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DEGRADACIÓN DEL MATERIAL TEXTURIZANTE
Para cuantificar la degradación del material texturizante PLA, se realizó una segunda corrida experimental, en la cual se sometió el plástico PLA al proceso de composteo, el proceso se monitoreo durante 24 días, con dos muestreos por semana, se midió la reducción de masa y una observación física del material.
En el día 3, el material PLA se presentó fraccionado, sin embargo mantuvo el cien por ciento de la masa inicial, también se observó un cambio de color en el plástico, ya que este al inicio del experimento tenía un color transparente, y para este muestreo se torno blanco opaco; en la figura 9a se muestra el plástico antes de ser sometido al proceso y en la figura 9b se observa al día 2.
Fig. 9. a) Plástico PLA en el día cero de incubación. b) Plástico PLA en el día dos de incubación.
El plástico PLA se obtiene a partir de almidón, polímero que se extrae del maíz, es biodegradable bajo el proceso de composteo debido a que descompone el material en sustancias sencillas: agua, dióxido de carbono y una pequeña cantidad de biomasa que pueden ser asimilados por el medio ambiente.
Las condiciones idóneas en un proceso de compostaje son temperaturas de 60ºC a 70ºC, humedad de 40%-60%, relación C/N de 14, entre otros factores, estos parámetros en condiciones óptimas favorecen la proliferación de microorganismos descomponedores de materia fácilmente fermentable, como lo es el plástico PLA, razón por la cual, en este experimento se mantuvieron las condiciones idóneas y se obtuvieron resultados favorables de degradación de PLA.
En la semana 1 de experimentación el plástico PLA se presentó fraccionado y de color blanco opaco, se presentó así desde el segundo día; para la semana 2, el plástico había perdido el 1% de su masa inicial, esto se debe a que el tamaño de poro del compartimento era de 1mm. Por lo que el material con mayor fragmentación (tamaño de
a
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b
)
Para la semana tres el texturizante plástico PLA presentaba una reducción del 30%, convirtiéndose el material restante en biomasa; para el día 24 (semana 4), el plástico PLA se transformo en biomasa principalmente, obteniendo un color oscuro, parecido a la tierra y sin olor.
En la figura 10 se observa la evolución de este material; en la figura 10a se muestra en el día cero, en la figura 10b se muestra en la semana 1, en la figura 10c se muestra en la semana 3 y en la figura 10d se muestra en la semana 4.
9. a) Plástico PLA al inicio. b) Plástico PLA en la semana 2. c) Plástico PLA en la semana 3. d) Plástico PLA en la semana 4.
a
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d
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En cuanto a los resultados obtenidos a partir de la medición de la Temperatura, se comprobó que las estructuras de soporte mejoran notablemente el proceso, ya que por una parte la estructura inferior le da una separación de aproximadamente 0.01m entre el suelo y la pila, favoreciendo así la aireación por debajo de la pila y un menor contacto entre la materia orgánica y los lixiviados que la misma genera; la estructura superior sirvió para mantener la temperatura y favorecerla, llegando hasta 76°C en este experimento, lo que nos permite mantener mayor tiempo el proceso en su fase termofílica y mejoramiento del proceso.
La variación de 10ºC aproximadamente de temperatura entre los tres estratos (superior, inferior y medio), se debe a los soportes utilizados, y hace notar que es necesario realizar periodos de volteo más seguidos para aumentar el área de contacto entre la materia orgánica y los microorganismos degradadores con el fin de lograr mayor eficiencia en el proceso de composteo.
Con respecto a la humedad obtenida para la pila de composta al inicio fue de 94.12%, esto se debe principalmente a que los componentes utilizados para le elaboración de la pila presentan un alto contenido de humedad; al termino del tiempo de experimentación se observa un porcentaje de humedad de 29% en promedio de los tres estratos, según el rango de porcentaje de humedad el termino del proceso es de 30%, por lo que la pila tiene las condiciones idóneas de humedad para poder ser utilizado como abono.
Se notó una variación oscilante de humedad durante el proceso, debido principalmente a que no se utilizó riego durante la etapa inicial del proceso ya que comenzó con un porcentaje muy elevado, sin embargo en la fase termofílica estuvo dentro del rango óptimo de humedad.
Respecto a los materiales texturizantes empleados se observa que la variación de humedad es de 1% aproximadamente, siendo así que el compartimiento con contenido de PS-6 presenta la mayor eficiencia de texturizante; en cuanto al análisis del compartimiento con contenido de texturizante PLA, se observa con un porcentaje de humedad de 3% por debajo del blanco, se debe a que el PLA es un plástico biodegradable por lo que este texturizante se hizo añicos en las primeras semanas del proceso y no le pudo ofrecer mayor esponjamiento al material orgánico, afectando así parámetros fisicoquímicos tales como en este caso el porcentaje de humedad.
V
El porcentaje de materia orgánica en la pila se vio afectado en la cuarta semana debido a que una semana antes no se le dio un riego de agua a la pila, por lo que disminuyó notablemente la proliferación de los microorganismos degradadores, para la siguiente semana se comportaba ya dentro del rango óptimo, para finalizar con el 30% de materia orgánica.
En cuanto al porcentaje de materia orgánica reportado para los estratos estudiados de la pila se observa el mismo comportamiento de para los tres estratos (superior, medio e inferior), sin embargo en el estrato inferior se tuvieron porcentajes menores, alrededor del 10% menos en comparación con el estrato superior, debido a la separación dada por la estructura de soporte, el estrato inferior tenía una mayor aireación y por lo tanto mejores condiciones para el desarrollo de microorganismos transformando la parte orgánica de los residuos en compuestos minerales y la parte sobrante, que no puede ser asimilada o transformada, es humificada.
Para conocer la eficiencia de los texturizantes con este parámetro se observa que existió una mayor transformación del material fermentable en los compartimentos con texturizante PS-6, demostrándolo en el blanco con un porcentaje mayor de materia orgánica presente.
La relación carbono-nitrógeno que presentó la pila fue de 30 al inicio del proceso y terminó en 14, de acuerdo a diferentes autores citados en la bibliografía, la pila presentó una correcta proporción conforme avanzó el proceso de composteo, esto se debe a la experiencia y correcta proporción manejada por la Planta de Producción de Composta, donde fue desarrollado el experimento.
Se notó que la proporción C/N registrada en los compartimentos con texturizantes está ligeramente arriba por dos unidades en comparación con el blanco, por lo que se favoreció esta relación en los compartimentos con texturizantes plásticos.
La reducción de volumen obtenida para la pila de composta fue aproximadamente del 40% de su volumen inicial, y se notó que al modificar el número de volteos implementados, se favoreció la degradación del material orgánico y así la reducción del tiempo del proceso, manteniendo un mayor periodo en fase termofílica.
La reducción de masa alcanzado dentro de los compartimentos fue del 90% en promedio, por lo que se observa claramente que el texturizante mejora el proceso de degradación y por consecuencia mejora el proceso de composteo al proporcionarle un esponjamiento que conlleva una mejor aireación y también favorece el escurrimiento de los lixiviados.
El mayor porcentaje de reducción de masa fue alcanzado por el compartimento que contenía PS-6 como texturizante, por lo que este parámetro reafirma que el PS-6 le ofrece mejoras notables al proceso de degradación de materia orgánica.
La degradación del texturizante PLA se logró en un tiempo promedio de 28 días, obteniendo como resultado biomasa principalmente, agua y CO2.
La sustitución de los plásticos actuales por plásticos biodegradables es una vía por la cual el efecto contaminante de aquellos, se vería disminuido en el medio ambiente. Los plásticos tradicionales no son biodegradables es porque son polímeros demasiado
largos y compactos como para ser atacados y degradados por los microorganismos degradadores. Pero los plásticos basados en polímeros obtenidos a partir de maíz tienen una estructura que puede ser destruida por los microorganismos.
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V
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ANEXO1. Registro de datos en tablas de cada una de las gráficas presentadas. TEMPERATURA
La tabla 5 muestra las temperaturas registradas durante el tiempo de experimentación, obtenidas en los tres estratos estudiados de la pila.
Tabla 5. Registro de temperaturas en función del tiempo de experimentación.
TIEMPO (días) 2 6 9 13 16 20 23 27 30 34 37 41 44 48 51 55 T (°C) E. SUP. 45 65 74 75 76 76 75 65 63 58 55 53 49 47 44 51 T (°C) E. MED. 40 60 68 70 71 71 70 70 68 63 61 58 54 52 51 46 T (°C) E. INF. 35 55 64 66 66 66 65 65 63 58 55 53 49 47 44 41 HUMEDAD
En la tabla 6 se puede observar el porcentaje de humedad obtenido para cada uno de los tres estratos estudiados de la pila.
Tabla 6. Registro del %Humedad en función del tiempo de experimentación. COMPOSTA
ESTRATO %HUMEDAD
0 días 14 días 28 días 42 días 56 días SUPERIOR 94.12 75.27 44.23 49.05 28.51 MEDIO 94.12 74.48 44.47 49.06 29.56 INFERIOR 94.12 75.42 44.66 49.52 28.17
V
Los resultados obtenidos para la determinación de humedad en función del material texturizante y por estrato estudiado de la pila se muestran en la tabla 7.
Tabla 7. Registro del % Humedad en función del material texturizante. ESTRATO SUPERIOR
%HUMEDAD
TEXTURIZANTE 0 días 14 días 28 días 42 días 56 días
BLANCO 95.6 77.95 66.85 61.25 35.13
PLA 95.6 73.92 69.52 49.82 28.23
PS-6 95.6 79.85 67.36 57.88 32.44