ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

ING BIOTECNOLOGIA AMBIENTALBIORREMEDIACION

GRUPO N 01

COMPOSTAJE

INTRODUCCIÓN

VENTAJAS DEL COMPOSTAJE

• Cierre del ciclo de la materia orgánica.

• Recuperación y reciclaje de recursos naturales.

• Reducción de la cantidad de residuos sólidos urbanos.

• El compost fruto de este proceso favorece la productividad de la tierra sin contaminarla.

• También se puede utilizar en las zonas ajardinadas y de recreo para proteger y mejorar sus necesidades de fertilización.

• El compost inmaduro o triturado de restos de poda también se puede utilizar como acolchado.

VENTAJAS AMBIENTALES

• La calidad de compostaje doméstico es mejor

que la de una planta industrial.

• El compost obtenido son excelentes

fertilizantes orgánicos destinados a la

agricultura ecológica.

• El transporte de los residuos a planta no es

necesario, por lo que se reduce la cantidad de

camiones de la basura.

DESVENTAJAS DEL

COMPOSTAJE

• Pueden ser fuentes de patógenos si no

están adecuadamente tratados.

• Contaminación por malos olores

PASADO DEL COMPOSTAJE Y LA FERTILIZACIÓN ORGÁNICA

Antiguamente, debido a las cantidades generadas de

residuos y a la necesidad de aprovechar al máximo

los nutrientes que contenían, los sistemas de recogida

eran simples y cuando los residuos no eran aplicados

directamente al suelo se conservaban en montones

que acostumbraban a responder al nombre de

“estercoleros”.

A finales del siglo XIX se utilizó,

principalmente en Estados Unidos, como una

manera de tratar los residuos humanos en

aquellas poblaciones que no disponían de

sistema de alcantarillado

En la primera mitad del siglo XX que Albert Howard

sistematizó el compostaje (sistema Indore) y lo valoró

como una técnica higiénica de tratar residuos sin

olvidar la producción de compost

SITUACIÓN ACTUAL DEL COMPOSTAJE

En los últimos tiempos ha vuelto a ser una opción coninterés debido a: incremento de la generación yproblemática de distintos tipos de residuos orgánicos,así como a legislaciones que demandan la reducción deMO que llega a los vertederos, la protección del sueloy el control de las emisiones relacionadas con elcambio climático.

Si hubo épocas en que el interés por el compostaje eradebido a la necesidad de disponer de materia orgánicaestabilizada y de los nutrientes que podía aportar, en laactualidad la obtención de compost de calidad con lafinalidad de mantener la fertilidad de los suelos y evitarlos problemas de erosión y desertización ha quedadorelegada a un segundo plano.

ALGUNOS ESTUDIOS RECIENTES

Godoy-Faúndez A., et al. (2007), estudiaronla técnica de compostaje parabiorremediación de suelos contaminadoscon hidrocarburos provenientes deldesierto de Atacama en Chile, En esteestudio se evaluó la factibilidad delcompostaje en contenedores con aireacióncontinua (16 L/min), a escala de laboratorio,variando la relación entre el suelo y elaserrín, durante un periodo de 56 días. Laremoción más alta obtenida fue de 59% enel reactor que contenía solamente aserrín yla más baja de 35% en el reactor quecontenía únicamente suelo, indicando laimportancia de encontrar la relación

suelo/aserrín más apropiada.

En Italia, Taccaria, M., et al, en el año 2012,examinó la evolución de la comunidadbacteriana durante la remoción de suelocontaminado con diésel, utilizandobiorreactores a escala de laboratorio, laevaluación de la influencia de la adiciónindividual o conjunta, de un compost, unagente tensioactivo (b-ciclodextrina) y unconsorcio bacteriano, esto por 120 días,durante la etapa inicial del proceso, al finaldel proceso se encontró diversacomunidad bacteriana y alto contenido debiomasa, El uso combinado de compostmaduro y de un consorcio microbianoseleccionado, es la estrategia más útil parala eliminación HTP, logrando unadegradación del 96% de HTP al final delproceso de biorremediación.

En Colombia los procesos de biodegradación han sidoenfocados principalmente al tratamiento de suelos. ElCentro de Investigaciones Microbiológicas de laUniversidad de los Andes ha desarrollado diferentesestudios encaminados al aislamiento y bioaumentaciónde bacterias nativas degradadoras de crudo en suelosimpactados por derrames del oleoducto Caño LimónCoveñas.

En Ecuador se utilizan principalmente parael tratamiento de suelos contaminadospor hidrocarburos y lubricantes usados,por lo que a finales del año 2014estudiantes de la Universidad del Azuayhan planteado el tratamiento ex situ deestos suelos contaminados mediantecompostaje, diversos trabajos se hanrealizado desde el año 2007, año en el cualse empezó a prestarle más atención alcompostaje en lo relacionado a laremoción de contaminantes del suelo.

Secar del suelo, procurando que tenga una humedad ambiente, optima para el desarrollo microbiano.

Seleccionar el sitio donde se va a realizar el proceso de

compostaje, y procedemos a delimitar el área.

En el área ya seleccionada se procede a construir una cubierta, para proteger y

controlar los parámetros como temperatura, humedad y otros

factores que impidan en desarrollo microbiano.

Tratar de realizar esto en un área con cierto nivel de

inclinación, para el control de lixiviados, en el caso que se

produzcan.

PROCEDIEMIENTO Y VARIABLES

-Pasos del compostaje

Mezclar y si es posible triturar el suelo a tratar, con el fin de

homogenizarlo al máximo.

Añadir y mezclar las fuentes de nutrientes seleccionadas como

fuente de nutrientes para el crecimiento de las bacterias, y tener así un medio equilibrado

entre C/N para evitar alteraciones en el desarrollo.

Formar el montón con las proporciones convenientes,

tomando en cuenta que debemos tener el suficiente volumen para conseguir un adecuado equilibrio entre

humedad y aireación y deber estar en contacto directo con

el suelo.

Para ello se intercalarán entre los materiales vegetales algunas

capas de suelo fértil.

Se recomienda construir montones alargados, de

sección triangular o trapezoidal, con una altura de 1,5 metros, con una anchura

de base no superior a su altura.

Es importante intercalar cada 20-30 cm. de altura una fina

capa de de 2-3 cm. de espesor de compost maduro o de estiércol para la facilitar la

colonización del montón por parte de los microorganismos.

El montón debe airearse frecuentemente para favorecer la actividad de la oxidasa por parte de los microorganismos

descomponedores. La humedad debe mantenerse

entre el 40 y 60%.

PROCEDIEMIENTO Y VARIABLES

-Pasos del compostaje

-Variables que se controlan durante el proceso:

• Se consideran óptimas las temperaturas del intervalo 35-55 ºC para eliminar patógenos, parásitos y semillas de malas hierbas

• A temperaturas muy altas, muchos m.o. interesantes para el proceso mueren y otros no actúan al estar esporados.

Temperatura

• Importante que alcance unos niveles óptimos del 50-70 %.

• Si el contenido en humedad es mayor, el agua ocupará todos los poros y por lo tanto el proceso se volvería anaeróbico, es decir produce putrefacción de materia orgánica

• Pero si es bajo disminuye la actividad de los microorganismos y el proceso es más lento

• Para material fibroso o material grueso la humedad máxima es de 60 – 70% y para material vegetal fresco oscila 50-60%

Humedad

• Actúan directo sobre los m.o.

• En general los hongos toleran un margen de pH entre 5-8

• Las bacterias tienen menor capacidad de tolerancia (pH= 6-7,5).pH

Para un óptimo proceso de compostaje se debe tomar en cuenta los siguientes variables

• La presencia de oxígeno es esencial

• La concentración de oxígeno dependerá del tipo de material, textura, humedad, frecuencia de volteo y de la presencia o ausencia de aireación forzada

Oxígeno

• El carbono y el nitrógeno son los dos constituyentes básicos de la materia orgánica. Debe haber una relación equilibrada par aun buen compost

• Teóricamente una relación C/N de 25:1 y 35: 1 es la adecuada.

• Si la relación C/N es muy elevada, disminuye la actividad biológica. Una relación C/N muy baja no afecta al proceso de compostaje, perdiendo el exceso de nitrógeno en forma de amoniaco.

• Los materiales orgánicos ricos en carbono y pobres en nitrógeno son la paja, el heno seco, las hojas, las ramas, la turba y el aserrín.

• Los pobres en carbono y ricos en nitrógeno son los vegetales jóvenes, las deyecciones animales y los residuos de matadero.

Relación C/N equilibrada

• El compostaje es un proceso aeróbico de descomposición de la materia orgánica

• Es llevado a cabo por una amplia gama de poblaciones de bacterias, hongos y actinomicetes

Población microbiana

TIPOS DE COMPOSTAJE Pilas Mecánicamente

Agitadas.

En esta técnica el suelo secoloca en reactores en donde serealiza la mezclamecánicamente para conseguirla aireación.

La agitación mecánica no es un procedimiento realista de control de la temperatura durante el proceso de compostaje, y no tiene un efecto significativo sobre la disponibilidad de oxígeno(Mosalve, 2002)

Consiste en la formación de

pilas con altura de 1.2 a 2 m,

un ancho de 2 a 4m y

longitud variable que se

dejan sin movimiento

Pilas Estáticas De Aireación.

Pilas estáticas de

aireación pasiva.

Pilas estáticas de

aireación forzada.

Pil

as

Est

áti

cas

De

Air

ea

ció

n P

asi

va

Se utiliza una red de

tuberías que se coloca

en la parte inferior de

la pila por donde

pasara el aire que por

lo general proviene de

un ventilador.

Con este sistema

usualmente se

composta un material

con alto contenido de

humedad, como lodos

de aguas residuales

Pil

as

Est

áti

cas

De

Air

ea

ció

n F

orz

ad

a

Se utilizan compresores

para inyectar aire al interior

o aspiradores que

succionan aire hacia el

exterior.

Es una técnica mucho más

costosa que la aireación

pasiva con pilas estáticas

pero así mismo se presenta

más ventajosa ya que

permite tener mayor control

de la concentración de

oxigeno que por lo general

se mantiene en un 15 a

20%. (Avedaño, 2003)

Windrow Composting.

Generalmente se usa en el manejo deresiduos orgánicos en los rellenossanitarios. Una ventaja de estatécnica es que el avino generadotiene excelentes propiedades paraayudar a remediar otros suelos ya queposee gran cantidad de macronutrientes. (Navarra, s/f)

Aplicaciones del

biorremediación mediante la

técnica del compost en

Ecuador

Biorremediación de Vegetación Contaminada con Petróleo por

Derrames en el Campamento Guarumo – Petroproduccion

• La investigación tiene por objeto biorremediar vegetación contaminada con petróleo por derrames en el campamento Guarumo - Petroproducciòn, con el fin de disminuir la concentración de hidrocarburos totales de petróleo hasta llegar a límites permisibles estipulados (RAOHE)

• Se realizó aplicando una técnica de compost mediante bioestimulaciòn.

• Para alcanzar el objetivo planteado se realizó 6 tratamientos con 3 réplicas cada una mas la cantidad de desechos orgánicos vegetales no contaminados (75,55,45,25,35 y 65%) y el acondicionador aserrín (25,45,55,75,65 y 35% ), para incrementar la actividad microbiana, la vegetación contaminada fue distribuida en partes iguales (100%) en 6 bioceldas mientras que se utiliza como testigo , controlado por atenuación natural, siguiendo un control de los tratamientos mediante análisis físico-químicos y microbiológicos cada 30 días en el período.

• Se obtuvo una reducción de hidrocarburos de petróleo en el T1 (75% MO, 25% A) obteniendo un porcentaje de eficiencia de TPH en un 97,79%, Cd 63,08%, Nì 94,60% y Pb 82,58%, en comparación con el T7 testigo que obtuvo un porcentaje de TPH 8,00%; se observó presencia de metales pesados de todos los tratamientos, hallándose en niveles inferiores a los límites permisibles según la

• (Orosco Verdezoto, 2010)

Biorremediación de Vegetación Contaminada con Petróleo por

Derrames en el Campamento Guarumo - Petroproduccion

• El Centro de Servicios y Transferencia Tecnológica Ambiental (CESTTA), a través del Ministerio del

Ambiente presentó un proyecto cuyo objetivo fue demostrar que, usando un compost de hongos

Pleurotus ostreatus como alternativa para remediar suelos contaminados con hidrocarburos de

petróleo

• Se utilizó suelo contaminado de la zona del derrame, como inóculo se utilizó cepas de Pleurotus

ostreatus var. florida, y el tratamiento fue ex-situ en los laboratorios de la Escuela Superior

Politécnica de Chimborazo (ESPOCH).

• Se determinó la concentración de hidrocarburos totales de petróleo (TPH), mediante técnicas

cromatográficas, antes y después del tratamiento con el hongo.

• Se utilizaron muestras esterilizadas y se inocularon con 0.25, 0.5, 0.75 y 1.0 g de masa fúngica en

3000g de sustrato respectivamente, logrando bajar entre 94,5 - 97,5% de TPH en dos meses y con

una eficiencia del proceso de 95.5% - 97.5%. Se utilizaron además muestras no esterilizadas, que

fueron inoculadas con 4, 7, 11 y 17 % en volumen de inóculo, bajando los TPH entre 95.2% - 96.7%,

con una eficiencia del proceso de 95% - 97% también en un lapso de dos meses.

• Estos resultados demuestran la eficiencia de este método de biorremediación, que utiliza como

inóculo el hongo Pleurotus ostreatus, que se lo obtiene de sustratos considerados como residuos

de la actividad agrícola, para remediar los suelos contaminados con hidrocarburos de petróleo,

generando en los habitantes de la zona un beneficio social, económico y ambiental.

• (Déley Zárate, 2012)

Evaluación de un sistema de bioestimulación que permita el manejo y uso de

ripios de perforación en base agua de pozos petroleros

• Hoy en día, la explotación petrolera se realiza bajos estrictos controles y modernas tecnología que reducen el impacto ambiental de esta actividad, especialmente de los residuos pasivos que se generan, incluyendo los ripios de perforación.

• Actualmente, son depositados en piscinas de confinamiento permeables y al aire libre. Pero, esto no garantiza la ausencia de filtraciones de los lixiviados y la consecuente contaminación de suelos y aguas; afectando el entorno.

• Por lo tanto, se analizó la posibilidad de utilizar un compost biológico como método para estabilizarlos y hacerlos más seguros para el ambiente.

• En el proyecto se aplicó un tratamiento biológico al suelo y bioestimulación. Se realizaron 14 tratamientos y se utilizaron tres mejoradores de suelo: biosoil y compost, junto con un deshidratador y un mejorador químico, los cuales se mezclaron con los ripios de perforación y dos tipos de suelos (arcilloso u orgánico), en parcelas de 1m2 de área y 50 cm. de profundidad.

• Posteriormente se sembró un pasto de la zona llamado Brachiaria brizantha, originaria de África tropical para la revegetación de este tipo de zonas.

• Una vez implantado el proyecto se realizaron análisis microbiológicos para determinar la incidencia de la población aeróbica y anaeróbica, y en los tratamientos también se identificaron bacterias que tienen el carácter de actuar en procesos de biorremediación. También se realizaron análisis físico químicos que van de acuerdo con las normativas ambientales de la legislación ecuatoriana.

• Los análisis realizados fueron determinación de pH, conductividad, metales pesados, hidrocarburos totales y HAP s.

• (Mendoza, 2009)

APLICACIONES

INTERNACIONALES

Biorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos

mediante compost de aserrín y estiércoles

• Para confirmar o descartar la disminución de Hidrocarburos Totales de Petróleo de un suelo de la Refinería la Pampilla, ubicado en Carretera Ventanilla Km 25. Distrito, Ventanilla. Provincia, Callao.

• Se instaló el experimento a nivel de bioensayo, en el Laboratorio de Fertilidad de suelos de la Universidad Nacional Agraria la Molina, con tres repeticiones y doce tratamientos sumando un total de 36 macetas experimentales, para lo cual se empleó estiércol y aserrines como sustrato a la planta indicadora de “maíz” Zea mays, L sembrados y controlados por un periodo de dos meses.

• Los resultados de la dosificación del suelo contaminado por hidrocarburos, estiércol y aserrín en promedio disminuyo 22.5 % el contenido de hidrocarburos en el suelo empleando solo estiércol disminuyo solo 16.5 % y usando solamente aserrines disminuyo 9.6 por ciento. Lo cual se ha corroborado y complementado con los resultados de la planta indicadora maíz, de las variables altura de la planta, peso seco foliar y peso seco radicular respectivamente.

• Comparando los tratamientos del experimento el que mejor ha remediado los suelos fue el tratamiento (T3) suelo contaminado mas vacaza mas aserrín , puesto que la concentración inicial de hidrocarburos totales de petróleo (TPH) fue de de 21.81 gr de TPH/kg de suelo, ha disminuido en 16.28 gr de TPH/kg de suelo, que representa una reducción del 25 %. Siendo este tratamiento lo más recomendable a usar.

• (Buendía Ríos, 2012)

Biorremediación de Suelos con Consorcio Bacteriano,

Compostaje y Fertilización

• En esta investigación, se aislaron cepas bacterianas autóctonas de suelos contaminados conhidrocarburos, y éstas se sometieron a una prueba de eficiencia para la remoción de gasoil(fuente de carbono). Se realizaron contajes bacterianos de heterótrofos mesófilos, las cepas16, 14, 11, 18 y 1 presentaron los mayores porcentajes de remoción de hidrocarburos totales,90, 63, 56, 49 y 45% respectivamente; se seleccionaron para su utilización como cultivosmixtos en la prueba piloto. Se realizó una prueba piloto aplicando los tratamientos: cultivomixto, compostaje y fertilización en unidades experimentales que contenían suelocontaminado. Se analizaron los hidrocarburos totales (HT), saturados, aromáticos, resinas yasfaltenos (SARA), y metales totales (Cd, Cr, Ni, Zn). La correlación entre los heterótrofosmesófilos con los hidrocarburos totales, nitrógeno y fósforo, resultó negativa y altamentesignificativa (p menor 0,001), lo que establece que el aumento de los heterótrofos mesófilosprovoca la disminución de los hidrocarburos totales, del nitrógeno y del fósforo. la prueba deTukey, estableció que los tratamientos con cultivo mixto+fertilización (CM+N/P),compostaje+fertilización (Comp+N/P), compostaje+cultivo mixto+fertilización(Comp+CM+N/P) y compostaje+cultivo mixto (Comp+CM) no mostraron diferenciassignificativas (p menor 0,05) entre ellos y en los cuales se obtuvo una remoción de loshidrocarburos totaales del 95, 94, 93 y 86% respectivamente, durante los tres meses delestudio. la aplicación simultánea de la técnica de compostaje, fertilización y consorciobacteriano demostró ser una buena alternativa para la recuperación de suelos contaminadoscon hidrocarburos.

• (Ismenia Araujo, 2004)

De residuos a recursos: el otro camino de los desechos

orgánicos urbanos. Estudio de caso: compostaje de lodos

cloacales en Bariloche, Argentina

• El proceso se realiza al aire libre en hileras sobre plataformas de concreto. Se compostanaprox. 300 m3 de biosólidos por mes en los meses secos de verano y hasta 600 m3 en losmeses fríos y húmedos de invierno.

• El proceso total dura entre 8 y 12 meses y se producen aprox. 4000 m3 por año decompost sin tamizar (humedad 45-50%). El compost se vende a granel o embolsado, o sintamizar.

• Para asegurar la reducción de patógenos, se aplican las exigencias de temperaturas ycoliformes fecales de la USEPA (1993) para compost Clase A.

• Como límites de metales pesados se utilizan los establecidos por la USEPA (1993) para As,Mo y Se y los de la Unión Europea (Council Directive, 1986) para Cr, Cd, Zn, Cu, Hg, Ni y Pb.

• Como indicadores de estabilidad y madurez se utilizan: amonio, C soluble en agua, relación Csoluble en agua: N total y test de germinación

• El valor de los compost como enmienda y fertilizante se ha estudiado en ensayos delaboratorio, invernáculo y campo con especies nativas y exóticas de pastos, ornamentales yplantines de arbóreas, en ensayos de restauración de ecosistemas degradados porsobrepastoreo e incendios, y en ensayos de biorremediación de suelos contaminados conpetróleo. A nivel local y regional, los compost son utilizados en la revegetación de taludes decaminos, viveros de ornamentales y arbóreas, producción de césped y paisajismo

• (Mazzarino, 2012)

BIBLIOGRAFÍADaniela Alejandra Avendaño Rojas, Pontificia Universidad Católica de Chile, Departamento de fruticultura, Septiembre del 2003.”Compostaje”. recuperado de: http://www.inventati.org/columnanegra/ecoagricultura/wordpress/wp-content/uploads/2010/10/Compostaje.pdf

Mauro Monsalve, Edna L. Delgado, Eugenio Giraldo, Universidad de los Andes, Colombia, Centro de Investigaciones en Ingeniería Civil y Ambiental.” Modelación del compostaje de biosólidos en pila estática aireada”. Recuperado de:http://dspace.uniandes.edu.co/xmlui/bitstream/handle/2002/518/mi_938.pdf?sequence=1

Universidad pública de Navarra, departamento de microbiología aplicada, España. ”tratamiento de residuos sólidos urbanos”. Recuperado de:

http://www.unavarra.es/genmic/curso%20microbiologia%20general/40-tratamiento%20rsu.htm