PRESIDENCIA DE LA REPUBLICA OFICINA DE PLANEAMIENTO Y PRESUPUESTO UNIDAD DE DESARROLLO MUNICIPAL

ORGANIZACION PANAMERICANA DE LA SALUD ORGANIZACION MUNDIAL DE LA SALUD

OPS/HEP/HES/URU/02.99

MANUAL PARA LA ELABORACION DE COMPOST BASES CONCEPTUALES Y PROCEDIMIENTOS

El presente documento no es una publicacin de la Organizacin Panamericana de la Salud (OPS), sin embargo, todos sus derechos le estn reservados. El documento puede ser utilizado para reproduccin o traduccin, parcialmente o en su totalidad, no obstante, no puede ser utilizado para la venta ni con propsitos comerciales. Las opiniones expresados son de exclusiva responsabilidad de los autores.

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Manual preparado por: Ing. Daniel Sztern, MGA Lic. Miguel A. Pravia Oficina de Planeamiento y Presupuesto Unidad de Desarrollo Municipal

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CONTENIDOINTRODUCCION CAPTULO I RESIDUOS ORGNICOS Definiciones CLASIFICACIN DE LOS RESIDUOS Criterios FUENTES DE RESIDUOS ORGNICOS Actividad agropecuaria Actividad agroindustrial Industria lctea Industria frigorfica Industria cerealera Industria Aceitera y Granos Oleaginosos Industria de la pesca Industria forestal Residuos slidos urbanos ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS ORGNICOS Los residuos como fuente de Alimento Animal Los residuos como fuente de Energa Los residuos orgnicos como materia prima para la produccin de Abonos Orgnicos CAPITULO II LA ELABORACIN DEL COMPOST Consideraciones Previas Definiciones COMPOSTAJE AERBICO: descripcin general del proceso SISTEMAS DE COMPOSTAJE Sistema en Camellones o Parvas Sistema en Reactores CARACTERSTICAS DE LOS RESIDUOS A COMPOSTAR Relacin Carbono-Nitrgeno (C/N) Estructura y Tamao de lo Residuos Humedad El pH La Aireacin EL PRECOMPOSTAJE COMO DISEAR Y OPERAR UN SISTEMA DE COMPOSTAJE AEROBICO Aspectos cualitativos Aspectos cuantitativos Unidad de Compostaje (Uc) Diseo del Camelln o Parva El Tiempo de Compostaje (Tc) Area de Compostaje Preparacin de las Canchas Dimensin de la Cancha 3

4 MANEJO DEL SISTEMA Aireacin y Homogeneizacin de la masa en Compostaje Cuando airear y cuando regar Control de la Temperatura Control de Humedad Control de aireacin y riego por temperatura El PROCESO DE REFINACION RENDIMIENTOS ACOPIO Y EMPAQUE ASPECTOS SANITARIOS ASPECTOS AMBIENTALES CONSIDERACIONES FINALES EL ABC DE COMPOSTAR LA MICROBIOLOGIA: UNA HERRAMIENTA PARA

ANEXO 1

INTRODUCCIN CICLO DE LA MATERIA EN LA NATURALEZA Ciclos del Carbono y del Oxgeno Ciclo Del Nitrgeno Asimilacin Fotosinttica Amonificacin Nitrificacin Denitrificacin Fijacin de Nitrgeno Ciclo del Azufre Asimilacin del Sulfato Formacin SH2 Reduccin de Sulfatos Oxidacin SH2 y del Azufre Ciclo del Fsforo EL MUNDO MICROBIANO Protistas Eucariticos Los Hongos Protistas Procariticos Algas Verdeazuladas Las Bacterias CLASIFICACION DE LAS BACTERIAS Los Virus CONCEPTOS SOBRE NUTRICIN Y CRECIMIENTO MICROBIANO Factores Orgnicos de Crecimiento Requerimientos de Carbono Requerimientos de Nitrgeno y Azufre Requerimientos de Oxgeno Sintrofa Crecimiento 4

5 L a concentracin de nutrientes en la velocidad de crecimiento La Temperatura y la velocidad de crecimiento

CONCEPTOS SOBRE METABOLISMO MICROBIANO La fermentacin La respiracin Respiracin Aerbica Respiracin Anaerbica Resumen ANEXO 2 I. CONVENIO MGAP IMM Introduccin y Antecedentes Objetivos del Convenio MGAP/DSA MM/UDA Actividades Realizadas Actividades Futuras CONCLUCIONES PRELIMINARES Informacin de campo Informacin de laboratorio

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INTRODUCCIN El presente trabajo est dirigido a tcnicos que trabajen con residuos slidos, con experiencia y conocimientos del tema. Se aconseja la lectura previa al trabajo del Anexo I: El ABC de la microbiologa...., por contener conceptos claves para la comprensin global del documento. El objetivo de la presente obra es dar al lector, fundamentalmente a aquellas personas que desde los gobiernos locales tienen la responsabilidad de la gestin de residuos una herramienta prctica para transformar en forma razonable, equilibrada y fundamentalmente ecolgica y ambientalmente deseable una parte importante de los desechos slidos de distintos orgenes. Tengamos en cuenta que para que algo sea considerado "residuo", previamente existi la decisin de uno o varios individuos de que ese objeto, deja de tener utilidad o valor para ser un desecho y desprenderse del mismo. Es en definitiva una eleccin, un acto de libertad individual. Asimismo esperamos que sea de utilidad para interesados en el tema que participan en organizaciones no gubernamentales, productores agrcolas, empresarios o todo aquel interesado y comprometido con el cuidado y conservacin de los recursos y la calidad de vida. El concepto subyacente en todo el presente trabajo se basa en la consideracin de la Tierra como objeto ecolgico: un sistema que del exterior recibe nicamente aporte de energa, por lo tanto todo el resto de los recursos es finito. Consideremos cuales son las formas bsicas ms habituales de disposicin final de residuos hoy en nuestro planeta: (a) Vertedero sin control o semicontrolado (b) Relleno sanitario En el primero caso (a) resultan obvios los problemas ambientales que se generan, al no existir total o parcialmente control de lixiviados, gases ni elementos arrastrables por el viento (plsticos u otros) El segundo mtodo (b), presenta menores problemas ambientales y permite la recuperacin de energa mediante el aprovechamiento del biogs, mezcla de gases generados durante la descomposicin anaerobia de los residuos, constituido bsicamente por metano. Los dos sistemas tienen en comn retirar materias del sistema, lo cual es sorprendente si tenemos en cuenta cualquier ecobalance si recordamos lo mencionado previamente respecto a lo limitado de los recursos disponibles.

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7 Los residuos orgnicos ocupan en el mundo un lugar prioritario desde el punto de vista cualitativo y cuantitativo. Constituyen entre el 30 y el 65 % de los residuos domiciliarios, segn lugar y clima, ms del 85% de los residuos considerados agrcolas y un porcentaje no despreciable de residuos industriales, fundamentalmente vinculados a las agroindustrias. Dar una respuesta a los residuos agrcolas, significa reducir sustancialmente el volumen de lo que consideramos residuos, la fraccin orgnica de los mismos ser materia prima de los procesos de compostaje. El compost es un material al que se llega por biotecnologas de bajo coste, que nos permite mantener la materia orgnica dentro del ciclo natural, no incinerndola ni "ensilndola", con difcil y cara recuperacin, como sera el caso de los rellenos sanitarios. Es un mejorador de suelos, sumamente til en el combate a la erosin, en la mejora de los cultivos en cuanto a cantidad y calidad de los mismos. Su produccin trae beneficios directos e indirectos si consideramos los beneficios en la produccin, la mano de obra que ocupa su procesamiento, las posibilidades de obtener producciones ambientalmente sanas, la disminucin de materia a eliminar y su valor como elemento formativo ambiental. En ltima instancia, el compost podemos considerarlo como un bien "ambiental - social": por los beneficios ambientales que vimos, a los que debemos sumar que disminuye la cantidad de agroqumicos requeridos por los cultivos donde es aplicado y al considerar que devolvemos a la sociedad un bien que fue generado por ella, evitando el agotamiento del humus y tierras productivas. Como desarrollaremos durante la obra, es sumamente importante la materia prima, los residuos, de los que partimos para obtener el compost. Podemos partir de residuos mezclados, haciendo su clasificacin en una planta de produccin o podemos hacer su separacin en la fuente de generacin. No hay recetas universales, cada uno debe hacer sus estudios de posibilidades, factibilidad tcnica, econmica y ambiental para tomar sus decisiones. De cualquier manera, en el caso de residuos domiciliarios, para el que le convenga separarlos en origen le recomendamos la experiencia obtenida por Brian Matthews en el Condado de Alameda (EEUU), donde exitosamente aplicaron la simplicidad: W & D (wet and dry) o sea la separacin en hmedo y seco. Este procedimiento es conciso y claro evitando confusiones por parte de quienes deben aplicarlo. Tratamos de volcar nuestra experiencia prctica de ms de doce aos de trabajo continuo en gestin de residuos e investigacin en el mismo campo: desde el punto de vista biotecnolgico terico y aplicado, y tambin considerando los aspectos operativos tanto de la produccin de compost como de las fases anteriores de la gestin global de la basura. En definitiva, el compost puede ser una respuesta coherente para la minimizacin de los residuos dentro de la fraccin de los mismos ms difcil de reducir, porque su generacin corresponde usualmente a necesidades primarias de alimentacin. Esperamos que nuestro trabajo les resulte claro y til, para que entre todos, asumiendo cada uno su responsabilidad podamos mejorar nuestro entorno. 7

8 CAPTULO I RESIDUOS ORGNICOS: FUENTES Y ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DEFINICIONES A esta altura de la civilizacin en que vivimos, inmersos en nuestra sociedad de consumo, resulta complejo realizar una definicin clara y sencilla de lo que se entiende por Residuo o Desecho, trminos frecuentemente utilizados como sinnimos. Si bien se citarn las definiciones de algunos autores, una breve reflexin sobre estos trminos clarificar la base conceptual sobre la que desarrollar este captulo. En funcin de los recursos disponibles, los desechos, son materiales fuera de lugar y desde el punto de vista econmico son el producto del uso ineficiente de los recursos en la produccin de bienes y servicios demandados por la sociedad (Instituto Mexicano de Tecnologas Apropiadas, 1982). La OCDE, define a los residuos como aquellas materias generadas en las actividades de produccin y consumo que no alcanzan en el contexto que son producidas ningn valor econmico; ello puede ser debido tanto a la falta de tecnologa adecuada para su aprovechamiento como a la inexistencia de un mercado para los productos recuperados. Segn la CEE (Directiva 75//442) residuo es cualquier sustancia u objeto del cual se desprenda su poseedor o tenga la obligacin de desprenderse en virtud de las disposiciones vigentes. En su acepcin ms sencilla y en general los residuos son partes que quedan de un todo, de un cuerpo, luego que han sufrido un proceso de transformacin natural o artificial que puede modificar o no sus caractersticas fsico-qumicas y estructurales iniciales. En trminos estrictamente fsicos, los residuos son consecuencia de la transformacin de la materia y la energa (Pravia, M.A., Sztern, D., 1996). En el caso especfico de los residuos agrcolas Grundey, K., (1982), los define como todo aquel material sobrante o desperdiciable generado en un establecimiento agropecuario. Los elementos qumicos necesarios para el mantenimiento de la vida, se encuentran en nuestro planeta en una cantidad limitada. Dado que no existen fuentes exteriores que aporten dichos elementos, la continuacin de la vida solo es posible si en la naturaleza se cumple el recambio cclico de estos elementos. Bajo este enfoque, el trmino residuo no parece pertenecer a ningn ciclo natural. (Pravia, M.A., 1995). Basados en estas consideraciones preliminares se podra definir un residuo como un recurso fuera de las coordenadas espacio-tiempo de inters inmediato para el Universo Antrpico (Pravia, M. A. 1996)

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CLASIFICACIN DE LOS RESIDUOS La clasificacin de los residuos, admite varios enfoques y la consideracin de distintos parmetros. El criterio aplicable para la clasificacin estar sujeto a los objetivos planteados. Para la clasificacin, se consideran entre otros parmetros: origen o actividad emisora, toxicidad y peligrosidad, tamao, naturaleza qumica de los materiales emisores, parmetros fsico qumicos en general. Toda clasificacin tiende a simplificar la realidad y no abarca todos los caso posibles que se generan por la heterogeneidad en la composicin de la naturaleza qumica e interrelaciones directas e indirectas de las actividades generadoras. Realizada esta aclaracin, aplicaremos como criterio de clasificacin, para los objetivos de este Manual, la naturaleza qumica de los materiales emisores y aquellas actividades que generan residuos con neto predominio de materiales orgnicos. La clasificacin por la naturaleza qumica permite establecer dos categoras de residuos: residuos inorgnicos o abigenos y residuos orgnicos o bigenos Residuos inorgnicos: incluye todos aquellos residuos de origen mineral y sustancias o compuestos sintetizados por el hombre. Dentro de esta categora se incluyen habitualmente metales, plsticos, vidrios, etc. Desechos provenientes de agrotxicos, agroqumicos, fitosanitarios y agroveterinarios, son en su mayora de origen sinttico y con un gran efecto residual. Si bien estos residuos requieren un anlisis particular y no son objeto de este trabajo, debe considerarse que los mismos representan importantes insumos en los sectores productivos y su efecto residual puede modificar sustancialmente las caractersticas y propiedades de los residuos orgnicos. Residuos orgnicos: se refiere a todos aquellos que tienen su origen en los seres vivos, animales o vegetales. Incluye una gran diversidad de residuos que se originan naturalmente durante el ciclo vital, como consecuencia de las funciones fisiolgicas de mantenimiento y perpetuacin o son producto de la explotacin por el hombre de los recursos biticos. El contenido de humedad es otro parmetro a considerar en los residuos orgnicos. La humedad vara de un pequeo porcentaje, como en el caso de residuos de cosechas, hasta un 90% en el caso de lodos, aguas negras y otros desechos lquidos. El contenido en humedad, puede llegar a condicionar, las alternativas de tratamiento.

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FUENTES DE RESIDUOS ORGNICOS Actividad agropecuaria

En esta actividad, se generan una gran variedad de residuos de origen vegetal y animal. Los residuos vegetales estn integrados por restos de cosechas y cultivos (tallos, fibras, cutculas, cscaras, bagazos, rastrojos, restos de podas, frutas, etc., procedentes de diversas especies cultivadas. El contenido de humedad de este tipo de residuos es relativo dependiendo de varios factores. Caractersticas de las especies cultivadas, ciclo del cultivo, tiempo de exposicin a los factores climticos, manejo, condiciones de la disposicin, etc. Entre los residuos animales, se incluyen excrementos slidos y semislidos (estircoles) y lquidos purines. Desechos de faena, cadveres, sobrantes de suero y leche, etc. Los estircoles y purines son los residuos que presentan mayor inters por la concentracin espacial que alcanzan en producciones como la lechera, suinicultura, avicultura, feed-lots, entre otros y por el impacto ambiental negativo que producen en la mayora de los casos. Estircoles: es una descripcin general de cualquier mezcla de heces, orines y desperdicios. La composicin fsico-qumica del estircol vara de una produccin agropecuaria a otra, dependiendo entre otros factores del tipo de ganado, de la dieta, y de las condiciones bajo las cuales se produce el estircol. Purines: a diferencia de los estircoles los purines tienen un alto contenido de agua, por lo que son manejados como lquidos. Actividad agroindustrial

Existe una gran diversidad de residuos generados en la actividad agroindustrial. Las caractersticas cuantitativas y cualitativas de los mismos dependen de numerosos factores, entre otros:

caractersticas de las materias primas procesos de industrializacin intensidad de la produccin caractersticas de los productos obtenidos

Muchos residuos de las actividades agroindustriales son reutilizados a travs de alternativas que se aplican desde hace ya algunos aos, con menos o mayor grado de eficacia. Para otros residuos agroindustriales an no existen alternativas de transformacin en insumos tiles dentro de un marco econmico viable. Industria lctea

Los residuos de mayor volumen generado corresponden a derivados del suero de manteca y de quesera. El suero de manteca tiene una composicin similar a la leche descremada, con un contenido ms alto de grasa y menor de lactosa. Resulta del batido de la crema y su posterior separacin en suero y manteca. Este residuo ha sido ensayado en la alimentacin animal, directamente o como complemento de raciones.

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11 El suero de quesera no contiene casena y presenta un bajo valor en lpidos y minerales, es la fraccin lquida que se separa de la cuajada, siendo desechado prcticamente en su totalidad. Industria frigorfica

La faena de bovinos, ovinos y en menor grado de suinos y aves de corral, genera importantes volmenes de residuos. Entre estos se destacan excretas, cueros, pieles vsceras, contenidos digestivos, pelos, plumas, sangre y huesos. Parte de la sangre de la faena es derivada a la industria de alimentos para animales. Es utilizada tambin para la fabricacin de productos qumicos y harina de sangre. Algunas vsceras pueden ser empleadas en chacineras o bien para la fabricacin de harinas (harina de hgado y de carne). Otra alternativa que no ha tenido gran desarrollo es la produccin de SVC (silo de vsceras, sangre y contenido ruminal). Los huesos son empleados tradicionalmente para harinas, sales de ganado, entre otros usos industriales. Cueros, plumas, recortes de pelos y pieles, as como contenido ruminal y excreta son residuos para los que no se han propuesto alternativas vlidas de aprovechamiento. Su tratamiento representa una dificultad para los establecimientos en cuestin, pudiendo generar problemas de carcter sanitario y ambiental. Industria cerealera

Arroz, trigo, maz, sorgo, cebada, avena, leguminosas en grano son los principales cultivos industrializados. En cultivos e industrializacin de cereales la generacin de desechos: pajas, rastrojo y cscaras (caso del arroz), igualan en cantidad a la produccin de granos. Muchos de estos residuos renen los requisitos para la produccin de alimentos con destino al consumo humano o forrajes y piensos para animales. No obstante, para residuos del cultivo e industrializacin del arroz, no se han desarrollado tecnologas sostenibles para resolver la problemtica de los grandes volmenes de emisin. Industria Aceitera y Granos Oleaginosos

Se procesan granos de girasol, soja, colza y lino. Los residuos generados son diversos: cscara, fibras, efluentes lquidos, etc. En general son residuos que contienen 30 a 50% de protena, 15 a 30% de celulosa y bajo contenido en agua. El residuo ms conocido en esta industria es la torta, generado por la extraccin de aceite a la que se someten los granos en la prensa hidrulica. Las tortas y harinas de extraccin, as como otros derivados de la industria aceitera, contienen un importante valor proteico y energtico.

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12 Industria de la pesca

Parte de los residuos generados en esta industria son utilizados para la produccin de harina de pescado, que es usada en la fabricacin de raciones para alimentacin animal. El ensilado de pescado es una alternativa para el tratamiento de residuos o descartes de plantas que tiene amplias posibilidades de desarrollo, ya que no requiere maquinaria ni instalaciones especiales. Es un proceso mediado por microorganismos que permite obtener un alimento para consumo animal con niveles vitamnicos altos, que hasta el momento no ha tenido una gran difusin. Industria forestal

Es una agroindustria en franco desarrollo, que genera volmenes muy importantes de residuos (corteza, costaneros, serrines, etc.). Los residuos representan aproximadamente un 40 a 50% de la materia bruta. Las alternativas de aprovechamiento que se han implantado hasta el momento estn enfocadas a la recuperacin energtica de estos residuos. Residuos slidos urbanos (R.S.U)

La denominacin Residuos Slidos Urbanos hace referencia, en trminos generales, a los residuos generados por cualquier actividad en los centros urbanos y en sus zonas de influencia. No obstante, nos ocuparemos brevemente, slo de aquellos residuos urbanos donde el componente orgnico predomina, estos son: residuos slidos domiciliarios, residuos provenientes de la limpieza y barrido de reas pblicas, residuos del mantenimiento de arbolado, reas verdes, recreativas pblicas y privadas. Residuos slidos domiciliarios Son todos aquellos residuos slidos generados en las actividades que se realizan en un domicilio particular. Varios aspectos caracterizan entre otros estos residuos:

regularidad en la emisin: se producen diariamente, sin discontinuidad. incremento en la emisin: en pocos aos, se ha pasado en Uruguay por ejemplo, de una media de 0,6 kg./habitante /da a valores que oscilan entre 0,7-0,9 kg./habitante/da, tendencia que sigue en aumento. heterogeneidad en su composicin: son una mezcla de desechos de origen orgnico o bitico e inorgnico o abitico, sujeta a variaciones de tipo estacional y zonal. concentracin espacial: una vez efectuada la recoleccin, los residuos domiciliarios son trasladados a un sitio donde se realiza la disposicin final de los mismos.

El componente orgnico de los residuos domiciliarios es la fraccin predominante. Su porcentaje en peso puede variar entre un 55 a 70% del peso total, el resto corresponde a residuos abiticos.

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13 Dentro de esta fraccin orgnica, en trminos generales predominan los desechos de origen vegetal. La relacin residuos vegetales/animales est sujeta a variaciones de tipo estacional muy marcadas en algunas regiones. Si bien los Residuos Slidos Domiciliarios representan cuantitativamente una fuente muy importante de materia orgnica, la separacin de esta fraccin libre de restos inorgnicos ofrece dificultades lo que encarece los costos de recuperacin. Residuos de limpieza, barrido y mantenimiento A excepcin, de los desechos del mantenimiento del arbolado pblico (podas) que son zafrales, el resto de los residuos de la limpieza, barrido y mantenimiento de reas publicas, son de emisin regular. En este tipo de residuos urbanos, representan una fuente de materia orgnica los provenientes del mantenimiento del arbolado, reas verdes, limpieza de ferias vecinales y mercados hortifrutcolas. ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS ORGNICOS La recuperacin, reutilizacin y/o transformacin de los residuos en insumos tiles a los sectores productivos es una opcin con posibilidades, en la medida que las alternativas surjan como consecuencia de un diagnstico objetivo de la problemtica ambiental de cada sector. Las alternativas seleccionadas, deben ser adecuadas tcnicamente a las caractersticas locales, viables econmicamente y sustentables ecolgicamente. Sobre estas bases es posible validar, adecuar y promover tecnologas de alternativa que representen una solucin efectiva y ajustada a cada realidad. Las alternativas que se han manejado con mayor o menor resultado para la reutilizacin y/o reconversin han sido:

los residuos como fuente de alimento animal los residuos como fuente energtica Los residuos orgnicos como fuente abonos

En este captulo haremos una breve resea, de los residuos como fuente de alimento animal y los residuos como fuente de energa, Los residuos como fuente de alimento animal

La utilizacin de los residuos orgnicos de la actividad agropecuaria como fuente de alimento animal, as como la aplicacin directa en el suelo de los mismos como abonos, son quizs las alternativas de reutilizacin de mayor data histrica. La actividad agroindustrial genera una gran cantidad y diversidad de residuos susceptibles de ser transformados en forrajes y piensos para animales. Algunos residuos de la industria de frutas y legumbres, cerealera, lctea y azucarera pueden ser utilizados en forma directa como alimento animal. Otros, como es el caso de la melaza se emplea para la preparacin de ensilados. Muchos desechos de la industria frigorfica e industria del pescado, son la materia prima para la produccin de componentes de raciones por citar algunos ejemplos: harinas de sangre, hgado, hueso pescado, S.V.C. (silo de vsceras, sangre y contenido ruminal), ensilado de pescado, etc. 13

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Los Residuos como fuente de Energa

Los restos de origen bigeno presentan una composicin que se caracteriza por el predominio de macromolculas orgnicas con un alto potencial energtico almacenado como energa qumica de enlace. Si artificialmente degradamos estas macromolculas rompiendo estos enlaces, es posible liberar la energa qumica de enlace. A los recursos de origen bigeno como fuente de energa se le denomina Biomasa, definiendo a esta con fines energticos como la masa de material biolgico que es soporte de dicha energa. Cals Coelho, 1984, establece dos categoras de biomasa como fuentes energticas: Fuentes Primarias y Fuentes Secundarias. Fuentes Primarias: Es aquella biomasa cuya utilidad es la produccin energtica y que no constituye residuo de alguna actividad agroindustrial o utilizacin humana. Fuentes secundarias: Biomasa que siendo subproducto de una primera utilizacin, es susceptible de ser sometida a una conversin energtica adecuada. En segundo trmino es necesario contar con los procedimientos tcnicos que permitan la transformacin de la energa contenida en la biomasa en formas de energa compatible con los equipamientos existentes, diseados para el consumo de combustibles derivados de hidrocarburos. La extraccin de la energa de enlace qumico contenida en la biomasa se puede realizar por diversos procedimientos tcnicos. Stout (1980), clasifica estos procedimientos en dos grandes grupos: procedimientos por va seca y por va hmeda. Procedimientos por va seca: Procesos fsico-qumicos basados en la transformacin de los materiales a altas temperaturas: combustin directa, carbonizacin, pirlisis, gasificacin. Procedimientos por va hmeda: Procesos bioqumicos en el medio acuoso mediados por microorganismos. En este grupo se destacan la biodigestin anaerobia y la fermentacin alcohlica. Biodigestin anaerobia: se puede definir a grandes rasgos como un proceso mesfilo, de degradacin anaerobia de la materia orgnica con la obtencin final de una mezcla gaseosa conocida como biogs. Este contiene aproximadamente entre un 50 a 60% de gas metano y un 30% de dixido de carbono. Adems se obtiene un lodo residual con valor de fertilizante enriquecido y un sobrenadante rico en nutrientes. Los residuos orgnicos solubilizados son descompuestos por Clostrideum y otros anaerobios fermentados, con la formacin de anhdrido carbnico, hidrgeno molecular, amonaco, cidos orgnicos y alcoholes. Esta etapa se denomina acidognesis. Las bacterias reductoras de sulfato, oxidan anaerobicamente el hidrgeno molecular y algunos productos de la fermentacin con la formacin de sulfuro de hidrgeno y acetato. La etapa conocida como fase de metanognesis es medida por organismos cuyo metabolismo energtico al igual que los reductores de sulfato son la respiracin anaerbica. Las bacterias metanognicas utilizan como aceptor final de electrones el anhdrido carbnico y cierta cantidad de carbono orgnico (por ejemplo el grupo metilo del

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15 cido actico) para la oxidacin anaerbica del hidrgeno molecular y algunos productos orgnicos de la fermentacin, con la produccin predominante de gas metano. Fermentacin alcohlica: es un proceso bioqumico mediado por levaduras que degradan los azcares fermentables. El producto final de la fermentacin es el etanol, que es extrado por destilacin fraccionada. Teoricamente los residuos de origen vegetal por su constitucin qumica con neto predominio de poliglicanos son susceptibles de ser fermentados para la obtencin de alcohol etlico o etanol. Industrialmente el etanol se obtiene a partir de caa de azcar, sorgo sacargeno, remolacha, etc. El etanol como combustible, puede utilizarse como sustituto de la gasolina o en mezclas de alcohol-nafta (hasta un 20% de alcohol), sin requerir adaptaciones en los motores. En esta mezcla se eleva el octanaje, con lo que se reduce en gran parte el agregado de compuestos de plomo altamente contaminantes. Los residuos orgnicos como materia prima para la produccin de abonos orgnicos

Parece oportuno en este captulo, discutir algunas definiciones referentes a lo que se entiende por abonos, bioabonos o biofertilizantes. Entendemos genricamente por abonos todas aquellas sustancias o compuestos de origen abigeno o bigeno que presentan alguna propiedad positiva para los suelos y cultivos. Por abonos minerales se entienden sustancias o compuestos qumicos que pueden pertenecer al campo de la qumica inorgnica u orgnica. Son inorgnicos todos los abonos potsicos y fosfatados; entre los nitrogenados, algunos, como la urea y el amonaco, pertenecen a la qumica orgnica. Por contraposicin, los abonos orgnicos o bioabonos, son aquellas sustancias o compuestos de origen bigeno vegetal o animal que pertenecen al campo de la qumica orgnica, y que son en general incorporados directamente al suelo sin tratamientos previos. La aplicacin de estircoles y purines es una prctica tradicional de abonado orgnico. En esta categora se puede incluir los abonos verdes. Si bien potencialmente, la incorporacin al suelo de residuos orgnicos puede llegar a tener algn efecto beneficioso sobre la estructura y fertilidad de los suelos, no en todos los casos esto se cumple e inclusive el efecto puede ser perjudicial. Cuando incorporamos residuos orgnicos frescos o en proceso incipiente de biodegradacin al suelo, el orden natural, conlleva a que se cumplan los procesos de mineralizacin. Es frecuente, que para que esta serie de procesos se cumplan, se produzca un alto consumo de oxgeno e inclusive si los materiales aportados no tienen una buena relacin carbono/nitrgeno se agoten inicialmente las reservas de nitrgeno del suelo. En algunos casos, se terminan favoreciendo los procesos anaerobios, con la consiguiente acidificacin, movilizacin y prdidas de nutrientes. En resumen, los procesos de estas prcticas son incontrolables por lo que los resultados finales quedan en muchos casos librados al azar. Parece entonces razonable, que para aprovechar el potencial que los desechos orgnicos tienen como abonos, estos deben pasar por un proceso previo antes de su integracin al suelo, de forma tal que, el material que definitivamente se aporte, haya transcurrido por los procesos ms enrgicos de la mineralizacin, se presente desde el punto de vista de la

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16 biodegradacin de la forma ms estable posible, y con los macro y micro nutrientes en las formas ms asimilables posibles para los productores primarios. Unas de las tcnicas que permite esta biodegradacin controlada de la materia orgnica previa a su integracin al suelo es el Compostaje y el producto final es conocido como Compost . Por una razn prctica, a los efectos de este Manual, utilizaremos el trmino biofertilizantes para referirnos a aquellos abonos orgnicos que son producidos a partir de desechos orgnicos, por la aplicacin de alguna biotcnica.

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CAPITULO II LA ELABORACIN DEL COMPOST CONSIDERACIONES PREVIAS La prctica del compostaje deriva probablemente del tradicional cmulo de residuos en el medio rural, que se generaba en las tareas de limpieza y mantenimiento de viviendas e instalaciones. Los desechos de las actividades de granja, agropecuarias y domiciliarias se acopiaban por un tiempo a la intemperie con el objetivo de que redujeran su tamao para luego ser esparcidos emplendolos como abonos. Como hemos mencionado en captulos anteriores, en la naturaleza se produce de forma lenta pero continua el recambio cclico de la materia y en trminos generales a esta serie de procesos se le denomina mineralizacin. Cuando nos proponemos poner en marcha una tcnica de compostaje, no estamos ms que tratando de reproducir en forma parcial y a escala los procesos de la mineralizacin de la naturaleza. Con el desarrollo de la microbiologa y fundamentalmente a partir de los trabajos de Sergius Winoggradsky (1856-1953) y Martinus Willem Beijerinck (1851-1931) fue posible establecer el papel fundamental que desempean los microorganismos como agentes geoqumicos, en los ciclos biolgicamente importantes de transformacin de la materia en la bioesfera. Estos conocimientos, permitieron abordar la prctica tradicional del compostaje con una base cientfica, instrumentando procedimientos y tcnicas que permiten mayoritariamente el control del proceso en su conjunto. DEFINICIONES En trminos generales el Compostaje se puede definir como una biotcnica donde es posible ejercer un control sobre los procesos de biodegradacin de la materia orgnica. Como hemos visto en captulos anteriores, la biodegradacin es consecuencia de la actividad de los microorganismos que crecen y se reproducen en los materiales orgnicos en descomposicin. La consecuencia final de estas actividades vitales es la transformacin de los materiales orgnicos originales en otras formas qumicas. Los productos finales de esta degradacin dependern de los tipos de metabolismo y de los grupos fisiolgicos que hayan intervenido. Es por estas razones, que los controles que se puedan ejercer, siempre estarn enfocados a favorecer el predominio de determinados metabolismos y en consecuencia a determinados grupos fisiolgicos. En una pila de material en compostaje, si bien se dan procesos de fermentacin en determinadas etapas y bajo ciertas condiciones, lo deseable es que prevalezcan los metabolismos respiratorios de tipo aerobio, tratando de minimizar los procesos fermentativos y las respiraciones anaerobias, ya que los productos finales de este tipo de metabolismo no son adecuados para su aplicacin agronmica y conducen a la prdida de nutrientes.

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18 Lo importante no es biodegradar, sino poder conducir esta biodegradacin por rutas metablicas, que nos permitan la obtencin de un producto final lo ms apropiado posible, en el menor tiempo posible. El xito de un proceso de compostaje, depender entonces de aplicar los conocimientos de la microbiologa, manejando la pila de compost como un medio de cultivo. A lo largo de la historia, se han empleado distintos procedimientos en la produccin de Compost que han generado numerosas publicaciones de divulgacin con diferentes enfoques, posiblemente debido al desconocimiento de los mecanismos ntimos del proceso. Actualmente, se conoce la base cientfica de este proceso, y se lleva a cabo de una forma controlada. En tal sentido, el compostaje, se puede definir como un proceso dirigido y controlado de mineralizacin y pre-humificacin de la materia orgnica, a travs de un conjunto de tcnicas que permiten el manejo de las variables del proceso; y que tienen como objetivo la obtencin de un biofertilizante de caractersticas fsico-qumicas, biolgicas y microbiolgicas predeterminadas, conocido como Compost. A este proceso controlado de compostaje los denominamos Compostaje aerotrmico o termoaerbico para diferenciarlo de las tcnicas tradicionales. COMPOSTAJE AERBICO: descripcin general del proceso Se caracteriza por el predominio de los metabolismos respiratorios aerobios y por la alternancia de etapas mesotrmicas (10-40C) con etapas termognicas (40-75C), y con la participacin de microorganismos mesfilos y termfilos respectivamente. Las elevadas temperaturas alcanzadas, son consecuencia de la relacin superficie/volumen de las pilas o camellones y de la actividad metablica de los diferentes grupos fisiolgicos participantes en el proceso. Durante la evolucin del proceso se produce una sucesin natural de poblaciones de microorganismos que difieren en sus caractersticas nutricionales (quimioheterotrofos y quimioautotrofos), entre los que se establecen efectos sintrficos y nutricin cruzada. Debemos distinguir en una pila o camelln dos regiones o zonas: la zona central o ncleo de compostaje, que es la que est sujeta a los cambios trmicos ms evidentes, y la corteza o zona cortical que es la zona que rodea al ncleo y cuyo espesor depender de la compactacin y textura de los materiales utilizados. El ncleo acta como zona inductora sobre la corteza. No obstante, todos los procesos que se dan en el ncleo, no alcanzan la totalidad del volumen de la corteza. A los efectos prcticos y utilizando como criterio las temperaturas alcanzadas en el ncleo, podemos diferenciar las siguientes etapas: Etapa de latencia: es la etapa inicial, considerada desde la conformacin de la pila hasta que se constatan incrementos de temperatura, con respecto a la temperatura del material inicial. Esta etapa, es notoria cuando el material ingresa fresco al compostaje. Si el material tiene ya un tiempo de acopio puede pasar inadvertida. La duracin de esta etapa es muy variable, dependiendo de numerosos factores. Si son correctos: el balance C/N, el pH y la concentracin parcial de Oxgeno, entonces la temperatura ambiente y fundamentalmente la carga de biomasa microbiana que contiene 18

19 el material, son los dos factores que definen la duracin de esta etapa. Con temperatura ambiente entre los 10 y 12 en pilas adecuadamente conformadas, esta etapa puede C, durar de 24 a 72 hs. Etapa mesotrmica 1 (10-40C): en esta etapa, se destacan las fermentaciones facultativas de la microflora mesfila, en concomitancia con oxidaciones aerbicas (respiracin aerbica). Mientras se mantienen las condiciones de aerobiosis actan Euactinomicetos (aerobios estrictos), de importancia por su capacidad de producir antibiticos. Se dan tambin procesos de nitrificacin y oxidacin de compuestos reducidos de Azufre, Fsforo, etc. La participacin de hongos se da al inicio de esta etapa y al final del proceso, en reas muy especficas de los camellones de compostaje. La etapa mesotrmica es particularmente sensible al binomio ptimo humedad-aireacin. La actividad metablica incrementa paulatinamente la temperatura. La falta de disipacin del calor produce un incremento an mayor y favorece el desarrollo de la microflora termfila que se encuentra en estado latente en los residuos. La duracin de esta etapa es variable, depende tambin de numerosos factores. Etapa termognica (40-75C): la microflora mesfila es sustituida por la termfila debido a la accin de Bacilos y Actinomicetos termfilos, entre los que tambin se establecen relaciones del tipo sintrficas. Normalmente en esta etapa, se eliminan todos los mesfilos patgenos, hongos, esporas, semillas y elementos biolgicos indeseables. Si la compactacin y ventilacin son adecuadas, se producen visibles emanaciones de vapor de agua. El CO2 se produce en volmenes importantes que difunden desde el ncleo a la corteza. Este gas, juega un papel fundamental en el control de larvas de insectos. La corteza y ms en aquellos materiales ricos en protenas, es una zona donde se produce la puesta de insectos. La concentracin de CO2 alcanzada resulta letal para las larvas. Conforme el ambiente se hace totalmente anaerobio, los grupos termfilos intervinientes, entran en fase de muerte. Como esta etapa es de gran inters para la higienizacin del material, es conveniente su prolongacin hasta el agotamiento de nutrientes. Etapa mesotrmica 2: con el agotamiento de los nutrientes, y la desaparicin de los termfilos, comienza el descenso de la temperatura. Cuando la misma se sita aproximadamente a temperaturas iguales o inferiores a los 40C se desarrollan nuevamente los microorganismos mesfilos que utilizarn como nutrientes los materiales ms resistentes a la biodegradacin, tales como la celulosa y lignina restante en las parvas. Esta etapa se la conoce generalmente como etapa de maduracin. Su duracin depende de numerosos factores. La temperatura descender paulatinamente hasta presentarse en valores muy cercanos a la temperatura ambiente. En estos momentos se dice que el material se presenta estable biologicamente y se da por culminado el proceso. Las etapas mencionadas, no se cumplen en la totalidad de la masa en compostaje, es necesario, remover las pilas de material en proceso, de forma tal que el material que se presenta en la corteza, pase a formar parte del ncleo. Estas remociones y reconformaciones de las pilas se realizan en momentos puntuales del proceso, y permiten adems airear el material, lo que provoca que la secuencia de etapas descripta se presenta por lo general ms de una vez. Desde el punto de vista microbiolgico la finalizacin del proceso de compostaje se tipifica por la ausencia de actividad metablica. Las poblaciones microbianas se presentan en fase 19

20 de muerte por agotamiento de nutrientes. Con frecuencia la muerte celular no va acompaada de lisis. La biomasa puede permanecer constante por un cierto perodo an cuando la gran mayora de la poblacin se haya hecho no viable. Las caractersticas descritas, corresponden a un compost en condicin de estabilidad. Esta condicin se diagnostica a travs de diversos parmetros. Algunos de ellos, se pueden determinar en campo (temperatura, color, olor), otras determinaciones se deben realizan en laboratorio. Algunos Parmetros de control de estabilidad del Compost Temperatura Color Olor PH C/N Nde termfilos Respiracin Media COD ATP CEC Actividad de enzimas hidrosolubles Polisacridos Reduccin de azucares Germinacin Nemmatodes Estable Marrn oscuro-negro ceniza sin olor desagradable alcalino (anaerobic. ,55C,24 hs) > =20 decreciente a estable 0 < 10 mg/g compost 0 < 7.5 mg/compost < 700 mg/g (peso seco) decreciendo a estable > 60 meq./100 libre de cenizas Incrementndose-estable < 30-50 mg glucidos/g. peso seco 35%