ELABORACZÓN DE COMPOSTAS A PARTIR DE LOS DESECHOS SÓLZDOS

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G E N E W O S ENLA UAM-IZTAPALAPA ”

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA UNIDAD IZTAPALAPA

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ELABORACION DE COMPOSTAS A PARTIR DE LOS DESECHOS SOLIDOS BIODEGRADABLES GENERADOS EN LA

UAM-IZTAPALAPA

Ignacio Garcia Martinez Laboratorio de Tratamiento de Desechos Sólidos Orgánicos, Area de Productos Naturales, Depto. de

Biotecnología, Universidad Autónoma Metmpoiitana--

JUSTIFICACION En estos últimos años se han acentuado considerablemente los problemas ecológicos de nuestro país, rompiendo con el equiiibrio sociedad-naturaleza, como consecuencia de la falta de voluntad colectiva para preservar el medio ambiente.

Los desechos son un subproducto de la actividad humana, generándose en forma ininterrumpida en todos los sitios en los existen asentamientos humanos, en una proporción estrechamente relacionada con el número de habitantes, con su capacidad para producir y usar bienes de consumo relacionados con su modo de vida.

Durante la década pasada los capitalinos desechamos, sólo a nivel domiciliario, más de 7 mil toneladas diarias de basura. Dicho de otra manera, cada uno de nosotros produjo 824 gramos por día. En gran parte, desperdicios orgánicos de cocina y de jardín, papel y, en menor medida, plástico y vidrio.

La basura, su recolección, transporte y procesamiento constituyen un problema en las comunidades y éste se agrava con su crecimiento.

Así pues podemos decir que aproximadamente un 38% de la basura total generada, corresponde a desechos orgánicos; de tal manera que una buena parte del problema de la basura, esta en solucionar, el proceso con que se va a tratar los desechos orgánicos.

INTRODUCCION En la actualidad la necesidad de mejorar el medio ambiente a promovido diversos procesos que permitan el reaprovechamiento integral de los residuos sólidos, de los cuales se pueden obtener productos o materias primas de importancia para la industria.

La basura generada en las comunidades está compuesta por diversos materiales, los cuales varian según el clima, el grado de urbanización y el estrato socio-económico. La materia orgánica biodegradable (aproximadamente 38% del total de la basura generada), no cuenta con un mercado, presentándose como un problema que afecta al medio; pudiéndose destinar a la producción de composta o bien para otros usos.

Así pues la solución al problema de la basura es su industrialización, pero las técnicas que se apliquen para el tratamiento de los desechos sólidos urbanos, deberán cumplir con los siguientes requisitos:

1.- Tener un costo accesible para la comunidad que los va a emplear. 2.- Ser capaces de eliminar los riesgos de para la salud y el ambiente que genera la basura no

tratada, sin ocasionar otros que no se puedan prever y evitar como parte de la propia tecnología de procesamiento.

3.- Poder procesar al mismo ritmo que se genera, lo que implica por lo general, capacidad para procesar altos volúmenes y flexibilidad para absorber fluctuaciones en la cantidad de la basura diaria que se produce y en su composición,

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&nado Gar& M&ez (1993), Elaboración de C o ~ stas...

Actualmente existen tres técnicas principales de tratamiento de desechos sólidos en el mundo urbano:

a) Relleno sanitario. b) Composteo. e) Incineración.

En la mayoría de los casos el uso de estas técnicas aplicadas en forma individual o combinada, permite lograr una solución satisfiictoria, tanto en el aspecto económico como en el sanitario.

Se puede considerar que en México existe un mal manejo de la basura, los tiraderos a cielo abierto no se pueden considerar como UM solución, cada día es mayor la cantidad de basura tirada en las cercanías de las Ciudades, presentando problemas reales de malos olores, plagas y enfermedades. Ademb de ser ya un problema económico muy grande, debido al alto costo que representa el tener que buscar u118 forma de desecharla. Por otro lado son centros de atracción de la parte más pobre de la población, quien se instala en estos lugares insalubres y forma un núcleo de población inadaptada.

ANTECEDENTES Todos los paises han dado solución a la disposición final de los desechos sólidos, empleando diferentes técnicas y sistemas según sus posibilidades económicas. Las disposiciones estatales o municipales pueden prohibir ciertos tipos de tratamiento o controlar alguno de sus aspectos. Las Leyes Regionales contra la contaminación del agua y aire, de higiene y salubridad públicas, afectan a la forma en que se pueden poner en práctica los diferentes métodos de tratamiento y los costos; es por ello que antes de tomar una decisión sobre la elección del método de disposición final se deberán investigar todas las restricciones legales.

A sabiendas del gran prejuicio que representa la contaminación por desechos sólidos, se han realizado investigaciones para transformar la materia orgánica, en productos de gran utilidad para la agricultura; es de esta manera que nacen lo procesos de composteo, los cuales al llevarse a cabo en forma científica adecuada, pueden contribuir a la solución de tres importantes problemas que aquejan las sociedades modernas, ellos son:

1.- El disponer de los desechos orgánicos en forma sanitaria. 2.- Proveer de humus el campo para mantenerlo en condiciones adecuadas de cultivo. 3.- Se induce la destrucción de microorganismos patógenos por consiguiente

contribuyen a disminuir la contaminación de la naturaleza y favorecen la producción de alimentos.

La utilización de los procesos de fermentación en medio sólido ha servido para aprovechar diferentes residuos de origen agrícola y agroindustrial. Se han estudiado residuos como son: pajas, rastrojos, bagazos y pulpas, así como también la fiacción biodegradable de los residuos sólidos urbanos (basura); pana la producción de antibióticos, enZimaS, alimento destoxificado para ganado, biofertilizantes y sustrato para el cultivo de hongos comestibles. En todos los casos empleando las técnicas de fermentación sólida como UM alternativa tecnológica eficiente.

El composteo es un proceso de fermentación aerobia en fase sólida en el que se aprovecha el fenómeno de "autocalentamiento" de las diferentes poblaciones microbianas nativas que se suceden para la biodegradación total o parcial de la materia orgánica, con el objetivo de obtener un producto estable denominado composta.

La composta es un producto negro, homogéneo y, por regla general, de forma granulada, sin restos gruesos. Ai mismo tiempo es un producto húmico y cálcico. Se obtiene de la fermentación sólida de los residuos orgánicos (composteo).

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Ignacio Garcúa Mmtincr (1993), Elaborcrndn de Compo das....

La composta aumenta los contenidos de humus en el suelo, promueve el desarrollo microbian0 que interviene en la asimilación del nitrógeno, fósforo, calcio, potasio y micronutrientes. Además resulta un excelente mejorador de suelos, al aumentar la retención de humedad y mejorar la textura.

El reaprovechamiento de los residuos orgánicos son frecuentes en varias partes del mundo. Por ejemplo en Alemania la composta se ut i l i para la prevención de la erosión de los suelos cultivados con vid, para fertilizar los jardines de las casas, parques urbanos y centros recreativos.

Debido a la problemática de la constante generación de residuos sólidos municipales, el gobierno propuso la instalación de la Planta Industriaiiiora de San Juan de Aragón D.F. Esta planta inició sus operaciones en el mes de Noviembre de 1974, con una capacidad de operación de 500 toneladas diarias.

En el año de 1984 se realizaron en la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, Departamento de Biotecnología, algunas investigaciones con la Composta producida por esta planta. Estos análisis demostraron que existe un mal manejo de esta planta, dando como resultado la producción de una Composta que no cumple con las normas necesarias para su comrcialiición como biofertilizantes, por el contrario se le puede considerar como una &ente de Contaminación de los suelos y los cultivos.(8)

Por otra parte solo se han venido desarrollando pequeñas prácticas de la UEA Bioqullnica y Fisiología Vegetal de la Licenciatura de Ing. Bioquímica Industrial, en donde se lleva a cabo la elaboración de composta a partir de diversos desechos como lo son: bagazo de Cana, cáscara de pina, desechos de la central de abasto, pastos residuales, etc.; siendo solo representativos los resultados.

De tal manera podemos concluir que no se han desarroiiado algún tipo de investigaciones para la industrialización de los desechos de la UAM-I.

OBJETIVOS Conocer el proceso que se emplea para el tratamiento o industrialización de los desechos

Comprender el proceso de composteo. Determinar los factores y/o variables que afectan el proceso del composteo. Alcanzar las condiciones óptimas para el proceso de composteo.

sólidos orgánicos.

METODOLOGIA UTILIZADA Y ACTIVIDADES REALIZADAS EL proceso de composteo comprende:

Colecta de los desechos Molienda Inoculación Composteo

Desarrollo del proceso: Se determinó un sitio en la planta piloto de fermentaciones para la molienda de los materiales; se transformo un invernadero en Planta o Plataforma de Composteo: área dentro de la cual se procesan los matedes (residuos) para la producgión de composta, el cual cuenta con un sistema de control de gases y olores, pues el lugar en donde se llevó acabo el proceso de composteo, no podría ser un lugar a cielo abierto, debido a que este proceso, causa olores poco agradables y atrae moscas.

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Ignacio Gorda M h e z (1993), EIaboracón & Compostar ...

EXP. # 1 (MSSS ) 2(MISS) 3(MISP) 4 lMIBS)

FACTORES DEL PROCESO DE COMPOSTEO Para determinar las condiciones de manejo y disposición de los desechos, se diseño un modelo experimental, el cual comprende 4 experimentos, los cuales tienen el objeto de probar:

»El efecto del Inóculo (estiércol de vaca) »La introducción de fibra, como agente mejorador de la textura. »El prensado de los materiales, con la finalidad de reducir la humedad.

Molido Inoculado Con Fibra Prensado xx xx xx xx xx xx xx xx xx

D.S.O. E.V. B.C.

Para estos experimentos se utilizaron muestras de desechos sólidos orgánicos biodegradables de la central de abastos y de la cocina de la cafetería de la UAM-I.

YO Humedad YO Nitrógeno C/N 89.93 2.15 25.00 80.00 1.70 27.00 25.00 1 .O5 48.00

Los experimentos se r d i o n dentro de la Planta Piloto de Composteo (P.P. # 3) donde se obtuvieron parte de los datos y las muestras que han servido para los estudios fisicoquímicos y microbiológicos de las compostas obtenidas.

UAlEñIAS PRIMAS Las materias primas utilizadas heron: a) Desechos sólicios Orgánicos Biodegradables @SO); Se recolectaron muestras

representativas de residuos de la Central de Abastos y de la Cocina de la Cafetería de la UAM-I.

b) Estiércol de vacu @v); Proveniente de un establo en forma de donación.

c) Bagazo de & @C); Proveniente de un ingenio azucarero en forma de donación.

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IgirsciO Gar& Mardnu f1993), Eiuboración dc Cornpdas ...

TABLA W 3. Formulación de lor ensayos. (en brae fresca y tomando como 100% a lor D.S.O.) EXP. # 1 M.S.S.S. (MSSS) EXP. # 3 M.LS.P. (MISP)

E.V. = OOO.O% E.V. = 010.0%

TOTAL = 000.0 Yo TOTAL = 010.0 Yo B.C. = 000.0% B.C. = 000.0%

EXP. # 2 M.I.S.S. (MISS) EXP. # 4 M.LB.S. (MIBS) E.V. = 010.0% E.V. = 010.0% B.C. = 000.0% B.C. = 010.0%

TOTAL = 010.0 Yo TOTAL = 020.0 Yo

El volteo del material se realizó en forma semanal, para poder tener una buena aireación y así poder garantizar un proceso netamente aerobio. La humedad jamas fue ajustada durante el proceso, así pues se dejó que esta fuera disminuyendo naturalmente y sin alteraciones.

T O M Y P R O C E S A M I E N T O D E L A S ~ S ~ S PreDarac ión de la muestra. La toma de muestras se efectuó semanalmente en diversos puntos de ia cornposta, las que fueron secadas a 90°C durante 48 horas y posteriormente molidas para lograr homogeneidad. Las muestras para control microbiológico fueron colectadas semanalmente en fiascos estériles y luego procesadas para su estudio.

ANALISISIS DE lzsRlwNA CIONES MICROBIOLOGICAS Anáiisis Microbiológico. Se realizó un estudio de la cinética microbiana del proceso; se analizó la conducta de Bacterias (Estreptococos, Bacilos Estañlococos, Enterobacterias y Actinomicetos) y Hongos. Para el análisis de las poblaciones microbianas se contó con la colaboración del M. en C. Alejandro h o l a Espinosa (área de Productos Biológicos del Dpto. de Sistemas Biológicos; UAM-X).

DET-INACIONES ANAWPCAS Análisis Fisicoquímicos: Se realizaron los siguientes análisis: Materia Orgánica: Colocando la muestra a 105°C durante 4 horas; % de Carbono: Considerando que el 55 % de la materia orgánica es carbono; % de Nitrdgeno: Por el método de Kjeldahl; Relación CXV Dividiendo el %C entre el % de N; Minerales(% de Cenia) : Incineración a 800°C durante 4 horas; pH: dilución de la muestra con agua desionizada; % de Humedad: Colocando la muestra a 90°C durante 48 horas; Temperaiura: Se tomó por medio de termopares en 15 distintos lugares 3 veces al día.

RESULTADOS D E m N A CIONES MICROBOLOGICAS Los experimentos se realizerron para determinar las condiciones "ideales" e identificar la microflora que manifieste mayor actividad degradadora en el proceso de composteo, el análisis de los resultados muestra la presencia de todos los microorganismos mencionados, anteriormente considerándose, que los más importantes en el proceso son Bacilos, Actinomicetos y Hongos, dependientes para su proliferación de un cierto grado de aireación y una humedad del 65% al 70%.

DETERMINACIONES ANALITICAS Para la obtención e interpretación de resultados, todos los análisis se realizaron por triplicado, para así obtener un resultado signüicativo, de tal manera que la desviación estandard entre los resultados de un solo análisis, estuviera en un rango de O a 5. Así pues mediante los anailisis estadísticos realizados a los resultados obtenidos logramos crear una tabla donde compilamos todos los resultados (ver tabla ## 4).

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1 5 3 9 0 7

Ignacio Garcia Míuthez (1993), Elaboración de Compo stas....

T A B U I 4. Resultados de lor análisis firícoquímicor (base ma)

I EXPERIMENTO # 1 "MSSS" (Mdido,Sieiaoculo,Sin bagam y Sin Prensar) I

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I&nacw Gar& Martínez (1993), Elaboración de Compo stas...

-. . . . . . . . . . 0 7 U m o ~ a m m a B

l-PMQ) A

Ahora comparando estos resultados entre si y con los reportados en la literatura consultada, podemos decir que para cada análisis esta es la interpretación:

P

a

Q

in R

U

Q -. . . . . . . . . . o r u m o ~ a m m m

Fig. 1 % Mnteria Orghca vs Tiempo

Materia Orghica (ideal 34 %); En este cam se encontró que el Exp. # 4 (MIBS) con un resultado de 63 %, es el más cercano, esto debido a que no se mantuvieron las condiciones ideales de humedad (60-70 %), y la actividad microbiana encargada de la degradación de la materia orgánica se vio truncada. De ahí que ningún experimento cumpla con el óptimo.

% a2 Carbono (ideal 3540%); Todos cubren este requisito, pues todos los valores obtenidos oscilan en este rango.

Fig. 4 Relación CarbOnaMitrogaio vs Tiempo

% de Nitrógeno (ideal 3.10%); En este Relación C N (ideal 16.2); Al igual que caso hubo dos experimentos que el el anterior son dos experimentos los resuitado estuvo cercano al óptimo, los . que presentan un resultado muy Exp. # 4 (MiBS) con 2.7 y el # 3 parecido, siendo estos: Exp. # 4 (MISP) con 3.5. (MIBS) con 13% y el Exp. # 1 (MSSS)

con un resultado de 12.3.

I@w& Garcia Matthu (1993), E&bordn de C- ...

Fig. 5 YO Minerales (Cenizas) vs Tiempo

Minerales (% de Cenizas, ideal 33 %); Se obtuvo en el Exp. # 4 (MIBS) de 34.6% y en el Exp. # 1 (MSSS) de 33.75, por lo cual consideramos que en este rango son dos los que cumplen con el óptimo o ideal.

Humedad (ideal 60-70%); En este caso, podemos decir que este fué un factor de suma importancia, debido a que no se mantuvo constante, siendo los valores demasiado bajos y con una tendencia similar.

P

Fig 6 pH vs Tiempo

pH (ideal 7.3); En el Exp. ## 4 (MIBS) el pH h e de 8.7, siendo este el que más se acercaba al ideal, pero aún así podemos decir que ninguno cumple con el ideal esperado.

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Fig. 8 Temperatura (C) vs Tiempo I

Temperatura; En este parámetro no existe un óptimo, ya que se debe cumplir con cuatro fases, siendo estas Mesófila, Termófila, Enfriamiento y de Maduración. Por lo cual podemos decir que en general casi todas cumplieron con estas 4 fases, siendo el Exp. ## 4 (MIBS) el que alcanzó un fase termofílica mayor 46OC promedio y en un tiempo relativamente corto.

En general, podemos decir que el EPERMENTO # 4 (MIBS) fué el que dió los resultados que más se acercan a los óptimos.

Ignacio GWCIÚ Martfna (í993), Elaboración & Compo sias....

DISCUSION Dentro de los factores que van a influir en el proceso de composteo esta la textura y porosidad del matend a tratar, así pues podemos decir el agregar un material como la fibra ( pasto o bagazo de caña ), ayuda a mqorar la porosidad y a su vez la aireación, pues recordemos que se trata de un proceso aerobio netamente.

Podemos decir que el proceso de composteo tiene un factor limitante muy importante, el cual es el porcentaje de humedad, ya que esto se puede observar en los resultados de % de materia orgánica en donde debido a que no se encontraban las condiciones ideales de crecimiento para los microorganismos que se encargan de la degradación de todo el material a compostear.

La temperatura más alta alcanzada en los cuatro experimentos fue de 46OC, temperatura promedio, pues había lugares en los se presentaba una temperatura máxima de hasta los 55OC, además tomando en cuenta que la distribución de temperaturas con el paso del tiempo debe de seguir una distribución normal, solo uno de los experimentos siguió esta tendencia, alcanzando este mismo una fase termofílica en un tiempo relativamente corto.

Estos cuatro experimentos han servido para establecer las condiciones "Ideales" de manejo de los Desechos Sólidos Biodegradables durante el proceso de fermentación sólida(Composte0).

Así pues podemos determinar que existen varios factores que van a influir en el proceso de composteo :

M El contenido dc humedad se puede considerar que es uno de los mas importantes en el desarrollo del proceso, se debe de mantener durante todo el proceso en un rango de 60 a 70%. De esta condición va a depender la actividad degradadora de los microorganismos ( Bacilos, Actinomicetos y Hongos); pues a medida que disminuye, se manifiesta una menor actividad de la microflora y repercute directamente en un alto contenido de Materia Orgánica que debería haber sido degradada para alcanzar un valor medio de 35 %.

M Oao factor que se ve afectado por el descenso de la humedad es el pH, el cual se mantuvo alto en todos los experimentos, y es indicador de que los materiales tratados no heron suficientemente degradados.

M Temperatura del proceSo: Este parámetro debe de cumplir con cuatro fases: Mesófila, Termófila, Enfnamiento y Maduración. La temperatura es consecuencia directa de la actividad de los microorganismos; en los experimentos analizados, se considera que casi nunca se alcanzaron los óptimos para cada una de las fases, interpretándose que un factor que infiuyó preponderantemente h e la baja en el contenido de humedad y por otro lado los volúmenes tratados en los experimentos no fueron lo suficientemente grandes o representativos para poder homogeneizar las condiciones del proceso.

M La ttilctura de los materiales: Es importante el tamaño de la partícula obtenida después de la molienda, en estos experimento se utilizó el bagazo de caña como agente mejorador de la textura, ya que este permitir una mejor aireación, pues hay que recordar que este proceso, es una fermentación sólida aerobia.

CONCLUSION Los resultados obtenidos en estos experimentos nos permiten entender que para el buen desarrollo del proceso del composteo es necesario controlar las variables del mismo, pensando siempre en encaminarlas vía los resultados óptimos propuestos para la obtención de una buena composta.

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Ignacio Gat& iUo&i~ez (1993), Eúaboración de C o ~ da...

Podemos concluir que si es FACTIBLE EL PROCESO DE COA4POS7E0, tomando en cuenta un único factor limitante a controlar, siendo este el % de humedad. El proceso de composteo puede llevarse acabo en un tiempo relativamente corto, 2 A45SES. OBJETIVOS Y METAS ALCANZADAS 1.- Gracias a la investigación bibliográfica que se realizó previa al trabajo experimental, se pudo

conocer el proceso de Tratamiento de los Desechos Sólidos Orgánicos Biodegradables, aunque indudablemente hubiera sido mas ilustrativo y provechoso el poder visitar algunas Plantas Industrializadoras.

2.- Habiendo trabajado exhaustivamente en el proceso, podemos decir que este es sencillo, pero asiduo, esto debido a que ai principio hay un paso limitante, siendo este el tamaño de partícula, por lo cual esta tarea es muy laboriosa, pues no se cuenta con un molino que cumpla con todas nuestras exigencias.

3.- Generalizando y resumiendo, podemos decir que todos los Objetivos planteados se cumplieron y más aún, logramos implementar un proceso de fficil asimilación y comprensión.

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