Autor: Sebastián Sánchez Rincón
Publicación de: Porcicultura.com
Introducción
La carne de cerdo es una de las principales fuentes de proteína animal. Actualmente representa el 36% del consumo mundial de carne y su producción se incrementó de manera constante hasta alcanzar en el 2018 los 113,4 millones de toneladas (OCDE/FAO, 2020). La OCDE-FAO en su documento “Perspectivas Agrícolas 2020-2029” proyecta un aumento constante de la producción porcina mundial a partir del 2021, direccionando los esfuerzos en desarrollar sistemas de producción resilientes apoyados por procesos tecnológicos novedosos y sostenibles.
En Colombia, la industria porcícola cumple un importante papel en la economía nacional, pues aporta el 1,4% del PIB agropecuario y genera 135.000 fuentes de empleo directo a través de la producción de carne de cerdo (MADR, 2020). Su importancia se ve reflejada en las cifras de producción y consumo a nivel nacional registradas por las entidades institucionales en los últimos años. Por ejemplo, el censo realizado por el Instituto Colombiano Agropecuario – ICA en 2020 muestra que la producción porcina alcanzó las 6.710.666 cabezas de cerdos, distribuidas en 232.780 predios en 33 departamentos (ICA, 2020). Además, el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural - MADR indicó que para el 2019 la carne de cerdo alcanzó una producción de 446.602 toneladas, un 130% más con respecto a las cifras registradas en el 2010; así mismo, el consumo per cápita de esta carne ha aumentado, alcanzando los 11,2kg/Habitante (MADR, 2020).
El incremento de la actividad porcicola a nivel nacional e internacional trae consigo un aumento de los residuos orgánicos generados por las granjas de cerdos, por lo que es necesario un monitoreo constante, puesto que su inadecuado manejo, control y disposición final puede traer serias repercusiones a nivel medioambiental, socioeconómico, sanitario y en la afectación de la salud humana. Estos residuos orgánicos pueden agruparse de la siguiente manera: 1) las excretas de los cerdos o también conocidas como porcinaza, formada por heces fecales y orina mezcladas con residuos de alimento, polvo, descamaciones y cantidades variables de agua provenientes de las labores de lavado y 2) los residuos catalogados como infecciosos o de riesgo biológico-animal donde agrupan los residuos de mortalidad, placentas, amputaciones, fetos y mortinatos” (Noreña et al., 2016; Porkcolombia & CAR, 2017).
En la actualidad existen diversos tratamientos para el manejo y aprovechamiento de los residuos orgánicos porcícolas. No obstante, los más utilizados presentan inconvenientes que imposibilitan el manejo de la totalidad de los residuos, por ejemplo: los largos tiempos de conversión o los altos costos de implementación y mantenimiento. Debido a lo anterior, se hace indispensable impulsar procesos de investigación y desarrollo enfocados en nuevas tecnologías, métodos de producción y operación que se acoplen a los diferentes sistemas de producción porcícola. Igualmente, es importante que sean ambientalmente sanos, económicamente accesibles, que aporten al cumplimiento de la normatividad relacionada al buen manejo de los residuos porcinos y que contribuyan a la optimización del uso de recursos naturales, la competitividad y el desarrollo del sector porcícola (Noreña et al., 2016; Rincón & Rubio, 2016).
Un tratamiento biotecnológico que ha tenido gran acogida a nivel mundial al utilizarse como agente transformador de gran variedad de residuos orgánicos es el tratamiento con la mosca soldado o Hermetia illucens. Las larvas de esta especie consumen vorazmente diferentes residuos orgánicos como: residuos del sector agrícola y restaurantes, estiércol y mortandad de diferentes animales, reduciendo drásticamente la carga de nutrientes, ayudando a acelerar los procesos de descomposición y generando un sustrato óptimo para utilizarlo como biofertilizante. Además, trabaja como un controlador microbiológico y de insectos vectores de enfermedades como por ejemplo Musca domestica. Adicionalmente, por medio de este tratamiento se pueden obtener diferentes subproductos de interés comercial en la industria agrícola y pecuaria como: abono o biofertilizante de calidad, biomasa con un alto contenido proteico y otros subproductos de valor agregado (Barragán et al., 2017; Brist, 2017; Gobbi, 2012).
El objetivo de esta investigación es dar a conocer la viabilidad de utilizar el tratamiento H. illucens para el manejo y aprovechamiento de la porcinaza, los residuos de mortalidad y las placentas de cerdos. La investigación consta de tres partes: en la primera se realiza una recopilación teórica resumida de H. illucens donde se exponen las diferentes investigaciones realizadas a escala de laboratorio y gran escala en diferentes partes del mundo, mostrando el uso de las larvas de esta especie para aprovechar los residuos orgánicos y la producción de subproductos de valor agregado. En la segunda parte se demuestra la factibilidad de utilizar las larvas de H. illucens como tratamiento para la porcinaza y mortandad de cerdos por medio de una prueba piloto realizada en una granja porcicola de pequeña producción. Finalmente, para la tercera sección se indican las ventajas de utilizar el tratamiento para la industria porcicola y algunas recomendaciones para trascender la investigación a un proyecto de gran escala.
Tratamiento Hermetia illucens
Hermetia illucens (Linnaeus, 1758) conocida como “mosca soldado o Black Soldier Fly”, es un díptero de la familia Stratiomyidae que se distribuye por todas las regiones tropicales y subtropicales del planeta. Presenta un ciclo de vida de dos meses y una reproducción exponencial; una sola hembra puede ovopositar entre 300 a 1000 huevos. Las larvas de esta especie son voraces, resistentes y muy versátiles, logrando alimentarse de una amplia variedad de materia orgánica (Figura 1). Debido a esto, las larvas presentan un potencial para ser utilizadas como tratamiento biotecnológico en el manejo y aprovechamiento de los residuos orgánicos del sector agrícola y agropecuario (Gobbi, 2012; Nguyen et al. 203; Tomberlin et al., 2002).
Así mismo, la recopilación bibliográfica de Brist (2017), señala la versatilidad de H. illucens para tratar gran variedad de residuos orgánicos como son: frutas y vegetales del sector agrícola, residuos de alimentos procesados de los restaurantes, heces de diferentes animales como pollos, cerdos, vacas y también heces de humanos, además de la mortandad de animales del sector agropecuario en especial, peces, aves y cerdos (Figura 2) (Banks et al., 2014; Beskin et al., 2018; Oonincx et al., 2015; Stud-Solano, 2010). Igualmente, se mencionan las utilidades de trabajar con esta especie en investigaciones forenses, ya que, las moscas colonizan las etapas posteriores de la descomposición del cadáver. También, citan su uso en la reducción de plagas asociadas a estiércol de animales del sector agropecuario, como la Musca doméstica, por medio de la competencia interespecifica por el residuo orgánico o cambios en el mismo por medio de sustancias disuasivas que emite H. illucenes (Bruno et al., 2019; Zheng et al. 2013).
Además, se han identificado varias enzimas en el tracto digestivo de H. illucens que ayudan a descomponer los tres macronutrientes principales, utilizando amilasas, proteasas y lipasas. Estas enzimas junto a su voracidad y versatilidad al alimentarse permiten que las larvas de esta mosca puedan reducir entre un 42 a 75% diferentes residuos orgánicos, transformando el sobrante en un biofertilizante con una carga de nutrientes adecuada para usar en el crecimiento de plantas. También, se ha demostrado repetidamente que la biomasa de H. illucens es una fuente rica de proteínas y lípidos con un alto complejo de aminoácidos y ácidos grasos, estos compuestos son variables y dependen del tipo de residuo orgánico utilizado, lo que hace que la especie sea de gran interés, al utilizarse como un suplemento alimenticio para peces, aves de corral, cerdos, mascotas y especies exóticas (Figura 2) (Barragán et al., 2017; Beskin et al., 2018; Bruno et al., 2019; Salomone et al., 2017).
Finalmente, H. illucens ha ganado su lugar como una biotecnología para el aprovechamiento de diversos residuos orgánicos, incorporándose como un tratamiento clave en las estrategias de desarrollo sostenible, economía circular y producción más limpia. En la actualidad, existen grandes industrias en todo el mundo (Costa Rica, Chile, Colombia, México, Europa, Estados Unidos, China, Indonesia) enfocadas en la cría masiva de H. illucens, las cuales se enfocan en la producción de biofertilizantes para el sector agrícola y la producción de proteína de insecto a base de larvas de esta especie, utilizada como ingrediente en los concentrados de animales del sector agropecuario.
Fase experimental
Esta investigación se realizó durante un periodo de dos años entre enero de 2018 a diciembre de 2019, la fase experimental del tratamiento consta de dos secciones: una a escala de laboratorio y una prueba piloto en una granja productora porcícola de pequeña escala. Durante este periodo se recopiló información audiovisual, la cual fue agregada a un drive para servir como apoyo visual del documento; son un total de 10 videos que son citados a lo largo de la sección y pueden ser consultados en el siguiente enlace:
Fase laboratorio El tratamiento a escala laboratorio se realizó en las instalaciones de la Universidad del Valle, Cali, Colombia y buscaba mantener una colonia de H. illucens, así como estandarizar los procesos de alimentación y cría masiva. Para ello se tomaron en cuenta las indicaciones descritas por Dortmans y colaboradores (2017) y Caruso y colaboradores (2014), realizando modificaciones pertinentes según las condiciones del área destinada para el tratamiento.
En esta fase experimental las larvas fueron alimentadas con residuos orgánicos del restaurante del campus universitario (enlace: video 1. y 1.1.). Durante esta fase se logró estandarizar la alimentación y transformar 600 kg de residuos orgánicos durante un periodo de 6 meses, obteniendo una colonia estable para continuar con las investigaciones. Finalmente, durante este periodo se crea un video de alta calidad donde se expone la iniciativa de utilizar H. illucens para transformar y aprovechar los residuos orgánicos del sector porcicola (enlace: 0. iniciativa tratamiento H. illucens para porcinaza).
Prueba piloto granja porcícola
Esta prueba se realizó en una granja productora porcicola de pequeña escala ubicada en corregimiento del Bolo, Palmira, Valle del Cauca, Colombia. Durante esta prueba se realizaron diferentes experimentos con la finalidad de comprobar la efectividad de utilizar larvas de H. illucens para el aprovechamiento de los residuos de porcinaza, mortandad y placentas. Tratamiento de la Porcinaza
Para realizar las pruebas del tratamiento H. illucens con porcinaza, se construyó un cobertizo de 20m2 para almacenar dos contenedores fijos (4m2) en materiales de bajo costo como guadua, plástico, tejas y lona (Figura 3). En cada uno de los contenedores, se depositaron 400.000 larvas para tratar 100 Kg de estiércol de cerdas de gestación y ceba, en el transcurso de 15 días.
Durante esta prueba se logró una reducción del 40% del estiércol (enlace: video 2.1. y 2.2.), posteriormente, el biorresiduo fue almacenado en una caseta para continuar su proceso de compostaje durante un mes y finalmente una muestra fue analizada en el laboratorio de análisis industriales del departamento de química de la Universidad del Valle, por medio de un análisis de control de calidad de fertilizantes NPK, obteniendo como resultado los siguientes valores para estos tres macronutrientes; N: 2,55 – P: 2,66 – K: 3,21.
Tratamiento de la mortandad y placentas de cerdos
Por otra parte, se realizaron diferentes tratamientos para el manejo de los residuos de la mortandad de cerdos, dentro de una estructura rígida de madera plástica. Los experimentos permitieron comprobar que las larvas consumen rápidamente los residuos de mortandad tales como: placentas, neonatos, lechones de 4 kg y cerdos de 40kg. Los residuos de mortandad de los cerdos fueron combinados con porcinaza para proporcionar un sustrato donde las larvas lograran movilizarse y reducir la humedad de este. Durante el tratamiento no se presentaron olores desagradables, también se observó que las larvas de H. illucens impidieron la colonización de otros insectos plaga debido a la velocidad de consumo y a las sustancias disuasivas emitidas por ellas. El sustrato residual contenía ciertas cantidades de material orgánico como pelos y huesos debido a que las larvas no los consumen.
En el primer experimento se buscó alimentar a 100.000 larvas utilizando 9 placentas con un promedio de 300g de peso c/u. Las larvas lograron consumir la totalidad de las placentas en alrededor de 1 a 2 días, permitiendo procesar alrededor de 42 placentas durante el experimento (enlace: video 3.1. y 3.2.).
Para el segundo experimento 70.000 larvas fueron alimentadas con 13 cerdos neonatos con un promedio de 700g c/u. Las larvas consumieron la totalidad de la carne de los neonatos en 2 a 3 días (enlace: video 4.1. y 4.2.). Para el tercer experimento 50.000 larvas fueron alimentadas con 1 cerdo de aproximadamente 4kg. Las larvas consumieron la totalidad de la carne en 2 a 3 días (enlace: video 5). Finalmente, para el cuarto experimento se alimentaron 100.000 larvas con un cerdo de 40kg cortado en diferentes porciones. Las larvas consumieron la totalidad de la carne de este cerdo alrededor de 5 a 7 días.
Ventajas y recomendaciones sobre el tratamiento H. illucens
Los resultados permiten concluir que el tratamiento H. illucens es útil para realizar una transformación de los residuos de mortalidad, placentas y porcinaza de los cerdos. Así mismo, este tratamiento es acoplable a los sistemas de producción porcícola como una alternativa para aprovechamiento de los residuos, control de olores ofensivos e insectos plagas. Esta biotecnología aporta al desarrollo sostenible de este sector, tanto en los aspectos ambientales, como en los económico, ya que otorga un valor agregado a los residuos por medio de su transformación a subproductos de interés comercial como son: biofertilizantes de alta calidad y larvas con un alto contenido proteico útiles en la industria alimenticia agropecuaria como un suplemento en los concentrados de animales. Para el tratamiento a gran escala se recomienda contar con una colonia masiva de larvas y adultos de H. illucens que permita realizar una transformación constante de los residuos orgánicos. Para conseguirlo, es importante contar con asesoría técnica especializada en la cría masiva de esta especie y ajustar las instalaciones para contar con la tecnificación requerida (Figura 4).
Bibliografía
Banks, I. J., Gibson, W. T., & Cameron, M. M. (2014). Growth rates of black soldier fly larvae fed on fresh human faeces and their implication for improving sanitation. Tropical medicine & international health, 19(1), 14-22.
Barragan-Fonseca, K. B., Dicke, M., & van Loon, J. J. (2017). Nutritional value of the black soldier fly (Hermetia illucens L.) and its suitability as animal feed–a review. Journal of Insects as Food and Feed, 3(2), 105-120.
Banks, I. J., Gibson, W. T., & Cameron, M. M. (2014). Growth rates of black soldier fly larvae fed on fresh human faeces and their implication for improving sanitation. Tropical medicine & international health, 19(1), 14-22.
Beskin, K. V., Holcomb, C. D., Cammack, J. A., Crippen, T. L., Knap, A. H., Sweet, S. T., & Tomberlin, J. K. (2018). Larval digestion of different manure types by the black soldier fly (Diptera: Stratiomyidae) impacts associated volatile emissions. Waste Management, 74, 213-220.
Brits, D., (2017). Improving feeding efficiencies of black soldier fly larvae, Hermetia illucens (L., 1758) (Diptera: Stratiomyidae: Hermetiinae) through manipulation of feeding conditions for industrial mass rearing. Tesis Doctoral. Stellenbosch: Stellenbosch University. Sudáfrica.
Bruno, D., Bonelli, M., De Filippis, F., Di Lelio, I., Tettamanti, G., Casartelli, M., & Caccia, S. (2019). The intestinal microbiota of Hermetia illucens larvae is affected by diet and shows a diverse composition in the different midgut regions. Appl. Environ. Microbiol., 85(2), e01864-18.
Bulak, P., Polakowski, C., Nowak, K., Waśko, A., Wiącek, D., & Bieganowski, A. (2018). Hermetia illucens as a new and promising species for use in entomoremediation. Science of The Total Environment, 633, 912-919.
Caruso, D., Devic, E., Subamia, I. W., Talamond, P., & Baras, E. (2014). Technical handbook of domestication and production of Diptera Black Soldier Fly (BSF), Hermetia illucens, Stratiomyidae.
Diener, S., Lalander, C., Zurbrügg, C., & Vinnerås, B. (2015). Opportunities and constraints for medium-scale organic waste treatment with fly larvae composting. In Proceedings of the 15th International waste management and landfill symposium, Cagliari, Sardinia (pp. 5-9).
Dortmans, B., Diener, S., Bart, V., & Zurbrügg, C. (2017). Black soldier fly biowaste processing: a Step-by-Step Guide. eawag.
FAO (2020). Urgencia mundial para frenar la propagación de una enfermedad mortal para los cerdos, FAO Publishing, Paris, http://www.fao.org/news/story/es/item/1298731/icode/
Gobbi, F. P., (2012). Biología reproductiva y caracterización morfológica de los estadios larvarios de Hermetia illucens (L., 1758) (Diptera: Stratiomyidae). Bases para su producción masiva en Europa. Tesis Doctoral. Universidad de Alicante. España.
ICA, (2020). Censo Pecuario Nacional – 2019. Bogotá, Colombia: Instituto Colombiano Agropecuario – ICA. Colombia. Recuperado de: https://www.ica.gov.co/areas/pecuaria/servicios/epidemiologia-veterinaria/censos-2016/censo-2018.aspx
OECD/FAO (2020), OCDE‑FAO Perspectivas Agrícolas 2020‑2029, OECD Publishing, Paris, https://doi.org/10.1787/a0848ac0-es.
Oonincx, D. G., Van Broekhoven, S., Van Huis, A., & van Loon, J. J. (2015). Feed conversion, survival and development, and composition of four insect species on diets composed of food by-products. PLoS One, 10(12), e0144601.
Porkcolombia., & CAR – Corporacio Autónoma Regional de Cundinamarca (2017). Términos de referencia para el diagnóstico y elaboración de planes de manejo ambiental por parte del subsector porcícola. Recuperado de: http://sie.car.gov.co/handle/20.500.11786/33695
MADR, (2020). Cadena cárnica porcina 1er Trimestre 2020. Bogotá, Colombia: Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural – MADR. Colombia. Recuperado de: https://sioc.minagricultura.gov.co/Porcina/Documentos/2020-03-31%20Cifras%20Sectoriales.pdf
Newton, L., Sheppard, C., Watson, D. W., Burtle, G., & Dove, R. (2005). Using the black soldier fly, Hermetia illucens, as a value-added tool for the management of swine manure. Animal and Poultry Waste Management Center, North Carolina State University, Raleigh, NC, 17.
Noreña, J.M., Osorio, N.W., & Gomez, J.P., (2016), Manual de uso de la porcinaza en la agricultura “de la granja al cultivo”. Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellin. Colombia. Recuperado de: https://www.miporkcolombia.co/wp-content/uploads/2018/07/Manual-Porcinaza.pdf
Nguyen, T. T., Tomberlin, J. K., & Vanlaerhoven, S. (2013). Influence of resources on Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae) larval development. Journal of Medical Entomology, 50(4), 898-906.
Rincón, M.A., & Rubio, A.X., (2016). Diagnóstico y evaluación de tecnologías utilizadas para el tratamiento de porquinaza en las granjas porcícolas de Colombia por medio de selección de alternativas (Tesis de Pregrado). Universidad de la Salle, Bogotá, Colombia.
Salomone, R., Saija, G., Mondello, G., Giannetto, A., Fasulo, S., & Savastano, D. (2017). Environmental impact of food waste bioconversion by insects: application of life cycle assessment to process using Hermetia illucens. Journal of Cleaner Production, 140, 890-905.
Studt-Solano, N. M. (2010). Uso de larvas de mosca soldado negro (hermetia illucens) para el manejo de residuos municipales orgánicos en el campus de la Universidad Earth, Costa Rica.
Tomberlin, J, Sheppard, D & Joyce, J. (2002). Selected life-history traits of blck soldier fly (Diptera: Stratiomyidae) reared o therr artificial diets. Ann Entomol. Soc. Pp. 95: 379-386.
Zheng, L., Crippen, T. L., Holmes, L., Singh, B., Pimsler, M. L., Benbow, M. E., & Wood, T. K., (2013). Bacteria mediate oviposition by the black soldier fly, Hermetia illucens (L.), (Diptera: Stratiomyidae). Scientific reports, 3, 2563.