Waste valorization in winery and distillery industry by producing biofertilizers and organic amendments

¹ Instituto de la Pequeña Producción Sustentable, Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM), Campus Av. La Molina s/n Postal 12056, La Molina, Lima, Perú
² Departamento Académico de Ordenamiento Territorial y Construcción, Facultad de Ingeniería Agrícola, Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM), Campus Av. La Molina s/n Postal 12056, La Molina, Lima, Perú
³ Departamento de Tecnología de Alimentos y Productos Agropecuarios, Facultad de Industrias Alimentarias, Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM), Campus Av. La Molina s/n Postal 12056, La Molina, Lima, Perú
⁴ Fundo El Viejo Pancho, Ocucaje (Ica), Perú
⁵ Viña Los Reyes, Lunahuaná (Cañete), Perú
⁶ Bodega Don Amadeo, Quilmaná (Cañete), Perú

^* Corresponding author: kmendoza@lamolina.edu.pe

Resumen

La industria vitivinícola y de destilación de bebidas espirituosas generan una notable cantidad de subproductos y residuos, cuya gestión inadecuada puede generar problemas socioeconómicos y riesgos ambientales debido a algunas características de disponibilidad estacional y elementos contaminantes. Tradicionalmente, las estrategias de valorización se han enfocado en el compostaje, para uso directo como mejorador de suelos en el viñedo. Sin embargo, este proceso requiere un tiempo prolongado y gran disposición de espacio libre (aeróbico), pudiendo causar fitotoxicidad y un efecto antimicrobiano. Una estrategia alternativa de tratamiento de estos residuos orgánicos es la digestión anaeróbica, después de la cual, en un periodo menor a 25 días y en una reducida área de trabajo, se obtienen dos digestatos: un líquido y un sólido, aptos para el uso agrícola en el viñedo. El objetivo del presente estudio fue evaluar la factibilidad de aprovechar las lías de vinificación y las vinazas de destilación para la elaboración de biofertilizantes y enmiendas orgánicas mediante digestión anaeróbica usando consorcios microbianos y estimar su valorización económica a mediana escala para una bodega vitivinícola del valle de Cañete (Perú). Se monitoreó la evolución del proceso de digestión (pH, Conductividad Eléctrica y Temperatura) para finalmente realizar una caracterización fisicoquímica y microbiológica de los digestatos obtenidos. Los resultados muestran que los productos elaborados presentan una significativa concentración de materia orgánica y fitonutrientes (Nitrógeno, Fosforo, Potasio, etc.) en un medio ligeramente ácido (pH entre 3.8 y 5.8), debido a la presencia de algunas especies de bacterias acido-lácticas y Bacillus, lo que podría conferirles propiedades como bioestimulantes y agentes de biocontrol. La estabilidad de los productos (pH, color y olor) fue evaluada durante 30 días más, mostrando excelentes condiciones higiénicas, debido a la ausencia de microorganismos patógenos, posibilitando su incorporación junto a otras enmiendas durante la mitad de la temporada vitícola. Por lo tanto, la valorización de estos subproductos y residuos vitivinícolas en la producción de biofertilizantes y enmiendas orgánicas para uso agrícola, podría suplir en gran parte el uso de fertilización sintética y recuperar la fertilidad del suelo. Los beneficios socio-económicos y ambientales serían múltiples, dentro de un enfoque de transición agroecológica y de economía circular.

Abstract

The winery and distilling spirits industry generate a remarkable amount of by-products and wasted, that are not properly managed, posing socioeconomic problems and environmental risks, due to their seasonal availability and polluting elements. Traditionally, valorization strategies have focused on composting. for direct use as a soil conditioner in the vineyard. However, this process requires a long period and a large free surface (aerobic), and could cause phytotoxicity and an antimicrobial effect. An alternative treatment strategy for these organic wasted is anaerobic digestion, which period less than 25 days and in a reduced work area, two digestates are obtained: liquid and solid, suitable for agricultural use as organic amendments in the vineyard. This work aims at evaluating the feasibility of using winemaking lees and distillation vinasses in the obtaining of biofertilizers and organic amendments by anaerobic digestion using a microbial consortium and estimating their economic valorization on a medium scale for a winery in the Cañete Valley (Peru). The evolution of the digestion process (pH, Electrical Conductivity and Temperature) was monitored, and then to characterize the digestates with a physicochemical and microbiological analysis. The results of both products obtained show a significant concentration of organic matter and phytonutrients (nitrogen, phosphorus, potassium, etc.) in a slightly acidic medium (pH value of between 3.8 and 5.8), due to the presence of some lactic acid bacteria and Bacillus species, which could confer properties as biostimulators and biocontrol agents. Their stability (pH, color and odor) was evaluated for an additional 30 days, showing excellent hygienic conditions, due to the absence of pathogenic microorganisms, making it possible to incorporate them together with others amendments during halfpart of the viticultural season. Therefore, the valorization of winemaking and wasted by-products by producing biofertilizers and organic amendments for agricultural use could largely replace the use of synthetic fertilization and recover soil fertility. The socioeconomic and environmental benefits would be multiple, within an agroecological transition and circular economy approach.