eap ingenierÍa ambiental curso: gestiÓn ambiental y...

Universidad SEL

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EAP INGENIERÍA AMBIENTAL

CURSO: GESTIÓN AMBIENTAL Y AGRO-ECOLOGÍAPARTE 1: GESTIÓN AMBIENTAL

PRÁCTICA:CARACTERIZACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS Y COMPOSTAJE

Profesora: Leonor C. Méndez Quincho

Profesor Invitado: Erwin Binner

SEMESTRE 2016-I

LIMA, ABRIL 2016

CARACTERIZACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS Y COMPOSTAJE PÁGINA I

Leonor Méndez, Erwin Binner

Contenido

CARACTERIZACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS Y COMPOSTAJE .............................................. 1

CONTENIDO............................................................................................................................ I

RELACIÓN DE FIGURAS........................................................................................................... II

RELACIÓN DE CUADROS ......................................................................................................... II

1. CARACTERIZACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS ............................................................. 11.1 Introducción .......................................................................................................................................11.2 Objetivos ............................................................................................................................................12. FUNDAMENTOS ...........................................................................................................1

3. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL.................................................................................... 23.1 Materiales ..........................................................................................................................................23.2 Metodología experimental ......................................................................................................................23.2.1 Determinación de la generación per cápita de residuos sólidos .......................................................................... 43.2.2 Determinación de la densidad de los residuos sólidos ......................................................................................... 53.2.3 Determinación del porcentaje de compactación.................................................................................................. 7

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ........................................................................................... 8

5. PRÁCTICA DE COMPOSTAJE CAMPUS USEL ...................................................................95.1 Introducción ............................................................................................................................................95.2 Objetivos .................................................................................................................................................96. FUNDAMENTOS ......................................................................................................... 106.1 Materias de ingreso para el compost (insumos) ............................................................................106.2 Consideraciones técnicas para el proceso de compostaje...................................................................126.3 Frecuencia de monitoreo...................................................................................................................................... 13

7. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL.................................................................................. 147.1 Materiales e insumos ........................................................................................................................................... 147.2 Materia prima para compostaje .......................................................................................................................... 147.3 Estimaciones para la construcción de las pilas .................................................................................................... 157.4 Procedimiento constructivo ................................................................................................................................. 16

8. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................................................... 17

9. LITERATURA............................................................................................................... 17

10. ANEXO: FUNDAMENTOS TEÓRICOS ............................................................................ 1810.1 Fundamentos del compostaje ............................................................................................................1810.2 Técnica de compostaje ....................................................................................................................2210.2.1 Pretratamiento............................................................................................................................................... 2310.2.2 Sistema abierto .............................................................................................................................................. 2410.2.3 Sistema de reactores cerrados....................................................................................................................... 2710.2.4 Monitoreo para evaluar el funcionamiento del proceso .............................................................................. 2910.2.5 Preparación final del compost (acabado) ..................................................................................................... 3110.2.6 Almacenamiento y distribución ..................................................................................................................... 3110.3 Emisiones durante el compostaje ...................................................................................................3310.3.1 Polvo y esporas .............................................................................................................................................. 3310.3.2 Olor ................................................................................................................................................................. 34

PÁGINA II CARACTERIZACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS Y COMPOSTAJE


10.3.3 Lixiviado ..........................................................................................................................................................3710.3.4 Patógenos .......................................................................................................................................................3810.3.5 Emisión de Gases de Efecto Invernadero (GEI) ..............................................................................................3910.4 Requerimientos de calidad y usos del compost ............................................................................. 4010.4.1 Calidad ............................................................................................................................................................4010.4.2 Aplicación del compost ...................................................................................................................................41

Relación de figurasFIGURA 1: CAMPUS USEL ............................................................................................................................................1

FIGURA 2: ÁREA VERDE DE CAMPUS USEL (FOTO, MÉNDEZ, 2016) ........................................................................10

FIGURA 3: TIPOS DE MATERIA PRIMA PARA EL COMPOST (EJEMPLOS) (FOTOS: BINNER, 2009) ............................10

FIGURA 4: EQUIPOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE PILAS (FOTOS; BINNER, 2006, 2011)...........................................15

FIGURA 5: FÓRMULA DE DESCOMPOSICIÓN DE MATERIA ORGÁNICA .......................................................................18

FIGURA 6: BIOLOGÍA DEL PROCESO DE COMPOSTAJE (FUENTE: BINNER, 2014C) ...................................................19

FIGURA 7: LA AIREACIÓN NATURAL DURANTE EL COMPOSTAJE (FUENTE: BINNER, 2013C)...................................20

FIGURA 8: FASES DEL PROCESO DE COMPOSTAJE (FUENTE: BINNER, 2013C) ..........................................................21

FIGURA 9: PRETRATAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA PARA EL COMPOST (FUENTE: BINNER, 2014E) ...................23

FIGURA 10: PILAS CÓNICAS (FUENTE: BINNER, 2014B).............................................................................................24

FIGURA 11: PILAS TRIANGULAR O TRAPEZOIDAL (FUENTE: BINNER, 2014B) ..........................................................25

FIGURA 12: PLANTAS DE COMPOSTAJE KLOSTERNEUBURG Y ST. MICHAEL, AUSTRIA – SISTEMAABIERTO (FUENTE: BINNER, 2014E) ...............................................................................................25

FIGURA 13: EQUIPOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE PILAS (FOTOS: MÉNDEZ, 2014 Y BINNER, 2006, 2009) ............26

FIGURA 14: EQUIPOS PARA VOLTEO DE PILAS (FUENTE: BINNER, 2013K)................................................................27

FIGURA 15: SISTEMA CERRADO - PLANTA DE COMPOSTAJE TIPO BAS (FUENTE: BINNER, 2015A) .........................28

FIGURA 16: SISTEMA CERRADO - PLANTA DE COMPOSTAJE TIPO HERHOF EN STOCKERAU, AUSTRIA(FUENTE: BINNER, 2015A) ..............................................................................................................29

FIGURA 17: PRUEBA DEL PUÑO (FUENTE: BINNER, 2011) .........................................................................................30

FIGURA 18: MONITOREO, MEDICIÓN DE TEMPERATURA Y COMPOSICIÓN DE GASES EN LOS POROS(FUENTE: BINNER, 2014D) ..............................................................................................................30

FIGURA 19: CONCENTRACIÓN DE GASES EN LOS POROS DE LA PILA (FUENTE: BINNER, 2014D) .............................31

FIGURA 20: ACABADO DE COMPOST (FOTOS: BINNER, 2013K Y MÉNDEZ, 2015).....................................................31

FIGURA 21: PLANTAS DE COMPOSTAJE EN ÁFRICA (FUENTE: BINNER, 2015B)........................................................32

FIGURA 22: PLANTA DE COMPOSTAJE (CAPACIDAD 3.500 T/A, CANTIDAD ÁREA TOTAL 9.720 M2)(FUENTE: BINNER, 2014E)...............................................................................................................32

FIGURA 23: OLFATOMETRO, APARATOS DE ESTIMACIÓN (PARA DILUCIÓN) DE OLORES (FUENTE:WWW.IDW-ONLINE.DE) ...................................................................................................................34

FIGURA 24: EMISIONES DE OLORES POR AMONÍACO (FUENTE: BINNER, 2012C) .....................................................37

FIGURA 25: HIGIENIZACIÓN, EJEMPLO > 55 °C (FUENTE: BINNER, 2014F) .............................................................39

Relación de cuadrosCUADRO 1: INFORMACIÓN DE LA POBLACIÓN MUESTRAL (VIVIENDAS SELECCIONADAS) .........................................3

CUADRO 2. GENERACIÓN PER CÁPITA DE RESIDUOS (GPC) .......................................................................................4

CUADRO 3. DENSIDAD DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS.......................................................................................................6

CUADRO 4. ANÁLISIS DE LA COMPOSICIÓN FÍSICA DE LOS RESIDUOS.........................................................................8

CARACTERIZACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS Y COMPOSTAJE PÁGINA III


CUADRO 5: CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DE RESIDUOS ORGÁNICOS DOMICILIARIOS (COCINA YMERCADO) (FUENTE: DANZER 1997, CITADO DE BINNER, 2014B) ................................................ 11

CUADRO 6: CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DE MATERIAL ESTRUCTURAL (FUENTE: BINNER,2014B) ............................................................................................................................................. 11

CUADRO 7. APLICANDO LA RELACIÓN C/N............................................................................................................... 16

CUADRO 8: CALIDAD DEL COMPOST DE ACUERDO A USO (FUENTE: BGBL. 2001) ................................................... 40

PÁGINA IV CARACTERIZACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS Y COMPOSTAJE


ACRÓNIMOS Y ABREVIATURAS

BAWP Bundesabfallwirtschaftsplan Austria (plan de gestión de residuos sólidos deAustria)

BGBl Bundesgesetzblatt (Boletín Oficial Federal de Austria)BMLFUW Ministerio de Agricultura, Forestal, Ambiente y Recursos Hídricos de AustriaINEI Instituto Nacional de Estadística e InformáticaPIGARS Plan integral de gestión ambiental de residuos sólidos (de Perú)PEBD polietileno de baja densidadPET polyethylene terephtalate (tereftalato de polietileno)PP PolipropilenoRAEE Residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (en inglés WEEE: waste electrical

and electronic equipment)

UNIDADES:

a añod díal litrosl/s litro por segundog/kg MS gramo por kilogramo de masa secah horakg/cap.d kilogramo per capita y día (kilogramo per habitante y día)kg/cap.a kilogramo per capita y año (kilogramo per habitante y año)km kilómetrom metromg miligramomg/kg MS miligramo por kilogramo de masa secamg/l miligramo por litromg O2/g MS miligramo de oxígeno por gramos de masa secaMH masa húmedaMS masa secat toneladavol.% porcentaje en volumen

CARACTERIZACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS Y COMPOSTAJE PÁGINA 1


1. CARACTERIZACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS

1.1 IntroducciónEs importante conocer las características cuantitativas y cualitativas de los residuossólidos tales como generación per capita, densidad, compactación y composición. Estoes fundamental para el diseño de los sistemas de recolección y disposición final que, asu vez, traerá consigo el adecuado servicio de aseo urbano en el corto, mediano ylargo plazo

1.2 ObjetivosDescribir en forma clara y sencilla el procedimiento para la obtención de las

características tales como, la generación per capita, la densidad, compactación y lacomposición de los residuos.

Aplicar métodos sencillos de análisis para brindar el adecuado servicio de aseourbano.

Figura 1: Campus USEL

2. FUNDAMENTOS

Residuos sólidos

Son todos aquellos materiales sólidos, semisólidos que resultan de la actividad delhombre en la sociedad que se desechan como inútiles e indeseados por considerarlossin valor como para conservarlos.

Determinación de la muestra

CARACTERIZACIÓN DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS Y COMPOSTAJE


La primera y mas importante interrogante a responder en un estudio de caracterizaciónde residuos sólidos es el tamaño de la muestra con que se llevara a cabo el análisis, esimportante definir el tamaño adecuado de la muestra si es muy grande los costos seránmuy altos y si por el contrario la muestra es muy pequeña los resultados son de pocaconfiabilidad, para realizar la inferencia estadística. Es necesario que el diseñomuestral sea eficiente, obteniéndose resultados que reflejen un alto grado de confianzay reducido porcentaje de error.

Procedimiento para la obtención de la muestra

Definición de la población. - Es el conjunto de todos los elementos o unidadesmuestrales (viviendas y/o establecimientos) de donde se va a seleccionar la muestra.Por lo tanto, se define como todas las viviendas particulares y / o establecimientoscomerciales de la localidad bajo estudio a las cuales se les presta el servicio derecolección de basura.

División de la población en estratos. Esto se hace estableciendo por lo menos lassiguientes cuatro zonas o estratos:Zona comercial (Estrato comercial), establecimiento comercialZona residencial (Estrato 1), viviendas de ingresos altosZona residencial (Estrato 2), viviendas de ingresos mediosZona residencial (Estrato 3), viviendas de ingresos bajos

Generalmente el criterio para la estratificación esta determinado por la capacidadeconómica de la población. Los estratos dividen a la población subconjuntos viviendas,donde cada una de ellas deben pertenecer a un solo estrato

3. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

3.1 Materiales

Balanza de 100 gr - 20 kgRecipiente de 30 L de capacidad aprox.Regla de madera de 100 cmGuantesBolsas de basura de 20 L

3.2 Metodología experimental

Determinar las unidades de viviendas donde se llevará a cabo el ensayo (o control).

Visitar las unidades de viviendas seleccionadas.

Distribuir las bolsas de basura explicando las instrucciones para el recojo de residuos alpersonal responsable.

Recoger en una bolsa todos los residuos generados durante un día.



Marcar la bolsa para su identificación, colocándoles etiquetas donde se especifique, elnúmero de vivienda, el número de habitantes por vivienda dirección y fecha.La información de la población muestral llenar en el ¡Error! No se encuentra el origende la referencia.

Cuadro 1: Información de la población muestral (viviendas seleccionadas)

N° devivienda

Nombre Dirección Número dehabitantes



3.2.1 Determinación de la generación per cápita de residuos sólidos

1. Pesar en el laboratorio la bolsa recogida. Este peso representa la cantidad debasura diaria generada en cada vivienda (kg./viv./día). Para fines de esta prácticaun edificio representa una vivienda.

2. Dividir (para cada vivienda muestreada) el peso de las bolsas (W1) entre el númerode habitantes (r1), para obtener la generación per capita diaria de las viviendasmuestreadas (kg./hab./día).

Generación per capita diaria de residuos (GPC) = Xi= Peso de residuos (Wi ) / hab.(ri )

3. Llenar los datos en el cuadro 2.

Cuadro 2. Generación per cápita de residuos (GPC)

Fecha:_________

N° de vivienda Peso de la bolsaWi (kg)

Número dehabitantes (ri)

Generación percapita GPC(kg/hab/dia)

Observaciones

V1 W1 r1



3.2.2 Determinación de la densidad de los residuos sólidos

1. Preparar un recipiente de aproximadamente 30 L

2. Pesar el recipiente vacío (WR1 ) y medir su volumen (V). En caso de usar uncilindro, para el calculo del volumen del recipiente medir la altura del cilindro (h) y sudiámetro (d). El volumen del recipiente será: Volumen (V) = (d2h)/4

3. Acondicionar la bolsa en el recipiente a utilizar, vaciar la basura recolectada en labolsa dentro del recipiente sin hacer presión y remecerlo de tal manera que sellenen los espacios vacíos del mismo.

4. Con la regla de madera medir la altura que alcanza la basura, calcular con lafórmula anterior el volumen de la basura.

5. Pesar el recipiente con la basura (WR2) y por diferencia obtener el peso de labasura entre el volumen de la basura (V).Densidad = (WR2 - WR1) / V




Cuadro 3. Densidad de los residuos sólidos

Peso del recipiente vacío (WR1 ):___________kg

N° Fecha Peso delrecipientelleno WR2

(kg)

Volumen deresiduos sincompactar

V(L)

Volumen deresiduos

compactadosVf(L)

Densidad delos residuos

sin compactar(kg/L)

Densidad de losresiduos

compactados(kg/L)

Observaciones % Compactación



3.2.3 Determinación del porcentaje de compactación

1 Después de haber determinado la densidad, compactar la basura apisonándola.2 Encontrar el nuevo volumen de la basura, midiendo con la regla la nueva altura que

alcanza en el recipiente.3 El porcentaje de compactación se calcula:

%Compactación= V(final)/V(inicial)= (d2 /4) x hf /(d2 /4) x hi = hf / hi

3.2.4 Análisis de la composición física de los residuos1. Colocar la basura en un lugar pavimentado o sobre un plástico grande (para este

análisis utilizar la totalidad de residuos recolectados en el día).

2. Dar inicio de forma inmediata a la clasificación manual de los residuos en lossiguientes componentes:

Materia orgánica biodegradables (restos de alimentos)Restos de comidaPapeles y cartonesPlásticos botellasPlásticos otrosTextilesMetales y vidriosMadera y follajeOtros (caucho, cuero, tierra, etc).

3. Agrupar cada componente y separarlo en una bolsa.

4. Pesar cada una de las bolsas con los componentes por separado.

5. Determinar el porcentaje de cada uno de los componentes en la basura teniendo losdatos del peso total y el peso de cada componente.

Porcentaje(%) = (Pi / WT) X 100Donde:

Pi = Peso de cada componente en los residuos (plástico, vidrio, metal, etc.)WT= Peso total de los residuos recolectados en el día.




Cuadro 4. Análisis de la composición física de los residuosFecha:_________

Componente Peso (kg) %

Materia orgánica biodegradables (restos dealimentos)

Restos de comida

Papeles y cartones

Plásticos botellas

Plásticos otros

Textiles

Metales

Vidrios

Madera y follaje

Otros (caucho, cuero, tierra, etc)

Total

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN



5. PRÁCTICA DE COMPOSTAJE CAMPUS USEL

5.1 Introducción

Debido a que en el Perú del total de residuos que se genera mas del 50 % son residuosorgánicos, se debe realizar la recolección en la fuente en forma separada y darle eltratamiento adecuado como es el compostaje. Siendo luego el compostaje un productoy no mas residuo.

5.2 Objetivos

- El objetivo del compostaje es la degradación rápida y transformación de sustanciasorgánicas en sustancias húmicas estables, pero con baja pérdida de sustanciasorgánicas de origen. La escasa mineralización (degradación a CO2 y agua) es vistacomúnmente en el área del negocio de compost como un criterio de calidad, perono sólo se procura por ello evitar la degradación, sino también es deseable en símisma la preservación del contenido de carbono y nutrientes en los residuos.

- La ventaja de la humificación es que los nutrientes se fijan en la matriz de humus ypor lo tanto no son solubles en agua, pero están disponibles para las plantas. Éstaes una de las principales ventajas de la aplicación de compost en comparación conun suministro de nutrientes por los fertilizantes minerales. Otras ventajas de laaplicación de compost son el suministro estable de la materia orgánica (los suelosagrícolas están empobrecidos cada vez más de sustancias orgánicas), así como lamejora de las funciones del suelo y el efecto positivo en la salud de las plantas(detalles véase anexo).

- El requisito básico para la producción de compost de alta calidad con bajo contenidode contaminantes (y sólo este puede ser utilizado en la agricultura) es unarecolección selectiva de residuos orgánicos desde el hogar. Mientras que loscompuestos orgánicos se degradan durante el proceso de compostaje, la masa delos componentes minerales (por ejemplo, metales pesados) permanece sincambios. Los contaminantes presentes en los materiales de entrada se puedenencontrar, por lo tanto, al analizar el compost.



Figura 2: Área verde de campus USEL (Foto, Méndez, 2016)

6. FUNDAMENTOS

6.1 Materias de ingreso para el compost (insumos)

Los materiales de ingreso son residuos orgánicos domiciliarios recolectados en lafuente y residuos de organizaciones similares tales como restos de cocina, malezas ypodas de jardín, restos de alimentos (figura 3). Los residuos de jardín y otras malezas(son residuos voluminosos), restos de gras, residuos de madera que no estén pintadas,laqueadas o laminadas, residuos de hojas y ramas cortadas. Asimismo, se tieneresiduos agrícolas (residuos de cosecha, estiércol) y residuos de industrias dealimentos. Cabe mencionar que los residuos de alimentos de instituciones ycomerciales contienen alto contenido de agua y sal.

Figura 3: Tipos de materia prima para el compost (ejemplos)(fotos: BINNER, 2009)

Residuos de verduras yfrutas

Malezas, podas yhojarasca de parques

Estiércol deanimales

En cuadro 5 y 6 se presentan los parámetros esenciales (propiedades) de residuos decocina (residuos de mercado) y residuos verdes. Valores significativos (H, COT, N,

foto: Binner E., 2012





C/N, estructura) de los componentes individuales determinan condicionesdesfavorables para el compostaje. Sólo una mezcla de diferentes componentes permitela producción del material de degradación con propiedades apropiadas para el procesoaeróbico.

Cuadro 5: Características fisicoquímicas de residuos orgánicos domiciliarios (cocina y mercado)(fuente: DANZER 1997, citado de BINNER, 2014b)

ParámetrosSímbolo/

abreviaciónValores Comentarios

Humedad H 75 - 91 % MHalto contenido de

humedad

Contenido de sal c.e. 2,9 - 8,6 mS/cmalta concentración de

sal (cocina)

pH unidad 4,4 - 5,9Sólidos volátiles SV 550 °C 73 – 97 % MSCarbono orgánico COT 39 – 48 % MS

Nitrógeno orgán. N Kjeldahl 1,1 – 2,2 % MS alto contenido denitrógeno

Relación C/N 14 – 45 relación estrecha C/NFósforo P2O5 0,2 – 0,8 % MSPotasio K2O 0,6 – 3,0 % MSMagnesio MgO 0,2 – 0,4 % MS residuos de cocinasCalcio CaCO3 0,6 – 7,0 % MS residuos de mercadosHierro Fe 0,1 – 0,3 % MSManganeso Mn 10 – 150 mg/kg MSSodio Na 330 – 4.200 mg/kg MSCloruro Cl- 180 – 8.400 mg/kg MS

MS: materia seca MH: materia húmeda

Cuadro 6: Características fisicoquímicas de material estructural (fuente: BINNER, 2014b)

Materiales H %MH

SV %MS

COT% MS

N %MS C/N P2O5 %

MSK2O %

MSCaCO3

% MS

recorte deárboles

10-211) 95 48 0,85 56 0,2 0,3 2,3

recorte decésped

77 80-90 43 3 14 0,2-0,5 2,8 2-26

raíz 45 80 40 0,6 65 0,5 1,5 1,8

recortes demacrofitasdel río

902) 80 40 3 13 0,4 1,7 4,3

1) seco, el contenido de humedad inmediato a la poda es alrededor de 50 %2) después de goteo



6.2 Consideraciones técnicas para el proceso de compostaje

La carne, el pescado, los huesos, los productos lácteos y las grasas, frutas atraenmoscas y pestes.

Plantas infectadas o huevos de larvas pueden sobrevivir el compostaje e infectarel producto. No cuando el trabajo de higienización lo hace bien (2x3 días > 65°C),esto quiere decir después de 3 día se hace un volteo.

Hay plantas que son muy tóxicas a los insectos o a otras plantas y pueden dañarel proceso de compostaje. No hay problema para el proceso de descomposición.

El excremento de perros y gatos puede tener patógenos que sobreviven alproceso de compostaje. Ellos no son diferentes a lo excrementos del caballo,pollo, cuy, conejo y ovejas, cerdo.

Los vegetales que han sido tratados con químicos pueden transportar esosquímicos a la pila y matar a los organismos que producen el compost. Algunos deestos químicos se volatilizan y se escapan. No hay problema para el proceso dedescomposición.

Pequeñas (¡solos pequeñas!) cantidades de papel periódico, filtros de café, etc.,son aceptables en la pila, aunque mucho papel puede concentrar demasiadahumedad y detener el proceso de compostaje, además la celulosa cuesta que sebiodegrade. Celulosa puede ser degradado durante el proceso – pero los metalespesados que contienen pueden hacer incrementar en el producto final, losperiódicos ya sea blanco/negro o color pueden tener tinta que contiene plomo ocadmio, pero se debe analizar para verificar.

Papel brilloso no debe incluirse en la pila de compost porque algunas tintas y elrecubrimiento pueden tener materiales tóxicos y metales pesados dañinos para elproceso de compostaje. El papel sea brilloso o no tienen la misma cantidad detinta.

El compostaje se acelera si los materiales se cortan en pedazos pequeños porquehay más superficie expuesta a la acción de los microorganismos, esto es buenohacerlo con los desechos de la cocina; sin embargo, para los residuos verdescomo la grama se recomienda que los pedazos no sean menores de 3 o 5centímetros porque tienden a formar una masa y no dejan que haya oxígenopresente. El tamaño debe ser 0-20 cm.

Bajo estas condiciones, se produce una intensa actividad microbiana, descomponiendolos residuos, generando pérdida de energía que es liberada elevando la temperatura dela ruma rápidamente.Las temperaturas altas por períodos prolongados (superiores a 65 ºC por más de 2x3días consecutivos incluyendo un volteo en el proceso) permiten matar larvas deinsectos (como moscas), patógenos y semillas de malezas, y descomponen y evaporanuna parte de compuestos tóxicos de las plantas, permitiendo una aplicación segura delcompost, evitando la diseminación de plagas, enfermedades y malezas. Al cabo de unpar de semanas, las temperaturas bajan en la medida que el oxígeno es consumido porlos microorganismos.Por este motivo, las pilas deben airearse periódicamente, esto se realiza mediantevolteos (para aflojar material compactado), que pueden realizarse con horqueta, si elvolumen no es demasiado grande, o, con equipos especializados cuando el volumen esmayor. En cada volteo la ruma eleva su temperatura nuevamente debido al incremento



de la actividad microbiana, al incorporar oxígeno. ! Adicionar agua antes del volteo! Entodo el proceso la mezcla de materias primas, deben tener una humedad adecuada(aprox. 40-60 %, el contenido de agua es óptimo podría cambiar durante el proceso decompostaje), pero no saturada, ya que ello impediría la circulación del aire. Por lomismo, la mezcla de las materias primas, no deben compactarse para permitir unabuena aireación (conveción).La siguiente es la frecuencia de volteo de las pilas:

Numero de volteo + muestreo Frecuencia

Volteo 1Volteo 2Volteo 3Volteo 4Volteo 5Volteo 6Volteo 7Volteo 8

Semana 1Semana 2Semana 3Semana 4Semana 6Semana 8

Semana 10Semana 12

Para cada volteo se toma muestra del proceso de degradación y analizan (parámetrosver capítulo 3) Las muestras se debe tomar en tres lugares diferentes de la ruma yanalizar por separado.Cuando la temperatura después del volteo no aumenta, quiere decir que el compostestá listo. Cuando las temperaturas comienzan a descender gradualmente hastaacercarse a las temperaturas ambientales, y no suben a pesar de voltear la pila, sepuede asumir que el compost está madurando. En esta etapa, la fauna del suelorecoloniza la ruma y es posible observar lombrices e insectos. Si sumado a esto no sereconocen las materias primas originales y el producto final tiene un olor agradablecomo tierra de bosque, el compost está terminado.

6.3 Frecuencia de monitoreoSe presenta el tiempo y la frecuencia de medición de los parámetros de acuerdo al plande investigación aprobado.

Parámetro Frecuencia

- Oxigeno- Temperatura

- Todos los días hasta las 4 semanas (hasta que latemperatura baja menos que 45°C).

- Antes del volteo y un día después del volteo. Una vez porsemana desde la semana 5 hasta el fin del experimento

- Humedad, NH4-N, NO3-N,pH

- Carga orgánica, COT, N,ácidos húmicos

- OloresCrecimiento bacteriano(mesófila, termófila)

- Cada muestra- 0, 1, 2, 4, 8, 12, 20 y 30 semanas

Olores después de cada volteo hasta que los ácidosgrasos no son detectados

- Todos los días hasta la 6 semana. (muy costosa medicióndiaria). Bacteriológico no es esencial, pero si deseananalizar para una tesis analizar antes del volteo.

- Metales totales- Patógenos- Nutrientes- Estabilidad

- Al final del proceso. Semana 10 y/o semana 12 es posibleduración larga (20-30 semanas) es necesario

- Para tesis de metales, nutrientes y estabilidad analizarcada muestreo antes del volteo

Nota.- esta parte no se llevará a cabo por falta de equipos y laboratorio



Ver anexo fundamentos teóricos capítulo 10.

7. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

7.1 Materiales e insumosSe necesitan las siguientes herramientas, equipos de protección personal e insumos:

InsumosLos residuos que necesitan los residuos cocina (de la preparación de alimentos, pocosrestos de comida) y material estructural (poda de árboles).

HerramientasPlanos para impermeabilizar la base, machetes para cortar material estructural;rastrillos grandes y finos, palas para volteo, carretillas, regaderas para humedecer,tamiz (10 a 15 mm)

Equipos de protección personalMáscaras de polvo, botas, guantes, ropa de trabajo

7.2 Materia prima para compostajeSe tiene dos grupos principales de materia prima para realizar el compost.1. Ricos en carbono:Hojarasca, paja, heno, aserrín, algodón, plumas, huesos, pelos (no tiene mucharelevancia, pero si desea emplear deben analizar), residuos de jardín,2. Ricos en nitrógeno:Cáscara de manzana, cascara de plátanos, hojas de alcachofa, afrecho de café, pan(no debe de encontrarse en mucha cantidad), zanahorias, pepinos, cebollas, piñas,calabaza, lechuga, limones, melones, peras, papas, algas, excremento de caballo,pollo, cuy, conejo y ovejas, cerdo.Se deben recolectar residuos mezclados de los mercados formal e informal, demataderos, fuente de residuos biológicos recogidos por separado y estiércol (todosellos ricos en N y pobres en C).Se deben analizar las materias primas principales, que en mayor cantidad se van aemplear en el compost.



Figura 4: Equipos para la construcción de pilas (fotos; BINNER, 2006, 2011)

Rastrillo grueso Rastrillo fino 1)

Carretilla Tamiz

Pala machete Jarra para humedecer1) http://www.gartencenter.de/gartengeraete/gartengeraete-guide/harke-und-rechen.html

7.3 Estimaciones para la construcción de las pilasPara la construcción de las pilas de compostaje se tiene en cuenta los siguientesaspectos de acuerdo al balance:Para el cálculo de volumen hay que considerar:

Relación de equilibrado de nutrientes (C/N).

Contenido de humedad favorable.

Buena estructura versátil.

Alto espacio de aire libre (FAS).

Añadiendo residuos de patio (rastrojos).





Cuadro 7. Aplicando la relación C/N

DESCRIPCION PILAS COMPOSTERAS

COMPOSTERA 1

C/N 25-30

RICOS NITROGENO Unidades en kilogramos

Heces vacunos misma composición en todo los materiales ricos en N paratodas las 3 variantes

Heces cuy

Heces aves

Heces equinos

Heces porcinos

Verduras (lechuga, apio, perejil, etc.)

Frutas (naranja, manzana, calabaza)

Restos de alimentos (carnes, huevos,cebolla, etc.)RICOS CARBONOAgente estructural Unidades en kilogramos

Rastrojos (hojas, tallos, etc.) misma composición en todo los materiales ricos en N paratodas las 3 variantes

Aserrin

Cenizas (TOC=0)

Total

Propuesta de acuerdo a la experiencia está entre 25-35

7.4 Procedimiento constructivoPila cónica: Construir las pilas en un área cuadrada de 2.5x2.5 m y1,2 alturaPilar triangular: Construir las pilas en un área cuadrada de 2.5m ancho x 4 m largoy1,2 alturaNo se debe construir por capas sino debe realizarse una mezcla homogéneaSe coloca todos los residuos ricos en C y ricos en N junto y con una pala mezclar.Procedimiento no capas sino mezcla homogénea!



8. Resultados y discusión

9. LiteraturaBGBl. (1994): Bioabfallverordnung. Verordnung des Bundesministers für Umwelt, Jugend und Familie

über die getrennte Sammlung biogener Abfälle. StF: BGBl. Nr. 68/1992, zuletzt geändert BGBl. Nr.456/1994, Austria [Reglamento del Ministerio de Agricultura, Forestal, Ambiente y Recursos Hídricosde Austria sobre relleno sanitario]

BGBl. (1997b): Festsetzungsverordnung. Verordnung des Bundesministers für Umwelt, Jugend undFamilie über die Festsetzung von gefährlichen Abfällen und ProblemstoffenBGBl. II Nr. 227/1997, Novelle BGBl. II Nr. 178/2000, Austria [Reglamento del Ministerio deAgricultura, Forestal, Ambiente y Recursos Hídricos de Austria sobre residuos peligrosos y residuospeligrosos domiciliarios]

BGBl. (2001): Kompostverordnung. Verordnung des Bundesministers für Land- und Forstwirtschaft,Umwelt und Wasserwirtschaft über Qualitätsanforderungen an Komposte aus Abfällen. StF: BGBl. IINr. 292/2001, Austria [Reglamento del Ministerio de Agricultura, Forestal, Ambiente y RecursosHídricos de Austria sobre calidad de compostos de residuos sólidos orgánicos]

BINNER E. (1996, 2008, 2014 y 2015): Archivo fotográfico de Erwin Binner

BINNER E. (2012c): Emisiones durante el Compostaje y Medidas de Minimización. Presentación en elCurso Internacional 2012 “Fundamentos y Diseño de Plantas de Compostaje” de la UniversidadAgraria La Molina, Facultad de Zootecnia 30.5. - 2.6.2012, Lima, Perú

BINNER E. (2013c): Incineration (MWSI) and Composting. Presentación en el curso doctorado „Manejo deResiduos Sólidos“ para estudiantes del programa de doctorado en Ingeniería Ambiental 9. -14.9.2013 de la Universidad Nacional Agraria La Molina, Escuela Postgrado, Lima, Perú

BINNER E. (2013k): Landfill Design, Operation and Landfill Remediation. Presentación en el cursodoctorado „Manejo de Residuos Sólidos“ para estudiantes del programa de doctorado en IngenieríaAmbiental, 9. - 14.9.2013 de la Universidad Nacional Agraria La Molina, Escuela Postgrado, Lima,Perú

BINNER E. (2014b): Composting – Fundamental Perspectives. Presentación vía Skype en el Curso 1ra

Escuela Ambiental de Verano “Módulo 1: Manejo der Residuos Sólidos” de la Universidad Agraria LaMolina/Facultad de Ciencias, 31.1.2014, Lima, Perú

BINNER E. (2014c): Fundamentals of Composting [Fundamentos de compostaje]. Presentación en elcurso: “Biological Treatment of Wastes” [Tratamiento biológico de residuos] de la Universidad Agrariade la Selva, 28.8.2014, Tingo María, Perú

BINNER E. (2014d): Monitoring and Analyses of Compost [Monitoreo y análisis de compost]. Presentaciónen el curso “Analytics of Wastes” [análisis de residuos] de la Universidad Agraria La Molina, FacultadCiencias, 19.9.2014, Lima, Perú

BINNER E. (2014e): Dimensionamiento de plantas de compostaje. Presentación en el Curso Internacional2014 “Fundamentos y Diseño de Plantas de Compostaje” de la Universidad Agraria La Molina,Facultad Zootecnia, 24.4. - 26.4.2014, Lima, Perú

BINNER E. (2014f): Analyses of Compost and Monitoring [Análisis de compost y monitoreo]. Presentaciónen el curso: “Biological Treatment of Wastes” de la Universidad Agraria de la Selva, 29.8.2014, TingoMaría, Perú

BINNER E. (2015a): Fundamentos biológicos del compostaje. Presentación en el Seminario Internacional2015 “Manejo de residuos sólidos municipales” de la Cámara de Comercio e Industrias, 4.5. -5.5.2015, Satipo, Perú

BINNER E. (2015b): Fundamentos para diseño de plantas de compostaje. Presentación en el SeminarioInternacional 2015 “Manejo de residuos sólidos municipales” de la Cámara de Comercio e Industrias,4.5. - 5.5.2015, Satipo, Perú



BINNER E., NÖHBAUER F. (1994): Bestimmung des Geruchspotentials von Rottegut - ein neuer Ansatz zurBewertung der Geruchssituation bei Kompostanlagen. In: Österreichische Wasser- undAbfallwirtschaft, Heft 9/10, Jahrgang 46, Springer-Verlag KG, Vienna

BMLFUW (2005): Richtlinie Stand der Technik der Kompostierung des Bundesministeriums für Land- undForstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft [Directiva de la técnica del compostaje para elMinisterio de Agricultura, Forestal, Ambiente y Recursos Hídricos de Austria] Wien, Austria

10.ANEXO: FUNDAMENTOS TEÓRICOS

10.1 Fundamentos del compostajeEl compostaje es un proceso aeróbico y por ello necesita oxígeno, nutrientes, agua ymaterial estructural. La materia orgánica es usada por los microorganismos comofuente de energía y nutriente, pues ellos necesitan oxígeno. El agua es especialmenteimportante para el proceso, porque los microorganismos pueden absorber losnutrientes, pero el oxígeno sólo en forma disuelta. Cuando carece de agua, el procesobiológico se detiene.

La ventaja es que hay una fijación de nutrientes en la matriz húmica entonces no essoluble en agua (no se infiltrarán en las aguas subterráneas), pero están disponiblespara las plantas. En la ecuación siguiente se puede observar que el carbón es liberadocomo CO2 en cantidad considerable, pero la mayor cantidad (60 %) es liberada comocalor. En la figura 5 se muestra en forma esquemática el proceso de compostaje.

Cabe resaltar que durante el compostaje los compuestos orgánicos se transforman enCO2 y H2O principalmente (figura 3), en lugar de CH4 y CO2, por las condicionesanaerobias de los rellenos sanitarios para los microorganismos. Por lo tanto, se reduceen un factor de 25 el efecto de gases de invernadero (ICCP, 2007).

Las características del proceso son:

consumo de oxígeno/liberación de CO2

autocalentamiento desarrollo y liberación de productos del metabolismo durante fase intensiva ácidos carbónicos amonio (NH4+) / amoníaco (NH3) (emisión de olores) otros incremento de sustancias húmicas

Figura 5: Fórmula de descomposición de materia orgánica

6 CO2 + 6 H2O + 2.880 kJ/molC6H12O6 + 6 O2

C6H12O6 + 6 O2

materia orgánica

oxígeno

oxígeno

dióxido de carbono

agua

energía



Figura 6: Biología del proceso de compostaje (fuente: BINNER, 2014c)

sustancias orgánicasproteina, grasa, celulosa, lignina

nutrientes + energía

microorganismos

proteinasgrasas

hidratos de carbonopared celular

humedadoxígeno

energía(calor)

energía(calor)

peptidos, amino-ácidosgrasa-alcoholesmonosacaridos

fenoles

hidrólisis yoxidación a

CO2agua

ácidos grasosamonio/amonìaco

nitratosácidos húmicos

olorlixiviado

degradación ay formación de

formación de

procesos químicoy bioquímicos

compuestoshúmicos estables secundarios

© Erwin Binner



microorganismos

proteinasgrasas


humedadoxígeno

energía(calor)

energía(calor)


fenoles


CO2agua



olorlixiviado


formación de





microorganismos

proteinasgrasas


humedadoxígeno

energía(calor)

energía(calor)


fenoles


CO2agua



olorlixiviado


formación de



© Erwin Binner



La figura 6 (arriba) muestra la posibilidad de ventilación natural por convección. Losmicroorganismos descomponen la materia orgánica, mientras que consumen eloxígeno contenido en los poros. Allí se libera calor, como se muestra en la fórmula dela figura 5. El calor, es decir, y aire rico en CO2, sube y deja la pila antes. Enconsecuencia, se forma sobrepresión en el centro de la pila que automáticamenteabsorbe el aire fresco en la zona del pie de la pila, siempre que el material tengasuficiente contenido de poros que dejen paso al aire libre (FAS). El aire fresco se extraelateralmente en la zona del fondo de la pila. Esto da como resultado la formación de unflujo de convección que garantiza un suficiente suministro de oxígeno para losmicroorganismos.

En la figura 7 (abajo), se ve el impacto de material estructural inadecuado, pordefectuoso volumen de poros de aire libre. Bajo FAS puede surgir de insuficientetratamiento, es decir, muy bajo o demasiado fino contenido de material estructural, seorigina mediante compactación (peso neto) o por humedecimiento de la zona del pie dela pila, si el agua de lluvia no se disipa rápidamente o ese riega excesivamente. Elsuministro de aire fresco se interrumpe por falta de poros, el proceso es anaeróbico.Esto a su vez conduce a emisiones (CH4, olor), inhibe la humificación y conduce a unamala calidad del compost.

Figura 7: La aireación natural durante el compostaje (fuente: BINNER, 2013c)

abastecimientode oxígeno por

difusión

abastecimientode oxígeno con

aire frescoauto calentamiento

abastecimiento deoxígeno por convección

(y solo poca difusión)

buen material de estructura

buen material de estructura(muchos poros)

© Erwin Binner

abastecimientode oxígeno por

difusión

abastecimientode oxígeno con

aire frescoauto calentamiento

abastecimiento deoxígeno por convección

(y solo poca difusión)

buen material de estructura

buen material de estructura(muchos poros)

© Erwin Binner

air fresco

pobre material de estructura(bajos poros)

compactaciónpor peso

base mojada

abastecimiento deoxígeno exclusivo por

difusión

anaerobio

agua / lluvia

abastecimiento deoxígeno exclusivo por

difusión (no es efectivo)



El proceso de compostaje se realiza en tres rangos de fases como se muestra en lafigura 8. Se puede evaluar en referencia a la temperatura de la condición dedescomposición del material y la calidad del proceso de descomposición. Por lo tanto,es posible un monitoreo regular de mediciones de temperatura, durante la fase dedescomposición intensiva puede ser diaria.

Figura 8: Fases del proceso de compostaje (fuente: BINNER, 2013c)

70

80

90

100% / °C

0

10

20

30

40

50

60

2 3 4 5 6 7 81 duración de tratam. (semanas)

inicio fase: hongos mesofílicos y termofílicos

1.fase intensiva 2.fase maduración 3.fase estabilización

7

6

8pH

0

500

NH -Nmg/kg MS

4

% /

valor de pH

amonio

degradación de carbono

temperatura

> 65 °C: bacteria predominante termofílico< 65 °C: mezcla de población de bacteria, actomicetas y hongos

dependiendo del sustrato

© Erwin Binner

70

80

90

100% / °C

0

10

20

30

40

50

60



1.fase intensiva 2.fase maduración 3.fase estabilización

7

6

8pH

0

500

NH -Nmg/kg MS

4

% /

valor de pH

amonio

degradación de carbono

temperatura



70

80

90

100% / °C

0

10

20

30

40

50

60


70

80

90

100% / °C

0

10

20

30

40

50

60



1.fase intensiva1.fase intensiva 2.fase maduración2.fase maduración 3.fase estabilización3.fase estabilización

7

6

8pH

0

500

NH -Nmg/kg MS

4

% /

valor de pHvalor de pH

amonioamonio

degradación de carbonodegradación de carbono

temperaturatemperatura



© Erwin Binner

1a fase: descomposición intensiva (duración 2 - 12 semanas)En esta fase se lleva a cabo la descomposición intensiva y muy importante para lahigienización, es decir, destrucción de las bacterias patógenas de humanos y plantas, ymala hierba. La duración normalmente es de 4 - 8 semanas en sistemas abiertos, y ensistemas cerrados, de 2 - 4 semanas, va depender del tipo de técnica que se emplea.En esta fase se tiene lo siguiente:

descomposición de compuestos orgánicos simples disponibles

descomposición de productos, generando intenso olor

intensivo autocalentamiento (60 °C a > 70 °C)

alta demanda de oxígeno/alta producción de CO2

microorganismos termofílicos desplazan a los mesófilicos

Este proceso puede ser acelerado por acciones técnicas, por ejemplo, porpretratamiento tales como volteo o aireación forzada. Esta fase es sustancial para lacalidad del producto final (desarrollo de compuestos húmicos). Si la mineralización estádemasiado forzada, serán mineralizados los importantes elementos básicos deconstrucción de humificación, y eliminados.



2a fase: maduración (duración 6 - 10 semanas)En ésta fase se tiene las siguientes características:

la temperatura disminuye (< 40 °C)

están presentes los microorganismos mesofílicos

los compuestos orgánicos disponibles difíciles de degradar son degradados(celulosa, también lignina)

disminuye la demanda de oxígeno

es difícil acelerar el proceso, por ejemplo, se mejora la condición del mediovolteando

3a fase: estabilización (duración en semanas)Depende del campo de aplicación del compost. El compost para la floricultura y elcultivo de hortalizas debe ser bien tolerado por las plantas y por lo tanto requiere unafase más larga de madurez que un compost para la agricultura.

En ésta fase se estabiliza el compost debido a lo siguiente:

la temperatura es cercana a la temperatura ambiente

se desarrollan compuestos húmicos estables

se desarrolla complejo de humus (arcilla)

disminuye la fitotoxicidad

la estabilización requiere tiempo, estimulada por organismos naturales del suelo(p.e. lombrices)

La estabilización puede ser medida por:

prueba de germinación de plantas

prueba de autocalentiamiento

prueba de actividad de respiración

análisis de compuesto húmicos

espectroscopia infrarojo / termogravimetria

10.2 Técnica de compostajeExisten dos tipos de compostaje, el más común es el sistema abierto y el otro sedomina cerrado. En el ítem 10.2.2 se desarrollará el sistema abierto y en el ítem 10.2.3el sistema cerrado.

Clasificación de sistemas de compostaje

Los sistemas de pilas abiertas pueden tener aireación natural o forzada, con volteoperiódico o sin volteo.

Los sistemas de reactores cerrados con aireación forzada con volteo periódico o sinvolteo.



10.2.1 PretratamientoEl material de partida para el tratamiento de sistemas de compostaje, tanto abiertocomo cerrado, es de gran importancia. Los componentes suministrados que se hanmencionado (con propiedades muy diferentes) deben ser mezclados homogéneamente(figura 9). Para el proceso de compostaje es requerida una distribución equilibrada denutrientes, aquí es principalmente significativa la relación C/N; asimismo, requiere uncontenido de agua adecuado y estructura suficiente (volumen de poros). Todos estosparámetros tienen que ser optimizados durante el tratamiento. La única diferencia enlos materiales requeridos es que los sistemas de aeración natural requieren mayorproporción de estructura (FAS > 50 vol.%) que un sistema de aireación forzada (FAS< 50 vol.%).

Figura 9: Pretratamiento de la materia prima para el compost (fuente: BINNER, 2014e)

Residuos orgánicosvarios Malezas de jardín Residuos orgánico

mezclado

Picado de las malezas Picado de las malezas Pila trapezoidal

En la elaboración del compost se debe tener en cuenta la homogenización del material,reducción de partículas, suficientes poros para intercambio de aire, estabilidad deestructura, entre otros. No se requiere de inyección de bacterias, pues en los residuos

foto: Binner E., 1997 foto: Binner E., 1997 foto: Binner E., 1997






se encuentran todas las cepas bacterianas y fungosas requeridas para el proceso decompostaje.

Los diferentes residuos de ingreso tienen desfavorables características (ver cuadro 5 y6); por ello, se debe mezclar porciones dependiendo de la composición de lo que sedesea emplear, a esto se le denomina pretratamiento de la materia prima. Por ejemplo,es importante contar con gran espacio de aire libre, balanceado relación de nutrientescarbono (C) y nitrógeno (N), contenido favorable de humedad, buena estabilidad dematerial de estructura (esto se logra adicionando residuos de malezas). Esrecomendable para pilas abiertas que el porcentaje de maleza sea mayor a 50 % de losinsumos. Con ventilación forzada se puede reducir el contenido del material estructural.De acuerdo a la experiencia se debe tener en cuenta lo siguiente:

contenido de humedad entre 50 - 65 %, va a depender de la capacidad delcontenido de agua del material

sal (conductividad eléctrica) entre 2,0 - 4,0 mS/cm

relación C/N entre (20) 25 – 35 (40)

10.2.2 Sistema abiertoLa técnica simple de compostaje en el sistema abierto, es barato y de alta calidad. Parala elaboración del compost se realiza agrupación de los residuos orgánicos al cual se lellama pila, las cuales pueden ser de diferentes formas, a continuación, se menciona lasmás comunes:

Forma de pilas

a) pilas cónicas

Las pilas son adecuadas para baja cantidad de materia prima (figura 10). La ventaja esque necesitan un simple volteo con pala. La desventaja puede ser la gran superficie,que puede conducir a una fuerte radiación de temperatura (pérdida de calor) encomparación a una pila triangular. Esto puede originar problemas con la higienización,debido a que se requiere calor para higienización.

Figura 10: Pilas cónicas (fuente: BINNER, 2014b)



b) Pilas triangular o trapezoidal

La entrega adicional de oxígeno consumido por los microorganismos se realiza porconvección natural (figura 7). A fin de asegurar un volumen de poros llenos de aire(FAS = free air space = espacio libre de aire) es deseable una presencia de poro> 50 % en volumen. Para ello las dimensiones de la pila no deben ser demasiadogrande (altura de 1,2 - 2,5 m). En pilas excesivamente altas los poros serían reducidospor el propio peso. Las pilas tienen que ser colocadas sobre una superficie inclinada(figura 9), para que los lixiviados drenen del material rápidamente, y pueden serdescargados a través de los canales dispuestos a los lados. En caso de insuficientedisipación del agua, ésta llena los poros de aire y la convección colapsa. Además, elmaterial debe ser volteado de forma regular (aflojar). Esto se puede hacer mediantevolteo con pala, caterpilar o máquina automática volteadora.

En la figura 11 se presenta ejemplos de plantas de compostaje en hileras abierta enAustria.

Figura 11: Pilas triangular o trapezoidal (fuente: BINNER, 2014b)

pila

geotextil

canal (las aguas de lluvia sonconducidos a un tanque de almacenamiento)

p.e. llantasusadas

3 - 5 %

© Erwin Binner

pila

geotextil


p.e. llantasusadas

3 - 5 %

pila

geotextil


p.e. llantasusadas

3 - 5 %

© Erwin Binner

Figura 12: Plantas de compostaje Klosterneuburg y St. Michael, Austria – sistema abierto(fuente: BINNER, 2014e)

Planta de compostaje Klosterneuburg Planta de compostaje St. Michael

foto: Binner E., 2006 foto: Binner E., 1992



Construcción de pilasPara la construcción de pilas se requieren los siguientes equipos (figura 13):

carretilla y pala

cargador frontal (tractor) o pala cargadora

máquina volteadora. Una pala cargadora permite una mezcla insuficiente. Por lotanto, es ventajoso después de construir las pilas que se debe inmediatamentehomogenizar mediante una máquina volteadora (homogenizadora)

distribuidor de estiércol

Figura 13: Equipos para la construcción de pilas (fotos: MÉNDEZ, 2014 y BINNER, 2006, 2009)

Pala Carretilla Cargador frontal (tractor)

Cargador frontal (tractor) Jarra para humedecer lapila

Jarra para humedecer lapila

Volteo de pilas para mejorar la condición del medioDurante todo el proceso de compostaje, el material que se aplica debe serregularmente volteado para mezclar. Durante la degradación intensiva en lo posiblesemanal, durante la maduración cada 2 - 3 semanas y durante la estabilización cada3 - 6 semanas. Es importante tomar en cuenta que se añada agua suficiente en casose requiera. El volteo tiene el propósito de homogenizar el material, pues los procesosbiológicos no se realizan nunca en todas las áreas de la pila, humedecer de manerauniforme para aflojar y, especialmente, para que el volumen de poros de aire puedaagrandarse de nuevo después de la degradación y, por lo tanto, apoya la convecciónde aire.

Se realiza el volteo después de medir la temperatura o el contenido de oxígeno en lapila, si:

foto: Méndez L., 2014




la temperatura es inadecuada

la concentración de oxígeno en los poros es baja

el contenido de humedad es baja

la compactación es alta

no es homogéneo

hay áreas anaerobias (olor)

Se le requiere muy frecuentemente cuando:

pequeños tamaños de partícula

grandes dimensiones de pila

alto contenido de humedad

material poco descompuesto

Equipos para volteo de pilas (figura 14): pala

cargador frontal o pala cargadora

distribuidor de estiércol

máquina volteadora

Figura 14: Equipos para volteo de pilas (fuente: BINNER, 2013k)

Volteo con pala Máquina volteadora Máquina volteadora

10.2.3 Sistema de reactores cerrados

Residuos apropiadosA través de la aeración forzada con presión (o succión) en sistemas cerrados, elsuministro de oxígeno se puede asegurar con mayor facilidad que en el sistemaabierto. Los materiales adecuados son, por tanto, residuos orgánicos domiciliarios conuna menor proporción de residuos de maleza. El FAS puede ser inferior a 50 % devolumen. La geometría de las pilas es libre de escoger. Sin embargo, debe quedarasegurada, en los sistemas cerrados importa mucho la estabilidad de la estructura.







Las ventajas de sistemas cerrados son regular el proceso y puede tratarse el aireresidual. Para la operación se necesita personal especializado.

Es necesario:

buen conocimiento acerca del proceso termofílico

aeróbico, inclusive posibilidades de su regulación

experiencia en operación de compost en atmósfera

contaminada (corrosiva-vapor-amoníaco- CO2)

abastecimiento de aire/remoción de aire residual

tratamiento de aire residual y remoción de calor

Control del proceso (sistemas abiertos)Los parámetros específicos son medidos frecuentemente (temperatura, concentración-O2 en aire residual). Si hay malas condiciones, se toma acción de inmediato.

Si el O2 es muy bajo en el aire residual, voltear las pilas; y, si el compost está muy seco,adicionar agua.

Proceso de regulación (sistemas cerrados, figura 15)Los parámetros específicos son medidos automáticamente, la computadora loscompara y cuando el resultado de medición está fuera del margen de tolerancia seefectúa una reacción automática. Si el O2 en el aire residual es bajo, el margen detolerancia (p.e. < 15 vol.%) el abastecimiento de aire aumenta automáticamente. Así seregula la concentración de O2 o CO2 en aire residual de cantidad del aire (cantidad parael control de retroalimentación). El abastecimiento del aire debería ser prehumidificado.

Figura 15: Sistema cerrado - planta de compostaje tipo BAS (fuente: BINNER, 2015a)

salida

ingreso

recirculación delixiviado

aire residual aire recirculado

airefresco

ingresode airepiso de rejilla

lixiviado

salida

ingreso

recirculación delixiviado

aire residual aire recirculado

airefresco

ingresode airepiso de rejilla

lixiviado



Figura 16: Sistema cerrado - planta de compostaje tipo HERHOF en Stockerau, Austria(fuente: BINNER, 2015a)

foto: Binner E., 1993foto: Binner E., 1993

Procesamiento:Se debe reducir cuidadosamente el tamaño y mezclar homogéneamente. La proporcióndel material orgánico doméstico debe ser mayor que 50 % (peso). En este sistema esposible tener alta humedad. La aeración forzada debe realizarse preferiblemente conpresión (figura 16). Es necesario realizar el volteo después de 7 días y como máximo14 días. El sistema puede ser de tipo continuo o tipo batch. La duración del proceso defase intensiva es mayor > 7 - 21 días sin incluir maduración y estabilización.

10.2.4 Monitoreo para evaluar el funcionamiento del procesoEl proceso de degradación puede ser evaluado por diferentes parámetros (figura 19).Los parámetros simples, como contenido de agua, color, olor, son reconocidosfácilmente por personal con experiencia. Los parámetros más fáciles de ser evaluadosson la temperatura en el material o en aire en los poros (sistema abierto) o en el aireresidual (sistema cerrado); y, asimismo, los parámetros O2 y CO2 (no se mide,regularmente, CH4). Los parámetros fisicoquímicos (humedad, pH, NH4

+-N, NO3--N,

bajos ácidos carboxílicos) pueden ser analizados aproximadamente en la planta decompostaje. Para realizar análisis precisos son necesarios laboratorios equipadosespecialmente.

El contenido de agua puede ser evaluado visualmente después de la excavación de lapila o palpando, denominado la prueba del puño (figura 17). Estos materiales endescomposición se mantienen en la mano. Con cuidado se cierra el puño, pues hayriesgo de lesiones. Si el agua se chorrea, el material es demasiado húmedo y si lapalma de la mano está limpia está demasiado seca. El contenido del agua es apropiadocuando hay una ligera formación de grumos del material después de abrir el puño, perodeben permanecer visibles los poros. La palma de la mano debe quedar sucia.



Figura 17: Prueba del puño (fuente: BINNER, 2011)

Muy seco Muy mojado Prueba óptima

La mancha negra del producto de descomposición indica olor agrio de las condicionesanaerobias del medio.

La temperatura debida al proceso descomposición muestra el estado dedescomposición del material (figura 6). La composición de gases en los poros(figura 18) de la pila permite la evaluación de la oxigenación de los residuos tanto ensistemas abiertos como en los cerrados. Dado que en la degradación se consumen 6moléculas de oxígeno y se forma 6 moléculas de dióxido de carbono (figura 3), esdecir, un volumen igual de gas. La cantidad total de O2 + CO2 en condiciones deproceso aeróbico es siempre 20,8 vol.% (sin contar las imprecisiones de medición). Losvalores mayores de 20,8 vol.% sólo son posibles bajo condiciones anaerobias(figura 19).

Figura 18: Monitoreo, medición de temperatura y composición de gases en los poros(fuente: BINNER, 2014d)

Monitoreo de gases en los poros Monitoreo de temperaturas

Bajo condiciones aeróbica tienen siempre el oxígeno y dióxido de carbono el valor de20,8 vol.%. Por lo tanto, corresponde un contenido de oxígeno mayor (>) de 10 vol.% aun contenido de CO2 menor (<) de 10,8 vol.% Durante el compostaje en la primera fasede intensiva descomposición el contenido de O2 no debe ser inferior del 10 %, por lotanto un contenido de CO2 no debe exceder 10,8 vol.%. En cualquier caso, debeevitarse que la suma de los valores de O2 + CO2 sea > 20,8 vol.%; sin embargo, estolerable hasta máx. 25 vol.%). A través del volteo, el suministro inadecuado deoxígeno puede mejorarse, acelerando el proceso de compostaje. El aflojamiento delmaterial mejora la convección aérea.

foto: Binner E., 2014 foto: Binner E., 2006 foto: Binner E., 2006




Figura 19: Concentración de gases en los poros de la pila (fuente: BINNER, 2014d)

Field TestsGas Concentration in Pile A

0

5

10

15

20

25

0 7 14 21 28 35 42Duration of the Composting Process [days]

[Vol

. %]


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]

oxígeno O2

dióxido de carbono (CO2)

suma CO2 + O220,8 %

metano (CH4)

duración de proceso de compostaje [días]© Erwin Binner


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]

oxígeno O2


suma CO2 + O220,8 %

metano (CH4)

duración de proceso de compostaje [días]


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]


0

5

10

15

20

25


[Vol

. %]

oxígeno O2


suma CO2 + O220,8 %

metano (CH4)

duración de proceso de compostaje [días]© Erwin Binner

10.2.5 Preparación final del compost (acabado)En la mayoría de los casos se emplea tamiz para separar contaminantes grandes, porejemplo, plásticos (figura 20). Para la separación de vidrios en las pequeñas plantas decompostaje se emplea material duro como separador.

10.2.6 Almacenamiento y distribuciónSe requiere contar con un almacén para almacenar compost para su posteriordistribución en el mercado o uso propio (figura 20). La superficie debe ser estable parapoder ingresar con vehículo. Además, de proteger el compost de la lluvia.

Figura 20: Acabado de compost (fotos: BINNER, 2013k y MÉNDEZ, 2015)

Compostaje en Carhuaz, Ancash, Perú Centro de ventas, La Molina, Perú

foto: Binner E., 2011 foto: Méndez L., 2015



Figura 21: Plantas de compostaje en África (fuente: BINNER, 2015b)

Compostaje en Conakri, Ginea, África Compostaje Addis Abeba, Etiopía,África

A continuación, se muestra como ejemplo la disposición de una planta de compostajepara 3.500 t/a (figura 22).

Figura 22: Planta de compostaje (capacidad 3.500 t/a, cantidad área total 9.720 m2)(fuente: BINNER, 2014e)

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10.3 Emisiones durante el compostajeLas emisiones que se generan son: polvo, esporas (hongos), olor, lixiviado, patógenos,semillas, gases relevantes de efecto de invernadero.

10.3.1 Polvo y esporasPor lo general ambos se liberan juntos, siendo el hongo más conocido el aspergillusfumigatus. Sin embargo, el aspergillus fumigatus es muy común y se encuentra en todolugar, en los hogares, sótanos, bosque, agricultura (pastos ensilados para animales).No se ha determinado daños evidentes para seres humanos, el potencial alérgeno delas esporas no es mayor que el del polen. Sin embargo, es necesario tomar atención,las personas con bajo sistema inmunológico son generalmente alérgicas, y asimismo loson quienes tienen enfermedades como leucemia y tuberculosis y las personas queestán bajo quimioterapia o sistema inmunológico débil.

Aspergillus fumigatus es más común en al compostaje durante la degradación intensivade celulosa (fase entre 50 °C y 30 °C); con tales altas temperaturas el aspergilluspuede ser destruido en el compostaje, pero muy fácilmente puede haber reinfección.

El diámetro de las esporas de aspergillus fumigatus es < 3 μm. Las esporas, son por lotanto, muy fácilmente transportadas por el viento. Las emisiones se producenprincipalmente cuando: unidas a las partículas de compost, si ello está mojado

esparcidas fácilmente por el viento si está seco

altas emisiones cuando el material seco es movido

Las mediciones alrededor de las plantas de compostaje generalmente muestran bajasconcentraciones de esporas: durante el volteo se producen las mayores emisiones. Sin embargo, también

durante el volteo aumentan las concentraciones; a distancias > 100 m se midensólo bajas concentraciones

a una distancia de 300 m las concentraciones son tan bajas como en cualquierlugar

para pilas en descanso (cuando no hay volteo) en una distancia de 80 - 100 m noaumenta está medición

Prevención de polvo y esporas guardar el material de degradación mojado

no voltear si hay viento desfavorable

mantener limpia la planta (carreteras)

seguridad ocupacional y salud

- chequeo médico (alergias)

- usar equipo de aire acondicionado (volteador, cargador frontal) limpiarzapatos y filtros.

- protección de inhalación (máscara contra polvo)



10.3.2 OlorEmisiones de olor actualmente son el principal problema de las plantas de compostaje.Posibles fuentes de olor sin suministro, superficie de la pila que no es movido, aireresidual de sistemas de aeración forzada y durante volteo.

Razones de la presencia de malos olores bajo condiciones anaerobias son: sulfuros

ácidos grasos (por ejemplo, ácido butírico)

aminas

aldehídos

compuestos orgánicos de sulfuro

terpenos

En condiciones aerobias se producen las emisiones de olores debido principalmente ala formación de amoníaco.

Posibilidades de mediciónEl método más común para la estimación de las emisiones de olores es olfatometría(figura 23). Aquí, un equipo de probadores de 4 - 6 personas, se le presenta diferentesdiluciones de la muestra con aire limpio. La dilución a la que la mayoría de los sujetosencuentra olfato, indica la intensidad del olor (unidades de olor). Si la dilución 1:10.000(1 ml de aire de muestra se diluyó con 10.000 ml de aire limpio) entonces la muestracontiene 10.000 unidades de olor. Se trabaja con concentraciones de más diluida amenos diluida.

Figura 23: Olfatometro, aparatos de estimación (para dilución) de olores(fuente: www.idw-online.de)

fuente: www.idw-online.defuente: www.idw-online.de

Una evaluación analítica de las sustancias olorosas es posible por medio decromatografía de gases. Se analizan las concentraciones de sustancias olorosas, y sise conoce entonces las concentraciones de estas sustancias, pero no sabe nadaacerca de la intensidad total del olor de la muestra.



En el ABF-BOKU fue desarrollado en muestras en descomposición un método (BINNERY NÖHBAUER, 1994) para la estimación del potencial de olor mediante el análisis decompuestos olorosos (bajos ácidos carboxílicos). A partir de las concentraciones debajos ácidos carboxílicos y sus índices de olor (intensidad del olor) puede calcularse elpotencial de olor en condiciones ácidas. Las condiciones ácidas prevalecen durante lasprimeras semanas de fase intensiva de compostaje, donde son liberadas las emisionesde olores fuertes según muestra la experiencia. La emisión de olores en condicionesbásicas (se produce después de la degradación intensiva) puede ser estimada conreferencia a las concentraciones de amonio en los residuos a compostar.

Este método permite evaluar diferentes influencias en el desarrollo de olorescomparados. Usando este método, se investigó en el laboratorio de desarrollo deolores la influencia del período de almacenamiento, la preparación de la materia prima,el suministro de oxígeno, el contenido de agua, la temperatura de descomposición y elpH, por tanto, a partir de estos podrían ser determinados los requisitos para unaoperación de bajo olor en las instalaciones de compostaje.

Demanda de almacenamiento y pretratamiento:

intervalo de recolección los más corto como sea posible (máx. 7 días)

tratamiento de materiales de ingreso y empezar el proceso de compostaje lo másrápido que sea posible (días laborables)

eficiente y cuidadoso

estabilidad de estructura (proporción suficiente de partes de árboles y poda)

no demasiada trituración del material estructural

gran espacio del aire libre (FAS > 45 vol.% en capacidad de agua)

Prevención – fase degradación:

en lo posible suministro de oxígeno uniforme al material de descomposición

evitar que la lluvia ingrese (cubrir con geotextil)

descarga optimizada (lixiviado)

la frecuencia de volteo depende del estado de degradación para aflojar laestructura de material

limitación de dimensiones de pilas:

- altura 1,8 m hasta 2,4 m (debido a la compactación)

- ancho 3,7 m hasta 4,9 m

Para evaluar el suministro de oxígeno en el poro del material en descomposición setoman muestras de aire mediante una lanza y con un dispositivo de medición de gas seanaliza el O2, CO2 y CH4. El contenido de oxígeno debe ser preferiblemente > 15 vol.%.Si la suma de CO2 y O2 > 20,8 vol.% existe deficiencia de oxígeno y empiezan lascondiciones anaerobias (figura 68). El valor de 20,8 vol.% no debe excederse (debido aerrores de medición inevitables, es aceptable un valor del 25 vol.% en las operacionesde rutina). Este requisito es durante la fase intensiva de descomposición, pero nosiempre es factible.



Influencia de la temperaturaEn la degradación aeróbica se libera calor. Este autocalentamiento natural esimportante por 2 razones: primero, es requisito para el suministro de oxígeno(convección) y, por otro lado, es importante para la higienización del material endescomposición.

La temperatura natural debe ser afectada con moderación. Las altas temperaturas sonimportantes en un periodo corto, no se debe realizar una elevación artificial de latemperatura, aunque fuera para alcanzar la higienización, puesto que, la población demicroorganismos es perturbado. Las temperaturas > 60 °C no deben durar muchotiempo, y para evitarlo se debe tomar en cuenta una adecuada disipación de calor,especialmente en sistemas cerrados. Se debe evitar también un excesivo enfriamiento.

Para la eliminación de la gran variabilidad de la composición de residuos orgánicos, esimportante que todos pasen a los rangos de temperatura de 30 - 65 °C. Sólo de estamanera se garantiza la disponibilidad de cada uno de los componentes para sudegradación por los microorganismos especializados en degradación de undeterminado grupo de sustancias.

Influencia del valor de pHA pH bajo (< 6) se paraliza la biodegradación. En la primera fase, no obstante, ladegradación originada por procesos de hidrólisis de ácidos orgánicos, muy olorososdisminuye el pH. Con un suministro suficiente de oxígeno, éstos se degradanrápidamente de nuevo, puesto que se genera un estado de equilibrio.

En condiciones anaerobias, predomina la formación de ácidos que se van a degradar.Por esta razón se debe evitar largos intervalos de tiempo de recojo y almacenamientode residuos orgánicos fácilmente degradables, por ejemplo, residuos de cocina,residuos de verduras. El material suministrado se prepara diariamente y se pone en lapila. Al almacenar en recipientes de recojo o montones grandes no es seguro elsuministro adecuado de oxígeno.

A valores especialmente bajos de pH, la adición de cal puede ser útil, pero el dosificadodebe realizarse con mucho cuidado. Experimentos al respecto muestran que para laadición de cal de 0,2 % no hubo éxito, pero para el 0,4 % sí lo hubo y para un 0,6 % seelevó demasiado el pH. Se convirtió el NH4 a NH3, generando un olor muy fuerte degas (figura 24). Dado que la dosis exacta depende en gran medida del material, no serecomienda la adición de cal en la operación rutinaria.

Medidas en contra de formación de olor: procesamiento rápido de los residuos entrantes

mezcla de material estructural suficiente, para aumenta el volumen de poro

evitar condiciones anaeróbicas

rápida derivación de lixiviados, pues está cargado de fuerte olor



Figura 24: Emisiones de olores por amoníaco (fuente: BINNER, 2012c)

Anteil von Ammoniak an der Summe (NH4 + NH3)in Abhängigkeit vom pH - Wert

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

pH-Wert

Ant

eil a

n A

mm

onia

k

alta concentración deamonio existe bajocondiciones ácidas

encima pH > 7el amonio se libera como

amoníaco

proporción de amoníaco en suma (NH4 + NH3)en relacion de pH

pH

prop

orci

on d

e am

onia

co

© Erwin Binner


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

pH-Wert

Ant

eil a

n A

mm

onia

k



amoníaco


pH

prop

orci

on d

e am

onia

co


0%

10%

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

pH-Wert

Ant

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amoníaco


pH

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10.3.3 LixiviadoLas emisiones de lixiviado mayormente dependen del clima local, es decir, si hayprecipitación o no. Se diferencia entre los lixiviados endógenos el agua de proceso yagua de compactación, y asimismo se distingue el lixiviado exógeno, que es causadopor exceso de riego o lluvia.

El lixiviado endógeno está altamente contaminado con orgánicos (similar a las aguasresiduales domésticas), pero sólo se produce en pequeñas cantidades. Lixiviadosexógenos depende de la cantidad de lluvia. Pero cuanto más grande es la cantidad,son más bajas las concentraciones de contaminantes.

El lixiviado se debe derivar de la superficie de la pila lo más rápido posible. La succióndel agua al centro de la pila impide la convección (suministro de oxígeno) y generacondiciones anaerobias, por lo tanto, conduce a la emisión de olores.

La cantidad de lixiviados pueden disminuirse a través de las siguientes medidas:

pretratamiento lo más pronto posible

pretratamiento eficiente y cuidadoso (capacidad de agua)

cubrir el material de ingreso (techo)

área de almacenamiento impermeable

sistema de colección de lixiviado

agua colectada, usar para mojar las pilas o tratar antes de derivar en el ambiente

preservar de la lluvia durante la descomposición (cubrir con techo o geotextil)

impermeable área de degradación intensiva

frecuencia de volteo depende del contenido de agua

controlada adición de agua (mojado)

sistema de colección de lixiviado



10.3.4 PatógenosLos posibles patógenos que deben ser eliminados durante el proceso de compostajeson:

patógenos de humanos y animales (bacteria, hongos, virus, parásitos)

patógenos de plantas (mosaico del tabaco), virus y hongos

animales destructivos (nematodos)

semillas de mala hierba (no son patógenos)

En el proceso de compostaje se debe asegurarse que los gérmenes patógenos seandestruidos. La destrucción se garantiza con altas temperaturas y algunos metabolitosantibióticos de degradación aeróbica. El efecto de la temperatura depende de altastemperaturas y la duración de la exposición. Por lo tanto, diferentes temperaturas yregímenes de tiempo son posibles. En sistemas abiertos en las zonas de costado no sealcanza alta temperatura por ello se requiere volteo, para que la zona del costadollegue al centro. En cambio, para sistemas cerrados, se tiene reactores aislados, porello todo el material alcanza la misma temperatura y por lo tanto no se requiere volteo.En condiciones optimizadas del proceso de compostaje con abastecimiento deoxígeno, el contenido de agua debe ser mayor (>) de 40 %.

De acuerdo a las temperaturas, se tiene los 3 casos siguientes:

a) Temperatura > 65 °CAutocalentamiento, hasta > 65 °C

en sistema abiertotiempo de exposición: 2x3 días (6 días y un volteo cada 3 días)

en sistema cerradotiempo de exposición: 1x3 días (3 días, sin volteo)

b) Temperatura > 60 °CAutocalentamiento, hasta > 60 °C

en sistema abiertotiempo de exposición: 3x3 días (9 días y dos volteos cada 3 días)

en sistema cerradotiempo de exposición: no definido

c) Temperatura > 55 °C (figura 25)Autocalentamiento, hasta > 55 °C

en sistema abiertotiempo de exposición: 10 días y 3 volteos dentro de los 10 días

en sistema cerradotiempo de exposición: 4 días, sin volteo



Figura 25: Higienización, ejemplo > 55 °C (fuente: BINNER, 2014f)

© Erwin Binner

05

10152025303540455055606570

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20duración del proceso de compostaje (días)

tem

pera

tura

(°C

)

temperatura > 55 °C

2,5 días 2,5 días2,5 días2,5 días

volteo 1 volteo 3volteo 2

higienización

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20duración del proceso de compostaje (días)

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(°C

)

temperatura > 55 °C

2,5 días 2,5 días2,5 días2,5 días

volteo 1 volteo 3volteo 2

higienización

10.3.5 Emisión de Gases de Efecto Invernadero (GEI)Durante el compostaje se produce por lo general la formación de gases de efectoinvernadero relevantes, tales como el metano (CH4, tiene factor del 25, IPPC, 2007),óxido nitroso (N2O, tiene el factor de 298, la IPPC, 2007) y despreciables pequeñascantidades de carbono orgánico volátil (VOC). Cuando se reduce los residuosorgánicos domiciliarios se tiene como resultado la reducción de efecto invernaderoporque el dióxido de carbono (CO2) es neutral para el efecto invernadero (debido a quese origina de la fotosíntesis de CO2 captado de la atmósfera).

En plantas de compostaje que funcionan correctamente, las cantidades de lasemisiones relevantes de gases de efecto invernadero son extremadamente bajas. Laproporción del total de emisiones GEI de Austria debidas al compostaje representansólo entre 0,03 y 0,06 % (fuente: BMLFUW, 2005).

Mientras que el metano se forma bajo condiciones anaerobias (deficiencia de oxígeno)se origina N2O sólo para alto suministro de oxígeno y temperatura menor (<) de 40 °C.Una baja relación C/N (exceso de nitrógeno) aumenta la formación de N2O porque nohay suficiente C presente, con el fin de integrar el contenido total de nitrógeno en lamasa de los microorganismos.

La formación simultánea de los dos componentes "antagónicos" (metano y N2O) nopuede ser posible pues ambos componentes se impiden simultáneamente. Se puedecualquiera de los dos minimizar, metano (se genera más N2O) o N2O (se genera másmetano).

Durante la principal degradación (temperaturas 40 - 65 °C) por lo tanto se debe tomaren cuenta un suministro adecuado de oxígeno para evitar la formación de metano. Seproduce N2O, de acuerdo a la experiencia, en esta etapa sólo en muy pequeñascantidades.



Durante la maduración es lo contrario, los procesos de biodegradación y por lo tanto lademanda de oxígeno se vuelven mucho menores. Se debe evitar a las altas tasas deventilación y alta frecuencia de volteo. Se debe tomar en cuenta desde la preparacióndel material para obtener una relación apropiada de C/N (25 - 35).

Los biofiltros presentan una fuente de emisiones de N2O, que se emplean para eltratamiento del aire residual en sistemas cerrados. En el biofiltro se capta NH3 y luegose convierte en N2O. Por lo tanto, el biofiltro se debe combinar con un lavador de ácidopara la separación de amoníaco.

10.4 Requerimientos de calidad y usos del compost

10.4.1 CalidadEn el Perú no se cuenta con estándares de calidad para diferentes usos, pero podemostomar como ejemplo el reglamento Austriaco de calidad de compost(Kompostverordnung, BGBL. 2001), los cuales exigen bajo contenido de metales y otroscontaminantes; otros parámetros (no regulados en el reglamento) son el alto contenidode nutrientes, alto contenido de compuestos orgánicos (humus), entre otros. En elcuadro 8 se presentan los parámetros de calidad.

Cuadro 8: Calidad del compost de acuerdo a uso (fuente: BGBL. 2001)

Parámetros

Calidad A+uso en la

agriculturaorgánica o enla agricultura

en general

Calidad A

uso en laagricultura en

general

Calidad B

no uso en laagricultura 1)

Cadmio (Cd) [mg/kg MS] 0,7 1 3Cromo (Cd) [mg/kg MS] 70 70 250Cobre (Cu) [mg/kg MS] 70 150 500Mercurio (Hg) [mg/kg MS] 0,4 0,7 3Níquel (Ni) [mg/kg MS] 25 60 10Plomo (Pb) [mg/kg MS] 45 120 200Zinc (Zn) [mg/kg MS] 200 500 1 800

MS: muestra seca 1) uso en recultivación, por ejemplo, en relleno sanitario

De acuerdo a la experiencia, se recomienda además los siguientes parámetros:

sólidos volátiles mayor que 20 % MS y

conductividad eléctrica menor que 4 mS/cm, según el método 1/10, es decir,10 gramos de compost seco en 100 ml de agua destilada, luego agitar dos horas,filtrar y medir



10.4.2 Aplicación del compostEl compost es empleado como acondicionador de suelos por lo siguiente:

adiciona sustancias orgánicas, como humus

desarrolla, conserva y acondiciona la estabilidad del agregado y estructura delsuelo

mejora de la retentividad del agua

incrementa la actividad biológica y los efectos fitosanitarios (los cultivos norequieren plaguicidas)

gradual (lenta) liberación de nutrientes (N, S, P) para las plantas y organismos desuelo minimiza el lavado de nutrientes por la lluvia, esto evita que se conduzcanutrientes a las aguas subterráneas

eap ingenierÍa ambiental curso: gestiÓn ambiental y...

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