Aireación

Ekinci y col. (2004) afirma; Para el correcto desarrollo del proceso es necesario asegurar la presencia de oxígeno, ya que los microorganismos que en él intervienen son aerobios. Las pilas de compostaje presentan porcentajes variables de oxígeno en sus espacios libres; la parte más externa contiene casi tanto oxígeno como el aire (18-20%); hacia el interior el contenido de oxígeno va disminuyendo, mientras que el de dióxido de carbono va aumentando, hasta el punto de que a una profundidad mayor de 60 cm el contenido de oxígeno puede estar entre 0,5 y 2%.

FAO (2013) precisa; El compostaje es un proceso aerobio y se debe mantener una aireación adecuada para permitir la respiración de los microorganismos, liberando a su vez, dióxido de carbono (CO2). Así mismo, la aireación evita que el material se compacte o se encharque. Las necesidades de oxígeno varían durante el proceso, alcanzando la mayor tasa de consumo durante la fase termofílica. En la tabla 5, se observa los rangos ideales de aireación. (p.25)

Bidlingmaier (1996) enfatiza que: “Una aireación insuficiente provoca una sustitución de los microorganismos aerobios por anaerobios, con el consiguiente retardo en la descomposición, la aparición de sulfuro de hidrógeno y la producción de malos olores” (p.71).

Zhu (2006) precisa: Que el exceso de ventilación podría provocar el enfriamiento de la masa y una alta desecación con la consiguiente reducción de la actividad metabólica de los microorganismos”.

Tabla 5:

Rango ideal de control de aireación

Fuente: (Manual de compostaje del agricultor - FAO, 2013). Elaborado: por el investigador

La aireación del compostaje es la técnica de control más usado en el desarrollo de la calidad del mismo. Se usa para modificar las condiciones de la masa evitando condiciones que son desfavorables para el crecimiento, desarrollo de los microrganismos. El oxígeno es esencial para el metabolismo y la respiración de los microorganismos aerobios y para oxidar las moléculas presentes en los residuos orgánicos (Epstein, 1997).

Durand y otros (1988) precisa “la aireación en un sistema de compostaje tiene cuatro objetivos principales: mantener condiciones aerobias, retirar el dióxido de carbono, regular la temperatura del sustrato y regular el nivel de humedad del sustrato”.

a) Aireación pasiva o natural

Difusión molecular; el proceso de compostaje está sometido al ambiente.

Sin embargo este proceso implica el suministro del aire desde el exterior del camellón de compostaje, liberando CO2 hacia el ambiente exterior. Esta técnica de aireación tiene un escaso efecto en el proceso de compostaje (Haug, 1993 y Miller, 1991).

Viento; esta técnica de compostaje se encuentran al aire libre, donde

la incidencia de las ráfagas de viento sobre los camellones de compostaje, poniendo en evidencia dicha influencia de la aireación. Esta técnica de aireación no ha sido estudiada en profundidad y está basada en la observación empírica (Rynk & Richard, 2004).

“Convección térmica; esta técnica es el principal responsable de la

aireación pasiva en la mayoría de sistemas de compostaje” (Lynch y Cherry, 1996).

Los sistemas de compostaje con aireación pasiva implica el volteo periódico de los sustratos. Sin embargo el volteo tiene mayor influencia sobre la aireación y la reconstrucción de espacios porosos en el material que facilita los procesos de difusión y convección (Epstein, 1997 y Haug, 1993).

b) Aireación forzada

Esta técnica de aireación puede ser continua, incrementando o disminuido cuando sea necesario, o bien intermitentemente, según su necesidad. El aporte continuo reduce la fluctuación de los niveles de temperatura y O2 de la masa a compostar provocando, una excesiva sequedad y bajas temperaturas (Citterio y col, 1987).

La aireación forzada en sustratos estáticos ha demostrado favorecer los procesos de compostaje aumentando su eficacia y la calidad del producto final (Stentiford, 1996). Otros estudios han mostrado que en lechos fijos sin aireación forzada el oxígeno desaparece de las capas interiores del residuo en tiempos extremadamente cortos (Epstein, 1997).

En dependencia de la combinación y configuraciones de los materiales a descomponer, estos métodos pueden resultar más o menos eficientes según sea el caso. Sin embargo, en cualquier sistema la remoción evaporativa de calor es el método más eficiente (Trevelyan, 1974), la misma puede remover un 80% del calor generado por el crecimiento, sin embargo, el enfriamiento evaporativo debe estar acompañado de un abastecimiento de agua (Sato, 1982).

En este caso empleando la aireación forzada se garantiza un medio aeróbico durante todo el proceso. Al hablar de aireación forzada, se entenderá que el sistema de aireación incluirá una máquina que genere movimiento del aire, por lo general un ventilador centrífugo, mismo que dependerá de las características deseadas por el diseñador del sistema de compostaje.

c) Aireación controlada

Existe una tendencia en los estudios publicados sobre los procesos de compostaje con aireación forzada a utilizar sistemas de control del tiempo, temperatura, concentración de oxígeno, humedad y otras variables, con el fin de adaptar la ventilación a las circunstancias concretas de la biomasa. Varios autores han utilizado diversas secuencias de tiempo arranque/parada en los ventiladores, aunque sin distinguir entre las diferentes etapas de compostaje: Intervalos de cada 15 minutos (Thompson, 1984); 15 minutos por cada hora (Kulco, 2004).

Biddlestone y otros (1985) estudiaron diariamente la concentración de oxígeno durante el proceso de compostaje y observaron que el consumo de oxígeno depende de la actividad microbiana, que es máxima durante los primeros 7 o 10 días del proceso dependiendo del residuo y la técnica utilizada, y disminuye drásticamente después de ese periodo (Epstein, 1997).

La demanda de oxígeno durante el proceso de compostaje puede variar alrededor del 40-50 % entre la fase de mayor consumo y la fase final de maduración (Bari y Koenig, 2001). Las estrategias de control en sistemas aireados de compostaje son muy variadas. La temperatura y la concentración de oxígeno son las variables más características. Sin embargo también se ha controlado el contenido de humedad. El valor de estos parámetros se aprovecha para controlar el flujo de aireación, bien a través de ventiladores de velocidad regulable o de control de los intervalos de operación de ventiladores con velocidad constante, que permiten optimizar el proceso a través de la remoción de calor.

d) Necesidad de aireación del material

El suministro de aire posee tres funciones (Haug, 1993):

 Suministro de oxígeno a los microorganismos encargados de la descomposición aerobia.

 Remoción del exceso de humedad en el material.

 Remoción de calor producto de la descomposición para, controlar la temperatura del proceso.

e) Suministro uniforme de aire a lo largo de los camellones de compostaje

El éxito del sistema de aireación para compostaje radica en la distribución equitativa del aire a través de los orificios de la tubería. Si los agujeros de las pilas de compostaje están distribuidos uniformemente a través de la sección longitudinal del conducto, la entrega de aire para la pila no es uniforme. Esto es porque más aire sale de la parte del conducto cercana al ventilador, que de la parte distante. Un medio de proporcionar aire de manera uniforme en la dimensión longitudinal es variar el tamaño y/o el

espaciamiento de los agujeros de salida de aire a lo largo de la longitud del conducto, de manera que el aporte de aire de ventilación es similar, independientemente de la distancia desde el ventilador (Finstein & otros, 1985).