Trabajo Fin de Máster Máster de Ingeniería Ambiental

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1 Trabajo Fin de Máster Máster de Ingeniería Ambiental Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales Autor: Emilio Jarre Castro Tutor: Emilia Otal Salaverri Equation Chapter 1 Section 1 Dep. de Ingeniería Química y Ambiental Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2015

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3 Trabajo Fin de Máster Máster de Ingeniería Ambiental Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales Autor: Emilio Jarre Castro Tutor: Emilia Otal Salaverri Profesor titular Dep. de Ingeniería Química y Ambiental Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2015 iii

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5 Trabajo Fin de Máster: Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales Autor: Tutor: Emilio Jarre Castro Emilia Otal Salaverri El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2015 El Secretario del Tribunal v

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7 A mi familia A mis compañeros de máster vii

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9 AGRADECIMIENTOS Uno de los sentimientos y valores morales presentes en el ser humano es sin duda la gratitud, y a la vez es evidencia de que el aprendizaje obtenido ha sido logrado con esfuerzo y dedicación; en virtud de lo manifestado debo expresar mi agradecimiento a los siguientes: A Dios por ser guía y dirección en mi vida. A la universidad de Sevilla por permitirme culminar una meta más en mi camino profesional. A mi tutora de trabajo de fin de máster, la Profesora Emilia Otal Salaverri por su esfuerzo y dedicación, quien con sus conocimientos, experiencia, paciencia y motivación ha logrado que este trabajo llegue con éxito a su final. A mis compañeros del máster con quien he compartido aprendizajes que permitieron afianzar lazos de amistad que con toda seguridad trascenderán en el tiempo. Y a todas aquellas personas que de una u otra manera hicieron posible este éxito. Emilio Jarre Castro Estudiante de Máster de Ingeniería Ambiental Sevilla, 2015 ix

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11 RESUMEN La gran cantidad de materia orgánica encontrada en los RSU, junto con su potencial de valorización en suelos agrícolas, da lugar al diseño e implantación de una planta de compostaje situada en la Facultad de Ingeniería Agrícola de la Universidad Técnica de Manabí (Ecuador) para el aprovechamiento de la fracción orgánica de los RSU generados en la propia Universidad. La planta de compostaje, con un sistema abierto de pilas volteadas, tratará una mezcla de residuos de (1) poda, (2) cáscaras de cítricos producidos por una empresa agoindustrial de la provincia, y (3) la fracción orgánica de los RSU recogida selectivamente. Las cáscaras de cítricos se someterán a un pretratamiento previo en un túnel de compostaje para facilitar su incorporación a las pilas. La planta contará, además, con una balsa para la recogida de lixiviados y una zona para el afino del compost producido antes de su paso a la etapa de maduración. Los resultados obtenidos indican que la planta debe presentar una zona de compostaje de pilas de 435 m 2, una zona de maduración con un sistema de pilas sin volteo de 35 m 2 y una balsa de lixiviados de 6,25 m 3. El presupuesto total para la construcción y adquisición de las instalaciones y equipos asciende a $ ,92. xi

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13 ABSTRACT The large amount of organic matter found in MSW, with its recovery potential in agricultural soils, results in the design and implementation of a composting plant at the Faculty of Agricultural Engineering at the Technical University of Manabi (Ecuador) for the use of organic fraction of MSW generated in the University. The composting plant, with an open system of flipped batteries, will treat a mixture of residues of (1) pruning, (2) citrus peels produced by an agro industrial company in the province, and (3) the organic fraction of MSW collected selectively. Citrus peels will be subjected to a previous pretreatment into composting tunnels to facilitate its incorporation to the batteries. The plant also will feature a raft for leachate collection and an area for the refining of compost produced before passing to the stage of maturation. The obtained results indicate that the plant must submit a composting area of 435 m 2 batteries, an area of maturation with a system of batteries without turning of 35 m 2 and a leachate pond of 6.25 m 3. The total budget for the construction and acquisition of facilities and equipment amounted to $ 117, xiii

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15 ÍNDICE ÍNDICE DE CONTENIDOS 1. Objetivos y Alcance Memoria Descriptiva Introducción Definición de residuo sólido Procesos de tratamiento de residuos sólidos Descripción de una planta típica de RSU Proceso de compostaje Compostaje de residuos cítricos Microbiología y bioquímica del compostaje Materias primas Factores que afectan al proceso de compostaje Criterios de calidad Evaluación de la calidad del compost Indicadores de la estabilidad del compost Ingeniería del proceso de compostaje Aspectos técnicos en el pretratamiento Clasificación de las tecnologías de compostaje Tecnologías de compostaje Marco legal aplicable Marco legal de la Unión Europea Marco legal de España Marco legal de Andalucía Marco legal de Ecuador Memoria de Cálculo Ubicación de la planta de compostaje Descripción de las materias primas Diseño y cálculo de la planta de compostaje Descripción y cálculo de la zona de recepción Cálculo del sistema de pretratamiento de los residuos de cítricos Cálculo del sistema de pilas xv

16 3.3.4 Cálculo del sistema de humificación de pilas, tuberías y bomba Descripción y cálculo de la zona de maduración Descripción y cálculo de la zona de afino Descripción y cálculo de la balsa de lixiviados Maquinaria y equipo empleados Presupuestos de las instalaciones de la planta Referencias bibliográficas... 49

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18 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Tiempo y temperatura de inactivación de patógenos y parásitos (Campos et al., 2012) Tabla 2: Posibles fermentaciones anaeróbicas de la glucosa (Haug, 1993) Tabla 3: Calor de combustión y requerimiento de oxígeno para algunos compuestos (Campos et al., 2012) Tabla 4: Límites de concentración final de metales con respecto a la calidad final del compost Tabla 5: Grados de estabilidad para el test de autocalentamiento (Brinton y col., 1995) Tabla 6: Descripción de las Materias Primas (Fuente: Universidad Técnica de Manabí)

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20 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Mapa de niveles socioeconómicos Ecuador: A: Alto, B: Medio Alto, C+: Medio, C-: Medio Bajo, D: Bajo. Fuente: Castillo (2012) Figura 2: Recepción de Residuos no recogidos selectivamente Figura 3: Envases PET prensados y embalados Figura 4: Triaje Manual Secundario en una Planta de RSU Figura 5: Electroimán en una Planta de RSU Figura 6: Balsa exterior de Lixiviados Figura 7: Planta de Refino del Compost producido (Planta de Estepa) Figura 8: Esquema de un proceso de compostaje (Mohedo, 2002) Figura 9: Etapas de catabolismo y anabolismo en la oxidación de la materia orgánica (Teijón y Garrido, 2009) Figura 10: Representación de la evolución de la materia orgánica durante el compostaje (Sharma et al., 2006) Figura 11: Sucesión microbiana en el proceso de compostaje (Moreno y Moral, 2008) Figura 12: Influencia de la Temperatura en la Eliminación de Patógenos (Rosal, 2007) Figura 13: Evolución de la Temperatura y el ph durante el proceso (Rosal, 2007) Figura 14: Equipo para el Test de Autocalentamiento (Rosal, 2007) Figura 15: Sistema de Respirometria VECO (Rosal, 2007) Figura 16: Evolución de la VECO máx (Rosal, 2007) Figura 17: Criba rotatoria en una Planta de RSU Figura 18: Apilamiento con Volteo (Planta de Estepa) Figura 19: Túnel Estático de Aireación Forzada (Planta de Estepa) Figura 20: Tambor Rotatorio para el proceso de Compostaje Figura 21: Localización de la Planta de Compostaje Figura 22: Producción de RSU en la Universidad Técnica de Manabí Figura 23: Caracterización de RSU de la Universidad Técnica de Manabí Figure 24: Diagrama de flujo de la planta de compostaje en la Universidad Técnica de Manabí Figura 15: Dimensiones del Túnel de Compostaje de Residuos de Cítricos

21 Figura 26: Dimensiones de cada Pila de Compostaje Figura 27: Curvas y Datos de Prestaciones de Bombas Centrífugas Figura 28: Dimensiones de la Balsa de Lixiviados Figura 29: Biotrituradora BIO Figura 30: Biotrituradora BOMATIC B600-V Figura 31: BOBCAT S xxi

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23 1 OBJETIVO Y ALCANCE 1.1 Objetivo General El objetivo principal de este estudio es diseñar una planta de compostaje de residuos sólidos urbanos (RSU) situada en la Facultad de Ingeniería Agrícola de la Universidad Técnica de Manabí (Ecuador) para producir un compost de calidad aceptable para su aprovechamiento en los cultivos e invernaderos pertenecientes a esta Facultad. Los RSU que procesará la planta provienen de las cafeterías de la Universidad Técnica de Manabí mezclados con residuos cítricos producidos en una empresa agroindustrial de Ecuador. 1.2 Objetivos Específicos Entre los objetivos específicos de este estudio destaca: Minimización de la cantidad de residuos, principalmente de la fracción orgánica, destinada a vertedero, dado que esta fracción de los residuos sólidos es la que tiene mayor potencial de valorización y reciclaje. Producción de compost a partir de la materia orgánica en el proceso de compostaje para su utilización en cultivos y regeneración de suelos degradados como enmienda orgánica. Aprovechamiento de las instalaciones de la planta de compostaje para labores de docencia e investigación por parte del personal de la Facultad. 1.3 Alcance del estudio El trabajo contempla el cálculo de todas las instalaciones necesarias para la ejecución y funcionamiento del proceso de compostaje de una planta de residuos sólidos urbanos. El tipo compostaje elegido para la valorización de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos es un sistema abierto de pilas volteadas mediante palas cargadoras, por ser la forma más económica de producir compost a partir de las cantidades de residuos existentes y el espacio disponible. El proceso de compostaje en la planta, que se describe a lo largo del estudio, consta de: - Acondicionamiento del residuo mediante trituración para aumentar el rendimiento del proceso. - Transporte del residuo en el interior de la planta, es decir, entre los distintos equipos y zonas en los que se desarrolla el proceso. - Tecnología de compostaje utilizada, en este caso pilas volteadas. - Equipos y maquinaria empleados. - Presupuestos de las instalaciones y equipos. 1

24 2 Objetivo y Alcance Este estudio tan sólo detalla los aspectos preliminares más importantes en el estudio del diseño de una planta de compostaje desde la recepción del residuo a tratar hasta la producción de compost. Por lo que no contempla lo siguiente: - Gestión, valorización y tratamiento de los residuos y subproductos del proceso de compostaje. - Métodos de recogida y obtención de las materias primas. - Conservación, transporte y método de aplicación del compost sobre el suelo y los cultivos.

25 2 MEMORIA DESCRIPTIVA 2.1 Introducción La producción de residuos es inherente a la actividad humana. Sin embargo, mientras que en otro tiempo el volumen y características de los residuos permitían su asimilación por la naturaleza, actualmente, el aumento en la cantidad de residuos producidos y la modificación de sus características se han convertido en grave problema de eliminación para la sociedad y para la conservación del medio ambiente. En la actualidad, la producción y tipo de residuos depende del tamaño de la población, de manera que, las grandes sociedades de consumo de países desarrollados generan mayor cantidad de residuos que las sociedades de países subdesarrollados, por lo que, cualquier sociedad en vías de desarrollo económico y poblacional va a incrementar su producción de residuos y, por lo tanto, va a necesitar nuevos planes de gestión y tratamiento eficaces. En Ecuador, existe una gestión deficiente del servicio para la recogida de residuos sólidos. Desde el año 2002 a 2010, la situación nacional no había variado significativamente, puesto que de un total de 221 municipios, 160 disponían sus residuos en vertederos de cielo abierto, provocando serios problemas medioambientales en importantes recursos como el agua, el suelo, el aire o el paisaje. El resto de municipios, disponían de insuficientes infraestructuras técnicas para llevar a cabo la gestión de sus residuos en vertederos parcialmente controlados (Figura 1). 3

26 4 Memoria Descriptiva Figura 1: Mapa de niveles socioeconómicos Ecuador: A: Alto, B: Medio Alto, C+: Medio, C-: Medio Bajo, D: Bajo. Fuente: Castillo (2012). En la actualidad, tan sólo el 84% de los residuos sólidos son recogidos en las grandes ciudades, siendo del 54% para las zonas rurales, por lo que la fracción no recolectada contribuye a la formación de pequeños vertederos incontrolados. Además, sólo el 28% de los residuos generados son dispuestos en vertederos controlados. El resto, 72%, acaba en terrenos baldíos o cuerpos de agua, con graves problemas de salud y medio ambiente para la población de la zona. Actualmente en el país, la producción de residuos sólidos es de 4,14 millones de toneladas al año, con una producción per cápita de 0,73 kg/ha. De tales residuos, la fracción mayoritaria corresponde a la materia orgánica (61%), seguida de plástico (11%) y papel/cartón (9%), mientras que las fracciones menores corresponden a vidrio (3%) y metal (2%).

27 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 5 Por lo tanto, los residuos sólidos producidos en Ecuador presentan un gran potencial de reciclaje y valorización mediante tratamiento biológico por su alta carga de materia orgánica. Es por eso que este proyecto se fundamenta generalmente en los diferentes tratamientos biológicos de la fracción orgánica de los residuos sólidos, y en particular, sobre el tratamiento de compostaje que veremos detalladamente a lo largo de este estudio. 2.2 Definición de residuos sólidos Según la Ley 22/2011, de 28 de Julio, de residuos y suelos contaminados (España) define: Residuo es cualquier sustancia u objeto que su poseedor deseche o tenga la intención o la obligación de desechar, de acuerdo con la Lista Europea de Residuos (L.E.R.). Los residuos domésticos comprenden los residuos generados en los hogares por las actividades domésticas, y los residuos producidos en servicios e industrias similares a los anteriores. También pertenecen a esta categoría los residuos procedentes de la limpieza urbana, zonas verdes, áreas recreativas y playas, animales domésticos muertos y vehículos abandonados. Los residuos comerciales son los residuos producidos por la actividad comercial, al por mayor o al por menor, de los servicios de restauración y bares, de las oficinas y de los mercados, así como el resto del sector servicios. Biorresiduo como un residuo biodegradable de parques y jardines, residuos alimenticios y de cocina procedente de hogares, restaurantes, servicios de restauración colectiva y establecimientos de venta al por menor. Los biorresiduos conformarían la fracción orgánica de los residuos urbanos. Compost es una enmienda orgánica obtenida a partir del tratamiento biológico aerobio y termófilo de residuos biodegradables recogidos separadamente. No se considerará compost el material orgánico obtenido de las plantas de tratamiento mecánico biológico de residuos mezclados, que se denominará material bioestabilizado. 2.3 Procesos de Tratamiento de Residuos Sólidos Actualmente existen diferentes métodos de tratamiento físico, térmico y biológico de residuos sólidos, bien para su aprovechamiento energético y/o agrario, o por el contrario, para depositarlos en zonas habilitadas. Entre estos podemos destacar: Deposición en vertedero La deposición en vertedero es la colocación controlada de los residuos compactados sobre un área de terreno habilitada para ello, depositándolos en capas de poco espesor. Cada capa se recubre de suelo para evitar la contaminación y favorecer la fermentación de la materia orgánica (Arcos et al., 2008). Se definen 3 tipos de vertederos o celdas independientes dentro de un mismo vertedero:

28 6 Memoria Descriptiva a) Residuos peligrosos. Sólo contendrán residuos peligrosos. b) Residuos inertes. Admitirán materiales de construcción y residuos industriales no peligrosos. c) Residuos no peligrosos. Contendrán residuos sólidos urbanos, residuos no peligrosos que cumplan criterio de admisión, y residuos peligrosos estabilizados. Incineración La incineración es un proceso térmico de oxidación química de los residuos sólidos que se utiliza, principalmente, para la reducción en volumen y la recuperación energética. Los residuos sólidos son transformados en productos finales gaseosos y sólidos con la simultánea producción de energía calorífica. Entre los productos finales de la incineración destacan, los gases de combustión, compuestos de nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua, y los sólidos (cenizas). Su principal desventaja es la posible emisión de los gases de combustión a la atmósfera. Biometanización La biometanización o digestión anaerobia es un proceso biológico de degradación de los residuos orgánicos en ausencia de oxígeno. Los productos finales de la biometanización son el biogás, compuesto principalmente por metano (50%-70%) y dióxido de carbono (30%-40%), y un producto sólido altamente fertilizante. Aunque puedan utilizarse la fracción orgánica de RSU para llevar a cabo este proceso, es más común la aplicación de residuos agrícolas y lodos de depuradora. Su principal desventaja es la posible emisión de metano a la atmósfera si el material no ha sido digerido en su totalidad. Compostaje El compostaje es el proceso biológico aerobio más utilizado en la degradación de la fracción orgánica de RSU. El producto final del compostaje es un material húmico higienizado y estabilizado denominado compost. El compostaje se puede llevar a cabo también mezclando RSU y poda, o RSU y lodos de depuradora. 2.4 Descripción de una planta típica de RSU Las plantas de compostaje disponen de varias líneas de tratamiento de residuos según el sistema de recogida y clasificación urbana, basura no seleccionada o residuos de recogida selectiva. La fracción orgánica, por lo general, procede de la basura no seleccionada (Figura 2).

29 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 7 Figura 2: Recepción de Residuos no recogidos selectivamente. La primera etapa de una planta de compostaje es la descarga de los residuos urbanos, envases, papel-cartón, vidrio y basura no recogida selectivamente, en sus respectivas líneas de tratamiento. Los residuos procedentes de la recogida selectiva pasan por un triaje manual en el cual se separan las distintas fracciones anteriormente mencionadas. A continuación, cada una de las fracciones son prensadas y, recicladas o depositadas en el vertedero (Figura 3). Figura 3: Envases PET prensados y embalados. Los residuos orgánicos, que proceden generalmente de la basura no selectiva, pasan por un triaje primario en el cual son extraídas las fracciones voluminosas. Luego pasan por una criba rotatoria (trómmel) de 150 mm de luz dotada en su interior de ganchos para la rotura de las bolsas. Las fracciones mayores de 150 mm pasan a través de un triaje secundario manual para separar los envases para su empaquetamiento y reciclado.

30 8 Memoria Descriptiva Figura 4: Triaje Manual Secundario en una Planta de RSU. El material cribado es conducido al electroimán y a las corrientes de Foucault para separar los metales férricos y no férricos respectivamente, y el resto pasa al sistema de compostaje. Durante la fase de compostaje, los lixiviados que puedan aparecer son recogidos en una balsa exterior. Una vez el material ha terminado de compostar, pasa a la planta de refino. En ésta, el material es introducido en un trómmel de separación de 10 mm de luz, y el cernido es conducido a una mesa densimétrica, con un fondo inclinado y vibratorio, para su separación en función de la densidad y el tamaño. La fracción más gruesa es rechazada y el compost resultante es trasladado a una zona final de maduración (Figura 5). Figura 5: Electroimán en una Planta de RSU. Figura 6: Balsa exterior de Lixiviados.

31 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 9 Figura 7: Planta de Refino del Compost producido (Planta de Estepa). 2.5 Proceso de Compostaje El compostaje es un proceso biológico, aerobio, dinámico y, por lo tanto, termófilo, que para llevarse a cabo se precisa: materia orgánica, microorganismos y unas condiciones ambientales óptimas para que este proceso de desarrollo con una elevada eficiencia. Las condiciones ambientales en las que se desarrolla el proceso están en constante cambio, como resultado de la acumulación de subproductos de la misma actividad. Un proceso de compostaje bien controlado y aplicado a los materiales adecuados, permite reducir la humedad, el peso y el volumen de los residuos tratados. Además, produce compost, un producto estabilizado, almacenable y utilizable en suelos agrícolas para mejorar la infiltración y retención de agua, disminuir las diferencias de temperatura, reducir la erosión y aportar nutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas. El compostaje comienza con la entrada de residuos orgánicos, todos ellos colonizados por microorganismos que al tener las condiciones ambientales adecuadas se reproducen y favorecen la aparición de nuevas comunidades microbianas. A partir del incremento de la actividad biológica, aumenta la temperatura del material, provocando la higienización del compost final. La higienización cumple tres objetivos básicos: prevenir el crecimiento de patógenos durante el proceso, destruir los existentes, y evitar la recolonización por los mismos. Sin embargo, una excesiva temperatura podría limitar la actividad microbiana. Por eso, la aireación tiene la función, además de aportar oxígeno, de reducir la temperatura del material Compostaje de residuos cítricos Los residuos de cítricos son residuos orgánicos susceptibles de biodegradarse en cualquier proceso de compostaje. Sin embargo, conviene que el ph de la materia prima sea lo más neutro posible puesto que los microorganismos responsables de la degradación de la materia orgánica no toleran valores muy alejados del 7. Si esto se produce, el proceso se detendría o se ralentizaría notablemente. Por lo general, los residuos de cítricos suelen aportar valores bajos de ph al ser ricos en ácidos orgánicos, de manera que se ponen en riesgo las condiciones óptimas de trabajo de los microorganismos que descomponen

32 10 Memoria Descriptiva los restos orgánicos. Por lo que para compensar esta acidez, tales residuos se suelen mezclar con residuos de ph complementario o se someten a un proceso de pretratamiento. No obstante, los ácidos orgánicos favorecen la lixiviación de metales pesados (Rosal, 2007), y son una excelente fuente de fósforo y potasio. Por otra parte, la descomposición de la lignina en un ambiente ácido es un proceso complicado sólo realizado por microorganismos específicos del género penicillium sp. Estos microorganismos son capaces de degradar la lignina tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas, a la vez que van consumiendo gran parte de los ácidos orgánicos neutralizando levemente el ph. Sin embargo, la mayoría de estas especies producen una sustancia antibiótica durante el proceso de colonización, por lo que es recomendable iniciar el proceso de compostaje en lugar apartado y luego mezclarlos con el resto de los residuos Microbiología y bioquímica en el compostaje El material a compostar constituye un ecosistema donde las diversas poblaciones microbianas formadas por bacterias, hongos y actinomicetos, degradan la materia orgánica en presencia de oxígeno generando un compost estable e higienizado junto con gases, agua y calor como subproductos de metabolismo celular. El tipo de microorganismo existente en la pila de compostaje variará en función del estado en el que se encuentre el proceso, es decir, dependerá de las condiciones nutricionales y ambientales generadas a partir de sus propias actividades (Figura 8). Figura 8: Esquema de un proceso de compostaje (Mohedo, 2002). Microorganismos beneficiosos durante el compostaje Durante la producción de compost, los microorganismos quimioheterótrofos utilizan la materia orgánica como fuente de carbono y energía en presencia de oxígeno, a través de rutas metabólicas, para generar grandes cantidades de poder reductor y energía en forma de ATP. Parte de esta energía generada se disipa en forma de calor, por lo que es importante que el material tenga una estructura apilada y una cantidad mínima de sustrato. En las Figuras 9 y 10 se observa las distintas etapas de la respiración aeróbica llevada a cabo por los microorganismos y la evolución de la materia orgánica a lo largo del compostaje.

33 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 11 Figura 9: Etapas de catabolismo y anabolismo en la oxidación de la materia orgánica (Teijón y Garrido, 2009).

34 12 Memoria Descriptiva La reacción global se muestra en la ecuación 1. C 6H 12O O 2 6 CO H 2O ΔG = -667 kcal/mol. (1) Figura 10: Representación de la evolución de la materia orgánica durante el compostaje (Sharma et al., 2006). A consecuencia de estas condiciones, parte del calor queda retenido por el material y se produce un efecto de retroalimentación, es decir, la temperatura va incrementándose dentro de ciertos niveles que aceleran las actividades metabólicas de los microorganismos, favoreciendo la producción de más calor. La temperatura seguirá aumentando hasta alcanzar niveles térmicos perjudiciales para la viabilidad de la mayoría microorganismos, lo cual ocurre a una temperatura aproximada de 60 ºC. En esta temperatura sólo sobreviven algunos microorganismos cuya actividad biológica no puede sustentar los niveles de temperatura y, por lo tanto, comienza la fase de enfriamiento (Moreno y Moral, 2008). La alta variación de la temperatura durante el compostaje favorecen la sucesión de las poblaciones

35 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 13 microbianas, permiten eliminar microorganismos patógenos, y modifican las propiedades fisicoquímicas del sustrato. En relación a estos cambios de temperatura y las actividades metabólicas predominantes, en el proceso de compostaje se pueden observar cuatro fases: fase mesófila (10-42 ºC), fase termófila (45-70 ºC), fase de enfriamiento y fase de maduración. En la Figura 11 se puede observar las distintas poblaciones microbianas a lo largo de las cuatro fases que componen el proceso de compostaje. Figura 11: Sucesión microbiana en el proceso de compostaje (Moreno y Moral, 2008). Microorganismos perjudiciales durante el compostaje Durante el compostaje los malos olores son producidos por la generación de compuestos orgánicos volátiles (COV) y amoniacales. Ambos son productos del metabolismo microbiano, y son indicadores de rutas biológicas microbianas no deseadas como consecuencia de fallos de operación o de preparación del sustrato (Tabla 1).

36 14 Memoria Descriptiva Tabla 1: Tiempo y temperatura de inactivación de patógenos y parásitos (Campos et al., 2012). Los COV son productos procedentes de diferentes rutas metabólicas microbianas y pueden ser residuales o sustancias señal. Normalmente se producen en condiciones anaerobias durante las primeras fases del compostaje, donde el consumo de oxígeno es más alto. Las bacterias son las principales organismos que generan estos compuestos, en especial las bacterias productoras de ácido láctico (Lactobacillus lactis y L. citreum), aunque existen hongos que también pueden estar implicados. La producción de amoníaco está más relacionada con un exceso de compuestos nitrogenados en el material de sustrato que a procesos anaerobios. Las transformaciones químicas que sufre el N durante el compostaje vienen dadas por reacciones de amonificación (2), nitrificación (3) y (4), y desnitrificación (5). R-NH 2 + H 2O NH 3 + R-OH (2) 2NH O 2 NO H 2O + 2H + (3) 2NO O 2 2NO 3 - (4) 2NO e H + N 2 + 6H 2O (5)

37 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 15 Una baja relación C/N favorece la emisión de amoníaco tanto en condiciones aerobias como anaerobias, principalmente durante la fase termófila. El amoníaco emitido en esta fase es producido mediante reacciones catabólicas de compuestos nitrogenados y a partir de la proteólisis llevada a cabo por bacterias Bacillus circulans (Moreno y Moral, 2008). Si se producen condiciones anaerobias, la oxidación de la materia orgánica tiene lugar mediante otros compuestos inorgánicos que llevan a cabo el papel de aceptores de electrones tales como SO 2-4, NO - 3, NO - 2 y CO 2. C 6H 12O 6 + SO H + 6CO 2 + 6H 2O + 3H 2S (6) C 6H 12O 6 3CH 4 + 3CO 2 (7) Tabla 2: Posibles fermentaciones anaeróbicas de la glucosa (Haug, 1993). Por otro lado, muchos materiales de partida utilizados para producir compost pueden presentar virus, bacterias y hongos patógenos como parte de la microbiota natural. La mayor parte de estos patógenos son eliminados a lo largo del proceso de compostaje, mediante complejas interacciones microbianas entre las que destacan: - Las altas temperaturas alcanzadas durante la fase termófila. - La producción de compuestos fenólicos durante la degradación de los materiales lignocelulósicos, y que actúan como compuestos antimicrobianos. - La actividad lítica de determinadas enzimas producida por algunos microorganismos. - La producción de antibióticos microbianos por determinados microorganismos. - La competencia existente entre los patógenos y los microorganismos por los nutrientes del medio. La materia orgánica contenida en el material de partida es transformada en condiciones aerobias, mediante reacciones catalizadas por enzimas microbianas, a moléculas orgánicas e inorgánicas más sencillas. La descomposición de la materia orgánica produce calor, CO 2, H 2O y humus, compuesto formado por macromoléculas formadas a partir de la degradación de los compuestos orgánicos y cuya característica principal es su resistencia a la descomposición.

38 16 Memoria Descriptiva La humificación es un proceso básico para el desarrollo y producción de compost, y a medida que pasa el tiempo la concentración de sustancias húmicas aumenta, por lo que los parámetros asociados a la humificación son utilizados para determinar el grado de madurez y estabilidad. Requerimientos nutricionales y biotransformación A causa de la gran diversidad microbiana cualquier compuesto que exista en la naturaleza, puede ser utilizado como nutriente por algún microorganismo determinado, por lo que cualquier producto natural puede ser transformado durante el proceso de compostaje. En la Tabla 3 se pueden apreciar algunos compuestos orgánicos susceptibles de ser oxidados, junto con el calor de combustión y requerimiento de oxígeno para tal fin. Tabla 3: Calor de combustión y requerimiento de oxígeno para algunos compuestos (Campos et al., 2012). La mayor parte de los microorganismos metabolizan una serie de micro y macronutrientes en formas químicas sencillas, para que puedan atravesar la membrana celular mediante algún mecanismo de transporte. Estos nutrientes esenciales para el crecimiento microbiano y la producción de energía son metabolizados por enzimas intracelulares presentes en un gran número de microorganismos. Sin embargo, cuando las fuentes de nutrientes provienen de polímeros de origen vegetal o animal, es necesaria su degradación a monómeros básicos mediante enzimas hidrolíticas extracelulares (Ecuaciones 8 y 9), que son producidas sólo por determinadas especies de microorganismos, para que así puedan ser utilizadas por las restantes comunidades microbianas. C 12H 22O 11 + H 2O + invertasa C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 (8) (C 6H 10O 5) 2n + H 2O + endo ó exoglucanasas 2n (C 6H 12O 6) (9) La descomposición de la celulosa, uno de los polímeros más abundantes en la naturaleza, está catalizada por las celulasas, que catalizan diversas reacciones durante la hidrólisis del polímero. Las celulasas, que constituyen un sistema enzimático complejo, se pueden diferenciar en tres tipos: endoglucanasas, exoglucanasas y β-glucosidasas. Las primeras en actuar son las endoglucanasas, cortando internamente las cadenas de celulosa para producir oligosacáridos de diferentes tamaños. Las exoglucanasas producen glucosa o celobiosa a partir de la celulosa o de los oligosacáridos de mayor tamaño. Por último, las β-glucosidasas catalizan la degradación de la celobiosa y de los oligosacáridos de menor tamaño a glucosa.

39 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 17 Sin embargo, para que se produzca una correcta degradación de la celulosa y hemicelulosa, polímero estructuralmente diferente a la celulosa pero cuya degradación ocurre de manera similar, es necesaria la descomposición de la lignina. La degradación de la lignina es un proceso de oxidación complejo e indirecto, y en el caso de Phanerochaete chrysosporum, se generan agentes oxidantes para romper los enlaces de las diferentes unidades de fenilpropano constituyentes de la lignina. La despolimerización de la lignina produce un gran número de fenoles, ácidos y alcoholes aromáticos, algunos de los cuales se mineralizan y otros son el origen de los compuestos húmicos, como es el caso de los compuestos fenólicos. Otros polímeros vegetales como ceras o almidones son degradados más fácilmente por enzimas extracelulares. Las proteínas son transformadas por proteasas y peptidasas que cortan los diferentes enlaces peptídicos produciendo aminoácidos, que pueden ser utilizados por los microorganismos junto con los nitratos y el amonio como fuente esencial de compuestos nitrogenados. 2.6 Materias primas Residuos agrícolas La mayor parte de los residuos procedentes de estos cultivos corresponden a los restos de cosecha de los cereales mayoritarios (trigo, arroz y maíz), o en menor medida de los generados por el procesado de estos productos agrícolas. Los residuos de cereales se usan con frecuencia en ganadería para la alimentación de los animales, así como también para la elaboración de la cama para el ganado. También se utiliza para la producción de compost mediante co-compostaje con otros residuos. A menudo, los residuos de cosecha son quemados en el campo e incorporados al suelo para aportar una cantidad materia orgánica, aunque su alta relación C/N puede provocar deficiencias de nitrógeno. Residuos ganaderos El aprovechamiento de los recursos contenidos en los residuos ganaderos, tanto la materia orgánica como los nutrientes, necesita la elaboración de planes adecuados de fertilización, basados en los requerimientos nutricionales de los cultivos, evitando así la acumulación excesiva de estos materiales en el suelo con el correspondiente riesgo de contaminación de aguas y suelo. Los residuos ganaderos, estiércoles y purines, presentan una relación C/N baja, de manera que es posible producir compost mediante co-compostaje de residuos agrícolas y ganaderos, aumentando así la biodegradabilidad de los residuos procedentes de los cultivos, y evitando la posible contaminación de estiércoles y purines.

40 18 Memoria Descriptiva Lodos de depuradora La reutilización de estos lodos es controvertida puesto que si bien poseen un gran potencial fertilizante para suelos agrícolas, también presentan concentraciones elevadas de metales pesados, compuestos orgánicos difícilmente degradables y patógenos. Para poder utilizar el gran poder fertilizante contenido en este residuo, después de la digestión anaerobia, se somete al proceso de compostaje para producir un material totalmente estabilizado e higienizado, listo para su aplicación en la agricultura. Residuos sólidos urbanos El aprovechamiento de los residuos sólidos urbanos presenta un principal inconveniente, su heterogeneidad. Sin embargo, la materia orgánica es, en casi todos los casos, el componente mayoritario, por lo que es posible llevar a cabo el compostaje de estos residuos. La gran cantidad de materiales de diferente composición dentro de los residuos sólidos urbanos provoca que, actualmente, sea muy difícil su transformación a compost y su utilización en la agricultura, debido a la elevada cantidad de metales pesados y compuestos de cloro que pueden llegar a presentar. También hay que destacar la gran producción de fracción de rechazo que se origina a lo largo de todo el proceso, por lo que el rendimiento final es bastante reducido. Sin embargo, y a diferencia de los anteriores residuos, los residuos sólidos urbanos presentan un gran potencial de reciclaje. La separación de los residuos en origen y la recogida selectiva proporcionarían un alto rendimiento final en el proceso y una calidad de compost aceptable para su uso en los suelos agrícolas. 2.7 Factores que afectan al proceso de compostaje Al tratarse de un proceso microbiológico es fundamental controlar los factores más importantes que afectan a la vida de los microorganismos y al proceso de compostaje. Las variables del proceso son las siguientes: Humedad La humedad es fundamental para el desarrollo microbiano y, por consiguiente, para el proceso de compostaje, ya que es el medio de transporte de las sustancias solubles que sirven de alimento para los microorganismos y de los productos de desecho de las reacciones que tienen lugar durante el proceso. El valor óptimo de humedad está entre el 40%-60%. Un valor por debajo del 30% reduce la actividad de los microorganismos, y un valor por encima del 70% indica el desplazamiento del oxígeno por el agua, donde pueden aparecer condiciones anaerobias. El exceso de humedad puede reducirse aumentando la aireación.

41 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 19 Aireación El oxígeno es un factor importante en el compostaje al tratarse de un proceso aerobio. Si el suministro de oxígeno no es suficiente, aparecen condiciones anaerobias, produciendo sustancias causantes de malos olores y disminuyendo la velocidad de descomposición. Por otro lado, una aireación excesiva puede causar una bajada de temperatura y una pérdida de humedad. Durante la fase de maduración no se debe aportar aire, puesto que un exceso de aireación puede dar lugar a la descomposición de los compuestos húmicos. Temperatura El proceso de compostaje es un proceso exotérmico, gracias al calor desprendido por los microorganismos que hace aumentar la temperatura del material. Si las temperaturas son muy bajas, la actividad microbiana se verá reducida y, si es demasiado alta, la actividad enzimática disminuye al igual que la solubilidad del oxígeno. Durante el compostaje existen 4 fases en función de la temperatura alcanzada: Mesófila, Termófila, Enfriamiento y Maduración. En la fase termófila, la actividad microbiana es máxima y, por tanto, tiene lugar la eliminación de patógenos para animales y plantas. En la Figura 12, se puede ver la influencia de la temperatura en la eliminación de patógenos, y el tiempo necesario para cada temperatura. ph Figura 12: Influencia de la Temperatura en la Eliminación de Patógenos (Rosal, 2007). El ph es un factor determinante en la solubilidad y disponibilidad de los nutrientes para los microorganismos, y en solubilidad de los metales pesados. De manera general, el ph variará a lo largo del proceso, entre los valores 6-8 5, interviniendo en la capacidad máxima de degradación de cada especie de microorganismo. Durante la primera etapa del proceso, el ph es ligeramente ácido por la presencia de ácidos orgánicos procedentes de los hidratos de carbono. A lo largo del proceso, va aumentando por la presencia de los procesos amonificantes, aunque para disminuir las pérdidas de nitrógeno, el ph no debería sobrepasar un valor de 8,5.

42 20 Memoria Descriptiva En la Figura 13 se puede ver la evolución de la temperatura y el ph a lo largo del proceso, diferenciándose las 4 etapas del compostaje y los acontecimientos que en cada una de ellas tienen lugar. Figura 13: Evolución de la Temperatura y el ph durante el proceso (Rosal, 2007). Conductividad eléctrica La conductividad eléctrica depende en gran medida de la salinidad presente en los materiales de partida. Esta salinidad puede provocar toxicidad en las plantas y, por lo tanto, debería controlarse para que el valor no supere los 2000 µs/cm (Arcos et al., 2008). La conductividad eléctrica normalmente aumenta a lo largo del proceso de compostaje debido a la mineralización de la materia orgánica, hecho que produce un incremento en la concentración final de nutrientes. Sin embargo, también puede tender a disminuir, si la humectación del material es excesiva, a causa de los fenómenos de lixiviación. Relación C/N Los microorganismos utilizan normalmente 30 partes de C por cada parte de N para llevar a cabo una adecuada actividad biológica. Por eso, se considera que la relación C/N óptima para el proceso de compostaje es de La relación C/N influye de manera importante en la velocidad del proceso y en la pérdida de amoníaco durante el compostaje, por lo que si la relación C/N es mayor de 40 la actividad microbiana disminuye debido a la deficiencia en la disponibilidad de N para la síntesis proteica.

43 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 21 Si por el contrario, la relación C/N es muy baja el compostaje es más rápido pero el exceso de N se desprende en forma amoniacal, produciéndose una autorregulación en el intervalo C/N. Para un compost totalmente maduro, la relación C/N es de Criterios de Calidad La Ley 22/2011 define el compost como enmienda orgánica obtenida a partir del tratamiento biológico aerobio y termófilo de residuos biodegradables recogidos separadamente. No se considerará compost el material orgánico obtenido a partir de las plantas de tratamiento mecánico y biológico de residuos mezclados, que se denominará material bioestabilizado. El Compost es el resultado de la fase de maduración del proceso de compostaje dando lugar a un producto estabilizado y semejante al humus. También debe ser un material inocuo, que pueda ser aplicado al suelo y los cultivos sin ningún riesgo de daño, y nutritivo, pues presenta grandes beneficios como fertilizante (Delgado, 2012) Evaluación de la calidad del compost De acuerdo al Real Decreto 506/2013, sobre productos fertilizantes, las características principales de un compost maduro deben ser las siguientes: Materia orgánica (35%), humedad (30%-40%), C/N (<20) y el 90% del material debe pasar por una malla de 10 mm. Además establece el límite máximo de microorganismos para salmonella (ausente en 25 g de producto) y Escherichia coli (<1000 NMP por gramo de producto). Otra característica de calidad fundamental es el contenido en metales pesados que distingue el compost en 3 clases, A, B y C. En la Tabla 4 se pueden observar los valores límite para cada uno de los metales pesados en función de la clase de compost que se desea obtener. Tabla 4: Límites de concentración final de metales con respecto a la calidad final del compost. Metal Pesado Límites de concentración mg/kg de materia seca Clase A Clase B Clase C Cadmio 0,7 2 3 Cobre Níquel Plomo Zinc Mercurio 0,4 1,5 2,5 Cromo Cromo (VI) 0 0 0

44 22 Memoria Descriptiva Indicadores de la estabilidad del compost La estabilidad y madurez son otros indicadores para determinar la calidad del compost. La madurez está relacionada con el potencial de crecimiento de las plantas, y la estabilidad está relacionada con la biodisponibilidad de la materia orgánica y la actividad microbiana. Por lo que ambos son utilizados para describir si un compost está preparado para su aplicación en el suelo sin que aquél pueda repercutir sobre las características previas del medio (Rosal A., 2007). La estabilidad de un compost puede averiguarse, generalmente, mediante respirometría o test de autocalentamiento. Ambos miden la actividad microbiológica de la pila. En el test de autocalentamiento con vaso Dewar (ver Figura 7), cuando la fase de maduración finaliza, la temperatura máxima del compost debería alcanzar temperaturas cercanas a las ambientales. Brinton y col. (1995), establecen 5 grados de estabilidad según el incremento de temperatura entre la temperatura máxima de autocalentamiento y la temperatura ambiental. Los grados I y II corresponden a un compost estable, los grados III y IV, a un compost activo, y el grado V corresponde a un compost fresco (Tabla 5). Tabla 5: Grados de estabilidad para el test de autocalentamiento (Brinton y col., 1995). Incremento de la temperatura Grado de estabilidad 0-10ºC I 10-20ºC II 20-30ºC III 30-40ºC IV > 40ºC V Si un material inmaduro no presenta temperaturas elevadas posiblemente sea por: un exceso o falta de humedad, o poca cantidad de material orgánico. Al aplicarse a muestras inmaduras puede dar lugar a resultados erróneos, puesto que si la temperatura no aumenta puede que se deba a las condiciones anaeróbicas que aparecen rápidamente dentro del vaso Dewar (Soliva y López, 2004). Los resultados pueden obtenerse al cabo de 2 a 9 días de experimento (López y col., 2009). En la figura 14 se pueden apreciar cada una de las partes del equipo utilizado en test de autocalentamiento.

45 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 23 Figura 14: Equipo para el Test de Autocalentamiento (Rosal, 2007). Por otro lado, las técnicas respirométricas más aceptadas en la actualidad para la medida de la estabilidad, consisten en la medida de la respiración aerobia del O 2 consumido durante la incubación de una muestra sólida. Una de las técnicas utilizadas es el método VECO-SOUR (Velocidad Específica del Consumo de Oxígeno), para el cual se establece un valor máximo de 1 mg O 2/g SV h, dispuesto por la comunidad científica europea, para considerar el material totalmente estable (Dios, 2008). En las Figuras 15 y 16 se pueden ver el equipo empleado para el método respirométrico VECO-SOUR y la evolución de la VECO máx respectivamente. Figura 15: Sistema de Respirometria VECO (Rosal, 2007). Figura 16: Evolución de la VECO máx (Rosal, 2007).

46 24 Memoria Descriptiva 2.9 Ingeniería del proceso de compostaje Una instalación de compostaje es un conjunto de diferentes operaciones que producen compost y una serie de subproductos a partir de distintos materiales de partida. Por lo que, para conseguir un producto final en el menor tiempo posible, es necesario controlar las variables que afectan al proceso de compostaje mediante un sistema de compostaje acoplado en una instalación. El sistema de compostaje, ya sea abierto o cerrado, es sólo una parte del conjunto, aunque sea la principal operación de la instalación Aspectos técnicos en el pretratamiento El principal objetivo de este tratamiento es separar las distintas fracciones del material de entrada que constituye el residuo a tratar para facilitar la reutilización, reciclaje o valorización de la materia orgánica. Por lo tanto, la calidad del producto final depende en gran medida del grado de separación de cada una de las fracciones. Para llevar a cabo la retirada de las impurezas inorgánicas, áridos y metales que pueda arrastrar el flujo de materia orgánica se utiliza una maquinaria específica combinada en la mayoría de las instalaciones con una etapa de triaje o selección manual. Para la separación de las distintas fracciones, los tipos de sistemas de cribado más utilizados en las plantas de compostaje son las cribas rotatorias. El residuo de entrada, al pasar por la criba rotatoria, se separa en dos fracciones según el tamaño de los materiales presentes. La fracción de rechazo se somete a un triaje manual clasificando los distintos materiales en plástico, vidrio, papel/cartón y envases para facilitar su posterior reciclaje, y el cribado se expone a los equipos de separación de metales, electroimán y corrientes de Foucault, antes de pasar al sistema de compostaje. Figura 17: Criba rotatoria en una Planta de RSU. Con posterioridad al tratamiento de compostaje, el material nuevamente atraviesa una criba rotatoria y/o mesa densimétrica para separar los elementos inorgánicos que quedan, los cuales finalmente se destinan a vertedero.

47 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 25 Sistemas abiertos Clasificación de las tecnologías de compostaje Los sistemas abiertos son sistemas de baja inversión y tecnologías sencillas cuya principal característica es que el material a compostar es apilado al aire libre, preferiblemente en suelos de hormigón con pendiente para la recogida de lixiviados. El apilamiento al aire libre presenta el inconveniente de estar a merced de las condiciones meteorológicas del momento, por lo que es más difícil controlar los factores y parámetros del proceso de compostaje (Arcos et al., 2008). Los sistemas abiertos pueden clasificarse en función del control del parámetro de aireación, en apilamiento con volteo o apilamiento estático con aireación activa/pasiva. En el apilamiento con volteo, la aireación del sustrato se realiza mecánicamente con una pala cargadora o una máquina volteadora. El apilamiento estático no necesita volteo, salvo en caso de homogenización del material. La aireación pasiva consiste en la aireación natural del material mediante el flujo de aire exterior proporcionado por el viento. La aireación activa consiste en disponer el material en una plataforma con agujeros para insuflar aire al interior de la pila (Arcos et al., 2008). Sistemas cerrados Los sistemas cerrados poseen sistemas de una mayor inversión y tecnologías más modernas para que el material a compostar no esté nunca en contacto directo con el exterior. Los sistemas cerrados ofrecen un control total sobre los parámetros del proceso de compostaje, sobre todo en la emisión de malos olores, produciendo una descomposición más rápida y completa de la materia orgánica, que además las condiciones meteorológicas y ambientales no pueden alterar. Los sistemas cerrados pueden ser continuos (reactores verticales/horizontales, túneles, tambores-cilindros rotatorios) donde el sustrato a compostar entra continuamente, o discontinuos (túneles estáticos, hileras) donde el material entra una vez vaciado el reactor. La aireación siempre es forzada y el aire absorbido puede ser recirculado en función de la concentración de oxígeno. Si no es así, pasa por un filtro antes de ser expulsado. También se realiza la recogida de lixiviados hacia una balsa exterior. Sistemas mixtos Los sistemas mixtos combinan los sistemas abiertos y los sistemas cerrados. Normalmente, las primeras fases del proceso de compostaje tienen lugar en sistemas cerrados para así acelerar la degradación de la materia orgánica, y la fase de maduración tiene lugar en sistemas abiertos, generalmente en pilas o hileras volteadas.

48 26 Memoria Descriptiva Tecnologías de compostaje Pilas o hileras volteadas Esta tecnología es la más simple y económica, y es la más utilizada, sobre todo, para la fase de maduración. Los materiales se colocan en hileras o pilas de sección trapezoidal o triangular, cuya base debe ser de 3-4 metros y la altura de 2-2,5 metros. Esta tecnología necesita de un programa regular y optimizado de volteos y riegos para asegurar las condiciones óptimas de humedad, temperatura, aireación y homogeneización del material, garantizando así una correcta fermentación e higienización de los residuos orgánicos. Por lo que, las máquinas volteadoras diseñadas específicamente para tal fin, son preferibles al uso de palas cargadoras. Sin embargo, al ser un sistema discontinuo, con continuas oscilaciones en los parámetros de humedad, temperatura y aireación, no es el más adecuado para el desarrollo de las reacciones de descomposición de la materia orgánica. De ahí que este proceso sea muy lento y aún con un adecuado programa de volteos y riegos periódicos se necesite de días para conseguir un compost totalmente estabilizado. Figura 18: Apilamiento con Volteo (Planta de Estepa). Pilas estáticas aireadas En esta tecnología, el material se coloca sobre un conjunto de tubos perforados conectados a un sistema que insufla aire a través de la pila. La aireación forzada suministra oxígeno al interior de la pila, enfriándola y eliminado el vapor de agua, el CO 2, y otros subproductos de la degradación biológica. La altura media de las pilas oscila entre los 3-4 metros, aunque la altura y la anchura son muy variables en función del equipo que forma las pilas, el peso y la estructura de los materiales utilizados para evitar la compactación sobre los tubos perforados, por lo que, normalmente, se utilizan materiales homogéneos. El uso de este tipo de residuo también se debe a la falta de homogeneización del material.

49 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 27 La humedad se debe mantener en unos niveles óptimos para el proceso de compostaje regulando el suministro de aire si fuera necesario. Aunque, por otro lado, los buenos controles de oxígeno y temperatura facilitan la rápida transformación biológica de la materia orgánica en compost, el uso más eficiente del espacio y unos escasos requerimientos de personal (Moreno y Moral, 2008). Túneles estáticos Este tipo de sistema implica la construcción de una serie de habitáculos de hormigón de unos 3 metros de altura, 4-5 metros de ancho y metros de fondo. Estos contenedores están dotados de sistemas de aireación forzada, de sondas de temperatura, de humedad y nivel de oxígeno, recogida de lixiviados y gases, y sistema de riego. El tiempo de residencia que se le da a los residuos en este tipo de tecnología es de 2-6 semanas. Una vez pasado este tiempo el producto se mantiene en maduración controlada durante 2-3 meses, con un programa adecuado de riegos y volteos. Este sistema presenta numerosas ventajas, debido a que permite controlar de manera exhaustiva las variables críticas del proceso de compostaje, así como controlar los gases que causan los malos olores y recoger el lixiviado para su utilización en el riego dependiendo de la concentración de metales pesados del mismo (Moreno y Moral, 2008). Tambores/cilindros rotatorios Figura 19: Túnel Estático de Aireación Forzada (Planta de Estepa). El sistema de tambores utiliza reactores cilíndricos rotatorios de unos 3 metros de diámetro y de hasta 50 de metros de longitud que giran lentamente a lo largo de su eje principal. El tambor rota, de forma continua, volteando y agitando el material en su interior. Por un extremo se introduce el residuo a compostar, y por el otro se recoge el material ya fermentado por gravedad. Al igual que en los túneles estáticos, el control de las variables del proceso es total, pero en este caso la garantía de higienización del material es superior debido al continuo volteo que sufre el residuo en el interior de los tambores rotatorios. Los tiempos de tratamiento en este tipo de reactores suelen ser de 1-4 semanas,

50 28 Memoria Descriptiva seguido de un tiempo de maduración para la estabilización final del producto. Sin embargo, su mayor desventaja es su alto coste de inversión inicial en comparación a las tecnologías anteriormente descritas. Figura 20: Tambor Rotatorio para el proceso de Compostaje Marco legal aplicable Marco legal de la Unión Europea El artículo 22 de la Directiva Marco de Residuos (2008/98/CE) establece expresamente a la Comisión llevar a cabo una evaluación sobre la gestión de los biorresiduos con vistas a realizar una propuesta legislativa si fuera apropiado", y analizar la oportunidad de establecer requerimientos mínimos para la gestión de los bioresiduos y criterios de calidad para el compost y el digestato". El deseo de la Comisión es establecer estándares mínimos de calidad para los biorresiduos y lodos destinados a los suelos agrícolas, de acuerdo con la indicación de la Estrategia Temática de Suelos de asegurar que se obtiene el máximo beneficio de la recuperación de nutrientes a la vez que se limita la aportación de sustancias peligrosas al suelo. Más allá de los objetivos, no vinculantes para los biorresiduos, del marco normativo vigente, el nuevo mecanismo Fin de Residuo derivado de la Directiva Marco proveerá una herramienta legislativa para vincular los estándares de la UE sobre gestión de residuos, los procesos de tratamiento y la calidad de los materiales reciclados, incluyendo el compost.

51 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales Marco legal de España La Ley 22/2011, de 28 de Julio, de residuos y suelos contaminados, declara que para obtener la autorización de instalaciones de tratamiento de residuos no peligrosos se deben cumplir una serie de requisitos mínimos, entre los que destacan: - Ser personas o entidades, públicas o privadas, titulares de la instalación en que se pretenda realizar cualquiera de las operaciones que componen la gestión de los residuos, definidas en los anexos I y II de la Ley 22/ Suscribir un seguro para cubrir las indemnizaciones debidas por muerte, lesión o enfermedad de las personas, por daños en las cosas y los costes de reparación y recuperación del medio ambiente alterado, en los términos definidos en el artículo 20.4 de la ley 22/ En el caso de que una instalación de gestión de residuos no supere los umbrales establecidos en el apartado 5 del Anexo I de la Ley 16/2002, y por tanto no estén sometidos a trámite de Autorización Ambiental Integrada (AAI), la instalación queda sometida al régimen de autorización conforme al artículo 27 de la Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados. Además, la instalación requiere la obtención de la Licencia de Actividad municipal que debe gestionarse ante el Ayuntamiento del término municipal en el que se emplaza la instalación. Los proyectos de instalaciones de tratamiento de residuos incluidos en los anexos I y II de la Ley 21/2013, 9 de diciembre, de evaluación ambiental, deberán someterse a una evaluación ambiental o a una evaluación ambiental simplificada con carácter previo a la autorización del mismo. Para ello deberán presentar el estudio de impacto ambiental o el documento ambiental junto con el resto de documentación necesaria para la tramitación de la autorización Marco legal de Andalucía El Decreto 73/2012, de 22 de marzo, por el que se aprueba el Reglamento de Residuos de Andalucía, aclara de manera más efectiva el concepto de residuo urbano. Según el Decreto 73/2012 tendrán la consideración de residuos urbanos: Los residuos domésticos generados en los hogares. Los residuos domésticos derivados de las actividades comerciales y del resto de actividades del sector servicios. Los residuos procedentes de la limpieza urbana, zonas verdes, áreas recreativas y playas, los animales domésticos muertos y los vehículos abandonados. Los residuos domésticos derivados de las actividades industriales y los comerciales no peligrosos. Por lo tanto, quedan excluidos del carácter de residuo urbano:

52 30 Memoria Descriptiva Los residuos industriales. Los residuos agrícolas. Los residuos comerciales peligrosos. Los residuos de construcción y demolición (RCD). Los neumáticos fuera de uso (NFU). Los lodos residuales de depuración. Los vehículos al final de su vida útil (VFVU). Los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE) no domésticos. Los residuos sanitarios de los grupos III, IV y V Los residuos procedentes de explotaciones agrícolas y en particular, los plásticos agrícolas. Las autorizaciones de tratamiento de residuos se integrarán en los procedimientos de autorización ambiental integrada o autorización ambiental unificada, en los casos en que dichas actividades estén sujetas a dichos procedimientos de prevención ambiental, de acuerdo con lo establecido en la Ley 7/2007, de 9 de julio, de gestión integrada de la calidad ambiental, en su Anexo I, y en la Ley 22/ Marco legal del Ecuador El Decreto Nº Norma de Calidad ambiental para el manejo y disposición final de desechos sólidos no peligrosos (Anexo 6 del Libro VI: De la Calidad Ambiental, del Texto Unificado de la Legislación Secundaria del Ministerio del Ambiente), expone que un residuo es una denominación genérica de cualquier tipo de productos residuales, restos, residuos o basuras no peligrosas, originados por personas naturales o jurídicas, públicas o privadas, que pueden ser sólidos o semi-sólidos, putrescibles o no putrescibles. El mismo Decreto especifica la diferencia entre residuo sólido y semi-sólido, aclarando que se entiende por desecho sólido todo sólido no peligroso, putrescible o no putrescible, con excepción de excretas de origen humano o animal. Se comprende en la misma definición los desperdicios, cenizas, elementos del barrido de calles, desechos industriales, de establecimientos hospitalarios no contaminantes, plazas de mercado, ferias populares, playas, escombros, entre otros. Mientras que el desecho semi-sólido es aquél que en su composición contiene un 30% de sólidos y un 70% de líquidos. Los desechos sólidos se pueden clasificar, según su procedencia, en: Desechos sólidos domiciliarios. Desechos sólidos comerciales. Desechos sólidos de demolición. Desechos sólidos de barrido de calles. Desechos sólidos de limpieza de parques y jardines. Desechos sólidos hospitalarios.

53 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 31 Desechos sólidos institucionales. Desechos sólidos industriales. Desechos sólidos especiales. Según el Plan Nacional de Gestión Integral de Desechos Sólidos (PNGIDS), uno de sus objetivos es clasificar los residuos en dos tipos: Residuos Sólidos Urbanos, compuestos por los desechos sólidos domiciliarios, comerciales, institucionales, industriales, de barrido de calles y de limpieza de parques y jardines, y Residuos Sólidos Especiales, compuestos por los desechos sólidos de demolición, hospitalarios y peligrosos.

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55 3 MEMORIA DE CÁLCULO 3.1 Ubicación de la planta de compostaje La planta se ubicará dentro de los límites del terreno la Facultad de Ingeniería Agrícola de la Universidad Técnica de Manabí. Dicha Facultad está localizada en la parroquia de Lodana, perteneciente al cantón de Santa Ana, en la provincia de Manabí (Ecuador), al oeste de la República del Ecuador. El terreno elegido, de 0,27 ha de extensión, se encuentra en la zona al norte de la Facultad de Ingeniería Agrícola. Dicho terreno no se utiliza como suelo agrícola y está disponible para la implantación de cualquier tipo de instalación. Junto a los terrenos transcurre un canal de agua para uso agrícola, el cual se puede emplear para el riego de las pilas (Figura 21). Figura 21: Localización de la Planta de Compostaje. 3.2 Descripción de las materias primas Los residuos que se utilizarán en la fase de explotación de la planta de tratamiento serán residuos orgánicos recogidos selectivamente procedentes de las cafeterías y bares de la Universidad Técnica de Manabí, residuos de poda producidos por el mantenimiento de parques, jardines e invernaderos de dicha Universidad, y residuos de cáscaras de cítricos generados en una industria agroalimentaria de producción de zumos. Según los datos recogidos en la Universidad Técnica de Manabí, se producen aproximadamente kg/semana de RSU, aproximadamente. La fracción orgánica corresponde a un 58% del total, por lo que se 33

56 kg de RSU 34 Memoria de Cálculo dispondrá de una masa total de 998 kg/semana de materia orgánica. En la Figura 22 se muestran las cantidades de RSU generadas en la Universidad a lo largo de la semana, mientras que en la Figura 23 se presenta la distribución de cada una de las fracciones contenidas en los anteriores RSU Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Día de la Semana Figura 22: Producción de RSU en la Universidad Técnica de Manabí Materia orgánica Papel/Cartón Plásticos Inertes Figura 23: Caracterización de RSU de la Universidad Técnica de Manabí. Por otro lado, la Universidad también genera una cantidad aproximada de kg de residuos de poda al mes. La tercera fuente de RSU consiste en las cáscaras de cítricos provenientes de una industria agroalimentaria que produce una cantidad cercana a los kg/año. La caracterización de las materias primas que se utilizarán en la planta se muestra en la Tabla 6. Los datos se han obtenido mediante análisis fisicoquímicos en colaboración con el Laboratorio de Suelos de la Universidad Técnica de Manabí por tanto, tienen las siguientes características: Tabla 6: Descripción de las Materias Primas (Fuente: Universidad Técnica de Manabí). Materia Prima Densidad (kg/m 3 ) Humedad (%) ph C/N Residuos orgánicos , Residuos de poda , Residuos de cítricos ,

57 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 35 Los residuos de poda presentan una relación C/N muy variable en función de su origen, por lo que para optimizar el proceso de compostaje se utilizarán principalmente aquellos residuos de poda verdes, es decir, hojas y tallos no leñosos, puesto que poseen la relación C/N más baja dentro del rango. Además, estos residuos cumplirán la función de agente estructurante para proporcionar la porosidad necesaria y, por consiguiente, una adecuada aireación de la pila Cálculo de instalaciones de la planta de compostaje En la Figura 24 se presenta el diagrama de flujo de la planta de compostaje. La base de cálculo empleada en este proyecto ha sido: - RSU: 998 kg. - Poda: 428 kg. - Cáscaras de cítricos: 634 kg. A estas cantidades se le ha añadido un 20% más, por seguridad y posibles ampliaciones de la Universidad Figure 24: Diagrama de flujo de la planta de compostaje en la Universidad Técnica de Manabí. El inicio del proceso comienza con la recepción de cada uno de los residuos transportados por camiones y dispuestos en tolvas separadas. A continuación, son triturados y colocados en la era de compostaje en forma de pilas. Los residuos de cítricos son pretratados en un tambor rotativo durante 24 horas antes de unirse a los demás residuos en las pilas. Cada pila de residuo es regada y volteada una vez por semana, depositándola en el lugar contiguo al que estaba anteriormente. Una vez transcurrido el período de compostaje de 120 días, el material se introduce en una criba rotatoria generando una corriente de compost junto con una fracción de rechazo. El compost se dispone en la era de maduración durante 7 u 8 semanas hasta su completa humificación. El agua del riego de las pilas es recogida en una balsa exterior de lixiviados y gestionada por una empresa ajena como residuo peligroso.

58 36 Memoria de Cálculo Descripción y cálculo de la zona de recepción Los residuos deben tener un lugar de almacenamiento a la espera de entrar al proceso de compostaje. La forma más económica es una nave, pues la carga a la línea del proceso se realiza mediante pala. Sin embargo, antes deben someterse a un proceso de trituración, situado en la zona de recepción. La nave de recepción debe tener capacidad para albergar cada uno de los residuos, teniendo en cuenta que son apilados y, por lo tanto, la superficie utilizada es pequeña. El volumen ocupado por cada uno de los residuos en función de la densidad expuesta en el apartado anterior es el siguiente: - Espacio mínimo ocupado por residuos orgánicos: 1,44 m 3. - Espacio mínimo ocupado por residuos de poda: 1,9 m 3. - Espacio mínimo ocupado por residuos de cáscaras de cítricos: 1,44 m Cálculo del sistema de pretratamiento de los residuos de cítricos A causa del bajo ph de los residuos cítricos, éstos deben ser previamente sometidos a un pretratamiento para neutralizar la acidez y acelerar su descomposición. En primer lugar, son introducidos en un túnel de aireación estático durante 6 semanas para favorecer el crecimiento y desarrollo de hongos del género penicillium sp., capaces de sobrevivir en un ambiente ácido y eliminar la lignina de la cáscara de los cítricos, Todo ello en condiciones óptimas de aireación y temperatura. A continuación son tratados con Ca(OH) 2 para que la acidez de estos residuos no interfieran en el proceso de fermentación afectando a los microorganismos. Se les añaden concretamente 15 kg de Ca(OH) 2 por m 3 de residuo (Heerden et al., 2001), es decir, que por cada lote de entrada de residuos de cáscaras de cítricos se tiene que añadir 21,6 kg de Ca(OH) 2, teniendo en cuenta el volumen que ocupan. El túnel (Figura 25) debe tener una capacidad mínima de 8 m 3, y en función de las tareas a realizar dentro del túnel éste debe tener mayores dimensiones: - Altura: 2m. - Anchura 1,2 m. - Longitud: 6 m. 36

59 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 37 Figura 25: Dimensiones del Túnel de Compostaje de Residuos de Cítricos. Se dispondrá de dos equipos de trituración, una biotrituradora de alimentación hidráulica para los residuos de poda (BIO 510), y una biotrituradora de carga superior mediante tolva para los residuos tanto orgánicos como cítricos (B600-V) Cálculo del sistema de pilas El sistema de pilas volteadas es la tecnología de compostaje que se utiliza durante la fase de ejecución de la planta, debido a su menor complejidad y bajos costes. Cada pila contiene los residuos anteriormente mencionados en las siguientes proporciones: - 48% de residuos orgánicos. - 21% de residuos de poda. - 31% de residuos de cítricos. Cada semana se utilizan 998 kg de residuos orgánicos, 428 kg de residuos de poda y 634 kg de residuos de cáscaras de cítricos. A partir de estos residuos, se forma una pila de kg aproximadamente. El tiempo de compostaje está estimado en 120 días, lo que equivale a 17 semanas, según los datos expuestos en el apartado de Tecnologías del compostaje. Cada pila se voltea y riega una vez por semana, una frecuencia apta para llevar a cabo este tipo de compostaje (Rosal, 2007). Las pilas se desplazan a un lado para dejar paso a la siguiente. Esto quiere decir que durante la fase estacionaria del proceso, la era de compostaje contiene 17 pilas. Cada una de las pilas (Figura 26), cuya estructura corresponde a una pirámide de tronco

60 38 Memoria de Cálculo rectangular, tiene las siguientes dimensiones: - Altura: 1,5 m. - Base menor: 1 m 2. - Base mayor: 5,5 m 2. - Volumen total: 3,85 m 3. Figura 26: Dimensiones de cada Pila de Compostaje. El volumen total corresponde al espacio que ocupan cada uno de los residuos en función de su densidad. Las bases mayor y menor se calculan a partir de la ecuación del volumen de pirámide de tronco rectangular (Ecuación 10), V=h/3 (M + m + M m) (10) Donde: - h = altura de la pila. - M = base mayor. - m = base menor. La altura idónea para las pilas volteadas está entre 1,2-2 m (Haug, 1993). 38

61 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 39 De acuerdo con las dimensiones de las pilas y el espacio entre cada una de ellas de 2,5 m para el adecuado trabajo de las palas, la nave de compostaje ocupa una superficie de 435 m 2. Esta era de compostaje está formada por una superficie lisa de suelo cemento con una inclinación del 10% para favorecer la recogida de los lixiviados después de cada riego Cálculo del sistema de humificación de pilas, tuberías y bomba Para el riego de las pilas se utiliza el agua procedente de un canal habilitado para ello. La humedad de las pilas se debe mantener en torno a 55%, de acuerdo a las condiciones óptimas del proceso según la bibliografía. Los residuos de entrada poseen una humedad inicial de 58%, con lo cual no es necesario humectarlos. Según diversos autores (Mohedo, 2002 y Rosal, 2007), la humedad de sus pilas de RSU antes de cada humectación estaba alrededor de 35-40%. Sin embargo, cada pila tiene unas necesidades específicas de agua atendiendo al peso de cada una de ellas. Las pérdidas de biomasa por volatilización de la materia orgánica (CO 2, H 2O, NH 3, H 2S, COV, etc.) están en torno a 70% al final del proceso de fermentación (Huerta et al., 2008). Por lo tanto, de acuerdo a la humedad inicial de los residuos y la humedad que podemos encontrar en cada una de las pilas al cabo de una semana, el volumen de agua vertido en el riego es de 1,8 m 3. El agua se impulsa a través de una tubería de acero comercial con las siguientes características: - Longitud equivalente = 113,375 m. - 4 codos de 90º de radio medio con una longitud equivalente de 3,81 m. - Tubería de una 1 Sch 40. La velocidad del agua a través de la tubería se establece mediante: v = Q S (11) Donde: - Q = caudal volumétrico. - S = sección de la tubería. La velocidad del agua es de 0,88 m/s. A continuación, se calcula la pérdida de carga por fricción mediante la ecuación siguiente: F = L + 4f Le v 2 D 2 (12) Donde: - 4f = coeficiente de rozamiento - L = Longitud equivalente de la tubería - Le = Longitud equivalente de codos

62 40 Memoria de Cálculo - D = diámetro de la tubería - v = velocidad del agua Para calcular el coeficiente 4f, previamente se calcula el número de Reynolds: R = ρvd μ (13) Donde: - ρ = densidad del agua. - μ = viscosidad dinámica del agua. El número de Reynolds, según las características de la tubería, es de A continuación, y con la ayuda del ábaco de Moody, se establece el coeficiente de rozamiento 4f en 0,036. La pérdida de carga por fricción a lo largo de la tubería es de 53,33 J/kg. El trabajo realizado por la bomba se calcula a partir de: W = v2 2 Donde: + g( z) + F (14) - g = gravedad. - Δz = diferencia de altura alcanzada por el agua. El trabajo de la bomba es de 100,72 J/kg. Por último, la altura manométrica de la bomba se calcula mediante: H = W g (15) La altura de la bomba es de 10,28 m. A partir de los datos anteriores se puede escoger la bomba más adecuada para el proceso de humectación, mediante la Figura

63 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 41 Figura 27: Curvas y Datos de Prestaciones de Bombas Centrífugas. Para ello se emplea una bomba (PQ-60), capaz de transportar 40 L/min, hasta los orificios de salida situados en el techo de la nave de compostaje a 4 m de altura. En total se disponen 15 orificios de riego situados entre las pilas separados 4,5 m entre sí, aunque la última pila no se humecta por que se somete al proceso de afino. Puesto que cada pila tiene unas necesidades de riego diferente, el primer orificio de salida expulsa 309 L, y el último expulsa 92 L Descripción y cálculo de la zona de maduración La etapa de maduración dura unas 7-8 semanas, en la cual el material apilado no debe voltearse y la humedad debe controlarse para que sólo oscile entre 30-40%. El rendimiento final para un proceso de compostaje en el que los residuos han sido recogidos selectivamente suele estar alrededor de 20-22% (Huerta et al., 2008). Con lo cual, al final del proceso de fermentación se producen 618 kg de compost sin refinar cada semana, de acuerdo a la pérdida de material orgánico. La densidad para cualquier tipo de compost suele estar entre kg/m 3 (Huerta et al., 2008). Por lo que, en relación a los datos anteriores, cada semana se originan 1,85 m 3 de compost listo para su fase final de maduración. El volumen de compost durante la fase de maduración, es decir al cabo de 7-8 semanas, alcanza un valor máximo de 14,9 m 3. Atendiendo a la ecuación para el diseño de las pilas del sistema de compostaje, cada pila de maduración presenta las siguientes dimensiones: - Altura: 1,2 m. - Base menor: 1 m 2. - Base mayor: 2,5 m 2.

64 42 Memoria de Cálculo La era de maduración está formada por un máximo de 8 pilas, y ocupa una superficie de 35 m 2, con una separación entre pilas de 1 m, puesto que durante esta etapa no es necesario llevar a cabo el volteo de las mismas Descripción y cálculo de la zona de afino Después de la etapa de maduración, el compost ya está listo para ser utilizado, pero antes se tienen que establecer unas propiedades adecuadas. La línea de afino está compuesta por una pequeña tolva conectada a un tambor móvil de cribación de 10 mm de luz de paso, según las exigencias de calidad del producto final. En esta zona se generan dos corrientes, una en forma de compost listo para su uso en agricultura, y otra de rechazo. La cantidad de material de rechazo representa el 8-10% del total. (Huerta et al., 2008). Esto supone una pérdida total de 78-80% del material de entrada. Por lo que, teniendo en cuenta la fracción que puede representar el material de rechazo, la cantidad de compost refinado debe ser de 433 kg Descripción y cálculo de la balsa de lixiviados En la nave de compostaje se recoge el lixiviado de las pilas a través de una bomba conectada a una tubería que desemboca en la balsa exterior de una capacidad mínima de 6,25 m 3, valor que supone el máximo volumen de riego en cada mes. La balsa de lixiviados (Figura 28) está situada en el exterior para favorecer la evaporación y, por consiguiente, la concentración del lixiviado facilitando su posterior gestión y tratamiento. Las dimensiones de la balsa son las siguientes: - Profundidad: 1 m. - Ancho: 2,5 m. - Largo: 2,5 m. 42

65 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 43 Cinta transportadora Figura 28: Dimensiones de la Balsa de Lixiviados Maquinaria y Equipo empleados La zona de afino dispone una cinta transportadora de rodillos en V que conecta el trómel de afino con la zona de maduración. La cinta transportadora está diseñada siguiendo la norma DIN sobre fundamentos de diseño de correas transportadoras. La velocidad y ancho de banda se establecen a priori de acuerdo a la densidad, abrasión y tamaño de las partículas del material. Los residuos orgánicos presentan una baja densidad y abrasión, y su tamaño ha sido reducido mediante las biotrituradoras, por lo que la velocidad de la correa transportadora es de 2,62 m/s (valor normalizado de velocidad según la norma DIN) y el ancho de banda es de 300 mm. El largo (L) y la altura (H) son parámetros que dependen de la cota y distancia a superar por el material. En este caso la altura es de 2 m y la distancia es de 10 m. El ángulo de inclinación se calcula mediante la ecuación 16: φ = sin 1 ( H ) (16) L El ángulo de inclinación correspondiente es de 7,66º. El cálculo de la sección transversal del material sobre la banda permite calcular el caudal volumétrico que la cinta transportadora puede asumir, y se averigua a partir de:

66 44 Memoria de Cálculo A = 0,25 tan(β)(l + (b l) cos θ) 2 (17) Donde: - β = ángulo de sobrecarga del material sobre la cinta. - l = longitud de los rodillos, que para este ancho de banda se establece en 200 mm cada uno. - b = factor que relaciona la longitud de la cinta cuando está al 90% de su capacidad. Para este caso la sección transversal es de 0,04 m 2, cuando está funcionando a plena carga. Con todo esto se puede calcular el caudal volumétrico (Ecuación 18): Q = 3600 v A k (18) Donde: - v = velocidad de la correa. - k = factor de reducción de capacidad por inclinación. Para 7,66º, k = 0,97. El caudal total equivale a 360 m 3 /h, aunque puede funcionar perfectamente a media carga transportando 183 m 3 /h. Biotrituradoras En la zona de recepción se dispone de dos biotrituradoras, una para los residuos de poda, y otra para los residuos orgánicos y residuos de cítricos. Para los residuos de poda, el equipo elegido es la biotrituradora de alimentación hidráulica BIO 510, con una capacidad de trabajo de 7 m 3 /h (Figura 29). Para los residuos orgánicos y de cítricos, el equipo elegido es la biotrituradora BOMATIC B 600-V, con una capacidad de trabajo de 3 m 3 /h (Figura 30). Figura 29: Biotrituradora BIO

67 Planta de Compostaje de RSU y Residuos Cítricos Industriales 45 Palas cargadoras Figura 30: Biotrituradora BOMATIC B600-V. Para el correcto funcionamiento de la planta se utilizan dos palas cargadoras tipo BOBCAT S70 para el volteo y manejo de las pilas (Figura 31). Cada pala cargadora tiene una capacidad nominal estipulada de 343 kg de carga. Figura 31: BOBCAT S70.