1. Definición. 2. Proceso Productivo

Transcripción

1 COMPOSTAJE

2 1. Definición. El compostaje es un tratamiento biológico aerobio de materiales orgánicos que busca fundamentalmente estabilizar la materia orgánica al tiempo que sanea el material orgánico de microorganismos patógenos. Con ello se consigue reducir, de manera significativa, el poder de fermentación y los inconvenientes sanitarios de la incorporación al suelo de subproductos orgánicos de forma incontrolada. El compost es el producto estabilizado e higienizado del compostaje que ha sufrido una fase inicial y rápida de descomposición y se encuentra en proceso de humificación. Este compost, que es aprovechable agrícolamente, mejora la estructura, ayuda a reducir la erosión y ayuda también a la absorción de agua y nutrientes por parte de las plantas, es decir, incrementa el contenido de materia orgánica en los suelos. 2. Proceso Productivo Los sistemas de compostaje tienen como finalidad facilitar el control y la optimización de parámetros operacionales, para obtener un producto final con la suficiente calidad, tanto desde el punto de vista sanitario como de su valor fertilizante. El acortamiento del tiempo del proceso, la disminución de los requisitos de espacio y energía y de la seguridad higiénica de la planta de tratamiento son también factores decisivos para el diseño de estos sistemas de compostaje. Los sistemas utilizados se pueden clasificar en dos grupos: abiertos y cerrados. En los primeros, el compostaje se realiza al aire libre, en pilas o montones que pueden ser estáticos o por volteo, mientras que en los segundos, la fase de fermentación se realiza en reactores que pueden trabajar en continuo o discontinuo. 2.1 Sistemas abiertos Dentro de los sistemas abiertos, se ha de diferenciar entre sistema de compostaje abierto con pilas dinámicas ventiladas o pilas estáticas ventiladas Sistema de pilas dinámicas ventiladas El sistema de pilas aireadas mediante volteos es el más utilizado. Los subproductos se disponen en grandes pilas que regularmente son oxigenadas mediante volteos mecánicos (con palas excavadoras o, mejor, con volteadoras especializadas). Las pilas deben tener sección triangular o trapezoidal. Sus dimensiones vienen dadas por la superficie disponible en el lugar de tratamiento y el volumen de desechos a procesar, pero 1

3 deben de ser adecuadas para garantizar la aireación del material y una buena conservación del calor generado durante el proceso Sistema de pilas estáticas ventiladas La gran diferencia con el sistema de pilas dinámicas ventiladas reside en que en este sistema primero hay un movimiento del residuo para airearlo mientras que en el sistema estático la ventilación se realiza haciendo pasar aire por su interior mediante una bomba y una red de tuberías, sin mover la pila de material orgánico. La inversión inicial de este sistema es mayor que en el sistema dinámico así como un mayor coste energético. 2.2 Sistemas cerrados El sistema de compostaje cerrado más utilizado es el compostaje en reactores. Este tratamiento consiste en una fermentación aerobia controlada dentro de un contenedor cerrado totalmente, que cuenta con mecanismos de volteo, mezclado, aireación forzada, etc. Todo esto aumenta la velocidad del proceso. Pueden utilizarse contenedores aireados en discontinuo, y la maduración en pilas bajo techo, o realizar el compostaje en reactores rotatorios (tambores). Los sistemas cerrados son más modernos y tienen la ventaja de su rapidez y limpieza pero su elevado coste económico y los problemas derivados de la diversidad de los subproductos, hacen difícil su difusión. 2.3 Sistemas semicerrados Son sistemas que combinan la aireación forzada y el volteo para transformar la materia orgánica en un producto nutritivo para su aprovechamiento agronómico. Para los sistemas semicerrados se construyen túneles, donde se introduce el material estático, pero que cuentan con mecanismos de volteo, mezcla, aireación forzada, etc., aumentando la velocidad del proceso y la posibilidad de trabajar en continuo. 2.4 Proceso de compostaje En primer lugar, el proceso requiere de materia prima con altos niveles de materia orgánica biodegradable y que esté libre de metales pesados y compuestos tóxicos ya que se trata de un proceso biológico donde participan microorganismos. 2

4 El proceso de compostaje pasa por varias etapas (fases mesófila, termófila, de enfriamiento y de maduración) y en cada etapa actúa una familia específica de microorganismos que llevan a cabo la degradación y estabilización de la materia orgánica. Los microorganismos que intervienen en el proceso son muy diversos ya que, en general, provienen de la flora autóctona de los materiales de partida. En las primeras etapas predominan las bacterias, pero en las fases finales son los hongos adquieren gran importancia. Inicialmente la pila está más o menos a temperatura ambiente, pero conforme se va biodegradando la materia orgánica (o lo que es lo mismo estabilizando el residuo orgánico), se genera calor y también se consume oxígeno y la temperatura puede aumentar por encima de los 60 oc (Figura 1). La actividad de los microorganismos es más intensa en el interior de la pila y por tanto la degradación de la materia orgánica y el consumo de oxígeno también, ello implica que el interior de la pila de compostaje se empobrece en materia orgánica biodegradable y en oxígeno, lo que a su vez puede provocar por una parte la parada del proceso de compostaje y por otra ambientes anaerobios, por ello es necesario voltear la pila con el fin de introducir la materia orgánica periférica de la pila en el interior de la misma y/o airear el conjunto de la misma asegurando el carácter aerobio del proceso. Por lo tanto se repite el ciclo de etapas mesófila termófila hasta que finalmente se pasa a fase de maduración una vez la pila no alcanza temperaturas elevadas. Figura 1. Etapas del proceso de compostaje Desde el punto de vista microbiológico la finalización del proceso de compostaje se tipifica por la ausencia de actividad metabólica donde las poblaciones microbianas se presentan en fase de muerte por agotamiento de nutrientes. Finalmente, es necesario comprobar que los materiales se encuentren bien compostados, ya que los subproductos sin un grado de estabilidad suficiente pueden producir los mismos problemas derivados del uso de materiales en fresco, para ello se utilizan diferentes métodos 3

5 que se pueden clasificar de acuerdo a la naturaleza del parámetro que evalúan. Podemos distinguir de este modo tres categorías: Métodos basados en criterios biológicos: estudiando la actividad biológica Métodos que contemplan la respuesta vegetal. Métodos de análisis químico o físico químico del compost: se basan en la obtención de parámetros analíticos relacionados con la estabilidad del producto. La principal ventaja de estos métodos es la rapidez y comodidad del análisis químico Factores que influyen en el compostaje - Microorganismos: en el compostaje intervienen diversas especies de bacterias, hongos y actinomicetos, cuyas poblaciones se suceden a lo largo de las distintas fases del proceso. - Humedad: es uno de los principales parámetros a controlar, ya que en los casos en que resulte excesiva, el agua desplazará al aire contenido en los espacios intersticiales dando lugar a reacciones de anaerobiosis, lo que además de reducir la velocidad del proceso, suele generar malos olores. Los niveles óptimos de humedad están comprendidos entre 40 y 60%. - Temperatura: varía ampliamente a lo largo del compostaje, y resulta también de gran importancia para el control de las poblaciones microbianas predominantes en las distintas fases del proceso. Un requisito importante es que en la fase termófila se alcancen temperaturas suficientemente altas (60 70 ºC), capaces de reducir la población de microorganismos patógenos (higienización). - Aireación: dado que el compostaje es un proceso de oxidación, resulta imprescindible la presencia de un nivel adecuado de aire y por tanto de oxígeno, para lo cual se recurre al volteo periódico o a la ventilación forzada de las pilas. Cuando la aireación es insuficiente la fracción orgánica se descompone lentamente y de forma anaerobia, originando malos olores, menores temperaturas y un material de mala calidad. - Tamaño de partícula: dado que la actividad microbiana se desarrolla principalmente en la superficie de las partículas, cuanto mayor es la superficie del sustrato mayor será la rapidez del ataque microbiano. No obstante, un tamaño muy fino de partícula no es conveniente debido a los riesgos de compactación del sustrato, lo que dificultaría una aireación adecuada. Los tamaños de partículas considerados óptimos oscilan entre 1 y 5 cm. - ph: este parámetro afecta a las reacciones enzimáticas, de ahí que sea también un indicador importante de la evolución del compostaje. Las reacciones que más influyen en el ph son las de liberación de CO2, de ácidos orgánicos y de iones alcalinos. - Relación C/N: se precisa que en la mezcla inicial este parámetro presente un valor entre 25 y 30. Cuando los subproductos del sustrato superan el nivel de 30 denotan unos materiales ricos en carbohidratos y pobres en compuestos nitrogenados, y en tales circunstancias las reacciones biológicas se ralentizan por falta de nitrógeno, 4

6 mientras que si la relación es inferior a este rango, el nitrógeno puede perderse por volatilización en forma de amoníaco, especialmente a ph alcalino y temperaturas elevadas. En general, se debe garantizar que exista una proporción considerable de nitrógeno disponible y necesario para el desarrollo de la actividad microbiana que interviene en la descomposición del material orgánico. - Naturaleza química del sustrato: la naturaleza de los compuestos estructurales influyen en la velocidad del proceso de degradación. Así, cuando predominan los compuestos tales como la lignina, celulosa, grasas, etc. la degradación de los subproductos es mucho más lenta que cuando predominan los compuestos orgánicos de bajo peso molecular. Asimismo, el contenido y proporción de los nutrientes esenciales para el metabolismo microbiano (carbono, nitrógeno, fósforo, microelementos, etc.) también presentan una gran influencia en la velocidad del compostaje Compostaje dirigido Como ya se ha comentado, la principal aplicación del compost es como enmienda orgánica en agricultura, es decir, como un material destinado a mantener o incrementar el contenido de materia orgánica del suelo, pero también puede ser utilizado como fertilizante siempre que se cumplan los parámetros establecidos en la normativa, con el objetivo de incrementar el rendimiento de las cosechas, con beneficios que se manifiestan de forma más clara a medio y largo plazo. Pero además de estas aplicaciones, que se pueden considerar tradicionales, ligadas eminentemente a la agricultura, el compost puede encontrar aplicación en otros campos más innovadores y la calidad exigida al mismo puede variar. Uno de los más prometedores y que requiere de un compost de alta calidad es la elaboración de substratos, aplicación en la que puede ser utilizado sólo o mezclado con otros productos, como sustituto de materiales como la turba, que es un recurso escaso y no renovable, a lo que se suma la capacidad probada del compost para actuar como supresor de enfermedades de las plantas, que es atribuida a la acción de los microorganismos naturales del compost, constituyendo así una alternativa ecológica al uso de pesticidas. Otro extenso campo de aplicación y que requiere de un compost de calidad menor es la restauración ambiental; así por ejemplo, su uso puede estar en el sellado de vertederos, en la restauración de canteras, de escombreras de mina, en la regeneración de terrenos afectados por incendios forestales, revegetación de taludes, descontaminación de suelos, como biofiltro en la retención de contaminantes y para la desodorización. Indudablemente, la calidad exigida al compost estará condicionada por el destino que se le va a dar, pero siempre cumpliendo una calidad mínima. 5

7 Una vez tenidas en cuenta todas estas aplicaciones, se puede hablar de que si bien es cierto que el proceso de compostaje está muy estudiado, son muchas las posibilidades de mejora del proceso, fundamentalmente respecto a los materiales de partida y la manipulación del proceso con el objeto de la obtención de compost a la carta en función del destino buscado para el producto final, lo que se ha denominado compostaje dirigido. 3. Productos/Subproductos Obtenidos En el proceso de compostaje o en cualquiera de sus variantes el producto obtenido es el denominado compost, material orgánico de aprovechamiento íntegro que puede requerir de un tratamiento mecánico posterior si se requiere adecuar el tamaño de partícula. 4. Idoneidad de los subproductos En la actualidad se asocia frecuentemente el compostaje con la gestión de la materia orgánica procedente de los residuos sólidos urbanos (RSU), pero diversas materias orgánicas biodegradables también pueden ser compostadas, tales como lodos de depuradora, restos vegetales provenientes de poda, estiércoles y purines, residuos forestales, etc. siendo interesantes aquellos productos orgánicos biodegradables que se producen en gran cantidad y dan lugar a problemas de manejo o eliminación. El caso de los restos de industrias agroalimentarias parece, por lo tanto, interesante y más si se tienen en cuenta las características de los mismos: altos niveles de materia orgánica biodegradable, contenido interesante de nutrientes, libre de metales pesados y compuestos tóxicos. Por otro lado, el proceso de compostaje permite trabajar con diversos subproductos y más cuando las materias brutas no presentan separadamente las características idóneas, de tal manera que se pueden combinar varias para obtener mezclas adecuadas de tal forma que no falte de nada y todo esté en la adecuada proporción. En este caso la industria de transformados vegetales puede aportar variedad de subproductos y otros materiales de partida, como agentes estructurantes (poda) o lodos de depuración que se generan vinculados, y normalmente cerca, a su actividad principal. Hay que destacar que, aunque prácticamente todos los subproductos generados en el sector de transformados vegetales son aptos para utilizar en esta tecnología, la diferencia de nutrientes y humedad en ellos hace que lo más conveniente sea el uso de mezcla de subproductos para lograr un compost más homogéneo y de mayor calidad. El compostaje de restos orgánicos, que incluye gran cantidad de restos vegetales, está muy extendido a nivel doméstico con numerosos tipos de compostadores que hay en el mercado, 6

8 pero queda clara su aplicación a una escala mayor si se tienen en cuenta los aspectos comentados anteriormente. 5. Ventajas e Inconvenientes Ventajas Baja inversión capital. Bajo coste de mantenimiento y poca cantidad de mano de obra especializada. Ahorro en abonos. Ahorro en gestión de subproductos. Reducción de la contaminación, sanea el material orgánico. Reducción de sólidos volátiles aproximadamente igual a la obtenida por vía anaerobia Formación de un producto final inodoro, parecido al humus, que es biológicamente estable. El compost mejora de la salud de la tierra y de las plantas. Inhibe el crecimiento de hongos y bacterias que afectan a las plantas. Mejora la estructura, dando soltura a los suelos pesados y compactos y ligando los sueltos y arenosos. Mejora la porosidad, y por consiguiente la permeabilidad y ventilación. Incrementa la capacidad de retención de humedad, al mismo tiempo el compost otorga un buen drenaje al suelo, volviéndose un elemento indispensable para evitar la erosión. Confiere un color oscuro en el suelo ayudando a la retención de energía calorífica. Mejora las propiedades físicas del suelo y hace más fácil el manejo de éste para el trabajo. Aporta organismos (bacterias) capaces de transformar los materiales insolubles del suelo en alimento para las plantas. Aumenta el rendimiento de los cultivos, cuando el compostaje ha sido utilizado con una madurez adecuada y en dosis normales. El compost neutraliza elementos tóxicos. Inconvenientes Principalmente, elevado costo de energía asociado al suministro de oxígeno necesario, fundamentalmente en los sistemas cerrados. Control de aireación mas difícil que con otros métodos. Gran requerimiento de espacio y organización. En el transcurso del proceso se pueden producir gases con olores desagradables si el proceso no se desarrolla de forma adecuada; especialmente durante los volteos. En caso de mal funcionamiento del proceso de compostaje, el metano no es recuperado. Pueden producirse contaminación de aguas por arrastre de las sustancias más solubles (esto puede atenuarse dejando crecer vegetación en los bordes de las pilas). Mal funcionamiento en condiciones climáticas lluviosas. 7

9 Requiere un volumen de agente de abultamiento mayor que otros sistemas. Costos de transporte hacia y desde la ubicación de la central de compostaje (consumo de petróleo, pago de fletes). La colecta debe ser prácticamente diaria por razones higiénicas lo que encarece el proceso (si no, el residuo se pudre, llegan moscas, huele mal, ). 8