Análisis espectrofotométrico de la materia orgánica durante el compostaje

Espectro FTIR compostaje
Espectro FTIR durante el compostaje
Como ya sabemos, durante el compostaje se produce la transformación de la materia orgánica motivada por la acción de los microorganismos. Esta transformación incluye un gran número de reacciones químicas que transforman la estructura de moléculas presentes en dicha materia orgánica, es decir, que la estructura de la materia orgánica evoluciona a lo largo del tiempo del proceso, cosa que podemos estudiar fácilmente. 
En la actualidad, existen muchas técnicas que nos permiten obtener información de estas transformaciones químicas como las técnicas espectrofotométricas. Estas se basan en cómo se comportan las moléculas cuando son irradiadas con una radiación espectrofotométrica concreta que dependiendo de su naturaleza, las altera de distinta forma. En el caso de la espectroscopía de infrarrojo (Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR), las moléculas absorben la energía del espectro infrarrojo que provoca vibraciones en los enlaces de los átomos. Por tanto, los espectros que obtenemos (una representación gráfica del efecto de esa interacción) nos pueden dar información de la presencia de determinados enlaces químicos ya que cada enlace “vibra” a una frecuencia característica, tal y como podemos observar en la figura.
Los autores de este trabajo estudiaron la materia orgánica durante el compostaje de residuos de la extracción del aceite de oliva. Como puede observarse, las estructuras alifáticas (que son menos complejas químicamente hablando) van disminuyendo en intensidad (pico en 2925 cm−1), lo contrario que las estructuras aromáticas (más complejas que las alifáticas, picos 1650 y 1511 cm−1). De hecho, este comportamiento lo han relacionado con la formación de moléculas más complejas como los ácidos húmicos y fúlvicos, fruto de la humificación de la materia orgánica motivada por estas transformaciones químicas.
Aunque esta técnica nos puede dar mucha información, suele utilizarse de forma cualitativa, es decir, para ver la evolución de algunas bandas características con el tiempo y no para relacionar su intensidad con la cantidad presente. 
The infrared spectra of the composted olive-mill waste/wheat straw mixture exhibited the same band pattern, indicating that no noticeable qualitative changes have occurred during the composting process. Changes during composting only band intensities, indicating that the increase of composting time does not involve significant changes in the compost composition. In our experiment, the intensity of some peaks was changed with the composting progress. In particular, the peak at 2925 cm−1 decreased as could correspond to a preferential biodegradation of aliphatic structures. Further, the peak at 1740 cm−1 also decreased. This unexpected decrease in carboxyl groups, which is not a typical behavior of composting material, can be explained by ester breakdown resulting in the release of alkyl material and the persistence of free carboxyl groups. This is typical in some composting material, e.g. sewage sludge. These results agree with those of Benny et al. (1996) and Ouatmane et al. (2000). 

In addition to the above observations, the peak at 1540 cm−1 decreased during the process, explaining the degradation of peptide structures. In contrast, the peaks at 1650 and 1511 cm−1 increased, showing the enrichment in aromatic C-C as compared with aliphatic carbon. This enrichment in aromatic structures was confirmed in our earlier studies about humic and fulvic acids characterization (Ait baddi et al., 2003b, c). On the other hand, the increase at 1420 and 1044 cm−1 indicated greater ash content, which agrees with the chemical analysis. With increasing duration of composting, infrared spectra become close to those obtained for mature composts reported by others authors (Inbar et al., 1989; Benny et al., 1996; Ouatmane et al., 2000).
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