Basque Country, Spain
March 20, 2012
Neiker-Tecnalia, the Basque Institute for Agricultural Research and Development, has developed new types of artificial soils––Technosols to be used as growing substrates in the greenhouses. Sludge from waste water treatment, ash from biomass combustion, metallurgical waste, and barley straw have been used . The new substrates were found to have some ideal properties for plant growth, e.g. high levels of nutrients (nitrogen, phosphorus and potassium), high acid buffering capacity, and organic matter stability. The research has been carried out by Dr. Fenxia Yao, who has recently presented it as part of the work for her PhD thesis, which constitutes the first PhD thesis in the field of Technosols in Spain .
In horticultural and forestry production systems, the production of container grown plants has undergone spectacular development in recent years owing to the advantage it offers over direct sowing or field crop cultivation. The total volume of crop growing media consumed in the EU is reckoned to be between 20 and 30 million m3 per year, with peat covering 85-90% of market needs. As peat is a valuable, non-renewable organic material, there is great interest in the quest for blends of waste products from urban and industrial processes that can be used to substitute peat, and which at the same time contribute to an effective use of resources.
Neiker-Tecnalia researchers, in collaboration with the University of Santiago de Compostela (Galicia, Spain), have developed new types of Technosols to be used as substrates in the greenhouse cultivation. They were formulated from mixture of sewage sludge, green foundry sand (sand used in the metal foundry industry to produce moulds into which the molten metal is poured), Linz-Donawitz slag (slag from steel refining), barley straw, and biomass combustion ash. Three different types of sludge were employed: anaerobic, aerobic, and lime-treated aerobic sludge. The proportions of each ingredient were: 5% of foundry sand, 10% of LD slag, 2% of barley straw, 23% or 33% of combustion ash, and 60% or 50% of sewage sludge.
The results show that the Technosols elaborated from anaerobic sludge contained a higher quantity of primary nutrients –nitrogen and phosphorus – as well as organic carbon, whereas the Technosols derived from aerobic sludge had the lowest level of organic carbon and macro nutrients. The Technosols formulated from aerobic sludge treated with lime had the lowest availability of phosphorus, due to precipitation of phosphates with calcio.
As regards plant yields, the results show that the highest yields are obtained in the Technosols made from mixtures in which anaerobic sludge was used as the organic component. This is consistent with the availability of the nutrients existing in these Technosols. Furthermore, the bioavailability of heavy metals has been efficiently decreased in the Technosols.
A channel for scientific research
The research was carried out by Dr. Fenxia Yao, who obtained her Bachelor's degree at the Shenyang Agricultural University (China), and her Master's and first Doctor's degree in the Graduate School of Chinese Academy of Sciences (China). Fenxia Yao has become the first person to submit a PhD thesis on Technosols in Spain .This thesis, supervised by Dr. Marta Camps and Dr. Felipe Macías, was defended at the University of Santiago de Compostela on 31 January. It opens up an important channel for the scientific study of Technosols and their applications.
Technosols make a considerable contribution to the environment. Apart from being used as growing substrates, they can be applied to rehabilitate areas degraded by activities to extract minerals, or by public works, etc. At the same time they serve to reuse both organic and mineral materials, which would otherwise end up in landfill sites.
Neiker-Tecnaliak bi substratu mota garatu ditu araztegiko lohiekin eta metalurgiako hondakinekin
Neiker-Tecnalia Nekazaritza Ikerketa eta Garapenerako Euskal Erakundeak bi teknolur-mota –lur artifizialak– berri garatu ditu berotegiko laboreetan substratu gisa erabiltzeko. Substratuak egiteko hondakin-urak araztetik eratorritako lohiak erabili dira, biomasa-errekuntzako errautsak, siderurgia eta metalurgiako hondakinak eta garagar-lastoa. Substratu berriek erakutsi dute laboreak hazteko ezaugarri egokiak dituztela, horien artean nutriente-mailak (nitrogenoa, fosforoa eta potasioa), azidotasun egokia eta nahasketetako materia organikoaren egonkortasuna. Nekazaritzan doktore den Fenxia Yao-k egin du ikerketa, orain dela gutxi aurkeztu duen doktore-tesiko lanaren barruan; teknolurrei buruzko lehenengo doktore-tesia da Espainian.
Baratzeko eta basoko produkzio-sistemetan, edukiontziko landareen ekoizpenak garapen ikusgarria izan du azken urteotan, zuzenean ereitearen aurrean edo landarea soroan ekoiztearen aurrean duen abantailagatik. Zenbatesten da EBn urtero kontsumitzen diren labore-bitartekoen bolumena 20 eta 30 milioi m3 artekoa dela, eta zohikatzak asetzen ditu merkatuaren beharren % 85-90. Zohikatza material organiko baliotsua denez eta berriztagarria ez denez, interesgarria da hiri- eta industria-prozesuetatik datozen hondakin-produktuen nahasketak bilatzea, zohikatza ordeztu ahal izateko eta, aldi berean, baliabideen erabilera eraginkorra bultzatzeko.
Neiker-Tecnaliako ikertzaileek, Santiagoko Unibertsitatearekin lankidetzan, bi teknolur-mota berri garatu dituzte berotegiko laboreetan substratu gisa erabiltzeko. Bi lur-motak egiteko erabili ziren osagaiak hauek dira: hondakin-uren araztegiko lohiak (EDAR), galdategiko harea berdea (metala urtzeko industrian erabiltzen den hondarra, urtutako metala isurtzeko moldeak egiteko), Linz-Donawaitz zepa (altzairua fintzetik datorren zepa), garagar-lastoa eta biomasaren errekuntzako errautsak. Desberdintasunaren erabilitako lohi-motak dakar: anaerobikoa, aerobikoa eta karez tratatutako aerobikoa; eta nahasketetan erabilitako material inorganikoen eta organikoen proportzioak ere garrantzitsuak izan dira: % 5 galdategiko harea, % 10 altzairutegiko zepa, % 2 garagar-lastoa, % 23 - % 33 errekuntzako errautsak, eta % 50 - % 60 araztegiko lohia.
Emaitzek erakutsi dutenez, lohi aerobiko horietatik abiatuta landutako teknolurrek nutriente primario gehiago dituzte, hau da, nitrogeno, fosforo eta potasio gehiago, baita karbono organiko gehiago ere; karearekin nahastuz gero, ordea, fosforoaren bioerabilgarritasun txikiagoa dute. Bi teknolurrek ezaugarri egokiak dituzte azidotasunari dagokionez, eta hori interesgarria da metal astunak finkatzeko eta laboreak garatzeko. Horrez gain, materia organikoaren egonkortasuna sustatzen dute biek, eta, ondorioz, substratuek gehiago irauten dute.
Landareen errendimenduari dagokionez, emaitzek erakusten dute produkziorik handienak karez tratatu gabeko lohi aerobikoa erabiliz egindako nahasketen teknolurretan lortzen direla. Hori bat dator nahasketa horietan erabilgarri dauden nutrienteekin.
Ikerketa zientifikorako bide bat
Nekazaritzan doktore den Fenxia Yaok egin zuen ikerketa; Yao andreak Shenyangeko (Txina) Nekazaritzako Unibertsitatean egin zituen ikasketak. Espainian teknolurrei buruzko doktore-tesia aurkeztu duen lehendabiziko pertsona da Fenxia Yao. Tesia Marta Camps eta Felipe Macias doktoreek zuzendu dute, eta Santiagoko Unibertsitatean defendatu zen, urtarrilaren 31n. Oso bide garrantzitsua irekitzen du teknolurren azterketa zientifikorako eta lur horien aplikazioetarako.
Teknolurrak ekarpen garrantzitsua dira ingurumenarentzat. Laboreetarako substratutzat erabiltzeaz gain, mineral-erauzketengatik, herri-lanengatik eta abarrengatik degradatu diren guneak lehengoratzeko ere erabil daitezke. Aldi berean, materialak —organikoak zein mineralak— berrerabiltzeko ere balio dute, gai horiek bestela zabortegietara joango baitira.
Neiker-Tecnalia desarrolla dos nuevos tipos de substratos con lodos de depuradora y residuos metalúrgicos
El Instituto Vasco de Investigación y Desarrollo Agrario, Neiker-Tecnalia, ha desarrollado dos nuevos tipos de tecnosuelos -suelos artificiales- para ser utilizados como substratos de cultivo en invernaderos. En su elaboración se han utilizado lodos derivados de la depuración de aguas residuales, cenizas de combustión de biomasa, residuos de la siderurgia y metalurgia, y paja de cebada. Los nuevos substratos demostraron tener buenas propiedades para el crecimiento de los cultivos, tales como sus niveles de nutrientes (nitrógeno, fósforo y potasio), acidez adecuada y estabilidad de la materia orgánica en las mezclas. La investigación ha sido llevada a cabo por la doctora en Agricultura Fenxia Yao como parte de su trabajo de tesis doctoral, que ha sido presentada recientemente y supone la primera tesis doctoral en España dedicada a la investigación de tecnosuelos.
En los sistemas de producción hortícola y silvícola, la producción de plantas en contenedor ha experimentado un desarrollo espectacular en los últimos años por la ventaja que presenta respecto a la siembra directa o a la producción de planta en campo. El volumen total de medios de cultivo consumidos en la UE se estima entre 20 y 30 millones de m3 por año, cubriendo la turba un 85-90% de las necesidades de mercado. Como la turba es un material orgánico valioso y no renovable, es de interés la búsqueda de mezclas de productos residuales procedentes de procesos urbanos e industriales que sirvan de substituto de la turba, y al mismo tiempo contribuyan a un uso eficaz de los recursos.
Los investigadores de Neiker-Tecnalia, en colaboración con la Universidad de Santiago de Compostela, han desarrollado dos nuevos tipos de tecnosuelos para ser utilizados como substrato de cultivo en invernaderos. Ambos se elaboraron con lodos de EDAR, arena verde de fundición (arena utilizada en la industria de fundición de metal para crear los moldes sobre los que se vierte el metal fundido), escoria Linz-Donawitz (escoria procedente del refinado del acero), paja de cebada, y cenizas de combustión de biomasa. La diferencia se encuentra en el tipo de lodo empleado: anaeróbico, aeróbico y aeróbico tratado con cal, y en las proporciones de los materiales inorgánicos y orgánicos usados en las mezclas: un 5% de arena de fundición, un 10% de escorias de acería, un 2% de paja de cebada, un 23 o 33% de cenizas de combustión, y un 60 o 50% de lodo de depuradora.
Los resultados muestran que los tecnosuelos elaborados a partir de lodos aeróbicos contienen una mayor cantidad de nutrientes primarios, nitrógeno, fósforo y potasio, así como de carbono orgánico, mientras que si se mezclaban con cal presentaban una menor biodisponibilidad de fósforo. Los dos tecnosuelos tenían propiedades adecuadas de acidez lo que es de interés para la inmovilización de metales pesados y el desarrollo de los cultivos. Además, ambas promueven la estabilización de la materia orgánica, lo que favorece la duración de los substratos.
En cuanto al rendimiento de las plantas, los resultados muestran que las producciones más altas se obtienen en los tecnosuelos procedentes de mezclas donde se utiliza el lodo aerobio sin tratar con cal. Esto es coherente con la disponibilidad de nutrientes que hay en estas mezclas.
Una vía para la investigación científica
La investigación fue llevada a cabo por la doctora en Agricultura Fenxia Yao, que cursó su carrera en la Universidad de Agricultura de Shenyang (China). Fenxia Yao se ha convertido en la primera persona que presenta una tesis doctoral en España relacionada con los tecnosuelos. Esta tesis ha sido dirigida por la Dra. Marta Camps y el Dr. Felipe Macías, y ha sido defendida en la Universidad de Santiago de Compostela el pasado 31 de enero. Abre una importante vía para el estudio científico de los tecnosuelos y de las aplicaciones de los mismos.
Los tecnosuelos suponen una importante contribución al medio ambiente. Además de ser utilizados como substratos de cultivo, pueden emplearse para recuperar áreas degradadas por actividades extractivas de minerales, obras públicas, etc. Al mismo tiempo, sirven para reutilizar materiales, tanto orgánicos como minerales, que, de otro modo, irían a parar a los vertederos.
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