Actualmente, las principales industrias alimentarias en Colombia generan un promedio anual superior a los 12 millones de toneladas de residuos orgánicos sólidos, esto se debe a diversos factores como el crecimiento de la población y la producción de comidas ligeras. La papa es el cuarto cultivo más importante después del arroz, el trigo y el maíz, y desempeña un papel importante en la dieta humana a nivel mundial. En este contexto, la producción de papa entera en polvo está sustituyendo a la tradicional extracción de fécula, lo que impulsa su posicionamiento como alimento básico. El procesamiento industrial de la papa genera anualmente entre 70.000 y 140 mil toneladas de cáscaras en todo el mundo [1].

En el caso de Bogotá, el relleno sanitario Doña Juana recibe un promedio diario de 6.480 toneladas de residuos, de las cuales más del 50% corresponden a materia orgánica, incluyendo residuos provenientes del procesamiento de alimentos. Si bien la tecnología de los rellenos sanitarios ofreció una solución provisional frente a la gran cantidad de residuos generados por la producción y el consumo en las ciudades, las emisiones de metano, las dificultades en el manejo de lixiviados, la proliferación de vectores, los olores ofensivos y el alto costo del suelo ha impulsado la búsqueda de alternativas sostenibles que mitiguen estos impactos y promuevan el aprovechamiento de nutrientes bajo esquemas de economía circular [2].

En este sentido, se han desarrollado nuevas tecnologías para el tratamiento de residuos orgánicos que ofrecen corrientes de proceso con utilidad agrícola, pecuaria y alimenticia, tales como el compostaje, el vermicompostaje con la lombriz californiana (Eisenia foetida) [3], y más recientemente la bioconversión mediante la mosca soldado negra (Hermetia illucens) [4].

La mosca soldado negra es un organismo capaz de procesar una amplia variedad de residuos orgánicos. Presenta cinco etapas de desarrollo: huevo, larva, pre-pupa, pupa y adulto. Durante la etapa larvaria transforma los residuos en frass, un abono orgánico rico en nutrientes, al tiempo que acumula proteínas y grasas en su cuerpo, las cuales pueden ser utilizadas en la alimentación animal y en procesos oleo químicos [5].

Estudios previos sobre el compostaje empleando estas larvas demuestran que la composición del sustrato influye significativamente en el desempeño del proceso, el tamaño de las larvas, la reducción del sustrato y la composición nutricional tanto de las larvas como del frass [6], [7].

Según del Hierro y su equipo [8], la cáscara de papa proveniente de Solanum tuberosum presentó una tasa de bioconversión del 46,77% bajo condiciones de temperatura entre 18 y 34 °C, y una humedad relativa entre 70 y 83%. Este sustrato a base de papa es rico en carbohidratos, con bajo contenido de grasas y alto contenido de micronutrientes.

El presente artículo analiza el efecto de la densidad larvaria sobre el proceso de bioconversión de cáscaras de papa. Se describe la metodología empleada para la recolección y caracterización de las cáscaras, así como los diferentes tratamientos realizados. Además, se presenta el seguimiento del crecimiento de las larvas y la reducción del sustrato, junto con el análisis de los indicadores del proceso mediante métodos estadísticos. Finalmente, se exponen las conclusiones y recomendaciones para futuros ensayos.

Las cáscaras de papa utilizadas presentaron una humedad inicial del 81%, un contenido de cenizas del 1,37%, un pH de 6,1 y una relación C/N de 24:1. Estos valores indican una alta humedad, lo que implica altos costos asociados al transporte, así como un elevado contenido de carbono, particularmente carbohidratos [14].

Después de la eclosión y etapa de guardería de 5 días se obtuvieron 36.412 larvas por cada gramo de huevos. En la Figura 2 se presenta la distribución de eclosión de huevos por día. El segundo día registra el mayor número de huevos eclosionados con 29.124 larvas, las cuales fueron las seleccionadas para ser usadas en los ensayos y garantizar la uniformidad de edad.

Figura 2. Curva de eclosión de 0.1 g de huevos.

La cantidad de individuos obtenidos en este estudio fue superior a la reportada por Muñoz y Parada, quienes registraron 14.010 larvas/g de huevos [15]. Esta diferencia podría atribuirse a factores como la supervivencia de las larvas, la fertilidad de los huevos y las condiciones utilizadas en cada uno de los experimentos que afectan la tasa de natalidad. Figura 3.

Figura 3. Evolución del peso promedio en el tiempo.

La evolución del peso promedio de las larvas para cada tratamiento se presenta en la Figura 3. El tiempo en que el 50% de las larvas alcanzaron el sexto instar varió, la densidad más baja, con mayor cantidad de alimento finalizó el día 30 mientras que la densidad más alta finalizó en el día 36, esto se debe a la disponibilidad de nutrientes, y en particular de aminoácidos requeridos para completar el ciclo de pupa de las larvas. La alta relación carbono nitrógeno de las cáscaras de papa causan una deficiencia de proteínas prolongando la muda y la etapa larval, varios autores han reportado que las dietas altas en proteínas y grasas presentan altas tasas de crecimiento [16].

Con respecto al peso alcanzado por las larvas, se evidencia en la Figura 3 una relación inversamente proporcional a la densidad larvaria, lo que se explica por una menor cantidad de nutrientes por individuo; la mayor velocidad de crecimiento se observa en los primeros días y posteriormente el peso oscila en valores medios hasta el final del ensayo lo que revela que las larvas ya no acumulan masa después del día 16. El análisis ANOVA de los tamaños finales de las larvas demostró diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos con un nivel de confianza del 95%.

Figura 4. Evolución de la bioconversión.

En la Figura 4 se puede observar la evolución de la bioconversión de cada uno de los tratamientos mostrando una relación directamente proporcional con la densidad larvaria, el máximo valor alcanzado fue de 27,81% ± 0,0115, con una densidad de 3 larvas/cm3, que coincide también con los pesos promedios más bajos, el mayor número de larvas logró una mejor acumulación de biomasa larval. Otros autores han reportado tasa de bioconversión de 20,8 % para las larvas que son alimentadas a partir de residuos de alimentos [17]. El análisis ANOVA evidenció diferencias estadísticamente significativas de la bioconversión entre los tratamientos con un nivel de confianza del 95%.

En cuanto al contenido de cenizas, se puede verificar en la Figura 5 que el sustrato presentó un comportamiento variable, con valores que oscilaron entre 1,23% y 6,80%, mostrando una tendencia creciente a medida que avanzó el proceso. Esta acumulación de material mineral en el sustrato se debe a la continua reducción de materia orgánica volátil durante el compostaje, concentrando minerales que pueden ser útiles como fertilizantes cerrando el ciclo de nutrientes en sistemas alimentarios.

Las fluctuaciones presentadas durante los ensayos podrían estar relacionadas con la liberación de sales minerales que ocurre durante los procesos de muda o ecdisis de las exuvias de las larvas, ya que estas poseen minerales como calcio, magnesio y fósforo.

Figura 5. Evolución de las cenizas del sustrato.

La densidad larvaria posee una relación directa con la reducción de las cáscaras de papa alcanzando valores de 77%, 72 %, 59%, y 6% para 3, 2 1 y 0 larvas por cm² (ver Figura 6), el incremento de la densidad causa una mayor actividad respiratoria y de bioacumulación en el sistema.

Figura 6. Reducción de las cáscaras de papa.

En la Figura 7 se presenta la tasa de mortalidad con valores de 2,67%, 2,00%, y 1,60%. Para densidades de 3,2 y 1 larvas por cm² respectivamente, un mayor número de larvas por unidad de área y alimento incrementa la competencia por nutrientes, lo cual se refleja en un ligero aumento de la mortalidad de las larvas. No obstante, los valores registrados fueron inferiores al 3% en todos los tratamientos.

De acuerdo con Del Hierro y su equipo [8], los sustratos con mayor contenido de papa tienden a presentar tasas de mortalidad más elevadas, debido al alto contenido de glicoalcaloides en el pericarpio, produciendo trastornos gastrointestinales en las larvas neonatas.

Figura 7. Tasa de mortalidad.

Los resultados obtenidos en este experimento son consistentes con los reportados por otros autores, quienes han evaluado el uso de las larvas de Hermetia illucens en la degradación de diferentes tipos de residuos orgánicos.

Se logró la caracterización de los residuos sólidos orgánicos provenientes del procesamiento de residuos de cáscaras de papa, determinado que éstos sirven como alimento para las larvas de mosca soldado negra. Sin embargo, se recomienda la evaluación del efecto de adición de fuentes ricas en proteínas con el fin de incrementar el tamaño de las larvas y reducir el tiempo de bioconversión.

La densidad larval mostró una relación directamente proporcional con la bioconversión, la reducción del sustrato, y la mortalidad, aunque ésta última se mantuvo en valores inferiores al 3%. No obstante, la masa individual de las larvas se reduce al incrementar la densidad larvaria debido a una mayor competencia por los nutrientes.

El proceso de compostaje por medio de las larvas de mosca soldado negra, contribuye a la solución de dos problemas ambientales importantes: la generación de residuos orgánicos y la falta de fertilizantes naturales, cerrando el ciclo de nutrientes y contribuyendo a la implementación de la economía circular en el sector agrícola y pecuario.

A pesar de su potencial, aún existen limitaciones para la implementación a gran escala de esta tecnología, relacionadas con la disponibilidad y costo de las larvas, el control sanitario y la aceptación social. Se recomienda realizar investigaciones adicionales orientadas a evaluar los impactos ambientales, económicos y sociales del uso de larvas de mosca soldado negra en el compostaje de residuos de tubérculos.

Finalmente, se determinó que, la densidad larval del tratamiento 4 de 3,09 larvas/cm² presentó los mejores valores de bioconversión y reducción del sustrato. Se sugiere evaluar densidades superiores para identificar el punto óptimo de bioconversión, así como analizar la influencia de esta variable sobre el contenido de proteínas, grasas y quitina, junto con el perfil nutricional de las larvas para su aprovechamiento en la alimentación animal, y del residuo (frass) como abono orgánico.

Los autores expresan su agradecimiento a sus familias por el apoyo incondicional brindado durante el desarrollo de este trabajo. Asimismo, agradecen a la Universidad de América por la financiación del proyecto IIQ-014-2025, en el marco del cual se llevó a cabo esta investigación. Finalmente, extienden su reconocimiento a los colegas que contribuyeron al logro de los resultados presentados en este estudio.