4 etapas del compost

7/23/2019 4 Etapas Del Compost

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Jaime Cuevas. Departamento de Geologa y Geoqumica Mdulo C-VI / Despacho 205. [email protected]

Curso de compostaje en la UAM:

Etapas del proceso de compostaje


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TRATAMIENTO DE RESIDUOS

Mtodos Biolgicos. Compostaje

Relevancia del mtodo de tratamiento

Parmetros del proceso

Calidad del compost


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COMPOSTAJE: proceso controlado de transformacinbiolgica aerbica y termfila de los residuos orgnicosbiodegradables que da lugar al compost

DIGESTION ANAEROBIA: proceso controlado detransformacin microbiolgica anaerobia de los residuosorgnicos biodegradables que da lugar al digerido y albiogs de elevado contenido en metano.

Mtodos Biolgicos


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relevancia del proceso: tratamiento de bioresiduos

Bioresiduos: 40% del total de los residuos generados

Residuos problemticos: purines y lodos de depuradoras

Afecta directamente a las estrategias de conservacin del

suelo


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Biorresiduo: residuo biodegradable de jardines y parques, residuos alimenticiosy de cocina procedentes de hogares, restaurantes, servicios de restauracin

colectiva y establecimientos de consumo al por menor, y residuos comparablesprocedentes de plantas de transformacin de alimento

Artculo 22

BiorresiduosLos Estados miembros adoptarn medidas, en la forma conveniente, y con arregloa los artculos 4 (jerarqua) y 13 (salud y medioambiente), para impulsar:

a) la recogida separada de biorresiduos con vistas al compostaje y la digestin delos mismos;

b) el tratamiento de biorresiduos, de tal manera que se logre un alto grado deproteccin del medio ambiente;

c) el uso de materiales ambientalmente seguros producidos a partir debiorresiduos.

DIRECTIVA 2008/98/CE


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bioresiduos

Europa: 2500 MMt/ao (40 % del total de los residuos):

40 %: agricultura y ganadera22 %: jardines y bosques

20 %: lodos de depuracin de aguas

10 %: procesado de alimentos

8 %: residuos urbanos (aprox 40 % biodegradable)

PNIR: 2006

Generados vertidos objetivo (RD 1481/2001)

11,934,142 7,768,229 (65 %) < 75 %

(1995)

En 2009: 50%


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LA VALORIZACIN DEL COMPOSTEstrada de Luis, Ins Beln, Gmez Palacios, Jos Mara. Biomasa penissular. 2006.


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INFRAESTRUCTURAS DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS BIOLGICOS EXISTENTES

EN ESPAA Y CANTIDADES TRATADAS MEDIANTE (2005)


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CompostajeObjetivos:

Transformacin de un residuo biodegradable en un material estable

(compost):

Reduccin del potencial de los residuos para producir daos a la salud yal medioambiente (patgenos, contaminacin de atmsfera, suelo yagua)

Reduccin de volumen (> 80 %); peso (> 60 %)

Valorizacin de la materia orgnica mediante su transformacin en

compuestos hmicos estables: acondicionamiento y regeneracin desuelos (sustitucin 10% fertilizantes minerales).

Este tratamiento contribuye a generar una reserva de carbono,slamente si se consigue un compost estable:

57 kg. de CO2 equivalente por t de compost aplicada al suelo


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A kinetic analysis of solid waste composting at optimal conditions


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conservacin del suelo

Documento/informe de la comisin europea COM (2002) 179 final:

Hacia una estrategia temtica para la proteccin del suelo

Identificacin de los procesos de degradacin: Prdida de materia orgnica Erosin

Contaminacin

Suelos con < 1.7 % en M.O.: riesgo de desertificacin

Espaa: mapa de M.O. contenido en materia orgnica de suelos agrcolas y

pastizales (INIA: 2004 en prep.) Preliminar: sobre 1270 muestras (47 % < 1.7 %)


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Diferentes enfoques de la Comisin Europea a lo largo delos ltimos aos:

Directiva marco de residuos; Regulacin de lostratamientos biolgicos

Regulacin en el Marco de la Estrategia Temtica de laproteccin del suelo.

Estrategia Temtica sobre prevencin y reciclado.Directiva Marco de Residuos revisada. Criterios decalidad

Regulacin Europea sobre (Bioresiduos)Biowaste (?)

Cambio de enfoque


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EU27

Belgium

Denmark

Germany

Ireland

Greece

Spain

France

Italy

Netherlands

Austria

Portugal

Finland

Sweden

UnitedKingdom

0

20

40

60

80

100

120

140

%

vertido

incinerado

reciclado

compostado

Tasa de tratamiento en algunos estados de la UE (2007)

Eurostat (Marzo de 2009).


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El proceso de compostaje


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Parmetros biolgicos (*)

Microorganismos: Bacterias aerobias y anaerobias facultativas,actinomicetos, hongos, algas y protozoos. No es necesaria su adicin.Los lodos contienen varios millones por gramo.

Metabolismo: El 80% de la materia orgnica se usa para producir

energa (catabolismo). El calor generado est entre 30 y 40 MJ/kg de C.

Los microorganismos descomponen la materia orgnica dando lugar aCO2, H2O y Humus

Bacterias: 80-90 % de la biomasa del compost

Responsables de la mayor parte de descomposicin de la M.O. y dela generacin de calor.


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http://cwmi.css.cornell.edu/composting.htm

AIREACIN

HIDRLISISENZIMTICA
http://compost.css.cornell.edu/invgifs/centipede.movhttp://compost.css.cornell.edu/gifs/10.gif


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http://compost.css.cornell.edu/gifs/10.gifhttp://compost.css.cornell.edu/gifs/3.gif


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Parmetros biolgicos (**)

Hongos: actividad limitada. 45-50 C; humedad moderada (< 50 %),

toleran la escasez de nutrientes solubles.

Actinomicetos: tolerancia al aumento de la temperatura y escasez denutrientes. Actividad a 60-65 C.

Bacterias: necesitan abundancia de nutrientes

Mesoflicas (< 45 C; ptimo a 35 C ):Termoflicas (45-65 C; ptimo a 50-60 C)


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Parmetros biolgicos (***)

Biodegradacin: Se produce a distinta temperatura, a medida queevoluciona el proceso, dando lugar al crecimiento de diversas

poblaciones de microorganismos:

psicrofilos: (bacterias y hongos) (- 4 a 30 C)

mesflos: (bacterias, actinomicetos, patgenos ) (10 45 C)

termfilos: (bacterias, actinomicetos y esporas mesfilas) (45 65 C)

FASES DEL COMPOSTAJE


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Fases de la descomposicin aerbica:

Temperatura: control del ritmo de reaccin (respiracin; O2, CO2)

poblacin y crecimiento de microorganismos

mesoflica (< 45 C) (12-24h) (Bacillus sp.; Azotobacter sp.;

Pseudomonas sp.)

termoflica(40 -70 C) (das-semanas): por encima de 65 C se inhibela descomposicin (Bacterias y Actinomicetos termoflicos)

Maduracin o curado (descenso paulatino de la actividad biolgica yde la temperatura; predominio de actinomicetos)


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Tchobanglous et al. (1994)


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Sucesin demicroorganismos en

la etapa termoflica:

Produccin de CO2

TA: Actinomicetos termfilosTB: Bacterias termfilas


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La temperatura tiene un efecto clave en la sucesinde comunidades microbianas durante el proeso decompostaje

Procesos mesoflicos:

Valores relativamente bajos de biomasa microbiana

+ bacterias y hongos y menos actinomicetos (menos diversidad)+capacidad de utilizar lpidos y protenas+reduccin en masa de la M.O

Procesos temoflicos:

Induce cambios rpidos en la poblacin bacterianaDisminuye el tiempo de curado

Es ms eficaz el compostaje mesoflico? higiene?

Tang y col., 2007, Journal of bioscience and bioengineering, 104, 321-328.


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Qu degradany qu producen ?

La hidrlisis de los slidos es el factor que limita el compostaje de slidos orgnicos.


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Hacia los compuestos hmicos

Mayor ritmo de degradacin = mayor cantidad de carbono orgnico hidroflico ymayor consumo de oxgeno.

Los carbohidratos, aminocidos y protenas se van reponiendo en la fraccinsoluble mediante su sntesis (metabolismo bacteriano y degradacin de slidos

orgnicos)

Los compuestos con unidades estructurales aromticas (i.e., compuestosfenlicos) se acumulan durante la descomposicin de la M.O. soluble)


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cidos flvicos

Lignina

cidos hmicos

Cmo funciona en realidad?


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Pilas o almiares

volteadora

Cmo funciona en realidad?


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Seguridad en plantas de compost:

Humedad: 45-50 %pH neutro

55 C 2 semanas65 C 1 semana


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Parmetros fsicos: Cmo se favorece el proceso?

Temperatura(< 65 C)

Aireacin (> 10 % O2; es necesario 1g/g de M.O. biodegradable)

Humedad (50-60 %) y Porosidad (f de humedad y textura): permiten la

aireacinTamao y estructura del sistema: adecuado para mantenertemperatura, humedad y aireacin.

Temperatura: mantenimiento de un rgimen de temperatura mnima de

40 C en 5 das con picos de temperatura por encima de los 55 C, almenos, 4h. (en toda la masa)


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Aireacin

El exceso de humedad hace que el espesor de la pelcula de agua querodea la partculas sea grande (> 0.5 mm) en relacin con el tamao de

poros en el sistema.


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humedad/porosidad

Porosidad:

Porosidad almacn: (< 50 m): 0.05 mm)Porosidad de transmisin: (50-500 m: 0.05- 0.5 mm)Porosidad fisural: (> 500 m: > 0.5 mm)Cuando los poros fisurales se saturan, el espesor de la fase acuosa

dificulta la difusin del oxgeno: condiciones anaerobias

Humedad ptimaExceso de humedad

1 mm


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humedad ptima

Humedad ptima:

Contenido en agua adecuado para mantener saturadas la

porosidad almacn y la porosidad de transmisin

La porosidad fisural ha de quedar disponible para laentrada de aire.

Cmo podemos calcular la humedad ptima?


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humedad ptima: potencial matricial/succin

En una mezcla tpica de compostaje (lodos + virutas de madera) esposible ajustar la dependencia entre el contenido en humedad y elpotencial matricial (succin m ):

% H2O = 64.05 + 0.142 m (kPa); (Miller, 1989).

m : Fuerza por unidad de superficie que hay que aplicar para retirarla fase acuosa de una superficie slida de carcter hidroflico

( tensin superficial, capilaridad)


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humedad ptima: potencial matricial/succin

m :

depende de la magnitud de superficie en contacto con la faseacuosa (rea/Volumen). En un sistema de poros de pequeo tamao(r) la relacin superficie/fase acuosa es muy alta y la presin de

succin (negativa) elevada.

Existe una relacin entre la succin y el radio de poro crtico quepermanece lleno de lquido:

r = 0.0135/- m(Miller, 1989). Microbial Ecology, 18, 59-71


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estructura del sistema/porosidad

Empaquetamientoligero

Empaquetamientocompacto Es necesario aadir agentes estructurantes


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Compost maduro: Tiene un grado de humificacin elevado y escompatible con los sistemas radiculares. Su tiempo de

maduracin no debe ser inferior a 1 ms y su relacin C/N


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Produccin de compost o reduccin del volumen de residuos?

continuidad de la actividad microbiana (DBO, Carbono hidrosoluble, CO2,cosumo de oxgeno)

generacin de malos olores (amoniaco)

autocalentamiento

estabilizacin de las propiedades qumicas: intercambio catinico, pH,

materia orgnica, slidos voltiles mximo grado de humificacin (empobrecimiento en cidos flvicos) ausencia de sustancias fitotxicas (pruebas de germinacin y crecimiento)

La aplicacin agrcola de un compost inmaduro implica:

disminucin del oxgeno en el sistema radicular

aumento de la temperatura del suelo

bloqueo del nitrgeno en el suelo (altas relaciones C/N)

Estabilidad y madurez del compost


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Lpez y col. (2001). Planta de Villarasa (Huelva). Invest. Afr. Prot. Veg., 16,105-117

Autocalentamiento

7 semanas de volteo2-5 meses de maduracin


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Compostaje de estiercol + paja/serrn(Quebec y Pensilvania)

Sustainability of Modern Composting: Intensification Versus Costs & QualityWilliam F. Brinton, Jr., Woods End Research Laboratory. Biocycle (1998)

Prdidad

ema

teriaor g

n

ica(%)

Prdida de nitrgeno (%)

Sittler Quality Windrow Turners Model #507

Recogida selectiva Recogida


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Recogida selectiva Recogidamixta

t l d id i t id l ti


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ppm

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1985 1988 1991 1998 2003

Pb Pb BOE Pb Clase I

ppm

0

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400

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800

1000

1200

1400

1985 1988 1991 1998 2003

Pb Pb BOE Pb Clase I

etales pesados, recogida mixta y recogida selecti


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Biocycle nov. 2007

4 etapas del compost

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