apuntes residuos sólidos
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TRATAMIENTO YDISPOSICIN DE RESIDUOS SLIDOS
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INTRODUCCIN
La industria manufacturera normalmente genera importantes cantidades de residuos ysubproductos, los cuales son subutilizados, no obstante del alto valor potencial, que en
algunas ocasiones presentan sus componentes o los productos que de ellos pueden
derivarse. Los crecientes niveles de contaminacin observados en el planeta como
consecuencia del acelerado desarrollo industrial y la conciencia pblica del problema,permiten visualizar la adopcin a corto plazo, en todos los pases, de medidas legales
que controlen y sancionen la emisin industrial de contaminantes. Ello pone de
relevancia la trascendencia de los trabajos y proyectos desarrollados en esta rea.
En el caso de los residuos slidos, sobretodo de tipo orgnico, normalmente se tiene msde una alternativa, por un lado el tratamiento directo y por otro su revalorizacindndole un valor agregado mediante algn tipo de transformacin. En este segundo
caso, se trata de estudiar la valoracin de subproductos agroindustriales relevantes, por
ejemplo a travs de la accin especfica de biocatalizadores sobre ciertos componentesdel subproducto que permitan mejorar sus propiedades funcionales y nutricionales, o
bien mediante la recuperacin de Energa.
Normalmente existen dos alternativas frente a la generacin de residuos: prevenir su
generacin o producirlos. Una vez generados de nuevo existen dos posibilidades, se
revalorizan o bien se tratan y/o disponen adecuadamente. Claramente una legislacin
adecuada debiera fomentar la prevencin y la revalorizacin a travs de clarosincentivos, tal como ocurre en otros pases.
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ASPECTOS GENERALES SOBRE LA RECUPERACIN Y UTILIZACINDEDESECHOS
Se han planteado una serie de alternativas en relacin con el tratamiento de residuos
slidos industriales, sobretodo en lo que a revalorizacin de residuos se refiere.
Adems, existen una serie de lodos que se producen a partir de los tratamientos de
agua que es necesario disponer de ellos. Por ejemplo en una planta de tratamiento de
aguas municipales se producen aproximadamente 1,4 kilos en el tratamiento primarioy 3,5 en el secundario por habitante. Si los lodos no pueden disponerse en forma
directa, estos deben ser tratados, lo que implica una disminucin de su volumen y sutransformacin a una forma que no presente problemas. En la Tabla 1 se resumen los
objetivos que se persiguen con cada una de estas alternativas.
Tabla 1:Objetivo de los tratamientos de residuos slidos.
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Tratamiento Objetivo
Acondicionamiento
- Estabilizacin- Aumento de velocidad de espesado
- Aumento en la absorcin de slidos
- Aumento de compactibilidad
Espesado-
Eliminacin de agua- Reduccin de volumen- Mezclado
Estabilizacin
- Reduccin de peso
- Reduccin de volumen- Control de olores
- Disminucin actividad microbiana
- Produccin biogas
Deshidratacinnatural
- Eliminacin de agua- Reduccin masa y volumen
- Preparacin para secado
Secado por calor -
Eliminacin de agua- Esterilizacin
Incineracin
- Destruccin de slidos
- Aprovechamiento energtico- Eliminacin de agua
- Esterilizacin
Disposicin final
- Abono- Energa
- Relleno Sanitario o vertedero
- Mar
Existen mtodos de aprovechamiento simples y baratos y otros ms complejos ycostosos; algunos procesos ya se aplican en diversos lugares del mundo, en cambio
otros estn recin en etapa de investigacin y desarrollo. Los materiales de desecho
de la agricultura, agroindustria, actividad forestal, de la industria, de la minera, deanimales y de hombres, pueden ayudar a cubrir las necesidades de alimentos, forraje,
energa, fertilizantes y sustancias qumicas.
En este texto se tratar sucintamente la utilizacin biolgica de desechos orgnicos.
El trmino desecho orgnico incluye el concepto de residuo biolgico. El trmino
desecho biolgico se refiere a las materias de desperdicio provenientes de seres vivos
(animales, vegetales, microbios), ya sea de su propia actividad (ej.: excretas animales,organismos muertos) o por la intervencin del hombre (ej: descartes de la explotacin
forestal, residuos de la industria alimentaria, desperdicios municipales). El concepto
desecho biolgico est incluido en el de biomasa; este ultimo se refiere a toda aquellamateria viviente y sus residuos que se produce en el planeta por la accin actual
directa o indirecta de la energa solar; no se incluye las sustancias fsiles.
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A partir de un residuo determinado se puede conseguir alcanzar uno o varios de los
objetivos simultneamente. Por ejemplo:
a) el composte de la fraccin de origen biolgico de los desechos urbanos slidos
permite reducir la carga contaminante y al mismo tiempo obtener un fertilizante;
b)
la digestin anaerobia permite reducir el nivel de contaminacin, obtener energay un slido estabilizado que sirve como enriquecedor de suelos.
Un punto muy importante es establecer si un material especifico se puede considerarun residuo o no. Muchas sustancias que en primera instancia se califican como
"residuos" de un cierto proceso o actividad, un anlisis ms profundo revela quetienen diversos usos y por ende un costo significativo; por lo tanto no son desechos,
sino mas bien subproductos. Ejemplo de esto, es el caso de la coseta agotada de
remolacha que se utiliza como forraje de ganado y como elemento en materiales deconstruccin. Una situacin similar es del bagazo de caa que se ocupa como
combustible en los ingenios azucareros. Esto significa que todo proceso que se
proponga para utilizar estos "residuos" tendr que ofrecer claras ventajas prcticas yeconmicas. Tambin, hay que tomar en cuenta que aunque hoy un residuo sea
realmente un desperdicio y no tenga uso alguno, en el momento en que comience a
ser requerido como materia prima para algn proceso, rpidamente adoptar un valor
en el mercado. En el futuro, cuando exista un mayor conocimiento y capacidadtecnolgicas y se utilice en mayor proporcin los recursos renovables producidos en
la tierra y el mar, quizs ya no se hable de desechos, sino que a lo mas de productos
primarios y secundarios, todos ellos fluyendo en una malla de reciclaje ms eficientey armnica. Tratamiento de residuos orgnicos Las alternativas de aprovechamiento
de los residuos orgnicos se pueden clasificar en tres grupos: transformaciones
termoqumica, recuperacin directa de productos por procesos fsicos ybiodegradacin enzima tica o microbiana; esto ltimo equivale al tratamiento
biolgico de residuos orgnicos. Obviamente, la decisin de cual proceso utilizar y
que, producto o productos obtener deber basarse en una evaluacin tcnica-
econmica del residuo especifico de que se trate. A continuacin se describirn lascuatro formas con mayor implementacin de tratamiento y disposicin de residuos
orgnicos: Compostacin, Digestin Anaerobia, Alimentacin Animal y Disposicin
en Vertederos. Adems, se incluye un captulo dedicado al manejo de lodosprovenientes de plantas de tratamiento de aguas residuales.
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3 COMPOSTAJE
El proceso de formacin de compost consiste en la estabilizacin biolgica de losdesechos orgnicos por medio de una fermentacin bacteriana de tipo termoflica en
contacto permanente con aire. Como resultado de este sistema microbiolgico se
obtiene luego de un perodo de tiempo un residuo de menor volumen y aspecto
diferente a la materia prima original que es de tipo hmico, es decir, corresponde a unabono orgnico que acta como regenerador de suelos, sobre todo en tierras de bajo
contenido en materia orgnica.
Existen muchas investigaciones al respecto y se sigue intentando mejorar el
rendimiento y la productividad de estos procesos, lo que indica que es una buena
alternativa a evaluar como tratamiento integral para los residuos slidos. Sin embargo,an existen algunas limitaciones para implementar plenamente este sistema, entre las
que destacan:
operacin afectada por el clima
difcil control de olores grandes requerimientos de terreno mercado del producto.
3.1 El Compost como Abono Natural
Los agentes acondicionadores de tipo biolgico, le proporcionan al suelo un equilibrio
de tipo qumico y fsico indispensable que es imposible de conseguir con fertilizantes
qumicos. Entre los mejoradores de suelo de tipo biolgico, el compost presentamuchas ventajas sobre el estircol, que es el mayoritariamente utilizado, entre las
cuales destacan:
Menor contenido de humedad. Mayor cantidad de materia orgnica. Mayor contenido de los nutrientes esenciales para el suelo (N,P,K). Mayor contenido de oligoelementos necesarios para el desarrollo de la vida vegetal
(Fe, Mg, Mn, Co).
Por otro lado, el uso del estircol ha tenido algunos problemas en el ltimo tiempo,
principalmente por los siguientes motivos:
Su escasez, fundamentalmente por el reemplazo el arado animal por tractores, y por
la separacin de las zonas ganaderas de las agrcolas. Problemas en su manipulacin. Elevado costo de incorporacin al suelo. Elemento portador de grmenes patgenos causantes de enfermedades a las
cosechas.
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3.2 Microbiologa del Proceso de Compostacin
La compostacin involucra la degradacin de compuestos orgnicos por
microorganismos que crecen naturalmente. La clave para la compostacin comercial esproveer un ambiente favorable para que los microorganismos puedan descomponer la
materia orgnica eficientemente y de esta forma se puede reducir el tiempo decompostacin. Durante el transcurso de la compostacin, los microorganismos que
predominan van variando; algunas especies son mas activas en las etapas iniciales de la
compostacin, modificando el medio ambiente, y permitiendo que otras poblacionespuedan sucederlas y continuar otros pasos en el proceso.
En la fermentacin del compost se presentan dos fases qumicas:
mineralizacin de la materia orgnica que se descompone en CO2y NH3 oxidacin del amonaco, cido nitroso y termina con una nitrificacin para obtener
nitrato.
De aqu se deduce la importancia del oxgeno en la fermentacin, porque evitar la
produccin de amonaco, que aparece igualmente cuando existe exceso de acidez yhumedad.
Dentro de los procesos microbiolgicos y bioqumicos que ocurren dentro de la
compostacin, se encuentra una fase aerobia y otra anaerobia no deseada. Losproductos del proceso anaerobio (cidos grasos, aldehidos, alcoholes y slfuros de
hidrgeno) slo se oxidan parcialmente resultando notoriamente molestos. La fase
anaerobia del proceso se produce cuando se posee un mal sistema de operacin, ya quesi se cuenta con una ptima mantencin se tendr un proceso completamente aerbico.
A continuacin se detallarn los parmetros de control y operacin ms importantes delproceso de compostacin:
a) Temperatura
Uno de los prametros ms importantes usados para determinar el tipo de microflora
presente, es la temperatura.
Durante el desarrollo inicial de la compostacin, la flora mesoflica (organismos
capaces de crecer entre 10 y 30 C) predomina y es responsable de la mayora de laactividad metablica que ocurre. El incremento de la actividad microbiana eleva la
temperatura del compost con el subsecuente reemplazo de la poblacin mesoflica por
la termoflica (rango de temperatura entre 30 y 70 C). Este aumento de la temperaturaes controlado en gran parte por la cantidad de O2 disponible, que es lgicamente
dependiente de la cantidad de aire provedo.
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De esta forma, un ptimo ambiente debe incluir una eficiente ventilacin para que
sobrevivan los microorganismos aerbicos y la temperatura no sobrepase de 60C. Otroobjetivo de las altas temperaturas radica en la eliminacin de grmenes patgenos,
huevos y larvas de insectos nocivos para el producto final.
La Figura 1 muestra una comparacin terica de la temperatura en sistemas defermentacin acelerada y en pilas al aire libre. Generalmente, una temperatura de 45 a
50C se alcanza en las primeras veinticuatro horas de digestin, temperatura querepresenta el lmite superior para los organismos mesoflicos, y una temperatura de 60 a
70C se obtiene despus de dos a cinco das. La declinacin final de la temperatura eslenta e indica que el material ha sido digerido. Una cada de la temperatura antes de la
estabilizacin de la materia refleja que empieza la evolucin hacia una digestinanaerobia.
En climas fros, la temperatura ambiente influye sobre la capa externa de la pila hastaunos 0.30 m de profundidad, la cual sirve de aislante y en cuyo volumen el proceso no
es efectivo a menos que peridicamente se de vuelta a la basura para que la capaexterior pase a ocupar el interior, como se estableci previamente. Por otra parte, si los
montones son muy bajos no se alcanza la temperatura correspondiente para el
desarrollo de los organismos termoflicos y la transformacin no se efectasatisfactoriamente.
Figura 1 : Variacin de la temperatura en el compostaje de basuras domsticas en
montones y mediante fermentacin acelerada.
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b) Nutrientes
Otro parmetro de proceso importante es el contenido de nutrientes disponibles en eldesecho slido, para el crecimiento de los microorganismos, lo que generalmente se
mide mediante la razn C/N y C/P que posee el desecho. Un bajo contenido de
nitrgeno, es decir una razn inicial C/N mayor que 50, requiere que elmicroorganismo durante el proceso de descomposicin recicle este Nitrgeno a travs
de muchas generaciones, como materiales carbonosos descompuestos a travs de
descomposicin aerbica a CO2 y H2O. Este proceso de regeneracin esextremadamente lento e incrementar ampliamente el tiempo requerido para la
digestin. Por otro lado, razones iniciales C/N menores que 30 provocan una prdida deamonio.
En efecto, en la estabilizacin aerobia, los organismos vivos utilizan el oxgeno, sealimentan de la materia orgnica y desarrollan el protoplasma de la clula con base en
el nitrgeno, fsforo, parte del carbono y otros alimentos. La mayor parte del carbono
sirve de fuente de energa para los organismos, y como consecuencia de las reacciones
metablicas, el carbono se desprende en forma de anhdrido carbnico. Como elcarbono sirve de fuente de energa y como un elemento del protoplasma de la clula, se
requiere mayor cantidad de carbono que nitrgeno. Generalmente, alrededor de dos
terceras partes del carbono se desprende como anhdrido carbnico y el resto secombina con el nitrgeno en la clula.
Cuando el carbono, fuente de energa, es menor que el requerido para convertir elnitrgeno disponible en protenas, los organismos hacen uso de la totalidad del carbono
y liberan el exceso de nitrgeno como amonaco. Una razn de C/N igual a 20 es el
lmite superior para la cual no hay peligro de que se extraiga nitrgeno al suelo,pudindose aceptar una proporcin mayor si el carbono se encuentra como lignina u
otra forma resistente.
La compostacin, generalmente no tiene lugar en un ambiente en que la razn C/N es >
80. Es recomendable que la razn C/P sea de 100, para asegurar un apropiadocrecimiento microbiano durante la digestin.
c) Humedad
Para obtener una ptima velocidad de descomposicin, el contenido de humedad del
residuo debe estar entre 60 y 80%. Si el contenido de humedad est sobre el 80%, elcompost se vuelve ms compacto, y de esta forma se reduce la cantidad de aire
presente. Sin embargo, si no existe suficiente agua disponible, la temperatura total del
compost disminuir como efecto de una menor actividad microbiana, aumentando eltiempo de degradacin.
Sin bien lo anterior puede servir como referencia, el mximo contenido de humedad
para una condicin aerobia satisfactoria depende de las materias a digerir. Si lasmaterias contienen una cantidad importante de paja y materiales fibrosos resistentes,
puede ser mayor al contenido de humedad, sin destruir la cualidad estructural o cause
una compactacin que impida contener suficiente aire entre los intersticios. Pero si los
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desperdicios cuentan con abundante material granular, como ceniza o polvo, o una
considerable cantidad de papel y basura orgnica proveniente de desperdicios
domiciliarios, que tienen pequea resistencia estructural cuando se mojan, existendificultades para mantener condiciones aerobias con un contenido de humedad de 70%.
d) pH
Otro parmetro importante es el pH del desecho. Como en el caso de la temperatura, el
pH del compost vara con el tiempo del proceso de compostacin y es un buenindicador del grado de descomposicin del compost. El pH inicial del residuo slido
est normalmente entre 5 y 7 para desechos con 3 das de edad. En los primeros,segundos y terceros das de compostacin el pH cae a 5 o menos y luego comienza a
aumentar hasta llegar alrededor de 8,5, cuando la temperatura de operacin es mxima
producto de la reaccin alcalina por la liberacin de amoniaco. Finalmente en la etapade maduracin del compost se vuelve a valores muy cercanos al neutro.
e) Tamao de partcula
A veces los residuos presentan una granulometra muy heterognea con slidos muy
gruesos e irregulares que complican el funcionamiento del proceso, lo cual hace
necesaria la trituracin de los residuos al menos una vez con el objeto de aumentar elrea superficial tanto para el ataque microbiano, como para lograr una buena mezcla y
homogenizacin de los desechos dejando las molculas expuestas a la descomposicin.
El problema de triturar los residuos radica en que resulta ms dificultosa la aireacin a
mayor grado de molienda. Es por esta razn que se recomienda que los volteos se
ejecuten sobre toda la masa y que en forma global la totalidad de los desechos hayanrecibido la misma aireacin.
f) Microorganismos
Es bastante amplio el espectro de microorganismos que se pueden encontrar en un
proceso de compostacin, independiente del sistema utilizado.
Dentro de los microorganismos que se encuentran habitualmente en un proceso de
compostacin se pueden mencionar:
i. Rango Mesoflico (hasta 40C): Aspergillus candidus, Aspergillus versicolor,
Cephalosporium sp., Cladosporium cladosporioides, Fusarium sp., Gliomastix sp.,
Oidiodendron sp., Penicillium cyclopium, Penicillium expansum, Penicillium
thomii, Scopulariopsis brevicaulis
ii. Rango Termoflico (entre 40 y 70C):Humicola lanuginosa, Mucor miebei
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Tambin se encuentran muchos microorganismos que no se encuentran bien
caracterizados. Especialmente en el rango termoflico, es difcil aislar la poblacin
microbiana, principalmente sobre 60C.
En cuanto al tipo de degradacin, en las etapas iniciales del proceso ocurre la
descomposicin de los azcares y almidones, molculas que tienen una temperaturaptima de descomposicin a los 35C. El tiempo de duracin de esta etapa es deaproximadamente un da si el sistema se ejecuta aceleradamente. En pilas la digestin
es ms lenta pudiendo durar de dos a siete das dependiendo del grado de control que
tenga el sistema. En las etapas intermedias y finales la temperatura aumentarpidamente producto de la accin de bacterias termoflicas que tienen su ptimo de
operacin entre 50 -55C. Las temperaturas medidas en fermentacin y maduracin del
compost fluctan entre 60 - 65C, donde se descomponen las protenas y el material
nitrogenado. Cuando la temperatura comienza a descender se indica la finalizacin delproceso producto del aumento de hongos actinomicetos que degradan la celulosa.
g) Aireacin
La frecuencia de la aireacin o nmero total de vueltas de la pila, dependeprincipalmente del contenido de humedad y del tipo de material. Una humedad
excesiva reduce los espacios o intersticios disponibles para el aire y la resistencia
estructural del material, presentando mayor compactacin. Residuos con alta razn C/N
o que contienen importantes cantidades de cenizas u otros materiales inertes, norequieren ser aireados en forma tan frecuente como aquellos que se descomponen ms
activa y rpidamente.
Un buen criterio para considerar satisfactoria la aireacin en el proceso de
descomposicin debe considerar los siguientes factores:
evitar condiciones anaerobias; mantencin de temperatura elevada; control de las moscas
h) Condiciones climticas
Las condiciones climticas influyen en el proceso de compostaje, en especial latemperatura, el viento y la lluvia.
TemperaturaLa propiedad aislante de la basura conduce a una gradiente de temperatura muypronunciada en las primeras capas superficiales de la pila. Es posible efectuar con buen
xito una digestin bacteriana en climas helados, siempre que se tengan precaucionescon el volteo, se evite la mezcla con residuos nuevos y se disminuya la frecuencia de
las vueltas en relacin con la operacin de verano.
Vientos
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El viento fuerte tiene doble efecto sobre el proceso de compostaje; baja la temperatura
y aumenta la evaporacin, y consecuentemente el secado del material, en especial en el
frente de la pila o muelle que azota el viento.
Lluvia
La lluvia no tiene un efecto pronunciado en el proceso del compostaje de las pilassiempre que sean redondeadas, tendientes a permitir un fcil escurrimiento del agua por
la superficie y el terreno tenga un drenaje apropiado para su rpida eliminacin,
evitando que penetre en el fondo. Sin embargo, no es conveniente efectuar la vuelta dela pila en un momento de lluvia porque el material se humedecera demasiado, aunque
esto perjudique un tanto la aireacin.
i) Tiempo de operacin
El tiempo que se requiere para completar el proceso de compostacin depende de
muchos factores, pero son dos los principales:
Factores que pueden ser controlados en la operacin del proceso: tamao de lapartcula, mantenimiento de las condiciones aerobias y contenido de humedad, y
Razn inicial de C/N: Los factores anteriormente mencionados tienen que serdebidamente controlados en todo proceso racional de digestin bacteriana, y, por
consiguiente, la razn C/N determina el tiempo necesario para lograr el compostaje.
j) Producto final
La estabilizacin es satisfactoria cuando el compost obtenido tiene caractersticas de
humus, no tiene olor, baja la temperatura alrededor de 50C, humedad de 60-70%, y larazn C/N es tal, que puede ser aplicado al suelo, es decir, 70 - 78. Un compost idealposee las siguientes caractersticas:
El color debe ser entre caf oscuro y negro, prcticamente sin existencia de
partculas del residuo original. El contenido de materia orgnica debe ser al menos de un 80% (base seca). Por
tanto, la ceniza debe oscilar entre un 10 al 20%. La capacidad de retencin de agua debe estar entre 150 a 200%. El contenido de nitrgeno debe estar entre un 2.5 y un 3.5%. La disponibilidad de
este nitrgeno debe ser entre 50 y 70% que la del sulfato de amonio. El contenido de P2O5debe estar entre un 1 y un 1.5%.
El contenido de K2O debe estar entre un 1 y un 1.5%.
La capacidad de intercambio catinico debe estar entre un 75 y 100 me por 100
gramos. El pH debe estar entre 5.5 y un 6.5%. Sin olor, partculas fciles de quebrar
Temperatura: Entre 20 y 25C, Relacin C/N: 15, Granulometra: 15 [mm]
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3.3 Metodologa de la Compostacin
El proceso de elaboracin del compost consta de 5 etapas:
Preparacin del material
Digestin Curado Acabado Almacenamiento
La etapa de preparacin considera granulometra, con un tamao de partcula entre 25 y
75 mm; clasificacin del desecho en orgnicos e inorgnicos e inoculacin con lodos deaguas residuales, cuando los residuos no disponen de inculo natural.
La etapa de digestin puede dividirse en dos tipos: Compostacin en pilas abiertas, y
compostacin mecnica, en digestores cerrados. Siendo el primer el proceso en general
ms econmico. Las etapas de curado y acabado sirven para acondicionar el compost,para obtener un producto ms homogneo en cuanto a su humedad y razn C/N. En el
caso de mejorador de suelo no se requieren estas dos etapas.
En cuanto al tipo de compostaje los diferentes procesos se pueden clasificar de la
siguiente manera:
i) Compostacin lenta o natural o fermentacin en pilas.
Se coloca el producto a fermentar en montones de 1,2-2 m. La fase principal de
fermentacin dura 2-3 meses, removindose peridicamente los montones, para
eliminar olores y renovar los microorganismos encargados de la descomposicin. Los
volteos de los montones deben realizarse en el momento apropiado, que coincide conuna disminucin de la temperatura de fermentacin y se conoce mediante termmetros
colocados al efecto.
Este sistema de fermentacin no produce calidad de compost constante por las
variaciones meteorolgicas que inciden en los montones, y ocupa una gran superficie
de terreno. El proceso puede ser en pilas sin proporcin previa o con formulacin delresiduo. El primero no presenta gran inters, por no ser homognea la calidad del
compost. Ha sido utilizado este compostaje para lodos de decantacin, mezclados con
residuos urbanos hasta una proporcin del 50-55 por 100. El compostaje de los
montones dura 2-3 meses. En el segundo existe una formulacin del material acompostar de manera de lograr una adecuada humedad y razn C/N.
ii) Compostacin acelerada.
El producto a fermentar se coloca en torres o celdas de fermentacin, siendo la fase
activa de 2-7 das. El final de la maduracin se efecta al aire por espacio de un mes.Las celdas de fermentacin o digestin tienen una capacidad de 20-40 toneladas y estn
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ProductosAprovechables
Almacenamiento
Cribado
Molienda
Gruesa
Fermentacin
en pilas
Tamizado
Maduracin
Molienda
Mediana
Recicleje en
Cinta de Tiraje
Recepcin
Basura
Rechazo
Residuos
a tratar
Figura 2:Operaciones en la elaboracin del compost.
a) Recepcin
Recibe los desechos provenientes del galpn de reciclaje para alimentar fosos de
recepcin desde donde se descargan los residuos en la seccin de separacin. Es
conveniente tener los residuos perfectamente caracterizados ya que es primordial
realizar un adecuado balance de C, N y humedad.
b) Separacin
Su objetivo fundamental es la seleccin de subproductos de los desechos indeseables
para el compost, y la trituracin de la materia orgnica cuando su tamao es grande. El
residuo puede ser recogido por medio de cintas transportadoras que los llevan hasta laprimera operacin de separacin que ocurre en esta fase, normalmente el cribado. Las
cribas vibratorias son diseadas especialmente para la seleccin de componentes de la
basura y tienen un efecto doble, en primer lugar se produce una separacin por tamaos
propia del cribado y se suma a lo anterior una seleccin por densidades.
c) Molienda
En esta operacin se debe contemplar que la trituracin no sea ni muy gruesa ni muy
fina. Si el producto obtenido es muy grueso, la fermentacin aerobia se producira slo
en la superficie de la masa y en el segundo caso, el triturado se aglomerara impidiendo
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la entrada de aire en su interior. En ambos casos, existiran zonas de ambiente
anaerobio lo cual se traduce en generacin de gases, desprendimiento de malos olores,
destruccin de sustratos tiles como oligoelementos y bacterias. Normalmente losresiduos industriales no requieren molienda ya que poseen una granulometra adecuada
para el proceso de compostacin.
c) Fermentacin
El proceso normalmente se lleva a cabo en una cancha de compostaje de superficieasfltica o de arcilla compactada (Proctor 90). Los desechos destinados a compostar, se
manejan en formas de pilas, que permiten un adecuado nivel de control de humedad yaireacin. El material se apila en forma de cordones a lo largo de la cancha que se
recomienda sea techada.
El volteo de las pilas se puede realizar en forma manual o mecanizada. La maquinaria
que se requiere para mover el material corresponde al composter, que cumple con las
condiciones de mezclamiento aireacin y riego durante el volteo. Se pueden utilizarcargadores frontales, pero originan un mezclamiento menos uniforme y pilas poco
ordenadas
Con este procedimiento sencillo, se consigue la perfecta aireacin de toda la masa deresiduos que asegura una buena fermentacin aerobia, etapa clave que determina la
calidad del producto final. Otro sistema de oxigenacin adicional, resultar inefectivo e
incluso perjudicial, porque deja zonas en las que el producto fermenta anaerobiamentecon las consecuencias que ello trae.
Se muestra en la Figura 3 un diagrama de las pilas de fermentacin utilizadas paraobtener el compost.
Capa superficial:Temperatura prximaa la ambiente
Capa miclica:25-40C
60-65C
Se humidificapor infiltracin
Se deseca porfermentacin
Humedad variable:seco e hidrfobo
25-45C
Figura 3:Pilas de fermentacin
d) Tamizado
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El producto obtenido en la fermentacin (compost bruto) puede ser directamente
utilizado como mejorador de suelos o bien, pasa a una batera de toneles donde tiene
lugar la separacin del producto fino, los rechazos se reciclan y comienzan el procesonuevamente a partir del segundo molino y el producto que pasa por el tamiz pasa a la
etapa de maduracin donde se obtiene el compost maduro listo para su
comercializacin.
e) Maduracin
El compost bruto que ha pasado por el tamiz se lleva a otra cancha de compostaje ms
pequea que la de fermentacin, en donde el producto adquiere la madurez necesariapara ser considerado como abono orgnico. El producto permanece en esta seccin
durante treinta das con temperaturas de 45 a 50C. En esta etapa contina lafermentacin muy lentamente no siendo necesario aportar oxgeno externo debido a
que se encuentran huecos suficientes en la masa de compost.
Finalizada la maduracin, el producto est en perfectas condiciones de venta, pues seha conseguido la destruccin total de semillas y productos nocivos para el abono.
3.5 El Compost como Producto
El compostaje, como sistema de eliminacin de residuos en s, no tiene desventajasignificativa. Los problemas radican en que el compost es un producto de venta libre y,
como tal, est sometido a la ley de la oferta y de la demanda.
En sus comienzos, los inversores planificaron sus acciones bajo el prisma "vender lo quese produce", en lugar de "producir lo que se vende y al mejor precio posible". Por una
serie de causas tcnicas, econmicas y sociales la implantacin y comercializacin del
compost constituyeron un rotundo fracaso.
En resumen, las causas del presente descrdito parcial del proceso de compostaje son:
implantacin del compost en zonas inadecuadas
compost de mala calidad falta de estudios de mercados oposicin del agricultor
lentitud de la accin del compost falta de apoyo. Administracin sin centros de difusin e informacin.
Tericamente, la fabricacin de compost a ms de 100 km de los centros de consumo no
se considera rentable. No obstante, existen casos de ventas regulares a ms de 3-5 veces
la cifra citada, lo que indica que la venta del compost depende de una poltica demercado seriamente estudiada.
Para poder realizar una estimacin de la demanda del compost producido, resulta vitalrealizar un estudio de la comercializacin de fertilizantes a nivel nacional tener estos
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datos sectorizados por Regin, Provincia y Comuna de acuerdo al lugar de produccin
del compost. El problema es que muchas veces estos valores no estan disponibles.
Resulta trascendente proyectar esta demanda de nitrgeno durante el lapso de vida tilde 12 aos que tiene la planta de compost.
Si toda la basura de Valparaso y Via se derivara a compost, la oferta mxima tericade nitrgeno en el compost oscilara entre las 1600 y 1700 [Ton/ao], y la demanda real
de este componente en la Quinta Regin para ser utilizado como fertilizante vara entre
10000 y 12000 [Ton/ao] para el perodo 1993 a 2005.
Se considera una superficie total aplicable al compost para la provincia de Valparaso de9780 [H], que representan el 10,5% del total de terreno cultivado en la regin
correspondiente a 93100 hectreas (I.N.E., 1992). Estimando un rendimiento promedio
de 40 toneladas por hectrea, se tiene que existira una demanda potencial de compost de390.000 Ton/ao aproximadamente, cantidad muy superior a la ofertada lo cual refleja
la potencialidad de abrir un mercado para el abono orgnico.
Adems del consumo de fertilizantes qumicos, debe tomarse en cuenta el abono
orgnico (estircol, compost u otro) utilizado en los suelos agrcolas de la provincia, de
lo cual se desprende que habra una posibilidad de apertura clara de este producto en el
mercado, considerando el menor precio del compost con respecto al estircol yfertilizantes qumicos, la ayuda sinrgica de este abono orgnico a los fertilizantes, la
mayor eficiencia que tiene este producto sobre el suelo por la composicin rica en
nutrientes beneficiosos para las hectreas cultivables, su menor contenido de humedad ymayor proporcin de materia orgnica que le dan al compost mltiples ventajas sobre el
estircol. Todo este cmulo de antecedentes se traduce y lleva a pensar que el compost
es favorablemente competitivo sobre este producto y se tendra un muy buen mercadopara comercializarlo.
El compost producido es adecuado para jardines, flores, legumbres, arbustos y para todo
tipo de rboles frutales, as como para la agricultura y viticultura en general. Se puedeemplear como abono anual en los meses de otoo e invierno en cantidades de 20 a 60
toneladas por hectrea respectivamente para agricultura y horticultura. En todos los
casos el compost debe ser entremezclado con la capa superior de tierra.
4
DIGESTIN ANAEROBIA DE RESIDUOS SLIDOS
4.1 Antecedentes Generales
La industria manufacturera normalmente genera importantes cantidades de residuos y
subproductos. Los primeros, principalmente efluentes lquidos, generan un agudo y
creciente problema de contaminacin de nuestros recursos hdricos. Los segundos,slidos y lquidos, son frecuentemente subutilizados, no obstante el alto valor potencial
de sus componentes o de los productos que de ellos puedan derivarse.
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En general, las referencias existentes con relacin al tratamiento de los residuos slidos
por digestin anaerobia explicitan las dificultades del funcionamiento de las
instalaciones y sus limitaciones, tanto de carcter tcnico como econmico. Laformacin de costras y sedimentos en el caso de los sustratos de concentracin media,
el arrastre (wash out) de los microorganismos en el tratamiento de los efluentes diludos
y la inestabilidad del proceso cuando se producen variaciones en las caractersticas delcaudal alimentado, son ejemplos de dificultades que han conformado una cierta
impresin de que la tecnologa de digestin anaerobia solamente es viable dentro de
mrgenes relativamente estrechos tanto de las caractersticas de los materiales departida como de las variables de proceso.
4.2 Microbiologa de la Digestin Anaerobia
La digestin anaerobia es un proceso usado para disminuir la carga contaminante dedesechos orgnicos, el cual tiene como beneficio la produccin de metano (biogas), y
en algunos casos la obtencin de lodo estabilizado. Hay que hacer notar que una
efectiva bioconversin de materia orgnica en forma anaerobia, depende entre otrascosas, de una poblacin microbiana estable. Una degradacin anaerbica eficaz es el
resultado de la actividad coordinada y combinada de toda la poblacin del digestor.
Esta poblacin est compuesta por diferentes grupos trficos, que poseen distintasfunciones en la catabolizacin del carbono. La conversin anaerbica global de
desechos industriales orgnicos puede ser representada por la siguiente ecuacin:
CaHbOcNdCwHxOyNz+ mCH4+ sCO2+ rH2O + (d-nz)NH3
donde:s= a-nw-m
r= c-ny-2s
Los trminos CaHbOcNdy CwHxOyNz, son usados para presentar sobre una base molar
la composicin del material al comienzo y final del proceso
La digestin anaerbica de residuos slidos puede llevarse a cabo a cualquier
temperatura entre 5 y 55C, existiendo dos rangos de temperatura: el rango mesfilo
(5-40 C) y el rango termfilo (40 -55C). Se sabe que el rango mesfilo presenta lamayor velocidad especfica de crecimiento, aunque las mayores productividades demetano se hallan en el rango termfilo. Sin embargo, por lo general, no se recomienda
operar en el rango termfilo pues la energa requerida para mantener la temperatura
desfavorece el balance energtico.
En cuanto al pH, el ptimo se encuentra entre 7 y 8, y se mantiene en el valor
adecuado, si se dan todas las condiciones para que la poblacin microbiana interacte
en la forma correcta. Lgicamente, cuando se pone en marcha el proceso de digestin,existe una gran proporcin de bacterias formadoras de cido y un alto contenido de
cidos orgnicos, lo que causa que el pH baje. Cuando la poblacin se balancea, el pH
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se estabiliza en el valor ptimo para el proceso el que no necesariamente corresponde al
valor ptimo para cada poblacin individual.
La degradacin de desechos slidos voltiles vara entre 60 % a 80 %. La produccin
de biogas vara entre 0.5 a 0.75 m3 de biogas/kg de slidos voltiles degradados. El
contenido tpico de metano en el biogas oscila entre 50 % a 60 %, siendo el restoprincipalmente CO2.
4.3 La Digestin Anaerobia como Alternativa de Tratamiento y Revalorizacinde Residuos Slidos
Los problemas de carencia de tecnologa para el tratamiento de aguas residualesdiludas han sido resueltos recientemente con el desarrollo de reactores de segunda
generacin, los que han permitido tratar sustratos muy diludos, con concentraciones
tan bajas como 0.01% de slidos totales. Sin embargo, en el otro extremo del espectro
de concentraciones, la digestin de residuos de bajo contenido de humedad anpresenta problemas que dificultan su tratamiento.
Por muchos aos, el desarrollo de la tecnologa de digestin anaerobia de slidos
permaneci ligada a la estabilizacin de los lodos provenientes del tratamiento primario
y aerobio de residuos lquidos, y de excretas de animales, guiado por el diseo de
reactores del tipo completamente agitados (Adams y Dougan, 1981; Colleran et al.,1983, Fouhy, 1993). Estos sistemas operan a concentraciones de slidos totales de 5-
10%. Sin embargo, muchos desechos agrcolas, industriales y residuos slidos
municipales tienen concentraciones de slidos totales muy superiores, llegando aalcanzar valores del 30-40%, los que para ser utilizados como sustratos en los sistemas
anaerobios convencionales deben ser diludos generandose un gran volumen.
Paralelamente, en los predios agrcolas, la mayora de los residuos y excrementosanimales son manipulados en forma slida, por lo que el equipamiento y experiencia
adquirida podran aplicarse a la operacin de los procesos de digestin anaerobia seca.
Ms an, si se asume que las velocidades de reaccin de dichos sistemas son similaresen base msica a las de los sistemas lquidos, la digestin anaerobia de sustratos de baja
humedad permitir cargas orgnicas mayores y diseos de digestores de menor
volumen, con las consiguientes ventajas econmicas (Wujcik y Jewell, 1980).
Es importante resaltar que prcticamente no existen referencias con relacin al
tratamiento anaerobio de residuos slidos no urbanos, siendo casi todas previas al ao
1981. A partir del ao 1990 se observa un paulatino incremento en el inters porpublicar en el tema dado tanto por un mayor conocimiento en la digestin anaerobia
como tambin por las mayores restricciones ambientales que han obligado a labsqueda de soluciones integrales al problema.
4.4 Tecnologas Disponibles para el Tratamiento Anaerobio de ResiduosSlidos
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Antes de disear un digestor anaerbico hay que tener claro los objetivos que se
buscan; si se desea usar la digestin como mtodo para controlar la contaminacin o si
se quiere dar nfasis a la produccin de metano. Si la produccin de metano por s solaes importante, el criterio de diseo ser menos exacto y el sistema barato de instalar. Si
se est tratando de controlar la contaminacin, el costo de digestin debe confrontarse
con el de otros equipos de tratamiento, pudiendo llegar a un compromiso cuando ambosobjetivos son requeridos.
Como se seal en los prrafos anteriores, la importancia del proceso de digestinanaerobia de desechos slidos orgnicos ha aumentado ya que los sistemas
convencionales de digestin de lodos estn limitados a concentraciones menores de15% de slidos totales, por lo que no son efectivos para desechos slidos de menor
humedad (ten Brummeler et al., 1991). Desde este punto de vista, la variable ms
decisiva, al momento de seleccionar el tipo de tecnologa ms eficaz, es el contenido deslidos totales de los residuos. As, Flors et al. (1980) clasifican los sistemas de
digestin anaerobia de la siguiente manera:
1.
Tecnologa para residuos diludos (mx. 2% sl. totales).
2. Tecnologa para residuos de concentracin media (2-12% sl. totales).
3. Tecnologa para residuos semislidos (ms de 12% sl. totales).
En el caso de los residuos semislidos, ya que este material no es fluido, no es posible
utilizar reactores de flujo, por lo que la nica alternativa viable es el proceso por cargas
o semicontinuo. Desde el punto de vista operacional los reactores anaerobios deresiduos slidos pueden clasificarse en digestores por lotes o continuos, y sobre la base
de la microbiologa del proceso en reactores de una o dos etapas.
4.4.1
Sistemas por lotes
Consiste bsicamente en un depsito impermeable a lquidos y gases, trmicamente
aislado, provisto de un acceso para carga y descarga de materiales y una salida debiogas. Este tipo de instalacin es adecuada para zonas en que la disponibilidad de
residuos es espordica o se limita a residuos vegetales escasamente digeribles. Su
funcionamiento es muy simple, el residuo fresco es introducido en el digestor, juntocon el inculo que puede ser una parte de los lodos de la operacin anterior, y luego
ste se cierra. En estas condiciones se inicia una corta fermentacin aerbica queconsume rpidamente el oxgeno contenido en el reactor, y ms tarde se inicia la
produccin de biogas que, segn la temperatura de operacin, se mantiene durante 20 a
40 das. Cuando sta termina se procede a abrir el digestor y a descargarlo, para iniciaruna nueva operacin. El gas generado se recoge en una campana flotante situada sobre
el mismo digestor o en un depsito aparte (Flors et al., 1980). En la Figura 4 se
presenta un esquema del sistema descrito
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Intercambiadorde Calor
Vaciado
Residuos
Slidos
Biogs
Figura 4:Digestor por cargas con recirculacin de fase lquida
Entre las ventajas de los reactores por lotes se cuentan:
minimiza la necesidad de manejo y pretratamiento de los residuos. el diseo y operacin del reactor son muy simples. los requerimientos de mano de obra son bajos. los sistemas de generacin de calor e intercambio de calor pueden suprimirse
porque los reactores se automantienen. es un sistema muy econmico.
Los inconvenientes del sistema son:
se necesitan reactores de gran volumen. los tiempos de operacin son muy largos. se requieren dos reas de almacenamiento, una para los slidos y otra para el
efluente lquido procedente de la licuefaccin de los residuos. las limitaciones del proceso no estn bien definidas.
Desde el punto de vista de diseo, el problema ms importante an no resuelto
satisfactoriamente es la fabricacin de cierres hermticos y al mismo tiempo
econmicos.
El comportamiento del proceso puede mejorarse con la implementacin de un sistema
de mezclamiento, con lo que se logra disminuir el tiempo de residencia del sistema.
Estos pueden ser mecnicos o se puede lograr el mismo objetivo recirculando el lquidopercolado o el biogas producido.
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4.4.2 Sistema continuos
En este tipo de digestores anaerobios, la alimentacin, por regla general, es
semicontinua, es decir, por pequeas cargas introducidas peridicamente, generalmenteuna vez al da. En estas condiciones la produccin y composicin del biogas y los lodos
son prcticamente constantes. Este tipo de sistema es aplicable especialmente cuando sedispone de una aportacin regular de desechos, como por ejemplo estircol de ganado.
Los diseos bsicos son dos: de mezclamiento vertical y de desplazamiento o pistn.
Si se realiza una comparacin entre los sistemas por lote y los continuos, se llega a las
siguientes observaciones:
El sistema por lotes es ms conveniente cuando la disponibilidad de residuos es
fluctuante. El sistema por lotes permite operar con concentraciones de slidos hasta de 50 %,
no as en sistemas continuos en que el porcentaje de slidos tpicamente usado es de
un 10% a un 15%. Los sistemas por lotes deben ser inoculados con microorganismos cada vez que se
ponen en funcionamiento, no as los sistemas continuos. En el caso del reactor tipo
tanque agitado se mantiene una poblacin microbiana estable dentro del reactor; y
en el de flujo pistn, parte del efluente debe ser mezclado con el influente con el finde inocular constantemente el reactor.
Para el caso de los reactores continuos se recomienda velocidades de carga de 0.6 a
1.6 kg sl. voltiles por m3 de reactor por da, no obstante se han reportado
velocidades significativamente mayores.
4.4.2.1 Reactores de mezclamiento vertical.
Este tipo de reactor es, generalmente, un depsito cilndrico de eje vertical, en el que eldesecho es introducido por el fondo y los lodos se descargan por el tope por efecto de
desplazamiento. Este sistema tiene por finalidad mejorar la velocidad y eficacia de
conversin del proceso, con la consiguiente reduccin en el tamao de la instalacin y
los costos de inversin. Al igual que en los reactores por lotes, y con la mismafinalidad, es posible implementar un sistema de mezclamiento. En la Figura 5 se
aprecian los esquemas de un reactor anaerobio de mezclamiento vertical con y sin
agitacin.
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Material a
Digerir
Residuo
Digerido
Gas
Material a
Digerir
Residuo
Digerido
Gas
Campana
Flotante
Figura 5:Digestor vertical continuo con doble cmara y con agitacin.
4.4.2.2
Reactores de desplazamiento.
Consiste en un depsito cilndrico alargado, en posicin horizontal y apoyadodirectamente sobre el suelo o sobre una estructura metlica que lo soporta. En este tipo
de digestor el residuo alimentado se introduce por un extremo y se desplaza
gradualmente hasta el extremo opuesto, atravesando una zona central donde lafermentacin transcurre a velocidad mxima. En algunas ocasiones, el depsito lleva en
su interior un agitador mltiple de eje paralelo al del cilindro que facilita el avance del
material slido. La configuracin descrita se esquematiza en la Figura 6.
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Residuo a
digerirResiduo
digerido
Cmara de fermentacin
Gas para
consumo
Biogs
Almacenamiento
de gas
Figura 6:Digestor continuo con desplazamiento horizontal.
Este tipo de digestores presenta ciertas ventajas frente a los reactores de mezclamiento
vertical:
mayor rendimiento de conversin del residuo alimentado, ya que en este caso es
poco probable que una parte de ste alcance el extremo opuesto del reactor sin
haber experimentado una digestin suficiente en la zona central, en la que la
concentracin de bacterias es mxima. manejo ms sencillo, en caso de acidificacin, el material tamponado final puede
recircularse. es ms fcil eliminar partculas slidas inertes y espumas que podran reducir el
rendimiento del digestor.
4.4.3 Procesos por fases
Como es conocido, el proceso de digestin anaerobia puede dividirse en tres fases:hidrlisis, acidificacin y metanognesis conforme a la actividad de los
microorganismos involucrados en cada etapa. Desde este punto de vista, se han
desarrollado sistemas de digestin anaerobia en dos fases, en el cual el residuo slidoprimero es hidrolizado y acidificado en un digestor, reactor de licuefaccin-
acidificacin (RLA), fase de licuefaccin, y luego el efluente de ste es alimentado a unreactor metanognico (RM), fase de gasificacin, donde los cidos son digeridos
produciendo biogas, el efluente de este reactor es retroalimentado al RLA en dondeejerce un efecto buffer en el proceso de acidificacin. Ms an, este sistema de
recirculacin permite remover instantneamente los productos cidos previniendo su
acumulacin y por lo tanto, el fenmeno de inhibicin por producto. En otras palabras,en este tipo de digestores existe una separacin fsica de las poblaciones bacterianas
correspondientes (Pohland y Ghosh, 1971; Cohen, 1983). El sistema descrito puede ser
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operado en lotes o continuo. En la Figura 7 se presenta un esquema de la configuracin
caracterstica de un reactor de dos fases de residuos slidos operando en batch (Cohen,
1983).
Estos sistemas presentan algunos problemas como por ejemplo la necesidad de dos o
ms reactores, una puesta en marcha delicada del reactor metanognico, formacin decanales preferenciales en el reactor de percolacin (etapa de licuefaccin) y altos costos
de inversin (ten Brummeler et al., 1991).
Biogs Biogs
Reciclo
Efluente
Afluente
Reactor de
acidificacin
licuefaccin
Reactor
metanognico
Figura 7:Configuracin de digestor de dos fases.
Por otra parte, el proceso de digestin anaerobia de residuos slidos en una etapa, en
general, ha demostrado ser efectiva solamente para residuos no diludos, conconcentraciones de slidos totales de 20-32%, como por ejemplo desechos de trigo y
maz (ten Brummeler et al., 1991).
4.5 Tratamiento Anaerobio de Residuos Slidos
Los estudios que analizan el comportamiento de los sistemas de digestin anaerobia deresiduos slidos consideran diversos parmetros, como son concentracin de slidos
totales, temperatura, razn carbono/nitrgeno, configuracin del reactor,
requerimientos de mezclado, tiempo de operacin, fuente de inculo y pretratamiento
qumico de los residuos slidos. Estos estudios pueden enmarcarse en tres grupos deresiduos slidos:
Residuos slidos agrcolas, forestales y ganaderos Residuos slidos industriales Residuos slidos urbanos
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4.5.1 Residuos slidos agrcolas, forestales y ganaderos
Podemos clasificar en este grupo los residuos provenientes del trabajo intensivo
agrcola, forestal y ganadero. En este grupo se han centrado la mayora de lasinvestigaciones con el fin de maximizar la obtencin de energa, logrndose
importantes mejoras en los procesos trabajando en digestin por lotes conconcentraciones hasta de 70% de slidos totales, sin embargo, la velocidad de reaccin
est seriamente limitada para contenidos de slidos iniciales sobre 34% (Wujcik yJewell, 1980).
Estos desechos estn formados principalmente por compuestos de difcilbiodegradacin producto de su configuracin estructural, este es el caso de la celulosa y
hemicelulosa incorporados en los complejos lignnicos. Para solucionar este problema
se ha estudiado la utilizacin de pretratamientos qumicos (cido o bsico) yenzimticos (Moo-Young et al., 1978, Tanaka y Yamamoto, 1981, Jimnez et al.,
1993), logrndose altas producciones de biogas.
A causa de su alto contenido en carbohidratos y su bajo contenido en nitrgeno, este
tipo de residuos tienen una relacin carbono/nitrgeno (C/N) alta, lo cual trae como
consecuencia la produccin de biogas con un bajo contenido de metano. Esta relacin
se logra disminuir con la adicin de estircol y desechos animales (Moo-Young et al.,1978; Wujcik y Jewell, 1980; Flors et al., 1981; Bhadra et al., 1986; El-Shinnawi et al.,
1989) a su valor ptimo de 30, en el cual la fraccin de metano es mxima.
Otro parmetro de importancia es la temperatura, as para las bacterias mesoflicas
trabajando a temperaturas bajo 15C se tiene que la digestin es lenta aumentando en el
rango de 15 a 25C, disminuyendo nuevamente para temperaturas cercanas a 45C, esta
temperatura es el lmite del crecimiento mesoflico (Hobson, 1983). A temperaturassuperiores se presenta un cambio a bacterias termoflicas en el rango de 50 a 65C,
donde nuevamente la velocidad de degradacin aumenta. De este modo para tiemposde retencin cortos y altas cargas orgnicas el sistema termoflico es ms eficiente, sin
embargo para tiempos de retencin largos (sobre 12 das) ambos sistemas presentan
eficiencias similares (Shelef et al., 1980; Bhadra et al., 1986; El-Shinnawi et al., 1989).
4.5.2 Residuos sl idos urbanos
Los residuos slidos municipales (RSM) se caracterizan por su composicin
heterognea, se pueden dividir en una fraccin orgnica y otra inorgnica. La digestin
anaerobia de los residuos orgnicos ocurre en forma espontnea, en condicionessubptimas, en los rellenos sanitarios a concentraciones entre 20 a 60% de slidos
totales (ten Brummeler et al., 1991).
La fraccin orgnica aislada puede ser tratada en forma ptima con la misma tecnologa
desarrollada para el tratamiento de los residuos slidos agrcolas. Estudios realizados en
reactores por lotes han reportado que a una concentracin de 30-40% de slidos seobtiene la mxima velocidad de degradacin de los residuos. Parmetros de operacin
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como agitacin y temperatura no presentan efectos significativos en dichos resultados
(Rivard et al., 1990; ten Brummeler et al., 1991; Fouhy, 1993; van Lier et al., 1993).
4.5.3 Residuos slidos industriales
Se clasifican en este grupo todos los residuos slidos orgnicos que se obtienen comodesechos de los procesos industriales, estos se caracterizan por su alto contenido de
agua y un porcentaje de slidos entre 20 y 35, lo que hace poco atractivas lasalternativas de compostacin e incineracin. La aplicacin de la tecnologa anaerobia
para el tratamiento de estos desechos es muy reciente y slo ha abarcado un reducido
numero, entre los que se puede mencionar los residuos de la industria del caf, de laindustria cervecera (orujo de cebada), compost agotado de la industria del champin,
pulpa agotada de remolacha azucarera, entre otros (Calzada y Rolz, 1983; Meyer-
Pittroff, 1989; Bisaria et al., 1990; Kang, 1993).
Estos residuos presentan una composicin muy variada dependiendo de la industria
donde se generan, de esta forma es comn realizar pruebas de biodegradabilidad con elfin de determinar la necesidad de un pretratamiento qumico, la adicin de
complementos para ajustar la razn carbono/nitrgeno y seleccionar la configuracin de
reactor que permita disminuir al mximo los problemas de contaminacin por slidos
(Toshio y Yamamoto, 1981; Bisaria et al., 1990; Kang, 1993).
4.6 Experiencias a Nivel Piloto e Industrial
No es mucho lo publicado al respecto. A escala laboratorio Rivard et al. (1990) han
estado estudiando un nuevo tipo de reactor que digiere basura urbana con alto
contenido de slidos, operado bajo condiciones mesoflicas. El equipo consiste de uncilindro de vidrio de 20 L montado en forma horizontal y tapado a ambos costados. La
agitacin se consigue con un agitador que posee 4 barras longitudinales. Este reactor se
oper con una alimentacin diaria de basura seca molida y una solucin lquida denutrientes. En este reactor se aument gradualmente la concentracin de slidos desde
un 5% hasta un 32%. Cuando se trabaj con la concentracin mxima de slidos la
velocidad de carga fue de 9.5 (gSV/Llodosdia)logrndose una operacin estable con unaproduccin de biogas de 0.6 (Lbiogas/gSVadicionado), conteniendo un 62% de metano.
Trabajos posteriores han permitido tratar residuos hasta con un 40% de slidos totales(Rivard, 1993, Rivard et al., 1993).
A escala industrial en Europa existen y se han planificado la instalacin de una serie de
digestores para tratar basura urbana y/u otros residuos.
La primera planta capaz de digerir anaerbicamente basura orgnica no preclasificada,
comenz a operar en 1988 en Amiens, Francia. La planta (capaz de tratar 55000ton/ao con 3 digestores de 2400 m
3cada uno) fue desarrollada por Valorga S.A. para
tratar residuos con un contenido de slidos de 30-35%. En esta planta existe una unidad
automatizada que remueve los metales, plsticos, vidrios, cartones e inertes. Lafraccin orgnica remanente es mezclada con agua reciclada para formar un residuo
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con 35% de slidos. Para evitar las partes mviles que seran necesarias para agitar,
parte del biogas que sale en la parte superior del digestor es introducido por el fondo de
la columna. Estos reactores operan con tiempos de residencia que bordean las 3semanas y las producciones de biogas son del orden de 99 m
3/ton de basura o 146
m3/ton de fraccin orgnica seleccionada. El lodo obtenido de los digestores es
prensado, y vendido como compost. Esta planta opera a 37C produciendo 5.5 millonesde m
3/ao de biogas (Fouhy, 1993).
Una segunda variacin de los procesos secos ha sido implementado para tratar 10000
ton/ao de basura preseleccionada en Brecht, Blgica, mediante el llamado "Dry
Anaerobic Conversion" (DRANCO), desarrollado por Organic Waste System. El
proceso es termoflico, operado a 55C y produce 6 m3de biogas por m
3de digestor. Al
igual que los procesos Valorga, DRANCO trabaja con slidos con 35% de slidos. Paracargar el desecho por el tope del fermentador, se usa una bomba de desplazamiento
positiva. Los slidos son continuamente retirados desde el fondo del reactor. Lostiempos de residencia promedio oscilan entre 14 y 18 das (Six y De Baere, 1992,
Fouhy, 1993).
5
ALIMENTACIN ANIMAL Y HUMANA
5.1 Ensilaje
El ensilaje es una tcnica de preservacin y como tal ha sido empleada en diferentestipos de especies agrcolas tales como gramneas, maz, cebada, maravilla, centeno,
papa, tomate, etc. y en pescado entero o sus desperdicios. Los ensilados de forraje son
utilizados para alimentacin de vacuno y los de pescado para alimentacin de aves y
cerdos en sustitucin de la harina de pescado.
5.1.1 Ensilaje forrajero
Durante el proceso de ensilaje se pueden visualizar dos etapas, una aerobia y otraanaerobia. En la primera etapa, cuando el forraje se coloca en el silo, las plantas o sus
trozos estn todava vivos y en ausencia de luz continan respirando activamente, por
tanto tiempo como exista aire atrapado en la masa, como resultado de este fenmeno
se descomponen los azcares en dixido de carbono y agua. Asociado a la respiracinhay una elevacin de la temperatura, la cual es proporcional al grado en que se
produzca. Se debe tener en cuenta que existe otro tipo de respiracin, de menor
duracin, y que contina an cuando el aire se haya agotado completamente, y es lallamada respiracin intracelular, en el cual algunos de los propios integrantes de las
clulas se descomponen, de manera de suministrar oxgeno para esta funcin. Cuando
esta tambin cesa, se produce la muerte definitiva de las plantas. Las plantas ensiladastienen en su superficie una gran cantidad de microorganismos, tales como levaduras,
hongos y bacterias. Mientras las plantas estn vivas, ninguno de estos
microorganismos pueden usar los jugos celulares para nutrirse, pero en el silo, el pesohace salir algunos componentes celulares, los cuales son de inmediato consumidos
por la flora microbiana. Una vez que las clulas mueren, pierden el control sobre sus
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jugos, los cuales son usados por los microbios para su crecimiento. Como producto de
esta fermentacin aerobia se produce principalmente cido actico, alcohol y dixido
de carbono. Esta etapa finaliza cuando se ha agotado el aire en el silo, la cual tieneuna duracin aproximada de 5 horas.
El resultado de toda esta actividad es la elevacin de la temperatura del silo, con locual se produce una disminucin importante de la flora microbiana, terminando con la
prevalencia de bacterias lcticas.
En la segunda etapa del ensilaje que es anaerobia, las bacterias lcticas fermentan los
azcares solubles a cidos orgnicos, fundamentalmente cido lctico. La acidez suberpidamente hasta un valor mximo entre 1 a 1.5% del material fresco, lo que
corresponde a un pH cercano a 4.0. Una vez alcanzado este nivel de acidez, el
crecimiento de las bacterias lcticas se inhibe y el material ensilado se puedeconservar por largo tiempo.
El desarrollo de este proceso dura entre 17 a 21 das.
Los factores que afectan un buen ensilaje son los siguientes:
Contenido de carbohidratos solubles del material a ensilar Tamao del material Grado de compactacin Duracin de la etapa de llenado Sellado del silo Apertura del silo
5.1.1.1
Contenido de carbohidratos solubles del material a ensilar
Se ha observado que el material a ensilar debe poseer como mnimo un 3% de
carbohidratos solubles para que exista una buena produccin de cido lctico y selogre el nivel de acidez requerido. De lo contrario, se puede producir otro tipo de
fermentaciones no deseadas. Por ejemplo, bacterias del gnero clostridium pueden
fermentar 2 moles de cido lctico en 1 mol de cido butrico, resultando un aumentodel pH y una degradacin de las protenas. La generacin de cido butrico es
altamente reprobable, debido al olor desagradable que produce, el cual se transmite ala leche y sus derivados como queso y mantequilla.
5.1.1.2
Tamao del material
Para lograr un buen ensilaje es necesario que el tamao del material sea lo ms
pequeo posible para favorecer el ataque microbiano.
5.1.1.3
Grado de compactacin
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El grado de compactacin del material debe ser mxima para que el contenido de aire
que quede en el silo sea lo ms bajo posible.
5.1.1.4
Duracin de la etapa de llenado del silo
En la etapa de llenado, un factor decisivo es la duracin del proceso, la cual debe sermnima con el objeto de excluir el oxgeno del material ensilado, producindose as
un mnimo deterioro aerobio y logrndose que la temperatura en el interior del silo seeleve muy poco.
5.1.1.5
Sellado del silo
Los silos deben ser sellados para evitar que el aire y la lluvia entren en contacto conel material que se est ensilando. Lo ms conveniente es sellar con una cubierta de
plstica de una sola unidad. Dependiendo del tipo de silo este sellado se puede ir
haciendo por seccin o una vez finalizado el proceso de llenado.
5.1.1.6
Apertura del silo
Cada vez que se abre el silo para retirar producto ensilado, se debe ser lo ms rpidoposible e inmediatamente sellar nuevamente de modo de evitar que se produzca
deterioro aerobio del producto almacenado. Usualmente se puede obtener un ensilaje
de satisfactoria calidad fermentativa sin usar aditivos. Sin embargo, al usarlos seobtienen una serie de beneficios. En general los aditivos para ensilaje controlan y
mejoran la fermentacin en el silo, reducen las prdidas y aumentan la calidad
nutritiva del producto final.
El xito en el uso de aditivos ha sido obtenido con el desarrollo de aplicadorescomerciales, los cuales aplican el producto en forma uniforme. Para la eleccin de un
aditivo se debe tener en cuenta una serie de factores, entre los ms importantestenemos que el aditivo est respaldado por experiencias en animales, que su costo no
sea prohibitivo y que no sea peligrosa su aplicacin.
Los tipos de aditivos que se utilizan pueden ser estimulantes, nutrientes, inhibidores
de fermentacin, inhibidores del deterioro aerbico, absorbentes
Los estimulantes permiten una mejor fermentacin del producto a ensilar, entre ellos
tenemos la adicin de fuentes de carbono, enzimas y microorganismos. Las fuentes de
carbono se adicionan cuando el material a ensilar tiene bajo contenido decarbohidratos solubles. Se puede agregar azcares tales como glucosa y sacarosa, sin
embargo, por razones de economa, la melaza es el producto mas utilizado. Lasenzimas que se adicionan al ensilaje tienen la funcin de hidrolizar la celulosa y
almidn a glucosas y la hemicelulosa a hexosas y pentosas, lo cual aumenta la
cantidad de carbohidratos solubles que pueden ser fermentados por las bacterias
lcticas. Se ha demostrado que las bacterias lcticas se encuentran en pequeascantidades en las plantas en crecimiento y no todas son del tipo homofermentativo.
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Por esta razn, los inoculantes bacterianos contienen bacterias lcticas
homofermentativas las que son agregadas para iniciar una rpida fermentacin
lctica.
Los nutrientes se agregan al momento de ensilar a fin de mejorar el valor nutritivo de
los ensilajes, ejemplos son la urea y sales minerales.
En general los inhibidores de la fermentacin son acidificadores que restringen el
crecimiento de microorganismos no deseados, bajando el pH a un valor cercano obajo 4, permitiendo que las bacterias cido lcticas dominen la fermentacin. El ms
usado como ensilaje qumico.
El aditivo ms comn para inhibir el deterioro aerobio es el cido propinico, el cual
parece inhibir un nmero importante de microorganismos. Tambin han sidoprobados otros aditivos, los cuales tienen importancia, por el momento slo al nivel
de laboratorio, entre ellos tenemos el cido caprioico, maleico, srbico, acrlico,
compuestos nitrogenados como urea y amonio, isobutirato de amonio y algunosantibiticos.
El uso de los absorbentes tiene como objetivo prevenir el exceso de efluente de un
ensilaje, cuando la materia prima contiene un bajo contenido de materia seca. Unabsorbente ideal debe cumplir con las siguientes condiciones:
Tener una capacidad de retencin de humedad bajo presin Ser resistente a la ruptura en el silo Mejorar la digestibilidad y valor alimenticio Tener una alta densidad Contener poco o nada de materiales solubles
Bajo costo
De todos los productos ensayados, la paja de cebada picada ha demostrado ser la mseficiente, seguida de granos secos de subproductos de destileras y coseta seca
melazada, siendo estos dos ltimos los que mejoran la digestibilidad de la materia
orgnica.
5.1.2 Ensilado de pescado
Al igual que el ensilaje forrajero tiene como funcin preservar los residuos de
pescado. Los ms utilizados tienen su origen en el fileteado y eviscerado de lospescados y pueden estar constituidos por vsceras, aletas, espinas, pieles, escamas,
cabezas y pescados enteros. Existen varios mtodos de ensilaje de pescado, sin
embargo, estos se pueden clasificar en dos grandes grupos: ensilaje biolgico yensilaje qumico. En ambos mtodos se requiere de una molienda previa del pescado.
5.1.2.1
Ensilaje biolgico
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En el ensilaje biolgico se lleva a cabo una fermentacin lctica de los residuos de
pescado en el cual se utilizan microorganismos lcticos capaces de acidificar el
producto e instaurar de una forma ms rpida el proceso fermentativo. Las especiesque ms se utilizan pertenecen a los gneros Streptococcus, Leuconostoc y, sobre
todo, al gneroLactobacilllus.
Las funciones de las bacterias lcticas son las siguientes:
Fermentar rpidamente los azcares a cido lctico con la siguiente disminucindel pH y estabilizacin del producto.
Inhibir el desarrollo de otras bacterias.
Para que este proceso se lleve a cabo se deben reunir las siguientes condiciones:
Temperatura entre 20 C y 30 C
Adicin de carbohidratos al residuo de pescado, puesto que el pescado posee un
bajo contenido de azcares capaces de ser fermentados por las bacterias lcticas.
Azcares como glucosa, sacarosa y lactosa son muy bien utilizados por estasbacterias. Cuando se utilizan otros ms complejos, es necesarias la presencia de
hongos o enzimas que los hidrolicen.
5.1.2.2
Ensilaje qumico
En el ensilaje qumico la estabilizacin del producto se logra a travs de la adicin decidos fuertes o cidos dbiles.
Cuando se adicionan cidos fuertes se baja el pH a 2. Luego, antes de ser consumido
por el animal el pH del ensilaje debe elevarse a 4. La duracin del productoneutralizado es de 48 horas. En el caso de uso de cidos dbiles como es el caso del
cido frmico el producto se acidifica hasta pH 3.4 a 4.5, obtenindose as la
preservacin por varios meses del producto.
5.2 Lombricultura
La lombricultura es una tcnica que explota industrialmente cierto tipo de anlidos encautiverio. Con el desarrollo de esta disciplina se logran innumerables beneficios para
el hombre, como lo son el reciclamiento del desecho agrcola y animal, disminucin
de la contaminacin ambiental; produccin de protena de alto valor biolgico y
produccin de humus que es un fertilizante y regenerador de suelos.
Principalmente se trabaja con un anlido totalmente domesticado, que es la Eisenia
foetida, especie que es muy sociable, ya que soporta grandes densidadespoblacionales: entre 50.000 a 60.000 ejemplares por metro cuadrado, lo que significa
emplear espacios relativamente reducidos y que pueden ser de escaso o nulo valor
comercial. Estos anlidos son muy prolferos multiplicndose rpidamente ya quealcanzan su desarrollo sexual a los tres meses y despus de aparearse colocan al tercer
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a quinto da una ova que contiene entre dos a veinte huevos, la que eclosiona despus
de 14 a 21 das. El apareamiento ocurre cada 7 a 10 das. En criadero vive un
promedio de 15 aos.
El mtodo ms utilizado para la crianza de lombrices es el de cra al aire libre, en
lechos paralelos de un ancho entre 1 a 2 m y una longitud variable, sobre los cuales sealimenta el residuo, dndoles una seccin triangular o trapezoidal y con una altura en
el vrtice no superior a 50 cm. Necesitan una humedad comprendida entre 70 a 80%,
una temperatura no superior a los 20C y una aeracin correcta.
Estos anlidos son alimentados con desechos orgnicos descompuestos de tipovegetal y animal, tales como guanos, paja, malezas, corontas, caas de maz,
capotillo, zarzamora, desechos de frutas, lodos de plantas de tratamiento, etc. Los
residuos orgnicos agrcolas antes de ser consumida por estos anlidos debenfermentarse durante 15 a 30 das, hasta obtener un pH entre 6 y 8.5.
La materia orgnica es transformada por estos anlidos a humus, mediante un procesode digestin que se realiza en su intestino. El humus es un coloide orgnico que sirve
como regenerador y fertilizante de suelos (ver composicin en Tabla 2).
Tabla 2:Riqueza media del Humus de lombriz.
Elemento % en peso
N total 1.5
N orgnico 1.3
Potasio total (K2O) 1.6
Fsforo total (P2O5) 2.2
Calcio (Ca) 6.4Magnesio (Mg) 0.8
Sodio (Na) 0.2Hierro (Fe) 0.9
M. orgnica sobre m.s. 31.0Ac. hmicos 2.3
Ac. flvicos 1.2
Humedad mxima 38.0
Las lombrices adultas consumen en los lechos el alimento desde abajo hacia arriba.
La lombriz pequea, cuando recin nace, mide unos 5 mm de longitud y es algo ms
gruesa que un cabello, como no puede ingerir el alimento tosco y grande, se trasladaal fondo del lecho y comienza a reciclar todo aquello que la adulta ha consumido con
anterioridad. A medida que crece, en el espacio de 30 a 40 das, empieza a subir hasta
incorporarse con las adultas. Lo importante es no retirar el humus del lecho antes deun ao. En el transcurso de un ao hay miles y miles de lombrices que suben y bajan
en el lecho, las cuales van reciclando la materia. Por lo tanto, lo muelen hasta dejarlo
con un granulacin cercana a la del polvo.
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Con los excedentes de lombrices se puede producir harina, cuya composicin se
muestra en la Tabla 3.
Tabla 3:Composicin qumica de la harina deE. Foetida
(Base hmeda%)Protenas 66,8+3,2Lpidos 8,8 + 0,9
Humedad 7,3 + 0,7
Cenizas 8,4 + 0,6Fibra cruda 1,3 + 0,8
Carbohidratos 1,2 + 0,2
N. no proteicas 5,7 + 0,4
Otros 0,5 + 0,3
Se ha visto que ms del 67% de los cidos grasos que contiene esta harina, presenta
instauraciones, por lo que se hace necesario agregarle antioxidantes, para preservarsus cualidades y evitar las oxidaciones. Se ha detectado que la harina posee un factor
antinutricional, que es un inhibidor de la tiamina, con caractersticas termolbiles, la
cual se ha logrado neutralizar al calentar la harina al 120C por 1 hora. La harina delombriz es un excelente recurso alimenticio para consumo humano y animal. Debido
a la calidad de esta harina, se puede usar en alimentacin animal en reemplazo total o
parcial de la harina de pescado.
5.3 Procesos Microbianos y Enzimticos para la Transformacin de Desechosen Alimentos
El aprovechamiento de los residuos para alimento humano es todava limitado por
problemas tcnicos, toxicolgicos y culturales. En cambio, es ms amplio el uso
directo o indirecto de los desechos para alimentacin animal. Es comn que losanimales subsistan ingiriendo directamente los restos de cosechas y sus residuos. Pero
su valor nutritivo puede ser mejorado substancialmente por medio de tratamientos
fsicos, qumicos o biolgicos. Para estos fines se puede utilizar desechos vegetales,excretas animales y aguas residuales.
5.3.1 Procesos para la transformacin de desechos en alimento animal
Los desechos vegetales pueden ser enriquecidos en protenas por medio defermentaciones en estado slido. De esta manera se pueden fermentar desechos ricosen almidn con microorganismo amilolticos (ej. Aspergilus niger) y desechos ricos
en celulosa con microorganismos celulolticos (ej. Trichoderma ressei). Adems, laaccin de los microorganismos celulolticos puede ser utilizada para mejorar la
digestibilidad del forraje tanto para rumiantes como para monogstricos.
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Es posible usar las aguas residuales con compuestos orgnicos en suspensin o
solucin para la produccin de algas como alimento animal.
5.3.2 Procesos para la transformacin de desechos en alimentos
Existen diversos procesos microbianos y enzimticos para convertir los materialesorgnicos en productos de mayor valor y utilidad. Este es el caso de Agaricus
bisporus(champin) que se produce a gran escala en Chile y en Taiwn a partir deresiduos slidos compostados, tales como excretas de animales y residuos agrcolas.
A partir de ciertos desechos es posible obtener comidas, directamente porfermentacin de hongos inferiores, lo que es comn en pases del oriente; en
occidente este tipo de costumbre es muy difcil de introducir. En Oriente, por ejemplo
existen comidas preparadas mediante la accin de hongos en residuos de man, coco,soya y otros. En Indonesia se prepara el oncom, un alimento que diariamente ingieren
25 millones de personas, y que se obtiene por el crecimiento de Rhizopus oligosporus
o Nemospora sitophila, en desechos de la extraccin de aceite de man transformandoel material en una masa ms digerible y aromtica. En occidente algunos alimentos
fermentados en estado slido son quesos: roquefort, cammembert y suizo, pero las
materias primas no son desechos.
5.4 Secado y Pelletizado
El alimento animal en forma de pellet se utiliza bastante para alimentacin animal portener ventajas sobre el producto suelto, las que se mencionan a continuacin:
Se puede entregar al animal un alimento totalmente balanceado, no teniendo
oportunidad el animal de elegir que tipo de alimento prefiere ms. El manejo del alimento es ms fcil. Se producen menores prdidas de producto.
El alimento pelletizado se utiliza para alimentacin de salmones, perros y gatos.
Los pellets se preparan con diversos tipos de materias primas disponibles en elmercado. Esta mezcla para ser pelletizada debe poseer una humedad entre un 10 a 15
%, por lo cual en algunos casos es necesario secar algunos productos para cumplir
con estos requisitos. Algunas mezclas requieren la adicin de aglomerantes para que
se forme un buen pellet, como es el caso de alimentos que no requieren que elalmidn est pregelatinizado. El aglomerante que ms se utiliza es la melaza.
Las pelletizadoras poseen una boca de alimentacin y un cuerpo que alberga un ejeque dispone de un heliocoide alimentador. Segn los requerimientos de pelletizados
se puede incluir en esta zona del equipo un sistema de inyeccin de vapor o agua
caliente. Luego, la mezcla es forzada a pasar a travs de una matriz con muchasperforaciones pequeas, lo que produce hebras de alimento flexible y compacto.
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Luego, estas hebras son cortadas en pellets. Los pellets son posteriormente
alimentados a un enfriado, donde se reduce el contenido de humedad y temperatura
por medio de circulacin de aire.
6
MANEJO DE LODOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO6.1 Generacin de lodos en sistemas de tratamiento
En el proceso de tratamiento de las aguas residuales, tanto urbanas como industriales,
se generan dos corrientes principales: el efluente lquido de la planta de tratamiento y
los lodos o suspensiones de slidos obtenidos como subproductos. Con respecto aestos ltimos, debido a su origen, consistencia acuosa, volumen y carga orgnica, la
mayor parte de ellos requiere de algn proceso de tratamiento antes de ser dispuestos
en el medio ambiente, con el fin de disminuir su volumen por eliminacin de agua ydescomponer la materia orgnica degradable en compuestos simples orgnicos e
inorgnicos relativamente estables o inertes.
La naturaleza de los slidos presentes va a depender del proceso de tratamiento del
que se originan, de tal modo que los lodos pueden ser:
Primarios:contienen arena, slidos inorgnicos finos y slidos orgnicos.
Secundarios: provienen de los tratamientos biolgicos aerobios como son loslodos activados, filtros percoladores y contactores biolgicos rotatorios.
Qumicos:son los que se generan por adicin de sales de aluminio y fierro y calpara mejorar la remocin de slidos suspendidos y la precipitacin de fsforo.
6.2
Calidad de los lodos
La cantidad y composicin de los lodos varan segn las caractersticas de las aguasresiduales de donde provienen y sobre todo del proceso de tratamiento por medio del
cual son obtenidos.
Por otro lado, la proporcin de slidos y de agua en los lodos depende de suprocedencia y de la frecuencia con que sean removidos. La concentracin es
importante porque el volumen ocupado es inversamente proporcional al contenido de
slidos, de manera tal que conviene manejar lodos lo ms concentrados posibles, poreconoma de espacios de almacenamiento y capacidad de las bombas y menores
requerimientos de calor y energa.
En la Tabla 4 se presenta el contenido promedio de humedad de los distintos tipos de
lodos.
Tabla 4: Contenido promedio de humedad de los distintos tipos de lodos.
Tipo de Lodo Humedad (%)
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Lodos primarios crudos 93-98Lodos primarios espesados 90-95
Lodos activados 98.5-99.5
Lodos activados espesados 97-97.5Lodos mixtos 93-96
Lodos qumicos 92-95
6.3 Sistemas de tratamiento y disposicin de lodos
Los mtodos o procesos que se emplean comnmente para el tratamiento de los lodos,
hasta su disposicin final son:
Espesamiento:consiste en concentrar los lodos. Su uso se limita principalmente alexceso de lodos acuosos del proceso de lodos activados, tambin se usa para
concentrar lodos de los tanques primarios o la mezcla de estos y el exceso de lodosactivados, antes de la digestin.
Digestin: consiste en la descomposicin de la materia orgnica biodegradablehasta formar compuestos orgnicos e inorgnicos inertes o relativamente estables,
con una importante disminucin de volumen de la materia digerida.
Secado en lechos de arena: consiste en la descomposicin de una cantidad deagua tal que el lodo digerido pueda ser manejado como material slido. Esto se
lleva a cabo en eras al aire libre diseadas para tal efecto.
Acondicionamiento qumico: consiste en la coagulacin qumica de los slidos
dispersos con el fin de aumentar la velocidad de remocin de agua por filtracin o
por secado con aire.
Elutriacin:consiste en la eliminacin de los compuestos amnicos y amoniacalesde los lodos, por medio de lavados con agua, con el fin de disminuir la demanda de
coagulante en el proceso de acondicionamiento qumico. Filtracin a vaco: consiste en la eliminacin de agua de lodos mediante los
mtodos tradicionales de filtracin a vaco.
Secado con calor:consiste en la eliminacin de agua por calor hasta un contenidode humedad del 10%.
6.4 DISPOSICIN DE LOS LODOS
En relacin con las consideraciones relativas a la disposicin final de los lodos, alanalizar las alternativas existentes, se tiene que las ms comunes son:
- Enterrado- Relleno
- Fertilizante o acondicionador de suelo
El mtodo de enterrado se ocupa principalmente para los lodos crudos. Estos se
disponen en zanjas de 0,6 a 0,9 m. de ancho de profundidad, cubrindolos con una
capa de 0,3 de tierra como mnimo. Cuando se disponen de grandes extensiones de
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terreno el enterrado de los lodos es el ms econmico de los mtodos de disposicin
ya que elimina el costo de un sistema de tratamiento. Sin embargo, rara vez se utiliza
pues los lodos pueden permanecer hmedos y mal olientes durante aos.
El segundo mtodo empleado, relleno, se limita casi exclusivamente a los lodos
digeridos, los que pueden ser dispuestos en el medio ambiente sin generar oloresofensivos. Los lodos pueden estar mojados o parcialmente deshidratados para ser
utilizados como relleno para terrenos bajos.
Cuando se utilizan lodos mojados, la zona empleada se convierte en una laguna, lo
que ha sido objeto de estudio como mtodo de tratamiento. Por lo tanto, dependiendodel uso que se le d a estas lagunas, este ser un mtodo de tratamiento o de
disposicin. Resulta econmico utilizar lagunas como mtodo de disposicin final de
lodos digeridos puesto que elimina el proceso de deshidratacin. Sin embargo, estemtodo slo es utilizable en lugares donde existen zonas bajas desocupadas y
disponibles en el lugar de la planta o a distancias razonables adonde puedan llegar los
lodos por sistemas de tuberas. Este mtodo se utiliza frecuentemente como sistemacomplementario cuando son inadecuados los lechos secadores. Las cenizas resultantes
de la incineracin de lodos tambin se utilizan como relleno, al igual que los lodos
provenientes de los lechos secadores y de los filtros a vaco.
El tercer mtodo de disposicin, su utilizacin como fertilizante o acondicionador de
suelos, se basa en las cualidades fsicas y qumicas del lodo obtenido luego de su
estabilizacin por mtodos anaerobio.
En este contexto, los elementos esenciales para el crecimiento de las plantas se
pueden dividir en tres grupos:
- Hidrgeno, oxgeno y carbono, asegurados libremente a partir del aire y agua.
- Nitrgeno, fsforo, potasio, calcio, magnesio, azufre, y hierro, obtenidos en
cantidades substanciales a partir del suelo.- Boro, manganeso, zinc, cobre y otros elementos disueltos en pequeas
cantiadades en el suelo y que son conocidos como elementos trazas.
Los principales nutrientes fertilizantes son el nitrgeno, fsforo y potasio, y la
cantidad que se requiere de cada uno de ellos depender del tipo de suelo, de las
condiciones climatolgicas y del cultivo.
El nitrgeno es indispensable para la vida de las plantas, favoreciendo el desarrollo de
las hojas y tallos. El fsforo es esencial pues fortalece el desarrollo de las races yaumenta la resistencia a las enfermedades. El potasio tambin aumenta la resistencia a
las enfermedades, desarrollando las partes leosas de los tallos y las pulpas de los
frutos, y es necesario para la formacin de clorofila.
El lodo estabilizado anaerobicamente contiene cantidades importantes de los
nutrientes mencionados. Algunas veces los contenidos de los elementos trazas se
encuentran en cantidades muy elevadas, debido a la presencia de desechos
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industriales, lo que puede ser perjudicial para el ecosistema. El humus del lodo,
adems de proporcionar alimento a los vegetales, beneficia el suelo aumentando su
capacidad de retensin de agua y mejorando su calidad para el cultivo. Tambindisminuye el fenmeno de erosin.
Los lodos de aguas negras, secos o deshidratados, son excelente mejoradores oacondicionadores de suelo. Adems, son buenos fertilizantes, aunque incompletos,
por lo que se deben reforzar con nitrgeno, fsforo y potasio. El mejor producto son
los lodos activados crudos secados por calentamiento, tanto desde el punto de vistaqumico