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4.0 Composta 4.1 Antecedentes El proceso de compostaje o composteo de los residuos sólidos consiste en la descomposición o fermentación natural de la porción orgánica de los residuos, es decir por la acción biológica de los microorganismos presentes, dando origen a un producto denominado composta. Esta es un producto orgánico estabilizado, cuyas propiedades la hacen particularmente útil como mejorador de la estructura y textura de los suelos y en menor grado como fertilizante vegetal. La aplicación de este proceso para el tratamiento de los residuos orgánicos ha sido muy utilizado en el mundo. Se aplica principalmente a residuos fácilmente degradables, como el estiércol y residuos vegetales; además se aplica a la fracción orgánica de los residuos de origen urbano. Sus aplicaciones pueden ser tanto a escala doméstica como en el ámbito industrial. a mediano y largo plazo. En México, existe una amplia y exitosa experiencia en ensayos experimentales, prácticamente para todo tipo de residuos y mezclas de los mismos, principalmente en el estado de Yucatán. Mientras que en instalación y operación de plantas a escala industrial, las experiencias han sido desafortunadas en todos los casos y se han enfocado exclusivamente al composteo de residuos municipales. Actualmente se tienen registradas nueve de esas experiencias negativas mencionadas, de las que ya se puede establecer que seis han sido un fracaso rotundo (Monterrey, Zapopan y Tonalá, Oaxaca, Toluca y Distrito Federal), dos más se instalaron pero nunca han operado (Acapulco y Villahermosa) y la última funciona intermitentemente y con subsidio gubernamental. Estos fracasos pueden atribuirse básicamente a la falta de estudios de factibilidad previos y a la inadecuada ubicación de las instalaciones y selección de tecnología. 4.2 Principios Básicos Los diversos métodos de composteo utilizados actualmente en varios países, generan un porcentaje en peso de composta orgánica que varía entre 35 y 45% de los residuos bruta inicial. Los materiales orgánicos que no se aprovechan o no se descomponen fácilmente son: trapo, cartón y papel. Estos residuos urbanos deben ser tratados en forma diferente, de preferencia mediante el reciclaje (recuperación directa).

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Capítulo 4. Composta

En el composteo, la transformación de la materia orgánica se efectúa por la actividad de diversos microorganismos, tales como actinomicetos, bacterias y hongos, siendo las bacterias las que desempeñan el papel principal. La transformación de los residuos sólidos en humus, puede ocurrir de dos formas distintas: descomposición aeróbia y anaeróbia En cuanto a la digestión anaerobia, en esta variante biotecnológica, predomina la acción de los microorganismos cuyo metabolismo necesita de oxígeno libre para su subsistencia y desarrollo. Se favorece una mayor oxigenación si la masa de residuos se revuelve en forma manual o por medios mecánicos, obteniéndose como productos principales, materiales orgánicos estabilizados, bióxido de carbono y agua, conforme a la siguiente ecuación: Materia orgánica + Microorganismos + O2 --> Composta + H2O +´CO2 + Productos finales

oxigenados Las reacciones bioquímicas que se llevan a cabo durante el proceso aeróbico son exotérmicas y elevan la temperatura de la composta hasta cerca de 70°C, con lo cual se eliminan todos los agentes patógenos que puedan estar presentes en la masa inicial. 4.2.1 Proceso de Digestión o Fermentación Bacteriana Los métodos más usados para este tipo de proceso, se basan en la acumulación de los residuos en pilas o hileras colocadas directamente en el terreno natural o sobre superficies pavimentadas o de concreto, cuyas características dependerán de las condiciones locales tales como son la disponibilidad de equipos para mover los residuos, disponibilidad de la mano de obra, condiciones climáticas (temperatura, lluvia, humedad, viento, etc.). El material amontonado debe ser colocado en la forma más esponjada posible, para permitir la entrada de aire entre los intersticios. La experiencia ha demostrado que la altura más conveniente de la pila varía de 1.00 m como mínimo a 1.80 m como máximo. La altura debe ser mayor para climas fríos. Las pilas muy altas sufren compactación por el propio peso, exigiendo volteos más frecuentes para mantener la condición aeróbica de la masa orgánica; en cambio, las pilas demasiado bajas tienen el inconveniente de que pierden calor rápidamente, no alcanzando la temperatura óptima que se requiere para el desarrollo de los organismos termófilos y la destrucción de los patógenos, por lo que la descomposición de la materia orgánica puede llegar a detenerse. Para evitar una excesiva pérdida 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 sección puede ser trapezoidal, con un talud de 30° en relación con la vertical, ángulo que permite la estabilidad física de sus taludes. Para climas lluviosos la sección 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 relación con el volumen original decrece en 20 a 60% y el peso se reduce de 50 a 80% del peso original.

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4.2.2 Proceso de Composteo Como en todo sistema, los procesos de composteo pueden tener algunas variantes entre sí, sin embargo aún es posible definir un proceso general que comprende etapas comunes para todo sistema que esté destinado a la generación de composta a partir de residuos orgánicos. En la Figura. 4.1, se muestran las etapas generalizadas para un sistema de composteo. 4.2.3 Factores que Influyen en el Proceso Temperatura. Una considerable cantidad de calor se genera en la fermentación aeróbica de los residuos y es retenida por una propiedad aislante, consecuentemente hay un aumento apreciable de la temperatura en la masa orgánica. Generalmente, en las primeras 24 horas de digestión se alcanzan temperaturas entre 45 y 50°C. Esta temperatura representa el límite superior para los organismos mesófilos y una temperatura de 60 a 70°C, se obtiene después de dos a cinco días. La declinación final de la temperatura es lenta e indica que el material ha sido digerido. Una caída de la temperatura antes de la estabilización de la materia orgánica puede reflejar que empieza la evolución hacia una digestión anaerobia.

FIGURA 4.1 DIAGRAMA GENERAL DEL PROCESO DE COMPOSTEO

FUENTE: Handbook of Solid Waste Management, Frank Kreith, 1994

Las temperaturas altas son necesarias para la destrucción de los organismos patógenos y las semillas de diversas plantas, con lo cual se obtiene una composta de mejor calidad. La temperatura óptima para la digestión aeróbica varia entre 50 a 70%, siendo probablemente los 60°C, la temperatura más satisfactoria.

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Capítulo 4. Composta

No es conveniente sobrepasar los 70°C por un período prolongado, debido a que se reduce el número de organismos termófilos que activamente actúan en el proceso de descomposición. Humedad. Es uno de los factores más importantes en el proceso de digestión, ya que si ésta es muy baja, los microorganismos no se desarrollan, y si es excesiva, el agua desplaza el aire al llenar los intersticios, presentándose circunstancias propicias para el desarrollo de condiciones anaerobias. Las investigaciones científicas han concluido que el rango de humedad más favorable es de 40 a 55% para lograr condiciones aeróbicas. Sin embargo, si los materiales a digerir contienen una cantidad importante de paja y materiales fibrosos resistentes, el contenido de humedad puede ser mayor, llegando a soportar hasta un 70 a 75% sin afectar el proceso de descomposición aeróbica. Aireación. La aireación es básica para la descomposición termofílica de los residuos, con el propósito de lograr una rápida transformación sin malos olores. Se han desarrollado varias técnicas para airear los residuos en transformación, pero parece que el método más eficaz para el método de pilas, es el volteo periódico del material. En este proceso de volteo debe tenerse especial cuidado de que las capas exteriores pasen a ocupar el interior de la unidad siguiente, y para ello se utilizan equipos mecanizados. La frecuencia de la aireación o número total de vueltas de la pila de basura en transformación, depende principalmente del contenido de humedad y del tipo de material. Uso de siembras o inoculación. Ha sido ampliamente discutida la necesidad de usar inoculos o siembras, que contengan cepas bacterianas cultivadas en laboratorio para la descomposición de la materia orgánica y la fijación del nitrógeno. Se han empleado diversos inoculantes como son enzimas, hormonas, factores de activación, biocatalíticos, etc. Sin embargo, la mayor parte de los estudios coinciden que no son necesarios. pH. Los estudios y experiencias indican que este factor no tiene gran influencia en el proceso. El pH inicial de materiales digeribles, basura, estiércol, etc., varía normalmente de 5 a 7, a menos que contengan sustancias alcalinas en exceso. Condiciones climáticas. Las condiciones climáticas influyen en el proceso de composteo son: la temperatura, el viento y la lluvia, fundamentalmente cuando se realiza a la intemperie. El viento fuerte tiene doble efecto sobre el proceso; baja la temperatura y aumenta la evaporación, y consecuentemente el secado del material, en especial en el frente de la pila que azota el viento. La lluvia no tiene un efecto importante en el proceso siempre y cuando las pilas o camellones sean redondeados para permitir que el agua escurra por la superficie y el terreno tenga un drenaje apropiado. Si las lluvias son muy densas acompañadas de fuertes vientos logran penetrar de 30 a 40 cm en el material, pero este efecto adverso se vence por medio de las vueltas sucesivas. Sin embargo no se considera conveniente efectuar el volteo en un momento de lluvia por que el material se humedecerá demasiado, y afectará la aireación. En el Cuadro 4.1, se presenta un resumen de las condiciones ambientales más adecuadas para la obtención de composta.

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CUADRO 4.1 CONDICIONES AMBIENTALES PARA COMPOSTEO

PARÁMETRO VALOR HUMEDAD 25-55%

AIRE 4.5-5 l/kg TEMPERATURA 55-65 °C

TEXTURA Inicial 5-7, Final 8.5 RELACIÓN C/N Inicial 30:1-35:1, Final 15:1-20:1

ADICIÓN DE NITRÓGENO (NH3) 2.0 mg/g de materia seca ADICIÓN DE FÓSFORO COMO (P) 1.34 mg/g de materia seca

FUENTE: J.R. Holmes. Refuse Recycling and Recovery. Wiley. 1981. M. Murat. Valorisation des Déchets et des Sous Produits Industriels. Masson.1981.

4.2.4 Destrucción de Bacterias Patógenas y Parásitos Los residuos sólidos urbanos o basuras llevan una gran cantidad de bacterias patógenas y parásitos peligrosos para el hombre y para que un proceso de composteo sea satisfactorio desde el punto de vista de la salud pública, debe lograr destruirlos o inactivarlos. La temperatura alcanzada en el proceso, hasta algunos centímetros por debajo de la superficie de la pila o camellón muelle, es lo suficientemente alta (65 a 70°C) como para matar las bacterias patógenas y los parásitos. 4.2.5 Control de Moscas Los residuos, al igual que todo tipo de materia orgánica, es un buen medio de atracción para la procreación de moscas. Sin embargo, se ha demostrado que en una composta bien realizada y controlada, no hay desarrollo de moscas en ninguna de sus etapas. Para prevenir el desarrollo y presencia de éstas, es recomendable proceder a iniciar inmediatamente el composteo tan pronto como ingresan los residuos a la planta. 4.2.6 Formación de la Composta La formación de la composta en cualquier proceso que se utilice, se lleva a cabo en diferentes fases, que se pueden apreciar en la Figura 4.2 y se describen a continuación: Fase latente. Esta fase comienza tan pronto como se establecen las condiciones de composteo y es un periodo de adaptación de los microorganismos presentes en los residuos. En ella los microorganismos utilizan los azúcares, la celulosa simple, los aminoácidos 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 ésta actividad, se comienza a incrementar la temperatura en la masa de residuos. Cuando se encuentran grandes cantidades de material altamente putrecible, el periodo de latencia es muy breve.

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Capítulo 4. Composta

Fase de Crecimiento. Es un periodo de transición entre la fase de latencia y la termofílica, en la que hay un crecimiento exponencial de la cantidad de microorganismos y por tanto una intensificación de actividad biológica. 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 70°C o más.

FIGURA 4.2 FASES DE FORMACIÓN DE COMPOSTA

FUENTE: Handbook of Solid Waste Management, Frank Kreith, 1994

Fase Termofílica. Es el intervalo de tiempo en el que la actividad permanece en su nivel máximo, mientras exista material fácilmente degradable y en cantidades suficientes para soportar el incremento de los microorganismos. Dependiendo del tipo de sustrato, así como de las condiciones ambientales y operativas ésta fase puede durar unos cuantos días o algunas semanas. La temperatura se mantiene alrededor de los 60°C, con muy pocas variaciones, siendo ésta la causa principal de la desaparición de protozoarios, hongos y otros microorganismos patógenos. Se debe mencionar en ésta parte, que una caída abrupta de temperatura, durante la fase termofílica indica algún problema que requiere atención inmediata. Fase de Maduración o curado. Eventualmente, el material de fácil degradación se reduce drásticamente y comienza la fase de maduración. En ésta fase, se incrementa constantemente la cantidad de material resistente a la acción bacteriana y por lo tanto la proliferación de microorganismos entra en su etapa de decaimiento. La temperatura también comienza a entrar en una inexorable disminución, que persiste hasta que se alcanza la temperatura ambiente. El tiempo de maduración, está en función del substrato, las condiciones ambientales y de operación, por lo que puede tomar desde unas cuantas semanas hasta uno o dos años.

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4.2.7 Tiempo Requerido para la Digestión Bacteriana El período de fermentación de los residuos que los operadores de plantas consideran satisfactorios, corresponde al tiempo cuyo proceso consigue un producto utilizable en condiciones adecuadas. En la realidad, el período de compostaje es mayor e incluye el período de estabilización, mas el período de maduración. El tiempo necesario para la estabilización depende de muchos factores, entre los que destacan por su importancia: tamaño de la partícula, mantenimiento de las condiciones aeróbicas y contenido de humedad; y relación inicial de Carbono/Nitrógeno. La determinación del nitrógeno en los residuos es relativamente sencilla; en cambio, la de carbono es difícil, larga y costosa, por lo cual se sugiere, la siguiente fórmula que da una aproximación de 2 a 10%, suficiente para trabajos prácticos:

% carbono = (100 - % cenizas)/1.8 La compañía DANO CORPORATION, EARP, THOMAS Y SNELL han sugerido períodos de dos a tres días para digestores tecnificados (aireados mecánicamente). Y se estiman de 15 a 90 días para procesos naturales. Es posible que el tiempo sugerido para los procesos tecnificados no sea tan breve. 4.2.8 Calidad del Producto Final El producto final obtenido en el proceso de digestión bacteriana recibe el nombre de composta, abono o humus. Es un material blando de color café obscuro o negruzco y apariencia similar a la tierra de hoja o tierra vegetal. Sin despreciar la calidad fertilizante de la composta, se puede afirmar que su valor fundamental radica en la porosidad que el humus estabilizado le da al terreno, aún a suelos duros y arcillosos; porosidad que permite retener humedad y oxígeno. Por otra parte, la composta agrega al terreno una abundante flora microbiana que mejora la composición química de los suelos por vía enzimática y aporta en menor grado algunos elementos fertilizantes. Las propiedades fertilizantes de la composta varían enormemente ya que dependen entre otros factores, de las características de la materia prima. En el Cuadro 4.2, se puede apreciar la composición de la composta. 4.3. Principales Métodos Industriales de Compostaje 4.3.1 Fermentación Natural Después de molido y regado con agua, el producto es colocado en pirámides de 2 metros de altura sobre el área de fermentación. Durante el primer mes, debe removerse el material cada 10 días y una vez al mes durante los dos siguientes. Después de cada volteo se observará una brusca elevación de temperatura, provocada por la aceleración de la fermentación, debido al efecto de las bacterias aeróbicas termófilas. Si las pirámides no se remueven, se producirá fermentación anaerobia, poco calorífica y con emanaciones de malos olores. Transcurridos tres meses, la fase activa de la fermentación estará terminada y quedará solo la de maduración.

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Capítulo 4. Composta

CUADRO 4.2 COMPOSICIÓN DE LA COMPOSTA

Elemento Johnson City (% base seca) D.F. (% base seca) Con 3-5% de lodos Sin lodos Sin lodos

Carbón 33.07 32.89 No detectado Nitrógeno 0.94 0.91 1.229 Potasio 0.28 0.33 0.83 Sodio 0.42 0.41 No detectado Calcio 1.41 1.91 1.96 Fósforo 0.28 0.22 0.38 Magnesio 1.56 1.92 1.56 Hierro 1.07 1.10 0.127 Aluminio 1.19 1.15 No detectado Cobre <0.05 <0.05 18.7 (ppm) Manganeso <0.05 <0.05 No detectado Níquel <0.01 <0.01 No detectado Zinc <0.005 <0.005 63.8 (ppm) Boro <0.0005 <0.0005 No detectado Mercurio No detectado No detectado No detectado Plomo No detectado No detectado 126.58 (ppm)

FUENTE: Handbook of Environmental Engineering, Vol. 2, Human Press Inc.1980. González del Carpio, C. Dirección General de Servicios Urbanos. México, D.F.1995.

4.3.2 Fermentación Acelerada

El producto triturado se almacena en torres, silos, cilindros o barriles, se le añade agua y se le inyecta aire y el producto se pone en movimiento. Con este sistema se reduce la fase de fermentación a 15 días. Esta variante tiene la ventaja de favorecer la oxidación de los compuestos orgánicos, se controla mejor la fermentación y se evitan contactos con insectos o fauna nociva, destruyéndose mejor los gérmenes patógenos al mantenerse más estable la alta temperatura. Es evidente que el segundo sistema tiene muchas más ventajas que el primero, pero la inversión económica llega a ser de 6 a 10 veces más elevada que con el primer procedimiento. 4.3.3 Vermicompostaje En este método de compostaje se aprovecha la costumbre de algunas especies de lombriz de alimentarse de los residuos orgánicos, obteniéndose un abono orgánico de alta calidad, extremadamente rico en bacterias de gran importancia en la horticultura. 4.3.4 Procedimiento Industrial Básico Una planta moderna para la obtención de composta generalmente debe constar de las siguientes fases:

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4.3.4.1 Recepción de los residuos En cualquier planta de composta, el proceso se inicia con el control de los pesos de los residuos, que incluyen materiales orgánicos y materiales inorgánicos. Los camiones vierten los residuos frescos en las tolvas de recepción, donde se inicia el tratamiento físico primario. Para ciudades medias de más de 100,000 habitantes generalmente se emplean fosas de recepción ubicadas en el piso o se recurre al empleo de grúas con ganchos. 4.3.4.2 Tratamiento Físico Consta de tres operaciones unitarias: cribado, separación y trituración-homogenización. El cribado elimina los elementos demasiado grandes de los residuos, que puedan perjudicar el funcionamiento de los equipos y generalmente se hace por vibración. Posteriormente se realiza la separación mecánica o manual de los materiales que puedan ser recuperables por su atractivo económico (plásticos, metales, vidrio, papel, etc.) y también de todos aquéllos que puedan afectar los equipos de trituración o la calidad de la composta (piedras, metales, plásticos, etc.). Una vez que los materiales orgánicos han quedado “limpios” de los inorgánicos, son pasados a los equipos de trituración y homogeneización, lo cual generalmente se hace en molinos especiales de alta resistencia. 4.3.4.3 Fermentación

Como ya vimos, existen tres métodos, el de la fermentación natural o lenta, el de la fermentación acelerada o controlada y el Vermicompostaje. Los principales inconvenientes de la fermentación lenta radican en que la fermentación dura tres meses aproximadamente, pues está sujeta a las condiciones climáticas y requiere una mayor superficie de terreno para su instalación. Tiene la ventaja de requerir inversiones de menor magnitud. Por otro lado, la fermentación con aireación controlada que se realiza en digestores diseñados especialmente, permite regular la fermentación para obtener óptimos resultados en un período muy corto de tiempo. En el proceso de la fermentación de los residuos, sea ésta lento o acelerado, se lleva a cabo una reducción importante del volumen, la densidad de los residuos aumenta aproximadamente un 50%, ya que la mineralización del carbono orgánico que se escapa en forma de gas carbónico y la evaporación intensa que se opera, dan lugar a una disminución de peso del material orgánico, del orden del 20%. En una planta industrial, los residuos son llevados al nivel superior del digestor, donde se pone en contacto con los residuos que se encuentran en fermentación, en una atmósfera cálida y húmeda.

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Capítulo 4. Composta

El comienzo de la actividad microbiana es rápido, una temperatura de 50°C se logra en sólo 24 horas y llega hasta los 70°C durante el tercero y cuarto día. La respiración en la masa de microorganismos, permite enseguida descender la temperatura para alcanzar aproximadamente los 45°C, al sexto día del proceso. 4.3.4.4 Acondicionamiento de la Composta Una vez terminado el proceso biotecnológico, el material es homogeneizado y se procede a almacenarlo a granel para su posterior distribución o bien se envasa en sacos y costales. La composta a granel se distribuye en áreas agrícolas y la envasada en áreas urbanas principalmente, para ser aplicada en jardinería y viveros. A la composta estabilizada se le pueden aplicar como aditivos para mejorar su calidad, algunos fertilizantes inorgánicos y también masas bacterianas cultivadas en laboratorio para enriquecer su valor como abono orgánico. Este último no es necesario para el caso de la composta obtenida por el Vermicompostaje.

CARACTERISTICAS ESENCIALES DE UNA FERMENTACION CONTROLADA Aeróbica. Se logra por la acción conjunta de una aireación forzada y de la remoción diaria del material. Las "caídas" del proceso que se efectúan en recipientes cerrados evitan el desperdicio de calor; impiden un amontonamiento excesivo de la materia y provocan una homogeneización de la masa. Controlada. Es posible seguir en cada piso de basura la evolución de la temperatura, humedad y ventilación (aireación). Dirigida. En función de los resultados de laboratorio de los parámetros controlados, se pueden cambiar o ajustar valores de humedad, aire y temperatura. Rápida. Se estima en una semana manteniendo las condiciones óptimas. Continua. Debido al funcionamiento cíclico, desde el punto de vista biológico. Higiénica. Si se mantiene una temperatura de 70°C en la totalidad de la masa durante por lo menos, 24 horas. Natural. Porque no se recurre a ninguna fuente exterior de calor, que no sea el sol, y porque no se añade ningún producto químico.

VENTAJA DESVENTAJA • Permite recuperación de recursos naturales. • Reduce en aproximadamente 50% el volumen original de

los residuos alimentados. • Producción de regenerador o mejorador de suelos. • Elimina microorganismos patógenos.

• Requiere personal especializado para operación y mantenimiento.

• Requiere medidas y sistemas de control de olores, polvos y lixiviados.

• Requiere control de calidad estricto. • Los consumidores se resisten a cambiar los abonos

artificiales por la composta.

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FIGURA 4.3. PROCESO ESQUEMÁTICO COMPOSTAJE DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS MUNICIPALES

• • • • • • •

• • • • •

4.4. Sistemas Cerrados y a cielo abierto de Compostaje Existe una gran variante de sistemas de composteo tanto cerrado y abierto, los cuales se han utilizado a lo largo de la historia de la fermentación y estabilización de los residuos orgánicos. Dentro de cada una de las modalidades existen una gama de diferencias que se originan de acuerdo con las condiciones de la localidad que las aplica. Dentro de los sitemas cerrados se puede citar los siguientes sistemas dentro de los más conocidos, destacan los siguientes:

Beccari Verdier Eau et Asainissement Frazer-Ewenson Bioteror Hyganic y Earp-Thomas Sistema Biotank

Mientras que para el caso de los sistemas al aire libre, se tienen:

Índole VAM Dano Compost Corporation of America Snell

Como puede observarse, existen numerosas tecnologías de compostaje, por lo cual deben analizarse con mucho cuidado las condiciones locales para elegir la más conveniente para una ciudad determinada. Para la selección de algún sistema, se recomienda contar con la asesoría técnica especializada.

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Capítulo 4. Composta

4.5. Factores de Influencia en la Decisión de Implantación de una Planta de Composta

La elección del sistema más adecuado de tratamiento y disposición de los residuos sólidos urbanos vía compostaje, deberá ser precedida por una cuidadosa evaluación de las diversas alternativas disponibles, teniendo siempre presentes los factores económicos, técnicos, sociales y sanitarios, tales como: Existencia de mercado consumidor, en un radio máximo de 200 km, con capacidad de absorción de la composta, lo que implica que debe de haber cultivos agrícolas (huertos o granjas, jardines municipales, etc.) con suelos que necesitan reacondicionamiento orgánico y que normalmente ya utilizan insumos agrícolas (fertilizantes, agroquímicos, herbicidas, fungicidas, etc.). Se prevé mayor éxito con cultivos muy rentables como flores, frutas, café y hortalizas. Disponibilidad por parte del Municipio del área suficiente para albergar la instalación industrial. El terreno debe permitir contar con un local donde recibirán los materiales repelidos durante el proceso y un gran volumen de basura bruta que se acumulará durante eventuales paralizaciones de la planta. Disponibilidad de recursos financieros en el Ayuntamiento, fuentes de financiamiento o subsidios, para hacer frente a las inversiones iniciales y a los costos operativos. Disponibilidad de personal en el Ayuntamiento, con un nivel técnico suficiente para seleccionar el sistema a ser adoptado, asesorar la implantación de la unidad y finalmente operar, hacer el mantenimiento y controlar la operación de los equipos electromecánicos. Finalmente, dado que se pretende elevar el nivel tecnológico y la eficiencia del sistema municipal de limpia pública; también debe considerarse la importancia de contar con un relleno sanitario para depositar diariamente los residuos orgánicos e inorgánicos no aprovechables. 4.6 Parámetros de Costos de Inversión y Operación Es difícil proporcionar un dato preciso sobre inversiones que se requiere hacer en una planta industrial productora de composta. En primer lugar porque las instalaciones incluyen todo el proceso de recepción y de separación de diversos subproductos, y como ya vimos en los subcapítulos anteriores, la gama de tecnologías de compostaje es muy amplia. Por otra parte, las plantas instaladas en el mundo son de capacidades muy diversas. En los Estados Unidos, se tienen registros de plantas procesadoras de residuos sólidos municipales productoras de composta que van de 4 a 360 toneladas/día y esto dificulta el establecer un parámetro de inversión. Además en nuestro país habría que considerar si la planta que deseamos instalar se construye con equipo nacional o si se importan algunos equipos. De cualquier manera se tienen datos de que el orden de inversión para una planta de una ciudad media, varía de 4,000 a 10,000 dólares norteamericanos por tonelada/día de capacidad instalada.

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El costo de la producción en los Estados Unidos de América es de alrededor de 8 a 10 dólares norteamericanos por tonelada de producto. 4.7 Vermicompostaje El Vermicompostaje, se define como la técnica para la transformación de los residuos sólidos orgánicos por medio de la cría masiva de lombrices, que se alimentan de los mismos y excretan un humus. Su objetivo es dar a la lombriz las condiciones adecuadas para que logre una eficiencia óptima de producción, que generalmente está representada por la obtención de un 60% de humus y 40% de biomasa. Sus principales campos de aplicación son los siguientes: Tratamiento de residuos varios, tales como: estiércoles, residuos agrícolas, residuos sólidos

orgánicos industriales y urbanos, lodos de las plantas de tratamiento, cachaza de caña, pulpa de café, residuos de plátano, etc.

Mejoramiento de tierras Alimentación animal

4.8 El Sistema de Vermicompostaje. En principio, el área de vermicompostaje se puede localizar en cualquier parte, siendo preferible un sitio de fácil acceso, con toma de agua cercana, en terreno preferentemente no agrícola pero cercano a éste, con buen drenaje, pendiente máxima del 10%, en áreas no inundables y cercano a la fuente generadora de los residuos que se van a procesar. Preferentemente libre de aves de corral, roedores, serpientes, topos, sapos, gorgojos, cienpiés y hormigas. Por otra parte y para poder iniciar un proceso de vermicompostaje, es esencial contar con los elementos básicos, que son: El lecho adecuado. Generalmente está constituido por dos componentes que son el recipiente y el lecho en sí. El recipiente puede ser casi cualquier tipo de recipiente, desde alguno casero hasta grandes recipientes adaptados para tal efecto e incluso una zanja en el suelo. El lecho o cama puede ser de algún material basándose en celulosa (por ejemplo, papel u hojas secas), que es lo más recomendable ya que proporciona una adecuada retención de humedad, aereación e inclusive alimento. La lombriz. El tipo de lombriz que se debe utilizar depende de varias condiciones, como el clima local, el tipo de proceso que puede ser en recipientes o canoas y también en canteros o pilas, del método para cosechar (manual o mecánico), del objetivo o uso de los productos finales y de la disponibilidad de organismos. Adicionalmente no todas las especies de lombriz comen residuos y por ello resulta aún más importante saber seleccionar de entre las siguientes especies: Eisenia foetida o lombriz roja de california Lumbricus rubellus

Eudrilus eugeniae o lombriz roja africana Eisenia andrei Pheretima

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Capítulo 4. Composta

De éstas, la roja de california y la roja africana, han sido introducidas a México para proyectos, generalmente de tipo académico y aún no se puede hablar de producción industrial de lombriz, por lo que solamente se pueden conseguir pies de cría para proyectos del mismo tipo o programas piloto y si se desea implementar un sistema a escala industrial, habrá que cultivar la lombriz hasta obtener los pies de cría para las unidades de producción o en su defecto importar el pié de cría de Estados Unidos o Cuba, que son los países más cercanos que si cuentan con sistemas de producción masiva. 4.8.1 Lombriz Roja Híbrida de California En la naturaleza encontramos diferentes tipos de lombrices, entre ellas la lombriz común de tierra (Lombricus terrestris) y la lombriz roja (Eisenia foetida). Las lombrices tienen la propiedad de alimentarse de materiales orgánicos del suelo y transformar el material en un producto que tiene un gran valor en el mejoramiento y la fertilidad de los suelos. De un gran número de especies biológicas que existen, la lombriz roja de California ha resultado la mejor para cultivar a gran escala. La lombriz común o silvestre puede multiplicarse de 4 a 6 veces; sin embargo la lombriz roja criada en cautiverio se multiplica de 18 a 26 veces; pero si su explotación tiene lugar en un invernadero apropiado, teóricamente puede llegar a multiplicarse hasta 512 veces en el curso de la vida activa de la misma. 4.8.2 Adquisición de la lombriz. Es recomendable que un pié de cría esté compuesto por organismos en los tres estados de vida de la lombriz: Adultos, Juveniles y Capullos, por lo que es conveniente recordar, que generalmente la lombriz se vende en alguna de las siguientes formas: •

•

•

Por unidades; se debe verificar que se trate de ejemplares adultos en su totalidad y es preciso comprar un poco más (10 ó 20%), de la cantidad estimada, ya que en el traslado y la adaptación siempre se pierden animales. En éste sentido es conveniente considerar que la densidad óptima de una población productiva es de aproximadamente 20,000 lombrices/m2.

Por peso; En éste caso, se compran animales de todos tamaños, pero preferentemente deberán ser todos sexualmente adultos, por lo que los más jóvenes tendrán como mínimo 90 días de edad. Es conveniente recordar, que un individuo de la especie Roja de California pesa en promedio entre 0.8 y 1 gramo, para poder estimar el peso que se requiere como pié de cría.

Por lecho, camada o lote; Comercialmente, se define a un lecho, camada o lote como una porción de la unidad de producción, que mide 1m de largo y 2m de ancho en su base, con una altura de 0.15m y en el que se debe verificar que al menos existan 100,000 organismos potenciales, entre huevos lombrices recién nacidas e individuos adultos, además del sustrato que constituye su hábitat, con alimento suficiente para sobrevivir al menos 15 días.

4.8.3 Características del proceso. Suministro de alimento. Los residuos que pueden ingerir las lombrices son, prácticamente todo tipo de residuos orgánicos, entre los que podemos encontrar principalmente a los provenientes de la cocina, sin embargo es muy importante evitar suministrarles residuos de carne, huesos y lácteos, ya que éstos pueden producir olores desagradables y atraer a otro tipo de animales.

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Condiciones ambientales adecuadas. La humedad y el aire son esenciales para el desarrollo de la lombriz, por lo que debe cuidarse que siempre exista agua suficiente, para mantener una humedad inferior al 75 %, que permita el ingreso de oxígeno suficiente para la subsistencia de la lombriz. También es importante el control de la temperatura, ya que tanto el calor intenso, como el frío afectan a la lombriz. La temperatura ideal para su desarrollo es la más cercana a su temperatura corporal es decir 19°C. Otro elemento que se tiene que cuidar es la exposición a la luz solar ya que los rayos ultravioleta matan a la lombriz y por ésta razón la iluminación de las áreas de trabajo, en caso de ser necesaria, debe ser indirecta. Finalmente, los mejores resultados se obtienen con pH de 5 a 8.5, en el lecho de producción. El desdoble. Es la actividad destinada a reducir la población de lombriz en una unidad de área con la finalidad de resembrar en áreas nuevas. Se separan los 10 cm superiores de una mitad del área total de la canoa o cantero, preferentemente en forma manual. Se separan los 10 cm superiores de una mitad del área total de la canoa o cantero, preferentemente en forma manual. Se esparce y se alimenta en el nuevo cantero o canoa. La cosecha. Generalmente, cuando el lecho se comienza a tornar negro o como tierra de partícula fina y frágil, lo que puede suceder entre 60 y 90 días de haber iniciado el proceso, es el momento de cosechar la vermicomposta o “humus”, la biomasa o lombriz e inclusive ambos. La recolección del “humus”puede realizarse por medios manuales o mecánicos. En éste último caso, se transporta el lecho completo por medio de maquinaria, el cual contiene lombrices adultas, medianas, pequeñas, así como capullos y se procede a colocarlo en cribas de tipo vibratorio o rotatorio y generalmente se manejan varios tipos de producto dependiendo del tamaño de grano. El problema de éstos sistemas es que se maltrata mucho la biomasa y la disminución de organismos productivos o comercializables, por maltrato es considerable. En caso de que la cosecha sea manual, se separan los 10 cm superiores del área total de la canoa o cantero, Se esparce en tres nuevas canoas o canteros y se alimenta únicamente el que se está cosechando, durante la primer semana, durante la segunda semana se repiten las operaciones 1 y 2. Para la tercer semana se repite la operación 1 y los 10 cm que quedan en el cantero o canoa cosechado, serán únicamente de humus. Las principales áreas de una planta de Vermicompostaje se muestran en la Figura 4.5 4.8.4 Aplicaciones del humus y la lombriz, obtenidos por Vermicompostaje. Al igual que otras compostas, en éste caso las principales aplicaciones se logran en cultivos de alta rentabilidad, como son los viveros forestales, agrícolas y ornamentales; el cultivo de hortalizas y frutales. También se puede aplicar la vermicomposta con muy buenos resultados en jardinería y en cultivos básicos. En el caso de la biomasa, las lombrices que no se utilicen para sembrar nuevos lechos de vermicompostaje, se secan y utilizan como un suplemento proteínico para animales. Las lombrices son útiles como alimento animal porque tienen un alto contenido de proteína y contienen el aminoácido metionina, que está ausente en las dietas a base de granos.

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Capítulo 4. Composta

FIGURA 4.4

CRIBA ROTATORIA PARA SEPARAR HUMUS DE VARIAS GRANULOMETRÍAS

FUENTE: Ferruzzi, C. Manual de lombricultura. Mundi-Prensa. Madrid.1987.p 81

4.8.5 Costos de producción y venta. El costo promedio de producción para América Latina, según estimaciones realizadas en el Instituto de Suelos de Cuba, es de aproximadamente 20-30 U$/tonelada. Mientras que el precio de venta está, también en promedio entre los 80 y 100 dólares americanos, para una bolsa de 40 kg de humus de lombriz, en el mercado internacional, según la misma fuente. 4.9 La Experiencia Mexicana en Composteo La producción de composta mediante los procesos más comunes y que en éste caso coinciden en ser también los más sencillos, como el composteo en pilas e inclusive el vermicompostaje, se han ido abandonando, debido a sus costos y a que en muchos casos sus promotores, prometieron a las autoridades municipales que obtendrían utilidades, cuando se ha comprobado que el uso de alternativas amigables con el ambiente, tienen un costo asociado. Se estima que en los últimos 20 años, se ha comprado en el país no menos de 10 plantas de composta, de las que al menos tres nunca se instalaron, quedando abandonada la maquinaria, una se instaló y nunca se ha operado por falta de presupuesto para mano de obra y mantenimiento y las otras cuatro o cinco han sido cerradas, poco después de haber iniciado su operación, por no haber resultado rentables. En algunos casos, éstas se han operado intermitentemente durante algún tiempo, por imagen o compromiso político, después de haber sido evidente su fracaso, pero finalmente también han cerrado.

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FIGURA 4.5

DISTRIBUCIÓN DE ÁREAS EN UNA PLANTA MECANIZADA DE

VERMICOMPOSTAJE

Fuente: INCREMI, S.A. de C.V. En el caso específico del Distrito Federal, en 1974 comenzó a operar la planta de composteo en San Juan de Aragón, con una capacidad de tratamiento de 750 toneladas de residuos al día. En ella se realizaba separación semimecanizada de residuos reciclables y después de la molienda, la “materia prima”, se procesaba en pilas. Al poco tiempo fue evidente la falta de control, tanto del proceso, como de la calidad de materia prima y producto terminado, ya que además de generarse olores desagradables (falta de aire en las pilas), comenzó a ser evidente la generación de lixiviado (típico de procesos anaeróbicos). Materiales como cartón, vidrio, plástico y metales, eran los favoritos en el proceso de separación, principalmente debido a que se comercializaban sin dificultad, lo que aunado a un cribado inadecuado del producto de molienda, dejaba grandes cantidades de vidrio, plástico y otros materiales considerados como impurezas para el proceso de composteo. Todo esto daba como resultado un producto de baja calidad y apariencia desagradable, por lo que no se logró la aceptación del público. Adicionalmente, existieron problemas de financiamiento que no permitían el funcionamiento continuo de la planta y finalmente en 1986 fue cerrada definitivamente. Parte de la infraestructura original de esa planta y de otra que nunca se instaló como tal, fueron reutilizadas en 1994, para la construcción de dos plantas de selección, cada una con una capacidad de procesamiento para 1500 toneladas diarias (González 1997).

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Capítulo 4. Composta

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En 1993, la Dirección General de Servicios Urbanos del Gobierno del Distrito Federal, implementó con bastante éxito, un proyecto experimental de composteo, para residuos especiales que generalmente llegan separados directamente desde su fuente generadora, tales como residuos de poda de parques, jardines y camellones. A partir de 1996, esto derivó en una planta piloto que básicamente cuenta con un molino de 110 HP y un equipo volteador de composta para airear las pilas de composteo. En ambos casos el proceso es monitoreado, mediante el análisis de calidad de materia prima y producto terminado, reportándose hasta ahora que el producto cumple con los requisitos de calidad en nutrientes para vegetales y ausencia de contaminantes. Hasta la fecha se han aplicado cerca de 1500 m3 de composta producida por ésta planta piloto en áreas verdes y camellones de avenidas como Insurgentes y Chapultepec. Por lo que se tiene la intención de ampliar la capacidad y cobertura de éste sistema de procesamiento de residuos. Ahora, la Dirección General de Servicios Urbanos abrió una nueva vertiente experimental en la que se cuenta con pilas experimentales que están procesando cadáveres de animales, provenientes de vialidades, zoológicos y centros antirrábicos (González 1997). Sin embargo, aún no se comercializa la composta, ni se cuenta con estudios de mercado para determinar la factibilidad de llevar éste proceso a niveles industriales. Por todo ello, se ha determinado que la falta de estudios de factibilidad y el reducido mercado nacional han sido causas fundamentales en el fracaso de dichos sistemas, pero adicionalmente, también la falta de planeación ha creado espectativas falsas en las autoridades que se han arriesgado a invertir en estas plantas, ya que se ha pretendido que la separación que necesariamente se tiene que hacer en éste tipo de procesos, sea una fuente de ingresos para los municipios, más que un medio para obtener una materia prima óptima para el composteo y a veces pareciera que se adquirió una planta para separación de materiales, más que una instalación para el composteo de residuos. En el sentido técnico, se puede decir que la falta de sistemas de control de calidad en el proceso de composteo, ha provocado en todos los casos, que se alimente a las pilas o biodigestores, residuos orgánicos “contaminados” o de “baja calidad”, lo que aunado a la falta de control en la operación de las instalaciones, genera una composta igualmente mala y que resulta difícil o hasta imposible comercializar. Debido a todos estos factores, cuando se logra la instalación y el arranque de una planta de composteo, siempre llega un momento en que las autoridades no pueden seguir subsidiando la operación de éstas instalaciones y las abandonan o en el mejor de los casos, las destinan a otros usos relacionados con los mismos sistemas de aseo urbano. También han existido algunos proyectos exitosos de tipo demostrativo o piloto, para el composteo de residuos sólidos, promovidos y auspiciados por ONG’s, instituciones académicas y entidades gubernamentales. En el primer caso, generalmente operados por la comunidad, en el segundo por grupos de estudiantes entusiastas y en el tercero, coordinados y operados por equipos especiales de técnicos, también entusiastas. Sin embargo, en todos los casos el éxito se restringe al valor académico, social, ecológico o inclusive político y difícilmente se ha logrado, reproducirlos, ampliarlos y menos aún continuarlos, ya que durante su periodo de “éxito”, no se desarrollaron los aspectos institucionales, administrativos, económicos y financieros, necesarios para el éxito de un proyecto a nivel masivo o industrial. Finalmente y debido a estos inconvenientes, tampoco se puede hablar, en el sentido estricto de la palabra, de la formación de mano de obra o profesionales calificados en la planeación, implementación, operación y mantenimiento de éstos sistemas de tratamiento.