COMO REEMPLAZAR EL BROMURO DE METILO

La vaporización: una opción

Jorge Carrasco J.jcarrasco@inia.clFelipe Pastén D.

Jorge Riquelme S.Luis Silva R.

Sergio González M.

INIA Rayentué, PNUD, INIA LaPlatina

La desinfección mediante “vaporización activa” ha demostrado ser tan eficiente comoel bromuro de metilo en la desinfección de substratos. Por el contrario, la “vaporizaciónpasiva”, usada comúnmente en Chile, no asegura un control uniforme, es lenta eineficiente. Lea en este artículo las claves de una tecnología limpia que da resultados.

ntre los años 1999 y 2001, el Institutode Investigaciones Agropecuariasejecutó un proyecto demostrativo

de alternativas al bromuro de metilo conproductores de tomate y pimiento en lasregiones de Valparaíso, O’Higgins y Metro-politana (financiado por el Fondo Multila-teral del Protocolo de Montreal, a travésdel Banco Mundial). El trabajo se iniciócon la evaluación de la aplicación de vaporen sustratos, para la producción de plan-tines. Se trata de una de las principalesopciones alternativas, señaladas por elComité de Opciones técnicas al Bromurode Metilo (en inglés, Methyl BromideTechnical Options Comité, MBTOC), de-pendiente del Protocolo de Montreal (verTierra Adentro 68).

En un segundo proyecto (2002), INIAcontinuó la validación y mejoramiento dela técnica, con compromisos de reducir elconsumo de bromuro de metilo en el sectorfrutícola (financiado por el Fondo Multila-teral del Protocolo de Montreal, a travésdel PNUD). En este proyecto, se ha conti-nuado probando la técnica para substratosempleados en la producción de plantas enbolsa (especies frutales y ornamentales) yen contenedores (especies forestales).

El costo de las semillas de hortalizas,

en especial las de tomates híbridos, estáalcanzando altos valores, por lo cual laproducción de plantines en almaciguera o“cancha” debe tender a la producción en“speedling” o bandejas (foto 1), con sus-tratos desinfectados. Por lo tanto, es nece-sario que el productor, en el corto plazo,conozca y maneje la técnica de vaporizaciónde sustratos para la producción de plantas.

¿Qué es la vaporización?La vaporización es un método de es-

terilización del sustrato donde crecen lasraíces de las plantas, basado en el calorque transfiere el vapor de agua, aplicadocon equipos especiales que constan, bási-camente, de una caldera y de un contenedormetálico. Se considera que esta tecnologíatiene un nulo impacto ambiental y es acep-tada por las normas de las buenas prácticasagrícolas (BPA).

¿Qué es un sustrato?Un sustrato es todo material sólido,

distinto de suelo que, colocado en un con-tenedor en forma pura o en mezcla, permiteel “anclaje” del sistema radicular, es decir,desempeña un papel de soporte físico parala planta. Puede ser de origen natural oartificial, mineral u orgánico, y muchasveces corresponde a residuos de otrasactividades (corteza de pino, por ejemplo).El sustrato, dependiendo de su origen,puede intervenir o no en el complejo pro-ceso de la nutrición mineral de la planta.

En el mercado existe una amplia ofertade sustratos de fabricación nacional eimportados, además de aquellos prepara-dos por los propios viveros para su au-

Foto 1. Producción de plantas detomate en bandejas o “speelding”,en la localidad de Colín (Región delMaule).

toabastecimiento. En general, pueden pre-sentar en su composición diferentes por-centajes de compost (de distintos materia-les), elementos más o menos inertes (lanade roca, perlita o vermiculita), turba (rubiao negra), arena (de diferentes granulome-trías), aserrín, corteza de pino, y tierra dehoja.

Equipos vaporizadoresLos equipos vaporizadores disponibles

en Chile son mayoritariamente de fabrica-ción nacional, y algunos, de fabricaciónextranjera, importados de los Estados Uni-dos y Francia, entre otros países (foto 2).El rendimiento de generación de vapor delos equipos es variable y, dependiendo dela densidad y grado de humedad del sus-trato, se logra una temperatura de aplica-ción que oscila entre los 70 y 90°C, por untiempo de proceso que debe ir entre los 40y 60 minutos. A mayor contenido de hume-dad del sustrato, mayor tiempo se requeriráen el proceso de vaporización. No es acon-sejable sobrepasar los 95°C, porque sobreesta temperatura se pueden producir algu-nos metabolitos que resulten tóxicos paralas plantas.

Foto 2. Equipo vaporizador “Sioux” de 25libras/pulgada2, fabricado en los EstadosUnidos.

E3

real para desinfectar sustratosEntre los equipos de fabricación nacio-

nal existen distintos modelos de calderasy la mayoría de ellos presenta una altaeficiencia en la generación de vapor. Existenalgunos de hechura “artesanal”, de bajaeficiencia, que son utilizados en la vapori-zación de sustratos para la producción deplantas ornamentales. Consisten en unacaldera que genera vapor por la energíaobtenida de la leña, un sistema de conduc-ción de vapor de tuberías, y un contenedorde sustrato abierto (foto 3).

Foto 3. Sistema de vaporización“artesanal” de tipo pasiva, utilizadoen la desinfección de sustratos. Qui-llota, Región de Valparaíso.

Sistemas de vaporizaciónde sustratos

El proceso de aplicación de vapor deagua tradicionalmente usado en Chile parala desinfección de sustratos, correspondeal de “vaporización pasiva”. En este tipode vaporización se utiliza una caldera, unsistema de transmisión de vapor y unaestructura –abierta o cerrada– que contieneel sustrato. Se caracteriza porque el vaporse mueve y penetra en el sustrato lenta-mente, forzado por la presión generadamediante el calentamiento del agua sobrelos 90ºC. El vapor busca los puntos queofrezcan menor resistencia a su paso, porlo que la temperatura no se distribuye enforma homogénea en el interior del sustrato.

Evaluaciones realizadas por INIA dedistintos sistemas de “vaporización pasiva”de sustratos, en viveros de plantas frutalesy ornamentales de las regiones de Valpa-raíso y Metropolitana, demostraron la inefi-ciencia del sistema. Las temperaturas,medidas en distintos puntos del sustratovaporizado en el interior del contenedor,variaron entre los 25 y los 85ºC. Por laforma de movimiento del vapor al interior,la temperatura disminuyó en sectores porefecto de la condensación, alcanzándoselas más bajas (25°C) en los puntos másdistantes a la entrada del vapor, y las ma-yores (85°C) en los puntos más próximos.

Si se considera que para eliminar hon-gos, bacterias, nematodos, insectos y lamayoría de las semillas de malezas, serequiere una temperatura superior a los80ºC, durante 30 minutos por lo menos, seentiende por qué esta técnica de la“vaporización pasiva” no es la más eficientey llega a ser costosa.

Una modificación positiva es la“vaporización activa”, llamada también“vaporización a presión negativa”. Se puederealizar con los mismos equipos utilizadosen la vaporización pasiva, a los cuales seles adiciona un extractor de aire (figura 1y foto 4). La succión, ejercida por el extractor,fuerza el paso del vapor a través del sus-trato, logrando una disminución de lostiempos de desinfección (entre 20 y 30%)y una mejor distribución del calor al interiorde la masa vaporizada. Este sistema activoes mucho más eficiente, ya que el vaporse distribuye en forma más homogénea yse reduce el costo de desinfección, al re-querir menor tiempo de uso de energía(petróleo y electricidad).

En el año 2004, con el objeto de esta-blecer la eficiencia de un equipo de fabri-cación nacional que funciona bajo el siste-

Figura 1. Esquema del funcionamiento del sistema de vaporización activa de sustratos.

Equipovaporizador Flujo del

vapor

Ingresode vapor

Campana deinyección

Extracciónde vapordesde elsustrato

Ventiladorextractorde vapor

Cámarade vacío

Contenedor con sustrato

Foto 4. Vaporización activa de sus-tratos, que incorpora un extractor deaire para aumentar la eficiencia depaso del vapor a través de él.

Tuberías detransmisión

de vapor

Campana de inyección de vapor

Cámara contenedora de sustrato

Caldera generadora de vapor

Extractor de vapor

Contenedores

Caldera

ma de vaporización activa, se realizó laevaluación de temperatura del proceso deaplicación de calor en un sustrato compues-to por un 60% de tierra de hoja, 15% arena,15% de compost, y 10% de perlita. Paradicha evaluación, se utilizó un equipo va-porizador de fabricación nacional formadopor una caldera que vaporiza a una presiónmáxima de 25 Lb/pulg2, un extractor devapor, y un contenedor metálico con capa-cidad de 1 m3 de sustrato. Se procedió aaplicar vapor en el sustrato indicado, regis-trando las temperaturas alcanzadas en élcada tres minutos, y en cinco diferentespuntos del contenedor (foto 5).

Las temperaturas alcanzadas en lospuntos 1, 2, 3, 4 y 5 en tiempos que vandesde el minuto cero hasta los 35 minutos,se detallan en el cuadro 1.

En él se observa que mientras en lospuntos 1 y 2 se lograban las mayores tem-peraturas en cortos períodos de tiempo(99°C en 9 minutos), los puntos 3 y 4, queespacialmente se ubicaban más distantesdel punto de inyección de vapor, no lograronalcanzar los 99°C de los otros tres puntos,además de tomar más tiempo en elevar sutemperatura.

Como conclusión se puede señalarque, en este tipo de substrato, el procesodebe tener un tiempo de duración superiora los 30 minutos para lograr una esteriliza-ción completa del contenido del contenedor,la cual se conseguiría sobre los 80ºC. Tra-bajos realizados por INIA además demos-traron que una vez alcanzada la temperatura

Foto 5. Puntos de medición de tem-peratura de sustrato en un contene-dor metálico con capacidad de 1 m3.

1

3

5

2

4

Cuadro 1Temperaturas (°C) evaluadas cada 3 minutos, en un substrato de usonormal en viveros de la Región de O’Higgins, alcanzadas en los cincopuntos distintos del contenedor modelo Terramaster. Duración total

del proceso: 33 minutos

0 25 27 28 23 24 3 25 77 28 23 24 6 25 98 28 23 24 9 99 99 28 23 9112 99 99 28 23 9915 99 99 28 23 9918 99 99 28 23 9921 99 99 28 23 9924 99 99 28 23 9927 99 99 28 23 9930 99 99 95 95 9933 99 99 98 95 99

Minutos Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5

de 80ºC en cada punto de evaluación, conun tiempo adicional de 20 minutos se lo-graba el 100% de control de Fusariumcirsinatum.

En otros ensayos realizados por INIAen el control de Fusarium spp en sustratos,se comparó la eficiencia de desinfecciónde la vaporización, con y sin vapor activo,con el alcanzado por bromuro de metilo.Se estableció las ventajas del uso de vaporactivo, en relación al testigo sin desinfec-ción y aplicación de vapor pasivo. Los tra-tamientos entre aplicación de vapor activoy bromuro de metilo no mostraron diferen-cias significativas (figura 2).

En su mayoría los equipos vaporiza-dores nacionales e importados que esta-ban disponibles en el comercio, no conta-ban con la implementación necesaria paratrabajar el sistema de vapor activo. Sinembargo, en los últimos años han idosurgiendo empresas chilenas que fabricanequipos con la implementación necesariapara trabajar bajo el sistema de vaporactivo. En todo caso, en los que no lo

poseen, es fácil adaptarlos adicionándolesun extractor que se puede construir enmaestranzas locales.

Recomendaciones parala vaporización de sustrato

La vaporización se debe aplicar con elsustrato lo más seco posible. Una formapráctica de establecer el contenido ade-cuado de vaporización, es tomar una mues-tra y apretarla con la mano. Si se desprendeagua, el sustrato no está en el contenidode humedad adecuado. Si, por el contrario,se percibe levemente la humedad en lapalma de la mano, significa un buen con-tenido para vaporizar. En condiciones desaturación, el agua llena los macroporosdel sustrato e impide una adecuada difusióndel vapor en su interior; además, el aguapresente favorece la condensación, forman-do “caldos de sustrato”, o sea zonas dondese acumula agua. Por este motivo, antesde la vaporización es importante mantenerprotegido de la lluvia el volumen de sustratoa desinfectar.

En un estudio realizado por INIA, secomparó el proceso de vaporización en unsustrato formado principalmente por tierrade hoja con contenidos 20 y 33% de hume-dad. En mediciones de temperatura cadatres minutos, se constató que el sustratocon un contenido de humedad de un 20%,a los 15 minutos de iniciado el proceso devaporización alcanzaba una temperaturasuperior a los 80ºC, en los cinco puntos deevaluación considerados en el contenedorde la figura 5. Por el contrario, en el mismosustrato, con un contenido de humedad deun 33%, dicha temperatura se alcanzó, entodos los puntos del contenedor, a partirde los 54 minutos. Esto refleja la importan-cia de vaporizar el sustrato lo más secoposible.

Una vez vaporizado, para mantener elsustrato limpio y evitar su reinfestación,se requiere de un espacio protegido dondealmacenarlo. El lugar asignado debe teneruna amplitud adecuada para que los ope-radores puedan trabajar sin peligro deaccidentes.

Figura 2. Control de Fusarium spp en subs-trato, bajo tres alternativas de desinfección(Quillota, 2003).

% d

e ef

ectiv

idad

100

80

60

40

20

018

Testigo

86

BMe

58

Vaporpasivo

95

Vaporactivo

Foto 10. Equipoextractor de va-por, que permi-te aumentar laeficiencia de ladesinfección desustratos, bajoel sistema“bunker”. Lasflechas naran-jas indican elsentido del flujode vapor.

Sobre la base de los resultados delas pruebas efectuadas por INIA, se reco-mienda no usar el sustrato vaporizadohasta 24 ó 48 horas después de ser apli-cado el tratamiento y posterior ventilación,ya que, por descomposición de la materiaorgánica, se puede producir una acumu-lación de nitrógeno amoniacal, el cual, enexceso, llega a ser tóxico para las semillaso plantas.

Elección del equipoPara la adquisición de un equipo va-

porizador, se debe hacer primero un análisistécnico-económico, de modo de estimar laconveniencia de incorporarlo al sistemaproductivo. Previamente a la compra, hayque considerar el volumen y tipo de sustratoutilizado en el año, los meses de mayordemanda, la disponibilidad de un lugartechado para la ejecución del trabajo y elalmacenamiento del sustrato, suministrode agua, electricidad monofásica y com-bustible (petróleo), considerando la norma-tiva vigente.

Es importante conocer la capacidadde generación de vapor del equipo, la cualtiene que estar de acuerdo con el volumende sustrato que se maneja: se necesitan50 a 80 kilos de vapor por metro cúbico desustrato. Además, hay que obtener infor-mación sobre su rendimiento o tiempo deproceso y la dotación de mano de obra querequiere en su operación, de modo de lograraplicaciones oportunas.

Existen en Chile equipos vaporizadoresque cuentan con una caldera y contenedor,

diseñados para vaporizar un m3 de sustrato.Si se considera que vaporizar ese volumentoma un tiempo de 40 a 50 minutos, en 8horas de trabajo se puede alcanzar a tratarde 9,5 a 12 m3.

En nuestro país, la producción de plan-tas forestales en viveros se lleva a cabode dos maneras: en canchas y en bandejascon tubetes. La segunda forma requiere degrandes volúmenes de sustrato desinfec-tado, que en algunos casos superan los1.200 m3 al año. Ello demanda un sistemacon mayor eficiencia que los indicados: elde vaporización activa en “bunker” (fotos6, 7, 8, 9, y 10 tomadas en el predio deForestal CELCO, Región del Maule). Estesistema requiere la construcción de unaestructura contenedora del sustrato, concapacidad entre 4 y 5 m3, lo que permitevaporizar de 32 a 40 m3 de sustrato en unajornada de 8 horas. Para vaporizar 1.500m3 al año, se precisa usar el sistema entre36 y 50 días.

El costo de los equipos de vaporiza-ción, que incluye una caldera, contenedorcon capacidad de 1 m3, y extractor devapor, puede fluctuar entre los 5 y 8 mi-llones de pesos, dependiendo de las ne-cesidades y oportunidad de uso de sus-tratos desinfectados. Como referencia, almomento de escribir el artículo, la UF seencontraba en $18.250 y el valor del dólaren $543. En el caso de requerir los servi-cios de vaporización, existen actualmenteempresas que prestan el servicio, con unvalor de 5.500 a $7.000 más IVA por metrocúbico de sustrato vaporizado, que incluyeel gasto del petróleo y mano de obra. Sise considera que el bromuro de metiloestá cada vez más escaso y con valoressuperiores a $5.000 la bombona, el costode vaporización se hace competitivo, másaún cuando el sustrato desinfectado convapor está disponible para ser usado alas 24 horas del tratamiento y posteriorventilación.

Foto 6. Vista frontal de un contenedor de sustrato de unsistema de vaporización tipo “bunker”, con capacidad de4 m3.

Foto 7. Sistema de conducción del vapor por la cámara de vacío,desde el contenedor de sustrato hacia el extractor de aire(flechas naranjas indican dirección de salida del flujo de vapor).

Foto 8. Sistema “bunker”: inyección de vapor al sustrato, através de tuberías perforadas. Obsérvese los maderos deprotección, que evitan el contacto directo entre la carpa decubrimiento y las tuberías.

Foto 9. Sistema “bunker” con una caldera de construcción nacional, quegenera vapor y lo inyecta al interior del sustrato. Las “carpas” azules evitanpérdidas de vapor y temperatura.

Cubierta me-tálica ubicadaen el interior

del contenedor,para evitar pér-didas de calor

Base metálicadel contenedorcon perforacio-nes, para permitirla extracción ysalida del vapor

Puertas dedescarga del

sustrato

Sistema metálicoconductor del vapor

Carpa preparada pa-ra cubrir el sustrato

Tubería metálica, inyec-tora de vapor al sustrato

Maderos de protección