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    Diseño de un fertilizante granular a base de abono orgánico enriquecido con minerales para cultivos de hortalizas
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Márquez Sarabia, Carlos Bernardo; Valencia Ochoa, Drochss Pettry
    El presente proyecto se centró en el diseño de un fertilizante granular orgánico, utilizando un abono orgánico elaborado con subproductos de los ingenios azucareros como cachaza, vinaza, cenizas y bagazo y enriqueciendo su contenido de nutrientes con la incorporación de materias primas de carácter orgánico. Inicialmente, se realizaron análisis fisicoquímicos para determinar las deficiencias nutricionales tanto del abono orgánico como del suelo empleado para la producción de hortalizas. A su vez, la revisión bibliográfica fue fundamental para identificar los requerimientos agronómicos específicos de los cultivos de hortalizas, con un enfoque particular en el cultivo experimental de tomate. La metodología implementada incluyó la selección de materias primas ricas en nutrientes como fósforo, potasio, calcio, magnesio, boro y azufre, y la granulación de la forma física polvo del abono orgánico y materias primas seleccionadas. A través de técnicas de mezcla y granulación, se logró un fertilizante con tamaño de partícula de 2.0 a 4.0 mm, humedad del 3.0% y dureza de 2 kgf/in2, necesarias para garantizar la estabilidad física de los gránulos de fertilizante en su aplicación en el campo. El fertilizante desarrollado fue evaluado en un cultivo experimental de tomate, utilizando un diseño experimental de bloques completos al azar con 4 tratamientos y 4 réplicas. Los tratamientos incluyeron aplicaciones de fertilizante orgánico, fertilizante tradicional y un testigo sin ningún tipo de aplicación del fertilizante. Los resultados mostraron un significativo incremento en el crecimiento vegetativo, la floración y la producción de frutos en las plantas tratadas con el fertilizante orgánico diseñado. Estos resultados destacan el potencial del fertilizante como una alternativa sostenible y efectiva para mejorar la productividad y calidad de los cultivos de hortalizas en la región. Este estudio demuestra que es posible desarrollar un fertilizante granular aprovechando subproductos industriales y materias primas de naturaleza orgánica cómo Leonardita, Yeso Agrícola, Roca Fosfórica, Silicato de Magnesio, Ulexita, Bentonita, Ácidos Húmicos y Fúlvicos.
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    Diseño de un producto y proceso industrial aprovechando el bagazo de malta obtenido de la producción de cerveza artesanal
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2020) Castillo Ramírez, Miguel Ángel; Castro Cabrera, José Julián; Gil Gómez, Sebastián; Useche Caicedo, Juan Alejandro; Valencia Ochoa, Drochss Pettry
    En la actualidad, se ha incrementado la necesidad de reutilizar los residuos orgánicos con el fin de convertirlos en productos de valor agregado para la sociedad, esto se debe a los altos índices de contaminación que estos generan y el deseo de implementar una economía circular. De manera que el bagazo de malta es considerado un residuo en donde el porcentaje de obtención es considerablemente alto, a causa de que en el mercado colombiano del 2019 se estimaron aproximadamente 2720 toneladas de bagazo derivadas de la producción de cerveza artesanal, además, este material representa el 85% de los subproductos generados en dicha producción y tiene valores nutricionales que pueden ser potencialmente aprovechados. Por otro lado, uno de los factores más importantes ha sido el incremento de las empresas cerveceras artesanales en el país, lo que crea una mayor oportunidad de aprovechamiento relacionada al bagazo de malta. En este proyecto se diseñó un proceso para el aprovechamiento del bagazo de malta resultante de las cerveceras artesanales. En un principio se evaluaron las propiedades nutricionales del bagazo y su aplicación en diferentes sectores, luego se consultaron diferentes alternativas de uso para este material, dando como resultado que las barras de cereal para consumo humano sería la mejor opción. Posteriormente se diseñó la planta de producción con la metodología SLP y se determinaron las condiciones de operación a través de una simulación en SIMIO, logrando aprovechar hasta un 100% del bagazo resultante en las empresas cerveceras artesanales del Valle del Cauca. Por último, se realizó un análisis financiero bajo riesgo de la implementación del proyecto, obteniendo un VPN promedio de $4.045.375.625, el cual indica que el proyecto es factible financieramente.
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    Sustainable optimization of rice production in Colombia: Integrating intermittent irrigation strategies, cultivar selection, and heat-resistant genotypes for greenhouse gas emission mitigation and preservation of agricultural yields in diverse climatic conditions
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Loaiza Mera, Sandra Patricia; Jaramillo Botero, Andrés; Valencia Ochoa, Drochss Pettry; Pittelkow, Cameron
    La sostenibilidad en la producción de arroz en América Latina es crucial para preservar nuestros ecosistemas, prevenir la degradación del suelo y contribuir a la mitigación del cambio climático. Este estudio se centró en enfrentar desafíos específicos relacionados con la gestión del agua, las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), la selección de variedades de arroz e identificación de genotipos resistentes a condiciones de altas temperaturas. La implementación de prácticas como el riego de alternancia de inundación y secado (AWD) se exploró como estrategia para mantener los rendimientos del cultivo, reduciendo al mismo tiempo el impacto ambiental. Se evaluaron diversos cultivares en términos de emisiones de metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), rendimiento del grano y su contribución al calentamiento global. Además, se investigó el cambio de inundación a riego intermitente en diversas regiones colombianas, revelando beneficios significativos en la reducción de emisiones y la preservación de los rendimientos del cultivo. La eficiencia en el uso de fertilizantes y la gestión óptima del agua emergieron como prácticas clave para lograr una producción de arroz más sostenible. En resumen, este estudio proporciona una visión integral y estratégica para mejorar la sostenibilidad de la producción de arroz, considerando la gestión eficiente del agua y la reducción de emisiones de GEI en contextos regionales específicos. La creciente demanda de arroz en América Latina requiere prácticas sostenibles de riego para abordar la escasez de agua y reducir las emisiones de GEI. Este estudio investiga el potencial de AWD en comparación con métodos convencionales en el cultivo de arroz tropical en Colombia. Durante cuatro temporadas, los tratamientos AWD (AWD5cm y AWD10cm) demostraron una reducción del 19-56% en el uso acumulado de agua, especialmente en estaciones secas. Además, AWD redujo significativamente las emisiones de CH4 en un 72-100% y las emisiones de N2O en un 12-70%, resultando en una reducción del 25-73% en el potencial de calentamiento global (PCG) en comparación con el control, con un impacto mínimo en la productividad del cultivo (5.2-8.2 Mg ha-1). Los hallazgos sugieren que AWD es una estrategia prometedora para mitigar las emisiones de GEI en el cultivo de arroz tropical a pesar de las barreras de adopción. La selección de cultivares emerge como un factor crítico en la mitigación de GEI, como se demostró en un estudio paralelo sobre cuatro cultivares comerciales de arroz en dos regiones de Colombia. Los resultados indicaron que las emisiones de CH4 y el GWP fueron relativamente bajos debido al drenaje frecuente del campo, con las emisiones de N2O contribuyendo en su mayoría al GWP. Variedades específicas, como F-67 y F-Itagua, redujeron significativamente el GWP en un 32-61%, principalmente a través de la reducción de las emisiones de N2O. Este estudio destaca el papel de la selección de variedades de arroz en la reducción de las emisiones de N2O bajo irrigación no continua, una práctica crucial para abordar el cambio climático y la escasez de agua. Además, esta investigación contrasta el impacto de la gestión del agua en tratamientos de riego intermitente e inundado en dos regiones colombianas, Tolima y Casanare. Al evaluar las emisiones de CH4 y N2O, el PCG y el rendimiento del cultivo para dos variedades comerciales de arroz, los hallazgos revelan que la transición de la inundación al riego intermitente reduce significativamente las emisiones de CH4 en aproximadamente un 100% en ambas regiones. Notablemente, se observa una reducción del 54 al 78% en las emisiones de N2O en Tolima, del 6 al 46% en sistemas de secano y un 100% en sistemas irrigados con manejo de la humedad del suelo durante la fertilización en Casanare. En general, el GWP experimenta una reducción que oscila entre el 62 y el 85% en Tolima, del 14 al 62% en sistemas de secano y un 100% en el sistema irrigado en Casanare, destacando el potencial del riego intermitente para minimizar el GWP global y preservar los rendimientos. Por último, una investigación centrada en variedades comerciales de arroz y genotipos resistentes al calor en la región de Tolima bajo riego intermitente e inundado reveló una reducción en las emisiones de CH4 (74-75% en variedades comerciales, 81-95% en genotipos) y una reducción del 61-85% en el GWP. No se observaron diferencias significativas en las emisiones de N2O entre cultivares y tratamientos, enfatizando el papel de la gestión de recursos hídricos sobre la selección de cultivares. A pesar de proporcionar valiosos conocimientos y reconocer las limitaciones del estudio, se propone la investigación futura para explorar el impacto de condiciones climáticas extremas en la sostenibilidad y productividad de diferentes cultivares de arroz. Esta investigación abre la puerta a un estudio más profundo de estrategias de mitigación en diversos aspectos de las prácticas agronómicas del arroz, como los tipos de siembra, el manejo de fertilizantes y la selección de genotipos. El objetivo es determinar el impacto ambiental de estas estrategias sin comprometer la seguridad alimentaria y económica del agricultor. Adicionalmente, este estudio proporciona una base de conocimiento crucial sobre el comportamiento de los cultivos de arroz bajo diferentes prácticas de manejo del riego en condiciones arroceras contrastantes. Asimismo, ofrece información valiosa acerca de los factores de emisión de CH4 y N2O, constituyendo contribuciones significativas para la elaboración de inventarios a nivel nacional y departamental de gases de efecto invernadero en Colombia. Estas contribuciones son fundamentales para fortalecer las Acciones de Mitigación Nacionalmente Apropiadas (sigla en inglés: NAMAs). Además, se busca proporcionar apoyo a los agricultores, permitiéndoles evaluar y considerar qué tipo de prácticas agronómicas pueden contribuir efectivamente a reducir el impacto ambiental y mejorar sus condiciones socioeconómicas y de seguridad alimentaria.