Anaerobic digestion and microfiltration of the liquid fraction of pig slurry: N Mineralization, C-CO2 emissions and agricultural value of the products

Pig slurry contains valuable nutrients and organic matter, although its high water content makes its management and use as a fertilizer more expensive. It is also an interesting bioenergy resource for biogas production. We propose a treatment that consists of solid–liquid separation followed by the anaerobic digestion of liquid fraction of slurry (LFS) while a microfiltration membrane module concentrates the solids in the digester and removes a liquid fraction of the digestate (LFD). The aims of the work were to evaluate the fertilizer value of the LFS, digestate and concentrated digestate and the possibility of reusing the LFD in agriculture. The LFS contained 72% less dry matter than the slurry. The solid–liquid separation mainly removed N and P. Thanks to microfiltration, the remaining solids were partially recirculated to the digester, concentrating there. To do this, the membrane module continuously removed the LFD, which was made up of 99% water with dissolved elements, mainly C, N, K and Na. The concentrated digestate contained less K, similar amounts of N and P, and more dry matter and C than the initial LFS. The entire slurry treatment affected the mineralization dynamics by increasing recalcitrant C and decreasing labile C without modifying N release. The proposed process allowed taking advantage of the nutrients and stabilized organic matter contained in the LFS, producing a concentrated digestate. LFD did not meet the reclaimed water requirements. However, it could be useful as a fertirrigation solution and a post treatment could be enough to comply with the regulationOpen Access funding provided thanks to the CRUE-CSIC agreement with Springer Nature. This work was supported by the Xunta de Galicia (Conecta Pyme program, grant code IN852A 2016/17) and by the pre-doctoral grant of Miguel Fernández-Labrada from “Programa de ayudas a la etapa predoctoral” of the Xunta de Galicia (Consellería de Educación, Universidade e Formación Profesional) (grant number ED481A-2020/130)S

Utilização de enxofre elementar como agente acidificante do solo na cultura de Brassica napus

Elemental sulphur is applied to alkaline soils as an acidifying material in order to improve nutrient availability and soil productivity. The oil industry extracts crude oils with ever higher concentrations of sulphur (S) that should not be released to the atmosphere and can be recovered by desulphurisation processes. The elemental S thus obtained has diverse applications, such as the manufacture of sulphuric acid, retreaded tyres, fungicides and acidifying agents. When used as a soil acidifying agent, S undergoes an oxidation process that depends on several soil-related factors: temperature, aeration, texture and organic matter content. The most important parameter appears to be the particle size of the S form applied to the soil. This study investigated the acidifying effects of two forms of elemental S, derived from an oil refinery, on an alkaline soil planted with oilseed rape. A trial was established in 300 L containers maintained outdoors in a site that received more than 1000 mm of precipitation during the study period, between October and the end of April. The treatments consisted of powdered (<0.5 mm) S at a dose of 1.5 t ha-1, and sieved (0.5-2 mm) S at doses of 3 and 5 t ha-1. Control soils were not treated with sulphur. The effects of the different treatments were studied by analysing leachates collected after every episode of rain during the crop cycle, foliar analysis of the crop produced, quantification of seed production and oil yield, and, finally, analysis of aqueous extracts of the soil obtained after harvesting the crop. The results obtained show that under the study conditions, sieved S (0.5-2 mm) was at least as effective as powdered S as a treatment for acidifying the alkaline calcareous soil used in the study. The sieved form offers two advantages relative to the powdered form: it requires less grinding and its storage and distribution in the field are simpler because the material does not disperse in the air (as the particles are larger) and is not explosive.Para mejorar la disponibilidad de nutrientes e incrementar su nivel productivo en los suelos alcalinos se aplican materiales de naturaleza acidificante, como es el caso del azufre (S) elemental. En la industria del petróleo cada vez se tratan crudos con mayor contenido en azufre, elemento que no debe ser enviado a la atmósfera y que puede ser recuperado a través de procesos de desulfuración. El S elemental así obtenido tiene diversas aplicaciones como fabricación de ácido sulfúrico, recauchutados, fungicidas, enmiendas acidificantes, entre otros. Cuando se utiliza como enmienda acidificante del suelo, el S sufre un proceso de xidación que depende de varios factores: temperatura, humedad, aireación, textura y contenido en materia orgánica pero, desde el punto de vista del manejo, es el tamaño de partícula del S aplicado el parámetro que parece tener mayor importancia. En este trabajo se estudió el efecto acidificante de dos formatos de S elemental procedente de una industria de refinado de petróleo, sobre un suelo alcalino cultivado con colza. En contenedores de 300 litros situados al aire libre se estableció un ensayo en una localidad con una pluviometría que superó los 1000 mm en el periodo comprendido entre octubre y finales de abril. Los tratamientos de azufre ensayados fueron: S en polvo (< 0.5 mm) en dosis de 1,5 t ha-1; S cribado (0,5-2 mm)en dosis de 3 y 5 t ha-1 y un control sin aplicación de azufre. Para el seguimiento del ensayo se recogieron aguas de drenaje tras los episodios de lluvia ocurridos a lo largo del ciclo de cultivo, se hizo análisis foliar, se cuantificó la producción de semilla y el rendimiento de aceite y finalmente se analizó el extracto acuoso del suelo tras la cosecha. Los resultados obtenidos permiten afirmar que, en las condiciones de este trabajo, los tratamientos de azufre cribado (0,5-2 mm) resultaron tanto o más efectivos que el de azufre polvo para la acidificación de suelos calco-alcalinos. El formato cribado presenta una doble ventaja respecto del polvo: requiere menor molienda y su almacenamiento y distribución en campo resultan más sencillas, ya que por su mayor tamaño no flota en el aire y no resulta explosivo.O enxofre elementar é aplicado aos solos alcalinos como agente acidificante com o objetivo de melhorar a sua disponibilidade em nutrientes e aumentar a sua produtividade . Na indústria do petróleo extraem-se óleos brutos cada vez com maior conteúdo em enxofre, elemento que não deve ser lançado na atmosfera e que pode ser recuperado através de processos de dessulfurização. O S elementar assim obtido tem diversas aplicações como o fabrico de ácido sulfúrico, pneumáticos recauchutados, fungicidas, corretivos acidificantes, entre outros. Quando se utiliza como agente acidificante do solo, o S sofre um processo de oxidação que depende de vários fatores: temperatura, humidade, arejamento, textura e conteúdo em matéria orgânica. Contudo o parâmetro mais importante parece ser a dimensão das partículas do S aplicado. Neste trabalho estudou-se o efeito acidificante de duas formas de S elementar procedentes de uma refinaria de petróleo, aplicadas a um solo alcalino cultivado com colza. Instalou-se um ensaio em contentores de 300 litros localizados ao ar livre numa localidade com uma pluviometria que ultrapassou os 1000 mm no período compreendido entre outubro e finais de abril. Os tratamentos de enxofre testados foram: S em pó (< 0.5 mm) numa dose de 1,5 t ha-1; S peneirado (0,5-2 mm) numa dose de 3 e 5 tha-1 e um controlo sem aplicação de enxofre. Para a monitorização do ensaio recolheram-se as águas de drenagem após os episódios de chuva ocorridos ao longo do ciclo da cultura, procedeu-se à análise foliar, quantificou-se a produção de sementes e o rendimento de oleo e finalmente analisou-se o extrato aquoso do solo após a colheita. Os resultados obtidos permitem afirmar que, nas condições do ensaio, os tratamentos de enxofre peneirado (0,5-2 mm) resultaram tão ou mais efetivos que os de enxofre pó para a acidificação de solos calcário-alcalinos. A forma de enxofre peneirada apresenta uma dupla vantagem relativamente ao enxofre em pó: requer menor moenda e o seu armazenamento e distribuição no campo resulta mais fácil, porque as suas partículas são de maior dimensão não se dispersando no ar e não é explosivo.This study was carried out with funding from the project FEDER-INTERCONECTA ESFER 2011-CE-140 and as part of a collaborative agreement between REPSOL-RLESA and USC.S

Use of Pasteurised and N-Organic-Enriched Sewage Sludge (Biosolid) as Organic Fertiliser for Maize Crops: Grain Production and Soil Modification Evaluation

Trough plot-field essay, the effects of two pasteurised-N-enriched sludge loading (3000, 7000 kg ha−1) on Zea mays L. crop were studied for grain production and soil modifications evaluation. The results of pasteurised sewage sludge application (Plateau-ASP–Active Sludge Pasteurization-ActiSolids©) showed a more grain production by the two biosolid doses in comparison with mineral fertilization (NPK: 15:15:15, 1270 kg ha−1). The organic fertilization produced 11 tons ha−1 (grain dry matter) by 9 tons ha−1 (grain dry matter) for mineral application. No relationships were found between N and P application and grain production. The bisolid application (just for the large dose) derived in a low pH [with a low-aluminium saturation (%)], and low C: N, C: P and N: P soil ratios too, with a P soil content increment. By other hand, the heavy metal soil contents (Cd, Cr, Cu, Pb, Zn, Hi, Hg) are below Galiza-Spanish legislation levels (DOG 107/2012)

Hazards of swine slurry: Heavy metals, bacteriology, and overdosing—Physicochemical models to predict the nutrient value

In this work, 124 samples of slurry from 32 commercial farms of three animal categories (lactating sows, nursery piglets, and growing pigs) were studied. The samples were collected in summer and winter over two consecutive years and analyzed for physicochemical properties, macronutrient and micronutrient, heavy metals, and major microbiological indicators. The results were found to be influenced by farm type and to deviate especially markedly in nursery piglets, probably as a consequence of differences in pig age, diet, and management. The main potential hazards of the slurries can be expected to arise from their high contents in heavy metals (Cu and Zn), especially in the nursery piglet group, and from the high proportion of samples testing positive for Salmonella spp. (66%). Linear and nonlinear predictive equations were developed for each animal category and the three as a whole. Dry matter, which was highly correlated with N, CaO, and MgO contents, proved the best predictor of fertilizer value. Using an additional predictor failed to improve the results but nonlinear and farm-specific equations did. Rapid on-site measurements can improve the accuracy of fertilizer value estimates and help optimize the use of swine slurry as a resultThis work was supported by the Xunta de Galicia (Unidad Mixta de Investigacion, Desarrollo e Innovacion sobre el Sector Cárnico) and by the pre-doctoral grant of Miguel Fernández-Labrada from “Programa de ayudas a la etapa predoctoral” of the Xunta de Galicia (Consellería de Educacion, Universidade e Formacion Profesional) (grant number ED481A-2020/130)S

Improving growing substrates by adding the seaweed Cystoseira baccata

We examined the impact of adding the seaweed Cystoseira baccata (Ochrophyta, Sargassaceae) in various forms to two different growing substrates: pine bark and gorse compost. Specifically, we examined the influence of the seaweed on the physical and chemical properties of the substrates, and on their agronomic performance on a lettuce crop. The seaweed was used in a 20% (v/v) proportion and three different forms, namely: fresh (FS), washed fresh (WFS), and washed and dried (WDS). The mixed substrates exhibited no signs of instability. FS and DWS increased the total water retention capacity of pine bark by 20% and 27%, respectively. Adding the seaweed in any of its three forms to this type of substrate, which is poor in nutrients and has a low electrical conductivity (EC), significantly increased its P, K, Mg and Na contents, as well as its EC (from 0.08 dS m–1 in the control substrate to 0.69, 0.12 and 0.27 dS m–1 in those containing FS, WFS and WDS, respectively). On the other hand, only in fresh form (FS) altered the salinity and total K content of a substrate rich in nutrients and salts such gorse compost (from 0.89 to 1.42 dS m−1 in terms of EC and 0.59% to 0.98% in K). All mixtures performed well as substrates for a lettuce crop. Those containing DWS increased aerial mass in gorse compost, while any of the tested formats increased aerial mass in pine barkOpen Access funding provided thanks to the CRUE-CSIC agreement with Springer NatureS

Acondicionamiento de un compost salino para su uso como sustrato de cultivo

Cada vez es más común el uso de compost en la elaboración de sustratos de cultivo, pero uno de los inconvenientes más frecuentes que presentan este tipo de materiales para ser utilizados como sustrato es su elevada salinidad. Este problema puede ser tratado de distintas maneras. En este trabajo se evalúan dos de las técnicas disponibles: el lavado rápido (15 h) con agua previo al cultivo y el lavado gradual (60 días) mediante un riego con solución nutritiva (SN). Se comparan ambos métodos, tanto desde el punto de vista de la eficiencia como desde el punto de vista de la liberación de nutrientes, como técnica más adecuada para el manejo de la salinidad de un compost con alta C.E. (18,7 dS m-1 en extracto de saturación). En ambos ensayos se produjo un rápido e importante descenso de la C.E., y fue suficiente el aporte de 3 veces el volumen de su capacidad de contenedor (CC) para llegar a valores de C.E. en los lixiviados por debajo de 4 dS m-1. El riego con solución nutritiva produjo un lavado más eficiente, especialmente, en el caso de los iones más perjudiciales como son el sodio, los cloruros y los sulfatos. La liberación de iones mediante la lixiviación siguió patrones similares en ambos ensayos, excepto para los fosfatos, el calcio y el magnesioThe use of compost as substrate in soilless systems is increasing quickly, but its high salinity is one of the most common problems of these materials for this use. This problem can be easily treated in different ways. In this paper we evaluate two of these techniques: one is a quick washing (15 h) with tap water prior to cultivation, and the other consist in a gradual washing (60 days) by watering with nutrient solution (NS). The aim of this paper is to compare the two methods, in terms of effectiveness and assess the dynamics of nutrient release, as most appropriate technique for managing salinity of compost with high E.C. (18,7 dS m-1 in saturation extract). In both trials there was a rapid and significant decrease in E.C. Three times the volume of its container capacity (CC) was sufficient to reach values of E.C. in leachate below to 4 dS m-1. The leaching efficiency was higher in the case of watering with SN especially more harmful ions such as Na+, Cl- and SO4 2-. Ion release by leaching followed similar patterns in both cases except for phosphate, calcium and magnesiumLos autores quieren agradecer a la Xunta de Galicia la financiación de este trabajo (Proyectos PGIDT05TAM097E y 09MRU016291PR) así como la beca predoctoral concedida a Marta Illera Vives. A la empresa Pescados Rubén, por el suministro de los subproductos con los que se realizó el compostS

Empleo de un compost de algas y restos de pescado como sustrato para la producción de plantas hortícolas

El compostaje es una técnica viable para tratar algas y restos de pescado ya que, además de reducir su volumen, se consigue un producto rico en nutrientes interesante para la fertilización de cultivos o como medio de cultivo. Tras un proceso de compostaje de 108 días, se evaluó la viabilidad del producto obtenido con los residuos antes mencionados para ser utilizado como sustrato en semilleros de lechuga, judía y tomate. La alta conductividad eléctrica que poseía el compost (11,05 dS/m en extracto de saturación) produjo una reducción en el crecimiento de las plántulas de lechuga y judía, por la elevada sensibilidad a la salinidad de estas especies. Sin embargo, se produjo un aumento en el crecimiento de las plántulas de tomate, que son más resistentes a la salinidad. De acuerdo con los resultados obtenidos se pudo concluir que el compost resultante de algas y restos de pescado es válido para ser usado como sustrato sólo para especies resistentes a la salinidad, siendo conveniente su uso mezclado con otro material o habiendo realizado un lavado previo de los materiales

Estudio de la capacidad germinativa de "Arnica montana" L. en Galicia

Se realiza un estudio preliminar de la capacidad de germinación y el tiempo de emergencia de las semillas de Arnica montana procedentes de 11 poblaciones situadas en las provincias de Lugo y Ourense (Galicia). Además, se han comparado dos métodos para estimular la germinación de las semillas: humectación con nitrato potásico y con agua. Los resultados muestran importantes diferencias entre localidades en cuanto a la proporción de semillas germinadas (variaciones entre el 8% y el 96%) y al tiempo de emergencia. Sin embargo, el tratamiento pregerminativo con nitrato potásico no ofrece mejores resultados que la humectación con agua exclusivamente. Estos resultados no guardan relación con aspectos ambientales (altitud, tipo de hábitat) ni el tamaño muestral o poblacional de la especie estudiada en cada localidad e inducen a pensar que la viabilidad de las poblaciones naturales de árnica estudiadas puede estar condicionada por aspectos locales (clima, disponibilidad de polinizadores) que intervengan en los procesos de reproducción sexual. Los resultados aquí obtenidos deberían tenerse en cuenta de cara a la gestión futura del aprovechamiento sostenible de esta especie

Influencia de dos tipos de fertilización sobre la flora adventicia, la producción y el contenido en flavonoides en un cultivo de "Achillea millefolium" L. en Galicia (NW de España)

Achillea millefolium L. (milenrama) es una de las plantas medicinales más demandadas en los mercados internacionales. Paralelamente a su interés económico ha crecido la superficie dedicada a su cultivo, aunque las prácticas agronómicas relacionadas con la optimización del mismo están todavía poco desarrolladas. Aspectos que deben ser investigados se refieren a la fertilización y al control de las malas hierbas por métodos no químicos, ya que el objetivo de cultivos de este tipo es la obtención de principios activos para formulaciones libres de residuos químicos. En este trabajo se estudió la influencia de dos tipos de abonado (mineral y orgánico) sobre la producción de Achillea millefolium y su contenido en flavonoides, controlando las poblaciones arvenses mediante escarda manual, durante el primer año de cultivo. Se ha comprobado que si no se emplean fertilizantes, las escardas manuales controlan eficazmente las adventicias. El abonado (tanto orgánico como mineral) incrementó significativamente la diversidad, cobertura y frecuencia de la flora adventicia, y las escardas manuales no fueron efectivas. Así, la mayor producción de biomasa de planta medicinal, tanto de cabezuelas florales como de parte vegetativa, se produjo en las parcelas no fertilizadas. Se comprobó que las producciones obtenidas en las parcelas fertilizadas con abono orgánico fueron significativamente superiores a las obtenidas en las de fertilización inorgánica. Los distintos tratamientos de fertilización no repercutieron significativamente sobre la producción de flavonoides, si bien la fertilización, sobre todo la mineral, tuvo efectos positivos sobre la aparición de este tipo de compuestos en los tallos. Estos resultados pusieron de manifiesto que el control de las adventicias es fundamental para optimizar la producción de Achillea millefolium en cultivo. Las técnicas culturales empleadas pueden también influir en la calidad de los principios activos