bermas centrales y laterales, estadio municipal, y otros, sumado a los restos de maleza y poda generados de jardines privados, generan entre 10 a 30 toneladas mensuales de residuos vegetales (Municipalidad Distrital de Cieneguilla 2019). Esta biomasa residual es depositada en los 1 Puntos Temporales de Acopio de Maleza ubicados en puntos estratégicos del distrito y posteriormente llevados hasta la Planta de Valorización de Residuos Sólidos Orgánicos Municipales donde serán aprovechados para generar productos de gran valor como el compost, pero no todo es compostable hay un excedente acumulándose con troncos y ramas duras. Frente a este problema y en consideración a que estas labores de mantenimiento de las áreas verdes (segar el grass, retiro de maleza, podas, etc.) generan grandes volúmenes de residuos orgánicos con alto contenido de celulosa, hemicelulosa y lignina que llegan hasta la planta para ser tratados; pero que se hace insostenible e inmanejable compostar y valorizarlos, es que el presente plan de tesis busca desarrollar una alternativa de aprovechamiento en la gestión de esta biomasa residual a través, de la técnica de Pirólisis lenta, que permitirá la obtención de biochar (biocarbón) y podrá devolverse al suelo en forma directa como también puede ser incorporado en ciertos porcentajes en las pilas de compost, evitando así su desperdicio y más al contrario usarlo como producto de enmienda orgánica o mejorador de suelo y su cualidad para capturar carbono y almacenarlo en el suelo (Yadav et al. 2016), a través, de la preparación del sustrato para cultivo de plantas forestales y ornamentales en el Vivero Municipal. En base a la problemática desarrollada sobre el título propuesto, se identificó el planteamiento del problema, para lo cual se ha definido el problema general: ¿Cómo el biochar de biomasa residual por pirolisis lenta sirve para la germinación y crecimiento del Prosopis limensis en el distrito de Cieneguilla?, además de haberse planteado los siguientes problemas específicos: ¿Cuál es la característica de la biomasa residual para la elaboración del biochar?; ¿Cuáles son las características físicas y químicas del biochar obtenido mediante la técnica de pirolisis lenta?; ¿Cuál es la concentración de biochar que genere la mejor respuesta en las plantas de Prosopis limensis?; ¿Cuáles son las características fenológicas de la germinación y crecimiento de las semillas de Prosopis limensis al biochar de biomasa residual por pirólisis lenta?; ¿Cuáles son los cambios en la concentración de carbono orgánico al inicio y al final de la siembra, relacionándolo con el secuestro de CO2? . 2 Teniendo así que, la justificación de esta investigación es producir biochar de alta calidad a partir de residuos orgánicos y poder utilizarla como enmienda del suelo para mejorar la productividad de las plantaciones y siembras, especialmente en suelos contaminados y erosionados usando un cilindro cónico de fierro, simple pero ingenioso, que permitirá que cualquier persona en manejo de residuos sólidos municipales o en cualquier industria valorice su biomasa residual produciendo biochar de alta calidad cerrando así el ciclo de producción y aplicando lo que se conoce como economía circular. Por esta razón, se tiene que evaluar esta técnica de pirolisis lenta usando un horno cónico de techo abierto llamado Kon Tiki, es un horno de cortina de llama diseñado en Suiza en el año 2014, desde entonces se ha extendido su uso y conocimiento a nivel mundial para producir biochar (Schmidt y Taylor 2014a), este horno es de bajo costo a diferencia de los hornos tradicionales o de retorta por lo que puede ser implementado por cualquier municipalidad o agricultor que desee manejar sus residuos como una alternativa sustentable y limpia, ya que en los hornos de cortina de llama las emisiones de gases y aerosoles son relativamente bajas para el CO, NOx, PIC (productos de combustión incompleta) y mayores cantidades de CO2 (Cornelissen et al. 2016), analizando además su capacidad para el secuestro de carbono en el suelo, lo cual se relacionará con la reducción de gases de efecto invernadero a la atmósfera. Con este proyecto ayudaremos a mitigar el impacto negativo generado por la inadecuada disposición de los residuos de maleza y poda, que si no son bien manejados darán paso a la formación de puntos críticos con enormes cúmulos de biomasa con alto contenido de celulosa, hemicelulosa y lignina que tardarán mucho tiempo en degradarse, es por ello que con el aprovechamiento de estos residuos disminuirá los efectos negativos sobre el ambiente y se reincorporarán los nutrientes que aún conservan como productos de enmienda y fertilización del suelo, disminuyendo así el uso de fertilizantes químicos. Por lo expuesto, se plantea el siguiente objetivo general: Evaluar el biochar de biomasa residual por pirolisis lenta para la germinación y crecimiento del Prosopis limensis en el distrito de Cieneguilla, los objetivos específicos: Evaluar las características de la biomasa residual en la elaboración del biochar; 3 analizar las características físicas y químicas del biochar obtenido mediante la técnica de pirolisis lenta; determinar la concentración de biochar que genere la mejor respuesta en las plantas de Prosopis limensis; determinar las características fenológicas de la germinación y crecimiento de las semillas de Prosopis limensis al biochar de biomasa residual por pirólisis lenta; evaluar el cambio en la concentración de carbono orgánico al inicio y al final de la siembra, relacionándolo con el secuestro de CO2. La hipótesis general de la investigación es: El biochar de biomasa residual por pirolisis lenta sirve para evaluar la germinación y crecimiento del Prosopis limensis en el distrito de Cieneguilla. Asimismo, las hipótesis específicas son: Las características de la biomasa residual permite la elaboración del biochar para la germinación y crecimiento del Prosopis limensis; las características físicas y químicas del biochar de biomasa residual por pirolisis lenta permite la germinación y crecimiento del Prosopis limensis; las concentraciones del biochar usado permiten establecer la mejor respuesta en las plantas de Prosopis limensis; las características fenológicas del Prosopis limensis permite la germinación y crecimiento de las semillas mediante el biochar de biomasa residual por pirólisis lenta; el cambio en la concentración de carbono orgánico al inicio y al final de la siembra permite relacionarlo con el secuestro de CO2. II. MARCO TEÓRICO Para concretar este proyecto se tuvo que investigar trabajos de autores internacionales y nacionales para obtener un mayor conocimiento y entendimiento del título propuesto, que además nos permitió compararlos con los resultados que obtuvimos durante el presente estudio. Para Escalante, A. et al. (2016), quienes realizaron la investigación: “Biocarbón (biochar) I: Naturaleza, historia, fabricación y uso en el suelo”, concluyen que la utilización del biochar es una técnica que ha confirmado da muchos beneficios al incorporarlo al suelo, como el aumento en su fertilidad debido a sus atributos de sus propiedades físicas, químicas y biológicas, también tiene un alto potencial para coadyuvar a secuestrar carbono en el suelo. Lo más interesante es que se obtiene aprovechando los residuos de 4 labores agrícolas y cualquier otro tipo de biomasa residual, dándoles un valor agregado, por lo que su aplicación es muy económica y al contrario se obtiene mayor rentabilidad en las actividades agrícolas, semejante situación es con la retención de carbono y su mitigación de efectos negativos en el cambio climático y su viabilidad para obtener créditos de carbono. En su artículo de investigación: “Recent Insights into Lignocellulosic Biomass Pyrolysis: A Critical Review on Pretreatment, Characterization, and Products Upgrading”, Echresh, Z.; Abdulkhani, A.; Aboelazayem, O. y Saha, B. (2020), explican como la técnica de pirólisis enfoca eficazmente la valorización de la biomasa residual, en especial de la lignocelulósica, obteniendo productos como bioaceites, que es la parte líquida que se obtiene de la pirólisis de biomasa residual. En este artículo nos comentan como esa biomasa residual lignocelulósica es un gran recurso con gran valor energético que se puede renovar y hacer sostenible para el Carbono que lo encontramos de libre disponibilidad en el ambiente. En esta investigación se hace un pretratamiento a la biomasa residual tanto físicos como químicos, y su influencia en la mejora de la obtención del producto. También explican los efectos sobre la eficiencia del proceso pirolítico, al usar como materia prima una biomasa bien caracterizada y así proporcionar bioaceites y biocarbones de alta calidad y de buen rendimiento. En el trabajo de investigación: “Vacuum pyrolysed biochar for soil amendment”, Ashid, Y.; Khursheed, A.; Prithvi, S.; Vilas, G. y Aniruddha, P. (2016), con pasto Napier (Pennisetum purpureum) una biomasa lignocelulósica, concluyeron que el biochar obtenido de la pirolisis al vacío y añadido al suelo en sus ensayos con macetas aumentó el crecimiento de las plantas en términos de mayor peso de biomasa (en un 7% más alto con biochar al 0.1% p/p y 15% mayor con biochar al 0.25% p/p), con respecto al número de germinaciones de semillas resultó en un 35% más con adición de biochar al 0.1% p/p en comparación con el blanco y hasta 57% más al adicionar biochar al 0.25% p/p . En toda su investigación encontraron que las propiedades del biocarbón producido estaban acorde con las necesarias para que actúen como agente para la enmienda de suelos. El estudio también demostró que el 5 biocarbón de hierba Napier se puede aplicar a suelos ácidos para su enmienda y q es capaz de retener favorablemente nutrientes y agua debido a que el pH se elevó a 11.14 en comparación con el blanco. Con respecto a la caracterización del biochar Pardavé, W.; Delvasto, P. y Sánchez, M. (2017) en su trabajo de investigación: “Caracterización fisicoquímica y morfológica de dos muestras de biocarbón producidas mediante pirolisis de residuos de poda y jardinería” encontraron diferencias significativas tanto morfológicas como fisicoquímicas al someter a Pirólisis dos muestras distintas de biomasa, pero del mismo lugar, provenientes de las áreas verdes de la Universidad de Santander, Colombia. La primera muestra con biomasa residual leñosa (poda de árboles) y la segunda con restos de gramíneas y hojarasca, ambos tipos de biocarbones fueron caracterizados mediante análisis próximo (% másico), encontrando que la Muestra 1 (3.26% humedad; 49.18% carbono fijo) tiene mayor porcentaje de humedad y carbono fijo que la muestra 2 (1.95%; 33.35%); el análisis químico último (CHN) determinó que la muestra 1 (67.66%) presenta mayor porcentaje másico de contenido de carbono fijo que la muestra 2 (55.40%). En relación a la cantidad de hidrógeno se evaluó que ambas muestras tienen cantidades similares de este elemento, alrededor del 3.5%. Para el contenido de nitrógeno los análisis muestran que el contenido de este elemento varía entre el 1 y 1.5% en peso, valores parecidos a los reportes de otros trabajos, siendo la primera muestra la que tiene la mayor cantidad. El análisis micro químico de las partículas de cenizas se hizo con microscopía electrónica de barrido acoplada con microanálisis químico por espectroscopia de energías dispersas de rayos X, encontrándose que el biochar de la primera muestra presenta más micronutrientes tales como Ca, Mg y P, mientras que la segunda muestra de biochar presenta mayor contenido de Si y Al que están presentes en biomasas de gramíneas, en cuanto a los contenidos de potasio, micronutriente importante para el suelo, muestran contenidos típicos cercanos al 3%. Por lo que, concluyen que el biochar obtenido con residuos leñosos (muestra 1) tuvo mayores proporciones de carbono fijo y cualidades más propicias para aplicarlas en fertilización de suelos ácidos con baja capacidad de retención de agua. El biochar obtenido con biomasa residual de hojas y gramíneas (muestra 6 2), mostró mayor contenido de cenizas estabilizadoras para los suelos y más cantidad de materia lábil, siendo más apropiado su aplicación para remediación de suelos afectados por la industria. El biochar o biocarbón es un producto carbonoso estable que puede mezclarse con el suelo obtenido mediante técnicas de pirolisis. Hay diversas tecnologías de hornos para pirolisis, las tradicionales que normalmente producen carbón vegetal, son lentas y sin tratamiento de los gases, generando emisiones principalmente de metano y monóxido de carbono, además de aerosoles tóxicos q contribuyen con el aumento de gases de efecto invernadero en la atmósfera; y los hornos de retorta donde los gases de pirolisis son devueltos a una cámara de combustión, reduciendo las emisiones significativamente, pero son costosos y consumen una cantidad considerable de material de ignición para la puesta en marcha del horno. Para superar estos problemas es que Cornelissen, G. et al. (2016) en su investigación: “Emissions and Char Quality of Flame-Curtain “Kon Tiki” Kilns for Farmer-Scale Charcoal/Biochar Production”, proponen un nuevo tipo de tecnología para superar estos inconvenientes, la pirolisis de cortina de llama Kon-Tiki, produciendo un biochar de buena calidad con alto contenido de C(76 ± 9% en peso), área superficial promedio de 11 a 215 m2g-1, alta Capacidad de Intercambio Catiónico de 43 a 217 cmolc/kg, que está dentro del promedio para biocarbones de arbustos leñosos, los hornos de cortina de llama emitieron cantidades significativamente menores de CO, productos de combustión incompleta PIC (excepto CO2) y NOx que los hornos de retorta y tradicionales, pero mayores cantidades de CO2. La temperatura de pirolisis en estos hornos de cortina de llama promedia los 700°C, son más altas que las de tecnologías tradicionales o de retorta (400 – 500 °C) dando como resultado un biocarbón más poroso y condensado, por lo que, a mayor porosidad implica una inmovilización de contaminantes más fuerte y probablemente también una mayor retención de nutrientes. Concluyendo que, la pirolisis de cortina de llama Kon- Tiki es un nuevo tipo de tecnología de producción de biocarbón de bajo costo, es un horno que puede ser construido y utilizado fácilmente por cualquier persona, demostraron que la calidad del biocarbón producido a partir de diversas materias primas cumple con los estándares internacionales de calidad. 7 Adicionalmente demostraron que las emisiones de gases y aerosoles fueron muy bajas en comparación con todos los demás dispositivos tradicionales y de retorta. Iglesias, S. (2018) en su tesis doctoral: “Aplicación de biochar a partir de biomasa residual de eucalipto para evaluar la productividad con maíz en el austro ecuatoriano” tenía por objetivo establecer la viabilidad del uso del biochar a través de dos métodos de pirolisis (lenta y rápida) validándolo con la producción de la siembra de maíz y los efectos que se da en el suelo como mejorador de sustrato y secuestrador de carbono, luego de determinar en laboratorio las características físicas y químicas de las dos clases de biochar, pruebas de germinación en semillas de maíz para determinar la dosis de aplicación en la siembra de maíz. Luego aplicó el biochar al suelo en forma de enmienda para determinar si el suelo era potencialmente más productivo, de forma general pudo concluir que encontró incremento en el rendimiento del maíz usando el biochar obtenido a partir de residuos de eucalipto. El mayor porcentaje de germinación lo logró con una dosis media de disolución de biochar agua, la dosis más elevada bajó el pH, lo que no resultó favorable para la germinación de las semillas, y el biochar solo produjo acidez a las muestras lo cual fue desfavorable para la germinación. Con respecto a los macro elementos esenciales como fósforo y potasio requeridos por las plantas, los análisis de laboratorio indicaron que el porcentaje es mayor en la biomasa pirolizada, al igual que los micro elementos como el zinc, manganeso, hierro, boro y cobre. El porcentaje de carbono fue similar tanto para la biomasa pirolizada como para la biomasa sin pirolizar. En todos los análisis dio como resultado que los tratamientos con pirolisis rápida fueron mejor para el rendimiento de grano seco y su porcentaje de proteína, el índice de área foliar y en cuanto a la altura y diámetro de la planta. En cambio, la reserva y disponibilidad de nitrógeno en el suelo se incrementó en los tratamientos que se adicionó biochar obtenido de pirolisis lenta. En referencia al pH del suelo, este se incrementó con la adición de biochar, lo cual demuestra que ayuda a compensar la acidez del suelo. El secuestro de carbono en el suelo se incrementó en todos los tratamientos con biochar en 8 comparación con los testigos. La variación en cuanto a la densidad aparente y porosidad del suelo también fue bastante notoria en el biochar obtenido a partir de pirolisis lenta de ramas. También, Díaz, C. (2017) en su tesis de grado Magister en Gestión Ambiental “Uso de biochar de acícula de pino (Pinus pátula) como enmienda de suelo negro andino (Andosol)”, evaluó la cantidad necesaria de biochar para potenciar suelos para cultivo, utilizando acícula de Pinus pátula mediante el proceso de pirolisis lenta; se realizaron pruebas en 120 macetas por cada tratamiento, a los cuales se adicionó biochar en 2 y 4 gramos por cada 100 gr de suelo negro andino, los cuales fueron aplicados en especies vegetales de rápido crecimiento como el Cebollín (Allium schoenoprasum) que requiere suelos con pH 6 – 6.8, crecimiento máximo de 45 a 60 días y Nabo Repollo (Brassica campestris) que requiere suelos con pH 5.5 – 6.5 con crecimiento máximo de 70 – 90 días, resultando que el biochar obtenido tenía un pH alcalino de 8.9 por su composición orgánica y química estructural altamente resistente a la descomposición, por lo que recomienda su utilidad para retener carbono, además de su capacidad de retención hídrica y CIC entre otras cualidades que aportan mejoras fisicoquímicas del suelo. Por otro lado, el biochar incorporado a los Andosoles para formar diferentes sustratos no disminuyó la acidez del suelo, por el contrario, bajó de 4.9 a 4.4 y 4.5 de acuerdo a las concentraciones de biochar utilizado. Concluyendo que no toda materia seleccionada para la elaboración de biochar mejora la productividad agrícola. Referente a la productividad del cultivo de Nabo, de acuerdo a los tratamientos establecidos (100+2.00gr – 100+4.00gr – C) los resultados indicaron que a los 30 y 45 días presentan un desarrollo similar en los diferentes tratamientos, a los 60 días hasta su madurez fisiológica el tratamiento de control presenta mayor desarrollo. De la productividad en el cultivo de cebollín, resultó que la mayor producción se obtuvo en la muestra de andosol 100gr+2gr (andosol+biochar), seguido de la muestra de 100gr+4.00gr (andosol+biochar) y con menor producción en el tratamiento control, concluyendo que los cultivos responden de forma muy variable al incorporarles biochar. 9 Como nos mencionan Forero, D. y Navarro, J. (2017), en su tesis de investigación: “Implementación de alternativa de aprovechamiento de residuos sólidos orgánicos mediante el proceso de pirolisis lenta para la obtención de materiales de uso agrícola”, lograron consolidar un método alternativo para aprovechar los residuos orgánicos de una finca con la técnica de pirolisis lenta para obtener biochar (350 °C a 450 °C de Temperatura y 3 horas de tiempo de residencia) y usarlo como producto de enmienda, el cual fue evaluado a nivel fisicoquímico al igual que los suelos utilizados, incorporándolo como sustrato a cultivos de espinaca en una relación del 5% de biochar en referencia a la masa de la parcela utilizada. Según sus resultados obtenidos la producción de la siembra con biochar (0.73 Lb/m2) fue mayor en relación al área cultivada sin biochar (0.59 Lb/m2), es decir un 20% en el aumento en peso del cultivo, al igual que las plantas sembradas con biochar tenían mayor cantidad de hojas y de mejor color y tallos más cortos. De esta manera se concluye que el uso del biochar como mejorador orgánico de suelo tiene múltiples variaciones en los nutrientes presentes en el suelo, formando los escenarios óptimos para el crecimiento de los cultivos, en el aspecto económico los ingresos por producción serán mayores. En cuanto a los impactos ambientales se registró el descenso en la generación de residuos sólidos. En cuanto al carbono orgánico los análisis físico químicos del suelo tras la aplicación de biochar, dieron como resultado el incremento entre un 2.94% a 4,48%, es decir la capacidad de adsorción y retención de carbono en el suelo aumentó, estos cambios se reflejaron en el cambio de textura del suelo que pasó de Franco a Limoso. También, Herrera, E. et al. (2018), en su investigación sobre: “Producción de biocarbón a partir de biomasa residual y su uso en la germinación y crecimiento en vivero de Capparis scabrida (Sapote)”, produjeron biocarbones a partir de tres diferentes biomasas residuales: exoesqueleto de langostino, coronta de maíz y cáscara de café, para estudiar su efectos en diferentes concentraciones ( 15% y 30% del peso del contenido en bolsas de 2 Kg) en pruebas de germinación y crecimiento de semillas de sapote, luego de caracterizar los biocarbones obtenidos determinaron que sus áreas 10 superficiales específicas variaban entre 81 a 569 m2/g, los biocarbones de coronta de maíz y café tenía una estructura micro mesoporosa, mientras que el obtenido de exoesqueleto de langostino manifestó estructura mesoporosa. Los biocarbones obtenidos de los tres tipos solo tuvieron influencia en el período de germinación, mientras que la concentración tuvo influencia en el aumento de masa de la parte aérea durante el desarrollo de las plántulas. De igual forma, Huerta, A. (2019) en su tesis: “Influencia del biocarbón elaborado con residuos sólidos orgánicos sobre la calidad y producción del cultivo de la papa en el centro experimental ecológico de Tuyu Ruri, noviembre 2018 a abril 2019”, en su investigación elaboró biocarbón en un horno pirolítico artesanal a partir de los desechos orgánicos domiciliarios, biomasa residual de eucalipto y estiércol de bovino, obteniendo así un biocarbón con una CIC ligeramente alta de 28.6 meq/100 gr, con una relación C/N del 24%, alta si la comparamos con otras investigaciones, para potenciar sus efectos el biocarbón fue activado química y biológicamente con H3PO4 y compost respectivamente, obteniendo así efectos muy benéficos en el cultivo de la papa al aplicar concentraciones al 5%, 10% y 15% en peso de los tratamientos, lo que se pudo evidenciar en distintos indicadores como la altura, diámetro de los tallos y estado fitosanitario de las plantas de papa en comparación con el cultivo sin tratamiento siendo más resistentes a enfermedades e incluso a la recuperación de las plantas a las plagas. Como conclusión final encontraron que el porcentaje adecuado de biocarbón para optimizar la calidad y rendimiento del cultivo de papas fue del 10%, debido a los resultados obtenidos en cuanto al conteo y pesaje de papas obtenidas. Mendoza, A. (2019) en su trabajo de tesis “Compost y biochar en la producción y calidad de vainita (Phaseolus vulgaris L.) cv. Jade en La Molina”, evaluaron el efecto de sembrar con la aplicación de biocarbón, composta, mezcla de composta más biocarbón y el tratamiento control, en áreas diseñadas para la investigación con cuatro repeticiones y distribuidas al azar, resultando que con la proporción de floración, calidad del rendimiento del cultivo (características de la vainita como su diámetro y largo), materia seca (hojas, tallos y fruto) y las características del suelo como la conductividad 11 eléctrica y densidad aparente, no se encontró diferencias significativas entre los tratamientos. En tanto que la calidad de producción el cual muestra el número de vainitas por kilo cosechado, mostró mejores resultados con el tratamiento de biochar, pero a la vez los frutos resultaron ser más pequeños. Con respecto al rendimiento total del cultivo fue el tratamiento con compost el que presentó menor rendimiento (6,2 Mg/ha) y el tratamiento con mejor rendimiento fue el que contenía biochar más compost con 10,1 Mg/ha. Con respecto a las características del suelo, fue el pH el que tuvo sobresalientes diferencias significativas, donde se evidenció que el tratamiento con biochar afectó los valores hallados entre 7.35 y 8.34 de pH, lo cual era obvio debido a las cualidades físico químicas del biochar. En conclusión, no hubo incremento en el rendimiento del cultivo con respecto a los tratamientos realizados comparados con el testigo. Tampoco las concentraciones y mezclas realizadas con biochar, compost y compost más biochar mejoraron la calidad de producción de las vainitas. Del mismo modo, las propiedades del suelo no mostraron diferencias significativas con el uso de los tratamientos y concentraciones propuestas. Para nuestra investigación elegimos el Huarango (Prosopis limensis), una de las especies del género Prosopis, porque constituye un recurso forestal importante para los bosques secos del Perú y las zonas áridas de la costa peruana. Los bosques secos han sabido adaptar su existencia al aprovechamiento de las aguas subterráneas y la humedad atmosférica, entre ellos los “huarangales”. El árbol del huarango tiene un papel sociocultural y económico para la población costeña del sur del país, porque de su fruto se obtiene productos altamente nutritivos como harinas, café de huarango, huranguina, miel de abeja, las hojas sirven como forraje para crianza de animales, su madera dura es empleada para construcción y actualmente es convertido en carbón para todo tipo de restaurantes, especialmente las pollerías, así como también para la destilación del pisco (Whaley y Orellana 2010). El Huarango puede vivir hasta 1000 años, como por ejemplo el “Huarango Milenario” de Santa Cruz que se ha calculado tiene 1100 años de edad. 12 Según(Casana y Mathez-Stiefel 2011), en un artículo de revista de agroecología: “Reforestando los bosques de huarango: una contribución a la restauración del paisaje cultural y natural de la costa peruana”, el Huarango crece hasta 20 m de altura, el grosor de su tronco puede llegar a medir 2 m de diámetro, su raíz pivotante pueden medir hasta 70 m para obtener agua del subsuelo y sus raíces secundarias o superficiales capturan el agua de la niebla y sus ramas captan cada gota de rocío, a medida que envejece se va reclinando y engrosando su tronco y cuando las ramas llegan al suelo se entierran y brotan del suelo nuevos árboles, es por eso que la población le dice: el árbol que camina, y efectivamente así ha sido por miles de años, los árboles madres han sido destruidos y sus hijos, los nuevos arbolitos sobreviven con sus propios sistemas de raíces, como si crecieran por encima del suelo. Actualmente la mayor parte de los bosques de huarango han sido deforestados, por lo que es urgente restaurarlos, solo quedan pequeños relictos que se mantienen por regeneración natural o cuando hay eventos naturales como el fenómeno de El Niño, por lo que se encuentra categorizada como especie En Peligro, de acuerdo al Decreto Supremo N° 043-2006-AG: Aprueban Categorización de Especies Amenazadas de Flora Silvestre, en el que se clasifica a aquellas especies amenazadas de la flora silvestre. Es por ello que, como una contribución de nuestro proyecto de investigación a la conservación del huarango es obtener biochar a partir de residuos de maleza y poda, y evaluar con distintas concentraciones en sustratos la mejor respuesta para su germinación y calidad de plántulas de esta especie forestal en peligro crítico y así poder recuperar su población. 13 III. METODOLOGÍA 3.1. Tipo y diseño de investigación Esta investigación es del tipo cuantitativo debido a que recogimos y anotamos los resultados de manera secuencial y probatorio para demostrar las hipótesis, determinar variables, analizar las mediciones obtenidas con métodos estadísticos, para luego formar conclusiones con respecto a las hipótesis planteadas (Roberto Hernández Sampieri, Carlos Fernández Collado, y Pilar Baptista Lucio 2010, p. 4). El diseño de nuestra investigación es del tipo experimental porque manipulamos intencionalmente las variables independientes y medimos las dependientes para los que conformamos grupos con las variables elegidas al azar (Roberto Hernández Sampieri, Carlos Fernández Collado, y Pilar Baptista Lucio 2010). 3.2. Variables y operacionalización Las variables de la investigación están detalladas en el Anexo 3, donde también se muestra su operacionalización. Variables: Independiente: Biochar de biomasa residual El biochar, es un carbón vegetal, por lo mismo, también se le llama biocarbón, y la finalidad de su obtención es optimizar las propiedades físicas y químicas del suelo(Lehmann y Joseph 2009). La enmienda del suelo con biochar nace como un enfoque para mitigar el cambio climático (Woolf et al. 2010) y mejorar la producción de cultivos(Glaser, Lehmann y Zech 2002). Cuando se mezcla con el suelo, el biochar puede ser capaz de mejorar el crecimiento de las plantas y alterar las propiedades del suelo (Githinji 2013) (Herath, CampsArbestain y Hedley 2013) como también la disponibilidad de nutrientes. Dependiente: Germinación y crecimiento de semillas de Prosopis limensis. La germinación comienza cuando la semilla seca es hidratada, llamada embebecimiento y culmina cuando el eje embrionario o la radícula atraviesan 14 la membrana que los envuelve, llamada emergencia(Matilla 2008, p. 15), luego la semilla se transforma en plántula donde ya será capaz de sobrevivir por sí misma (Suárez y Melgarejo 2010). Operacionalización (véase en el Anexo 4) 3.3. • Variable Independiente: Biochar • Variable Dependiente: Germinación y crecimiento de semillas Población, muestra y muestreo Población La población fue toda la biomasa residual de maleza y poda que resulta de los trabajos de mantención de las áreas verdes del distrito de Cieneguilla. Muestra La muestra fue recolectada de la Planta de Valorización de Residuos Orgánicos Municipales del distrito de Cieneguilla, que se encuentra ubicado entre la Calle Puente y la Av. Malecón Lurín. Muestreo Para el muestreo primero se tuvo que obtener una muestra representativa de la biomasa residual de la Planta de Valorización y mediante el proceso de pirolisis lenta obtuvimos el biochar que usaremos como producto de enmienda en la investigación. Unidad muestral: La unidad muestral fue de 1 kg de biochar para el estudio de sus características física y químicas. Y de 45 kg para añadirlo al sustrato en sus diferentes concentraciones y tratamientos. 3.4. Técnicas e instrumentos de recolección de datos Utilizamos más de una técnica e instrumento para recolectar nuestros datos, que nos ayudó a establecer la validez de los resultados, las que detallamos en la Tabla 1: 15 Tabla 1: Técnicas e instrumentos para el Trabajo de investigación Etapa / Actividad Medio Técnica Instrumento Resultado Recolección de muestras de biomasa residual (maleza y poda) Planta de Valorización de Residuos Orgánicos de Cieneguilla Observación Ficha de caracterización física y química de biomasa residual Determinación física y química de los residuos de maleza y poda. Obtención del biochar Reactor pirollítico Métodos de análisis del laboratorio. Observación Ficha de caracterización física y química de biochar Recolección de semillas de Prosopis limensis (huarango) Elaboración de sustrato y siembra de semillas forestales Pruebas de germinación y desarrollo de plántulas Parque Ecológico Waldorf de Cieneguilla Vivero Municipal de Cieneguilla Observación Ficha Fenológica de Germinación y Crecimiento de Semillas de Prosopis limensis con aplicación de biochar Observación Ficha de contenido orgánico del suelo (antes, durante y después de la siembra) Evaluación de carbono orgánico en el suelo Vivero Municipal Determinación de características físicas y químicas del biochar Obtención de semillas en buen estado para su germinación Obtención de unidades experimentales Porcentaje de germinación y crecimiento de plántulas Contenido de Carbono orgánico en el suelo Fuente: Elaboración de los autores A continuación, en la Tabla 2, presentamos a los tres expertos analistas, investigadores de la propuesta del problema del proyecto de investigación, quienes dieron validez y confiabilidad de los instrumentos. Se adjuntan fichas en Anexo 5. Tabla 2: Expertos que validarán los instrumentos N° Expertos Especialidad C.I.P. 1 Ordoñez Gálvez, Juan Julio Hidrólogo Ambiental 89972 2 Castañeda Rodríguez, Wilson Ing. Químico 34417 3 Baltazar Vela, Oscar Ing. Forestal 135177 Fuente: Elaboración de los autores La Tabla 3, muestra la calificación en porcentaje a la validación de los instrumentos de investigación de cada experto. Con más detalle en Anexo 6: 16 Tabla 3: Validación de los instrumentos por cada experto Expertos N° Instrumento Porcentaje de Validación % Ordoñez Gálvez, Juan Julio 1 Ficha de ubicación 2 Ficha de caracterización física y química de biomasa residual 3 Ficha de caracterización física y química de biochar 4 Ficha Fenológica de Germinación y Crecimiento de Semillas de Prosopis limensis con aplicación de biochar 5 Ficha de contenido orgánico del suelo Castañeda Baltazar Rodríguez, Vela, Wilson Oscar 90.00 92.1 87.6 89.9 Promedio Total de validación Fuente: Elaboración de los autores 3.5. Procedimientos El proyecto de investigación se realizó en seis etapas que se indica en la Figura 1: Etapa 1 Etapa 4 Recolección y caracterización de biomasa residual para biochar. Elaboración de sustrato (biochar, tierra, arena) y cultivo de semillas forestales (Prosopis limensis) Etapa 5 Pruebas de Germinación de semillas de Huarango y crecimiento de las plántulas. Etapa 2 Pirólisis lenta, obtención de biochar Etapa 3 Caracterización físico química del biochar obtenido y biochar activado biológicamente. Etapa 6 Contenido de Carbono orgánico en el suelo (secuestro de CO2) Figura 1: Diagrama general del Proyecto de Investigación 17 3.5.1. Etapa 1: Recolección y caracterización de biomasa residual Las muestras de biomasa residual se obtuvieron de la Planta de Valorización de Residuos Orgánicos Municipales del distrito de Cieneguilla, provincia y departamento de Lima (Figura 2 y Tabla 4), en el valle costeño de la Cuenca del Río Lurín y que colinda con el Vivero Municipal: Planta de Valorización Fuente: Imagen Satelital obtenida de Google Earth 2018 Figura 2: Ubicación de Planta de Valorización de Cieneguilla Tabla 4: Ubicación geográfica de la Planta de Valorización de Cieneguilla Coordenadas UTM Nombre Planta de Valorización de Residuos Orgánicos Municipales de Cieneguilla Este 302152 Norte 8658666 Altitud m.s.n.m. Referencia 245 Vivero Municipal (entre Calle Puente y Av. Malecón Lurín) Fuente: Elaboración de los autores Del mantenimiento y gestión de las áreas verdes públicas y privadas se generan restos de poda y maleza los que son depositados en los puntos temporales de acopio de maleza designados por la Municipalidad, para luego ser trasladados a la Planta de Valorización, mensualmente se reciben entre 10 a 30 toneladas de biomasa residual(Municipalidad Distrital de Cieneguilla 2020). La Figura 3, muestra la clasificación por tipo de biomasa residual que llega hasta la Planta de 18 Valorización de Residuos Orgánicos Municipales, como producto del trabajo y cuidado de las áreas verdes del distrito: TIPO DE BIOMASA RESIDUAL EN LA PLANTA DE VALORIZACIÓN (%) Corte de grass; 35.56 Inflorescencia; 0.40 Hojas; 3.26 Semillas; 0.35 Otros; 14.49 Leñoso delgado; 37.15 Leñoso grueso; 5.45 Leñoso medio; 3.34 Fuente: Gerencia de Servicios a La Ciudad y Medio Ambiente: Reporte de Control de Recolección de Residuos Sólidos Orgánicos - Actividad 2, Meta 3, P.I. Municipales, 2020 Figura 3: Tipo de biomasa residual que llega a la Planta de Valorización Con esta biomasa (Figura 4), se conforman pilas de compostaje, cada pila está conformada aproximadamente por 8 toneladas de biomasa que tardarán unos 4 meses en degradarse y transformarse en un compost maduro y listo para ser usado como mejorador de suelo en las áreas verdes y vivero municipal del distrito. Figura 4: Biomasa residual de la Planta de Valorización 19 El sistema de compostaje que se realiza es totalmente manual con la colaboración de tres a cuatro operarios por día para las labores de selección, formación, volteo, humedecimiento y cosecha de las pilas de compost, además de compartir sus labores con las tareas propias de un Vivero Municipal. En ese sentido, hay un gran excedente en volumen de ramas (leñoso medio y delgado), troncos (leñoso grueso) y otras partes duras con alto contenido de celulosa, hemicelulosa y lignina que llegan hasta la planta como se muestra en la Figura 5: Figura 5: Labores de volteo y selección manual de biomasa no compostable A continuación, en la Figura 6, mostramos el esquema de la implementación de la alternativa de valorización de biomasa residual no compostable, a través de la técnica de pirólisis lenta para obtener biochar: Gas Residuos Sólidos Orgánicos (Biomasa residual) Clasificación manual Biomasa no compostable Biomasa compostable Vermicompost Reactor Pirolítico Aceites e hidrocarburos Biochar Compost Fuente: Elaboración de los autores Figura 6: Diagrama de flujo general de la Planta de Valorización de Residuos Orgánicos Municipales de Cieneguilla 20 La caracterización de la biomasa residual no compostable para la producción del biochar, se realizó con una muestra representativa a la que se le pesó, se clasificó por especies, cada sub grupo se pesó para obtener el valor en porcentaje que representa en la Planta de Valorización (Figura 7). Figura 7: Caracterización de biomasa residual de la Planta de Valorización de Cieneguilla 3.5.2. Etapa 2: Pirólisis Lenta: Obtención de biochar El proceso para la producción y obtención de biochar en la Planta de Valorización de Residuos Orgánicos de Cieneguilla, es con un reactor pirolítico de techo abierto, de forma cónica, conocido también como la técnica de pirolisis lenta de cortina de llama, que produce un biochar de buena calidad, en cantidades grandes, poco tiempo y a poco costo. Este prototipo de reactor pirolítco (Figura 8) de oxígeno controlado es un modelo simple, barato y se puede adecuar a cualquier lugar y proyecto, está fabricado de una plancha de fierro de 3 mm, utiliza la biomasa para producir su propia energía y así generar la combustión. Se tiene que mencionar que en este reactor no se puede controlar la temperatura de forma automática, ya que como se indicó este horno no necesita un agente externo para la combustión. Su capacidad para pirolizar es de hasta 300 kg por vez, en 3 horas aproximadas. 21 Figura 8: Reactor pirolítico de la Planta de Valorización de Cieneguilla En la Figura 9, se aprecia cuando el horno alcanza su temperatura óptima de trabajo, entre 650 °C a 700 °C, casi no se ven humos y la combustión se hace estable, el anillo protector que se agrega al horno y que sobrepasa al borde del horno en unos 10 cm evita que el aire frio del ambiente entre directamente al horno, al contrario, el anillo proporciona un precalentamiento del aire evitando que los humos y el fuego salgan por los laterales del reactor, también evita que las paredes del horno se enfríen con viento exterior y por último el anillo evita que el personal a cargo del pirolizado sufra de quemaduras, ya que el anillo no calienta a más de 60°C. Figura 9: Horno pirolítico con anillo protector a temperatura óptima de trabajo (650°C – 700°C). 22 El horno tiene un diámetro mayor de 1,30 m, diámetro menor de 0,60 m, altura de 1,00 m y un ángulo de inclinación de 63° (Figura 10), su forma cónica hace que el biochar resultante se compacte y forme esa cortina de llama consistente en la parte superior del horno y como consecuencia poca presencia de oxígeno, las paredes de fierro irradian el calor de la pirólisis y como consecuencia la distribución uniforme de la temperatura en todo el horno, dando como resultado un biochar homogéneo y de buena calidad. Fuente: DEPROY INGENIEROS S.A. Figura 10: Plano del reactor pirolítico de la Planta de Valorización El proceso comienza encendiendo un poco de maleza fina y seca como ichu y ramitas delgadas en el fondo del horno, con el fuego ardiendo se genera un flujo de aire que se eleva por las paredes inclinadas del horno, en ese momento y cuando se forma una llama constante se agrega la primera carga regular de biomasa, entonces formamos una primera capa pareja en el fondo del reactor, pero no muy gruesa, después de uno 10 minutos la biomasa se recubre con ceniza blanca, indicándonos que el material para biochar ha logrado la temperatura para pirólisis (Figura 11). 23 Figura 11: Inicio del proceso de pirólisis Con la primera capa recubierta de ceniza blanca (Figura 12c), se agrega la segunda carga de biomasa asegurando así la llama constante sobre lo que se debe pirolizar consumiendo oxígeno por convección y quemando los humos, cuidando así el carbón y realizando una quema limpia. Repetimos este proceso cada diez minutos en promedio hasta unos 10 cm debajo del borde del horno (Figura 12d), para asegurar una carbonización homogénea, para la última capa procuramos echar ramas delgadas y pequeñas de lo contrario la biomasa final no será carbonizada en forma completa y puede generar exceso de cenizas. a) b) c) d) 24 Figura 12: a) y b) Pesado de biomasa para Pirólisis. c) Momento en que la capa superior de biomasa se cubre con ceniza blanquecina, es el momento propicio para agregar la siguiente carga. d) Se deja como mínimo 10 cm debajo del borde superior del horno pirolítico para una buena carbonización de la biomasa. Con este tipo de horno pirolítico se requiere el trabajo de al menos una persona para incorporar manualmente las cargas de biomasa al reactor, la cual no necesita que sea de un mismo tamaño o especie, puede ingresar biomasa gruesa sin picar de hasta 1.20 m de largo, poda fresca, leño verde, pero eso sí, el tiempo de carbonización se alarga en comparación si usamos biomasa seca y de pequeño tamaño. Para finalizar la pirólisis, se retira el anillo del cilindro (Figura 13a) y se voltea para retirar el biochar obtenido (Figura 13b), el enfriamiento lo hacemos con agua que fluye por una manguera que en contacto con el biochar produce vapor de agua (Figura 13c), el enfriamiento es lento y hasta observar que no haya brasa viva o carbón incandescente, luego se pesa para ver el rendimiento del proceso y la cantidad de biochar obtenido (Figura 13d). a) b) c) d) Figura 13: a) Retiro del anillo del horno. b) Volteado del horno para enfriar biochar. c) Enfriamiento de biochar. d) Biochar obtenido mediante la técnica de pirólisis lenta. 25 Como resultado obtuvimos un biochar aparentemente de buena calidad y con alta temperatura, siendo adecuado para incorporarlo a las pilas de compostaje (Figura 14a), como sustrato en el Vivero Municipal (Figura 14b) y en las unidades experimentales de nuestra tesis. a) b) Figura 14: a) Biochar incorporado desde el principio del compostaje, Biochar activado biológicamente. b) Biochar añadido al sustrato de plantas forestales y ornamentales. 3.5.3. Etapa 3: Caracterización físico química del biochar obtenido. El biochar que se obtuvo por pirolisis lenta (Figura 15a) y el biochar activado (Figura 15b), se caracterizaron en el Laboratorio de Análisis de Suelos y Plantas de la Universidad Agraria La Molina, los parámetros analizados fueron: Conductividad eléctrica, pH, Humedad (%), Capacidad de Intercambio Catiónico, Carbono Orgánico (%), N, P, K, Ca, Mg, Na, He, Cu, Zn, Mn, B, Pb, Cd, Cr, entre otros. a) b) Figura 15: a) Muestra de biochar obtenido por pirólisis lenta. b) Muestra de biochar activado en pila de compostaje por 4 meses. 26 3.5.4. Etapa 4: Elaboración del sustrato y cultivo de semillas forestales a.- Recolección de semillas de Prosopis limensis: Las semillas de Prosopis limensis se obtuvieron de los frutos secos caídos al suelo de los árboles de Huarango del Parque Waldorf, ubicado en la Tercera Etapa del Distrito de Cieneguilla (Figura 16). Los frutos son una legumbre (vaina) de color amarillo parduzco, de forma semicurvada, de 8 cm de largo por 1 cm de ancho en promedio, cada fruto o vaina alberga de 10 a 12 semillitas de color pardo de 0.5 cm de diámetro en promedio y de tegumento duro. Figura 16: Obtención de semillas de Prosopis limensis, Parque Waldorf - Cieneguilla La extracción de semillitas se hizo de forma manual, evitando causarles daño (Figura 17a), se separó en un recipiente y se remojaron con agua a temperatura ambiente por 24 horas antes de sembrarlas (Figura 17b), este método ancestral de hidratación de las semillas asegura y acelera 27 un mayor porcentaje de germinación, ya que ablanda la cutícula de la semilla y lavamos algunas sustancias que puedan inhibir la germinación. Las semillas que quedaron flotando después del remojo se descartaron, ya que estas no dan buenas plantas o no germinan. Antes del ensayo de experimentación se realizó una prueba de viabilidad de germinación con algunas semillas en las camas de almácigo del Vivero Municipal, resultando que germinaron en un promedio de 5 días, por lo que se procedió con el diseño experimental de la tesis al considerarlas viables. a) b) Figura 17: a) Semillas de Prosopis limensis. b) Hidratación de semillas para acelerar la germinación. b.- Preparación del sustrato: El sustrato se elaboró a base de arena del río Lurín (Figura 18a) más tierra de chacra de la zona (Figura 18b), se homogeneizó una mezcla de 210 kg de sustrato, con proporciones de 2 de tierra por 1 de arena, es decir, utilizamos 140 kg de tierra (67%) y 70 kg de arena (33%) (Figura 18c), con esta mezcla se prepararon los tratamientos: sustrato solo como control y mezclas volumétricas de sustrato más biochar recién obtenido(Figura 19a) y sustrato más biochar activado biológicamente en pilas de compostaje (Figura 19b). Luego llenamos estos tratamientos en bolsas negras de almácigo de 20 x 15 cm (Figura 19c). 28 a) b ) c) Figura 18: a) Arena del Río Lurín. b) Tierra de chacra de la zona. c) Mezcla homogénea de tierra más arena para sustrato de ensayo experimental. a) b) c) Figura 19: a) Preparación de tratamientos: Biochar recién obtenido. b) Biochar activado. c) Mezcla en sustrato para llenar en bolsas de almácigo 29 Previo a las pruebas de germinación se tomó una muestra de 1 kg del sustrato solo (Figura 20), usado como control para mandarlo al laboratorio y realizarle los análisis físicos y químicos, sobre todo la de evaluación de carbono orgánico en el suelo. Figura 20:Muestra de sustrato (arena de río más tierra) para prueba en laboratorio c.- Tratamientos utilizados Partiendo del sustrato preparado para la prueba de germinación utilizamos tres tratamientos, como se muestra en la Tabla 5. Los tratamientos fueron sustrato más biochar, sustrato más biochar activado y sustrato solo usado como tratamiento control. Las concentraciones de biochar recién obtenido y biochar activado fueron al 0%wt, 10%wt, 20%wt, 30%wt, con 15 repeticiones por cada tratamiento. Tabla 5: Descripción de los tratamientos y concentraciones utilizados: Tratamientos Abreviatura Concent. de biochar en el sustrato %w Código Nro. Repet. Sustrato (tierra + arena) C 0% T1 15 10% T2 15 20% T3 15 30% T4 15 10% T5 15 20% T6 15 30% T7 15 Sustrato + biochar Sustrato + biochar activado S+B S+BA Elaboración: propia de los autores 30 d.- Diseño experimental Realizamos siete tratamientos y quince repeticiones por cada tratamiento, formando en total de 105 unidades experimentales (Figura 21). Las unidades experimentales fueron distribuidas siguiendo un diseño completamente al azar con 7 tratamientos y 15 repeticiones. La Tabla 6 representa el diseño completamente al azar que aplicamos para la siembra de semillas de Huarango (Prosopis limensis). Con los tratamientos listos, se echaron en bolsas negras de almácigo, señaladas con un código, por tipo de tratamiento y concentración porcentual de biochar. Tabla 6: Distribución de los tratamientos en 105 unidades experimentales Diseño experimental para siembra de Prosopis limensis Ubicación de los tratamientos T3 R3 T1 R1 T5 R1 T3 R1 T6 R1 T4 R1 T7 R1 T4 R2 T2 R2 T5 R2 T3 R2 T6 R2 T1 R2 T7 R2 T2 R1 T6 R3 T1 R3 T5 R3 T2 R3 T4 R3 T7 R3 T1 R4 T2 R4 T5 R4 T3 R4 T6 R4 T7 R4 T4 R4 T7 R5 T2 R5 T5 R5 T3 R5 T6 R5 T4 R5 T1 R5 T3 R6 T6 R6 T2 R6 T7 R6 T1 R9 T5 R6 T4 R6 T1 R6 T6 R7 T4 R7 T7 R7 T2 R7 T5 R7 T3 R7 T3 R8 T2 R8 T1 R7 T7 R8 T7 R8 T5 R8 T4 R8 T3 R9 T6 R9 T4 R9 T1 R8 T2 R9 T5 R9 T7 R9 T3 R10 T6 R10 T4 R10 T7 R10 T2 R10 T1 R10 T5 R10 T7 R11 T2 R11 T6 R11 T3 R11 T4 R11 T1 R11 T6 R15 T7 R12 T1 R12 T6 R12 T3 R12 T4 R12 T5 R12 T2 R12 T7 R13 T2 R13 T6 R13 T1 R13 T4 R13 T5 R13 T3 R13 T3 R14 T2 R14 T1 R14 T7 R14 T4 R14 T5 R14 T6 R14 T7 R15 T2 R15 T5 R11 T3 R15 T1 R15 T5 R15 T4 R15 Elaboración: propia de los autores 31 Figura 21: Montaje del diseño experimental en bolsas de almácigo con mezclas de sustrato y biochar para siembre de Prosopis limensis. e.- Montaje del diseño experimental La prueba de experimentación antes de la siembra comenzó la última semana de diciembre del 2020 en el Vivero Municipal de Cieneguilla. El procedimiento fue así: Primero pesamos la cantidad necesaria de sustrato para cada tipo de tratamiento y se echó dentro de una carretilla. A continuación, se añadió a la carretilla la cantidad de tipo de biochar correspondiente a cada tratamiento, y para conseguir una buena mezcla, homogénea, se voltearon varias veces (Figura 22a). Finalmente, el 31 de diciembre del 2020, en cada bolsa de almácigo se depositaron dos semillas de Prosopis limensis con 2 000 gramos de la mezcla a cada uno de las 105 unidades experimentales (Figura 22b). Las bolsas se colocaron al azar sobre el suelo y sin cubierta, las que permanecieron en condiciones ambientales. 32 a) b) Figura 22: a) Preparación de unidades experimentales por cada tratamiento. b) Siembra de semillas en bolsas de almácigo para prueba de germinación. En la Tabla 7, se describe la cantidad de sustrato y biochar usado en cada tratamiento: Tabla 7: Cantidades de sustrato más biochar usado en cada tratamiento Tratamientos Sustrato (tierra + arena) Sustrato + biochar Sustrato + biochar activado Cantidad en el sustrato %w Peso sustrato g Peso biochar g Código Repet. 0% 2 000 0 T1 15 10% 1 800 200 T2 20% 1 600 400 30% 1 400 10% Cant. Total de Sustrato g Cant. Total de Biochar g 30 000 0 15 27 000 3 000 T3 15 24 000 6 000 600 T4 15 21 000 9 000 1 800 200 T5 15 27 000 3 000 20% 1 600 400 T6 15 24 000 6 000 30% 1 400 600 T7 15 21 000 9 000 174 000 36 000 Total Elaboración: propia de los autores 3.5.5. Etapa 5: Pruebas de Germinación de semillas de Huarango y crecimiento de las plántulas Estas pruebas las realizamos en el Vivero Municipal, donde se evaluaron las respuestas de las semillas ante el biochar obtenido por pirólisis lenta, 33 el objetivo de estas pruebas de germinación fue determinar su efecto ante la adición de biochar recién obtenido y biochar activado biológicamente, para establecer la concentración más adecuada para la producción de plantones de Huarango. Los parámetros que medimos para evaluar la germinación de semillas de la especie Prosopis limensis, fueron el número de días hasta el inicio de la germinación y el porcentaje de germinación. Se evaluó también su crecimiento a través de la longitud y materia seca. a.- Semillas utilizadas Para este ensayo, se emplearon semillas de Prosopis limensis (Huarango) obtenidas de los frutos caídos al suelo de los árboles ubicados en el Parque Waldorf de Cieneguilla. Utilizamos la cantidad de 210 semillas en total, 2 por unidad experimental. Las semillas se colocaron manualmente en las bolsas de almácigo, a una profundidad de siembra de 3,5 cm (Figura 23). Figura 23: Colocación de semillas de Prosopis limensis. b.- Pruebas de viabilidad de germinación Realizamos una prueba de viabilidad de germinación con algunas semillas en las camas de almácigo del Vivero Municipal sin ningún 34 tratamiento, solo los hidratamos con agua del vivero por 24 horas, resultando que germinaron en un promedio de 5 días, por lo que se procedió con el diseño experimental de la tesis al considerarlas viables. c.- Condiciones climáticas durante la investigación Durante el tiempo que se realizó la investigación, Cieneguilla registró temperaturas promedio de 23 °C, según datos obtenidos de la Estación Von Humboldt de la web de SENAMHI. De igual forma, la humedad relativa promedio fue de 71.3 %. La etapa de pruebas de germinación y crecimiento de semillas de Prosopis limensis tuvo una duración de 50 días, comprendido desde el 31 de diciembre del 2020 hasta el 19 de febrero del 2021. La Tabla 8 muestra los datos meteorológicos de temperatura y humedad resumidos por semana durante esta etapa. Tabla 8: Datos de temperatura y humedad relativa en Cieneguilla, durante la etapa de pruebas de germinación de semillas de Prosopis limensis. Mes Enero Febrero Semana 1 2 3 4 5 6 7 8 Tem. Media °C 22.7 22.9 22.3 23.2 23.5 22.9 22.9 23.8 Tem. Max. °C Tem. Min °C Humedad Relativa (%) 26.8 27.2 26.6 27.7 28.9 27.9 27.5 29.7 18.7 18.5 18.0 18.6 18.0 17.9 18.3 17.9 74.8 75.6 76.0 72.8 68.3 63.0 71.8 68.0 Fuente: Estación Meteorológica Automática Von Humboldt (Lima, Lima, La Molina) Lat.12°4´55.95´´ S Long. 76°56´21.52´´ O. Alt. 247 msnm. SENAMHI d.- Germinación de semillas y variables tomadas Se sembró las semillas de huarango el día 31 de diciembre del 2020, ese mismo día se realizó el primer riego hasta alcanzar su capacidad de campo. Se pusieron dos semillas por bolsa, y, a los 15 días se realizó el raleo, dejando en la bolsa la que germinó primero y embolsando en otra 35 bolsa (fuera del estudio) de almácigo la otra para que siga desarrollándose el plantoncito de Prosopis limensis. A todas las unidades experimentales se les proporcionó la misma cantidad de agua de pozo subterráneo que se usa en el Vivero Municipal, de acuerdo a la capacidad de campo de las bolsas de almácigo, según mostramos en la Tabla 9 y Figura 24. Tabla 9: Distribución del riego durante las pruebas de germinación y crecimiento Fecha N° de riego Volumen (ml) 31-12-20 06-01-21 11-01-21 16-01-21 21-01-21 26-01-21 30-01-21 03-02-21 08-02-21 12-02-21 17-02-21 1er. riego 2do. riego 3er. riego 4to. riego 5to. riego 6to. riego 7mo. riego 8vo. riego 9no. riego 10mo. riego 11vo. riego 750 600 500 500 500 500 500 500 500 500 500 Fuente: Elaboración propia Figura 24: Riego de plántulas durante pruebas de germinación Las variables evaluadas fueron las siguientes: ▪ Porcentaje de germinación Se consideró semilla germinada cuando la radícula alcanzó una emergencia de 2 mm de longitud. Luego de hacer un conteo visual se anotó el número de plántulas germinadas en cada unidad experimental. 36 Se anotó diariamente desde el siguiente día de la siembra hasta el último día de obtención de datos finales de germinación (30 días después de la siembra). ▪ Altura (elongación) de planta (cm) Se tomaron datos de la altura de las plántulas al último día (a los cincuenta días) del experimento, desde el cuello del tallo hasta la altura (cm) de la pinna mayor, sin extenderlas. ▪ Longitud de raíz (cm) Se tomó el dato el día final del experimento (cincuenta días) a las raíces de los plantones por cada tratamiento. ▪ Cantidad de pinnas o peciolos Se tomó el dato el día final del experimento (cincuenta días) a la cantidad de pinnas, peciolos o nudos de los plantones por cada tratamiento. 3.5.6. Etapa 6: Contenido de Carbono orgánico en el suelo (adsorción de CO2) a.- Caracterización del sustrato al inicio del sembrado: Se tomaron muestras del sustrato antes de la siembra de las semillas de Prosopis limensis siguiendo la metodología descrita en “Guía para la determinación de Carbono en pequeñas propiedades rurales”, (Rügnitz, Chacón y Porro 2009, p. 44-48), en la que indican que la profundidad mínima de la toma de muestra debe ser de 15 cm y 1 kg en peso para realizar los análisis físico químicos. Los análisis que se realizaron fueron: pH, Conductividad eléctrica, Textura, Nitratos, Cu, Mn, Fe, Zn, K, Ca, Mg, Na, S, B, P, Saturación de humedad, Densidad aparente, Materia orgánica y Carbono orgánico. Los parámetros fueron evaluados en el Laboratorio de Análisis de Suelos y Plantas de la Universidad Agraria La Molina. 37 b.- Caracterización del sustrato durante la germinación y al finalizar el ensayo: Durante la siembra y germinación de las semillas de Prosopis limensis, y al finalizar el ensayo, también se tomaron muestras adicionales, una al mes de la siembra y la otra al finalizar el ensayo, donde nos enfocamos en la medición de Carbono Orgánico, de esta forma los resultados se pudieron relacionar con la disminución de CO2, que fue equivalente a medir el aumento de captura de carbono del suelo. Según la Guía para la determinación de Carbono en pequeñas propiedades rurales (Rügnitz, Chacón y Porro 2009), tuvimos en cuenta lo siguiente: ▪ Para la profundidad de toma de muestra, se recomienda medir el contenido de carbono en el sustrato a una profundidad 15 cm como mínimo, ya que las concentraciones de carbono orgánico son mayores en las primeras capas y disminuyen drásticamente según aumenta la profundidad del suelo. ▪ Según condiciones del laboratorio debimos sacar por lo menos 1000 g de muestra en una bolsa de plástico, lo cual hicimos de las unidades experimentales que no germinaron. Los parámetros físicos y químicos se evaluaron en el Laboratorio de Análisis de Suelos y Plantas de la Universidad Agraria La Molina. c.- Contenido de Carbono Orgánico del suelo: Este parámetro fue calculado teniendo en cuenta la metodología explicada en la “Guía para la determinación de Carbono en pequeñas propiedades rurales” (Rügnitz, Chacón y Porro 2009, p. 49-50) y con los datos obtenidos de los análisis físico químico de las muestras de sustrato. 38 Cálculo del carbono almacenado en el suelo: 𝑪𝑶𝑺 = [𝑪𝑶𝑺] ∗ 𝒅𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 ∗ 𝒑𝒓𝒐𝒇𝒖𝒏𝒅𝒊𝒅𝒂𝒅 ∗ (𝟏 − 𝒇𝒓𝒂𝒈) ∗ 𝟏𝟎 (1) Donde: COS= Contenido de carbono orgánico en el suelo (tc/ha). [𝑪𝑶𝑺]: Concentración de carbono orgánico del suelo en una determinada masa de suelo, la que se obtendrá de los resultados de ensayos del laboratorio (gC/kg de suelo). 𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆= masa de suelo por volumen de muestra (t de suelo/m3). 𝑷𝒓𝒐𝒇𝒖𝒏𝒅𝒊𝒅𝒂𝒅=profundidad del horizonte o espesor de la capa de suelo, en metros (m). 𝒇𝒓𝒂𝒈= Volumen porcentual de fragmentos gruesos/100, sin dimensiones. 𝑶𝒃𝒔𝒆𝒓𝒗𝒂𝒄𝒊ó𝒏= Utilizaremos el factor por 10 para convertir las unidades a tC/ha. Las cantidades de carbono presentes en las diferentes etapas de la investigación, las calculamos mediante la siguiente ecuación: Donde: 𝑰𝒏𝒄𝒓𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒓𝒃𝒐𝒏𝒐 = 𝑪𝑶𝑺𝟐 − 𝑪𝑶𝑺𝟏 (2) COS2=Cantidad de carbono orgánico final de la muestra trabajada (Tc/ha) COS1= Cantidad de carbono orgánico inicial de la muestra trabajada (Tc/ha) Por último, se procede a calcular el CO2e, considerando que: 1 tC = 3.67 tCO2e/ha 3.6. Método de análisis de datos Para almacenar datos recolectados durante el desarrollo experimental de la investigación usamos Microsoft Excel. Para analizar los resultados obtenidos de las variables usamos el análisis estadístico de varianza (ANDEVA), con un nivel del 0.05, con el que se pudo aceptar o rechazar las hipótesis planteadas. Con la finalidad de determinar que tratamiento fue mejor utilizamos la prueba de comparación múltiple Tukey, con una significación del 5%. 39 3.7. Aspectos éticos Nuestro proyecto de investigación respetó las normas establecidas en la Resolución del Consejo Universitario N° 0126/UCV Trujillo - del 23 de mayo del 2017, en ese marco y de acuerdo al Art. 15°, nos comprometimos a respetar la propiedad intelectual, citando las fuentes y autores de trabajos relacionados a nuestra investigación. De acuerdo también con el Capítulo III, Art. 13, donde nos comprometemos por la protección del ambiente y la biodiversidad de nuestra nación. La revisión para detectar posibles plagios se dió con el programa llamado TURNITIN, el cual tiene por fin dar el servicio de prevención de plagio, siendo nuestro compromiso como alumnos e investigadores que la investigación sea original. 40 IV. RESULTADOS Según los objetivos planteados, obtuvimos los siguientes resultados: 4.1. Caracterización física y química de biomasa residual para elaboración del biochar En primer lugar, se sacó una muestra representativa de 250 kg (250 000 gramos) de biomasa residual para determinar la composición de los tipos de residuos sólidos que llega hasta la Planta de Valorización, previamente hicimos tres cuarteos para no perder las características verdaderas de la biomasa residual, siguiendo la Metodología del Cuarteo de Montoya, A. (Montoya 2012) los resultados se dan a conocer en la Tabla 10, Figura 25 : Tabla 10: Caracterización de Biomasa residual que llega a la Planta de Valorización: Corte de grass Peso (g) 88 900 Porcentaje (%) 35.56 Inflorescencia Semillas Hojas Leñoso delgado Leñoso medio Leñoso grueso Otros Total 1 000 900 8 200 92 800 8 400 13 600 36 200 250 000 0.4 0.36 3.28 37.12 3.36 5.44 14.48 100.00 Biomasa Residual Elaboración: propia de los autores BIOMASA RESIDUAL EN LA PLANTA DE VALORIZACION DE RESIDUOS ORGÁNICOS Otros 14.48% Leñoso grueso 5.44% Leñoso medio 3.36% Corte de grass 35.56% Inflorescencia 0.40% Leñoso delgado 37.12% Semillas Hojas 0.36% 3.28% Figura 25: Tipo de biomasa residual que llega a la Planta de Valorización 41 La caracterización física de la biomasa residual no compostable (leñoso delgado, medio y grueso) para la producción del biochar, se realizó con una muestra representativa salida de la formación de pilas de compostaje y de la zona donde se recepcionan los restos de maleza y poda en la Planta de Valorización de Residuos Orgánicos. Toda la muestra de biomasa residual no compostable: leñoso delgado, leñoso medio y leñoso grueso, se dividió por especies y cada grupo de especies fue pesado (gramos), la sumatoria de los grupos por especies dio el total y cada peso grupal dio como resultado el valor en porcentaje de biomasa residual no compostable para obtención de biochar que representa en la Planta de Valorización. Los resultados de la caracterización realizado el día 29 de diciembre del 2020 se presentan en la Tabla 11 y Figura 26. Tabla 11: Caracterización Física de biomasa residual no composable (leñosos delgados, medios y gruesos) para obtención de biochar Peso (g) Especie residual Palmeras Arecáceas (familia Arecaceae) Ficus (Ficus benjamina) Molle (Schinus molle) Huarango (Prosopis limensis) Carrizo (Phragmites australis) Pino (Genero Pinus) Buganvilla o bugambilia (género Bougainvillea) Eucalipto (Eucaliptus glóbulus) Croton (Género Codiaeum) Ichu (Stipa ichu) Chilco (Fuchsia magellanica) Lantana (Lantana sp) Casuarina (Casuarina sp) Granada (Punica granatum) Bambú (sub familia Bambusoideae) Huaranguillo (Acacia horrida) Otros Total Porcentaje (%) 17 200 16.05 18 100 16.89 13 400 12.50 11 200 10.45 1 700 1.59 10 900 10.17 900 0.84 2 400 2.24 680 0.63 900 0.84 2 400 2.24 800 0.75 5 200 4.85 2 800 2.61 7 400 6.90 1 300 1.21 9 900 107 180 9.24 100.00 Elaboración: propia de los autores 42 CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE BIOMASA RESIDUAL QUE INGRESA A PIRÓLIISIS LENTA PARA OBTENCIÓN DE BIOCHAR Otros (laurel, rosales, frutales, ciprés) 9.24 Huaranguillo (Acacia horrida) 1.21 ESPECIE DE BIOMASA RESIDUAL Bambú (sub familia Bambusoideae) 6.9 Granada (Punica granatum) 2.61 Casuarina (Casuarina sp) 4.85 Lantana (Lantana sp) 0.75 Chilco (Fuchsia magellanica) 2.24 Ichu (Stipa ichu) 0.84 Croton (Género Codiaeum) 0.63 Eucalipto (Eucaliptus glóbulus) 2.24 Buganvilla o bugambilia (género Bougainvillea) 0.84 Pino (Genero Pinus) 10.17 Carrizo (Phragmites australis) 1.59 Huarango (Prosopis limensis) 10.45 Molle (Schinus molle) 12.5 Ficus (Ficus benjamina) 16.89 Palmeras Arecáceas (familia Arecaceae) 16.05 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 PORCENTAJE % Figura 26: Caracterización Física de biomasa residual no compostable para obtención de biochar, especies de madera leñosa gruesa, mediana y delgada que entran al proceso de pirólisis lenta. Según lo mencionado por Echresh, Z. et al. (2020), la biomasa residual de la planta de valorización, es una biomasa lignocelulósica por su procedencia (restos de poda de árboles y arbustos provenientes de áreas públicas y privadas), el contenido típico en peso de celulosa es alrededor de 40-50%, entre 20-40% en peso de hemicelulosa y del 10-40% en peso de lignina. Además, los árboles por lo general tienen más lignina pero menos cenizas que el ichu o el grass (Maia, Madari y Novotny 2011) A la Planta de Valorización llegan biomasa residual de maderas duras (dicotiledóneas) como: casuarina, eucalipto, bugambilla, huarango, ficus, molle, crotón, chilco, granada, huranguillo, que presentan menos cantidad de lignina en comparación con la biomasa residual de maderas blandas (coníferas) como: pino, casuarina, ciprés, lantana (Maia, Madari y Novotny 43 2011) ; en cambio el ichu tiende a poseer más hemicelulosa y cenizas, pero la lignina y celulosa en menor cantidad que las maderas blandas (Warren, 2012), al igual que las palmeras, los carrizos y los bambúes que son monocotiledóneas. De acuerdo con Wang, S. et al. (2011), citado por Palacios, R. (2019), la biomasa residual con altos contenidos de lignina (que es la que otorga la dureza) tendrá un mayor rendimiento en la obtención de biochar con la técnica de pirólisis lenta, que concuerda con los resultados obtenidos en la Tabla 14, un rendimiento del 45.5%. Posterior a la caracterización la biomasa residual lignocelulósica fue llevado hasta un determinado lugar para continuar con su secado y posterior ingreso al proceso de pirólisis lenta para obtención de biochar. La caracterización química de la biomasa residual se realizó en el laboratorio Pacific Control, Calidad y Medio Ambiente Laboratorios y Certificaciones SAC, con el objetivo de conocer la transformación que va a sufrir con el proceso de pirólisis lenta, el tipo de biomasa que entrará al proceso de combustión y el tipo de subproducto (en este caso biochar) que se va generar. Estos resultados se muestran en la Tabla 12: Tabla 12: Resultado de análisis físico químico realizado a las muestras de biomasa residual: Muestra Biomasa residual pH CO CIC CE Cenizas Humedad - %w meq/100g dS/m % % Densidad Aparente g/c3 7.20 16.91 15.20 5.33 11.49 13.74 0.141 Fuente: Laboratorio Pacific Control, Calidad y Medio Ambiente Laboratorios y Certificaciones SAC. Elaboración: propia de los autores Los resultados del laboratorio de biomasa residual sin pirolizar, con troncos, ramas, hojas secas, raíces, cortezas y otros, mostraron valores de pH casi neutros, lo cual es favorable para el suelo y para su uso en la obtención de biochar. La humedad de 13.74% en peso nos muestra una biomasa casi seca, lo que indica que está apta para el proceso de pirólisis, el alto contenido de cenizas posiblemente se deba al lugar de origen de donde son acopiados y luego acumulados en la Planta de Valorización, donde se contamina con 44 restos de polvo, arena, trazas de minerales, esquirlas de vidrio y metal, pero que sin embargo no afectaron en su combustión en el proceso de pirólisis lenta. 4.2. Caracterización físico química del biochar obtenido mediante la técnica de Pirólisis lenta Realizamos el procedimiento tal cual se describió en la metodología descrita anteriormente. Se obtuvo 133.80 kg de biochar a partir de 294.30 kg de biomasa residual mediante la técnica de pirólisis lenta usando un reactor pirolítico de cortina de llama, es decir, con un 45.5% de rendimiento, en un tiempo aproximado de 3 horas con 18 minutos, con temperaturas que alcanzaron los 650 °C - 700 °C (Schmidt, H.; Taylor, P. ,2014), cuyo detalle del peso de las cargas de biomasa residual y tiempo de duración de pirólisis lenta se detallan en las Tablas 13 y 14: Tabla 13: Detalle de cargas realizadas en proceso de pirólisis lenta Nro. de Carga Peso (kg) Tiempo Transcurrido (min) Nro. de Carga Peso (kg) Tiempo Transcurrido (min) 1 Carga inicial (encendido del horno) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 0 16 11.6 117 9.5 10.5 9.7 10.3 9.3 9.2 11.1 11.8 11.4 10.6 8.4 10.5 10 19 27 36 44 52 59 67 74 82 88 96 16.2 11.7 11.1 11.5 6.9 4.4 9.4 10.7 10.5 10.2 10.1 10.6 125 133 141 149 154 158 165 172 178 184 189 193 14 12.1 103 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Carga final 10.2 198 15 13.8 111 TOTAL 294.30 3 horas con 18 minutos Elaboración: propia de los autores La relación entre el peso del biochar obtenido y la biomasa residual que entró al proceso de pirólisis, es decir, el rendimiento se muestra en la Tabla 14: 45 Tabla 14: Rendimiento de la obtención de biochar Hora de inicio Hora de término 09:27 12:45 Tiempo total hh/mm 3 h 18 m biomasa res. pirolizada kg 294.3 biochar obtenida kg 133.8 Rendimiento % 45.5 Elaboración: propia de los autores Para finalizar el proceso de obtención de biochar se templó con agua, de lo contrario el oxígeno seguiría con la combustión provocando que el biochar se convierta en ceniza, lo cual no es deseable. Se obtuvo un biochar completamente pirolizado, con 45.5% de rendimiento de producción, para un contenido de humedad de la biomasa inicial del 13.74%, demostrando que el reactor pirólitico usado es altamente eficiente para producir biochar a un bajo costo y de fácil obtención. Obtención de biochar activado biológicamente: Este biochar activado biológicamente lo obtuvimos de una cosecha anterior de las pilas de compostaje de la Planta de Valorización de Residuos Orgánicos Municipales de Cieneguilla, en las que desde el inicio de formación de las pilas de compost se incorporó biomasa residual de restos de maleza y poda, estiércol de caballo y biochar obtenido mediante pirólisis lenta. De esta forma el biochar activado que ha pasado todo un ciclo de compostaje en la Planta de Valorización, alrededor de 4 meses, adquiere otras características físicas en cuanto a color se refiere (un color no tan negro, más bien un tanto marrón) y menor peso (Figura 27); sus características químicas se dan a conocer en la Tabla 15, este biochar ha compartido alrededor de 120 días junto con la dinámica de los microrganismos, el humedecimiento de las pilas y la aireación en el volteo manual de las pilas. Figura 27: Visibles diferencias físicas entre biochar recién obtenido y biochar activado biológicamente. 46 A continuación, en la Tabla 15 presentamos los resultados de la caracterización físico química de las muestras de biochar obtenidas en la presente investigación, enviadas al Laboratorio de Análisis de Suelos, Plantas, Aguas y Fertilizantes de la Universidad Nacional Agraria La Molina. Tabla 15: Resultados de análisis físico químico realizado a las muestras de biochar: N % P2O5 % K2O % CaO % MgO % Hd % Na % 5.20 Max. ret. humedad % 44.00 0.59 0.90 4.95 2.52 1.51 39.16 0.37 20.46 12.00 44.18 0.68 0.52 1.45 3.64 0.59 19.96 0.48 Zn ppm 45 Mn ppm 166 B ppm 77 Pb ppm 27.55 Cd ppm 1.83 Cr ppm 10.52 Muestra pH C.E. dS/m M.O. % CIC Meq/100g Biochar Biochar Activado 10.32 36.50 24.62 7.67 8.43 Fe ppm 10 190 Cu ppm 39 Muestra Biochar Biochar 1426 17 25 69 47 16.03 1.65 13.75 Activado Fuente: Laboratorio de Análisis de suelos, Plantas, Agua y Fertilizantes. LASPAF-UNALM Elaboración: propia de los autores El valor del Potencial de Hidrógeno (pH) en el biochar fue de 10.32, fuertemente alcalino, lo cual es favorable para tratamiento en suelos y aguas ácidas. Diferente del valor del pH del biochar activado, con un valor de 7.67, un valor más neutral, ligeramente alcalino, pero un tanto mayor que el de la biomasa residual inicial (7.20). Cuando se obtiene biochar a partir de una biomasa residual con alta cantidad de cenizas (11.49%) tienen esa tendencia a valores altos del pH (Lehmann y Joseph 2009), siendo buenos para disminuir la acidez del suelo y aumentar su fertilidad. En cuanto a la Conductividad Eléctrica (C.E.), se halló un valor muy fuertemente salino (36.50 dS/m) para el biochar, y fuertemente salino (8.43 dS/m) para el biochar activado. Estos altos valores de C.E., serían causantes del incremento de salinidad del suelo, ocasionando efectos negativos sobre el desarrollo y crecimiento de las plantas (Tag et al. 2016). Por lo que no se recomienda su aplicación en suelos salinos. La Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) del biochar, es menor que el biochar activado, y a su vez ambos, en menor valor que la biomasa residual inicial, con valores de 5.20; 12.00 y 15.20 meq/100g respectivamente, esto se explica a la cantidad de materia orgánica existente en la biomasa residual. Por 47 otro lado, podemos advertir el CIC del biochar activado biológicamente es mayor con respecto al biochar recién obtenido, lo que sugiere que la CIC del biochar aumenta con el tiempo, bajo las condiciones de humedad y temperatura que sufren al permanecer en las pilas de compostaje durante al menos 4 meses. Los porcentajes de Nitrógeno (%) en este ensayo, fueron de 0.59% para biochar recién obtenido y 0.68% para biochar activado, siendo este último el que obtuvo un mejor nivel, pero que sin embargo ambos productos añadidos al sustrato contribuirán al desarrollo microbiano del suelo, y por ende en su recuperación. Los niveles de Fósforo (%) presentes en el biochar recién obtenido fue de 0.90% y la del biochar activado de 0.52%, son porcentajes aceptables siempre y cuando no entren en contacto con medios más acuosos, ya que podrían eutrofizar su entorno. El contenido de Potasio (%) encontrados en este ensayo fue de 4.95% para biochar recién obtenido y 1.45% para biochar activado, estos valores están en relación con otros ensayos con biochar de biomasa residual. Los resultados de caracterización química en el laboratorio de los Elementos disponibles: Fe, Cu, Zn, Mn, B, Pb y Cr en ppms, muestran cantidades más altas para el biochar recién obtenido que para el biochar activado, pero ambos, aportarán al sustrato o suelo elementos disponibles para las plantas (Ariadna Escalante Rebolledo et al. 2016). 4.3. Características Fenológicas: Respuestas de las plantas de Prosopis limensis a la aplicación de biochar de biomasa residual por pirólisis lenta 4.3.1. Pruebas de Germinación de semillas de Prosopis limensis (Huarango) Como se muestra en la Tabla 16, el inicio de la germinación comenzó al quinto día de sembrada la semilla con el tratamiento T1 (tratamiento control: tierra más arena), lo cual concuerda con lo mencionado por Casana, R. y Mathez, S. (2011), en que las semillitas de huarango germinan rápidamente si 48 encuentran las condiciones necesarias para ello. Entre el quinto y sexto día no hubo diferencias estadísticas entre tratamientos, siendo el séptimo día donde se alcanzó el mayor porcentaje de germinación. Las semillas germinaron hasta el 14 día de iniciado la siembra, en total germinaron 55 semillas y las semillas sin germinar fueron 50. Tabla 16: Número de semillas germinadas por tratamiento, por día SEMILLAS GERMINADAS Fecha Día 31/12/2020 1 01/01/2021 2 02/01/2021 3 03/01/2021 4 04/01/2021 5 05/01/2021 6 06/01/2021 7 07/01/2021 8 08/01/2021 9 09/01/2021 10 10/01/2021 11 11/01/2021 12 12/01/2021 13 13/01/2021 14 14/01/2021 15 15/01/2021 16 16/01/2021 17 17/01/2021 18 18/01/2021 19 19/01/2021 20 Total semillas germinadas % de Germinación Total T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 0 0 0 0 1 1 3 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 5 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 4 1 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 2 3 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 semillas germinadas 0 0 0 0 1 2 19 8 12 2 2 4 4 1 0 0 0 0 0 0 7 10 8 5 11 9 5 55 46.7 66.7 53.3 33.3 73.3 60.0 33.3 Elaboración: propia de los autores La Figura 28, muestra el progreso de germinación de las semillas de Prosopis limensis durante los 20 primeros días, como se aprecia los tratamientos T5 (sustrato + biochar activado al 10%) y T2 (sustrato + biochar al 10%), son los que lograron los más altos porcentajes (73.3% y 66.7%, respectivamente) de emergencia de semillas, todo lo contrario, ocurrió con los tratamientos T4 (sustrato + biochar al 30%) y T7 (sustrato + 49 biochar activado al 30%), los que mostraron una reducción en el número de semillas emergidas (33%). Estos resultados concuerdan con estudios anteriores, donde se reporta que concentraciones excesivas de biochar pueden presentar efectos negativos sobre las semillas y plántulas. En otros estudios se encontró que algunos compuestos producidos durante el proceso de pirólisis de biomasa residual, tienen un efecto de toxicidad sobre la plantas, en consecuencia a mayor concentración de biochar en un sustrato, mayor será la probabilidad de los efectos fitotóxicos sobre ellas (Buss y Mašek 2014) % G de semillas de Prosopis limensis (por tratamiento , por día) 90 % de Germinación de semillas 80 T5 70 T2 T6 60 T3 50 T1 40 T4, T7 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Días de Tratamiento T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 Fuente: Elaboración propia Figura 28: Porcentaje de germinación de semillas de huarango (Prosopis limensis) con siete tratamientos por 20 días. Con respecto al porcentaje de germinación, la Tabla 17, Figura 29, nos muestra que fue el tratamiento T5 (sustrato + biochar activado al 10%) el que obtuvo mejores resultados con 73.3%, seguido del T2 (sustrato + biochar al 10%) con 66.7 %G, los tratamientos T4 (sustrato + biochar al 30%) y T7 (sustrato + biochar activado al 30%) obtuvieron los menores porcentajes de germinación con 33.3%; el tratamiento T1 (sin biochar), mostró un porcentaje de germinación menor al 50% 50 Tabla 17: Porcentaje de germinación por tratamiento, por repetición Trat. T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 Repeticiones R1 R2 R3 R4 R5 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 Total Semillas Germinadas Total %G 7 10 8 5 11 9 5 55 46.7 66.7 53.3 33.3 73.3 60.0 33.3 52.4 Elaboración: Propia de los autores Porcentaje de Germinación Prosopis limensis (por tratamiento, por repetición) % de germinación de semillas 90.0 73.3 80.0 66.7 70.0 60.0 50.0 60.0 53.3 46.7 40.0 33.3 33.3 30.0 20.0 10.0 0.0 T1 S T2 S+B10% T3 S+B20% T4 S+B30% T5 S+BA10% T6 S+BA20% T7 S+BA30% Tratamientos Fuente: Elaboración propia Figura 29: Porcentaje de Germinación de semillas de huarango (Prosopis limensis) sometidas a 7 tratamientos. Se observa que los tratamientos con mayor contenido de biochar usado como enmienda de suelo son los que lograron menor porcentaje de germinación, es muy probable que la C.E. hallada en la caracterización química del biochar, 36.5 dS/m para biochar recién obtenido y 8.43 dS/m para biochar activado, haya afectado la salinidad del sustrato inhibiendo la emergencia de las semillas, como lo menciona Reyes, J. (2014), en su investigación con cultivos de albahaca, conforme se incrementa el valor de la C.E. del suelo o sustrato, la germinación disminuye, debido a las altas concentraciones e NaCl. 51 4.3.2. Efectos de la aplicación de biochar en el desarrollo de las plántulas de Prosopis limensis (Huarango): Altura de las plántulas (cm) La Tabla 18, muestra las alturas logradas de las plántulas de huarango y su desviación estándar para los distintos tratamientos: Tabla 18: Altura (elongación) de las plántulas en cm (hasta los ápices caulinares) de Prosopis limensis a los 50 días de siembra. Repeticiones Trat. Media R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 SG SG SG T1 SG SG SG SG 25 22 23 T2 SG 13 SG SG M 23 SG SG T3 10 SG SG T4 SG 14 13 T5 SG 24 23 24.5 22 SG T6 3 T7 SG M SG 25 SG 7 11 SG SG 24 SG SG M Sin Germ. Muertos 23 29 25 24.5 SG 24.5 8 0 26.5 21 18.3 5 1 7 11 21 19 23 SG 14 SG SG 17 SG 21 12 13.6 7 1 SG SG SG SG M SG SG SG M 13.5 10 3 22 23 SG 22.5 4 0 10 22 19 20 SG 22.5 25 SG 25 16.5 SG 27 SG SG SG 22 17.5 19 19.9 6 0 25 SG SG SG SG SG 7.8 M SG SG 13.3 10 2 50 7 M Total Elaboración: Propia de los autores Con respecto al efecto de los tratamientos sobre el crecimiento (elongación) de las plántulas (hasta los ápices caulinares), los resultados que figuran en la Tabla 18, mostraron que, a los 50 días después de la siembra, las plántulas alcanzaron alturas entre los 3 cm (T6) y 29 cm (T1). Al igual que en la emergencia de las semillas, las plántulas con mayor concentración de biochar, mostraron menor altura promedio, 13.3 cm (T7) y 13.5 cm (T4). También se observa que el tratamiento control (T1), presentó mayor promedio de altura con respecto a los demás tratamientos. Al parecer la enmienda con biochar no tuvo efecto significativo sobre el crecimiento al inicio de vida de las plántulas. Con respecto a estos resultados, sucedería igual que con la germinación de las semillas, por el alto contenido de sales en el biochar y la inhibición en su desarrollo. En la Figura 30, se muestra la altura media que alcanzaron las plantas y como se puede apreciar existe variación de altura por efecto de los tratamientos. Estas diferencias fueron corroboradas por el análisis de varianza (ANVA). 52 Elongación de plántulas (hasta los ápices caulinares) Altura de plántula (cm) 30.0 25.0 24.5 22.5 19.9 18.3 20.0 15.0 13.6 13.5 T3 S+B20% T4 S+B30% 13.3 10.0 5.0 0.0 T1 S T2 S+B10% T5 S+BA10% T6 S+BA20% T7 S+BA30% Tratamientos Figura 30: Altura promedio de plantas de Prosopis limensis (Huarango) a los 50 días después de la siembra. El ANVA para altura de planta (Tabla 19) arroja diferencias altamente significativas (P= 0,0022) entre tratamientos. Tabla 19: Análisis de Varianza para altura de planta Prosopis limensis (Huarango) Fuente GDL SC CM F Pr > F Tratamientos 6 696.2598 116.0433 4.1892 0.0022 Error 41 1135.7127 27.7003 Total 47 1831.9725 En la Tabla 20 se presenta la comparación de múltiple de Tukey, la cual muestra que los tratamientos T1 (sin biochar) y T5 (S+BA10%) superan al resto de tratamientos, aunque estadísticamente son iguales a los tratamientos T6 (S+BA20%), T2 (S+B10%) y T4(S+B30%). Tabla 20: Prueba de comparación Tukey para altura media Prosopis limensis Categoría T1 T5 T6 T2 T4 T3 T7 Media estimada 24.5000 22.4545 19.8889 18.2778 14.5000 13.5714 13.2667 Grupos A A A B A B A B B B 53 Cantidad de nudos o pinnas En la Tabla 21 se muestran los resultados del número de nudos, que también equivale decir al número de pinnas o peciolos que desarrollaron las plántulas de huarango a los 50 días después de la siembra. Este número varió entre 3 y 17 nudos, ambas cifras para el tratamiento T6. Tabla 21: Número de nudos o pinnas de Prosopis limensis (huarango) a los 50 días después de la siembra. Repeticiones Trat. Media R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 SG SG SG T1 SG SG SG SG 13 13 12 T2 SG 12 SG SG M 11 SG SG 11 12 SG 12.9 8 10 11 10 12 9 10.4 SG SG 9 SG 11 8 8.1 SG SG SG SG M SG SG SG M 7.5 T4 SG 6 9 SG SG T5 SG 13 12 16 11 SG 12 12 11 13 SG 15 14 13 SG 12.9 14 SG 12 SG 13 11 SG 17 SG SG SG 13 9 10 11.3 6 M SG SG M 8.7 T7 SG 6 SG SG SG SG 12 5 3 9 14 T3 T6 M SG 14 M 6 SG 9 14 SG SG SG SG SG Elaboración: Propia de los autores En la Figura 31, se puede apreciar los valores medios comprendidos entre 8 nudos (T3) y 13 nudos para los tratamientos T1 y T5. El número de nudos es consecuencia directa de la altura de plántulas, y que para el presente ensayo mostraron una relación altamente significativa, r=0.8313 (Tablas 27 y 28). Cantidad de nudos o pinnas de plántulas de huarango Número de nudos o pinnas 14 12.9 12.9 11.3 12 10.4 10 8.1 8 8.7 7.5 6 4 2 0 T1 S T2 S+B10% T3 S+B20% T4 S+B30% T5 S+BA10% T6 S+BA20% T7 S+BA30% Tratamientos Figura 31: Número medio de nudos en plántulas de Prosopis limensis, a los 50 días después de la siembra. 54 El ANVA para el número de nudos o pinnas, se muestra en la Tabla 22, muestra diferencias altamente significativas (p=0.0009) entre tratamientos. Tabla 22: Análisis de Varianza para número de nudos o pinnas de Prosopis limensis Fuente GDL SC CM Tratamientos 6 165.9044 27.6507 Error 41 238.0123 5.8052 Total 47 403.9167 F 4.7631 Pr > F 0.0009 La Tabla 23, muestra los resultados de la comparación múltiple de Tukey, los tratamientos T5 (sustrato + biochar activado al 10%) y T1 (control) superan a los otros, aunque su efecto es estadísticamente similar a los tratamientos T6 (sustrato + biochar activado al 20%), T2 (sustrato + biochar al 10%) y T7 (sustrato + biochar activado al 30%). Tabla 23: Prueba de comparación Tukey para número de nudos en plantas de Prosopis limensis, a los 50 días después de la siembra. Categoría T5 T1 T6 T2 T7 T3 T4 Media estimada 12.9091 12.8571 11.3333 10.4444 8.6667 8.1429 7.5000 Grupos A A A A A B B B B B Esta prueba de comparación, lo que indica es que la adición de biochar al 10% no incrementa significativamente el proceso de ramificación de las plántulas, futuros árboles de huarango, ya que estadísticamente es igual al tratamiento en blanco. Longitud de raíz (cm) Con respecto a la longitud de la raíz de las plántulas de huarango, los datos de la Tabla 24 registran gran variabilidad, incluso dentro del mismo tratamiento, alcanzando longitudes entre 6 cm (T6) y 64 cm también para el tratamiento T6, Figura 32. Las raíces más largas se encontraron en el tratamiento T6 con una media de 35.7 cm, seguidos por los tratamientos T5 y 55 T7 con medias de 31.7 cm y 30.7 cm respectivamente. El tratamiento control T1 presentó la menor longitud media de la raíz con 24.9 cm. Tabla 24: Longitud de raíz (cm) en plántulas de Prosopis limensis a los 50 días después de la siembra Repeticiones Trat. Media R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 SG SG SG T1 SG SG SG SG 22 19 28 T2 SG 22 SG SG M 25 SG SG 22 T3 16 SG SG 24 T4 SG 28 24 SG SG T5 SG 32 33 35 43 SG 26 T6 T7 6 M SG 16 SG 27 SG SG 34 26 21 24 SG 24.9 21 53 24 36 33 31 29.7 SG SG 41 SG 30 30 26.6 SG SG SG SG M SG SG SG M 26.0 28 SG 23 30 36 28 SG 39 32 33 SG 31.7 SG 30 38 SG 61 SG SG SG 64 24 29 35.7 36 SG SG SG SG SG 29 M SG SG M 30.7 M SG 29 Elaboración: Propia de los autores Largo de la raíz Figura 32: Longitud alcanzada de raíz a los 50 días de siembra, gran presencia de nódulos activos. 56 En la Figura 33, se muestra la longitud media de las raíces en los tratamientos a los 50 días después de la siembra, resultados que indican que la aplicación de biochar estimula el crecimiento radicular, superando en todos los casos al tratamiento sin la enmienda de biochar. Estos resultados concuerdan con lo mencionado por Gonzáles, I. et al. (2020), quien a su vez cita a Xiang, Y. et al. (2017), quienes efectuaron un meta análisis a 136 artículos científicos para evaluar los efectos y sus respuestas que causaron en la raíz 13 variables con aplicación de biochar como enmienda. Este meta análisis concluyó que el biochar había aumentado la masa de las raíces hasta en un 32%, el volumen en un 29%, el área superficial de la raíz en aprox. 39%, el número de puntas radiculares en 17%, el diámetro de la raíz principal en 9.9% y las longitudes de las raíces aumentaron hasta en un 52%. Refieren que estos resultados se deben a que el uso del biochar como enmienda contribuye al desarrollo morfológico de la raíz frente a las deficiencias de nutrientes y agua de la planta, a cambio del desarrollo de biomasa. La aplicación de biochar también contribuye al aumento significativo del número de nódulos debido al efecto que causa en los microorganismos radiculares, aunque también este efecto depende principalmente de la biodisponibilidad del N en el sustrato o suelo de las plantas. Longitud media de raíces logradas por Prosopis limensis 40 35.7 Longitud de raíz (cm) 35 31.7 29.7 30 24.9 26.6 26.0 T3 S+B20% T4 S+B30% 30.7 25 20 15 10 5 0 T1 S T2 S+B10% T5 S+BA10% T6 S+BA20% T7 S+BA30% Tratamientos Figura 33: Longitud de raíz en plantas de Prosopis limensis (Huarango) a los 50 días después de la siembra. 57 En cuanto a la longitud de la raíz de las plántulas, en la Tabla 25, el ANVA no muestra diferencias significativas por efecto de tratamientos. Resultados que son corroborados por la prueba Tukey en la Tabla 26. Tabla 25: Análisis de varianza para longitud de raíces de Prosopis limensis, a los 50 días después de la siembra. Fuente Modelo Error Total GDL 6 40 46 SC 629.7148 4356.7532 4986.4681 CM 104.9525 108.9188 F 0.9636 Pr > F 0.4620 Tabla 26: Prueba de comparación Tukey para longitud de raíces Categoría T6 T5 T2 T7 T3 T4 T1 Media estimada 35.6667 31.7273 29.6667 28.0000 26.5714 26.0000 24.8571 Grupos A A A A A A A Relación entre altura de plántulas, número de nudos y longitud de raíz Los resultados de las respuestas fenológicas de las plantas de Prosopis limensis a los distintos tratamientos propuestos en este ensayo se muestran en la Tabla 27 y Figura 34: Tabla 27: Resultados de respuestas fenológicas (desarrollo de plántulas) de huarango con biochar como producto de enmienda Tratamiento Descripción T1 S Altura cm 24.5 Cant. Pinnas N° 12.9 Long. de raíz cm 24.9 T2 S+B,10% 18.3 10.4 29.7 T3 S+B,20% 13.6 8.1 26.6 T4 S+B,30% 14.5 7.5 26.0 T5 S+BA,10% 22.5 12.9 31.7 T6 S+BA,20% 19.9 11.3 35.7 T7 S+BA,30% 13.3 8.7 30.7 Elaboración: Propia de los autores 58 Figura 34: Evaluación de respuestas fenológicas de plántulas de Prosopis limensis a los 50 días de siembra. El análisis de correlación entre las variables en estudio muestra relación moderada y altamente significativa (p<0.000) entre altura de planta y número de nudos (Figura 35). De otro lado existe una relación media, altamente significativa entre longitud de raíz y altura de planta (p=0.0021), (Figura 36). La relación entre número de nudos y longitud de raíz es moderada y altamente significativa (p=0.0008) (Figura 37). Tabla 28: Análisis de correlación entre altura de plántula, número de nudos y longitud de raíz en Prosopis limensis (Huarango), a los 50 días después de siembra. Variables Altura de planta Número de nudos Longitud de raíz Altura de plántula 1 0.8313 0.4369 Número de Longitud de nudos raíz 0.8313 0.4369 1 0.4723 0.4723 1 Los valores en negrita son diferentes de 0 con un nivel de significación alfa=0.05 Tabla 29: Valores de significación para el análisis de correlación entre altura de plántula, número de nudos y longitud de raíz en Prosopis limensis (Huarango), a los 50 días después de siembra. Variables Altura de planta Número de nudos Longitud de raíz Altura de plántulas 0 < 0.0001 0.0021 Número de nudos 0.0000 0 0.0008 Longitud de raíz 0.0021 0.0008 0 Los valores en negrita son diferentes de 0 con un nivel de significación alfa=0.05 59 18 Nro. de nudos o pinnas 16 14 12 10 y = 0.3903x + 3.4298 R² = 0.691 8 6 4 2 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Altura de plántulas (cm) Figura 35: Gráfico de dispersión que muestra la relación entre las alturas y el número de nudos de las plántulas de Prosopis limensis a los 50 días después de la siembra. Longitud de raíz (cm) 70 60 50 40 30 20 y = 0.7275x + 15.95 R² = 0.1909 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Altura de plántulas (cm) Figura 36: Gráfico de dispersión que muestra la relación entre las alturas y la longitud de las raíces de las plántulas de Prosopis limensis a los 50 días después de la siembra. Longitud de raíz (cm) 70 60 50 40 30 20 y = 1.6794x + 11.599 R² = 0.2231 10 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Nro. de nudos o pinnas Figura 37: Gráfico de dispersión que muestra la relación entre el número de nudos y las longitudes de las raíces de Prosopis limensis a los 50 días después de la siembra. 60 4.4. Determinación de la concentración del biochar con mejores respuestas en Prosopis limensis: Mediante la observación, el análisis de los resultados y una valoración simple de los indicadores con diagramas de Pareto entre el porcentaje de germinación (Figura 38), altura de plántulas (Figura 39), número de nudos (Figura 40) y longitud de raíz (Figura 41), se determinó la concentración de biochar que nos permitió obtener los mejores efectos positivos en la germinación y características fenológicas de Prosopis limensis (huarango). Resultados que fueron corroborados mediante pruebas de comparación de Tukey (de los análisis de varianza ANVA). La Tabla 30, muestra un resumen de los resultados obtenidos de las variables estudiadas en este ensayo, el desarrollo fenológico de las plántulas de huarango con aplicación de biochar como producto de enmienda del sustrato donde se colocaron las semillas. Tabla 30: Resumen de resultados de variables estudiadas en el desarrollo de plántulas de huarango con aplicación de biochar como producto de enmienda del sustrato. Tratamiento Descripción T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 S S+B,10% S+B,20% S+B,30% S+BA,10% S+BA,20% S+BA,30% %G 46.7 66.7 53.3 33.3 73.3 60.0 33.3 Altura cm 24.5 18.3 13.6 14.5 22.5 19.9 13.3 Cant. Pinnas N° 12.9 10.4 8.1 7.5 12.9 11.3 8.7 Long. de raíz cm 24.9 29.7 26.6 26.0 31.7 35.7 30.7 Elaboración: Propia de los autores Figura 38: Resultados del porcentaje de germinación de los distintos tratamientos hasta el día 20 de siembra. Figura 39: Alturas medias obtenidas en los tratamientos a los 50 días de siembra de Prosopis limensis. 61 Figura 40: Promedio de número de pinnas, nudos o peciolos logrados por las plántulas de Prosopis limensis a los 50 días de siembra. Figura 41: Longitudes medias logradas por las plántulas de Prosopis limensis a los 50 días de germinadas sus semillas. De acuerdo al análisis de la Tabla 30, de las Figuras 38, 39, 40 y 41, y, las pruebas de comparación de Tukey (ANVA), pudimos establecer que el sustrato donde se aplicó biochar activado al 10% como producto de enmienda, fue la que generó las mejores respuestas de las plantas de Prosopis limensis en las variables de porcentaje de germinación, altura de plántulas, cantidad de pinnas o nudos y de longitud de raíces. 4.5. Contenido de Carbono Orgánico en las unidades experimentales Para hallar el contenido de carbono orgánico en el suelo, que para este ensayo vienen siendo las unidades experimentales, es decir, las bolsas negras de almácigo con las plántulas de huarango, tomamos tres muestras (al inicio, durante y final del ensayo) conforme lo indicamos en la metodología, las que enviamos al Laboratorio de Análisis de Suelos, Plantas, Aguas y Fertilizantes de la Universidad Nacional Agraria La Molina. 4.5.1. Análisis del sustrato: Antes de iniciar con la siembra de semillas tomamos una muestra de 1 kg del sustrato en una bolsa de plástico para llevarlo a laboratorio. A los 30 días de iniciado el proceso del ensayo tomamos la segunda muestra, y la última muestra, el día 15 de febrero a los 43 días de iniciado el ensayo. Los resultados del laboratorio se muestran en la Tabla 31. Una evaluación general de los efectos de los tratamientos al sustrato nos muestra el incremento en la cantidad de materia orgánica hasta en un 112% después 62 de la aplicación de biochar como producto de enmienda. El valor del pH en general aumentó con la adición de biochar. La conductividad eléctrica del sustrato también fue mayor luego de la aplicación del biochar (Tabla 31). Estos análisis no se pudieron corroborar estadísticamente por no tener suficientes muestras. Tabla 31: Análisis de los sustratos al inicio del ensayo (sin biochar), y durante ensayo, con aplicación de biochar como producto de enmienda. Parámetro pH Unidades - Inicio (31-12-20) Durante (02-02-21) Final (15-02-21) Parámetro C.E. ds/m M.O. P K % g/Kg ppm ppm % % % Clase Textural 7.57 0.65 0.38 8.30 11.4 126 76 16 8 Fr. A. 8.15 3.80 1.24 17.60 56.8 1629 73 17 10 Fr. A. 8.24 2.88 1.14 14.80 31.1 723 79 15 6 Fr. A. CIC Cationes Cambiables Ca+2 Unidades Inicio (31-12-20) Durante (02-02-21) Final (15-02-21) Análisis Mecánico Arena Limo Arcilla CaCO3 5.92 Mg+2 K+ meq/100g Na+ Al+3+H+ B Cu Fe Mn Zn C D.A. ppm ppm ppm ppm ppm g/kg g/cc 4.00 1.08 0.29 0.55 0.00 2.19 2.00 27.92 3.52 1.36 4.80 1.45 10.08 6.06 1.25 1.95 0.83 0.00 3.58 2.52 1.33 0.27 0.29 10.20 1.52 10.56 6.05 1.27 2.53 0.71 0.00 5.14 2.30 16.01 3.42 2.35 8.59 1.58 Fuente: Laboratorio de Análisis de suelos, Plantas, Agua y Fertilizantes. LASPAF-UNALM Elaboración: Propia de los autores Según los resultados de caracterización físico química del laboratorio, el sustrato de la siembra de semillas es de textura Franco Arenosa, su pH al inicio del ensayo fue de 7.57, ligeramente alcalino. Está demostrado que normalmente el biochar obtenido mediante pirólisis aumenta el pH del suelo o sustrato al que se le incorpora debido a su relación directa con el carbono orgánico (Ariadna Escalante Rebolledo et al. 2016). La Conductividad Eléctrica del sustrato inicial se halló algo salino (C.E.=0.65ds/m), con la adición de biochar en el segundo análisis de laboratorio este valor se había incrementado a 3.80 ds/m, este parámetro mide la concentración de sales solubles en un sustrato o suelo, el cual se incrementa cuando la materia orgánica se mineraliza, también cuando hay pérdidas en los lixiviados luego del riego de las plantas, o porque el biochar debido a su micro 63 porosidad, macro porosidad y área superficial también puede absorber nutrientes (Lehmann y Joseph 2009). Como se observa, el valor de la CIC del sustrato inicial fue de 5.92 meq/100g, pero al adicionarle el biochar, en el segundo análisis, a los 30 días, la CIC se incrementó a 10.08 meq/100g, El sustrato con la mezcla de biochar mostró un incremento de los cationes intercambiables como el Ca+2, Mg+2, K+ y Na+, destacando el catión intercambiable de Ca, pues aumentó en 2.06 meq/100g de CIC, este valor podría ser debido a que el Ca normalmente lo encontramos disuelto como CaCO3, siendo más disponible para las plantas (Herath, CampsArbestain y Hedley 2013), pues como vemos en los resultados de laboratorio este valor también se incrementó de 0.38 a 1.24%. Inicialmente el sustrato franco arenoso con el trabajamos tenía una baja cantidad de materia orgánica, pero con el segundo análisis en laboratorio a los 30 días del ensayo y al incorporar el biochar el porcentaje de materia orgánica aumentó de 8.30 a 17.60 g/kg, es decir, se incrementó en 112%. Por lo que el biochar producido en la Planta de Valorización de Residuos Orgánicos de Cieneguilla podría ayudar a mejorar la materia orgánica de los suelos y como consecuencia, mejorar la retención de nutrientes en los suelos donde se utilice. En este ensayo la aplicación de biochar al sustrato franco arenoso, según los resultados del laboratorio, hizo que la densidad aparente (D.A.) tuviera un ligero incremento de 1.45 a 1.52 g/cc, a los 30 días de su aplicación, es decir, aumentó en 0.07 g/cc. Aunque lo normal es que la incorporación del biochar a los suelos disminuya su densidad aparente, debido al incremento de su porosidad y aireación, lo que haría que las plantas tengan efectos positivos en su crecimiento y buen enraizamiento, además de mejorar la micro fauna del suelo (Lehmann y Joseph 2009). Estos resultados de ligero incremento de la D.A. se explicaría porque el sustrato más el biochar se fue compactando debido a su asentamiento en las bolsas de almácigo más los riegos continuos hasta el final del ensayo. 64 4.5.2. Cálculo del contenido de carbono orgánico en el sustrato (gC/kg): Calculamos el carbono acumulado en el sustrato de las unidades experimentales en tres periodos distintos del ensayo, al inicio, durante y al final, como lo indica la Guía para la determinación de carbono en pequeñas propiedades rurales (Rügnitz, Chacón y Porro 2009). En este ensayo, para el uso de la Fórmula (1), no se tuvieron en cuenta los fragmentos gruesos porque las muestras de sustrato no lo tenían. Los valores de Carbono Orgánico (COS) en unidades de gC/Kg y densidad aparente (D.A.) en g/cc, fueron los que el Laboratorio de Análisis de Suelos, Plantas y Fertilizantes de la Universidad Nacional Agraria La Molina nos entregó como resultados. El valor de profundidad de toma de muestra del sustrato fue de 0.15 m, como se explicó en la metodología. 𝒕𝑪 𝒉𝒂 𝑪𝑶𝑺 ( ) = [𝑪𝑶𝑺] ∗ 𝑫. 𝑨.∗ 𝒑𝒓𝒐𝒇𝒖𝒏𝒅𝒊𝒅𝒂𝒅 ∗ (𝟏 − 𝒇𝒓𝒂𝒈) ∗ 𝟏𝟎 …Fórmula (1) En la Tabla 32, se muestra los resultados obtenidos para las tres etapas del proceso del cálculo de contenido de Carbono Orgánico (COS) en el sustrato. Tabla 32: Cálculo de contenido de carbono orgánico en el sustrato (suelo) por etapas Etapa del proceso de siembra Inicio Durante Final [COS] concentración de C.O. D.A. gC/kg t/m3 4.80 10.20 8.59 1.45 1.52 1.58 Profundidad toma de muestra Factor de conversión COS (contenido de C.O. en el sustrato/suelo) 10 10 10 10.44 23.26 20.36 m 0.15 0.15 0.15 tC/ha Elaboración: Propia de los autores De la Tabla 32, podemos deducir entonces que la cantidad de carbono orgánico del sustrato aumentó con la aplicación de biochar de 10.44 tC/ha a 20.36 tC/ha, lo que permite que el proceso de mineralización se acelere por acción de la actividad microbiana del suelo (Githinji 2013). La Tabla 33, muestra el cálculo del incremento del carbono orgánico total en el sustrato (suelo) durante las tres etapas del proceso del ensayo: siembra, germinación y crecimiento del Prosopis limensis, con la ecuación, mediante la Fórmula (2): Incremento de Carbono (∆C) = COSn-COSn-1……Fórmula (2) 65 Tabla 33: Cálculo del Incremento Total (∆C ) de Carbono en el sustrato durante el ensayo Etapa del proceso de siembra Inicio (COS1) Durante (COS2) Final (COS3) COS tC/ha Incremento de Carbono (∆C) tC/ha COSn-COSn-1 10.44 23.26 20.36 12.82 -2.90 ∆C1 ∆C2 ∆C Total tC/ha (∆C1-∆C2) 9.92 Elaboración: Propia de los autores Por lo tanto, como se aprecia en la Tabla 33, para el presente ensayo el incremento total de carbono fue de 9.92 tC/ha, que es el valor que quedará secuestrado en el suelo como un carbono recalcitrante durante muchos años. (Ariadna Escalante Rebolledo et al. 2016) La Tabla 34, la usamos para determinar a cuanto de CO2, equivale el contenido de carbono orgánico que hallamos en el sustrato, se calcula con la siguiente equivalencia: 1 tC =3.67 tCO2e/ha Tabla 34: Determinación del Dióxido de Carbono equivalente secuestrado en el sustrato o suelo Concentración de C.O. en el sustrato Factor de conversión tC/ha 9.92 1 tC =3.67 tCO2e/ha Valor equivalente en CO2 tCO2e/ha 36.4 Elaboración: Propia de los autores La Tabla 34, lo que hace es relacionar la cantidad de carbono orgánico capturado en el suelo o sustrato con el CO2, y que al multiplicarlo por su factor de conversión o equivalente en función de sus pesos moleculares (Rügnitz, Chacón y Porro 2009), obtuvimos 36.4 tCO2e/ha, que quedarán almacenados en el suelo. 66 V. DISCUSIÓN El presente estudio, se realizó con biochar obtenido de residuos de maleza y poda de los puntos de acopio temporal autorizados por la Municipalidad de Cieneguilla, a donde llegan diversas especies de biomasa lignocelulósica de áreas públicas y privadas, la implementación de la técnica de pirólisis lenta para la obtención de biochar se convirtió en una gran alternativa para manejar toda la biomasa acumulada en la Planta de Valorización de Residuos Orgánicos Municipales que no podía ser compostada, y como lo indica el nombre de la planta, se dio valor a un producto que para muchos era inmanejable y sin utilidad alguna, lo cual concuerda con lo expresado por varios autores Lehmann y Joseph 2009, Ariadna Escalante Rebolledo et al. 2016, Ippolito, Laird y Busscher 2012 que opinan que entre los objetivos del uso del biochar como producto de enmienda, están el manejo de residuos sólidos, mitigación del efecto de los GEI, por ende del cambio climático, producción de bioenergía, mejoramiento de los suelos y también lo dicho por González-Marquetti et al. 2021, que hacen una reseña de su utilidad como mejorador de la fertilidad de suelos, a partir de residuos orgánicos, mejorando la productividad de las plantas como se demostró al utilizarlo como producto de enmienda en un sustrato con tierra y arena para germinar semillas de Prosopis limensis en el Vivero Municipal de Cieneguilla. Las características de la diversidad de especies de biomasa residual lignocelulósica que llegan a la Planta de Valorización permiten elaborar un biochar de buena calidad y a bajos costos, por ejemplo, solo necesitamos secarlas al sol por unos 15 días para obtener una humedad adecuada, 13% aproximadamente, es una biomasa de pH casi neutra, con alto contenido de cenizas debido a que en el lugar de donde son traídos también encontramos alto contenido de sustancias inertes como tierra, arena, trazas de vidrio y metal, pero que no impiden pirolizarlos, tal y como lo menciona Zadeh et al. 2020, permitiendo su valorización de forma sostenible, obteniendo carbono de fácil disposición en el ambiente. El biochar fue producido en un horno de forma cónica truncada, un reactor pirolítico de cortina de llamas, con la técnica de pirólisis lenta, muy económico 67 hecho de fierro, que permite que la biomasa pueda ingresar a pirólisis sin ser homogeneizada, con ramas y otras partes de la especie vegetal de hasta 1 m aproximados, sin generar humos contaminantes, al igual que el horno llamado Kon-Tiki por sus creadores Schmidt y Taylor 2014, el reactor utilizado, nos permitió pirolizar 294.30 kg de biomasa en 3 h 18’, con temperaturas entre los 600-700 °C, con un personal, el enfriamiento o temple del carbón se hace con agua. Obtuvimos 133.80 kg de biochar, es decir, 45.5% de rendimiento, Ariadna Escalante Rebolledo et al. 2016, señala una buena pirólisis, con tecnologías eficientes puede alcanzar rendimientos entre 30 – 50%. Pero no solo depende de la temperatura de pirolización, también depende del tipo de biomasa, Rosario Natividad Palacios Hugo 2019, en su tesis con biomasa residual lignocelulósica de la UNALM, obtuvo un rendimiento promedio de 39.03%, de igual forma Iglesias Abad 2018, obtuvo un rendimiento de 30.8% en su investigación de pirólisis rápida con ramas de eucalipto, también está los resultados de Catalina Monserrat Diaz Granada y Gustavo Chacón Vintimilla 2017, quien trabajó con biochar de acícula de pino obteniendo 30% de rendimiento. Tag et al. 2016 indican que cuando se trata de residuos lignocelulósicos tendrán altos porcentajes de rendimiento. De acuerdo a los resultados del laboratorio el biochar recién obtenido y el biochar activado tienen pH alcalino 10.32 y 7.67 respectivamente, en concordancia con Cornelissen et al. 2016, quienes indican que casi todos los biochars obtenidos con horno de cortina de llamas Kon Tiki son alcalinos, lo que favorecería para el tratamiento en suelos ácidos. En su trabajo de tesis Patricia Amelia Guerra Laura 2015, obtuvieron biochars de residuos agroforestales de la Amazonía peruana mediante pirólisis lenta, sus resultados de pH varió entre 7.14 a 10.74, siendo ideales para su aplicación como enmienda de suelo y como secuestrante de carbono. En ese mismo trabajo Patricia Amelia Guerra Laura 2015, encontró 6.91 dS/m en la C.E., con residuos agroforestales, que difiere del biochar de biomasa lignocelulósica de nuestro trabajo con un valor mayor (8.43 dS/m) relacionado por el contenido de cenizas de inertes hallados en la investigación. 68 En cuanto a los valores de N (059-0.68%), P(0.90-0.52%) y K(4.95-1.45%) de nuestro estudio, son similares a los obtenidos por Iglesias Abad 2018 Patricia Amelia Guerra Laura 2015 en sus investigaciones con biochar de biomasa lignocelulósica. Los micro elementos resultantes del análisis de laboratorio como Fe, Cu, Zn, Mn y B fueron mayores en biochar recién obtenido que el biochar activado biológicamente en pila de compostaje, pero aun así estas cantidades serán aprovechadas por las plantas (Ariadna Escalante Rebolledo et al. 2016), encontrándose mejorías en la calidad de los suelos con aplicación de enmienda de biochar. Para evaluar los beneficios o efectos del biochar obtenido en la Planta de Valorización de Residuos Orgánicos de Cieneguilla, es que evaluamos su adición como producto de enmienda en el sustrato que usamos en el Vivero Municipal, es decir, tierra más arena, evaluando ciertos parámetros del sustrato más biochar al usarlo para germinar semillas de Prosopis limensis y evaluar algunas características como su altura y longitud de raíz hasta los 50 días después de su emergencia, para ello preparamos siete tratamientos, tres con biochar recién obtenido al 10, 20 y 30% de concentración en peso y biochar activado en los mismos porcentajes, en bolsas de almácigo de 2 kg de sustrato. La adición del biochar al sustrato en sus diferentes concentraciones no alteró la alcalinidad del sustrato, tuvo un incremento de 7.57 al inicio del ensayo a 8.24 de pH a los 45 días del uso del biochar como enmienda, corroborando lo mencionado por Ariadna Escalante Rebolledo et al. 2016, Glaser, Lehmann y Zech 2002, que manifiestan que el uso del biochar incrementa el pH del suelo. La emergencia de los cotiledones de las semillas de huarango (Prosopis limensis) se observó entre el quinto y séptimo día de la siembra, extendiéndose el proceso hasta los 14 días, bajo los tratamientos con 10% de biochar se obtuvieron los mayores porcentajes de emergencia, 73.3% y 66.7 para los tratamientos T5 (S+BA) y T2(S+B), el tratamiento sin biochar o blanco mostró emergencia menor al 50% y con los tratamientos T4 (S+B al 30%) y T7 (S+BA al 30%) se obtuvieron los menores porcentajes de germinación o emergencia: 33%, en general en cuanto al promedio de germinación entre 69 tratamientos, estadísticamente no hubo diferencias significativas en cuanto al tipo de biochar, ni con respecto a las concentraciones, por lo que el uso del biochar no presentó efectos sobre la germinación del huarango. Semejantes resultados obtuvo Mendoza y Gabriela 2019, en su investigación con producción y calidad de vainitas, donde las dosis utilizadas no mejoró ni el porcentaje de germinación, ni el rendimiento del cultivo. Analizando el comportamiento de elongación o crecimiento de las plantas durante los 50 días de ensayo del huarango, las plántulas con mayor porcentaje de biochar, T3 y T7 son las que mostraron menor altura, las plántulas con el tratamiento sin biochar, T1, son las que lograron mayor elongación. Estos resultados son parecidos a los reportados por Herrera et al. 2018, en el que determinaron que con dosis del 30% de biochar lograron menor parte aérea en el desarrollo de su investigación con semillas de sapote, comprobando lo manifestado por Buss y Mašek 2014 que indican que altas cantidades de biochar pueden tener efecto fitotóxico sobre el desarrollo de las plántulas. En cuanto a la longitud de la raíz, mostraron una gran variabilidad, incluso dentro del tratamiento, alcanzando longitudes entre 6 y 64 cm en el T6, lo cual demuestra que la aplicación de biochar estimula el crecimiento radicular, superando en todos los casos al tratamiento sin biochar, estos resultados concuerdan con González-Marquetti et al. 2021 Xiang et al. 2017, al parecer el biochar aporta ciertos nutrientes al sustrato para ser aprovechado por las plantas. La acción de pirolizar la biomasa residual lignocelulósica hizo que un gran porcentaje, más del 20% de carbono que lo contenía se convierta en un carbono recalcitrante, mineralizado, haciéndolo resistente a la descomposición, funcionando, como un almacén o secuestrador de carbono al aplicarlo en el sustrato como producto de enmienda Yadav et al. 2016, los resultados de laboratorio nos permitieron hacer los cálculos de cuanto carbono orgánico puede quedar retenido en el suelo por mucho tiempo, haciendo que no se transforme en dióxido de carbono, en nuestro ensayo pudimos calcular el incremento total de carbono en 9.92 tC/ha secuestrado en 70 el suelo, lo que equivale decir 36.4 tCO2e/ha, otros resultados como los de Forero Gutierrez y Muñoz 2017 determinaron un incremento de carbono en 0.04 tC/ha, durante el desarrollo de su investigación con cultivos de espinaca y biochar de residuos orgánicos domiciliarios, logrando secuestrar en el suelo un equivalente a 0.15 tCO2e/ha; o como el resultado de (Iglesias Abad 2018), que con biochar por pirólisis lenta de cortezas y ramas de eucalipto obtuvo 52.3 tC/ha de carbono retenido en el suelo, pero no calculó el incremento, ya el carbono retenido fue un parámetro dado por el laboratorio, pero en todos los casos lo que se quiso demostrar es que la aplicación de biochar en suelo como producto de enmienda hace que el carbono sea de lenta liberación y no se transforme en CO2, lo que contribuye en la disminución de este gas en la atmósfera, mitigando los efectos del cambio climático Herath, CampsArbestain y Hedley 2013, estos cálculos son importantes para usar el biochar como herramienta en la gestión ambiental y no solo como producto mejorador de suelos en agricultura o reforestación. 71 VI. CONCLUSIONES La obtención del biochar a partir de biomasa residual de restos de maleza y poda de la Planta de Valorización de Residuos Orgánicos Municipales del distrito de Cieneguilla, mediante la técnica de pirólisis lenta, nos ayudó a implementar una alternativa de valorización y aprovechamiento de estos residuos, y para probar su efectividad como producto de enmienda evaluamos su uso en la germinación y crecimiento del Prosopis limensis (huarango) en el Vivero Municipal de Cieneguilla. Las características de la biomasa residual que no se pudo compostar nos permitieron elaborar un biochar de buena calidad, con alto contenido lignocelulósico, secado al aire libre con una humedad cercana al 13% y de pH casi neutro (7.20), lo que se demostró al obtener un rendimiento del 45.5% en peso. El biochar producido en la Planta de Valorización de Cieneguilla se obtiene en un reactor pirolítico de forma cónica truncada, hecha de lámina de fierro de 3 mm de espesor, muy económica, que nos permite pirolizar hasta 300 kg de biomasa residual en 3 horas con 18 minutos aproximados, con características apropiadas para poder usarlo en el sustrato para su evaluación en Prosopis limensis o en cualquier planta del Vivero Municipal, con mejores características que la biomasa original, aunque los resultados de micronutrientes no fueron muy altos, pero el contenido de materia orgánica si lo fue, con pH alcalino, pero con elevada conductividad eléctrica, por lo que se puede usar para mejorar la calidad del sustrato en el vivero municipal, pero no en agricultura por contener también metales pesados como plomo, cromo y cadmio. El sustrato donde se aplicó biochar activado al 10% de concentración, como producto de enmienda, fue la que generó las mejores respuestas de las plantas de Prosopis limensis en las variables de porcentaje de germinación, altura de plántulas, cantidad de pinnas o nudos y de longitud de raíces. Las características fenológicas del Prosopis limensis permitió su experimentación de germinación, elongación y enraizamiento con los 72 distintos porcentajes de concentración de biochar (0%, 10%, 20% y 30%) dentro del sustrato franco arenoso que se usa en el vivero municipal, además el biochar añadido como enmienda tuvo un efecto positivo en las características del sustrato y desarrollo del huarango, sobre todo en la altura de la planta y la longitud de sus raíces en comparación con el control. Los análisis de laboratorio del contenido de carbono orgánico del sustrato al inicio, durante y al final del ensayo, tras la incorporación de biochar como producto de enmienda, nos permitió demostrar el incremento de su concentración de 4.80 gC/kg a 8.59 gC/kg, esta variación demuestra que el biochar secuestra el carbono orgánico en el suelo como un carbono recalcitrante con un incremento total de 9.92 tC/ha. VII. RECOMENDACIONES Es necesario realizar la caracterización química del agua de riego para ver si es un factor influyente sobre el incremento de C.E. de la biomasa residual inicial versus el biochar recién obtenido, pues para este ensayo su valor se elevó de 5.33 a 36.50 dS/m, afectando en los procesos de germinación y crecimiento de las plántulas de huarango. Continuar o ampliar el período de tiempo del estudio para observar mejor los efectos del biochar sobre los arbolitos de Prosopis limensis, y como producto de enmienda del suelo. También si varía el contenido de carbono orgánico del suelo. Medir la temperatura durante el proceso de obtención de biochar. Considerar los resultados de análisis del biochar en el laboratorio, que muestran presencia de metales pesados, por lo que no debería usarse en prácticas agrícolas, solo como hasta ahora se viene haciendo en cultivos de plantas forestales y ornamentales y como secuestrante de carbono. 73 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ARIADNA ESCALANTE REBOLLEDO, GUADALUPE PÉREZ LÓPEZ, CLAUDIA HIDALGO MORENO, JORGE LÓPEZ COLLADO, JULIO CAMPO ALVES, ESTEBAN VALTIERRA PACHECO, y JORGE D. ETCHEVERS BARRA, 2016. Biocarbón (biochar) I: Naturaleza, historia, fabricación y uso en el suelo. Terra Latinoamericana, vol. 34, no. 3, pp. 367-382. ISSN , 23958030. BUSS, W. y MAŠEK, O., 2014. Mobile organic compounds in biochar – A potential source of contamination – Phytotoxic effects on cress seed (Lepidium sativum) germination. Journal of Environmental Management, vol. 137, pp. 111-119. 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Evaluar el biochar de biomasa residual por pirolisis lenta para la germinación y crecimiento del Prosopis limensis en el distrito de Cieneguilla. El biochar de biomas residual por pirolisis lenta servirá para evaluar la germinación y crecimiento del Prosopis limensis en el distrito de Cieneguilla. Problema Específico N° 1 ¿Cuál será la característica de la biomasa residual para la elaboración del biochar? Evaluar las características de la biomasa residual en la elaboración del biochar. Problema Específico N° 2 ¿Cuáles serán las características físicas y químicas del biochar obtenido mediante la técnica de pirolisis lenta? Analizar las características físicas y químicas del biochar obtenido mediante la técnica de pirolisis lenta. Las características de la biomasa residual permitirá la elaboración del biochar para la germinación y crecimiento del Prosopis limensis Las características físicas y químicas del biochar de biomasa residual por pirolisis lenta permitirá la germinación y crecimiento del Prosopis limensis. Problema Específico N° 3 ¿Cuál será la concentración de biochar que genere la mejor respuesta en las plantas de Prosopis limensis? Determinar la concentración de biochar que genere la mejor respuesta en las plantas de Prosopis limensis. Las concentraciones del biochar usado permitirán establecer la mejor respuesta en las plantas de Prosopis limensis. Problema Específico N° 4 ¿Cuáles serán las características fenológicas de la germinación y crecimiento de las semillas de Prosopis limensis al biochar de biomasa residual por pirólisis lenta? Determinar las características fenológicas de la germinación y crecimiento de las semillas de Prosopis limensis al biochar de biomasa residual por pirólisis lenta. Las características fenológicas del Prosopos limensis, permitirá la germinación y crecimiento de las semillas mediante el biochar de biomasa residual por pirólisis lenta. Problema Específico N° 5 ¿Cuál es el cambio en la concentración de carbono orgánico al inicio y al final de la siembra, relacionándolo con el secuestro de CO2? Evaluar el cambio en la concentración de carbono orgánico al inicio y al final de la siembra, relacionándolo con el secuestro de CO2. El cambio en la concentración de carbono orgánico al inicio y al final de la siembra permitirá relacionarlo con el secuestro de CO2. VARIABLES DIMENSIONES Variables Dependientes: Características fenológicas de las semillas Germinación y crecimiento de semillas de Prosopis limensis Contenido de Carbono orgánico Caracterización de biomasa residual Caracterización del biochar Variable Independiente: Biochar de biomasa residual Concentración del biochar ANEXO N° 04. MATRIZ DE OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES VARIABLES Variable Independiente: Biochar de biomasa residual DEFINICIÓN CONCEPTUAL El biochar, es un carbón vegetal, por lo mismo, también se le llama biocarbón, y la finalidad de su obtención es mejorar las propiedades físicas y químicas del suelo (Lehmann & Joseph, 2009). La enmienda del suelo con biochar nace como un enfoque para mitigar el cambio climático (Woolf, Amonette, Street-Perrot, & Joseph, 2010) y mejorar la producción de cultivos (Glaser, Lehmann, & Zech, 2002). Cuando se mezcla con el suelo, el biochar puede influir en el crecimiento de las plantas y alterar las propiedades del suelo (Githinji, 2014) (Herath, Camps, & Hedley, 2013) como también la disponibilidad de nutrientes. DEFINICIÓN OPERACIONAL DIMENSIONES Característica de la biomasa residual La obtención del biochar será mediante la técnica de pirólisis lenta y se evaluará mediante sus características físicas y químicas Característica de biochar obtenido Concentración del biochar Variables Dependientes: Germinación y crecimiento de semillas de Prosopis limensis La germinación comienza con la toma de agua de una semilla seca, llamada imbibición y termina cuando el eje embrionario o la radícula atraviesan la membrana que los envuelve, llamada emergencia (Matilla, 2016, pág. 15), luego la semilla se transforma en plántula donde ya será capaz de sobrevivir por sí misma (Suárez & Melgarejo, 2010). El carbono orgánico del suelo (COS) es el C que permanece en el suelo luego de la descomposición de cualquier materia orgánica. Es un componente importante del ciclo global del C entre la atmósfera, vegetación, suelo, ríos y océanos (FAO , 2017). La germinación se evaluará en función de las semillas que emerjan del suelo. El COS se calculará en base a las diferencias en peso de las muestras tomadas antes, durante y después de la siembra. Características fenológicas de las semillas Contenido de Carbono orgánico Especie Cenizas Humedad pH C.E. C.I.C. C Orgánico Cenizas ESCALA/UNIDAD DE MEDICIÓN % % wt % wt dS/m meq/100g % wt % wt Humedad % wt pH - C.E. dS/m C.I.C. meq/100g C Orgánico % wt C1, C2, C3, C4 % wt (g) INDICADORES Cantidad de emergencias de plántulas (germinación) Altura de plántulas (elongación) % cm Longitud de raíz cm Cantidad de pinnas - CO2 almacenado en suelo tc/ha ANEXO N° 05. INSTRUMENTOS DE VALIDACIÓN DE DATOS ANEXO N° 06. VALIDACIÓN DE INSTRUMENTOS Validación de instrumentos N° 01 (Ing. Doc. Ordoñez Gálvez, Juan Julio) Validación de instrumentos N° 02 (Ing. Doc. Ordoñez Gálvez, Juan Julio) Validación de instrumentos N° 03 (Ing. Doc. Ordoñez Gálvez, Juan Julio) Validación de instrumentos N° 04 (Ing. Doc. Ordoñez Gálvez, Juan Julio) Validación de instrumentos N° 05 (Ing. Doc. Ordoñez Gálvez, Juan Julio) Validación de instrumentos N° 01 (Ing. Baltazar vela, Oscar) Validación de instrumentos N° 02 (Ing. Baltazar vela, Oscar) Validación de instrumentos N° 03 (Ing. Baltazar vela, Oscar) Validación de instrumentos N° 04 (Ing. Baltazar vela, Oscar) Validación de instrumentos N° 05 (Ing. Baltazar vela, Oscar) Validación de instrumentos N° 01 (Ing. Mgs. Castañeda Rodríguez, Wilson) Validación de instrumentos N° 02 (Ing. Mgs. Castañeda Rodríguez, Wilson) Validación de instrumentos N° 03 (Ing. Mgs. Castañeda Rodríguez, Wilson) Validación de instrumentos N° 04 (Ing. Mgs. Castañeda Rodríguez, Wilson) Validación de instrumentos N° 05 (Ing. Mgs. Castañeda Rodríguez, Wilson) ANEXO N° 07. RESULTADOS DE ANÁLISIS DE LABORATORIO ANÁLISIS DE LABORATORIO – CARACTERIZACIÓN DE SUELOS N° 01 INFORME DE ANÁLISIS DE MATERIA ORGÁNICA (BIOCHAR) INFORME DE ANÁLISIS DE MATERIA ORGÁNICA (BIOCHAR ACTIVADO) INFORME DE ANÁLISIS DE CARACTERIZACIÓN DE BIOMASA RESIDUAL ANÁLISIS DE LABORATORIO – CARACTERIZACIÓN DE SUELOS N° 02 ANÁLISIS DE LABORATORIO – CARACTERIZACIÓN DE SUELOS N° 03 MÉTODO DE SEGUIMIENTO EN EL ANÁLISIS DE SUELO