INFORMACIN SOBRE BIOESTABILIZACIN1. BIOESTABILIZACIN

La bioestabilizacin es un proceso biolgico aerobio, que bajo condiciones de aireacin, humedad y temperaturas controladas y combinando fases mesfilas (temperatura y humedad medias) y termfilas (temperatura superior a 45C), transforma los residuos orgnicos degradables, en un producto ms estable e higienizado.El proceso se centra en la ruptura o descomposicin de las partes de la corriente orgnica de residuos que son ms fciles de descomponer. Esto incluye azcares, almidones, grasas y protenas.

El compostaje se puede resumir en dos fases y dos sub-fase cada una: Fermentacin / Descompocisin. Fase mesfila Fase termfila Maduracin. Fase de enfriamiento Fase de estabilizacin

Fase mesfila: al principio del proceso se desarrollan las familias de microorganismos mesfilos que inician la descomposicin de las molculas ms fcilmente biodegradables. Esta actividad de descomposicin genera energa que se libera en forma de calor, y se traducen en un aumento paulatino de temperatura.La masa est a temperatura ambiente y los microorganismos mesfilos se multiplican rpidamente. Como consecuencia de la actividad metablica, la temperatura se eleva y se producen cidos orgnicos que hacen bajar el pH.Los microorganismos que interfieren en esta etapa son los mesfilos (bacterias y funghi esencialmente) presentes en los desechos orgnicos. Se multiplican y degradan los compuestos simples (azcares, lpidos, cidos aminados...) y una parte de los polmeros (protenas, cidos nucleicos, almidn...).Estas fermentaciones aerobias aportan calor lo que hace subir la temperatura hasta los 30 - 45 C en algunas horas o algunos das.

Fase termfila: al avanzar el proceso y variar las condiciones empiezan a aparecer los microorganismos termfilos, a la vez que van disminuyendo los mesfilos. Las sustancias fcilmente degradables como los azcares, grasas, almidn y protenas, son rpidamente consumidas. Esta fase es muy importante, ya que al alcanzarse temperaturas elevadas, se consigue eliminar microorganismos patgenos, con lo que se asegura la higienizacin del producto final. Esta fase se caracteriza por un elevado consumo de oxgeno y liberacin de una gran cantidad de energa por parte de la poblacin microbiana. Las protenas pasan a pptidos, aminocidos y amonaco y, progresivamente la mezcla se va alcalinizando.Cuando se alcanza una temperatura de 45 C, los microorganismos termfilos actan transformando el nitrgeno en amonaco y el pH del medio se hace alcalino. A los 60 C estos hongos termfilos desaparecen y aparecen las bacterias esporgenas y actinomicetos. Estos microorganismos son los encargados de descomponer las ceras, protenas y hemicelulosas.A medida que la temperatura aumenta la cantidad de microorganismos disminuye y la proporcin de funghi se reduce a beneficio de las bacterias. Cuando la temperatura alcanza los 60 - 70C slo las bacterias termfilas y los actinomicetos sobreviven.En la fase termfila permite la higienizacin del compost (eliminacin de grmenes patgenos, parsitos, semillas).La actividad intensa de los microorganismos puede agotar el oxgeno de la masa en compostaje y hacer el medio anaerobio; la temperatura disminuye porque el metabolismo de los microorganismos anaerobios requiere poca energa, adems ellos liberan sustancias malos olores (metano, amoniaco, hidrgeno sulfurado...). Por lo tanto es indispensable evitar la falta de oxgeno con una buena aeracin.

Fase de enfriamiento: durante esta etapa se genera mucho menos calor y el pH se mantiene ligeramente alcalino. En esta fase, los microorganismos mesfilos y algunos tipos de microfauna colonizan el material que est parcialmente maduro.Cuando la temperatura es menor de 60 C, reaparecen los hongos termfilos que descomponen la celulosa. Al bajar de 40 C los mesfilos tambin reinician su actividad y el pH del medio desciende ligeramente.Cuando los substratos fcilmente degradables se agotan, la baja intensidad de reacciones se acompaa de una disminucin de la temperatura hasta los 50C.El medio puede ser de nuevo colonizado por los microorganismos mesfilos diferentes de los de la primera fase y capaces de degradar la celulosa, hemi-celulosa y lignina a travs de procesos lentos. Los funghi juegan una funcin importante en esta fase.Es durante esta fase que comienza la formacin del humus y la incorporacin del nitrgeno en las molculas complejas.

Fase de estabilizacin: despus de la tasa de actividad, los microorganismos se quedan con residuos ms difciles de degradar. Esto se traduce en una reduccin de las poblaciones microbianas y una reduccin, con el tiempo, de las temperaturas de proceso. Esta es una parte esencial del proceso, importante en trminos de estabilidad del material.De maduracin. Es un periodo que requiere meses a temperatura ambiente, durante los cuales se producen reacciones secundarias de condensacin y polimerizacin del humus.Durante la fase de maduracin, se produce un aumento de la biomasa microbiana (bacterias y funghi) una colonizacin de la macro-fauna como las lombrices. Las materias orgnicas son estabilizadas en relacin con las materias primeras puestas en compostage y transformadas en humus.

2. Evolucin biolgica en el compostaje

Una amplia diversidad de microorganismos mesfilos y termfilos conforman las poblaciones mixtas que degradan la materia orgnica, siendo las ms importantes: Bacterias Actinomycetes Hongos filamentosos.Durante el proceso de compostaje, se lleva a cabo una compleja sucesin de poblaciones microbianas capaces de degradar o descomponer la materia orgnica.Las poblaciones y las comunidades microbianas varan continuamente en funcin de la evolucin de la temperatura, el pH, la disponibilidad de nutrientes, la concentracin de oxgeno, el contenido de agua, la acumulacin de compuestos inhibitorios, etc. La temperatura es un indicador de la actividad microbiana anterior y, asimismo, un regulador de la tasa de actividad actual. Cada poblacin de microorganismos, se adeca al ambiente creado por la poblacin anterior.

BACTERIASLas bacterias son las ms numerosas en el proceso de compostaje, y constituyen entre el 80% y el 90% de los microorganismos existente en el compost. Se trata de un grupo de gran diversidad metablica, que utilizan un amplio rango de enzimas que degradan qumicamente una gran variedad de compuestos orgnicos. La cuantificacin de las bacterias aerobias totales representa, de alguna manera, un ndice de actividad biolgicaBacteria mesfilasLas bacterias son el tipo de microorganismos ms importantes del compost : de un 80 a un 90% de mil milliones presentes en un gramo de compost. Utilizan una larga variedad de encimas para romper qumicamente las materias orgnicas. En la primera fase de compostage, las bacterias mesfilas predominan. Cuando la temperatura del compost sobrepasa los 45C, las bacterias termfilas toman ventaja. La diversidad de bacterias es ligeramente superior cuando la temperatura est comprendida entre 50 et 55C, pero disminuye rpidamente despus 60C donde slo las bacterias termfilas sobreviven.Al comenzar el proceso predominan las bacterias mesoflicas que en general corresponden a las especies que se encuentran en la superficie del suelo caracterizado por su diversidad metablica Bacillus, Thiubacillus y Enterobacter son algunos de los gneros encontrados.Bacterias celulolticas del gnero Celullomonas tambin estn presentes.A medida que el compost se calienta la poblacin inicial es desplazada por miembros del gnero Bacillus, un grupo con capacidad de degradar protenas y por actinomycetes.La cantidad de Bacillus es regularmente alta entre los 50 y 55 C pero decrece dramticamente por arriba de los 60 C. Cuando las condiciones se vuelven desfavorables estas bacterias sobreviven formando endosporas y vuelven a estar activas cuando las condiciones se vuelven favorables.A las mayores temperaturas del compost se han aislado termfilas extremas como las bacterias del gnero Thermus.Bacterias termfilasEn la fase termoflica (40 a 60 C) desarrollan fundamentalmente bacterias del grupo de los actinomycetes. En el compost este grupo cumple un rol fundamental en la degradacin de compuestos orgnicos complejos como la celulosa, las hemicelulosas, la quitina y la lignina. Asimismo, muchas de las especies que participan en este proceso son tolerantes a las temperaturas que alcanza el compost durante el proceso de degradacin aerbica. Por tal motivo, es un grupo de microorganismos abundante y es importante conocer su evolucin durante el proceso de compostaje.Algunas especies aparecen en la fase termoflica y otras se vuelven importantes en la etapa de enfriamiento o maduracin cuando slo quedan los materiales ms resistentes y participan en las ltimas etapas de formacin del humus.Los actinomycetes son los responsables del olor a tierra en la fase final del compost. Forman filamentos ramificados en forma de telaraa que suelen verse en la parte superior de la pila en las etapas finales.(Las "Unidades Formadoras de Colonias" (ufc) se miden en UFC/mL (UFC por mililitro). Unidades Formadoras de Colonias es un valor que indica el grado de contaminacin microbiolgica de un ambiente. Expresa el nmero relativo de microorganismos de un taxn determinado en un volumen de un metro cbico de agua.)

HONGOSIncluyen a los hongos filamentosos y las levaduras. Tpicamente saprofticos (obtienen la energa de la materia orgnica de las plantas y animales muertos) y aerbicos, encuentran un hbitat ideal en el compost. Las especies fngicas son numerosas tanto en las fases mesoflicas como en la termoflica. Crecen como filamentos casi invisibles o como colonias blancas o grises vellosas en la superficie de la pila.Son responsables de la descomposicin de polmeros complejos (celulosa, hemicelulosas, pectinas, lignina). En el compost son importantes porque rompen los restos vegetales y animales permitiendo que las bacterias continen con la descomposicin una vez que la celulosa se ha agotado. Pueden atacar material demasiado seco, cido o con bajo contenido de nitrgeno de difcil descomposicin por las bacterias.

PROTOZOOS Y ROTFEROSEstos animales microscpicos unicelulares (protozoos) o multicelulares (rotferos) se encuentran en la pelcula de agua en el compost. Se alimentan de materia orgnica, bacterias y hongos. Su participacin en la descomposicin del material es menor.

3. Parmetros que tienen efecto sobre el compostaje

Temperatura Humedad Aireacin Balance de nutrientes PHAdems de estos factores, no debemos olvidar mencionar otros que tambin tienen su importancia en el proceso.Estos factores son:

Tamao de la partcula, grado de homogeneizacin, Tamao del reactor o la pila,

TemperaturaCada material se descompone a una velocidad y temperatura diferente, por lo que es difcil determinar una temperatura ptima, pero s se puede fijar en el intervalo de 5070C, coincidiendo con la mxima tasa de produccin de dixido de carbono.Por otro lado, las altas temperaturas alcanzadas en el proceso incrementan la actividad microbiana e inactivan los patgenos, esto es importante y para conseguir una desinfeccin correcta del producto.Tambin sabemos que si la temperatura se incrementa en demasa podra producir la muerte de los microorganismos implicados en el desarrollo del proceso que no formaran esporas que ayudaran a la resistencia trmica de estos organismos. Con ello, se producira una reduccin de la biodiversidad y actividad microbiana en las pilas y en consecuencia, una disminucin en la velocidad de descomposicin de la materia orgnica.

HumedadSiendo el compostaje un proceso biolgico de descomposicin de la materia orgnica, la presencia de agua es imprescindible para las necesidades fisiolgicas de los microorganismos, ya que es el medio de transporte de las sustancias solubles que sirven de alimento a las clulas y de los productos de deshecho de las reacciones que tienen lugar durante dicho proceso.La humedad de la masa de compostaje debe ser tal que el agua no llegue a ocupar totalmente los poros de la materia para que permita la circulacin tanto del oxgeno (ya que el proceso debe desarrollarse en condiciones aerobias), como la de otros gases producidos en la reaccin.La humedad ptima para el crecimiento microbiano est entre el 50-70%; la actividad biolgica decrece mucho cuando la humedad est por debajo del 30%; por encima del 70% el agua desplaza al aire en los espacio libres existentes entre las partculas, reduciendo la transferencia de oxgeno y producindose una anaerobiosis. Cuando las condiciones se hacen anaerobias se originan malos olores y disminuye la velocidad del proceso.

pHEn el proceso del compostage el pH vara en funcin de diferentes reacciones producidas por los microorganismos. Por ejemplo, a principios de la fase termfila el pH disminuye dado que los microorganismos producen CO2 y cidos lcticos. Luego sube hasta llegar a un valor neutro o alcalino.En la prctica, nos preocupamos poco de estos parmetros que quedan en los lmites aceptables para el desarrollo de los microorganismos (un pH de medio 6 7.5).Mediante el seguimiento del pH se puede obtener una medida indirecta del control de la aireacin de la mezcla, ya que si en algn momento se crean condiciones anaerbicas se liberan cidos orgnicos que provocan el descenso del pH.

Aireacin (Oxgeno)El aporte de oxgeno es muy importante durante la fase de fermentacin aerobia. Una buena aeracin permite evitar los fenmenos de fermentacin anaerobia con la produccin de compuestos malos oloresPara el correcto desarrollo del compostaje es necesario asegurar la presencia de oxgeno, ya que los microorganismos que en l intervienen son aerobios. Las pilas de compostaje presentan porcentajes variables de oxgeno en el aire de sus espacios libres: la parte ms externa contiene casi tanto oxgeno como el aire (18-20%);Una aireacin insuficiente provoca una sustitucin de los microorganismos aerobios por anaerobios, con el consiguiente retardo en la descomposicin, la aparicin de sulfuro de hidrgeno y la produccin de malos olores. El exceso de ventilacin podra provocar el enfriamiento de la masa y una alta desecacin con la consiguiente reduccin de la actividad metablica de los microorganismos.La aireacin es una variable de operacin muy importante y la que ms incide en los costes de operacin, ya que suponen el 32-46% de los costes totales.

Balance de nutrientesEl consumo de carbono por los microorganismos durante el compostage es de 15 a 30 veces ms importante que el consumo de nitrgeno. Los microorganismos utilizan el carbono como fuente de energa y el nitrgeno para la produccin de protenas necesarias para su desarrollo.Si la proporcin C/N es demasiado elevada los tiempos de compostage aumentan ya que el nitrgeno se agota rpidamente y los microorganismos deben encontrarlo en otra parte, por ejemplo, en la descomposicin de microorganismos muertos.Si la proporcin C/N es demasiado baja, el nitrgeno se pierde bajo forma gaseosa, lo que provoca un olor desagradable de amoniaco.De manera general, se observa regularmente que las materias verdes y hmedas presentan una tasa elevada en nitrgeno mientras que las materias marrones y secas son ms ricas en carbono.