ESTUDIO DE VIABILIDAD DE UNA PLANTA DE COMPOSTAJE

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1 ESTUDIO DE VIABILIDAD DE UNA PLANTA DE COMPOSTAJE 44

2 1.-INTRODUCCIÓN SITUACIÓN ACTUAL DE LA GESTIÓN DE LODOS DE 4 DEPURADORA 3.- LEGISLACIÓN APLICABLE Legislación sobre la aplicación agrícola de los lodos de 6 depuradora Legislación sobre la aplicación agrícola del compost Legislación aplicable a plantas de fermentación DIGESTION AEROBIA Proceso Parámetros de control durante el proceso Uso de los composts SUB-PRODUCTOS QUE SE PUEDEN UTILIZAR ESTUDIO DE VIABILIDAD DE LA PLANTA Estimaciones de las necesidades para el proceso de compostaje Estudio Económico Financiación de la inversión Gastos de la explotación Ingresos Análisis de la inversión CONCLUSIÓN 50 1

3 1.- INTRODUCCIÓN La creciente generación de residuos que ha traído consigo el progreso y el establecimiento de la sociedad del bienestar, así como el propio crecimiento poblacional que se está experimentado en el mundo, pone de manifiesto la necesidad de buscar las mejores alternativas de gestión y tratamiento adecuado para los mismos. Estos aspectos, unidos a otros como la excesiva explotación de materias primas o el cambio climático y su repercusión sobre el suelo, hacen necesaria la introducción de tecnologías que sean capaces de recuperar aquellos materiales contenidos en los desechos aún aprovechables, de reintroducir en el ciclo productivo aquellos productos susceptibles de reciclado o bien el desarrollo e implantación de tecnologías aptas para la eliminación de aquellos materiales que no pueden ser reutilizados ni reciclados. En este sentido, y atendiendo a la creciente producción de residuos orgánicos asociados a la depuración de aguas residuales, y en particular las aguas residuales de las empresas de los transformados de frutas y hortalizas, así como los sub-productos generados en dichos procesos de transformación, se plantea el tratamiento para la valorización y aprovechamiento de este tipo de residuo que en realidad es una fuente de riqueza que bien gestionada se convierte en un recurso muy valioso para la agricultura y el medio ambiente, especialmente en la Región de Murcia, donde la actividad agraria tiene un peso muy fuerte en la economía y existe un gran riesgo de desertificación del suelo. El objetivo se convierte en completar el ciclo de vida de la materia orgánica que se nos presenta en forma de lodo de depuradora y sub-productos orgánicos obtenidos de dichos procesos, tratándola de manera que se facilite su flujo en la naturaleza, contando así con un recurso adicional en lugar de un problema del que deshacerse. Mediante el presente documento técnico se quiere poner sobre la mesa la materialización de dicho objetivo, y para ello se procede a predefinir, justificar y valorar la construcción de una planta de compostaje para el tratamiento de lodos. 2

4 El proceso de compostaje es una de las mejores opciones para el tratamiento de los lodos de depuración procedentes de Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales, cocompostado con otro tipo de residuos como los restos vegetales o sub-productos de las industrias de transformados de frutas y hortalizas. El compostaje es una técnica empleada desde hace años para valorizar residuos orgánicos y se presenta como una alternativa al problema de la eliminación de los lodos y sub-productos, respetando el medio ambiente y consiguiendo un enmendante orgánico de buena calidad para su utilización agrícola, además de tener resueltos los problemas higiénicos sanitarios de olores, etc. En general los biosólidos producidos en depuradoras de núcleos urbanos poco industrializados y de industrias de transformados se caracterizan por su alto contenido en materia orgánica y un contenido nada despreciable de nutrientes para las plantas, además de tener muy bajos contenidos de metales pesados. Esta composición hace que el biosólido pueda utilizarse como enmendante orgánico de suelos agrícolas, especialmente en aquellos con bajos niveles nutricionales y valores de ph ligeramente alcalinos. De hecho su utilización produce mejoras muy importantes en gran número de propiedades físicas, químicas y biológicas, lo que se traduce en un incremento de su productividad. Por otra parte, es preocupante la degradación a la que se ven sometidos los suelos, tanto agrícolas como forestales, disminuyendo la capacidad de producción de biomasa el suelo y produciendo a nivel agrícola, considerables pérdidas. Esta situación de degradación de los suelos se debe fundamentalmente a las condiciones climatológicas, agravadas por la periodicidad de las lluvias torrenciales que ejercen una fuerte erosión sobre los mismos. Esto repercute desfavorablemente en los suelos, disminuyendo la capacidad de retención de agua, estabilidad de agregados y porosidad, con la consiguiente pérdida de estructura del suelo. Además se produce un empobrecimiento de materia orgánica y nutrientes minerales, así como disminución de las poblaciones microbianas en el suelo. La valorización agrícola de este tipo de residuos se asocia al concepto de reutilización y, por tanto, a la asignación de un cierto valor económico añadido. Si se tiene en cuenta que hoy en día, el mayor problema para la agricultura es la disminución de la materia 3

5 orgánica en los suelos, sobre todo en áridos y semiáridos, no es de extrañar el gran impulso que está tomando el uso de este tipo de residuos para estas actividades. La reutilización de lodos de depuradora es una práctica habitual desde hace bastante tiempo. En la mayoría de ocasiones se reutilizan los lodos tal cual salen de la estación depuradora, es decir, únicamente con tratamientos de digestión aerobia o anaerobia. Lógicamente, aunque desde el punto de vista agronómico es un producto totalmente válido, (siempre que, obviamente, cumpla las condiciones establecidas en la ley, en cuanto a su composición), desde el punto de vista de estabilidad e higiénico-sanitario es un producto susceptible de mejorar. Hay que tener muy en cuenta el contenido en metales pesados en los lodos y los suelos receptores que, aunque se encuentra limitado por la normativa, no dejan de ser contaminantes peligrosos que pueden acumularse tanto en el suelo como en la cadena trófica (bioacumulación). Es necesario, por esto, controlar no solo el contenido en metales pesados de los lodos si no también la concentración en suelos receptores y la cantidad máxima admisible por ellos. La planta que se proyecta tratará además de los lodos de depuradora, restos vegetales procedentes de poda y limpieza y sub-productos orgánicos produciéndose de esta manera una complementariedad de los residuos y sub-productos para la realización del compost La mezcla de los residuos vegetales con lodos de depuración y/ sub-productos de la industria de transformados de fruta y hortalizas es bastante interesante de cara a que se pueden conseguir condiciones de partida óptimas para favorecer un buen compostaje. 2.- SITUACIÓN ACTUAL DE LA GESTIÓN DE LODOS DE DEPURADORA La Directiva 91/271/CEE, del Consejo, de 21 de Mayo de 1991 sobre tratamiento de aguas residuales presenta como objetivo principal la ordenación de la retirada y tratamiento de las Aguas Residuales Urbanas y de las Aguas Residuales Industriales. Dentro de su ámbito de aplicación queda prohibido el arrojo de los lodos de depuradora a las aguas superficiales desde el año 1999 y establece metodologías de evacuación para los mismos apuntando la necesidad de controlar las alternativas para su gestión. La 4

6 directiva también obliga, desde su entrada en vigor en Enero de 2006, a la depuración de aguas urbanas en poblaciones de más de 2000 habitantes equivalentes que viertan en aguas continentales. A consecuencia de la aplicación de esta normativa, en los últimos diez años, el porcentaje de aguas depuradas en España ha aumentado más de un 50 %. La mejora medioambiental que esta medida supone para los cauces a los que estas aguas eran vertidas es evidente, pero, inevitablemente, este crecimiento ha ido acompañado de un aumento proporcional de la cantidad de lodos generados durante el proceso de depuración. Los lodos producidos en la depuradora pueden utilizarse directamente como enmienda agrícola, valorizarse energéticamente o bien enviarse a vertedero, si no cumple con lo dispuesto sobre metales en el Real decreto 1310/1990. Una de las alternativas para obtener un producto con mejores propiedades agronómicas que el lodo original es el compostaje. El compost presenta una serie de ventajas frente a la aplicación directa de los lodos, entre ellas se encuentran las siguientes: - El compost es una excelente enmienda orgánica de suelos, mejorando sus propiedades físicas (estabilidad, porosidad, permeabilidad) y químicas (actividad biológica). - El compost facilita la retención de humedad en el suelo. - Dada la temperatura a la que se produce el compost (entre 60 y 70 ºC), se garantiza la destrucción de los gérmenes que pudiera haber en la materia orgánica. - El compost, una vez producido, puede almacenarse durante períodos de tiempo suficientemente largos. - El compost es más fácil de manejar que los lodos. - El transporte desde el centro de producción (planta de compostaje) es más barato que el de lodos (se transporta menos agua). Las instalaciones de compostaje pueden tratar conjuntamente o en líneas diferentes, diferentes flujos de residuos orgánicos. - El compost puede aprovecharse para otros usos además de la agricultura, como restauración de espacios degradados, revegetación de obra pública, recubrimiento de vertederos, 5

7 No obstante, la producción de compost también conlleva una serie de inconvenientes, principalmente de índole económica, como son: - Elevado coste de las instalaciones y de su gestión. - Alto coste del transporte desde la EDAR a la planta de compostaje. El secado térmico produce un lodo más ligero y aséptico que el original. Este producto presenta buenas propiedades para utilizarse como materia prima en la producción de compost (propiedades conglomerantes), aplicarse directamente en agricultura (alta cantidad de materia orgánica y bajos niveles microbiológicos), valorizarlo energéticamente (mayor poder calorífico que el lodo fresco) y/o enviarlo a vertedero (al eliminar el agua se reducen costes). Otra de las ventajas que presenta el secado térmico es que puede utilizarse como una fuente de cogeneración, por la que la planta puede autoabastecerse, o incluso vender energía eléctrica. Otro tipo de tratamientos que también se pueden aplicar a los lodos son: digestión anaerobia, gasificación o pirólisis. Algunos lodos procedentes de la industria pueden aprovecharse como subproductos en otras industrias, si bien este aprovechamiento resulta complicado dados los altos costes de transporte y la necesidad de encajar adecuadamente oferta y demanda. Con respecto a situación actual, por tanto, se concluye que se cumple con lo establecido en el II Plan Nacional de Residuos de Depuradora, destinándose el lodo producido en su gran mayoría a la aplicación agrícola 3.- LEGISLACIÓN APLICABLE Legislación sobre la aplicación agrícola de los lodos de depuradora La Directiva (86/278/CEE) del Consejo de 12 de junio de 1986, relativa a la protección del medio ambiente y, en particular, de los suelos, en la utilización de los lodos de depuradora en agricultura, es el marco legal para la aplicación de lodos a los suelos cultivados. La transposición de esta norma comunitaria a la legislación española se hace por el "Real Decreto 1310/1990, de 29 de octubre, por el que se regula la utilización de los lodos de depuradora en el sector agrario". (BOE nº 262 de ) y por la Orden Ministerial de 26 de octubre de 1993 (BOE de ) que añade algunos requisitos, 6

8 tales como la obligación del suministro de información de la estación depuradora de una ficha semestral elaborada por la entidad que gestiona los lodos de uso agrícola de forma que permita controlar las cantidades dedicadas a fines agronómicos. Además de las exigencias de documentación y de fijar la metodología de análisis, la aplicación de lodos deberá cumplir las siguientes especificaciones técnicas que se exponen en el mencionado Real Decreto y Orden ministerial. Los suelos sobre los que podrán aplicarse los lodos tratados deberán presentar una concentración de metales pesados máxima establecida. Sólo podrán ser utilizados en la actividad agraria lodos tratados, es decir, por vía biológica, química o térmica, o por cualquier otro procedimiento que reduzca, de forma significativa, su poder de fermentación y los inconvenientes sanitarios de su utilización. En la Directiva se contempla también el almacenamiento a largo plazo, sin embargo en España no está autorizada esta aplicación. Las cantidades máximas de lodos que podrán aportarse al suelo por hectárea y año se limitarán de acuerdo con el contenido en metales pesados de los suelos y lodos a aplicar Legislación sobre la aplicación agrícola del compost En desarrollo de lo dispuesto en el Reglamento (CE) n.º 2003/2003 del Parlamento Europeo y del Consejo de 13 de octubre de 2003, relativo a los abonos, se publicó el Real Decreto 824/2005, de 8 de julio, sobre productos fertilizantes que complementa el citado Reglamento Real Decreto 506/2013, de 28 de junio, sobre productos fertilizantes, e introduce la regulación de nuevos tipos de abonos y enmiendas así como establece la normativa básica en lo relativo a todos estos productos y las normas necesarias de coordinación con las comunidades autónomas. En el nuevo Real Decreto 506/2013, de 28 de junio, sobre productos fertilizantes, Enmienda orgánica se define como: enmienda procedente de materiales carbonados de origen vegetal o animal, utilizada fundamentalmente para mantener o aumentar el contenido en materia orgánica del suelo, mejorar sus propiedades físicas y mejorar también sus propiedades o actividad química o biológica, cuyos tipos se incluyen en el grupo 6 del anexo I. Compostaje: proceso controlado de transformación biológica aeróbica y termófila de materiales orgánicos biodegradables que da lugar a los tipos de 7

9 abonos o enmiendas orgánicos, cuyas características se detallan en los grupos 2 y 6 del anexo I. a) Enmienda orgánica Compost. Obtenido por la descomposición de materiales orgánicos biodegradables, bajo condiciones controladas. Se exige: a. Una materia orgánica total del 35% b. Humedad entre 30 y 40% c. C/N inferior a 20 d. Piedras, de > a 5mm, no superarán el 5% e. Metales, vidrios y plásticos, de > 2 mm no superarán el 3% f. El 90% de partículas pasará por la malla de 25mm Se informará sobre: a. ph, Conductividad Eléctrica (CE) b. C/N, humedad máxima y mínima, materia prima utilizada y proceso de elaboración. Se declarará y garantizará: m.o. total, C orgánico, N total (si supera el 1%), N orgánico (si supera el 1%), N amoniacal (si supera el 1%) P2O5 total (si supera el 1%), K2O total (si supera el 1%), Acidos húmicos y Granulometria Además deberá tenerse en cuenta lo dispuesto en el anexo V del citado RD 506/2013 dedicado a Criterios aplicables a productos fertilizantes elaborados con residuos y otros componentes orgánicos donde exige para los abonos orgánicos: 1.- Porcentaje de nitrógeno orgánico. El contenido en nitrógeno orgánico, deberá ser, al menos, un 85% del N total. 2.- Granulometría. De forma general el 90%, deberá pasar por una malla de 10 mm. 3.- Límite máximo de microorganismos. Cuando la materia prima sea de origen orgánico, deberá acreditar que no superan los siguientes niveles máximos de microorganismos: 8

10 - Salmonella: Ausentes en 25 gramos de producto elaborado - Escherichia Coli < 1000 Número más probable NMP por gramo de producto elaborado. 4.- Límite máximo de metales pesados. Los productos fertilizantes elaborados con materia prima de origen animal o vegetal no podrán superar el contenido de elementos pesados indicado en el cuadro siguiente, según su clase A, B o C: Metal Pesado Limite de concentración Sólidos: mg/kg de m.s Líquidos: mg/kg Clase A Clase B Clase C Cd Cu Ni Pb Zn Hg Cr (total) Cr (VI) El compost se aplicará al suelo siguiendo los códigos de buenas prácticas agrarias. Los productos de clase C no podrán aplicarse en suelos agrícolas en dosis superiores a 5 toneladas de materia seca por ha y año. En zonas de especial protección, a efectos del cumplimiento del RD 140/2003, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad de agua de consumo humano, las CCAA podrán modificar la dosis anterior. En la aplicación agrícola de compost y de lodos hay que tener en cuenta, además, la ya comentada Ley 10/98 de Residuos y el Real Decreto 261/1996, de 16 de febrero, contra la contaminación producida por nitratos procedentes de fuentes agrarias. 9

11 3.3.- Legislación aplicable a plantas de fermentación La construcción de una planta de fermentación de productos orgánicos, como cualquier otra actividad industrial, está sometida a las licencias, autorizaciones o permisos correspondientes. Es de esperar que con la aplicación de la Ley 16/2002 de Prevención y control Integrados de la Contaminación, a través de la Autorización Ambiental Integrada, se facilite estas gestiones administrativas, en beneficio de la actividad empresarial y de una mayor eficacia ambiental. No obstante se aportan algunas ideas que pueden ser de utilidad. Según la Ley 6/2001, de 8 de mayo de modificación del Real Decreto Legislativo 1302/1986 de 28 de junio de evaluación de impacto ambiental (BOE 9 de mayo 2001), los depósitos de lodos no figuran en el anexo I donde se relaciona la lista de las 21 categoría de proyectos o instalaciones industriales que deberán someterse a una evaluación del impacto ambiental, pero figuran en el grupo 9 del anexo II de proyectos que podrán someterse a una evaluación de impacto ambiental cuando lo decida el órgano ambiental. Las plantas de compostaje figuran en el "Catálogo de actividades potencialmente contaminadoras de la atmósfera" en el anexo II del Decreto 833/1975, de 6 de febrero por el que se desarrolla la Ley 38/1972 de 22 de diciembre, de protección del ambiente atmosférico. En el anexo IV de dicho Decreto, se exponen los "Niveles de emisión de contaminantes a la atmósfera para las principales actividades industriales potencialmente contaminadoras de la atmósfera". 4. DIGESTION AEROBIA Proceso El compostaje es un proceso dinámico debido a la actividad combinada de una amplia gama de poblaciones que se suceden en función de las condiciones ambientales del proceso. Cada población tiene unas condiciones más adecuadas para su desarrollo, 10

12 comenzando a aparecer una determinada población cuando otra está desapareciendo, completándose así las actividades de los distintos grupos. Para la correcta elección del sistema de tratamiento es preciso conocer por un lado las características de partida de la materia prima a compostar, el propio proceso de compostaje y las características de los distintos métodos por los que se puede llevar a cabo de forma controlada la fermentación y maduración de la mezcla de materiales orgánicos. Es también fundamental el estudio de los condicionantes que se desprenden de la ubicación de la planta, limitaciones de espacio, proximidad a núcleos de población, climatología, etc.. Se describe brevemente a continuación las distintas fases y necesidades del proceso de cara a su mejor conocimiento que facilite la elección de la alternativa de tratamiento. En la primera etapa del compostaje aparecen bacterias y hongos mesofílicos que liberan ácidos a partir de la descomposición de la materia orgánica, provocando una disminución del ph. Después de subir la temperatura en el compost, las bacterias predominantes son las termofílicas, que conducen a hongos termófilos que aparecen después de 5 ó 10 días. En las últimas etapas, o período de maduración, aparecen mohos y actinomicetos, que contribuyen a la humificación del compost. Para la mayoría de los residuos orgánicos biodegradables, una vez que el contenido en humedad está en un nivel idóneo y la masa está aireada, el metabolismo microbiano se acelera, por lo que no suele ser necesario añadir un inóculo a la mezcla. Los microorganismos aerobios, que utilizan oxígeno, desarrollan tejido celular a partir de nitrógeno, fósforo, carbono y otros nutrientes. Gran parte del carbono orgánico sirve como fuente de energía y se expulsa del sistema en forma de dióxido de carbono. Otro aspecto importante es la necesidad de eliminar microorganismos patógenos durante el proceso de compostaje ya que casi siempre están presentes en los residuos a compostar. Si el compostaje se realiza adecuadamente, las altas temperaturas que se alcanzan durante periodos de tiempo suficientemente prolongados, junto con la competencia por los nutrientes, hacen que el producto final sea sanitariamente correcto. 11

13 Las fases que se producen a lo largo del proceso de fermentación son las siguientes: - Fase de latencia, que corresponde al período de adaptación de los microorganismos al nuevo medio creado en la zona de fermentación. Normalmente no es necesaria durante este período la adición de microorganismos seleccionados, pues en la mayoría de los casos los microorganismos presentes en los residuos son suficientes para dar lugar al proceso fermentativo. - Fase inicial. Coincide con un incremento muy importante de la población microbiana y una elevación brusca de la temperatura que pasa en un día de 25 a 50 º C debida a la oxidación de los materiales más fácilmente biodegradables. Estos cambios se producen más rápidamente si la humedad del material y el suministro de aire son óptimos aunque la duración en general oscila entre 2 y 5 días. A esta etapa se la conoce también como etapa mesófila pues los microorganismos mesófilos son los que inician el proceso, aumentan la temperatura y provocan el desarrollo de los termófilos. - Fase termófila o de alta velocidad, durante la cual se alcanza y se mantiene la temperatura más elevada del proceso (entre 55 y 70º C). Se caracteriza por elevadas velocidades de consumo de oxígeno, reducciones elevadas de los sólidos volátiles y por presentar un mayor potencial de producción de malos olores. En esta fase es crítica para la buena evolución del proceso y es muy importante que se lleve a cabo correctamente, por lo que se debe mantener un control de la misma para asegurar la calidad final del producto, especialmente mediante el seguimiento de los perfiles de temperatura y evitando episodios anóxicos en la pila. Durante esta fase se produce una disminución de la relación C/N debido al consumo de la materia orgánica rápidamente biodegradable. Su duración oscila, dependiendo de la tecnología utilizada, entre una y ocho semanas. Así mismo, durante esta fase se produce la higienización de los residuos para lo que se debe mantener durante un cierto tiempo la temperatura de toda la masa en valores elevados en torno a los 65 70ºC. En el apartado de control del proceso se explica con detalle. 12

14 - Fase de maduración. Corresponde a una fermentación secundaria, muy lenta, durante la cual se produce un descenso muy lento de la población microbiana y de la temperatura (hasta los 40ºC) así como un menor consumo de oxígeno y menores problemas de olores. Durante esta fase se produce la degradación de los compuestos orgánicos más refractarios y la humificación, transformándose algunos compuestos orgánicos en coloides húmicos y se alcanza la relación adecuada C/N de 20. Es conveniente que la transformación posterior de los coloides húmicos en humus se realice en el propio campo donde se aplique el compost, por lo que no es conveniente prolongar esta fase por un tiempo superior a tres meses Parámetros de control durante el proceso RELACIÓN CARBONO-NITRÓGENO Es uno de los factores más importantes del proceso, tanto desde el punto de vista de su buen desarrollo y optimización de nutrientes como por su importancia ambiental al reducirse las emisiones si este parámetro está bien ajustado y el proceso transcurre bien controlado. El intervalo óptimo para la mayoría de los residuos orgánicos está entre 25 y 35. Cuando esta relación está descompensada del lado del carbono, el proceso transcurrirá muy lento debido a las dificultades que encontrarán los microorganismos mesófilos de acceder al nitrógeno como nutriente, la competencia entre ellas limitará la reproducción de sus poblaciones y por tanto su acción descomponedora será reducida. El proceso no se desarrollará de forma adecuada porque entre otros motivos, la temperatura no ascenderá a valores adecuados y no se podrá asegurar la higienización de la mezcla. En el lado contrario, si se tiene en cuenta que el destino del compost es su aplicación agrícola y que el nitrógeno es uno de los tres grandes nutrientes para los cultivos, se comprende el gran interés por evitar las pérdidas. Estas se producen cuando las cantidades de carbono asimilable son pequeñas respecto a las de nitrógeno. Este es el caso de sustancias que contienen carbono y son resistentes al ataque microbiano, o por 13

15 el contrario, en el caso de sustancias como los lodos, que contienen mayor cantidad de nitrógeno no compensado con carbono y son descompuestas con rapidez, produciéndose las indeseables emisiones. En el transcurso del compostaje, el contenido de nitrógeno disminuye, debido a la volatilización del amoníaco. Las pérdidas mayores se producen en los primeros días cuando la amonificación es mayor y cuando las circunstancias de alto valor de ph y elevada temperatura favorecen las pérdidas amoniacales. Las pérdidas máximas se presentan a temperaturas próximas a 35º y no con las temperaturas máximas. Durante el proceso, las pérdidas suelen situarse en torno al 10%. La mezcla de un residuo con una relación C/N alta, como por ejemplo los restos de poda o caña de río pulverizada empleados también como material estructurante, con un residuo rico en nitrógeno y, por lo tanto, con relación C/N baja (por ejemplo, lodos de depuradora) permite lograr relaciones óptimas para el compostaje. CONTENIDO EN HUMEDAD Para el control del contenido en humedad es necesario que la fermentación se realice bajo techo y que la superficie de apoyo de la mezcla tenga un sistema eficaz para evacuar el agua sobrante y esté perfectamente drenada. Un exceso de agua impide la circulación de aire a través de la masa de residuos, forzando la fermentación anaerobia y provocando malos olores. La falta de humedad disminuye la velocidad de los procesos biológicos ya que las reacciones microbianas se desarrollan en un entorno acuoso. El contenido en humedad óptimo está en el rango del 45 a 60 %. La humedad puede ajustarse mediante la mezcla de componentes o la adición de agua. Cuando el contenido en humedad del compost cae por debajo del 40%, se reduce la velocidad de fermentación. A lo largo del proceso de compostaje la humedad irá disminuyendo a causa del calor generado debido a la metabolización microbiana de la materia orgánica. En caso de alcanzarse una gran sequedad de la masa de residuos, habrá que proceder a su riego. 14

16 CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO La presencia de oxígeno en cantidad suficiente es necesaria para que el proceso se realice en condiciones aerobias. Si se produce un déficit de oxígeno, se inician procesos de descomposición anaerobia responsables de malos olores y generación de lixiviados. Dado que las cantidades de aire necesarias son importantes y se debe producir flujo del mismo por arrastre del dióxido de carbono producido durante la digestión e inyección de oxígeno, puede utilizarse esta aportación de aire también como un regulador de la temperatura. Por tanto, el aire se utiliza no sólo para la oxidación sino también para bajar la temperatura cuando ésta se eleva demasiado. Por otra parte una correcta aireación asegura gran actividad microbiana que implica que se alcancen temperaturas altas que contribuyen a la higienización completa de la mezcla. MEZCLA INICIAL La relación C/N y el contenido en humedad son dos factores esenciales a la hora de establecer cómo deberían mezclarse diversos materiales orgánicos para su compostaje aerobio. Como ya se ha comentado en apartados anteriores, se propone la mezcla de los lodos y sub-productos de la industria de transformados de fruta y hortalizas, con restos de poda, materiales presentes y fácilmente accesibles en el municipio y que suponen una fuente de carbono para compensar la riqueza en nitrógeno de los lodos, además de un buen material estructurante que asegure una porosidad adecuada. MEZCLA/VOLTEO La mezcla del material es de gran importancia para conseguir una distribución uniforme de nutrientes y microorganismos. Esta mezcla se puede conseguir por medios mecánicos o por volteo del material. Este volteo, además de contribuir a la mezcla, provoca la aireación del sistema. Como la frecuencia del volteo depende del contenido en humedad, las características de los residuos o las necesidades de aire, es imposible especificar una frecuencia mínima de volteo o número de vueltas en términos generales 15

17 TEMPERATURA Durante el compostaje y siempre que la humedad y la aireación sean adecuadas, la temperatura sufre la siguiente evolución. Inicialmente, los residuos fermentables se encuentran a temperatura ambiente. Enseguida, los microorganismos, que disponen de abundantes nutrientes, proliferan y la temperatura va incrementándose considerablemente. El aumento de temperatura observado en los residuos se produce por las reacciones exotérmicas asociadas al metabolismo respiratorio. A las pocas horas, se alcanzan los 40ºC, finalizando la fase mesofílica y entrando la fase termofílica. La temperatura sigue subiendo y, la mayor parte de los microorganismos iniciales mueren y son reemplazados por otros resistentes a esas temperaturas. Más tarde, decrece gradualmente y se vuelve otra vez a temperaturas mesofílicas en el período maduración caracterizado por una reducción paulatina de la actividad biológica y por una estabilización de los productos orgánicos obtenidos. Durante la primera fase del compostaje se producen incrementos de temperaturas hasta valores altos que pueden alcanzar los 70ºC, pero que no deben prolongarse mucho en el tiempo por inhibición de gran tipología de bacterias imprescindibles en la descomposición. La temperatura de compostaje debe alcanzar valores que presenten garantías sanitarias por higienización y, a la vez, pueda existir una población de microorganismos que asegure un compostaje adecuado. Esta temperatura de trabajo se ha fijado en torno a los 55ºC. La temperatura se puede adecuar controlando el caudal de aire introducido mediante sistema de aireación forzada o, como se verá para el compostaje en hileras, indirectamente, variando la frecuencia del volteo. En general la temperatura de la pila caerá de 5 a 10 ºC después de su volteo, pero vuelve a su temperatura anterior unas horas después. Las temperaturas de las hileras descienden después de 10 a 15 días, cuando se ha oxidado la materia orgánica fácilmente biodegradable. De hecho, el perfil de temperatura depende de cada tipo de material y de las condiciones en que se composta. En líneas generales, por debajo de 35ºC la 16

18 actividad de los microorganismos aumenta con la temperatura. Entre 35 y 55ºC casi se mantiene constante y a partir de los 70ºC baja. ph El ph es otro parámetro importante para evaluar el medio microbiano y la estabilización de los residuos. En general los hongos toleran un amplio rango de ph (5 8) pero las bacterias tienen un margen más estrecho (6 a 7.5). También hay que tener en cuenta que a determinados valores del ph se pueden producir precipitaciones de nutrientes esenciales para los microorganismos. Así mismo, valores altos del ph da lugar a pérdidas de nitrógeno en forma de amoníaco. El valor del ph varía durante el proceso. En los primeros días de compostaje el ph cae a 5 o menos. Durante esta etapa la masa orgánica está a temperatura ambiente, comienza la reproducción de los microorganismos y sube rápidamente la temperatura. Entre los productos de esta etapa inicial están los ácidos orgánicos de cadena corta, que causan una disminución del ph. Después de aproximadamente tres días, la temperatura llega a la etapa termofílica y el ph empieza a subir hasta aproximadamente 8 ó 8.5. El valor del ph cae ligeramente durante la etapa de enfriamiento y llega hasta un valor en el rango 7 a 8 en el compost maduro. Si el grado de aireación no es adecuado, se producirán condiciones anaerobias, el ph caerá hasta aproximadamente 4-5 y el proceso de compostaje se complicará por producción de emisiones y retrasos en su descomposición. CONTROL DE OLORES La mayoría de los problemas de olores están asociados al desarrollo de condiciones anaerobias dentro de la pila de compost. Para minimizar estos problemas es importante adecuar el tamaño de las partículas asegurando una granulometría que permita una estructura porosa de la mezcla, la humedad debe permanecer dentro de la horquilla óptima y airear para mantener las condiciones aerobias de la masa durante su 17

19 tratamiento. En función del sistema de compostaje estas condiciones se pueden controlar de una u otra manera. Partiendo de que las emisiones de olores son prácticamente inevitables, se deben valorar las afecciones que producen estos olores y estudiar la idoneidad del sistema de compostaje e instalaciones asociadas para minimizar el impacto Uso de los composts El compost se utiliza tanto para abono como acolchado de la tierra. Mejora el color, calidad y cantidad de las frutas, hortalizas, flores y plantas ornamentales. Es un producto muy rico, se puede utilizar puro como abono orgánico o mezclarse con tierra de jardín. Se debe recordar que el ph del compost es neutro, y por tanto idóneo para la mayoría de las plantas. Algunos ejemplos de cómo usar el compost: Abonado de fondo en cultivos hortícolas Abonado de cobertura: se trata simplemente de esparcir una capa de 1 cm de grosor de compost alrededor de las plantas (sin tocar los tallos). Mezcla para germinar semillas: se puede utilizar en algunos casos puro y en otros mezclados con turba Mezcla para macetas: se debe añadir mezclado con tierra del terreno. Árboles y frutales: se ubica el compost alrededor de la base y se riega bien. 5. SUBPRODUCTOS QUE SE PUEDEN UTILIZAR 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, purines, residuos 18

20 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, prácticamente 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, pero queda clara su aplicación a una escala mayor si se tienen en cuenta los aspectos comentados anteriormente. 6.- ESTUDIO DE VIABILIDAD DE LA PLANTA Este proyecto comprende una implantación modular de las instalaciones que permite las ampliaciones necesarias para el funcionamiento correcto en todas las fases y desarrolla la solución constructiva de las instalaciones de la primera fase, dejando espacios correctamente ubicados y habilitados para proceder a futuras ampliaciones de forma ordenada y armoniosa. Los criterios seleccionados como prioritarios para el 19

21 dimensionamiento de la instalación han perseguido en todo momento los siguientes objetivos: - Efectividad de la planta. - Funcionalidad de la planta. - Mínimo impacto medio-ambiental. No cabe duda que los tres aspectos mencionados se encuentran interrelacionados y, por supuesto, condicionados por el presupuesto disponible. EFECTIVIDAD DE LA PLANTA: Se ha buscado en todo momento el diseño de una planta efectiva en cuanto a los rendimientos obtenidos en la obtención de compost y en la relación al consumo de energía eléctrica por tonelada de material de partida. FUNCIONALIDAD DE LA PLANTA: La funcionalidad de la planta se ha analizado desde los siguientes aspectos: OPTIMIZACIÓN DE LOS RECURSOS DISPONIBLES: Con independencia de un correcto dimensionamiento, la optimización de los recursos se ha conseguido buscando un equilibrio a partir de los condicionantes iniciales impuestos para el diseño de la planta. Así, se reducirá al mínimo los movimientos de tierra, evitando el sobredimensionamiento de los distintos elementos. Se han de disponer los elementos de manera que sean mínimos los metros de conducciones a ejecutar y el número de arquetas y válvulas necesarias. Así mismo se optimizará la distribución espacial interior de la planta para reducir las necesidades de flujo de materiales. MÍNIMO IMPACTO MEDIO-AMBIENTAL: En el diseño y dimensionamiento de la instalación se ha cuidado especialmente minimizar el posible impacto en el entorno que pueda suponer la ejecución. En este apartado nos ceñiremos a las posibles afecciones en el entorno ocasionadas por la explotación; tal es el caso de la emisión de gases, ruidos, impacto visual, etc. En el diseño se han tenido en cuenta estas posibles incidencias con las siguientes actuaciones: 20

22 La localización de la planta debe cumplir con una serie de condicionantes, como son: alejada de núcleos urbanos, preferiblemente en zonas rurales o semirulares que en zonas industriales; Situación estratégica con respecto al origen de los residuos con el objetivo de minimizar los gastos de transporte o evitar posibles afecciones por el tráfico inducido por la planta. También se deben evitar zonas inundables y con nivel freático cercano a la superficie. Se contempla el tratamiento para la eliminación de olores de los gases procedentes de la zona de recepción del lodo y sub-productos, realización de la mezcla, la zona de fermentación en hileras y afino posterior. Se considera que una vez llevado a cabo el proceso de fermentación, la mezcla está estabilizada y no desprenderá olor de manera significante. Se proyecta la totalidad de la instalación, excepto la nave de almacenamiento de material estructurante, las playas de maduración y nave de almacenamiento de compost, dentro de recintos cerrados, en los casos en que las operaciones realizadas en el interior sean susceptibles de generar malos olores. Se han dispuesto zonas verdes así como una zona de explotación compuesta por los edificios de control, talleres y vestuarios para el personal y un aula medioambiental para la recepción de las visitas que se efectúen a la planta con motivo de realizar tareas de concienciación ciudadana Estimaciones de las necesidades para el proceso de compostaje El objeto del presente apartado es justificar las áreas y volúmenes necesarios para llevar a cabo las fases que componen el proceso completo del compostaje de lodos de depuradora y sub-productos de los transformados de frutas y hortalizas, así como las naves y silos de almacenaje de lodos y sub-productos y material soporte. Las fases son: 1. Fermentación: fase en la cual se produce la degradación de la materia orgánica biodegradable en presencia de oxígeno (proceso aeróbico). Su duración es función de la técnica utilizada. Para este caso, en el que se ha seleccionado llevar a cabo el proceso mediante hileras volteadas y aireación forzada, la duración aproximada es de 40 días. 2. Maduración: fase de fermentación secundaria, en la cual se alcanza finalmente la relación C/N adecuada en torno a 20. En este caso seguiremos un proceso de 21

23 maduración dinámica mediante hileras volteadas con un periodo de permanencia, teniendo en cuenta la duración y características de la fase de fermentación, de otros 40 días aproximadamente. Las instalaciones incluidas dentro de la planta de compostaje destinadas específicamente al proceso son las siguientes: - Nave de almacenamiento de material estructurante. - Nave de almacenamiento y mezcla del material a compostar. Canales de fermentación. Afino. - Playa de maduración. - Playa de almacenamiento. El proyecto deberá contemplar una planta de compostaje, que en esta primera fase, el número de toneladas a tratar sea de T/año de materiales de partida (Lodo y subproductos orgánicos) y se considerará que las necesidades anuales de material estructurante son de T/año para obtener una buena mezcla inicial, considerando que aproximadamente la mitad, T / año, se recuperarán en el proceso de afino y se recircularán para usarse nuevamente como material de soporte del lodo y sub-productos. Para poder disponer en todo momento del material estructurante requerido es necesario tener ciertas reservas almacenadas en una nave cerrada, ya que la disponibilidad de los restos vegetales es variable en función de la época del año. Considerando un periodo de almacenamiento de 4 meses, es necesario disponer de: Volumen almacenado de material estructurante: de m 3, Tomando una altura de acopio de 4 m la superficie necesaria de almacenaje material estructurante seria de m 2. Esta superficie corresponde a una nave cerrada, a la que se supone una ocupación de los acopios del 75 %, por lo que se precisa una superficie en planta de la nave de m 2. En esta nave se instalarán un par de máquinas trituradoras para el acondicionamiento de cada uno de los tipos de material antes de ser almacenado, y una pequeña zona destinada al acopio del material descargado por los camiones antes de ser triturado y almacenado. 22

24 Una nave de almacenamiento de los lodos y sub-productos y zona para realizar las mezclas, que consiste en unas cintas transportadoras que terminan en una tolva, además de sitio para realizar la mezcla y almacenar el recirculado. Esta superficie se recoge en una nave cerrada con una pequeña depresión para la aspiración y tratamiento del aire mediante scrubber más biofiltro. En esta nave también se instalará la máquina mezcladora de lodo fresco con estructurante. Se supone una ocupación aproximada de los departamentos de almacenamiento de los distintos materiales en la nave del 50%, por lo que la superficie en planta será de 738 m 2. Según el volumen a procesar se ha calculado la existencia de 8 hileras de 8x5 que conforman una superficie de 4150 m 2 Al finalizar la estancia de 40 días en las hileras, podemos adoptar como valor suficientemente sancionado por la experiencia en el tratamiento de este tipo de materia orgánica, un 30 % de reducción en peso y un 25% de reducción en volumen. En estas condiciones, la cantidad de compost que pasaría al afino sería: - Cantidad de mezcla a la entrada: T / año - Cantidad de compost a la salida: T / año - Volumen de mezcla a la entrada: m 3 - Volumen de compost a la salida: m 3 Según las consideraciones adoptadas hasta ahora, la densidad del compost fermentado rondaría los 0,64 T / m 3, valor adecuado para esta fase del proceso de la mezcla tras la fermentación. Mediante el proceso del afino se consigue recuperar parte del estructurante, una vez que ya ha cumplido con su función durante la etapa de fermentación. Debido a las altas tasas de aportación de estructurante para conseguir una textura adecuada de las pilas, es de gran interés sobre todo económico recuperar este material que puede llevar en algunos de los casos asociado un coste de adquisición, cuando no se pueda disponer de suficiente cantidad de restos de poda. La maquinaria de afino consiste en un trommel de 15 mm de paso de malla. Para la nave de afino dispondremos una superficie en planta que cubra las maniobras de la pala cargadora que trae el precompost desde los canales de fermentación, una tolva de alimentación al trómmel donde descargará la pala, el propio trómmel y un espacio de vertido del material cribado desde donde cargará nuevamente la pala para formar las 23

25 pilas de maduración del precompost. El estructurante recuperado pasará del trómmel a una cinta transportadora que lo conducirá hasta el espacio destinado a su almacenaje previo a su nuevo empleo. El espacio precisado para esta nave se estima en unos 500 m 2, con una cantidad de compost en maduración de T / año y una cantidad de estructurante recirculado de T / año. La nave de maduración. El tiempo de maduración adoptado es de 40 días. Se selecciona como sistema de maduración el compostaje en hileras volteadas con pala cargadora. El volteado de las hileras es el que nos permite mantener la correcta aireación de las parvas de forma que el proceso se mantenga dentro de un funcionamiento aerobio. La frecuencia de volteo y su número durante el proceso depende de la composición y del contenido de humedad del producto a fermentar, así como de las condiciones climatológicas que den durante esta fase, ya que la nave dispondrá de cubierta superior pero no lateral, por consiguiente las variaciones de humedad de las pilas estarán directamente relacionadas con la humedad, temperatura y corrientes de aire que se den en el exterior que se calcula en m 2. Si además, dimensionamos un área de almacenamiento de compost de un tiempo de 6 meses, el área de almacenamiento de compost producido listo para comercializarse necesita ser protegido de las inclemencias meteorológicas dentro de una nave techada y lateralmente cerrada, aunque se habilitará una buena ventilación natural del interior de la misma. De esta forma, la playa de almacenamiento deberá disponer de la siguiente superficie: - Cantidad de compost producido = T / año - Volumen de compost producido = m3 / año), durante 6 meses. Altura de las pilas de almacenamiento = 4 m, se supone un coeficiente de ocupación del 90% por lo que el área de almacenamiento será de m Estudio Económico La evaluación de la rentabilidad financiera va a proporcionar unos elementos de decisión a los promotores de la planta con vista a llevarla a cabo. Esta evaluación nos permite ver el índice de aprovechamiento de los recursos empleados en la ejecución de la actividad empresarial productiva que se plantea con dicha inversión. 24

26 El presente apartado se inicia con la presentación de la inversión proyectada, la estructura de la financiación y algunas hipótesis de partida. Después se calcula los cobros, pagos y flujos de caja anuales para llegar al estudio concreto de la rentabilidad financiera de la inversión. Se entiende como vida útil del proyecto, el número de años durante los que se considera que la inversión da beneficios sin que sea necesaria una gran inversión en la rehabilitación de las instalaciones para poder seguir explotando las mismas. La vida útil de la inversión en obra civil se va a estimar en 30 años, mientras que la de los equipos será más reducida, 15 años. Los criterios de evaluación van a ser: - Criterio VAN. Valor Actual Neto. - Criterio del plazo de recuperación. - Criterio del TIR. Tasa Interna de Rendimiento. VALOR ACTUAL NETO (VAN) Es el valor actualizado de todos los flujos de caja esperados. Es decir, es igual a la diferencia entre el valor actual de los cobros menos el valor también actualizado de los pagos. El VAN determina una rentabilidad absoluta a través de la ganancia neta generada por la inversión. Dónde: Vt: Flujo de caja del año t. k: tipo de actualización. I0: es el valor del desembolso inicial de la inversión n: es el número de periodos considerado Si el VAN >0 => Proyecto económicamente viable Si el VAN < 0 => Proyecto económicamente no viable Si el VAN = 0 => TIR (Tasa interna de rentabilidad) 25

27 Se va a considerar que la tasa actualización del 5%, es decir, se va a exigir un tipo de interés para la inversión de acuerdo con el riesgo que lleva asociado del 5%, por tanto, será rentable si arroja beneficios superiores y el resultado sale positivo. TASA INTERNA DE RENTABILIDAD (TIR) Mide la rentabilidad interna que va a tener la inversión considerando que se produce un pago de la inversión y que se van a generar nuevos recursos a través de esa inversión. Sólo interesa realizar aquellos proyectos de inversión cuyo tipo de rendimiento interno sea superior al interés del coste de los capitales. Como se ha comentado antes, se le exigirá a la inversión una tasa de interés superior al 5%, lo que supone que bajo este criterio será interesante asumir el riesgo de la inversión si la TIR obtenida es superior al 5%. PLAZO DE RECUPERACIÓN (PAY BACK) Es el número de años que transcurre hasta que el sumatorio de los flujos de caja actualizados, es superior a los pagos de la inversión también actualizados. Este criterio no proporciona información acerca de la rentabilidad de la inversión, ni proporciona ningún criterio para definir la viabilidad de la misma. Este concepto simplemente indica que, a igualdad de otras circunstancias, la inversión es más interesante cuanto más reducido sea su plazo de recuperación. CÁLCULO DE LA INVERSIÓN INICIAL La inversión inicial se compone de la inversión inicial en obra civil y de la inversión en equipo. Se desglosa a continuación cada una de las partidas. 26