El compostaje es el proceso de transformación aeróbica de los materiales orgánicos contenidos en los residuos por medio de la actividad de los microorganismos.
Durante el desarrollo del proceso de compostaje, los microrganismos presentes en los residuos se nutren de parte del carbono y del nitrógeno disponible, así como de otros elementos. Al avanzar el ciclo, la temperatura comienza a incrementarse por el calor generado en las oxidaciones biológicas.
La materia orgánica actúa como aislante, por lo que parte de este calor queda retenido en la pila del compost. Cuando la descomposición se retrasa, la pila se enfría. Los constituyentes químicos de los residuos se alteran como resultado de esta actividad microbiológica.
Este cambio en la naturaleza de la materia orgánica consiste principalmente en un enriquecimiento en sustancias húmicas.
El proceso de compostaje debe tener como resultado un producto estabilizado, con un alto valor fertilizante para ser empleado en los suelos, fácilmente manipulable y almacenable, y su empleo directo en el suelo no debe provocar efectos adversos.
De acuerdo a estas características, el compost debe ser inocuo, un producto estabilizado, fruto de una etapa inicial de descomposición y de un proceso de humidificación.
Sin embargo, la utilización directa de los residuos puede suponer una fuente de contaminación, ya que además de que presentan metales pesados, contaminantes orgánicos, patógenos, etc., el uso de una materia orgánica poco estabilizada podría dar lugar a diversos procesos negativos para el cultivo, como la disminución del oxígeno a nivel del sistema radicular, la elevación de la temperatura del suelo, o el bloqueo en la asimilación del nitrógeno. Por todo ello, es aconsejable someter a los residuos a un proceso de estabilización controlado, que permita obtener un producto final o “compost” que pueda ser utilizado para su aplicación al suelo sin provocar efectos negativos.
En función de la evolución del proceso de compostaje es el siguiente:
- Mesofílico (12- 24 h). La masa vegetal está a temperatura ambiente y los microorganismos mesófilos se multiplican rápidamente.
Como consecuencia de la actividad metabólica la temperatura se eleva y se producen ácidos orgánicos que hacen bajar el pH.
- Termofílico (días-semanas). Cuando se alcanza una temperatura de 40 ºC, los microorganismos termófilos actúan transformando el nitrógeno en amoníaco y el pH del medio se hace alcalino.
A los 60 ºC estos hongos termófilos desaparecen y aparecen las bacterias esporígenas y actinomicetos. Estos microorganismos son los encargados de descomponer las ceras, proteínas y hemicelulosas.
- De enfriamiento. Cuando la temperatura es menor de 60 ºC, reaparecen los hongos termófilos que reinvaden el mantillo y descomponen la celulosa. Al bajar de 40 ºC los mesófilos también reinician su actividad y el pH del medio desciende ligeramente.
- De maduración. Es un periodo que requiere meses a temperatura ambiente, durante los cuales se producen reacciones secundarias de condensación y polimerización del humus.
PROCESOS DE ELABORACIÓN DEL COMPOST
Las principales características del proceso son las siguientes:
- Pretratamiento y mezcla de la materia orgánica: si procede de residuos domésticos, se separan los materiales inertes que contenga, y si procede de residuos vegetales, éstos deben ser triturados.
- Fermentación: Descomposición de la materia orgánica. Se controla la temperatura, el grado de aireación y la humedad del material en fermentación, mediante la aportación de aire y riego periódico. Los olores se controlan utilizando sistemas de extracción y biofiltros. Este proceso puede llevarse a cabo en túneles cerrados o en parvas al aire libre.
- Maduración:
- Maduración dinámica: Estabilización de la masa anteriormente fermentada. Requiere aportación de aire y agua y se realiza en parvas situadas al aire libre, pero bajo cubierta.
- Maduración estática: mejora la calidad del compost.
- Afino: elimina impurezas y la fracción gruesa.
Ecuación General de compostaje:
- Proceso Aerobio
En este caso la materia orgánica contenida en los residuos se va a degradar de forma biológica mediante su oxidación y la acción de diversos organismos presentes en los residuos tales como Microsporium, Aspergillus o Penicillium.
Las etapas del proceso son:
A. Recepción de materiales: a la entrada de la planta existe una zona para el control y pesaje de materiales, tanto para los residuos que entran como para los productos y subproductos de salida
El sistema de alimentación desde la zona de recepción a la etapa de tratamiento, se lleva a cabo mediante puentes grúa y tolvas de alimentación
B. Clasificación de materiales que pueden ser reciclados y homogeneización.
La clasificación de los materiales tiene un doble objetivo, por un lado separar aquellos que son susceptibles de ser reciclados y por otro, limpiar la materia orgánica fermentable de los elementos no deseables para el compost.
Para ello, en primer lugar se lleva a cabo una separación manual de los materiales voluminosos, mediante triaje manual. A continuación se utilizan trómeles, cintas transportadoras y separadores mecánicos y electromagnéticos, para llevar a cabo la separación de los residuos que pueden ser reciclados.
La homogenización consiste en lograr la granulometría adecuada con el objeto de favorecer el proceso de fermentación.
Esta fase se lleva a cabo en los pasos siguientes:
- Separación previa de objetos voluminosos.
- Cribado, aproximadamente entre 60 y 100 mm de diámetro, a partir de la cual se obtiene el “hundido de trómel” que es fundamentalmente materia orgánica y va a fermentación.
- La fracción de tamaño superior al paso del trómel va a una línea de recuperación de materiales con destino a reciclaje.
Materia biodegradable + O2 + H2O Þ Compost (Humus) + CO2 + H2O + Calor
C. Fermentación: degradación biológica de la materia orgánica mediante oxidación, por acción de bacterias termófilas. Las temperaturas superiores a 50ºC aseguran la destrucción de organismos patógenos y parásitos, aunque ciertas esporas y quistes resistan, por lo que finalmente el compost tendrá carácter inocuo.
Este proceso de fermentación puede darse de manera natural, si se realiza al aire libre, volteando periódicamente las pilas. Para ello se precisan grandes extensiones de terreno y la duración es, de al menos, 6 semanas.
Se habla de un proceso de fermentación acelerada cuando ésta se da en naves cerradas. Se consigue controlar mejor el proceso ya que se lleva a cabo la fermentación controlada con medios mecánicos que provocan un continuo trasiego de la masa. En este caso hay un mayor control de las condiciones de temperatura, humedad y aireación. En este caso la fermentación se lleva a cabo en un plazo máximo de tres semanas.
Planta de Compostaje de las Dehesas (Madrid).
D. Afino: clasificación de materiales para alcanzar la granulometría deseada y separación de materiales no deseables.
Para ello, se procede a realizar una clasificación en trómel de diámetro 25mm y la separación de inertes a través de mesas densimétricas, overband..etc.
E. Maduración: Depósito del compost al aire libre, en montículos de 2/3 metros de altura. Este compost es volteado periódicamente con el objeto de evitar malos olores y lograr la estabilización del mismo.
Arriba las etapas del compostaje de la fracción orgánica de residuos municipales recogida separadamente: (Fuente: Huerta et al, 2010.Guía para la recogida separada y gestión de la fracción orgánica.)
Planta de Compostaje de Villanueva de la Cañada (Madrid).
- Proceso Anaerobio o Biometanización
En este caso se produce la degradación biológica de la materia orgánica en ausencia de oxígeno, con la presencia de bacterias metanogénicas e hidrolíticas, contenidas en los residuos.
En este proceso se obtiene:
- Compost, de características similares al obtenido en el proceso aerobio.
- Biogás, cuya composición mayoritaria es metano y dióxido de carbono. Este biogás es empleado para el consumo propio de la planta o se vende a terceros.
Las etapas del proceso, en este tipo de plantas son:
- Recepción de materiales: la entrada y recepción de materiales funciona de igual forma que en el proceso aerobio.
- Clasificación de materiales que pueden ser reciclados y homogeneización. En este punto se adiciona agua y calor de forma simultánea al proceso de mezclado de la materia orgánica fermentable con el fin de homogeneizar los materiales. Esta operación se realiza en mezcladores.
- Fermentación: la materia orgánica se introduce en digestores a condiciones constantes de humedad y temperatura. Durante este proceso que dura de 2 a 3 semanas, se produce el biogás que se depura y almacena para ser utilizado como fuente de energía. Su composición oscila entre un 50-60 % de metano, un 30-40% de dióxido de carbono y pequeñas trazas de óxidos de nitrógeno, sulfhídrico y otros gases inertes.
- Lavado y Secado (Afino): la materia orgánica digerida se extrae de los digestores y pasa por una etapa de lavado y secado para eliminar los rechazos que hayan quedado y retirar el sobrante de agua con el objeto de su comercialización posterior.
- Maduración: Depósito del compost al aire libre, en montículos de 2/3 metros de altura. Este compost es volteado periódicamente con el objeto de evitar malos olores y lograr la estabilización del mismo.
En instalaciones de tratamiento de residuos de competencia municipal de mayor capacidad se combinan tratamientos anaerobios con los aerobios con la finalidad de aprovechar las ventajas energéticas del biogás generado en la fase anaerobia y facilitar que al tratamiento aerobio (compostaje) llegue un material que haya reducido tanto la masa como la problemática y pueda ser estabilizado con mayor facilidad.
A continuación se muestra una comparativa de las distintas etapas en que se desarrollan los dos tratamientos biológicos: