La esterilización del suelo con vapor ( soil steaming ) es una técnica agrícola que esteriliza el suelo con vapor en campos abiertos o invernaderos. Las plagas de los cultivos vegetales, como las malas hierbas, las bacterias, los hongos y los virus, se eliminan mediante vapor caliente inducido que hace que las proteínas celulares vitales se desplieguen . Biológicamente, el método se considera una desinfección parcial. Importantes bacterias resistentes al calor y formadoras de esporas pueden sobrevivir y revitalizar el suelo después de enfriarse. La fatiga del suelo se puede curar mediante la liberación de sustancias nutritivas bloqueadas dentro del suelo. El vapor conduce a una mejor posición de partida, un crecimiento más rápido y una resistencia fortalecida contra las enfermedades y plagas de las plantas. Hoy en día, la aplicación de vapor caliente se considera la mejor y más eficaz forma de desinfectar el suelo enfermo, la tierra para macetas y el compost . Se está utilizando como una alternativa al bromometano , cuya producción y uso fueron restringidos por el Protocolo de Montreal . "El vapor mata eficazmente los patógenos calentando el suelo a niveles que causan la coagulación de las proteínas o la inactivación de las enzimas ". [1]
La esterilización del suelo permite liberar de forma segura y rápida los suelos de sustancias y organismos nocivos para las plantas, como:
Otros efectos positivos son:
Mediante modernos métodos de vaporización con vapor sobrecalentado a 180–200 °C se puede lograr una desinfección óptima del suelo. El suelo absorbe solo una pequeña cantidad de humedad. Los microorganismos se activan una vez que el suelo se ha enfriado. Esto crea un ambiente óptimo para el cultivo instantáneo con plántulas y semillas. Además, el método de vaporización integrada puede promover una repoblación orientada a objetivos del suelo vaporizado con organismos beneficiosos. En el proceso, el suelo primero se libera de todos los organismos y luego se revitaliza y amortigua microbiológicamente mediante la inyección de un activador de suelo a base de compost que contiene una mezcla natural de microorganismos favorables (p. ej. Bacillus subtilis , etc.).
En la práctica, también se encuentran disponibles diferentes tipos de aplicación de este tipo de vapor, entre ellos, el vaporizado del sustrato, el vaporizado de la superficie y el vaporizado del suelo profundo.
Se utilizan varios métodos para la vaporización de superficies, entre los que se encuentran: la vaporización de superficies, la campana vaporizadora, la grada vaporizadora, el arado vaporizador y la vaporización al vacío con tuberías de drenaje o sistemas de tuberías móviles.
Para elegir el método de vaporización más adecuado, se deben tener en cuenta ciertos factores como la estructura del suelo, el cultivo de plantas y el rendimiento de la zona. En la actualidad, se están desarrollando métodos más avanzados, como la vaporización en sándwich o la vaporización en sándwich parcialmente integrada, con el fin de minimizar el consumo de energía y los costos asociados tanto como sea posible.
La vaporización profunda del suelo es un concepto adoptado por la empresa noruega Soil Steam International AS. Han desarrollado una tecnología que hace descender el vapor hasta 30 cm de profundidad en el suelo. Esto se hace en un proceso continuo y su último prototipo logró tratar 1 hectárea en 20 horas. Al vaporizar el suelo a esta profundidad, llegan a la profundidad suficiente para evitar que el arado de otoño haga surgir nuevas semillas, hongos o nematodos. Esto significa que el suelo se mantiene libre de malezas, semillas, hongos y nematodos durante muchos años después de una operación de vaporización profunda del suelo.
El vaporizado de superficies con láminas especiales (vaporizado de láminas) es un método que se ha establecido durante décadas para vaporizar grandes superficies de entre 15 y 400 m2 en un solo paso. Si se aplica correctamente, el vaporizado de láminas es sencillo y muy económico. El uso de vellón aislante resistente al calor y no descomponible ahorra hasta un 50% de energía, reduce significativamente el tiempo de vaporizado y mejora la penetración. Se pueden vaporizar superficies de hasta 400 m2 en un solo paso de trabajo en 4-5 horas hasta una profundidad de 25-30 cm / 90 °C. El uso de vellón aislante sintético resistente al calor y no descomponible, de 5 mm de espesor, 500 gr / m2 , puede reducir el tiempo de vaporizado en aproximadamente un 30%. A través de un inyector de vapor o un tubo perforado, se inyecta vapor debajo de la lámina después de que se haya tendido y lastrado con sacos de arena.
El rendimiento del área en un paso de trabajo depende de la capacidad del generador de vapor (por ejemplo, caldera de vapor):
El tiempo de vaporización depende de la estructura del suelo y de la temperatura exterior y es de 1 a 1,5 horas por cada 10 cm de profundidad de vaporización. De esta forma, el suelo alcanza una temperatura de aproximadamente 85 °C. No se recomienda utilizar el molino para aflojar el suelo, ya que la estructura del suelo puede volverse demasiado fina, lo que reduce su capacidad de penetración para el vapor. El uso de palas es ideal para aflojar el suelo. Los mejores resultados se pueden lograr si el suelo está grumoso a mayor profundidad y granulado a menor profundidad.
En la práctica, trabajar con al menos dos hojas simultáneamente ha demostrado ser muy eficaz. Mientras una hoja se utiliza para vaporizar, la otra se prepara para la inyección de vapor, con lo que se evitan huecos innecesarios para vaporizar.
La vaporización por vacío, que se realiza a través de un sistema de tuberías fijo o móvil en la profundidad de la zona a vaporizar, es el método que logra la mejor penetración. A pesar del alto costo de inversión, la instalación fija de sistemas de drenaje es razonable para áreas de uso intensivo, ya que se pueden alcanzar profundidades de vaporización de hasta 80 cm.
A diferencia de los sistemas de drenaje fijos, en los sistemas de aspiración móviles las tuberías se encuentran en la superficie. Se conecta una tubería de aspiración central formada por tubos galvanizados de acoplamiento rápido con una distancia regular de 1,50 m y los extremos de las mangueras se introducen en el suelo hasta la profundidad deseada con una herramienta especial.
La superficie de vaporización está cubierta con una lámina especial de vaporización y lastrada por todos lados, como en el caso de la vaporización con láminas. El vapor se inyecta por debajo de la lámina a través de un túnel de inyección y protección. Mientras que en superficies cortas de hasta 30 m de longitud el vapor se inyecta frontalmente, en superficies más largas el vapor se introduce en el centro de la lámina mediante una conexión en T que se ramifica hacia ambos lados. En cuanto la lámina se infla a aproximadamente 1 m por la presión del vapor, se pone en marcha la turbina de aspiración. En primer lugar, se extrae el aire del suelo a través de las mangueras de aspiración. Se crea un vacío parcial y el vapor se aspira hacia abajo.
En la fase final, cuando se alcanza la profundidad de vaporización necesaria, el ventilador funciona sin interrupción y se expulsa el vapor sobrante. Para garantizar que este vapor sobrante no se pierda, se lo devuelve debajo de la lámina.
Al igual que con todos los demás sistemas de vaporización, se requiere un período de post-vaporización de aproximadamente 20 a 30 minutos. El tiempo de vaporización es de aproximadamente 1 hora por cada 10 cm de profundidad de vaporización. El requerimiento de vapor es de aproximadamente 7 a 8 kg/ m2 .
El requisito más importante, como en todos los sistemas de vapor, es que el suelo esté bien aflojado antes de vaporizar, para asegurar una penetración óptima.
La técnica de presión negativa genera una temperatura adecuada del suelo a una profundidad de 60 cm y se logra un control completo de nematodos , hongos y malezas . En esta técnica, el vapor se introduce debajo de la vaina de vapor y se fuerza a entrar en el perfil del suelo mediante una presión negativa. La presión negativa se crea mediante un ventilador que succiona el aire del suelo a través de tuberías de polipropileno perforadas enterradas . Este sistema requiere una instalación permanente de tuberías perforadas en el suelo, a una profundidad de al menos 60 cm para protegerlas del arado . [4]
Una campana de vaporización es un dispositivo móvil, fabricado con materiales resistentes a la corrosión como el aluminio, que se coloca sobre la superficie a vaporizar. A diferencia de la vaporización de láminas, no se requieren pasos de trabajo costosos, como la colocación y el pesaje de las láminas, pero la superficie vaporizada por paso de trabajo es menor en relación con el tamaño de la campana.
En el exterior, la campana se coloca manualmente o mediante un tractor con un brazo de suspensión especial de 4 puntos pretensado. El tiempo de vaporización es de 30 minutos para una penetración de hasta 25 cm de profundidad. De este modo, se puede alcanzar una temperatura de 90 °C. En los invernaderos de gran tamaño, las campanas se fijan a rieles. Se elevan y se mueven mediante cilindros neumáticos. Las campanas pequeñas y medianas de hasta 12 m2 se elevan manualmente mediante una palanca basculante o se mueven eléctricamente con cabrestantes especiales.
El método de vaporización en sándwich, desarrollado en el marco de un proyecto conjunto entre DEIAFA, la Universidad de Turín (Italia, www.deiafa.unito.it) y Ferrari Costruzioni Meccaniche (véase la imagen), combina el vapor en profundidad y en superficie y ofrece un método eficaz para introducir vapor caliente en el suelo. El vapor se introduce simultáneamente en el suelo desde la superficie y desde la profundidad. Para ello, la zona que debe estar equipada con un sistema de inyección de vaporización en profundidad se cubre con una campana de vaporización. El vapor penetra en el suelo al mismo tiempo desde arriba y desde abajo. Las láminas no son adecuadas, ya que debajo de la cubierta se genera una alta presión de hasta 30 mm de columna de agua.
La cocción al vapor en sándwich ofrece varias ventajas. Por un lado, se puede aumentar el consumo de energía hasta 120 kg de vapor por m2 / h. En comparación con otros métodos de cocción al vapor, se puede lograr un ahorro de energía de hasta un 30% y, en consecuencia, se reduce el consumo de combustible (por ejemplo, fueloil). El mayor consumo de energía conduce a un calentamiento rápido del suelo, lo que reduce la pérdida de calor. Por otro lado, solo se necesita la mitad del tiempo de cocción al vapor habitual.
Comparación de la cocción al vapor de sándwiches con otros métodos de inyección de vapor en relación con la producción de vapor y la demanda de energía (*):
(*) en suelo máx. 30% de humedad
Está claro que la cocción al vapor tipo sándwich alcanza la mayor producción de vapor con la menor demanda de energía.
El vaporizado en sándwich parcial integrado es un método avanzado combinado para vaporizar únicamente las áreas que se van a plantar y dejar de lado deliberadamente las áreas que no se van a utilizar. Para evitar el riesgo de reinfección de las áreas vaporizadas con plagas provenientes de áreas no vaporizadas, se pueden inyectar organismos beneficiosos directamente en el suelo higienizado a través de un activador de suelo (por ejemplo, compost especial). El vaporizado en sándwich parcial permite obtener más ahorros potenciales en el proceso de vaporizado.
La vaporización en pilas se utiliza para el tratamiento térmico de compost y sustratos como el césped. Dependiendo de la cantidad, el material a vaporizar se apila hasta una altura de 70 cm en cajas de vaporización o en pequeños remolques volcadores. El vapor se inyecta de manera uniforme a través de colectores. Para grandes cantidades, se utilizan contenedores de vaporización y cajas de tierra que están equipados con sistemas de succión para mejorar los resultados de vaporización. Las cantidades mínimas se pueden vaporizar en pequeños dispositivos de vaporización especiales.
La cantidad de suelo vaporizado debe ajustarse de tal manera que el tiempo de vaporización sea de 1,5 h como máximo para evitar que se condensen grandes cantidades de agua en las capas inferiores del suelo.
En sustratos ligeros, como el césped, el rendimiento por hora es significativamente mayor.
La esterilización moderna del suelo por vapor fue descubierta por primera vez en 1888 (por Frank en Alemania) y fue utilizada comercialmente por primera vez en los Estados Unidos (por Rudd) en 1893 (Baker 1962). Desde entonces, se ha construido una amplia variedad de máquinas de vapor para desinfestar suelos de invernaderos comerciales y de viveros (Grossman y Liebman 1995). En la década de 1950, por ejemplo, las tecnologías de esterilización por vapor se expandieron desde la desinfestación de tierra para macetas y mezclas para invernaderos hasta la producción comercial de rastrillos a vapor y cuchillas a vapor tiradas por tractores para fumigar pequeñas hectáreas de flores cortadas y otros cultivos de campo de alto valor (Langedijk 1959). Hoy en día, se están desarrollando tecnologías de vapor aún más efectivas. [1]