CONFERENCIAS ATEGRUS GESTIÓN DE LODOS DE EDAR Y SU VALORIZACIÓN

ENERGÉTICA MADRID, 7-8 mayo 2014

LODOS EDAR: ALGO MÁS QUE VALORIZACIÓN ENERGÉTICA

CARLOS GARCIA IZQUIERDO, CEBAS-CSIC T. Hernandez y JL Moreno Grupo de Enzimología y Biorremediación de Suelos y Residuos Orgánicos CEBAS-CSIC. Campus Universitario de Espinardo. Apartado 164, 30100 Murcia (Spain);

e-mail: cgarizq@cebas.csic.es

FJ Murcia y Encarnación Molina Dirección General de Calidad Ambiental Comunidad Autónoma de Murcia

Grupo Biorremediacion de Suelos y Residuos Orgánicos CEBAS-CSIC

Laboratorios científicos Cámaras de cultivo

Finca experimental

OBJETIVO::Ofrecer mediante biotecnologías de bajo coste, una salida racional, ambiental y económica a diversos residuos orgánicos (urbanos,

agrícolas, agroalimentarios).

VALORIZACION: 1) Uso de residuos orgánicos como enmiendas que ayuden a conservar la productividad y fertilidad de los suelos. 2) Obtención de

energía. 3) Productos con valor añadido

MURCIA

ANTECEDENTES

SITUACIÓN DE DÉFICIT HÍDRICO NUEVOS RECURSOS

AGUAS REGENERADAS: APROVECHAMIENTO

AGUAS residuales BRUTAS: DEPURACION i) procesos aerobio ii) digestión anaerobia, con obtención de biogás

PROBLEMÁTICA: ESCASEZ DE AGUA

(Necesidad de depurar nuestras aguas)

LODOS DIGERIDOS: UN RESIDUO ORGANICO A VALORIZAR

CONSECUENCIA DE LA DEPURACIÓN DE AGUAS

RESIDUALES: Lodos (Digeridos)

LODOS DE DEPURADORA

“Son residuos orgánicos procedentes de la depuración de aguas residuales, cuya materia orgánica puede ser objeto de empleo agrícola. Se les puede llamar Biosólidos basándose fundamentalmente en sus características de

material biológico”

PRETRATAMIENTO

TRATAMIENTO PRIMARIO

TRATAMIENTO SECUNDARIO

TRATAMIENTO TERCIARIO

EFLUENTE: Agua Residual

INFLUENTE

LODOS PRIMARIOS

LODOS SECUNDARIOS

LODOS MIXTOS

ESTABILIZACION

DESHIDRATACIÓN

ACONDICIONAMIENTO

ESPESAMIENTO

Depuración Biológica

Digestión

anaerobia

LODOS (DIGERIDOS O NO)

¿CÓMO PODEMOS VALORIZAR LOS LODOS ANAEROBIOS? a) Como enmienda orgánica (uso directo en agricultura; después de un

proceso de compostaje. b) Como co-sustrato de otros procesos de biometanización c) Obteniendo de ellos productos con un valor añadido (aminoácidos)

ENERGÍA SÍ O NO. No es el debate desde la investigación.

A favor de la valorización energética, pero siendo conscientes de que una parte de la materia orgánica de calidad, es necesaria para nuestros suelos.

LODOS-DIGERIDOS (después de digestión anaerobia de LODOS EDAR):Residuo líquido fundamentalmente, con sólidos en suspensión, materia orgánica y buen conteniendo nutrientes.

LOS LODOS PUEDEN SER ANAEROBIOS O AEROBIOS. LOS ANAEROBIOS SON CONOCIDOS COMO “DIGERIDOS” AL HABER SUFRIDO UNA BIOMETANIZACIÓN.

PARÁMETRO LODO 1 LODO 2 LODO 3

% Humedad del producto fresco (105 C) % Humedad de trabajo (105 C) pH (Relación 1/10) Conductividad eléctrica (dS/m)(1/10) % Materia orgánica total (Calcinación) % Carbono orgánico total (Dicromato) % Nitrógeno total % Fósforo total % Potasio total ADN Genética, Compuestos orgánicos (LAS, PAH,s…)

81 2,00 7,10 2,23 66 27

3,46 3,97 0,22

78 3,40 7,14 2,11 60 20

3,44 2,56 0,35

84 2,50 6,99 2,69 63 22

3,20 3,23 0,46

PARÁMETROS LODO 1 LODO 2 LODO 3 Niveles Propuesta

% Magnesio total % Sodio total Hierro total (mg/Kg) Cobre total (mg/Kg) Zinc total (mg/Kg) Cromo total (mg/Kg) Plomo total (mg/Kg) Níquel total (mg/Kg) Cadmio total (mg/Kg)

0,47 0,28 5245 186 490 81 123 45 4

0,58 0,19 4236 135 432 91 101 36 3

1,11 0,37

10205 116 341 83 115 52 6

1750 4000 2000 1200 400 40

1000 2500 1000 750 300 10

LODOS DIGERIDOS: fuente de materia orgánica y nutrientes

Caracterización exhaustiva de LODOS: hemos estudiado su diversidad microbiana, sus contaminantes orgánicos e inorgánicos (disminución en metales últimos años),… Procesos de higienización bajo investigación: efectos secundarios

Metales pesados = parámetros limitantes. Evitar riesgos de acumulación innecesarios. Los valores medios, expresados en mg/kg, se encuentran dentro de los límites del RD 1310/1990. Zonas con influencia minera e industrial. NO DEPENDIENTE DE LA BIOMETANIZACIÓN

METALES PESADOS: EN LODOS DIGERIDOS Y SIN DIGERIR: COMPARATIVA CON LA LEGISLACIÓN ACTUAL

Ni

0

50

100

150

200

250

300

350

ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V

mg

/kg

Cd

0

5

10

15

20

25

ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V

mg

/kg

Zn

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V

mg

/kg

Cr

0

200

400

600

800

1000

1200

ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V

mg

/kg

Hg

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V

mg

/kg

Pb

0

100

200

300

400

500

600

700

800

ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V

mg

/kg

Cu

0

200

400

600

800

1000

1200

ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V

mg

/kg

Ni Hg

Cr

Zn

Pb Cu

Cd

COMPUESTOS ORGANICOS EMERGENTES EN LODOS DIGERIDOS

NPE

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V

mg/

kg

DEPH

0

5

10

15

20

25

30

35

40

ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V

mg

/kg

PAH

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V

mg

/kg

Datos sobre 20 EDAR PAH = 6 NPE = 50 DEPH = 100

< nivel propuesto

Los lodos digeridos pueden haber degradado ciertos contaminantes orgánicos debido a su mineralización por poblaciones microbianas

Las cantidades de Estreptococos fecales así como de Coliformes fecales son muy abundantes en aquellos lodos EDAR cuyo tratamiento de desinfección ha sido con hipoclorito sódico; aquellos que usan Ultravioleta cuentan con menor cantidad de bacterias. La biometanización no incide de manera definitiva en la higienización, a no ser que se realice a temperatura y durante un periodo prolongado de tiempo

E. coli

MICRORGANISMOS PATÓGENOS EN LODOS DIGERIDOS Y SIN DIGERIR

Favorece la disponibilidad de los nutrientes, aumentando su absorción por las raíces de las plantas

LODOS Y ESTABILIZADOS A PARTIR DE DICHOS LODOS

USO EN AGRICULTURA Y EN PROCESOS DE RESTAURACIÓN DE SUELOS

Aumenta los niveles de materia orgánica total y humificada (Acidos húmicos y ácidos fúlvicos) del suelo

FIJA C EN EL SUELO (mitiga efecto invernadero)

Aumentos de hongos, actinomicetos, bacterias aerobias, celulolíticos, etc, en el suelo proporcional a la dosis aplicada. Favorece formación micorrizas: ENZIMAS

Origen del influente. Variaciones estacionales del caudal. Proceso de depuración del influente.

La variabilidad de las características físico-químicas del lodo gira en torno a los siguientes aspectos básicos:

FUENTE DE MATERIA ORGÁNICA Y DE ELEMENTOS FERTILIZANTES para su utilización en la actividad agraria, que resulta ser la vía más adecuada para su eliminación, al permitir su incorporación a los ciclos naturales de la materia y la energía.

LODO DIGERIDO = CAPACIDAD FERTILIZANTE. Menos N que el aerobio, y C mas estable

LODO DIGERIDO: VALOR AGRONÓMICO

ENSAYOS AGRONÓMICOS: CULTIVO CÉSPED (MICROCOSMO: laboratorio)

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

Peso

(g)

Control 20l/ha 40 l/ha 60 t/ha 8' t/ha 120 t/ha

PESO HUMEDO (MDS=0,07)

PESO SECO (MDS=0,03)

Ensayo con lodo digerido A

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3Pe

so (g

)

Control 20 l/ha 40 lt/ha 60 l/ha 80 l/ha 120 t/ha

Peso Húmedo (MDS=0,19)Peso Seco (MDS=0,07)

Ensayo con lodo digerido B

Mayor problema; exceso de salinidad (dosis)

SEWAGE SLUDGE--DIGESTATE

♦Antibiotics induction by organic products ♦Competitive action between microorganisms ♦Enzyme productions with biopesticide activity ♦Systemic resistance induction for plants

Fungal supression to avoid root rooting and necrosis

Fusarium sp. Pythium sp.

Biopesticide effect

POSIBILIDAD DE USO DE LODOS DIGERIDOS COMO

BIOPESTICIDAS

Without organic product

Organic product

Air Windrow Static Windrow

Reactors

Composting process: Aerobic process to obtaining COMPOST:Stabilised organic matters, free of pathogens and toxic organic product.

COMPOSTING PROCESS: organic amendments (SANITIZATION, STABILIZATION)

ORGANIC MATERIALS “COMPOST”: C FIXATION

PROYECTO EUROPEO “WASTEREUSE”

Proyecto Europeo LIFE+ Environment Policy & Governance

LIFE 10 ENV/GR/594

Mejores Prácticas para el Tratamiento y Reutilización de Residuos Agrícolas en los Países

Mediterráneos

Objectivos:

Evaluación de técnicas, tanto innovativas como tradicionales para el tratamiento de residuos orgánicos (RO)

Establecimiento de las Mejores Práctica de Manejo para la aplicación de RO a los principales cultivos del mercado

Proteción de la calidad del suelo con el desarrollo de prácticas de cultivo con adición de RO medioambientalmente aceptables

Reducción de la “huella de C” mediante el reciclado de RO y la minimización del empleo de fertilizantes inorgánicos

PROBLEMÁTICA: DEGRADACIÓN DEL SUELO

EROSION CONTAMINACION

¿QUÉ “PERDEMOS” CON EL SUELO?: MATERIA ORGÁNICA (PROTECCIÓN DEL SUELO: FERTILIDAD, PRODUCTIVIDAD)

Control de flujos de agua Vida microbiana Alimentos

NECESIDAD DE ADICIONAR ENMIENDA ORGÁNICA A LOS SUELOS: BÚSQUEDA DE ENMIENDAS ORGÁNICAS DE CALIDAD

.

ADICIÓN DE MATERIA ORGÁNICA SANEADA A LOS SUELOS

SUBRPODUCTOS ORGÁNICOS

BINOMIO SUELO-ENMIENDA ORGÁNICA

BÁSICA

APLICADA

ESTRATEGIA PARA MEJORAR LA CALIDAD BIOLÓGICA Y LA ECOLOGIA DE SUELOS DEGRADADOS

PROYECTO EUROPEO life+ “BIOREM”

CEBAS-CSIC (MURCIA) (Environmental Project)

Proyecto Europeo LIFE+ Environment Policy &

Governance

Project LIFE11 ENV/IT/113

“Innovative System for the Biochemical Restoration and Monitoring of Degraded

Soils“ (Reciclado de lodos EDAR en suelos para

evitar su degradación) Objectivos: Demostración del método innovador de vigilancia del suelo a

través de una caracterización de las condiciones del suelo iniciales, que también proporcionará un marco de referencia para las siguientes acciones

Demostración de la adición de materia orgánica exógena (LODOS EDAR) a 10 tipos diferentes de suelo.

La demostración de la innovadora metodología de control bioquímico a través de cuatro campañas de muestreo y de medición que conduzcan a una caracterización dinámica de la situación y evolución de los suelos tratados

La iniciativa y sus resultados se difundirán ampliamente en los países involucrados y en la UE a través de una campaña de comunicación estructurada, completa y consistente

PROPUESTA

SI “CON CONDICIONES” A LA APLICACIÓN EN EL SUELO DE FERTILIZANTES DE NUEVA GENERACION (LODOS EDAR)

USO RACIONAL Y COHERENTE DE DICHOS MATERIALES ORGANICOS: “NO TODO VALE”

-- Análisis exhaustivo del material (LODO) (MONITORIZACIÓN) -- Optimización de dosis y forma de empleo (CLAVE) -- Conocimiento del suelo receptor -- Control sucesivo después de la enmienda y de los riegos -- CODIGO DE BUENAS PRÁCTICAS AGRÍCOLAS

EVITAR RIESGOS INNECESARIOS PARA EL MEDIO AMBIENTE Y HUMANOS

INFORMACIÓN // INVESTIGACIÓN // NORMATIVA

APLICACIONES DIGERIDO- ALTERNATIVAS RECIENTES:

QUÉ HACER CON LOS LODOS BRUTOS

VALORIZACION DE LODOS-DIGERIDOS

a) Fertilizante orgánico-enmienda (en función de sus características y con conocimiento de uso) b) Obtener productos de valor añadido (biohidrolisis para obtención de aminoácidos, etc.). c) Posible uso como co-sustratos en otros

procesos energéticos)

ENERGÍA

LODOS

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN