Capítulo V – Tratamientos. Parte 2 .01 – Reciclaje de la materia orgánica – Compostaje.

PARTE 2: RECICLAJE DE LA MATERIA ORGÁNICA – COMPOSTAJE

1 ¿Qué es el compostaje?

Se da el nombre de compostaje al proceso biológico de descomposición de la materia orgánica 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 características, 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 estiércol animal. También, es posible compostar la fracción orgánica de los residuos sólidos domiciliarios, en forma controlada, en instalaciones industriales llamadas plantas de clasificación y compostaje. El compostaje tiene una gran importancia, ya que en el contexto uruguayo, aproximadamente el 60 % de los residuos sólidos domiciliarios están constituidos por materia orgánica.

2 El proceso de compostaje

El compostaje es la descomposición de la materia orgánica, que ocurre por acción de agentes biológicos microbianos y, por lo tanto, necesita de las condiciones físicas y químicas adecuadas para llegar a la formación de un producto de buena calidad.

El proceso de compostaje puede ocurrir por dos métodos:

• método natural: la fracción orgánica de los residuos sólidos se lleva a un patio y se coloca en pilas de forma variada. La aeración necesaria para el desarrollo del proceso de descomposición biológica se obtiene por volteos periódicos con la ayuda de un equipo apropiado. El tiempo para que el proceso concluya, varía de tres a cuatro meses;
• método acelerado: la aeración se produce a través de tuberías perforadas, sobre las cuales se colocan las pilas de residuos sólidos, 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 método natural. El tiempo de permanencia dentro del reactor es de unos cuatro días, y el tiempo total del compostaje acelerado es de dos a tres meses.

El grado de descomposición o degradación del material sometido al proceso de compostaje es un indicador del estado de «maduración» del compost orgánico. El aspecto del material -color, olor y humedad- da las indicaciones. Así, 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 prácticos, son dos los principales grados de descomposición del material sometido al proceso de compostaje: semicurado o técnicamente bioestabilizado, y curado o humificado. El primero indica que el compost ya puede ser utilizado como fertilizante sin causar daños a las plantas; el segundo indica que está completamente degradado y estabilizado, con la calidad apropiada como para poder ser utilizado. La evolución de este proceso de «curado» puede apreciarse en la Figura 1.

Al comienzo de la descomposición del material orgánico, se desarrollan microorganismos que producen una fermentación ácida, y el pH se vuelve más bajo, lo cual es favorable para la retención de amoníaco.

En la fase siguiente, los ácidos son consumidos por otros agentes biológicos, lo cual eleva el pH. El compost orgánico debe tener un pH mínimo 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 través de determinaciones de carbono total (C) y oxidable, nitrógeno total (N) y amoniacal, y cálculo de la relación C/N. Una relación C/N igual o inferior a 18/1 indica que el compost está semicurado, y cuando es inferior a 12/1, está curado.

El tiempo necesario para el compostaje de los residuos orgánicos está asociado a varios factores que influyen en el proceso, al método empleado y a las técnicas operacionales.

El compostaje natural emplea de 60 a 90 días para alcanzar la bioestabilización, y de 90 a 120 días para la humificación. El compostaje acelerado tarda de 45 a 60 días para el semicurado, y de 60 a 90 días para el curado completo o humificación. Esta diferencia se debe básicamente a la duración de la fase termófila en el proceso acelerado, que de algunas semanas, pasa a ser sólo de dos o cuatro días.

El curado puede también 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 fácilmente.

Factores que se deben observar durante el compostaje

Aeración – es necesaria para la actividad biológica y, en niveles adecuados, posibilita la descomposición de la materia orgánica de una forma más rápida, sin malos olores. Es función de la granulometría y de la humedad de los residuos.

Humedad – el nivel de humedad de los residuos depende de su granulometría, porosidad y grado de compactación. Para un buen compostaje, la humedad debe mantenerse alrededor de un 50%. Si fuese muy baja, se reduciría la actividad biológica; si fuese muy elevada, se perjudicaría la aeración, y se produciría una anaerobiosis. En tales condiciones, se forma lixiviado, líquido de color oscuro y nauseabundo, que sale de las pilas del material en descomposición. Su producción es más elevada cuando las pilas de residuos sólidos mojados son muy altas, compactando y exprimiendo las capas inferiores de residuos.

Con lluvia, la formación de lixiviado se produce también por mojarse los residuos en descomposición. La compactación y el encharcamiento expulsan el aire de los vacíos existentes en la pila de residuos con lo que la anaerobiosis se instala, ingresando el material en putrefacción, con desprendimiento de gas sulfhídrico y mercaptanos. Al final, la humedad del compost para uso agrícola no debe pasar del 40% (Figura 3).

Temperatura – el proceso comienza a temperatura ambiente, pero a medida que la acción microbiana se intensifica, con la aeración apropiada, la temperatura se eleva hasta alcanzar valores superiores a 55-60 ºC, en los que se mantiene por un período de tiempo que depende de las características de los residuos y de la operación de la planta. Esa fase, denominada termófila, es importante para la eliminación de microbios patógenos y semillas de hierbas dañinas, eventualmente presentes en el material. Le sigue una fase con disminución de la temperatura hasta niveles de 30-35 ºC a 45-50 ºC, donde se da la bioestabilización de la materia orgánica (relación C/N próxima a 18), y finalmente, la humificación en la cual la relación C/N puede bajar a niveles inferiores a 12, con temperaturas mesófilas.

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

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

pH – los residuos sólidos domiciliarios son ácidos, 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 evolución de las principales variables durante el compostaje, sigue la tendencia presentada en la Figura 4.

3 La planta de clasificación y compostaje

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

Recepción
Este sector comprende las instalaciones y los equipos de control de los flujos de entrada (residuos, insumos, etc.) y salida (compost, materiales reciclables, desechos). Según el tamaño y las características de la instalación, puede haber los siguientes equipos para permitir el manejo inicial de los residuos sólidos, antes de la clasificación:

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

Patio de recepción – para descargar los residuos sólidos, los camiones recolectores necesitan de un patio para maniobras y descarga. Ese patio funciona también como «pulmón », y recibe la descarga de los residuos sólidos en caso de interrupción temporal del funcionamiento de la planta. Reiniciado el funcionamiento, los residuos del patio serán llevados al foso o a la tolva;

Tolva o deslizador – en las instalaciones más simples, los residuos sólidos se puede descargar en una tolva o deslizador, pieza de madera o lámina de hierro con forma de medio cono truncado, dispuesta en forma inclinada, de modo que los residuos sólidos 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 sólidos hacia adelante. El trabajo de ese obrero es útil también para retirar los objetos voluminosos indeseables, considerados como descarte;

Foso con piso móvil – en este caso los residuos sólidos se descargan en el foso, pozo o silo, en el fondo del cual se halla instalado el equipo llamado piso móvil. Está constituido por una correa de placas o astillas metálicas articuladas (como la «oruga» de un tractor) que, al moverse, arrastra los residuos sólidos. Acompaña al equipo una pieza llamada guillotina, localizada en la salida del foso, de altura regulable, y cuyo propósito es dosificar la descarga de residuos sólidos sobre el equipo que sigue;

Foso con brazo articulado o puente rodante – en este otro caso, por medio de un cucharón de cuatro gajos, provisto de un mecanismo hidráulico, se sacan los residuos sólidos del foso y se depositan sobre el equipo siguiente. El brazo articulado es el equipo más sencillo, con capacidad de hasta 1 m³ de residuos sólidos brutos, y posee movimientos circulares, aunque limitados. El puente rodante, en cambio, puede tomar mayores porciones de residuos sólidos, y puede desplazarse en dos sentidos, con lo cual puede atender fosos separados de diversas líneas de clasificación de residuos sólidos.
Algunos de esos equipos se ilustran en la Figura 6.

Galpón de Selección
Este es el local donde se hace la separación de los residuos en los diversos componentes. El equipo principal es la correa de selección (Figura 7), de goma y con poleas en las extremidades, que se desliza sobre rodetes, desplazando los residuos sólidos desde un extremo al otro, permitiendo así el retiro de los materiales reciclables. Esos elementos se echan a carritos o vagonetas de ruedas, y luego se llevan al depósito de reciclables. Para poder retirar el máximo posible de metales, inclusive baterías, pilas eléctricas y tapas de botellas y frascos, la correa debe estar provista de un separador magnético, que puede constar de un electroimán o de una polea magnética dentro de la propia correa.

Patio de compostaje

Se llama patio de compostaje el área de la planta donde la fracción orgánica de los residuos sólidos sufre descomposición microbiológica para transformarse en compost.
Debe estar pavimentado o cubierto con arcilla compactada, dotado de un sistema de captación de lixiviado / aguas de lluvia, y disponer de una pileta de estabilización.
En la mayoría de los casos, la fracción orgánica de los residuos sólidos se dispone en pilas o hileras de geometría variable, que se voltean periódicamente hasta obtener la cura del compost (Figura 8).
Opcionalmente, el compostaje acelerado se puede hacer en pequeñas 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 granulometría y volverlo más manejable para el agricultor. El acondicionamiento de los materiales reciclables consiste en prensarlos y disponerlos en bultos para facilitar su movilización y transporte. El almacenamiento de los productos acondicionados debe hacerse en un galpón cubierto.

Entierro de los desechos
Los materiales voluminosos y los desechos de la selección y del acondicionamientodel compost, deben ser dirigidos al relleno de desechos. Este relleno debe ser compatible con las características de los desechos, y su ubicación debe estar aprobada por las autoridades locales. En el Capítulo IV se presentan mayores detalles en cuanto a la construcción y la operación de los rellenos sanitarios.

Otros equipos

Trituradores o molinos – algunas plantas utilizan molinos o trituradores de cuchillas o martillos, instalados a continuación de la correa de clasificación. Esos equipos tienen la finalidad de reducir las partículas 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 clasificación, por mantenimiento correctivo; alto costo de mantenimiento; alto consumo de energía; introducción de exceso de inertes en el compost (trozos de vidrio y de porcelana); reducción excesiva de la granulometría del residuo, lo cual provoca la compactación de las hileras, generando producción de lixiviado y aglomeración del compost («tortas»).

Tamiz rotativo – es un equipo de sección 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 tamaño (que salen por los lados), de los más voluminosos, que caen por el extremo opuesto a la entrada (Figura 9 – A y B). Se puede utilizar en la clasificación y en el acondicionamiento del compost. Además 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 clasificación, ofrece, además, los siguientes beneficios: ayuda a romper los sacos plásticos y otros componentes frágiles, como frutas, verduras y aglomerados de residuos sólidos; uniforma la humedad, transfiriendo el exceso de agua de materiales como frutas y verduras, a otros extremadamente secos (papel, cartón, hierba seca); permite que algunos materiales, ya algo descompuestos, se mezclen e inoculen a los de difícil descomposición, como papel, cartón y paja. Las desventajas de su utilización en este sector son: costo, necesidad de paradas para limpieza, y envío de parte de la materia orgánica en descomposición hacia el relleno sanitario.

Prensas compactadoras – son equipos hidráulicos o manuales destinados a reducir, mediante presión, el volumen de materiales reciclables, como latas, plásticos, papel, cartón. (Figura 9 -C).

Biodigestores – biodigestores o bioestabilizadores son equipos que aceleran el proceso de compostaje mediante la aeración forzada. De este modo, la fase termófila reduce su período de 15 – 30 días 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 captación y el tratamiento de gases.

Existen dos tipos principales de biodigestores: el cilíndrico 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 dirección contraria a los sólidos. En el equipo fijo existe un dispositivo para la remoción del producto por la parte inferior.

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

• torre o subestación de corriente eléctrica;
• tanque elevado de agua, para abastecer las instalaciones, para la limpieza y para tomas contra incendio;
• portería para el control de entrada y de salida del personal y los vehículos;
• comedor, vestuario y sanitarios;
• oficina, para atención general, contabilidad de compras y ventas;
• taller y almacén para realizar reparaciones urgentes y la operación de mantenimiento;
• galpón para acondicionar y almacenar el compost curado.
• galpón para acondicionar y almacenar los materiales reciclables (en algunos casos, dispuestos en contenedores descubiertos).
• laboratorio analítico con lo suficiente para el monitoreo necesario (estufa, termómetros, balanzas, etc.).

Se pueden añadir otras instalaciones opcionales, tales como: huerta de servicios, vivero para transplantes, recipiente para vermicompostaje (lombrices) y museo de los residuos sólidos. Además de todo eso, es recomendable la inclusión de un aula de clase o un auditorio para reuniones con escuelas y otros grupos visitantes. En caso de que se proceda a la incineración de los residuos de los servicios de salud y/o industriales, la inclusión 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.