COMPOSTING SUGAR CANE BAGASSE AT FULL SCALE: ORGANIC MATTER DECAY KINETICS, METAGENOMICS AND PLANT-GROWTH PROMOTING BACTERIA CAPABILITIES Translated title: COMPOSTAJE DE BAGAZO DE CAÑA DE AZÚCAR A ESCALA COMERCIAL: CINÉTICA DE DECAIMIENTO DE MATERIA ORGÁNICA, METAGENÓMICA Y CAPACIDADES BACTERIANAS PARA LA PROMOCIÓN DEL CRECIMIENTO DE PLANTAS

Abstract

ABSTRACT The management difficulties implied at field-scale composting make difficult to perform kinetic studies, leading to a gap in the literature at real enterprise conditions. Although composting has been reported to show a three-phase kinetics regarding the temperature, for organic matter, an exponential decay kinetics has been described. Organic matter decay, internal temperature of sugar-cane bagasse compost windrows along the time at enterprise (field-scale) level and the microbial community of the final product were analyzed. Final compost was achieved at 12-17 weeks with 41-47 % humidity and 31-47 % organic matter content. Kinetics model of organic matter biodegradation showed R2 ≥ 0.6 and no differences between exponential or linear model R2 were observed. Linear biodegradation constant was 2.5 % of organic matter loss/week, ranging from 2.2 to 3.7 %/week. The most abundant bacterial classes were Bacilli and Anaerolineae from metagenomic analysis. Bacterial cultures isolated showed plant-growth promoting and aromatic degradation capabilities. This shed light to future prospection studies on real-world composting for enterprises and scientists.

Translated abstract

RESUMEN Las dificultades de manejo del compostaje a escala comercial o de campo dificultan el desarrollo de estudios cinéticos, lo que ha llevado a una ausencia de información en la literatura en las condiciones reales comerciales. Aunque se ha reportado que el compostaje tiene tres fases según la temperatura y la materia orgánica, se ha descrito que sigue una cinética de decaimiento exponencial. En el presente trabajo se analizaron la disminunición de materia orgánica y la temperatura interna y externa de filas de composta de bagazo de caña a lo largo del tiempo a nivel comercial (escala de campo) y metagenómica del producto final. La composta final se alcanzó a las 12-17 semanas con 41-47 % de humedad y 31-47 % de materia orgánica. El modelo cinético de degradación mostró una R2 ≥ 0.6 y no se observaron diferencias entre el ajuste al modelo exponencial y el lineal. La constante de degradación lineal fue de 2.5 % materia orgánica/semana, en un rango entre 2.2 y 3.7 %/semana. Las clases bacterianas más abundantes de los análisis metagenómicos del producto final fueron Bacilli y Anaerolineae. Los aislados bacterianos cultivados mostraron capacidad de promoción de crecimiento de plantas y degradación de aromáticos. Esto aporta conocimiento para futuros estudios de prospección para cientìficos y empresas que realicen compostaje a nivel comercial.