Manipulación de la materia orgánica durante su fermentación aerobia

El tratamiento de Residuos Sólidos Urbanos mediante compostaje está basado en la transformación de la materia orgánica contenida en los mismos mediante procesos de fermentación determinados por una serie de reacciones de tipo bioquímico que se desarrollan de forma estable en un medio vivo, variable y modificable según las condiciones internas y externas el mismo.

En las plantas de reciclaje con obtención de compost, la optimización de los procesos se consigue mediante la variación de las condiciones del medio. Partiendo de una naturaleza determinada del producto a fermentar (materia orgánica contenida en los RSU, Iodos de EDAR, estiércol animal o cualquier otro producto orgánico) que determinara básicamente las condiciones del proceso, existen otros factores como son la temperatura, humedad, granulometría y homogeneidad de la masa fermentable sobre los que es fácil actuar para optimizar el resultado final.

Existen dos grandes sistemas de fermentación; aerobia, en presencia de oxígeno o, anaerobia, en ausencia del mismo. En el primer caso, los métodos habituales de compostaje son mediante fermentación acelerada en túneles o fermentación natural, al aire libre. En cualquier caso, para homogeneizar el tamaño de la masa a fermentar, esta deberá ser sometida a procesos previos de cribado donde se retira la fracción gruesa no fermentable.

La fermentación natural consiste en el aporte de oxígeno a la materia orgánica. Normalmente, esta se encuentra apilada en montones, normalmente alargados, de sección triangular, cuyas dimensiones varían, con una anchura en la base de 4 a 5 m, una altura media de 3 m y una longitud que puede exceder los 100 m. Otra posibilidad es la configuración de mesetas a distintas alturas. Los parques de fermentación deberán estar cubiertos, sobre todo en zonas húmedas, con el objetivo de reducir la formación de lixiviados por filtración del agua. En cualquier caso, existirán sistemas de recogida, evacuación y tratamiento del lixiviado obtenido.

Para asegurar la correcta ventilación de todo el montón de materia orgánica, asegurando que las bacterias aerobias estén bien oxigenadas, evitando condiciones de anaerobiosis o de fermentación lenta por ausencia de oxígeno, debe someterse el montón de materia orgánica a dos o tres volteos en un periodo aproximado de quince a veinte días.

Los volteos, dependiendo de la solución adoptada podrán realizarse mediante pala cargadora, puentes grúa con cucharas bivalva, volteadoras, etc. Cada uno de estos sistemas requiere de unas condiciones de espacio distintas. El puente grúa dotado de cuchara bivalva, sistema ni extendido ni recomendable, permite elevar los montones hasta alturas y anchuras muy variables dependiendo del diseño de la instalación. La oxigenación de la materia orgánica se produce durante el volteo necesario para trasladar los montones de una zona a otra de una nave de fermentación.

Volteadora de compost

Las volteadoras de puente, tanto en nave cerrada como en exteriores, permiten oxigenar pilas de 2 a 4 metros de altura, con anchos variables de 2 a 5 metros, circulando la maquinaria en el sentido de las pilas, atravesando el material el interior del puente que forma su estructura, mediante un movimiento que oxigena la masa de materia orgánica. Hoy en día es el sistema más extendido y con mayores rendimientos en el volteo. Son múltiples las firmas comerciales que ofrecen este tipo de maquinaria con diferentes tamaños y prestaciones, siendo las particularidades más significativas la altura de puente, que define la altura de la pila y, la velocidad del rodillo de volteo que asegura la correcta oxigenación de la pila. El volteo mediante estos sistemas tiene la ventaja de ser económicamente rentable, permitiendo un control sencillo sobre todas las variables del proceso.

En el caso de mesetas, las volteadoras están dotadas de sistemas frontales de elevación de la materia orgánica y cintas de alta velocidad que arrojan el material a cierta distancia, formando una nueva meseta frente a la primera y asegurando su oxigenación.

La pala cargadora, el método menos específico, pero también válido desplaza lateralmente las pilas de materia orgánica, sin conseguir una altura mayor de 3 ó 4 metros, con un ancho muy variable. Los rendimientos en el volteo son menores que en el caso de volteadoras pero, en instalaciones de pequeño tamaño son totalmente válidas.

Los mecanismos de desarrollo de la fermentación acelerada son exactamente los mismos que la realizada al aire libre. La mayor diferencia radica en que esta se realiza en un recinto cerrado, aislado de las condiciones climatológicas externas. Actuando sobre las condiciones del medio; humedad, temperatura y homogeneidad de la masa, se consigue acelerar la fase termófila de la fermentación aerobia.

Existen en el mercado diversos diseños de túneles o recintos de fermentación, pero básicamente consisten en espacios cerrados más o menos estancos, normalmente dotados de suelo móvil (cinta metálica, tablillas, etc … ), donde los residuos son depositados por la zona superior a través de cintas transportadoras móviles o mediante maquinaria pesada, dosificando el material a lo largo y ancho de los túneles. Durante la fermentación, estas instalaciones permanecen cerradas, y al final, el material se retira a través del suelo móvil, maquinaria pesada, etc.

Humedad y temperatura son básicas en el proceso de fermentación

Estos sistemas tienen la ventaja de no producir malos olores y, el inconveniente de requerir de una fuerte inversión.

Las condiciones internas de humedad y temperatura son controladas continuamente, conociendo el estado del medio y la necesidad de aportar oxígeno y/o agua. Actualmente, algunas firmas comerciales ofrecen sistemas de control totalmente automatizados; frente a variaciones de las condiciones del medio responden mediante la adición de agua, aire, etc. además de aportar continuamente información detallada de las condiciones del medio. El proceso de fermentación se realiza en periodos aproximados de cinco a quince días, dependiendo de la solución aplicada.

La introducción de oxígeno en la masa se realiza a través de diferentes sistemas diseñados por cada uno de los fabricantes. Puede oxigenarse la mezcla mediante aire del exterior, mezclas de aire nuevo-viejo (by-pass), aire caliente, mezclas previstas de anhídrido carbónico, vapor de agua y aire, etc. En cualquier caso, de la correcta oxigenación del medio depende la buena marcha del proceso de fermentación, el cual será potenciado con la correcta dosis de aire, o mermado, ya sea por defecto de oxígeno (posibilidad de anaerobiosis) o por un exceso (secado de la masa en ausencia de humedad).

La aplicación de agua para corregir la humedad se consigue instalando redes de riego en el interior de las instalaciones sobre la masa fermentaba. Los excesos de agua, o los derrames de lixiviado propios de la materia orgánica deberán ser recogidos en el interior de las cámaras de fermentación para aplicarles posteriormente el tratamiento más adecuado.

Uno de los indicadores más fiables del estado de los procesos de fermentación es la temperatura. Se controla mediante sondas térmicas manuales o automáticas, según el caso. Las lecturas tomadas a intervalos establecidos, deberán formar una curva en la que, si todo se desarrolla de forma correcta, aparecerá un pico de hasta 65 ºC para luego, ir descendiendo paulatinamente hasta una temperatura mínima estable que indica la finalización de la fermentación. Si esta curva no aparece, deben voltearse los montones para airear la masa y reactivar el proceso bioquímico. Una vez realizada la fermentación, tanto acelerada como al aire libre, es preciso completar el tratamiento de la materia orgánica con un proceso de maduración para obtener un producto final estable, óptimo para su aplicación en el campo como abono. Esta fase se caracteriza por una disminución de la temperatura y humedad, desapareciendo casi totalmente la actividad microbiana por la formación del humus. El proceso de maduración de la materia orgánica se considera finalizado, o muy avanzado, cuando tras voltear las pilas, no se detecta un aumento de la temperatura interna. Esto puede llegar al cabo de dos meses o tres meses.

En cualquier caso, el objetivo final de estos procesos industriales es obtener un producto final como tratamiento dee los RSU generados, que posea las garantías necesarias para ser aplicado como abono o agente enmendante en la agricultura, del modo más práctico, rápido y eficaz.

Revista Ambientum