Caracteristicas Del Compost

7/21/2019 Caracteristicas Del Compost

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Métodos biológicosCOMPOSTAJE

1. Relevancia del método de tratamiento

2. Parámetros del proceso

3. Métodos de compostaje

4. Calidad y aplicaciones del compost5. Limitaciones/regulaciones

• El compostaje es la fermentación aerobia termofílica de un sustratopor la acción combinada de varios microorganismos

• España es el pais que mayor porcentaje de RU trata mediante elproceso de compostaje. Es el segundo método por orden de tasa detratamiento (16 % del flujo de RU: 3 MMt (1998)).

COMPOSTAJErelevancia del proceso: tratamiento de bioresiduos

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

40 %: agricultura y ganadería

22 %: jardines y bosques

20 %: lodos de depuración de aguas

10 %: procesado de alimentos

8 %: residuos urbanos

• Residuos problemáticos (alto contenido en agua, solutos,

materia orgánica disuelta, metales pesados): lodos y purines

• Directiva de vertederos (1999): reducción de un 50% de vertidode materia orgánica en 8 años con respecto a los valores de

1995 (44 % a 22 % en 2007)

COMPOSTAJE/residuos problemáticos

El tratamiento de los lodos de depuradoras

•Los lodos de depuradoras suponen un 20 % del total de losresiduos biológicos generados.

•Su elevado contenido en humedad (>90 %) hacen que sutratamiento de secado, vertido o incineración sea costoso

•Existe una previsión de aumento importante en este tipo deresiduos durante esta década (hasta 20 MMt en la UE). Para el año2005 la UE pretende que toda la población esté asistida con

estaciones de depuración. 1998 (65 %).

•El procedimiento de compostaje es una alternativa atractiva, si bienprestando atención a la reducción de su carga contaminante

COMPOSTAJE/conservación del suelo

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

“Hacia una estrategia temática para la protección del suelo”

Identificación de los procesos de degradación:

• Pérdida de materia orgánica• Erosión

• Contaminación

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

España:• mapa de M.O. “contenido en materia orgánica de suelos agrícolas y

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

FINALES DE 2004: DIRECTIVA SOBRE COMPOST Y OTROS

BIORESIDUOS

COMPOSTAJE

Objetivos:

Transformación de un residuo biodegradable en un material estable(compost):

•Reducción del potencial de los residuos para producir daños a la salud yal medioambiente (patógenos, contaminación de atmósfera, suelo yagua)

•Valorización de la materia orgánica mediante su transformación encompuestos húmicos estables: acondicionamiento y regeneración de

suelos.

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

a) Materiales:

Residuos orgánicos domésticos (putrescibles)Residuos orgánicos comerciales

Restos de poda

Corteza de árbolesLodos EDAR

(purines, otros residuos ganaderos)

b) Parámetros biológicos y bioquímicos (1/3)

•Microorganismos: Bacterias aerobias y anaerobias facultativas,actinomicetos, mohos, algas y protozoos. No es necesaria su adición. Loslodos contienen varios millones de gérmenes por gramo.

•Metabolismo: El 80% de la materia orgánica se usa para producirenergía (catabolismo). El calor generado esta entre 30 y 40 MJ/Kg de C.

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

Biodegradación: Se produce una evolución de la temperatura a medida

que sucede el proceso, dando lugar al crecimiento de diversaspoblaciones de microorganismos:

•psicrofilos: (bacterias y hongos) (- 4 a 30ºC)

•mesófílos: (bacterias, actinomicetos, patógenos ) (10 - 45ºC)

•termófilos: (bacterias, actinomicetos y esporas mesófilas) (45 - 65ºC)

Fases de la descomposición aeróbica:

•mesofílica (40ºC) (12-24h)

•termofílica (45-55ºC) (días-semanas): por encima de 65 ºC se inhibe la

descomposición•maduración (descenso paulatino de la actividad biológica y de latemperatura; predominio de actinomicetos)

Tchobanglous et al. (1994)

Pilas o almiares

volteadora

Métodos biológicos

b) Parámetros químicos

•Biodegradabilidad

•Nutrientes (N,P,K, oligoelementos (Cu, Zn, Fe, Mn)): C/N = 30-25•pH (6-9)(paralización del proceso-generación de olores)

•Oxígeno disuelto (disponibilidad)

Los microorganismos aerobios pueden sobrevivir enconcentraciones de óxigeno desde un 5 %. Sin embargo,

la concentración óptima para el compostaje es > 10 %.

Muy fácil

difícil

Proteinas

Mucinas

Queratinas

3fácilGrasas, Aceites, Ceras

(en caliente)

Muy fácil

Fácil

Dificil

Carbohidratos Azucar, almidón

Hemicelulosa

Celulosa

Lignina

trazasMuy difícilHidrocarburos

% en residuos domiciliariosbiodegradabilidadCompuestos

Composición química de los productos compostables

1.80.1600.251562623Corteza

0.6<0.1300.502060718Restos

Poda(C)

0.11.563.01860773LodosEDAR(B)

11152.53865655FORM(A)

(*) K2O

% (*)P

%(*)M.O.

Mezclas típicas: (*): sobre peso seco a 110 ºCA4A + B + C

4A + B + D:

relación carbono/nitrógenoMateriales con altas C/N

Hojarasca 30-80:1Paja 40-100:1

Serrín 100-500:1

Corteza 100-130:1Papel mezclado 150-200:1

Cartón 560:1

Materiales con bajas C/N

Restos vegetales 15-20:1

Posos de café 20:1

Hierba 15-25:1

Estiércol 5-25:1

Fracción de carbono biodegradable =

0.83 – (0.028 x % lignina (SV))

% lignina (SV) = contenido de ligninacomo porcentaje de sólidos volátiles

= (lignina%/SV%) x 100

Richard, T. 1996. The effect of lignin on biodegradability.En: Cornell composting . (http://www.cfe.cornell.edu/compost/calc/lignin.html

COMPOSTAJE

c) Parámetros físicos

•Temperatura (< 65 ºC)

•Aireación (> 10 % O2; es necesario 1g/g de M.O. biodegradable)•Humedad (50-60 %)

•Porosidad (f de humedad y textura): permite la aireación

•Tamaño y forma del sistema: suficiente para mantener la temperaturay la humedad (>40 L)

Temperatura: La normativa EPA exige el mantenimiento de un régimen

de temperatura mínima de 40 ºC en 5 días con picos de temperatura porencima de los 55 ºC, al menos, 4h.

COMPOSTAJE

COMPOSTAJEporosidad/humedad (1)

Humedad óptimaExceso de humedad

Porosidad:

Porosidad almacén: (< 50 m): 0.05 mm)Porosidad de transmisión: (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 acuosadificulta la difusión del oxígeno: condiciones anaerobias

COMPOSTAJE

COMPOSTAJEporosidad/humedad (2)

humedad óptima

Humedad óptima:

Contenido en agua adecuado para mantener saturadas laporosidad almacén y la porosidad de transmisión

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

¿Cómo podemos calcular la humedad óptima?

COMPOSTAJE

COMPOSTAJEhumedad óptima: potencial matricial/succión (1)

En una mezcla típica de compostaje (lodos + virutas de madera) esposible ajustar la dependencia entre el contenido en humedad y elpotencial matricial (succión 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 sólida de carácter hidrofílico

( tensión superficial, capilaridad)

COMPOSTAJE

COMPOSTAJEhumedad óptima: potencial matricial/succión (2)

depende de la magnitud de superficie en contacto con la fase

acuosa (Área/Volumen). En un sistema de poros de pequeño tamaño(r) la relación superficie/fase acuosa es muy alta y la presión desucción (negativa) elevada.

Existe una relación entre la succión y el radio de poro crítico quepermanece lleno de líquido:

r = 0.0135/- m

(Miller, 1989). Microbial Ecology, 18, 59-71

COMPOSTAJE

COMPOSTAJEestructura del sistema/porosidadEmpaquetamiento

ligero

Empaquetamientocompacto Es necesario añadir agentes estructurantes

Métodos biológicos

COMPOSTAJE

3. Métodos de compostaje/proceso (1)

a) Preparación/mezcla

b) Fermentación-Maduraciónc) Cribado (afino)

Preparación:

RU: Criba-trommel (< 10 cm). Deschinado (criba de discos)

PODA-JARDINES: (Desfibrado-astillado)

LODOS: (Secado, Prefermentación)

Mezcla:

Volteo: preparación de almiares (Hileras, Pilas…)

FORMACIÓN DE LAS PILAS O ALMIARES (windraws)

VOLTEADORA: TRANSLOCACIÓN-AIREACIÓN

DESFIBRADORA

TRITUTRADORAASTILLDORA

COMPOSTAJE

3. Métodos de compostaje/proceso (2)

b) Fermentación-Maduración

Pila estática (0.7-1m de altura (h))

Pila estática + ventilación forzada (insuflado o succión) (2 - 3 m h)

Hilera con volteo-translocación (1 o dos veces semana) (2 - 3 m h)Túneles/Bioreactores (mezcla - aireación control automático)

Tiempo de fermentación (dinámico): 2- 8 semanas

Tiempo de Maduración (reposo): 5-12 semanas

COMPOSTAJE

3. Métodos de compostaje/proceso (3)c) Cribado/afino

Separación de componentes estructurales (cortezas, leños)Separación de Fracciones Gruesas (> 25 mm: maduración)

Separación de Fracciones Finas (< 25 mm: deschinado, venta):

C25 (< 25 mm) > contenido en impurezas

C10 (< 10 mm) > calidad

preparación

fermentación

maduración

COMPOSTAJE4. Calidad y aplicaciones del compost (1)

a) Productos

• Compost fresco: No ha completado la etapa de maduración.Sólo se ha tamizado para eliminar inertes. Debe tener unarelación C/N 25-30 y ser manipulado de forma que no se pudra(aireación).

• Compost maduro: Tiene un grado de humificación elevado y escompatible con los sistemas radiculares. Su tiempo demaduración no debe ser inferior a 1 més y su relación C/N <20

• COMPOST (NUEVA DIRECTIVA): Enmienda orgánicaestabilizada e higienizada obtenida por descomposición

aeróbica (incluyendo fase termofílica)

COMPOSTAJE4. Calidad y aplicaciones del compost (2)

b) Criterios de calidad (estabilidad/madurez)• continuidad de la actividad microbiana (DBO, Carbono hidrosoluble)

• generación de malos olores• autocalentamiento

• estabilización de las propiedades químicas:intercambio catiónico, pH

• máximo grado de humificación (empobrecimiento en ácidos fúlvicos)

• ausencia de sustancias fitotóxicas (pruebas de germinación y crecimiento)

La aplicación agrícola de un compost inmaduro implica:

• disminución del oxígeno en el sistema radicular

• aumento de la temperatura del suelo

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

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

Autocalentamiento

7 semanas de volteo2-5 meses de maduración

Compostaje de estiercol + paja/serrín

P é r d

i d a d e m a t e

r i a o r g á n i c a

Pérdida de nitrógeno (%)

Compostaje de estiercol + paja/serrín(Quebec y pensilvania)

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

4. Calidad y aplicaciones del compost (3)

c) Normativa (Enmiendas orgánicas: compost)(1)

compost (producto obtenido por fermentación controlada de

residuos orgánicos) orden 14 de Julio de 1994 (28 de Mayo 1998, 2de Noviembre de 1999 (fertilizantes y afines)

principios activos (% sobre material seco):

N orgánico 1

Materia orgánica total 25 % (1.72 x C.O.)Humedad máxima 40 %

Granulometría 90 % < 25mm

Metales pesados ppm

450120

3001100

c) Normativa (Enmiendas orgánicas: compost)(2)

Tamaño de partícula de plásticos e inertes (<10 mm)

Obligación de especificar los materiales de partida (> 20 % en peso)y:

Nitrógeno total (> 1%, 0,9 % garantizado)

Nitrógeno orgánico (> 1%, 0,4 % garantizado)M.O. Total

Humedad máxima

P2O5 (> 1%, 0,9 % garantizado)K2O (> 1%, 0,9 % garantizado)

PATÓGENOS: AUSENCIA DE SALMONELLA

Estreptococos fecales y enterobacterias (< 1· 103 u.c. /g)

d) Aplicaciones (1)

Fundamentos:

•empobrecimiento gradual de la materia orgánica en nuestros suelos (cultivosintensivos)

•aparición de nuevas necesidades de materia orgánica (espacios verdes y derecreo)

•lucha contra la erosión del suelo (reforestación y regeneración de suelosdegradados)

ACCION DEL COMPOST SOBRE EL SUELO

Mejora de la estructura del suelo (< densidad aparente) y aporte deM.O. y nutrientes.

La densidad aparente es un indicador del estado de agregación y de laporosidad del suelo.

d) Aplicaciones (2)

Densidad aparente:(Clapp et al., 1986) en “the role of organic matter in modern agriculture”.Martinus-Nijhoff-Pub.)

•En los suelos arcillosos se incrementa la permeabilidad y la porosidad detransmisión y fisural, favoreciéndose el crecimiento de la vegetación al facilitarsela penetración de las raíces.

•En los sedimentos arenosos se favorece la capacidad de retención dehumedad y, por tanto, la instalación de vegetación y control de la erosión.

tipo de suelo aplicaciónMg/ha/año densidadMg/m3 tiempoaños

arcillo-arenoso 0 1.38 150 1.22 1

200 0.80 1

500 0.69 1

4. Calidad y aplicaciones del compost

d) Aplicaciones (3). Características de uso del compost. Costa y col.(1991). Residuos Orgánicos Urbanos, manejo y Utilización. CSIC

Indiferente

indiferente

indiferente< 30 ºC

< 40 ºC

recomend-

recomend

+ + ++ + N

+ + +N N +N + +

Viticultura

c. Intensivo

ForestalPradera

Esp. recreo

< 30 ºC

> 50 ºC

Horticultura/Viveros

Champiñón

< 40 ºC

recomend

indiferente

Erosión

Cobertera vertederos

10 25 40 A B C

Temperat.Impurezas

(ausencia)

Tamaño(mm)

madurezUso

MERCADO/CALIDAD DE COMPOST EN ESPAÑA (ITGE, 2003)

Demanda potencial: 7.340.000 t

Agricultura (Viñedo, Olivar, regadío)Viveros, jardinería

Oferta potencial: 3.477.000 t

Pero…

Calidad deficiente de compost de RU (RECOGIDA SELECTIVA)

El nombre de compost no está asociado a un proceso controlado de compostaje

Déficit de plantas de compostaje de tamaño pequeño en los lugares de utilización

5. Limitaciones/regulaciones (aplicación de lodos EDAR)

•Las características de los lodos de depuradoras en cuanto a su uso

agrícola están sujetas a normativas mucho más estrictas que losproductos denominados genéricamente compost.

•Los Lodos de depuradoras están catalogados de RP (Real decreto

952/1997) y han de utilizarse tratados (digeridos) (Real decreto1310/1990)

5. Limitaciones/regulaciones (aplicación de lodos EDAR)

límites:

Profundidad del suelo (>30 cm)

pH del suelo (>6)/ pH de la mezcla (>6.5)CE de la mezcla (< 4 dS/m)

CIC del suelo (> 5cmol(+)/kg)

Pendiente (< 10 %)

Velocidad de infiltración (15-50 mm/h)

Distancia a núcleos urbanos, pozos de abastecimiento (>300 m)

Distancia a corrientes o masas de agua superficial (> 150 m)Profundidad del nivel freático (> 4 m)

Límites de M.P.

Límites de dosis de aplicación

Conclusiones:

El tratamiento de los bio-residuos mediante compostaje cumple elobjetivo de estabilizar y valorizar la materia orgánica residualteniendo en cuenta algunas limitaciones:

El compost producido a partir de RU puede no ser aceptable:

Gran cantidad de impurezas

MP Autocalentamiento y fitotoxicidad

Es necesaria la separación en origen de la materia orgánica para suvalorización

El co-compostaje de lodos y el control de contaminantes vertidos al

agua son las claves para hacer que este producto sea valorizable junto con la fracción orgánica de los RU

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