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Captulo V - Tratamientos. Parte 2 .01 - Reciclaje de la materia orgnica - Compostaje.

Fecha de Publicación: 14/4/2011

MANUAL DE GESTIN INTEGRAL

Edicin adaptada por:

En base a la edicin original realizada por:

COMPROMISO EMPRESARIAL PARA EL RECICLAJE

Con la colaboracin de la edicin traducida por:


CAPTULO V

TRATAMIENTO


PARTE 2: RECICLAJE DE LA MATERIA ORGNICA - COMPOSTAJE

1 Qu es el compostaje?


Se da el nombre de compostaje al proceso biolgico de descomposicin de la materia orgnica contenida en los restos de origen animal o vegetal. El resultado final de este proceso es un producto que se puede aplicar al suelo para mejorar sus caractersticas, sin causar riesgos al medio ambiente.

Desde hace mucho tiempo el compostaje se realiza en el medio rural, mediante el uso de restos vegetales y estircol animal. Tambin, es posible compostar la fraccin orgnica de los residuos slidos domiciliarios, en forma controlada, en instalaciones industriales llamadas plantas de clasificacin y compostaje. El compostaje tiene una gran importancia, ya que en el contexto uruguayo, aproximadamente el 60 % de los residuos slidos domiciliarios estn constituidos por materia orgnica.


2 El proceso de compostaje


El compostaje es la descomposicin de la materia orgnica, que ocurre por accin de agentes biolgicos microbianos y, por lo tanto, necesita de las condiciones fsicas y qumicas adecuadas para llegar a la formacin de un producto de buena calidad.

El proceso de compostaje puede ocurrir por dos mtodos:

  • mtodo natural: la fraccin orgnica de los residuos slidos se lleva a un patio y se coloca en pilas de forma variada. La aeracin necesaria para el desarrollo del proceso de descomposicin biolgica se obtiene por volteos peridicos con la ayuda de un equipo apropiado. El tiempo para que el proceso concluya, vara de tres a cuatro meses;
  • mtodo acelerado: la aeracin se produce a travs de tuberas perforadas, sobre las cuales se colocan las pilas de residuos slidos, o en reactores rotatorios, dentro de los cuales se colocan los residuos, que avanzan en sentido contrario al de la corriente de aire, los que posteriormente se apilan, como en el mtodo natural. El tiempo de permanencia dentro del reactor es de unos cuatro das, y el tiempo total del compostaje acelerado es de dos a tres meses.

El grado de descomposicin o degradacin del material sometido al proceso de compostaje es un indicador del estado de maduracin del compost orgnico. El aspecto del material -color, olor y humedad- da las indicaciones. As, el color final de la masa es oscuro casi negro; el olor inicialmente rancio, pasa a ser el de tierra mojada agradable; la humedad se reduce.

Para fines prcticos, son dos los principales grados de descomposicin del material sometido al proceso de compostaje: semicurado o tcnicamente bioestabilizado, y curado o humificado. El primero indica que el compost ya puede ser utilizado como fertilizante sin causar daos a las plantas; el segundo indica que est completamente degradado y estabilizado, con la calidad apropiada como para poder ser utilizado. La evolucin de este proceso de curado puede apreciarse en la Figura 1.

Al comienzo de la descomposicin del material orgnico, se desarrollan microorganismos que producen una fermentacin cida, y el pH se vuelve ms bajo, lo cual es favorable para la retencin de amonaco.

En la fase siguiente, los cidos son consumidos por otros agentes biolgicos, lo cual eleva el pH. El compost orgnico debe tener un pH mnimo de 6,0. Generalmente, el compost curado humificado presenta valores entre 7,0 y 8,0.

En el laboratorio se puede evaluar el grado de madurez del producto, a travs de determinaciones de carbono total (C) y oxidable, nitrgeno total (N) y amoniacal, y clculo de la relacin C/N. Una relacin C/N igual o inferior a 18/1 indica que el compost est semicurado, y cuando es inferior a 12/1, est curado.

El tiempo necesario para el compostaje de los residuos orgnicos est asociado a varios factores que influyen en el proceso, al mtodo empleado y a las tcnicas operacionales.

El compostaje natural emplea de 60 a 90 das para alcanzar la bioestabilizacin, y de 90 a 120 das para la humificacin. El compostaje acelerado tarda de 45 a 60 das para el semicurado, y de 60 a 90 das para el curado completo o humificacin. Esta diferencia se debe bsicamente a la duracin de la fase termfila en el proceso acelerado, que de algunas semanas, pasa a ser slo de dos o cuatro das.

El curado puede tambin ser determinado en el campo mediante el test de la mano, como se indica en la Figura 2. En este caso, la calidad del compost se aprecia frotando un poco del mismo entre las palmas de las manos: el compost de buena calidad debe dejarlas sucias y desprenderse fcilmente.


Factores que se deben observar durante el compostaje

Aeracin - es necesaria para la actividad biolgica y, en niveles adecuados, posibilita la descomposicin de la materia orgnica de una forma ms rpida, sin malos olores. Es funcin de la granulometra y de la humedad de los residuos.

Humedad - el nivel de humedad de los residuos depende de su granulometra, porosidad y grado de compactacin. Para un buen compostaje, la humedad debe mantenerse alrededor de un 50%. Si fuese muy baja, se reducira la actividad biolgica; si fuese muy elevada, se perjudicara la aeracin, y se producira una anaerobiosis. En tales condiciones, se forma lixiviado, lquido de color oscuro y nauseabundo, que sale de las pilas del material en descomposicin. Su produccin es ms elevada cuando las pilas de residuos slidos mojados son muy altas, compactando y exprimiendo las capas inferiores de residuos.

Con lluvia, la formacin de lixiviado se produce tambin por mojarse los residuos en descomposicin. La compactacin y el encharcamiento expulsan el aire de los vacos existentes en la pila de residuos con lo que la anaerobiosis se instala, ingresando el material en putrefaccin, con desprendimiento de gas sulfhdrico y mercaptanos. Al final, la humedad del compost para uso agrcola no debe pasar del 40% (Figura 3).

Temperatura - el proceso comienza a temperatura ambiente, pero a medida que la accin microbiana se intensifica, con la aeracin apropiada, la temperatura se eleva hasta alcanzar valores superiores a 55-60 C, en los que se mantiene por un perodo de tiempo que depende de las caractersticas de los residuos y de la operacin de la planta. Esa fase, denominada termfila, es importante para la eliminacin de microbios patgenos y semillas de hierbas dainas, eventualmente presentes en el material. Le sigue una fase con disminucin de la temperatura hasta niveles de 30-35 C a 45-50 C, donde se da la bioestabilizacin de la materia orgnica (relacin C/N prxima a 18), y finalmente, la humificacin en la cual la relacin C/N puede bajar a niveles inferiores a 12, con temperaturas mesfilas.

Nutrientes - la relacin carbono/nitrgeno (C/N) deseable para el inicio del compostaje debe ser del orden de 30/1, y el nivel de nitrgeno debe estar entre 1,2 y 1,5%. A lo largo del proceso, parte del carbono se transforma en gas carbnico (CO 2 ), y parte se usa para el crecimiento microbiano. El nitrgeno queda retenido en el material, bajo forma de nitrgeno orgnico y nitrgeno inorgnico.

Relaciones C/N elevadas (60/1, por ejemplo) exigen mayor tiempo de compostaje. Si la relacin C/N fuese muy baja, o sea, con un nivel de nitrgeno elevado, se debe incorporar al material otro residuo rico en carbono (restos vegetales o de podas), para que el compostaje sea adecuado. La relacin C/N apropiada, para aplicacin del compost en agricultura debe ser como mximo de 18/1.

pH - los residuos slidos domiciliarios son cidos, con pH inicial del orden de 4,5 a 5,5. El compost curado humificado tiene un pH del orden de 7,0 a 8,0.

La evolucin de las principales variables durante el compostaje, sigue la tendencia presentada en la Figura 4.


3 La planta de clasificacin y compostaje

Las instalaciones de una planta de compostaje pueden agruparse en cinco sectores: recepcin y despacho, unidad de clasificacin, patio de compostaje, acondicionamiento y almacenamiento del compost, y entierro de desechos. La denominacin de planta de clasificacin y compostaje se debe a que abarca los dos procesos. La Figura 5 presenta una vista general de las instalaciones de esa planta.

Recepcin
Este sector comprende las instalaciones y los equipos de control de los flujos de entrada (residuos, insumos, etc.) y salida (compost, materiales reciclables, desechos). Segn el tamao y las caractersticas de la instalacin, puede haber los siguientes equipos para permitir el manejo inicial de los residuos slidos, antes de la clasificacin:


Balanza -
a pesar de que existen instalaciones sin ese equipo, es una pieza fundamental para poder cotejar la cantidad de residuos slidos recibidos y el compost despachado. Se pueden utilizar balanzas mecnicas simples o digitales que registran automticamente los datos obtenidos;

Patio de recepcin - para descargar los residuos slidos, los camiones recolectores necesitan de un patio para maniobras y descarga. Ese patio funciona tambin como pulmn , y recibe la descarga de los residuos slidos en caso de interrupcin temporal del funcionamiento de la planta. Reiniciado el funcionamiento, los residuos del patio sern llevados al foso o a la tolva;

Tolva o deslizador - en las instalaciones ms simples, los residuos slidos se puede descargar en una tolva o deslizador, pieza de madera o lmina de hierro con forma de medio cono truncado, dispuesta en forma inclinada, de modo que los residuos slidos se deslicen y caiga sobre el equipo siguiente. La tolva no hace una descarga perfecta, y necesita la presencia continua de un obrero, que empuje los residuos slidos hacia adelante. El trabajo de ese obrero es til tambin para retirar los objetos voluminosos indeseables, considerados como descarte;

Foso con piso mvil - en este caso los residuos slidos se descargan en el foso, pozo o silo, en el fondo del cual se halla instalado el equipo llamado piso mvil. Est constituido por una correa de placas o astillas metlicas articuladas (como la oruga de un tractor) que, al moverse, arrastra los residuos slidos. Acompaa al equipo una pieza llamada guillotina, localizada en la salida del foso, de altura regulable, y cuyo propsito es dosificar la descarga de residuos slidos sobre el equipo que sigue;

Foso con brazo articulado o puente rodante - en este otro caso, por medio de un cucharn de cuatro gajos, provisto de un mecanismo hidrulico, se sacan los residuos slidos del foso y se depositan sobre el equipo siguiente. El brazo articulado es el equipo ms sencillo, con capacidad de hasta 1 m de residuos slidos brutos, y posee movimientos circulares, aunque limitados. El puente rodante, en cambio, puede tomar mayores porciones de residuos slidos, y puede desplazarse en dos sentidos, con lo cual puede atender fosos separados de diversas lneas de clasificacin de residuos slidos.
Algunos de esos equipos se ilustran en la Figura 6.

Galpn de Seleccin

Este es el local donde se hace la separacin de los residuos en los diversos componentes. El equipo principal es la correa de seleccin (Figura 7), de goma y con poleas en las extremidades, que se desliza sobre rodetes, desplazando los residuos slidos desde un extremo al otro, permitiendo as el retiro de los materiales reciclables. Esos elementos se echan a carritos o vagonetas de ruedas, y luego se llevan al depsito de reciclables. Para poder retirar el mximo posible de metales, inclusive bateras, pilas elctricas y tapas de botellas y frascos, la correa debe estar provista de un separador magntico, que puede constar de un electroimn o de una polea magntica dentro de la propia correa.



Patio de compostaje


Se llama patio de compostaje el rea de la planta donde la fraccin orgnica de los residuos slidos sufre descomposicin microbiolgica para transformarse en compost.
Debe estar pavimentado o cubierto con arcilla compactada, dotado de un sistema de captacin de lixiviado / aguas de lluvia, y disponer de una pileta de estabilizacin.
En la mayora de los casos, la fraccin orgnica de los residuos slidos se dispone en pilas o hileras de geometra variable, que se voltean peridicamente hasta obtener la cura del compost (Figura 8).
Opcionalmente, el compostaje acelerado se puede hacer en pequeas instalaciones, inyectando aire, o facilitando el movimiento de aire en las pilas por medio de compresores o aspiradores.

Acondicionamiento y almacenamiento
El acondicionamiento del compost curado consiste en triturarlo y tamizarlo, para darle una menor granulometra y volverlo ms manejable para el agricultor. El acondicionamiento de los materiales reciclables consiste en prensarlos y disponerlos en bultos para facilitar su movilizacin y transporte. El almacenamiento de los productos acondicionados debe hacerse en un galpn cubierto.

Entierro de los desechos
Los materiales voluminosos y los desechos de la seleccin y del acondicionamientodel compost, deben ser dirigidos al relleno de desechos. Este relleno debe ser compatible con las caractersticas de los desechos, y su ubicacin debe estar aprobada por las autoridades locales. En el Captulo IV se presentan mayores detalles en cuanto a la construccin y la operacin de los rellenos sanitarios.


Otros equipos


Trituradores o molinos - algunas plantas utilizan molinos o trituradores de cuchillas o martillos, instalados a continuacin de la correa de clasificacin. Esos equipos tienen la finalidad de reducir las partculas gruesas, para facilitar el compostaje. Sin embargo, en la mayor parte de las plantas esos equipos han sido desactivados por las siguientes razones: aumento de interrupciones en el funcionamiento de la clasificacin, por mantenimiento correctivo; alto costo de mantenimiento; alto consumo de energa; introduccin de exceso de inertes en el compost (trozos de vidrio y de porcelana); reduccin excesiva de la granulometra del residuo, lo cual provoca la compactacin de las hileras, generando produccin de lixiviado y aglomeracin del compost (tortas).

Tamiz rotativo - es un equipo de seccin circular o hexagonal, con el eje ligeramente inclinado, dotado de mallas o perforaciones en las paredes laterales. Su objetivo principal es separar los componentes de menor tamao (que salen por los lados), de los ms voluminosos, que caen por el extremo opuesto a la entrada (Figura 9 - A y B). Se puede utilizar en la clasificacin y en el acondicionamiento del compost. Adems de su finalidad principal, puede ayudar a deshacer las tortas que se puedan haber formado durante el proceso de compostaje. Cuando se utiliza en la clasificacin, ofrece, adems, los siguientes beneficios: ayuda a romper los sacos plsticos y otros componentes frgiles, como frutas, verduras y aglomerados de residuos slidos; uniforma la humedad, transfiriendo el exceso de agua de materiales como frutas y verduras, a otros extremadamente secos (papel, cartn, hierba seca); permite que algunos materiales, ya algo descompuestos, se mezclen e inoculen a los de difcil descomposicin, como papel, cartn y paja. Las desventajas de su utilizacin en este sector son: costo, necesidad de paradas para limpieza, y envo de parte de la materia orgnica en descomposicin hacia el relleno sanitario.

Prensas compactadoras - son equipos hidrulicos o manuales destinados a reducir, mediante presin, el volumen de materiales reciclables, como latas, plsticos, papel, cartn. (Figura 9 -C).

Biodigestores - biodigestores o bioestabilizadores son equipos que aceleran el proceso de compostaje mediante la aeracin forzada. De este modo, la fase termfila reduce su perodo de 15 - 30 das a 96 horas, gracias a lo cual disminuye el espacio requerido en el patio de compostaje.

Ese detalle hace que el equipo sea muy importante para el tratamiento de grandes cantidades de residuos, sobre todo en sitios donde el costo del terreno es alto y los espacios disponibles escasos. Estos equipos ofrecen la ventaja adicional de permitir la captacin y el tratamiento de gases.

Existen dos tipos principales de biodigestores: el cilndrico rotativo con eje horizontal, y el cilindro fijo con eje vertical y con extractor rotativo en la base. En ambos casos, el aire atraviesa el equipo en direccin contraria a los slidos. En el equipo fijo existe un dispositivo para la remocin del producto por la parte inferior.

Otras instalaciones

Adems de las instalaciones mencionadas, son necesarias otras para permitir el funcionamiento adecuado de la planta, como, por ejemplo:

  • torre o subestacin de corriente elctrica;
  • tanque elevado de agua, para abastecer las instalaciones, para la limpieza y para tomas contra incendio;
  • portera para el control de entrada y de salida del personal y los vehculos;
  • comedor, vestuario y sanitarios;
  • oficina, para atencin general, contabilidad de compras y ventas;
  • taller y almacn para realizar reparaciones urgentes y la operacin de mantenimiento;
  • galpn para acondicionar y almacenar el compost curado.
  • galpn para acondicionar y almacenar los materiales reciclables (en algunos casos, dispuestos en contenedores descubiertos).
  • laboratorio analtico con lo suficiente para el monitoreo necesario (estufa, termmetros, balanzas, etc.).

Se pueden aadir otras instalaciones opcionales, tales como: huerta de servicios, vivero para transplantes, recipiente para vermicompostaje (lombrices) y museo de los residuos slidos. Adems de todo eso, es recomendable la inclusin de un aula de clase o un auditorio para reuniones con escuelas y otros grupos visitantes. En caso de que se proceda a la incineracin de los residuos de los servicios de salud y/o industriales, la inclusin de estas dependencias en la planta es ventajosa para disminuir la necesidad de personal. En este caso, hay que esmerarse en las precauciones en el manejo, para evitar problemas de higiene y de seguridad.