Folletos Informativos de Biosólidos de la EPA: Aplicación de biosólidos al terreno. Parte 1

Fuente: www.epa.gov

DESCRIPCIÓN
Los biosólidos son principalmente materiales orgánicos producidos durante el tratamiento de aguas residuales, los cuales pueden ser utilizados en diversos usos beneficiosos. Un ejemplo de tales usos es la incorporación de biosólidos al terreno para abastecerlo de nutrientes y para renovar la materia orgánica del terreno. Esta actividad se conoce como aplicación al terreno. Los biosólidos se pueden utilizar en terrenos agrícolas, bosques, campos de pastoreo, o en terrenos alterados que necesitan recuperación.

El reciclaje de los biosólidos a través de la aplicación al terreno tiene varios propósitos. Estos mejoran las características del suelo, tales como la textura y la capacidad de absorción de agua, las cuales brindan condiciones más favorables para el crecimiento de las raíces e incrementan la tolerancia de la vegetación a la sequía. La aplicación de biosólidos también provee nutrientes esenciales para el crecimiento vegetal, incluyendo el nitrógeno y el fósforo, así como algunos micronutrientes esenciales, tales como el níquel, el zinc y el cobre. Los biosólidos pueden servir también como una alternativa o sustituto de los costosos fertilizantes químicos.

Los nutrientes contenidos en los biosólidos ofrecen diversas ventajas en comparación con los fertilizantes inorgánicos debido a que son orgánicos y pueden ser incorporados lentamente por las plantas en crecimiento. Estas formas orgánicas de nutrientes son menos solubles en agua y, por lo tanto, tienen una menor probabilidad de lixiviarse al agua subterránea o ser arrastradas a las aguas superficiales.

Existen diversos métodos para la aplicación de biosólidos al terreno. La selección del método depende del tipo de terreno y de la consistencia de los biosólidos. Los biosólidos líquidos contienen esencialmente del 94 al 97 por ciento de agua y cantidades de sólidos relativamente bajas (del 3 al 6 por ciento). Éstos se pueden inyectar al suelo, o pueden ser aplicados a la superficie del terreno.

Para la inyección de biosólidos al suelo se utilizan vehículos especializados, tal como se muestra en la Figura 1. Estos vehículos especializados tienen mangueras que salen del tanque de almacenamiento hacia las toberas de inyección, desde donde se liberan los biosólidos. Para la aplicación superficial de biosólidos se utilizan vehículos especializados modificados (Figura 2).

Los biosólidos aplicados a la superficie del terreno generalmente se incorporan dentro del terreno utilizando equipos agrícolas convencionales.

A menudo resulta económico reducir el volumen de los biosólidos previamente a su transporte o almacenamiento. La cantidad de agua contenida en los biosólidos se puede reducir mediante procesos mecánicos, tales como el drenado, la deshidratación por prensa, o la centrifugación, dando como resultado un material compuesto hasta en un 30 por ciento de sólidos secos. Este material tiene la consistencia del suelo húmedo. Los biosólidos deshidratados no requieren de ningún tipo de equipo especializado y se pueden aplicar con la ayuda de los equipos agrícolas convencionales, tales como los esparcidores de estiércol operados contractores.

La Figura 3 muestra el rocío de los biosólidos, un método de aplicación utilizado principalmente en zonas de bosques o en zonas que requieren de actividades de recuperación. Los biosólidos líquidos se rocían desde un tanque remolcado por un camión u otro vehículo.

En la Norma 503 de la Agencia de Protección Ambiental, Estándares para la Aplicación y Disposición de Lodos de Aguas Residuales (40 CFR Part 503 Rule: Standards for the Use and Disposal of Sewage Sludge), se requiere que los sólidos de las aguas residuales sean procesados antes de ser aplicados o incorporados al terreno. Este proceso, denominado “estabilización”, ayuda a minimizar la generación de olores, destruir los agentes patógenos (organismos causantes de diversas enfermedades), y reducir las probabilidades de atracción de vectores.

Existen diversos métodos para la estabilización de los sólidos de las aguas residuales, incluyendo:

• El ajuste del pH, o la estabilización alcalina.
• La digestión.
• El compostaje.
• El secado térmico.

La Norma 503 define dos tipos de biosólidos con respecto a la reducción de agentes patógenos, Clase A y Clase B, dependiendo del grado de tratamiento que los sólidos hayan recibido. Los dos tipos son adecuados para la aplicación al terreno, pero se imponen requisitos adicionales en la Clase B. Éstos se detallan en la Norma 503 e incluyen actividades tales como el acceso restringido del público al terreno de aplicación, la limitación de consumo por el ganado, y el control de los periodos de cosecha. Los biosólidos de la Clase A (biosólidos tratados de tal manera que no contengan agentes patógenos a niveles detectables) no están sujetos a estas restricciones. Además de la estabilización, la Norma 503 establece las concentraciones máximas de metales que no pueden sobrepasarse en los biosólidos que van a ser aplicados al terreno. Éstas se denominan Concentraciones Límite Ceiling Concentrations). La Norma 503 también establece las Tasas Acumulativas de Carga Contaminante aplicable a ocho metales, las cuales no deben excederse en los lugares de aplicación al terreno. Un tercer juego de criterios para metales también incluído en la Norma 503 es conocido como las Concentra-ciones de Agentes Contaminantes. Si estas concentraciones no son sobrepasadas en los biosólidos que se aplicarán al terreno, entonces no es necesario hacer el seguimiento de las Tasas Acumulativas de Carga Contaminante. La Tabla 1 muestra los tres juegos de límites del gobierno federal que son aplicables a los biosólidos a ser aplicados al terreno.

El término Calidad Excepcional se utiliza frecuentemente para describir un producto de biosólidos que reúna los requisitos de reducciuón patógena de la Clase A, los límites más severos con relación a los metales (Concentración de Contaminantes) y los estándares de reducción de atracción de vectores establecidos en la Norma 503. Los vectcores (moscas, mosquitos roedores, aves, etc.) pueden transmitir enfermedades directamente a los biosólidos que satisfacen los requisitos de reducción de agentes patógenos de la Clase A, los limites más rigurosos de los metales (Concentraciones de Agentes Contaminantes), y los estándares para la reducción de atracción de los vectores especificados en la Norma 503. Los vectores (moscas, mosquitos/zancudos, roedores, pájaros, etc.) pueden transmitir enfermedades directamente a los seres
humanos o desempeñar un papel específico como anfitrión en el ciclo vital de un agente patógeno. La reducción de la atracción del vector se refiere al proceso por el cual los biosólidos se hacen menos atractivos a los vectores de tal modo que reducen las probabilidades de transmisión de enfermedades. Los productos biosólidos de Calidad Excepcional son tan seguros para su manejo como los productos agrícolas y de horticultura, y pueden aplicarse al terreno sin restricciones.

APLICABILIDAD

Las actividades de aplicación al terreno son muy convenientes para el manejo de los sólidos en instalaciones de tratamiento de aguas residuales de cualquier tamaño. Este es el método de preferencia para instalaciones pequeñas al ofrecer ventajas económicas y beneficios al medio ambiente y a las comunidades agrícolas. Sin embargo, los biosólidos producidos por muchas áreas metropolitanas principales en todo el país son también aplicados al terreno.

Por ejemplo, los biosólidos de la instalación de tratamiento de aguas residuales Blue Plains, que presta servicio al District of Columbia y a comunidades circundantes en Virginia y Maryland, se han aplicado al terreno desde que se iniciaron las operaciones de la planta en 1930. Por lo menos una parte de la producción de biosólidos de instalaciones ubicadas en las ciudades de Philadelphia, Chicago, Denver, Nueva York, Seattle y Los Ángeles es aplicada al terreno.

La aplicación al terreno es mucho más fácil de implementar en lugares en donde se dispone de terrenos agrícolas cercanos a la producción de biosólidos; sin embargo, los avances en las actividades de transporte han hecho que la aplicación de biosólidos al terreno sean viables incluso en distancias de transporte mayores a 1,000 millas. Por ejemplo, Philadelphia transporta los biosólidos deshidratados por 250 millas para convertir los terrenos al oeste de Pennsylvania en terrenos utilizables, y New York City envía algunos de sus biosólidos a más de 2,000 millas a Texas y Colorado.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

La aplicación al terreno ofrece diversas ventajas así como algunas desventajas que deben ser consideradas antes de seleccionar esta opción de manejo de biosólidos.

Ventajas
La aplicación al terreno es una forma excelente de reciclar los sólidos contenidos en las aguas residuales siempre y cuando se controle la calidad del material. Estos biosólidos retornan nutrientes valiosos al terreno y mejoran las condiciones para el crecimiento de la vegetación. La aplicación al terreno es una opción relativamente económica, y la inversión de capital es generalmente menor comparada con otros métodos de manejo de biosólidos. Los contratistas pueden proporcionar el equipo necesario para el transporte y para la aplicación al terreno. Además, las necesidades de espacio en la planta de tratamiento pueden ser relativa-mente menores dependiendo del método de estabilización seleccionado.

Desventajas
Aún cuando la aplicación al terreno requiere un capital relativamente menor, se puede necesitar un extenso esfuerzo laboral. Incluso si se utilizan contratistas para la aplicación, la supervisión de dichas actividades es esencial para el éxito del programa. La aplicación al terreno está también limitada a ciertas épocas del año, especialmente en los climas más fríos.

Los biosólidos no deben ser aplicados en terrenos congelados o cubiertos de nieve, y a veces los campos de cultivo no son accesibles durante la estación de crecimiento. Por lo tanto, es necesario proporcionar una capacidad de almacenamiento junto con programas de aplicación al terreno. Incluso cuando se logra una sincronización adecuada (por ejemplo, antes de plantar las cosechas en usos agrícolas), el estado del tiempo puede interferir con la aplicación. Las lluvias de primavera pueden hacer imposible que el equipo de aplicación llegue a los campos agrícolas, haciendo necesario el almacenaje de los biosólidos hasta que mejoren las condiciones climatológicas.

Otra desventaja de la aplicación al terreno es la posible oposición pública, la cual se desarrolla principalmente cuando el sitio de uso se ubica cerca de las áreas residenciales. Una de las principales causas de la oposición pública es el olor. En el peor de los casos, los municipios o condados pueden pasar ordenanzas que prohíben o restringen la aplicación de los biosólidos. Sin embargo, muchos programas exitosos han ganado el apoyo público a través de una comunicación efectiva, un componente absolutamente esencial en la aplicación benéfica de los biosólidos.

Impactos Ambientales
A pesar de tener diversos efectos positivos en el ambiente, la aplicación al terreno puede tener impactos negativos en el agua, el suelo y el aire si dicha aplicación no se realiza correctamente.

Los impactos negativos en el agua resultan por la aplicación de biosólidos utilizando tasas que exceden los requerimientos nutritivos de la vegetación. El exceso de nutrientes en los biosólidos (principalmente los compuestos de nitrógeno) pueden lixiviarse del suelo y llegar al agua subterránea. La escorrentía pluvial puede también transportar un exceso de nutrientes al agua superficial. Sin embargo, debido a que los biosólidos son un fertilizante de liberación lenta, la probabilidad de que los compuestos de nitrógeno sean lixiviados de suelos mejorados con biosólidos, es menor a la del uso de fertilizantes químicos. En las áreas fertilizadas por medio de biosólidos o de productos químicos, la probabilidad de estos impactos es mitigada mediante prácticas de manejo apropiadas, las cuales incluyen la aplicación de biosólidos utilizando tasas agronómicas (las tasas a las cuales los nutrientes son utilizados por la vegetación). El mantenimiento de zonas de separación entre las áreas de aplicación y los cuerpos de agua superficiales, y las prácticas de conservación del suelo minimizan los impactos en el agua superficial.

Los impactos negativos al suelo pueden resultar del mal manejo de la aplicación de biosólidos al terreno. Las normas federales contienen estándares relacionados con los metales de interés y la aplicación de biosólidos al terreno, y de cumplirse con dichos estándares se evita la acumulación de metales a niveles dañinos. Los requisitos estrictos referentes al mantenimiento de expedientes e informes, tanto a nivel federal como estatal, han sido impuestos para prevenir el mal manejo de los biosólidos.

Los olores producidos por la aplicación de biosólidos representan el principal impacto negativo al aire. La mayoría de los olores asociados con la aplicación al terreno son una molestia más que una amenaza a la salud humana o al ambiente. Las actividades para el control de olores se centran en reducir la generación de olores de los biosólidos, o en incorporar los biosólidos al terreno.

Los procesos de estabilización tales como la digestión pueden disminuir la generación de olores. Los biosólidos que han sido desinfectados a través de la adición de cal pueden emitir olores de amoníaco, pero esto generalmente sucede en un área restringida y los olores se disipan de una manera rápida. La estabilización de biosólidos reduce los olores y da lugar a una operación que es menos desagradable que la aplicación de estiércol.

En general, es preferible el uso de un programa de aplicación de biosólidos al terreno manejado adecuadamente, al uso de fertilizantes convencionales por las siguientes razones:

• Los biosólidos son productos reciclados, cuya aplicación no reduce la cantidad de ningún recurso no renovable tal como el
fósforo.
• Los nutrientes contenidos en los biosólidos no son tan solubles como aquellos en los fertilizantes químicos, y por lo tanto se liberan más lentamente.
• Se requiere que los aplicadores de biosólidos mantengan una separación adecuada con los recursos del agua, y en la mayoría de los casos están sujetos a prácticas más rigurosas para la conservación y el control de la erosión del suelo, el manejo de los nutrientes, y los requisitos de mantenimiento de expedientes e informe que en el caso de los agricultores que sólo utilizan fertilizantes químicos o estiércol.
• La aplicación de los biosólidos requiere un monitoreo detallado.
• La materia orgánica en los biosólidos mejora las características del terreno para el crecimiento óptimo de las plantas, incluyendo lo apropiado del cultivo, la friabilidad, la fertilidad y la capacidad de retención de agua. Además, los biosólidos disminuyen la necesidad del uso de pesticidas.

Una declaración conjunta del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, la Administración Alimentos y Drogas, y la Agencia de Protección Ambiental manifiesta que: “…la aplicación de los biosólidos de alta calidad junto con los procedimientos de manejo adecuados, debe salvaguardar al consumidor de cosechas contaminadas y reducir al mínimo cualquier posible efecto adverso en el ambiente” (U.S. EPA, 1981).