L’aplicació de fangs de depuradora com a esmena orgànica en la restauració d’activitats extractives

(programa RESTOFANGS)

Josep M. Alcañiz i Oriol Ortiz

Jornada Tècnica sobre restauració d’activitats extract ives

Barcelona, 19 de juny de 2012

Els antecedents

• Treballs de W. E. Sopper a Pennsylvania (USA). 1975-1993– Aplicacions de fangs en l’àmbit

forestal i mineria del carbó

– Dosis altes (de 20 a 500 t/ha)

• 1988 – 1992. Assaigs en laboratori, incubacions de sòl i fang fins a dosis elevades. Projecte NAT-91-0340, CICYT, 1991-1993. (IQS, ESAB, CREAF)

– Estudis activitat biològica, nitrificació, anàlisi contaminants, etc.

– Efectes sobre propietats físiques i químiques del sòl adobat

1993

Les primeres proves de camp a Catalunya

• 1988. Assaig de diversos residus orgànics, inclòs un fang EDAR (parcel·la a La Fou, Vallirana)

• 1992. Primera aplicació experimental de fangs EDAR estabilitzats en una activitat extractiva (El Castellot, Rubau S.A.)

– Dues dosis (200 i 400 t/ha) i dues formes d’aplicació– Seguiment intensiu tres anys, seguiment puntual a mitjà i llarg termini (5, 10, 17 anys)

• 1993-1996. Proves pilot a vàries activitats extractives (una vintena)– Varietat de substrats i clima– Dosis relativament altes– Seguiment dels efectes sobre la vegetació i l’erosió

La primera guia tècnica

1996

1996 Manual de restauració d’activitats extractives amb fangs de depuradora, recuperació de terrenys marginals. (Junta de Sanejament)

Projectes de recerca relacionats

• “Efectos de altas dosis de lodos de depuradora en la regeneración de suelos de cantera degradados”. Ref: AMB95-0728, CICyT, 1995-98. (IQS, ESAB, CREAF)

– Efectes sobre l’estructura del sòl i l’erosionabilitat

– Balanç de nitrogen i control del procés de nitrificació

– Respiració del sòl

– Efectes sobre la vegetació i alguns grups de fauna

– Absorció de metalls en la

vegetació i cucs de terra

• Convenis amb la Junta de Sanejament –Agència Catalana de l’Aigua

11060452.085550.6NGR CAT

14,511,512nd11,52ndIncrement màxim

4,42,12,1nd1,80,3ndIncrement mitjà

2001007011001001,5Límits UE sòls pH≥7*

9939230,0973328<0,1Cuevas T2

792729<0,044018<0,1Cuevas T1

9540220,0413522<0,1Cubetas

10031190,0852230<0,5Vallcarca T1

9540220,0413522<0,1Falconera

49<1012<0,041513<0,1Montlleó

581319<0,042516<0,1Orpí T1

611621<0,042217<0,1Lázaro

95<1016<0,041916<0,1Antonieta

591313<0,041915<0,1Ponderosa

581112<0,041812<0,1Aiguamolls T1

18<10<10<0,047<5<0,1Calvari

ZincPlomNíquelMercuriCromCoureCadmiZona avaluada

* Proposta de límits esborrany UE, més restrictius que aplicacions actuals de fangs en agricultura

Concentracions de metalls en zones restaurades amb fangs EDAR (mg/kg)

Els contaminants presents als fangs no suposen un risc rellevant per a

les zones restaurades: Els metalls queden immobilitats al sòl

Alguns resultats: metalls pesants (1/6)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 50 100 150 200 250 300 350 400

días

mg/

kg s

uelo

LAS

Els contaminants orgànics es degraden o queden incorporats a la

matriu organo-mineral del sòlDegradació de LAS (tensioactius) en zones restaurades amb fangs

Vaquero i Comellas (1998), IQS, Dos Maries (Mont-Ral)

Alguns resultats: contaminants orgànics (2/6)

La major part de la matèria orgànica del fang es degrada a curt termini i és

substituïda per la d’origen vegetal:-Estímul de l’activitat biològica del sòl receptor -Fertilització en nitrogen i fòsfor, excés a l’inici-Segrest efectiu de carboni en el sòl a mig termini

Flux de CO257 parcel·les18 pedreres

Edafología 8(3), pp 71-81, 2001Projecte Avaluació ambiental restrospectiva de les restauracions (CE-FEDER), UB, ESAB, CREAF, EEZA

Activitat respiratòria dels sòls esmenats amb fangs EDAR en comparació amb d’altres

Alguns resultats: activitat biològica (3/6)

- Control molt efectiu de l’erosió- Bona producció vegetal, però menys riquesa florística- Exclusió de lleguminoses, afavoreix les plantes nitròfiles- Retard en l’entrada d’espècies natives per competència

2007 2009 La Falconera (Garraf)

Alguns resultats: revegetació (4/6)

2006

Alguns resultats: control de l’erosió (5/6)

Las Cubetas, Begues

2007

Millora de les propietats físiques del sòl o substrat:•Estructura més estable i major resistència a l’erosió. •Major retenció d’aigua i nutrients

Erosió hídrica en parcel·les de dos tipus de sòl, un franc-llimós i un altre arenós, adobats amb una dosi equivalent a 10 t ha-1 de tres tipus de fangs de depuradora: fang digerit anaeròbiament, el mateix fang compostat o bé assecat tèrmicament.

0

5

10

15

20

25

Suelo control Compost delodo

Lodo digerido Lodo seco

g/m

2

Franco

Arenoso

d

B

c

bc

bc

A AA

Alguns resultats: control de l’erosió (6/6)

Manual d’utilització de fangs EDAR en restauració disponible a: http://aca-web.gencat.cat/aca/documents/ca/publicacions/protocol_fangs.pdf

2008

Principals diferències de la nova edició

• És el fruit de bastants treballs de recerca específics realitzats a Catalunya

• Criteris de dosificació més acurats (anàlisis ecotoxicològiques)

• Limitacions per metalls i altres aspectes ambientals més exigents

• Ajudes per als càlculs de les dosis

• Sistema de gestió i control de les aplicacions realitzades (SIG RESTOFANGS)

Valoració de l’aptitud: l’activitat extractiva (1/3)

EscassaOcasionalTemporalPermanentDisponibilitat de

maquinària

IntensaFreqüentOcasionalNul·laUtilització ramadera

SiNoZona vulnerable

contaminació

nitrats

Inundable<33-10>10Profunditat nivell

freàtic (m)

<5050-100100-200>200Proximitat a pous i

corrents d’aigua

(m)

<10001000-30003000-5000>5000Espai per a fangs i

terres (m2)

Molt dolentsDolentsAcceptablesBonsAccessos

<100100-300300-500>500Proximitat a nuclis

habitats (m)

MoltaBastantPocaNul·laFreqüentació de

l’indret

3210

PuntuacióAspecte a considerar

Valoració de l’aptitud: el sòl receptor (2/3)

Valoració de l’aptitud: els fangs (3/3)

Dosi de fang a incorporar

Objectiu:

Aportar al sòl una quantitat suficient de matèria orgànica, tot limitant la quantitat de matèria orgànica làbil que hi incorporem

CRITERI PROPOSAT: Aportació màxima de 5 g kg-1 de MOL

Recomanació: utilitzar fangs

amb GE >30%

Per raons de prevenció de riscos ambientals:

NO SUPERAR LA DOSI DE50 t ha-1 (matèria seca)

ALTRES RESTRICCIONS: • Concentracions màximes de metalls en sòl i fangs• Barreges fang/terres no més concentrades que 1:10 (v:v) • Gruix màxim de sòl esmenat amb fangs, 40 cm• Superfície màxima a restaurar en un any, 2 ha

Limitacions a les aportacions de fangs

NO APORTAR MÉS D’UN 0,5% DE MATÈRIA ORGÀNICA LÀBIL AL TECNOSOL PREPARAT

Transport i dipòsit temporal a les activitats extractives (màxim 5 dies)

La mescla amb terres o estèrils(barreja prèvia)

L’estesa de les mescles estèril-fangs

Aplicació tipus agrícola, 2009, Act. Ferrera (Calong e de Segarra)

Informació disponible al web gencat.cat

Exemple de consulta per localització al fitxer vectorial RESTOFANGS.pol sobre ortofotomapa 1:5000 de l’ICC.

Gestió i control de les aplicacions: SIG RESTOFANGS

• Superfície restaurada amb fangs: 104 ha

• Dosis mitjanes:– Aplicacions experimentals (1992-96): 209 t/ha

– Aplicacions 1997-2007: 103 t/ha

– Aplicacions 2008- 2011: 32 t/ha

• Nombre d’aplicacions de fangs: 108

• Nombre d’activitats extractives on s’ha aplicat fangs: 48

• Nombre d’aplicacions / activitat: 2,25

Dades aplicacions de fangs en restauració a Catalunya

Exemple de zona restaurada amb terres adobades amb f angs EDARDos Maries, Mont-Ral, restauració amb fangs oct. 1996

Setembre 1996Maig 2008

20042010

Dos Maries, Mont-Ral, restauració amb fangs, oct. 1996

Dos Maries: parcel·les amb ampli gradient de dosis (0-80%)1995-2010

Balanç de C orgànic en els primers 15 anys de vida del tecnosol,

en funció de la dosi de fangs aportada

Guanys en dosis baixes o moderades

Pèrdues en dosis altes

Quantitat i qualitat del C orgànic als 15 anys de vida del tecnosol,

en funció de la dosi de fangs aportada

C orgànic (g/kg) C estable (g/kg)

Resultats similars en altres condicions:

El Castellot (Rubau, S. A.), 1992-2009

1992

2009

Parcel·les esmenades ambun 1% o 2% de fangs EDAR incorporats a un sòl residual franc, calcari.

S2S1S00

2

4

6

8

10

12

14

16Time=0

Time=17

SOC (g/kg)

a a

b

b

cc

0

20

40

60

80

S0 S1 S2

NH-C (%)

b

a a

ab

b

cTime=0Time=17

El Castellot 1992-2009: canvis en la quantitat i qualitat del C orgànic

C orgànic (g/kg) C estable (%)

Adobat amb fangs de plantacions deficients de pi blanc

(Dos Maries, Mont-Ral)

1994

1995

2004

1996

Creixement dels pins

2004

Pinus halepensis

Alçada arbres (cm)

R= regòlit controlR+S = regòlit + sòlR+S+S= regòlit +suelo + 22 t/ha de fangs

Eficàcia reproductiva

Maig 2006 Plantació sobre regòlit + sòl + fangs

2004

En resum...

• Correctament aplicats, els fangs EDAR poden ser utilitzats en la rehabilitació d’activitats extractives.

• L’ús de fangs EDAR és especialment indicat quan no es disposa de sòls de bona qualitat i les terres disponibles o els materials de rebuig són molt deficients.

• Els fangs milloren la resistència del substrats als processos erosius i acceleren el recobriment vegetal herbaci, per tant són molt indicats quan la prioritat és combatre l’erosió.

• Els fangs milloren el segrest de carboni orgànic al sòl restaurat (quantitat i qualitat)

• La densa cobertura herbàcia que es forma a les zones adobades pot retardar l’entrada de plantes arbustives autòctones, si bé s’accelera el creixement i eficàcia reproductiva dels pins quan ja estan arrelats.