SEGUNDA CORRECCIONproyecto Compos Inv

7/27/2019 SEGUNDA CORRECCIONproyecto Compos Inv

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I. EL PROBLEMA

1.1PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El aumento y acumulacin de residuos slidos y la falta de tratamiento de basura orgnica,

no permiten un control racional de los impactos, colocando alto riesgo al medio ambiente y la salud

pblica, que al poco tiempo de ser desechados provocan mal olor atrayendo fauna nociva comomoscas, cucarachas, ratones.

Se conoce que la ciudad de Juliaca, con sus 248 mil habitantes, produce de forma diaria al

menos 182 toneladas de basura, de las cuales, un 50% son residuos orgnicos que pueden

aprovecharse como abono; mientras que un 15% es material reciclable, y tan slo un 35% del total

debe depositarse en los rellenos sanitarios(Correo marzo 2013). Estos residuos slidos apilados y a

distintas temperaturas se deshidratan descomponindose mediante la intervencin de

microorganismos que se nutren de la materia orgnica, el cual puede ser diferente en un proceso

aerbico y anaerbico.

En vista de que las autoridades y pueblo cada da contamina aun ms la ciudad de

Juliaca,que tiene caractersticas geogrficas diferentes como: la ubicacin de 3815 metros sobre el

nivel del mar donde el oxigeno es menor, una presin atmosfrica de 485 mmHgy actualmente

existen tecnologas de compostaje aerobio, muy poco se han experimentado compostaje de tipo

anaerobio, los estudiantes de la Carrera Acadmica Profesional de Ingeniera Sanitaria Ambiental

en su quinto semestre B propone la presente investigacin que responde la siguiente

interrogante: En qu medida influyen los microorganismos en los parmetros fsicos qumicos al

someter la materia orgnica generada en los domicilios de la ciudad de Juliaca a procesos aerobios

y anaerobios? Qu especies de microorganismos se aslan en los procesos de compostaje?.


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1.2 JUSTIFICACION

La composicin fsica de los residuos slidos urbanos en nuestro pas est constituida en

ms del 50% por residuos orgnicos; es por esto que con el aprovechamiento de los mismos se

disminuir en gran medida la presin sobre el medio ambiente como soporte de actividadesantrpicas; se reincorporarn los nutrientes al ciclo de fertilizacin del suelo y se frenar el uso de

agroqumicos. Solo apuntando a una eficiente gestin integral de residuos slidos desde la

presentacin hasta la disposicin final, se implementarn los instrumentos de manejo basados en

principios de eficiencia, eficacia y efectividad que generen una sostenibilidad ambiental a partir de

una relacin costo-beneficio ptimo. El estudio de la relacin de los procesos adecuados para la

transformacin de los residuos orgnicos se convierte en el factor primordial para crear los

escenarios que determinen la viabilidad tcnica, econmica y ambiental asociada al tema.

Este aprovechamiento conduce de manera directa a la disminucin de impactos

ambientales y sociales generados, en especial, en el componente de disposicin final, lo cual es

competencia de la gestin ambiental. Tanto el proceso como la disposicin final, la aplicacin de

este proceso nos ayudara a comprobar y conocer el funcionamiento del proceso de descomposicin

Se pretende lograr la eficacia de estos procesos sobre los parmetros fsicos qumicos y

microbiolgicos en el medio aerbico y anaerbico as sistematizar la informacin existente para

hacer un anlisis sobre sus componentes.

II. OBJETIVOS

2.1OBJETIVO GENERAL

Describir el comportamiento de los parmetros fsicos-qumicos y microbiolgicos en el

proceso aerbico y anaerbico, durante la descomposicin de residuos orgnicos.

2.2OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar la influencia de temperatura, pH en la poblacin microbiana en el

proceso de aerbico y anaerbico.

Comparar el comportamiento en las fases de desarrollo de los microorganismosdurante el proceso de descomposicin.

III. HIPTESIS

La optimizacin del manejo de los residuos orgnicos a travs del proceso de

descomposicin en medio aerobio y anaerobio permite conocer y comprobar la eficacia del

comportamiento de los parmetros fsicos, qumicos y microbiolgicos, monitoreando la variacin

de la temperatura y el pH de los residuos orgnicos en cada una de las fases.


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IV. MARCO TEORICO:

5.1 MARCO CONCEPTUAL:

COMPOSTAJE: Compostaje es el trmino que se usa para designar la degradacinaerbica y termfila de materiales orgnicos de diferente origen, en estado slido, realizado por

comunidades microbianas quimioheterotroficas existentes en los propios residuos, bajo condiciones

controladas del que se obtiene un producto estable, el compost, que puede ser utilizado como

fertilizante. (Frioni 2011)

COMPOSTAJE AERBICOSe caracteriza por el predominio de los metabolismos

respiratorios aerobios y por la alternancia de etapas mesotrmicas (10-40C) con etapas

termognicas (40-75C), y con la participacin de microorganismos mesfilos y termfilos

respectivamente. Las elevadas temperaturas alcanzadas, son consecuencia de la relacin

superficie/volumen de las pilas o camellones y de la actividad metablica de los diferentes grupos

fisiolgicos participantes en el proceso. Durante la evolucin del proceso se produce una

sucesinnatural de poblaciones de microorganismos que difieren en sus caractersticas

nutricionales (quimiohetertrofos y quimioauttrofos), entre los que se establecen efectos

sintrficos y nutricin cruzada. (Barker y Bryson, 2002)

Debemos distinguir en una pila o camelln dos regiones o zonas:

a. La zona central o ncleo de compostaje, que es la que est sujeta a los cambios

trmicos ms evidentes, y

b. La corteza o zona cortical que es la zona que rodea al ncleo y cuyo espesor

depender de la compactacin y textura de los materiales utilizados.


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El ncleo acta como zona inductora sobre la corteza. No obstante, todos los procesos que se

dan en el ncleo, no alcanzan la totalidad del volumen de la corteza. A los efectos

prcticos y utilizando como criterio las temperaturas alcanzadas en el ncleo, podemos

diferenciar las siguientes etapas:

Etapa de latencia: es la etapa inicial, considerada desde la conformacin de la pila hasta que se

constatan incrementos de temperatura, con respecto a la temperatura del material inicial. Esta etapa,

es notoria cuando el material ingresa fresco al compostaje. Si el material tiene ya un tiempo de

acopio puede pasar inadvertida. La duracin de esta etapa es muy variable, dependiendo de

numerosos factores. (Noble y Roberts, 2003)

Si son correctos: el balance C/N, el pH y la concentracin parcial de Oxgeno, entonces la

temperatura ambiente y fundamentalmente la carga de biomasa microbiana que contiene el

material, son los dos factores que definen la duracin de esta etapa. Con temperatura ambiente

entre los 10 y 12 C, en pilas adecuadamente conformadas, esta etapa puede durar de 24 a 72 hs.

(Noble y Roberts, 2003)

a. Etapa mesotrmica 1 (10-40C):En esta etapa, se destacan las fermentaciones facultativas

de la microfloramesfila, en concomitancia con oxidaciones aerbicas (respiracin

aerbica). Mientras se mantienen las condiciones de aerobiosis actan

Euactinomicetos (aerobios estrictos), de importancia por su capacidad de producir

antibiticos. Se dan tambin procesos de nitrificacin y oxidacin de compuestos

reducidos de Azufre, Fsforo, etc. La participacin de hongos se da al inicio de esta etapa y

al final del proceso, en reas muy especficas de los camellones de compostaje. La

etapa mesotrmica es particularmente sensible al binomio ptimo humedad-aireacin.

La actividad metablica incrementa paulatinamente la temperatura. La falta de

disipacin del calor produce un incremento an mayor y favorece el desarrollo de la

microflora termfila que se encuentra en estado latente en los residuos. La duracin de

esta etapa es variable, depende tambin de numerosos factores. (Barker y Bryson, 2002)

b. Etapa termognica (40-75C):Lamicrofloramesfila es sustituida por la termfila debidoa la accin de Bacilos y Actinomicetos termfilos, entre los que tambin se

establecen relaciones del tipo sintrficas. Normalmente en esta etapa, se eliminan todos los

mesfilos patgenos, hongos, esporas, semillas y elementos biolgicos indeseables. Si

la compactacin y ventilacin son adecuadas, se producen visibles emanaciones de

vapor de agua. El CO2 se produce en volmenes importantes que difunden desde el

ncleo a la corteza. Este gas, juega un papel fundamental en el control de larvas de

insectos. La corteza y ms en aquellos materiales ricos en protenas, es una zona donde se

produce la puesta de insectos. La concentracin de CO2 alcanzada resulta letal paralas larvas. Conforme el ambiente se hace totalmente anaerobio, los grupos termfilos


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intervinientes, entran en fase de muerte. Como esta etapa es de gran inters para la

higienizacin del material, es conveniente su prolongacin hasta el agotamiento de

nutrientes. (Barker y Bryson, 2002)

c. Etapa mesotrmica 2: con el agotamiento de los nutrientes, y la desaparicin de

los termfilos, comienza el descenso de la temperatura. Cuando la misma se sita

aproximadamente a temperaturas iguales o inferiores a los 40C se desarrollan

nuevamente los microorganismos mesfilos que utilizarn como nutrientes los materiales

ms resistentes a la biodegradacin, tales como la celulosa y lignina restante en las

parvas. Esta etapa se la conoce generalmente como etapa de maduracin. Su duracin

depende de numerosos factores. La temperatura descender paulatinamente hasta

presentarse en valores muy cercanos a la temperatura ambiente. En estos momentos se

dice que el material se presenta estable biolgicamente y se da por culminado el proceso.

(Barker y Bryson, 2002)

Las etapas mencionadas, no se cumplen en la totalidad de la masa en compostaje, es

necesario, remover las pilas de material en proceso, de forma tal que el material que se presenta

en la corteza, pase a formar parte del ncleo. Estas remociones y reconformaciones de las

pilas se realizan en momentos puntuales del proceso, y permiten adems airear el material, lo

que provoca que la secuencia de etapas descripta se presenta por lo general ms de una vez.

Desde el punto de vista microbiolgico la finalizacin del proceso de compostaje se tipifica por

la ausencia de actividad metablica. Las poblaciones microbianas se presentan en fase de muerte

por agotamiento de nutrientes. Con frecuencia la muerte celular no va acompaada de lisis.

La biomasa puede permanecer constante por un cierto perodo aun cuando la gran mayora de la

poblacin se haya hecho no viable.(Barker y Bryson, 2002)

a) LOS MICROORGANISMOS EN EL TRATAMIENTODE RESIDUOS SOLIDOS.

Los materiales orgnicos se someten a dos clases de procesos:

Proceso anaerobio. Biometanizacin; es un proceso biolgico acelerado artificialmente,

que tiene lugar en condiciones muy pobres de oxgeno o en su ausencia total, sobre substratos

orgnicos. Como resultado se obtiene una mezcla de gases formada por un 99% de metano y

dixido de carbono y un 1% de amonaco y cido sulfhdrico. El gas combustible, metano,

permite obtener energa.


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Proceso aerobio. Compostaje; es la transformacin biolgica de la materia orgnica en

productos hmicos conocidos como compost y que se emplean como fertilizante. Se realiza en

presencia de oxgeno y en condiciones de humedad, pH y temperatura controladas.

En primer lugar se procede a su molido y despus se dispone en hileras de dos metros ymedio a cielo abierto. Los montones son volteados peridicamente con el fin de facilitar la

oxigenacin y evitar su fermentacin anaerobia. El volteo llega a hacerse hasta dos veces por

semana mientras la temperatura se mantiene alrededor de 55C y el grado de humedad de la

hilera es de entre el 50% y el 60%.

A partir del tercer volteo la temperatura se mantiene en los 25C indicando que ya ha

finalizado la fermentacin. Esto ocurre transcurridas tres o cuatro semanas.

Despus se deja otro periodo equivalente para que se cure para luego proceder a suafino, para retirar cualquier clase de resto (partculas metlicas, trozos de vidrio, etc) que

pudiera haber quedado.

Existen otras variantes a cielo abierto como la pila esttica aireada. Por ltimo se han

desarrollado sistemas a cubierto con el fin de optimizar el proceso y sobre todo evitar malos

olores.

El proceso de compostacin, segn la base cientfica y conocimientos bibliogrficos

distintos se lo describe de la siguiente manera:

b. GENERALIDADES DEL PROCESO DE COMPOSTAJE

El compostaje es un proceso mediante el cual diversos sustratos orgnicos se

descomponen y estabilizan debido a la accin de una poblacin mixta de

microorganismos, obtenindose un producto final denominado compost, orgnicamente

estable, libre de patgenos y semillas de malezas que puede ser aplicado de maneraeficiente al suelo para mejorar sus propiedades (Haug 1993).

La descomposicin de los sustratos orgnicos a compost puede realizarse de

manera aerbica o anaerbica.

b.1. El proceso aerobio

Implica la descomposicin de los sustratos orgnicos en presencia de oxgeno (aire)

obtenindose como principales productos del metabolismo biolgico: dixido decarbono, agua y calor. El compostaje aerobio ha tenido mayor aplicacin dada su mayor


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Materia orgnica + M.O. + O2 --> Composta + H2O +

CO2 +Prod. finales oxigenados

flexibilidad, las altas velocidades de estabilizacin y la relativa fcil operacin de los

sistemas.

El proceso de biodegradacin aerbica se puede describir mediante la

siguiente ecuacin:

NH3

Bacterias H2O Material

MaterialOrgnico+O2+Nutrientes CO2 + Calor+ Orgnico

Hongos SO4NoDegradado

Compost

b.2. El compostaje anaerobio

Es la descomposicin del material orgnico en ausencia de oxgeno obtenindose

como productos metablicos finales metano, dixido de carbono y numerosos compuestos

orgnicos de bajo peso molecular como cidos y alcoholes. Los sistemas de compostaje

anaerobio dada su complejidad se utilizan en menor proporcin que los aerobios, pero

son importantes ya que permiten generar biogs a partir de residuos humanos, animales,

agrcolas y residuos slidos urbanos.

La tabla 1 resume las ventajas relativas de los procesos aerobios y anaerobios:

Tabla1ComparacinentrelosprocesosdeCompostajeaerobioyAnaerobio.

Caracterstica Procesos aerobios Procesos AnaerobiosUsoenergtico

Productosfinales

Reduccin devolumen

TiempodeProceso

Consumidonetodeenerga

Humus,CO2,H2O

Hastael50%

20-30das

Productonetodeenerga

Lodos,CO2,CH4

50%

20-40dasFuenteTchobanoglous1994


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c. FORMACIN DE LA COMPOSTA

La formacin de la composta en cualquier proceso que se utilice, se lleva a cabo en

diferentes fases:

Fase latente. Esta fase comienza tan pronto como se establecen las condiciones de

composteo y es un periodo de adaptacin de los microorganismos presentes en los residuos.

En ella los microorganismos utilizan los azcares, la celulosa simple, los aminocidos y

almidones presentes en los residuos crudos, rompiendo los compuestos complejos para

liberar nutrientes, con lo que la cantidad de microorganismos comienza a incrementar.

Debido a sta actividad, se comienza a incrementar la temperatura en la masa de

residuos. Cuando se encuentran grandes cantidades de material altamente putrescible, el

periodo de latencia es muy breve.

Fase de Crecimiento. Es un periodo de transicin entre la fase de latencia y la

termoflica, en la que hay un crecimiento exponencial de la cantidad de microorganismos y

por tanto una intensificacin de actividad biolgica. Dicha actividad se manifiesta en un

incremento abrupto e ininterrumpido de temperatura en la masa de residuos y si no se toman

las precauciones correspondientes, la temperatura puede alcanzar los 70C o ms.

Fase Termoflica. Es el intervalo de tiempo en el que la actividad permanece en su

nivel mximo, mientras exista material fcilmente degradable y en cantidades suficientespara soportar el incremento de los microorganismos. Dependiendo del tipo de sustrato, as


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como de las condiciones ambientales y operativas sta fase puede durar unos cuantos das o

algunas semanas. La temperatura se mantiene alrededor de los 60C, con muy pocas

variaciones, siendo sta la causa principal de la desaparicin de protozoarios, hongos y otros

microorganismos patgenos. Se debe mencionar en sta parte, que una cada abrupta de

temperatura, durante la fase termfila indica algn problema que requiere atencin

inmediata.

Fase de Maduracin o curado. Eventualmente, el material de fcil degradacin se

reduce drsticamente y comienza la fase de maduracin. En sta fase, se incrementa

constantemente la cantidad de material resistente a la accin bacteriana y por lo tanto la

proliferacin de microorganismos entra en su etapa de decaimiento. La temperatura tambin

comienza a entrar en una inexorable disminucin, que persiste hasta que se alcanza la

temperatura ambiente. El tiempo de maduracin, est en funcin del substrato, lascondiciones ambientales y de operacin, por lo que puede tomar desde unas cuantas semanas

hasta uno o dos aos.

d. PROCESO DE DIGESTIN O FERMENTACIN BACTERIANA

Los mtodos ms usados para este tipo de proceso, se basan en la acumulacin de los

residuos en pilas o hileras colocadas directamente en el terreno natural o sobre superficies

pavimentadas o de concreto, cuyas caractersticas dependern de las condiciones locales

tales como son la disponibilidad de equipos para mover losresiduos,disponibilidadde la

manode obra,condicionesclimticas (temperatura, lluvia, humedad, viento, etc.)


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El material amontonado debe ser colocado en la forma ms esponjada posible, para

permitir la entrada de aire entre los intersticios. La experiencia ha demostrado que la altura

ms conveniente de la pila vara de 1.00 m como mnimo a 1.80 m como mximo. La altura

debe ser mayor para climas fros. Las pilas muy altas sufren compactacin por el propio

peso, exigiendo volteos ms frecuentes para mantener la condicin aerbica de la masa

orgnica; en cambio, las pilas demasiado bajas tienen el inconveniente de que pierden calor

rpidamente, no alcanzando la temperatura ptima que se requiere para el desarrollo de los

organismos termfilos y la destruccin de los patgenos, por lo que la descomposicin de la

materia orgnica puede llegar a detenerse. Para evitar una excesiva prdida de humedad, se

recomienda que las hileras de residuos tengan de 2.40 a 3.60 m de ancho en la base. En

tiempo seco, la seccin puede ser trapezoidal, con un talud de 30 en relacin con la vertical,

ngulo que permite la estabilidad fsica de sus taludes.

Para climas lluviosos la seccin transversal de la pila debe ser redondeada para

permitir el escurrimiento de agua. El largo depende de la cantidad de basura y es posible ir

aumentando, diaria y progresivamente su longitud, hasta alcanzar el total que permita el

terreno. El volumen de los residuos digeridos por el sistema de pila en relacin con el

volumen original decrece en 20 a 60% y el peso se reduce de 50 a 80% del peso original.

1.El proceso de compostaje aerobio ocurre en fases distintas:En la primera de ellas se da una gran actividad de bacterias misofilias quienes

utilizan gran parte del carbono como fuente de energa expulsando CO2 y generando

calor debido a que las reacciones metablicas son de naturaleza exotrmica. La

generacin de calor incrementa la temperatura lo que da paso a una segunda fase, en la

cual la materia orgnica alcanza su bioestabilizacin a travs de reacciones bioqumicas de

oxidacin llevadas a cabo por organismos de naturaleza termoflicas; En la ltima fase

denominada de maduracin, la temperatura disminuye cuando mohos y actinomicetos

que contribuyen a la estabilidad del compost. (Grossi, 1993; Tchobanoglous, 1994).

2. Biologa del proceso de Compostaje

En general se puede afirmar que los microorganismos de inters en el compostaje

son organismos hetertrofos que utilizan compuestos orgnicos como fuente de energa y

desarrollan tejido celular a partir de nitrgeno, fsforo, carbono y otros nutrientes

necesarios.Los organismos responsables de la transformacin biolgica de los

materiales orgnicos en compost son los hongos, las bacterias y actinomicetos.


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Adicionalmente es comn encontrar agentes patgenos en las pilas de compost

especialmente cuando se utilizan materiales orgnicos como lodos de aguas residuales

domsticas o algunos tipos de residuos agroindustriales.

Durante el compostaje ocurren cambios cualitativos y cuantitativos en la microflora activa. Algunas especies se multiplican rpidamente al inicio cambiando el

medio ambiente y luego desaparecen para permitir ser sucedidos por otras poblaciones de

microorganismos. Lo anterior es debido a factores selectivos tales como, el contenido de

humedad, la disponibilidad de oxgeno, pH, temperatura y la relacin C/N(Carbono-

Nitrgeno), que determinan la prevalencia y sucesin de la poblacin microbiana .

La Tabla 2 resume la biologa y evolucin de especies en el proceso de compostaje

aerobio.

Tabla2Biologadelcompostajeaerobio

FASE Tiempo oTemperatura UFC/g

1E061E06 mesof ilos/g 1E06termofi los/g Evolucin de especies

Residuos

Frescos> 1 da Ambiente 8000 8000 0.1

Insectos, Gusanos y Huevos,

Protozoarios, semillas de

hierbas, Patgenos, bacterias,

Hongos.

Fase Mesoflica 15 horas 20 a 50 oC 5000 a 6000 5000 0.2

Eclosin huevos, larvas. Huida de

insectos, bacterias y hongos

mesofilicos

Primera fase

Termofila56 horas

50 a 65 oC 40 a

505 45

Destruccin huevos de larvas

insectos y tenia. Inicia

destruccin patgenos,

bacterias y hongos termofilos,

antibioticos.

Segunda fase

termofila12 das 65 a 75 C 10 a 5 1 12

Destruccin de Patgenos,

Salmonella, Bacilos

intestinales,Bacterias termofilas

y desaparicin de hongos

Fase Termofila

final15 das 75 a 45 oC 6 a 10 0.5 8

Destruccin final de patgenos.

Bacterias termofilas y

Actinomicetes.

Maduracin 20 das 45 a 25 o C 10 a 20 15 5

Desaparicin de Bacterias

termofilas y mesofilas,

Antibiticos, li bre de patgenos.


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MICROORGANISMOS PRESENTES EN EL COMPOSTAJE

Los hongos y actinomicetes son activos degradadores de la celulosa y otros materiales ms

resistentes. Muchas bacterias atacan la celulosa, pero hacia el final del compostaje, cuando la

temperatura disminuye, son hongos y actinomicetes los que predominan. Para asegurar una buena

actividad de estos organismos, es necesario mezclar los materiales en forma frecuente.

En la primera etapa actan enzimas hidroliticas extracelulares que liberan molculas menores,

solubles en agua. La actividad de varias enzimas ha sido monitoreada en el proceso. La actividad

celulasa disminuye la cantidad de celulosa en un 25 % en unas tres semanas. Las actividades de

lipasas, proteasas y amilasas aumentan y luego descienden en las sucesivas etapas del compostaje

(decrecen marcadamente en la fase termfila) La desnaturalizacin de enzimas se correlaciona con

la muerte del microorganismos; por el calor. La recuperacin del numero del microorganismos y la

actividad enzimtica en el interior de la pila luego de la fase termfila se atribuye la reintroduccin

de organismos que sobrevivieron en las zonas exernas, mas fras de la pila o a partir de

contaminacin por el aire. (Frioni 2011)

MICROORGANISMOS QUE INTERVIENEN

Bacterias

La mayora de las bacterias en el proceso de compostaje son aerobias, aunque tambin existen

algunas especies facultativas dependiendo de las condiciones del ambiente en que ocurre la

biodegradacin del sustrato.

Las bacterias en el proceso de compostaje se pueden clasificar de acuerdo al rango de

temperatura en el que se desarrollan: mesfilas para temperaturas entre 20 a 40 C y termfilas de

40 a 75 C.

Las bacterias son las responsables de la descomposicin de protenas, lpidos y grasas a

temperaturas termoflicas, as como de gran parte de la energa calrica producida que conduce al

incremento de temperatura en el material inicial.

Hongos

Los hongos son muy importantes en la descomposicin de materia orgnica compleja y de la

celulosa que es una de las partes ms resistentes de la materia orgnica, la que en algunos

materiales representa hasta el 60 % de la masa total.


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Los hongos se destruyen a temperaturas superiores a 55 C, aunque algunos permanecen en

estado de latencia reactivndose en la etapa de enfriamiento del compost.Kane y Mullins (1973)

aislaron diferentes especies de hongos durante las etapas mesoflica y termoflica de un

proceso de compostaje de basuras. De 304 especies totales, 120 eran del gneroMucor, 97

Aspergillus, 78Humicola, 6Dactylamices, 2 Torulay 1 Chaetomiun. Adicionalmente se observ

la presencia de hongos en la fase termoflica, a pesar de ello se ha concluido que su

crecimiento es limitado y se dificultad an ms si prevalecen condiciones cidas y anaerobias.

Actinomicetes

Los actinomicetos son un grupo considerado intermedio entre las bacterias procariotas ms

primitivas y los hongos eucariotas. Su estructura es muy similar a la de los hongos presentando un

micelio ramificado, compuesto de hifas unicelulares de dimetro muy reducido y cuando

fructifican, este se divide en trozos pequeos, formando verdaderas cadenas igual que las bacterias.

Los actinomicetos pueden resistir condiciones adversas, para su nutricin metabolizan toda

clase de materia orgnica (glcidos, almidones, alcoholes, cidos orgnicos etc.) generando

proteasas, amilasas, lipasas etc. Forman cidos orgnicos a partir de los glcidos y amoniaco a

partir del nitrgeno orgnico. Comnmente producen sustancias antibiticas, las cuales pueden

actuar sobre otras especies de actinomicetes, bacterias y hongos.

Algunas especies como los Thermoactinomycespueden crecer a temperaturas de 68C y nuncainferiores a 45 C, resistiendo las temperaturas que ocurren en el proceso de compostaje.

Organismos Patgenos.

Diferentes sustratos utilizados en el proceso de compostaje contienen organismos

patgenos que pueden afectar al hombre, a las plantas y a los animales. (Martin 1980), afirma que

los patgenos ms numerosos y peligrosos se encuentran en los lodos de las PTAR. De los

diferentes residuos que se utilizan para formar compost, los residuos vegetales son los que

contienen menor nmero de organismos patgenos.

El compost obtenido en un proceso bien controlado minimiza el riesgo de presencia de

patgenos, debido a los siguientes factores.

La temperatura alcanzada

El tiempo del proceso

Liberacin de amoniaco durante el proceso.

La relacin temperatura tiempo es el factor ms significativo de la causa de la muerte de lospatgenos. En la tabla 3 se presentan las temperaturas y tiempos de exposicin para la destruccin


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de algunos agentes patgenos. Las columnas identificadas como A y B indican el tiempo mnimo al

que debe someterse el residuo dependiendo si esta a temperaturas altas o moderadas.

Tabla 3. Temperaturas y tiempos para la destruccin de patgenos

FuenteHaug1993

En la tabla 3 se pone de manifiesto que la mayora de los patgenos sern destruidos

rpidamente cuando todas las partes del material de compost estn sometidas a una

temperatura de aproximadamente 55 C. Solamente unos pocos pueden sobrevivir hasta

temperaturas de 67 C durante un corto perodo de tiempo. Se pueden eliminar todos los patgenos

dejando que el material llegue a una temperatura de 70 C durante 1 o 2 horas.

La capacidad de supervivencia de los patgenos en el suelo y en las plantas se considera

fundamental desde el punto de vista de la aplicacin agrcola de estos residuos. La supervivencia

en el suelo es muy variable y va de pocos das( como es el caso de los quistes de protozoos) a

varios aos (como los huevos de Ascarislumbricoides). Conviene indicar que los patgenos

en el suelo pueden resistir mayores tiempos en ausencia de radiaciones solares,

prevalencia de temperaturas bajas y contenidos elevados de agua. Los virus y la mayora de losparsitos no se multiplican sino que resisten en condiciones adversas.

Salmonella

Tifosa

Salmonela sp 55 60 60 15-20

Shigela sp 50 60

Entamoeba

Histoltica

Taenia 55Pocos

Segundos

Larvas de

Trichinella

spiralis

Brucella

Abortis

Escherichia

ColiHuevos de 50 60

Ascaris

Lumbricoides

MicroBacteria

tuberculosis

66 15- 20 67 Poco

Microrganismo

o Temperatura

oC

Tiempo

(min)

Temperatur

a o C

Tiempo

(min.)

62.5 3

55 60 15-20

45Pocos

Segundos55

PocosSegundos

50Pocos

Segundos60

Pocos

Segundos

A B

55- 60 30 60 20


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3. Humedad

El control de humedad es un factor importante en el desarrollo del proceso de

compostaje ya que incide en el crecimiento bacteriano, debido a que los

microorganismos requieren agua para cumplir con sus necesidades fisiolgicas y no puedensobrevivir en ausencia de esta.

El contenido ptimo de humedad de los materiales para el compostaje es 50- 60%.

Cuando el contenido de humedad est por debajo del 30% en peso, las reacciones

biolgicas en una pila de compost se retardan considerablemente y la elevacin de temperatura

se limita; por debajo del 12% cesa prcticamente toda actividad biolgica, siendo el proceso

extremadamente lento. En contraste una humedad superior al 60% causa la saturacin de la

materia orgnica, todos los espacios vacos son ocupados por el agua, desencadenado olores

desagradables, descenso de la temperatura, lavado de nutrientes y prevalecen condiciones

anaerbicas.(Castro 1995)

En los procesos aerbicos el contenido de humedad est estrechamente relacionado con los

requerimientos de oxgeno. Si el contenido de humedad es demasiado alto los espacios entre

las partculas del material se saturan de agua, impidiendo el movimiento de aire dentro de la pila.

4. Temperatura

La temperatura de la masa de los materiales sometidos a compostaje sufre alteraciones durante

las diferentes fases del proceso debido a la interaccin de diferentes grupos de microorganismos.

En pocos das, de dos a seis, se llega a temperaturas mayores a 45 C ya que el metabolismo de los

microorganismos es exotrmico, por lo tanto en el proceso de descomposicin hay liberacin de

calor originndose un aumento de la temperatura.

En el proceso de compostaje, la mayora de los microorganismos se desarrollan a temperaturas

entre 35 y 55 C. Al alcanzar temperaturas entre 60 70 C, se garantiza la eliminacin de

semillas de malezas y muchos patgenos que estn presentes en el material a composta(Lpez 1995)


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Al inicio del proceso, el material se encuentra a temperatura ambiente. En la primera etapa

denominada mesoflica, sedaun calentamiento gradual debido a labiodegradacin del

sustrato, los microorganismos presentes en el material se multiplican rpidamente y la temperatura

se eleva hasta valores promedio de 45C . Durante este perodo se descomponen compuestos como

azcares, almidones y grasas.

Cuando la temperatura alcanza los 60 C, se presenta la etapa termoflica, en ella la

actividad de los hongos cesa y la descomposicin es llevada a cabo por los

actinomicetos y las cepas de bacterias que forman esporas. La velocidad de

descomposicin se modera y se alcanza el mximo de temperatura. En esta etapa se degradan

ceras, protenas, hemicelulosas y algo de lignina y celulosa. Se evita superar los 70C ya que el

proceso se convierte en una ignicin en el cual se empobrece en extremo la sustancia orgnica. .

(Dalzell et al., 1991).


19/33

Pasada la etapa termofilica la temperatura desciende gradualmente hasta casi nivelarse con

la temperatura ambiente, bajo estas condiciones, los hongos termoflicos que sobrevivieron a

las temperaturas ms calientes de la pila realizan la degradacin de la celulosa.

La temperatura del proceso solo puede ser controlada indirectamente, variando lafrecuencia de volteo, normalmente esta cae de 5 a 10 C despus de su volteo, regresando

a las pocas horas a su valor anterior.

Estas tres etapas transcurren durante semanas, a lo largo de perodos ms o menos

largos que dependen de las caractersticas de los residuos utilizados. El tiempo total que pasa desde

la construccin de la pila hasta la madurez depender de la naturaleza de los materiales orgnicos,

de las condiciones de aireacin y humedad en la pila y de las condiciones ambientales (Dalzell et

al., 1991).

5. Aireacin

El aire suministrado en un proceso decompostaje cumple tres propsitos fundamentales:

Satisfacer la demanda de oxgeno necesaria para la descomposicin del material orgnico

presente en el material compostado: La cantidad de oxgeno presente en el proceso de

compostaje limita la velocidad de descomposicin de los residuos ya que este es

necesario para la respiracin de los microorganismos aerobios y para oxidar determinadas

molculas orgnicas de la masa de fermentacin, por ende es un factor determinante en la

calidad del compost final.Una transferencia deficiente de oxgeno, lleva a la sustitucin

de los organismos aerobios por anaerobios, lo que retarda el proceso en tiempos hasta

de 4 a seis meses. Adicionalmente se presentan problemas relacionados con la

generacin de olores.

Regular el contenido de humedad del sustrato a travs del secado: El aire

suministrado en el proceso arrastra parte de la humedad del material sometido a

compostaje, ayudando a su secado. Este fenmeno es importante especialmente

cuando se utilizan materiales de elevada humedad como lodos de Plantas de

Tratamiento de Aguas Residuales.

Remocin del calor generado durante la descomposicin orgnica con el propsito de

controlar el proceso de aumento temperatura. Un aumento incontrolado de la temperatura

influencia la actividad microbiolgica en el proceso de compostaje, ya que este depende de

la evolucin completa de todo un ecosistema microbiano y no de una especie nica, por

ejemplo a Temperaturas superiores a 70 C afectan a las bacterastermoflicas lo que no es


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beneficio para completar el ciclo del compost. El aire suministrado previene la anterior

situacin.

El aire en los sistemas de compost puede ser suministrado mediante volteo del

material o empleando compresores y/o sopladores. El sistema usado depende de la tecnologade compostaje seleccionada, que se discute en un apartado posterior.

6. pH

El valor del pH ptimo para el compostaje est entre 6.5 y 8.0. Si el grado de

descomposicin no es adecuado, el pH puede caer a valores entre 4 5, retrasndose el

proceso.(Tchobanoglous, 1994).

El pH del material fermentado varia en el desarrollo del proceso as: durante los

primeros das del compostaje el pH cae a 5 menos. Durante esta etapa el material orgnico se

encuentra a temperatura ambiente, comienza la reproduccin de microorganismos mesfilicos

y sube rpidamente la temperatura. Entre los productos de esta etapa inicial estn los cidos

orgnicos simples que causan la cada del pH. Despus de aproximadamente tres das, la

etapa llega a la temperatura termoflica y el pH debe subir de 8 a 8.5 unidades. El pH cae

ligeramente durante la etapa de enfriamiento y llega a un valor entre 7 a 8 en el compost

maduro (Moretti, 1986)

7. Relacin Carbono/Nitrgeno

En el proceso de compostaje el carbono es la fuente de energa utilizada por los

microorganismos para la activacin de sus procesos metablicos, mientras que el

nitrgeno, es el material bsico para la sntesis de material celular, por lo tanto la relacin

C/N es uno de los aspectos ms importantes en el balance nutricional del compost. Es

deseable que la relacin C/N este en el rango de 25:1 a 50:1en la mezcla inicial

(Tchobanoglous, 1994).


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Un exceso de carbono asociado a valores altos de la relacin C/N, limitan la sntesis de

material celular por parte de los microorganismos disminuyendo su crecimiento y retardando el

proceso de estabilizacin de la materia orgnica. Si por el contrario, la pila esta compuesta de

elementos ricos en nitrgeno se puede presentar solubilidad y posterior perdida de este

compuesto en forma de amoniaco gaseoso, lo que no es conveniente ya que en el material final

se pierde este valiosos elemento.

La relacin C/N se considera como un indicador del grado de avance del proceso, as

al inicio del proceso esta relacin debe ser del orden de 30:1 y al final cuando se alcanza la

maduracin del compost puede ser de 10:1 (Tchobanoglous 1994).

Los desechos disponibles para el compostaje con relaciones altas de C/N altas pueden

ser mezcladas con el estircol lquido de los establos, la harina de huesos, la harina de pezuas

y cuernos, y las tortas de aceite y sangre seca, ya que suministran nitrgeno, potasio y

elementos traza,. Tambin se pueden utilizar fertilizantes nitrogenados orgnicos tales

como la urea y el nitrato amonico (Dalzellt et al 1991).

En la tabla 4 se presentan los contenidos de carbono y nitrgeno para diversos

materiales.Tabla 4 Relacin Carbono/Nitrgeno de materiales tiles para compostar.

Material %Nitrgeno Base seca R elacin C/NOrina de animales 15-18 0.8

Sangre seca 10-14 3Harina de Pescado 4- 10 4- 5Torta de semilla Oleaginosa 3- 9 3- 15Lodos Activados 5- 6 6Gallinaza 4 NdHierba Fresca 2- 4 12Desechos de Cervecera 3- 5 15Basura Urbana 0.6- 1.3 10-16Aserrn fresco 0.1 500

5.2PROCESOS BIOQUIMICOS PRODUCIDOS EN UN PROCESO ANAEROBIO Y

AEROBIO

La glucolisis:

La gluclisis es la va metablica encargada de oxidarla glucosa con la finalidad de obtener

energapara la clula. Consiste en 10 reacciones enzimticas consecutivas que convierten a la

glucosa en dos molculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vas metablicas y as

continuar entregando energa al organismo.
http://es.wikipedia.org/wiki/Ruta_metab%C3%B3licahttp://es.wikipedia.org/wiki/Oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Glucosahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lulahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Piruvatohttp://es.wikipedia.org/wiki/Piruvatohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lulahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Glucosahttp://es.wikipedia.org/wiki/Oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ruta_metab%C3%B3lica


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Hidrolisis:

Es la primera etapa de la degradacin de la materia orgnica es llevada acabo por enzimas

hidroliticas de mltiples microorganismos que utilizan los compuestos del sustrato.

Posteriormenteacta otro grupo que ataca los productos resultantes de la accin del primer grupo y

assucesivamente conformando una cadena trfica con una poblacin microbiana en equilibrio.

Fermentacin:

La fermentacin es la fuente de energa en las condiciones de anaerobiosis de La falta de

luz en este sistema. Los principales productos finales de hidrolisis la fermentacin son: CO2

H2,propionato,acetato y butirato .


23/33

Existen bacterias que degradan el propionato y el butirato llevndolo a acetato CO2 H2, estas

bacterias actan sinrgicamente(sintrofia),con otros microorganismos que consumen el H2

producido de esta forma permiten que se establezca el primer grupo

Metanognesis:

Respiracin anaerobia) es la ltima etapa de la cadena trfica y las bacterias metanognicas

producen metano (CH4).

VI. MATERIAL DE ESTUDIO

6.1 ELABORACION DE COMPOSTA

Los mtodos tcnicos utilizados para la elaboracin de composta, estn clasificados en funcin

del tipo de descomposicin de la materia orgnica que realizan y se dividen en:

El proceso aerobio implica la descomposicin de los sustratos orgnicos en presencia de

oxgeno (aire) obtenindose como principales productos del metabolismo biolgico:

dixido de carbono, agua y calor. El compostaje aerobio ha tenido mayor aplicacin dada su

mayor flexibilidad, las altas velocidades de estabilizacin y la relativa fcil operacin de los

sistemas.

CAMELLON

Modelo de unidad de tratamiento para el compostaje.

Procedimientos para la elaboracin del proyecto, necesitamos.

- Antes de hacer el diseo del camelln de la composta aerobia y contenedor para la

composta anaerobia, necesitamos la materia prima, residuos orgnicos

domesticosobtenidos de diferentes hogares de la ciudad de Juliaca.

- Una vez recolectada la residuos orgnicos, se depositara en un rea de 1.00 x 1.50 m

tomando la temperatura y pH del suelo respectivo, se proteger con mallas para que no

1.50m X 1.00m


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puedan afectar en los alrededores de la facultad de ingenieras y para que se conserve la

humedad.

- En caso de estar muy seca se agregar un poco de agua o la cantidad necesaria para que se

conserve la humedad, esto depender de la cantidad y de que tan seca este.

- Finalmente se monitorea la temperatura, pH diariamente en tres horarios registrandose en

un cuaderno de campo.

6.2 MATERIALES

- Madera

-Martillo

-Clavos

-Tachuelas

- Contenedor

- Plstico

- Barbijo

-Guantes

-Cuchillo

-Termmetros digitales de suelo

-pHmetro

-Balanza o romana

-Materia orgnica (desechos de verduras y frutas).

-Rastrillos

-Carretilla

-Material de laboratorio de microbiologa (microscopio, cajas petri, agar o caldos nutritivos,

incubadora, autoclave)


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VII. DISEO DE INVESTIGACION

7.1 TIPO DE INVESTIGACION

Es de tipo descriptivo porque se monitorea parmetros qumicos, fsicos y biolgicos que se

generarn en este proceso de compost.

7.2 DISEO DE INVESTIGACIN.

El diseo de investigacin es experimental debido a que se trabaja con dos muestreos.

VIII. METODOLOGIA DE TRABAJO

1. Preparado del camelln: Para la instalacin del compostaje se prepara el camelln en el

campus de la ciudad universitaria con una medida de 2m x 2m

Imagen 01: Preparando el terreno con limpieza, delimitacin donde se instalara el compostaje

Imagen 02: Preparacin del terreno, realizado en el mes de Junio


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2. Obtencin de la muestra: La muestra obtenida para la realizacin del compost. Fueron los

restos orgnicos de los diversos mercados y hogares de nuestra ciudad (frutas, verduras,

tubrculos y otros desechos en descomposicin). Cabe resaltar que esta obtencin de muestra

se realiz en dos oportunidades y ambas fue en un da sbado, este da es propicio porque los

comerciantes y hogares se deshacen de sus residuos.

Imagen 03: Se observa a los integrantes del grupo en el acopio de residuos, se recolect ms

frutas.

3. Transporte de la muestra: Por la cantidad necesaria fue transportado en una camioneta de

carga de capacidad de 4 toneladas, y en forma individual recolectado de los diferentes hogares

de cada uno de los integrantes del equipo de trabajo

4. Pretratamiento o segregacin: Para asegurar un buen procedimiento del proceso de

compostaje, debe ser preparado una buena mezcla homognea de materia orgnica que cumple

las condiciones de no contener materias inorgnicas como plsticos, vidrios, metlicos u otros,

la materia orgnica debe desmenuzarse o picar en pedazos de 2 a 5 cm, la humedad de la mezcla

debe ser 40%60%, la relacin de carbono/nitrgeno (C/N) debe ser entre 20:1 y 40:1.

Para la instalacin la materia orgnica se midieron los siguientes magnitudes: peso en bolsas en

un promedio de 200 kg, temperatura del suelo 19.7C y un pH de 9.44

Para el compostaje anaerbico se compro un bidn azul con su respectiva tapa hermtica,

plstico negro, jebe, mangueritas de venoclisis con adaptadores especiales para que no ingrese

aire y un termmetro especial con la instalacin del bulbo en el ncleo del compostaje para

poder monitorear la temperatura y pH

Imagen 05: Desmenuzado y picado de la materia orgnica


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Imagen 06: Pesado de la materia orgnicaImagen 07 y 08: instalacin del compostaje

Imagen 09: Monitoreo inicial de temperatura y pH del compostaje


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Imagen 10: Instalacin del compostaje anaerbico

5. ireacin y Homogeneizacin de la masa en Compostaje: Debe de darse peridicamente y de

acuerdo a las etapas mencionadas en el marco conceptual. Siempre debe procurarse que los

movimientos de las parvas debe ser en los sentidos de que el material perteneciente al ncleo

de compostaje pase a formar parte de la corteza y viceversa.

Imagen 11: Aireacin del compostaje

6. Monitoreo de la temperatura y pHLa temperatura debe ser monitoreada en el ncleo del compostaje para lo cual utilizamos

termmetros en forma de varilla larga y para el compostaje anaerbico un termmetro digital

instalado permanentemente en el recipiente hermticamente cerrado, para un trabajo ms

cientfico se marco el lugar donde se tomo la temperatura y la muestra, para utilizarlo en una

siguiente medicin; para cumplir con este objetivo cada integrante del grupo utilizaba barbijo,

guantes, agua destilada, vasos precipitados, agitador , cuaderno de campo, termmetro de

varilla y un potencimetro.


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7. Control de Humedad y aireacin: Para el control del contenido de humedad, se

observaba constantemente con la mano y en muchas oportunidades regamos con agua y al

descender la temperatura se remova inmediatamente la materia orgnica para proporcionar

nutrientes a las bacterias descomponedoras

METODOLOGA DE LA RECOLECCION DE DATOS:1. El procedimiento de la recoleccin de datos fue: Medir la temperatura y pH dos veces por

da, tal como se describe en el siguiente cuadro:

Temperatura Hora

Maana 8:00am

Tarde 2:00pm

2. Reuniones peridicas del equipo para evaluar los datos y la humedad del mismo y as

determinar las fases en las que se encontraba el compostaje aerbico y anaerbico

IX. RESULTADOS

Resultados del monitoreo de Temperatura y pH.

Se presenta tabla de registro de temperatura y pH en dos tipos de compostaje

aerbico y anaerbico durante 13 das:

TABLA N 01

MONITOREO DE TEMPERATURA Y pH

DIAS DEL MES

DE JULIOHORA PROCESO AEROBICO PROCESO ANAEROBIO

T pH T pH

Dia 1 19.8 5.8 19.8 5.8

Dia 208:30 18.8 7.13 4.2

09:30 18.8 7.15 4.2

Dia 316:50 16.2 8.5 8 4.2

07:55 17.8 8.9 8.2 4.17

Dia 4 09:30 13.9 9.13 4.16

14:00 14.2 9.57 4.22

Dia 609:30 14.8 9.33 4.18

14:00 14 9.3 4.12

Dia 708:00 15 9.2 14.8 4.1

14:00 14.8 9.3 14.7 4.5

Dia 8

Dia 915:15 13.1 9.8 4.22

09:35 10.7 8.3 10.5 4.24

Dia 1009:45 13.1 9.45 4.12


30/33

Dia 1115:00 13.2 9.83 4.25

10:50 13.5 9.45 4.22

Dia 1214:20 13.9 9.3 4.21

09:00 13 9.3 13.2 4.2

Dia 13

14:00 14.1 9.7 14.3 4.3

12:00 13.5 9.86 4.35

CUADRO 01: Correspondiente a la tabla1 donde observamos los valores mximos y

minimos de temperatura del ncleo del compost y pH

CUADRO N 01

VARIACION DE TEMPERATURAS Y pH

Interpretacin de Resultados.

- En el proceso aerbico de compostaje se observa que la temperatura vara entre 19,8 C y

13.1 C

- En el proceso anaerbico de compostaje se observa que la temperatura vara entre 14.3 C

y 8.0 C

- En el proceso aerbico de compostaje se observa que el pHvara entre 7.13 a 9.86 comomximo

0

5

10

15

20

25

08:30

09:30

16:50

07:55

09:30

14:00

09:30

14:00

08:00

14:00

15:15

09:35

09:45

15:00

10:50

14:20

09:00

14:00

1 2 3 4 6 7 9 11 12 13

PROCESO AEROBICO T

PROCESO AEROBICO pH

PROCESO ANAEROBIO

T

PROCESO ANAEROBIO

pH


31/33

- En el proceso anaerbico de compostaje se observa que el pH oscila entre 4.2 a 4.5

X. CONCLUSIONES:

En el proceso de la elaboracin de compostaje no se llego a observar la fase termfila,

porque a influenciado la temperatura del ambiente en este periodo de invierno con un

promedio de7C

La optimizacin del manejo de los residuos orgnicos a travs del proceso de

descomposicin en medio aerobio y anaerobio no dieron resultados eficaces debido a las

condiciones no adecuadas como: temperatura, humedad, nutrientes de carbono y nitrgeno

para el desarrollo de las bacterias.

La falta de seguridad en la ciudad universitaria complico el desarrollo de la investigacin

por las constantes perdidas de instrumentos como termmetros.

XI. BIBLIOGRAFIA

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