Identificación de impactos ambientales del proceso de compostaje de materiales orgánicos del sector floricultor

Texto completo

(1)IDENTIFICACIÓN DE IMPACTOS AMBIENTALES DEL PROCESO DE COMPOSTAJE DE MATERIALES ORGÁNICOS DEL SECTOR FLORICULTOR. LUISA FERNANDA BAUTISTA VANEGAS. FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AMBIENTAL BOGOTÁ, D.C. 2005.

(2) IA MB 20052001. IDENTIFICACIÓN DE IMPACTOS AMBIENTALES DEL PROCESO DE COMPOSTAJE DE MATERIALES ORGÁNICOS DEL SECTOR FLORICULTOR. LUISA FERNANDA BAUTISTA VANEGAS. Tesis presentada como requisito para optar el título de Ingeniera Ambiental. Asesor EDNA LORENA DELGADO HURTADO Ingeniera Agrónoma. FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AMBIENTAL BOGOTÁ, D.C. 2005.

(3) IA MB 20052001. AGRADECIMIENTOS. El autor expresa sus agradecimientos a: Dios y a mis Padres. EDNA LORENA DELGADO, Asesora de tesis, por su apoyo y ayuda durante el desarrollo del presente trabajo. Los ingenieros JUAN GONZALO PIEDRAHITA, MARTHA CONSUELO RODRIQUEZ, OLGA PARRA, HEDUYN RODRIGUEZ y la Ecóloga MARIA FERNANDA ROJAS, encargados del proceso de compostaje en los cultivos visitados. Los ingenieros HUGO FERNANDO MONTERO, JUAN CARLOS ISAZA, de Asocolflores y JULIA CASTELLANOS exfuncionaria de Asocolflores, por la información suministrada. Las empresas COMPOSTAR LTDA., GESTIÓN ORGÁNICA E.U. y TERRAVIVA Ltda., empresas que realizan procesos de compostaje en el sector floricultor. Al Laboratorio Ambiental de la Universidad de los Andes, Centro de Investigación y Asesorías Agroindustriales de la Universidad Jorge Tadeo Lozano y Laboratorio de análisis químicos AGRILAB, por los datos suministrados..

(4) IA MB 20052001. TABLA DE CONTENIDO. Pág. INTRODUCCIÓN OBJETIVOS. 1 3. 1. MARCO TEÓRICO 1.1 COMPOSTAJE 1.2 ETAPAS DEL PROCESO DE COMPOSTAJE 1.2.1 Acondicionamiento de materias primas 1.2.2 Digestión o estabilización 1.2.3 Acabado 1.3 ASPECTOS AMBIENTALES DEL COMPOSTAJE 1.3.1 Humedad 1.3.2 Aireación 1.3.3 Temperatura 1.3.4 pH 1.3.5 Relación Carbono/Nitrógeno 1.3.6 Control patógenos 1.4 MÉTODOS PARA LA OBTENCIÓN DE COMPOST 1.4.1 Compostaje en hilera o pila activa 1.4.2 Compostaje en pila estática aireada 1.4.3 Compostaje en reactor 1.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO DE COMPOSTAJE 1.6 ANTECEDENTES EN COMPOSTAJE DE RESIDUOS VEGETALES EN EL SECTOR FLORICULTOR 1.7 NORMATIVIDAD NACIONAL E INTERNACIONAL RELACIONADA CON EL PROCESO DE COMPOSTAJE. 1.7.1 Norma Nacional 1.7.2 Normas internacionales. 5 5 6 6 7 9 9 9 9 10 11 11 12 13 14 16 16 18. 2. METODOLOGÍA 2.1 REVISIÓN LITERARIA 2.2 ESTUDIO DE CAMPO 2.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PARA CADA CASO. 44 44 45 45. 19 39 39 41.

(5) IA MB 20052001. 2.4 IDENTIFICACIÓN DE IMPACTOS GENERADOS POR EL PROCESO DE COMPOSTAJE 2.5 PROPUESTA PARA LA CUANTIFICACIÓN DE LOS IMPACTOS GENERADOS EN EL PROCESO DE COMPOSTAJE. 45. 3. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 3.1 CARACTERIZACIÓN GENERAL DE LOS CULTIVOS ENCUESTADOS 3.2 ESTUDIO DE CASOS 3.2.1 Cultivo 1 3.2.2 Cultivo 2 3.2.3 Cultivo 3 3.2.4 Cultivo 4 3.2.5 Cultivo 5 3.2.6 Empresas externas encargadas de realizar el proceso de compostaje. 3.2.7 Laboratorios encargados de analizar muestras de compost. 3.3 IMPACTOS GENERADOS POR EL PROCESO DE COMPOSTAJE EN EL SECTOR FLORICULTOR 3.3.1 Proceso de compostaje optimo 3.3.2 Proceso de compostaje no optimo 3.4 DIAGRAMA DE REDES 3.4.1 Proceso de compostaje optimo 3.4.2 Proceso de compostaje no optimo 3.5 PROCEDIMIENTO PROPUESTO PARA LA CUANTIFICACIÓN DE LOS IMPACTOS GENERADOS POR EL PROCESO DE COMPOSTAJE EN EL SECTOR FLORICULTOR 3.5.1 Análisis de laboratorio propuesto para cuantificar el impacto por lixiviados. 3.5.2 Análisis de laboratorio propuesto para cuantificar el impacto por las emisiones de CO 2. 3.5.3 Análisis de laboratorio propuesto para cuantificar el impacto sobre la fertilidad del suelo.. 47 47. CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOS. 46. 49 49 55 57 62 66 71 74 77 79 81 84 84 86 88 88 89 90 91 94 95 99.

(6) IA MB 20052001. LISTA DE TABLAS Pág.. Tabla 1. Contenido de nitrógeno y relaciones de C/N nominales de diferentes materiales compostables seleccionados (base seca).. 12. Tabla 2. Temperatura y tiempo de exposición necesarios para destrucción de algunos patógenos y parásitos comunes.. 13. Tabla 3. Ventajas y desventajas de los métodos de compostaje.. 17. Tabla 4. Ventajas y desventajas generales del proceso de compostaje.. 18. Tabla 5. Propiedades físico-químicas de las materias primas y el compost final de la mezcla.. 20. Tablas 6. Propiedades físico-químicas subproductos del cultivo de flores y la granja avícola.. 21. Tabla 7. Productos adicionados durante el proceso de compostaje y compostaje + lombricultura.. 23. Tabla 8. Características físicos-químicas del producto final del compostaje y del compostaje + lombricultura.. 24. Tabla 9. Materiales adicionados y tiempo de compostaje.. 27. Tabla 10. Caracterización fisicoquímica de los materiales.. 27. Tabla 11. Norma Técnica Colombiana NTC 5167. 39. Tabla 12. Limites de metales pesados internacionales, en mg/Kg en base seca.. 41. Tabla 13. Limites establecidos por la norma 2880-2004 de Chile.. 43.

(7) IA MB 20052001. Tabla 14. Caracterización fisicoquímica del compost final del cultivo 1.. 52. Tabla 15. Resultado del análisis microbiológico de una muestra de compost del cultivo 1.. 53. Tabla 16. Resultados del análisis microbiológicos de hongos fitopatógenicos, Entomopatógenos y plagas en el suelo de una muestra del compost del cultivo 1.. 54. Tabla 17. Análisis químico de los lixiviados del cultivo 3.. 60. Tabla 18. Caracterización físico química del compost del cultivo 3.. 61. Tabla 19. Análisis físico químico del compost del cultivo 5.. 70. Tabla 20. Características físico-químicas del compost final realizado por * compostar Ltda.. 72. Tabla 21. Características físico-químicas del compost final realizado por Terraviva Ltda.. 72. Tabla 22. Características físico-químicas del compost final realizado por Gestión Orgánica.. 73. Tabla 23. Caracterización físico-química del compost de rosa realizado por el CIAA. 74. Tabla 24. Caracterización físico-química del compost de Rosa realizado por Agrilab (Muestra 1). 75. Tabla 25. Caracterización físico-química del compost de Rosa realizado por Agrilab (Muestra 2). 75. Tabla 26. Caracterización físico-química del compost de Gerbera realizado por Agrilab. 75. Tabla 27. Caracterización físico-química de los lixiviados de compost de Gerbera realizado por Agrilab.. 76.

(8) IA MB 20052001. Tabla 28. Matriz de impactos del proceso de compostaje óptimo.. 79. Tabla 29. Matriz de impactos del proceso de compostaje no óptimo.. 81.

(9) IA MB 20052001. LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Compostaje en hilera o pila activa.. 15. Figura 2. Gráfica contenido de Nitrógeno y Sumatoria de elementos mayores y secundarios totales y disponibles.. 29. Figura 3. Gráfica sumatoria de Microelementos Totales y disponibles residuos vegetales. Encuesta año 1998 y 1999.. 29. Figura 4. Manejo de los residuos vegetales entre 1997 y 1998.. 30. Figura 5. Porcentaje de cultivos que procesan sus residuos vegetales entre 1998 y 1999.. 31. Figura 6. Porcentaje de cultivos que realizan compostaje de los que procesan sus residuos vegetales Encuesta año 1998 y 1999.. 31. Figura 7. Manejo de los residuos vegetales en el sector floricultor año 2000.. 32. Figura 8. Porcentaje de otras alternativas de manejo de los residuos vegetales.. 33. Figura 9. Porcentaje de residuos vegetales que son sacados de la empresa.. 33. Figura 10. Destino de los residuos vegetales que son sacados de los cultivos.. 34. Figura 11. Tiempo de duración del proceso de compostaje dentro del cultivo.. 34. Figura 12. Numero de volteos/mes realizados durante el proceso de compostaje.. 35.

(10) IA MB 20052001. Figura 13. Área destinada para realizar el proceso de compostaje.. 36. Figura 14. Manejo de los residuos vegetales en el sector floricultor año 2001.. 37. Figura 15. Numero de empresas encuestadas y porcentaje de empresas que realizaban compostaje durante el periodo de 1998-2001.. 38. Figura 16. Proceso de compostaje desarrollado en el cultivo 1.. 50. Figura 17. Depósitos de agua entre las pilas (Cultivo 1).. 52. Figura18. Proceso de compostaje desarrollado en el Cultivo 2.. 55. Figura 19. Depósitos de agua entre las pilas (Cultivo 2).. 56. Figura 20. Proceso de compostaje desarrollado en el Cultivo 3.. 57. Figura 21. Maquina volteadora en el cultivo 3.. 59. Figura 22. Tanque recolector de lixiviados en el cultivo 3.. 60. Figura 23. Zona de compostaje del cultivo 4.. 62. Figura 24. Maquina picadora de residuos vegetales.. 63. Figura 25. Tanque recolector y distribuidor de lixiviados.. 64. Figura 26. Maquina cernidora de material final.. 65. Figura 27. Compost final producido en el cultivo 4.. 66. Figura 28. Zona de compostaje del cultivo 5.. 67. Figura 29. Transportador de los desechos vegetales del cultivo 5.. 68. Figura 30. Maquina trituradora del material del cultivo 5.. 68. Figura 31. Compost final en el cultivo 5.. 67.

(11) IA MB 20052001. LISTA DE ANEXOS Pág.. Anexo A. Encuesta manejo del proceso de compostaje Anexo B. Cuadro comparativo desarrollado en cada cultivo.. del proceso. de. 99 compostaje. 105.

(12) IA MB 20052001. en cada cultivo.. INTRODUCCIÓN Uno de los problemas ambientales que se presentan en el sector floricultor, es la cantidad de residuos sólidos que se generan. Se estima que semanalmente se produce una tonelada de desechos vegetales por hectárea sembrada, sin embargo esta cifra varía según el tipo de flor y la edad de la planta. Al mismo tiempo, se están generado otros residuos como plásticos, papel, cartón, madera, metal, capuchón, caucho y otros, aunque estos últimos en menor proporción. (3) Los residuos vegetales, producto del manejo y ciclo vital de las plantas ofrecen a la vez una amenaza y una oportunidad, de acuerdo al manejo que se les dé. Por esta razón, esta industria procura establecer un manejo integral de estos residuos para evitar o minimizar los impactos al medio ambiente. Este manejo integral va desde la generación hasta la disposición final, incluyendo procesos de tratamiento. Dentro de los riesgos que se presenta por un mal manejo de estos residuos se incluye, la eutroficación de cuerpos de agua cercanos por el aporte de lixiviados ricos en nutrientes, principalmente fósforo y nitrógeno, olores molestos que se generan al ser quemados indebidamente,. disminución de la vida útil de los. rellenos sanitario utilizados para la disposición final, bioacumulación de compuestos nocivos en la cadena trófica si estos desechos son utilizados como alimento para el ganado y otros animales. En. la. actualidad,. la. práctica. más. comúnmente. utilizada. para. el. aprovechamiento y buen manejo de los residuos vegetales es el compostaje, actividad que reincorpora los desechos al proceso productivo en forma de compost, el cual es considerado como acondicionador de suelos y no como 1.

(13) IA MB 20052001. fertilizante, ya que contiene bajas concentraciones de nutrientes. Sin embargo, es uno de los productos más económicos que ayudan a mejorar la estructura y condiciones físicas y químicas del suelo. Durante el proceso de compostaje se debe garantizar el buen desarrollo de diferentes etapas para obtener un producto maduro y útil al suelo, teniendo en cuenta, parámetros como la temperatura, la humedad, el contenido de nutrientes, el pH, entre otros. Sin embargo, tanto el proceso de compostaje como la aplicación del compost final generan impactos positivos y negativos para el medio ambiente, dentro de los que se encuentran los cambios físicos y químicos del suelo, infiltración de lixiviados a las aguas subterráneas, originando eutroficación en cuerpos de agua superficiales, generación de gases que alteran la calidad de aire y cambios en la micro fauna y micro flora. El nivel de impacto y su efecto dependen del adecuado control y seguimiento del proceso. Este trabajo propone identificar estos impactos sobre el medio ambiente que genera el proceso de compostaje de los residuos vegetales en la industria floricultura, a través de una encuesta diseñada y dirigida a los cultivos, y un estudio de caso de las empresas encuestadas y visitadas.. 2.

(14) IA MB 20052001. OBJETIVOS. OBJETIVO GENERAL. Realizar una identificación de los impactos ambientales, que se generan por el proceso de compostaje en el sector floricultor del departamento de Cundinamarca; teniendo en cuenta, diferentes escenarios, materias primas, condiciones ambientales, metodologías aplicadas, caracterización de los residuos y usos de producto final.. OBJETIVOS ESPECIFICOS Revisar los antecedentes del proceso de compostaje con materiales vegetales, determinar la importancia de este proceso y su evolución en el sector floricultor. Realizar un estudio de caso para las empresas que fueron encuestadas y visitadas, en el cual se establece el estado del proceso de compostaje que se lleva a cabo en cada una de estas, teniendo en cuenta las metodologías utilizadas para realizar el proceso, condiciones de la zona de compostaje, control y registro de parámetros, y uso final del producto. Comparar las características físicas químicas del compost producido por las empresas encuestadas y visitadas, con la norma técnica colombiana (NTC 5167) para abonos orgánicos, abonos orgánicos mineral sólido y abonos líquidos, y algunas normas internacionales.. 3.

(15) IA MB 20052001. Determinar los posibles impactos ambientales, sociales y económicos que se generan por el proceso de compostaje óptimo y no óptimo mediante matrices de impactos y diagramas de redes. Recomendar la metodología más adecuada para cuantificar los posibles impactos que se generan en el proceso de compostaje y con la aplicación del compost en el sector floricultor.. 4.

(16) IA MB 20052001. 1. MARCO TEÓRICO 1.1. COMPOSTAJE. El compostaje es un proceso biológico oxidativo en el cual intervienen microorganismos que degradan la materia orgánica biodegradable presente en los residuos sólidos urbanos, agrícolas e industriales, hasta convertirla en un producto denominado compost. El compostaje es un proceso aerobio por lo cual requiere la presencia de oxigeno. Este proceso se puede representar mediante la ecuación: Proteínas Aminoácidos Lípidos Hidratos de carbono Compost + Celulosa Lignina Ceniza. + O 2 + Nutrientes + Microorganismos Células Muertas. 2Células nuevas + CO 2 + H2O + NO 3 + SO 4 + Calor (31). La materia orgánica esta compuesta principalmente por proteínas, aminoácidos, lípidos, hidratos de carbono, celulosa, lignina y ceniza. En el proceso las células nuevas que se producen se convierten en parte de la biomasa activa implicada en la conversión de la materia orgánica y cuando se mueren se convierten en parte del compost. (31) El compost es una sustancia estable, similar al humus, considerado como un acondicionador de suelos, mas no como un fertilizante ya que la concentración de nutrientes es considerablemente baja. Las características físicas y químicas de este producto dependen de la naturaleza del material original, las. 5.

(17) IA MB 20052001. condiciones en las cuales se desarrolla el proceso y la extensión de la descomposición. Sin embargo, las propiedades más representativas que lo diferencian de otros materiales orgánicos son: (31) (27) •. Baja relación carbono-nitrógeno.. •. Naturaleza. continuamente. cambiante. debido. a. la. acción. de. microorganismos. •. Alta capacidad para el intercambio de cationes y para la absorción de agua.. •. Es un material sólido y no lodoso.. •. Contiene gran cantidad de oligoelementos, tales como el cobalto, cobre, manganeso, zinc, boro y molibdeno.. •. Incrementa la porosidad de los suelos e impide la percolación de los nutrientes.. 1.2 1.2.1. ETAPAS DEL PROCESO DE COMPOSTAJE Acondicionamiento de materias primas. En caso de manejar residuos. sólidos urbanos, esta primera etapa consiste en recibir los desechos para luego seleccionar los materiales netamente orgánicos y remover aquellos que puedan aportar metales pesados u otras sustancias toxicas que alteren las propiedades físicas y químicas que se requieren para el producto final. Dentro de estos materiales que son removidos se encuentran las pilas gastadas, materiales ferrosos, baterías usadas, aceites usados, insecticidas, solventes orgánicos, además de remover productos de vidrio, plástico, aluminio, entre otros. (22) El paso siguiente es la trituración y/o picado del material, esto con el fin de mejorar la homogeneidad del material y su posibilidad de descomposición y mezcla. Además, un tamaño de partícula reducido, incrementa la velocidad de las reacciones bioquímicas durante un proceso de compostaje aerobio. (31). 6.

(18) IA MB 20052001. Posteriormente, se ajustan las propiedades químicas del sustrato, tales como, la humedad, esta propiedad puede ser balanceada adicionando agua, o mezclando con otros materiales. Igualmente son ajustados el contenido de nutrientes especialmente la relación carbono:nitrógeno y el pH. (22). 1.2.2. Digestión o estabilización. El material orgánico es dispuesto en pilas y. los microorganismos inician su descomposición, en esta etapa del proceso se presentan varias fases en las cuales ocurren variaciones en el pH, la humedad, la población microbiana, los nutrientes y la temperatura.. •. Fase mesofílica. Es la fase en la cual se inicial la descomposición de la. materia por parte de hongos y bacterias. La flora microbiana que posee enzimas que ayudan a consumir la materia disponible son las que predominan el hábitat. En esta fase de colonización se convierte la materia orgánica en CO 2 y H2O. La temperatura se incrementa rápidamente pero se mantiene por debajo de los 40ºC, mientras que el pH decae pero se incrementa inmediatamente. (29) (27) (2). •. Fase termófilica. Predominan las bacterias termófilas esporógenas que. pertenecen al genero bacillus sp y actinomycetes termófilos. Sin embargo, disminuye la diversidad microbiana debido a un aumento en la temperatura. En esta fase entre los 40 a 50ºC se consumen los azucares disponibles y los materiales fácilmente biodegradables. Luego, se incrementa la temperatura entre los 50 a 65ºC durante los cuales se degradan sustancias más complejas como la celulosa y algo de lignina, se eliminan patógenos y semillas de maleza. (29) (27) (2). 7.

(19) IA MB 20052001. El pH se estabiliza y disminuye la relación Carbono:Nitrógeno. Se presenta una alta demanda biológica de oxigeno por la actividad biológica. La temperatura puede alcanzar 70ºC, esto es conveniente durante un tiempo prudente para eliminar los organismos patógenos, sin embargo temperaturas mayores generan la disminución de la actividad microbial ya que la tasa de lysis (muerte microbial) es mayor a la de crecimiento por tal razón la pila de material debe ser aireada para mantener la temperatura en el rango óptimo. También a altas temperaturas se genera la volatilización de los compuestos orgánicos. (29) (27) (2). Debido al aumento de las temperaturas se pierde humedad y se puede convertir en un factor limitante del proceso razón por la cual se debe si es necesario humedecer el material.. •. Fase de enfriamiento. En esta instancia del proceso el carbono es un. factor limitante, ya que se agotan los compuestos fácilmente degradables quedando los que son lentamente degradables principalmente hemicelulosas y ligninas provocando una disminución de la actividad microbiana y por lo tanto de liberación de calor. La temperatura disminuye, los hongos y las bacterias mesófilos recuperan la predominancia.. Esta recolonización proviene de las. partes externas de la pila, las cuales se encuentran mas frías.. Además,. aparecen meso y macro organismos que inician parte de la bioestructuración del compost y empieza la concentración de sustancias húmicas. (29) (2). •. Fase de maduración o curado.. Durante esta etapa, se termina la. generación de compuestos húmicos. Debido a la reducción del sustrato, se disminuye la actividad de los microorganismos y por lo tanto la temperatura, sin embargo esta ultima logra estabilizase. Inicialmente el pH disminuye como resultado de la liberación de ácidos orgánicos durante la digestión. Luego, el pH se eleva y finalmente se neutraliza en un rango de 5.5 a 8. (11) (2). 8.

(20) IA MB 20052001. 1.2.3 Acabado. El material es triturado y tamizado para mejorar la apariencia final del compost. Este debe quedar granulado, fino y suelto para ser empacado y almacenado. (11). 1.3. ASPECTOS AMBIENTALES DEL COMPOSTAJE. Teniendo en cuenta que el compostaje es un proceso biológico, este se encuentra influenciado por factores ambientales que afectan la actividad microbiológica. Por esta razón, es necesario considerar algunos aspectos para desarrollar un buen proceso de compostaje.. 1.3.1 Humedad. La humedad de la masa de residuos tiende a disminuir a lo largo del proceso, debido principalmente a la evaporación durante la fase termófilica, por esta razón este aspecto es ajustado mediante la adición de agua.. Si la humedad es muy baja se produce un secado rápido de la pila. produciendo una disminución en la actividad microbiana, conduciendo a un producto físicamente estable, pero inestable biológicamente. Si la humedad es muy elevada, el oxigeno disminuye produciéndose de esta manera una descomposición anaerobia. El contenido de humedad optimo para el compostaje aerobio esta en el rango de 50 a 60%. (20) (11). 1.3.2 Aireación. Los organismos encargados del proceso de descomposición, principalmente son heterótrofos aerobios, por lo tanto en condiciones en las cuales se promueve el crecimiento microbiano aumenta de igual manera la demanda de oxigeno.. Además, el consumo de oxigeno en la masa de. compostaje depende de otros factores: estado del proceso, temperatura, grado de volteo y aireación de la masa, composición de la masa y contenido de humedad. (29) (11). 9.

(21) IA MB 20052001. Sin. embargo,. la excesiva aireación. puede. afectar negativamente la. compostación, favorece la evaporación disminuyendo el contenido de humedad por debajo de lo necesario. De otra parte, cuando el porcentaje de oxigeno es menor se favorece la descomposición anaerobia, generando subproductos como el metano y gases de azufre, sustancia que producen malos olores. (29) (2) El consumo de oxigeno esta directamente relacionado con los cambios en la temperatura y el contenido de humedad. Los requerimientos de oxigeno son mayores para las fases mesófila y termófila, debido al incremento de la actividad de los microorganismos especialmente por el crecimientos de las poblaciones que realizan la ruptura de las cadenas de compuestos de carbono mas rápidamente disponibles.. (29) (11). 1.3.3 Temperatura. La temperatura en el compostaje es producida por una reacción exotérmica debido a la oxidación de la materia orgánica por parte de los microorganismos, estos rompen las moléculas complejas de carbono orgánico para convertirlas en sustancias más simples, mediante procesos enzimáticos, liberando CO 2 y energía. (29) Si la temperatura es demasiado alta (mayor a 80ºC), se registra una inhibición en la actividad vital de la mayoría de los microorganismos, solo logran resistir algunos organismos termófilos. Si por el contrario, la temperatura es muy baja, indica que la actividad de los microorganismos diminuyo y se requiere practicar volteo, para mantener una temperatura media más elevada. (20) La temperatura es un indicador relevante para el control de los patógenos, por lo tanto es considerado un aspecto importante para la calidad del producto final.. 10.

(22) IA MB 20052001. 1.3.4 pH.. El pH optimo para el crecimiento de las bacterias y otros. organismos del compostaje esta en el rango de 6 a 8 unidades. Sin embargo, el pH al igual que la temperatura varía con el tiempo durante el proceso de compostaje. El pH inicial de la materia orgánica esta normalmente entre 5 y 7. En la etapa mesófílica, el pH cae debido a la producción de ácidos orgánicos. En la etapa termófilica el pH sube, para luego en la etapa de enfriamiento cae ligeramente.. Cuando el grado de aireación no es adecuado el pH se cae. rápidamente retrasando el proceso. (31) (11). 1.3.5 Relación Carbono/Nitrógeno.. El carbono orgánico contenido en la. materia orgánica provee de distintas fuentes de energía a los microorganismos descomponedores. La disponibilidad de esta fuente de energía depende del tipo de compuesto que prevalecen en el material, los azucares simples son los compuestos que mayor energía proporcionan seguidos de hemicelulosas, celulosas, ligninas, grasas, ceras y otros. (29) Por otro lado, el nitrógeno es usado por los microorganismos para elaborar proteínas indispensables para su crecimiento y funcionamiento. Las fuentes solubles son las de mayor disponibilidad, sin embargo representan un porcentaje muy bajo de nitrógeno total. (29) La. relación. Carbono:Nitrógeno. provee. un. indicador de. la tasa de. descomposición de la materia orgánica. Los microorganismos generalmente requieren para su metabolismo 30 partes de carbono por cada parte de nitrógeno, por lo tanto se estima que el rango óptimo se encuentra entre 25 y 30.. Si esta relación es muy alta la descomposición se vuelve más lenta a. medida que el nitrógeno se vuelve limitante del crecimiento. Y si este aumento esta acompañado de humedad baja y las principales fuentes de carbono son ligninas, se puede presentar autocombustión formando cenizas. Caso contrario. 11.

(23) IA MB 20052001. si la relación Carbono:Nitrógeno es muy baja se presta para la perdida por volatilización de nitrógeno en forma de amonio molecular. 35. Tabla 1. Contenido de nitrógeno y relaciones de Carbono:Nitrógeno nominales de diferentes materiales compostables (bases seca). Material. a. Residuos de frutas Residuos mezclados de mataderos Lodos activados digeridos Lodos activados crudos Madera (pino) Papel mezclado Papel de periódico Papel marrón Revistas comerciales Recortes de césped Hojas (caídas recientemente) Jacinto de agua Hierba de bermuda Estiércol de vaca Estiércol de cerdo. Porcentaje N 1,52 7,0-10,0. Relación a C:N 34,8 2,0. 1,88 5,6 0,07 0,25 0,05 0,01 0,07 2,15 0,5-1,0 1,96 1,96 1,7 3,75. 15,7 6,3 723,0 173 983 4490 470 20,1 40,0-80,0 20,9 24 18,0 20,0. Relación C :N basada en pesos secos totales. A daptado de la referencia 31. 1.3.6 Control de Patógenos. La tasa de mortalidad de los patógenos esta en función del tiempo y la temperatura. En la tabla 2 se resumen los tiempos y las temperaturas a las cuales los organismo patógenos son eliminados.. 12.

(24) IA MB 20052001. Tabla 2. Temperatura y tiempo de exposición necesarios para la destrucción de algunos patógenos y parásitos comunes. Organismos. Observaciones Sin crecimiento por encima de 46ºC; muerte dentro de 30 minutos a 5560ºC, destruida en poco tiempo en un ambiente de compost Salmonella sp. Muerte dentro de 1 hora a 55ºC y dentro de 15-20 minutos a 60ºC Shigella sp. Muerte dentro de 1 hora a 55ºC Escherichia histolytica cysts Muerte dentro de pocos minutos a 45ºC y dentro de pocos segundos a 55ºC Eschericha coli La mayoría mueren dentro de 1 hora a 55ºC y dentro de 15-20 minutos a 60ºC Taenia saginata Mueren dentro de pocos minutos a 55ºC Trichinella spiralis larva Mueren rápidamente a 55ºC e instantáneamente a 60ºC Brucella abortus Mueren dentro de 3 minutos a 62-63ºC y dentro de 1 hora a 55ºC Micrococcus pyogenes var. Aureus Mueren dentro de 10 minutos a 50ºC Streptococcus pyogenes Mueren dentro de 10 minutos a 54ºC Mycobacterium tuberculosis var. Mueren dentro de 15-20 minutos a Hominis 66ºC o después de calentamiento momentáneo a 67ºC Corynebacterium diphtheriae Mueren dentro de 45 minutos a 55ºC Nacator americanus Mueren dentro de 50 minutos a 45ºC Ascaris lumbricoides huevos Mueren en menos de 1 hora a temperaturas por encima de 50ºC (31). Salmonella typhosa. 1.4. MÉTODOS PARA LA OBTENCIÓN DE COMPOST. Los métodos de compostaje varían según la manipulación y configuración que se haga al material orgánico a compostar. Estos métodos se clasifican en dos sistemas principales:. 13.

(25) IA MB 20052001. •. Sistemas. abiertos:. compartimientos. o. la. masa. superficies. de. compostaje. abiertas,. en. se donde. dispone se. en. mueve. periódicamente para introducir oxigeno, controlar la temperatura y mezclar el material con el fin de obtener un producto más uniforme; en algunos casos el material no se mueve. Dentro de este sistema se encuentra el método en hilera, pilas activas y pilas estáticas. (29) •. Sistemas cerrados: el material permanece confinado en compartimientos cerrados, se manipula las entradas de aire, agua y temperatura. A este grupo pertenece los reactores verticales y horizontales. (29). 1.4.1 Compostaje en hilera, windrow (el nombre en ingles) o pila activa. Se debe tener en cuenta importantes consideraciones en la planeación de las hileras: (33) (32) (31) •. El tamaño de las hileras las cuales deben tener masa suficiente para mantener la temperatura.. •. La composición de los residuos sólidos y el clima son determinantes importantes del tamaño.. •. La forma de la hilera esta relacionada con el tipo de aireación que se este usando y del tipo de equipo utilizado para airear.. •. El cubrimiento de las hileras depende del clima y del contenido de humedad.. •. El espacio entre las hileras depende del tamaño del sitio y del tipo de equipo utilizado.. Los sistemas de pila activa requieren volteo manual o mecánico de las hileras, mediante palas o con equipos como bulldozers, tractores o maquinas de volteo. El volteo genera la entrada de aire a las pilas, mezcla los materiales, ayuda a. 14.

(26) IA MB 20052001. reducir el tamaño y previene el excesivo calentamiento hasta el punto de una combustión espontánea. Un sistema de pila activa requiere: (33) (32) •. Gran extensión de tierra.. •. Gran cantidad de trabajo dependiendo de si el volteo es manual o mecánico.. •. Un bajo costo de capital y bajo a moderado costo de operación.. •. Puede ser desarrollada sin la compra de equipos especializados, el volteo mecánico puede ser hecho por montacargas o bulldozers.. •. Requiere infraestructura física limitada.. •. Podría utilizar una gran variedad de materiales de compostaje.. Figura 1. Compostaje en hilera o pila activa.. F uente: http://compost.css.cornell.edu/gifs/24.gif. La ventaja de utilizar maquinas es poder obtener un compost mucho más uniforme que con sistemas manuales.. Aunque disminuyen los costos de. operación, aumentan los costos de capital. Sin embargo, comparadas con los bulldozers, éstas resultan más efectivas en la aireación y por lo tanto son una mejor alternativa en una relación beneficio-costo. (33) (32). 15.

(27) IA MB 20052001. 1.4.2 Compostaje en pila estática aireada. Este método consiste en mantener las pilas sin movimiento, la aireación se suministra de manera natural (pasiva) o forzada (activa). Es posible que se presenten zonas de la pila con anaerobiosis, generando olores, gases y líquidos indeseables. Este método es utilizado con más frecuencia para el compostaje de lodos de aguas residuales. Este tipo de compostaje puede ser activo o pasivo. (31) (29). •. Compostaje en pila estática con ventilación pasiva. La materia orgánica. es dispuesta en pilas y se airea de forma pasiva a través de una red de tuberías de escape que se colocan en la parte inferior de la pila. Esta es recubierta con una capa de compost maduro, tamo y/o paja, lo cual garantiza la recuperación de amonio, retención de olores y control de la humedad. Al iniciar el proceso se debe realizar una mezcla adecuada para asegurar la porosidad y estructura que permita una buena aireación. (31) (29). •. Compostaje en pila estática con ventilación activa. En este sistema se. requiere un soplador que succiona el aire hacia el exterior y/o lo inyecta al interior.. El soplador además de controlar la aireación de la pila también. permite enfriarla. Este método requiere además del soplador, red de tuberías, válvulas y sistemas de control de presión de aire, temperatura y humedad, lo que lo hace tener un valor económico mucho mayor. (10). 1.4.3 Compostaje en reactor. El compostaje en reactor se lleva a cabo dentro de un contenedor o recipiente cerrado. Se ha utilizado como reactor todo tipo de. contenedores, incluyendo torres verticales, depósitos horizontales,. rectangulares y circulares.. Se puede dividir los sistemas de compostaje en. reactor en dos categorías: flujo-pistón y dinámico (lecho agitado). En sistemas flujo-pistón, la relación entre las partículas de la masa permanece igual durante. 16.

(28) IA MB 20052001. todo el proceso y el sistema funciona bajo el principio de salida según orden de entrada. En un sistema dinámico, la materia se mezcla mecánicamente durante el procesamiento. Se diseñan sistemas mecanizados para minimizar los olores y el tiempo de elaboración mediante el control de condiciones ambientales como son el flujo de aire, la temperatura y la concentración de oxigeno. Durante los últimos años se ha visto incrementada la popularidad de los sistemas de compostaje en reactor, debido al control de olores, a los menores costes de mano de obra y a los menores requisitos de mano de obra. (31). Tablas 3. Ventajas y desventajas de los métodos de compostaje. Método de compostaje Hilera o pila activa. Pila estática con ventilación pasiva. Ventajas - Se descompone gran cantidad de materia orgánica. - Se obtiene un mejor secado y mezcla del material comparado con las pilas estáticas. - Menores costos de capital y de operación. - Se obtiene un compost mas uniforme. - No se requiere trabajo manual. - Menores costos de operación que con ventilación activa. - Buena conservación de nitrógeno. - Buen manejo de moscas y olores.. Pila estática con ventilación activa. - Buena homogenización. - Bueno manejo de moscas - Mayores temperaturas por lo tanto mejor control de patógenos.. Reactor. - No hay influencia del clima - Se requiere menor espacio - El proceso de descomposición es. 17. Desventajas - Gran extensión de tierra. - Mayor generación de olores. - Influencia de efectos climáticos. - Requiere mayor trabajo operacional. - Poca homogenización. - Poco control de patógenos. - Requiere buena mezcla y porosidad inicial. - No se puede usar mezclas muy húmedas. - Influencia de efectos climáticos - Mayores costos de operación. - Requiere buen picado y mezcla. - Requiere un mayor control sobre la humedad. - Influencia de efectos climáticos - Aumentan los costos operacionales y de capital..

(29) IA MB 20052001. mas rápido - Mayor control de olores.. (33) (32) (31) (29) (10) 1.5. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO DE COMPOSTAJE Tabla 4. Ventajas y desventajas generales del proceso de compostaje.. -. -. -. -. -. -. -. Ventajas Aprovechamiento de los residuos sólidos orgánicos para obtener un producto final. Reducción de los residuos sólidos orgánicos a disponer en rellenos sanitarios, aumentando la vida útil de estos. Disminución de la quema de los residuos sólidos que generan emisiones atmosféricas, perjudiciales para el medio ambiente. Es un medio económico para producir un compuesto húmico. El compost sirve como acondicionador y recuperador de suelos por su alto contenido orgánico. Aumenta la capacidad de retención del agua en el suelo. Favorece el retorno de nutrientes al suelo, diminuyendo el uso de fertilizantes y de esta manera reduce costos. Incrementa los niveles de micro y macronutrientes esenciales. Incrementa la porosidad y la permeabilidad del suelo. Reduce los problemas de compactación y susceptibilidad de erosión. Aumenta la capacidad de intercambio catiónico, y el contenido de materia orgánica. Incrementa la microflora y mesofauna como protozoos, rotíferos, nemátodos y artrópodos. Reduce la producción de patógenos, a través de mecanismos biológicos antibiosis, parasitismo y competencia.. (35) (33) (32) (11) (10). 18. -. Desventajas Requiere de más área que otros sistemas alternativos de tratamiento.. -. La calidad de compost varía de acuerdo con la composición de los residuos frescos.. -. Puede existir un aumento en la lixiviación de nitratos a las aguas superficiales y subterráneas.. -. Generación de malos olores por una mala aireación de la masa, generando zonas anaeróbicas e inmadurez del compost.. -. La inmadurez del compost produce efectos sobre las cosechas, disminuyendo la concentración de oxígeno a nivel radicular, bajos niveles de nitrógeno generando competencia entre los microorganismos y las plantas, el aumento de la temperatura del suelo.. -. Producción de dióxido de carbono y gas metano, compuestos que contribuyen al problema del efecto invernadero.. -. Toxicidad por metales pesados como Cobre, Zinc, Cadmio, Plomo, Níquel, Mercurio y Cobalto..

(30) IA MB 20052001. 1.6. ANTECEDENTES EN COMPOSTAJE DE RESIDUOS VEGETALES DEL SECTOR FLORICULTOR. Varios han sido los estudios que se han realizado hasta el momento sobre el proceso de compostaje de residuos vegetales. En los cuales se incluye comparaciones entre procesos con diferentes sustratos y mezclas de estos, además de incluir la caracterización química y física del producto final. En la actualidad poco se ha analizado a cerca de los impactos potenciales que se generan por la práctica de compostaje en las empresas floricultoras. Sin embargo, los análisis de caracterización son una base importante para la evaluación. de. los efectos que se producen por esta actividad de. aprovechamiento de los residuos vegetales. En un estudio realizado en el año 2000 (2), se determino la caracterización y la factibilidad del compost a partir de residuos vegetales, gallinaza y su mezcla, provenientes de un cultivo de rosas y una granja avícola, respectivamente. Además, de comparar las características del producto final otro de los objetivos de este estudio era determinar las variables más importantes para el proceso y su efecto cualitativo sobre el producto final. El lugar de experimentación fue un cultivo de rosas ubicado en Cajica (Cundinamarca). Se construyeron 24 cajones de 80 cm. de ancho, 50 cm. de largo y 120 cm. de alto, estos fueron instalados en la zona aledaña al espacio destinado para el compostaje. En total se realizaron 18 ensayos, los cuales se repartieron aleatoriamente en los cajones. Las variables a analizar durante el proceso fueron la frecuencia de volteo, la relación carbono:nitrógeno y la altura inicial. En base a esto se determino la proporción de gallinaza y residuos de flores a mezclar.. De acuerdo a esta. proporción variaban las propiedades físico-químicas de la mezcla inicial, la. 19.

(31) IA MB 20052001. frecuencia de volteo fue desde 2 hasta 26 días, la altura inicial se encontró en un rango de 0,5 a 1 metro y la relación carbono nitrógeno varió de 20 a 35. Los resultados obtenidos después del proceso de descomposición de la mezcla de los residuos vegetales de flores y la gallinaza con una relación carbono:nitrógeno inicial de 25 y con un tiempo de compostaje de 2 meses aproximadamente,. fueron los siguientes (Resultados expresados en base. seca): (2) Tabla 5. Propiedades físico-químicas de las materias primas y el compost final de la mezcla.. Características. Materias primas Producto final Gallinaza Residuos Compost final húmeda de flores. Nitrógeno Total, expresado como N (%) Carbono orgánico (%) Relación Carbono:Nitrógeno Humedad (%) Cenizas (%) C.I.C. (meq/100g). 2,46 25,66 10,43 64,72 53,8 -. 0,52 52,19 100,37 66,72 6,06 -. 2,39 49,13 20,56 30 11,55 89,78. Tabla 6. Propiedades físico-químicas Subproductos del Cultivo de flores y la granja avícola. Características. Gallinaza seca. Nitrógeno Total, expresado como N (%) Carbono orgánico (%) Relación Carbono:Nitrógeno Humedad (%) Cenizas (%) C.I.C. (meq/100g). 1,43 23,17 16,20 19,87 58,30 69,32. 20. Compost de flores 1,13 40,58 23,40 38,48 26,95 35,91.

(32) IA MB 20052001. En cuanto a las materias primas, el contenido de humedad es apropiado para iniciar el proceso de compostaje ya que se encuentra alrededor del 60%, se observa una baja concentración de nitrógeno en los residuos de flores, pero alto contenido de carbono, mientras que con la gallinaza ocurre lo contrario. Durante el proceso en la mayoría de los ensayos las temperaturas iniciales superaron los 55ºC, garantizando la eliminación de los organismos patógenos, de acuerdo con la literatura. Se observó la fase termófilica con temperaturas de 50 a 65ºC y la fase de enfriamiento, en donde disminuyó la temperatura por el agotamiento de las reservas energéticas disponibles para los microorganismos. La humedad varió a lo largo del proceso, se observa mayor pérdida en aquellos ensayos donde se tenia alta frecuencia de volteo, esto es coherente, ya que la aireación favorece la evaporación del agua contenida en los residuos y de esta manera se reduce la actividad microbiana. Del estudio se concluyó que el proceso de compostaje de la mezcla es mejor que el compostaje realizado con solo residuos vegetales, debido a que con el primero se obtiene una relación carbono:nitrógeno menor y por lo tanto a la hora de adicionarlo al suelo se tiene mayor contenido de nitrógeno, beneficiando de esta manera el crecimiento de las plantas. Además, el compost de solo flores presenta un tiempo de procesamiento largo, respecto al tiempo de descomposición de la mezcla, debido al bajo contenido de. nitrógeno. produciendo. una disminución. en. la actividad. de. los. microorganismos, los cuales deben utilizar las reservas de nitrógeno contenidas en la misma población, principalmente en las células muertas. La gallinaza seca no es adecuada para ser adicionada a los suelos, por ser un material no estabilizado y con posibilidades de poseer microorganismos peligrosos para cualquier tipo de cultivo. (2) 21.

(33) IA MB 20052001. En cuanto a las variables optimas para el buen desarrollo del proceso, se encontró que las relaciones carbono:nitrógeno deben estar entre 25 y 30, lo cual es coherente con la literatura, la altura de mezcla debe estar por encima de 1m y la frecuencia de volteo debe ser de 15 días, garantizando la conservación de la humedad. En 1997 fue realizado otro estudio (20), cuyo objetivo era caracterizar el proceso de compostaje mediante parámetros químicos en condiciones aerobias utilizando residuos de la post-cosecha de un cultivo de rosas y establecer cual de estos parámetros sirve para definir el estado óptimo de madurez del compost. Para este análisis se realizaron dos procesos de descomposición, el primero por medio de compostaje y el segundo por medio de compostaje y lombricultura. En el primero el residuo (aproximadamente 1 tonelada) fue dispuesto en un contenedor de plástico desde el principio, mientras que en el segundo el residuo fue distribuido en dos contenedores de madera de 3,10m x 1,10m x 1,60m cada uno, en los cuales se colocaron tubos de PVC agujereados, para facilitar la aireación. Posteriormente, la masa fue dispuesta en un contenedor de plástico. A lo largo de los dos procesos fueron adicionados diferentes productos de la siguiente manera: (20). 22.

(34) IA MB 20052001. Tabla 7. Productos adicionados durante el proceso de compostaje y compostaje + lombricultura. Compostaje Producto NH4NO3 Ca(OH)2 Caldo microbiano. Día 1. Cantidad 20 litros. 1 1-155. 4 Kg 24 litros c/semana. Lombriz de tierra Melaza. Compostaje +Lombricultura Día Cantidad 1 20 litros 33 10 litros 86 10 litros 1 4 Kg 1-55 20 litros c/semana 61-153 24 litros c/semana 68 80 Kg 90 60 Kg 68 1 litro. El caldo microbiano se adiciono con el fin de enriquecer la población microbial y el Ca(OH) 2. para alejar los mosquitos de la superficie del contenedor.. El. proceso se llevo acabo durante 162 días, tiempo en el cual se midieron los diferentes parámetros para el compostaje y para el proceso de compostaje + lombricultura, hasta obtener los siguientes resultados: (20) Tabla 8. Características físicos-químicas del producto final del compostaje y del compostaje + lombricultura. Compost final Característica Temperatura (ºC) Humedad % pH Materia Orgánica (%) C.I.C (meq/100g) Carbono orgánico total (%) Nitrógeno (%) Relación C/N Hierro (ppm) Calcio (%). Sustrato. Compostaje. Compostaje + lombricultura. 17,1 35,48 5,66. 18,5 69,34 5,70. 18 73,29 7,42. 91,45. 64,09. 67,81. 59,24. 190,68. 174,37. 38,18. 27,29. 28,21. 1,6 23,86 98 0,99. 2,68 10,18 42 0,97. 2,64 10,69 36 1,13. 23.

(35) IA MB 20052001. Potasio (%) Fósforo (%) Sodio (ppm) Magnesio (%) Manganeso (ppm). P orcentajes en base seca. 1,04 0,52 242 0,28 180. 0,79 0,46 278 0,30 155. 0,85 0,43 286 0,33 138. En el proceso de compostaje + lombricultura, la fase termófilica tuvo mas duración, esto no puede ser atribuido a el sustrato, ya que en ambos casos era el mismo, esto se debe a la forma del contenedor y el grado de compactación en el sistema, favoreciendo así el mantenimiento de altas temperaturas en el centro de la pila. La humedad del sustrato es bastante baja con respecto al rango optimo referenciado en la literatura (50-60%), esto puede causar un secado rápido de la pila y por lo tanto una disminución en la actividad microbiana. Durante los primeros días fue necesario adicionar agua para controlar este parámetro. La relación C/N del sustrato es baja de acuerdo con la literatura, que plantea una relación C/N alrededor de 100 para residuos de flores, esto se debe principalmente a la adición de NH4NO 3 para ambos procesos, aportando nitrógeno a la composición y disminuyendo la relación. De otro lado, la adición de Ca(OH) 2 el primer día, no permitió observar el comportamiento natural del pH durante los primeros días. Dentro de las principales conclusiones obtenidas después del proceso de descomposición se incluyeron: La relación C/N del producto final de ambos proceso se encuentra alrededor de 10, esto indica, según la literatura, que el proceso de descomposición ha sido satisfactorio, el producto aportara nitrógeno al suelo beneficiando el crecimiento de las plantas y no se alterara la bioquímica del suelo.. 24.

(36) IA MB 20052001. En ambos procesos se observo el efecto de los microorganismos, a través de la variación en el porcentaje de materia orgánica, la relación carbono:nitrógeno y la formación de ácidos húmicos a partir de ácidos fúlvicos y otras sustancias. Por el contrario la incorporación de la lombriz de tierra no mejoro el grado de humificación del material orgánico como tampoco su mineralización. Por lo anterior, es posible establecer que la actividad de las lombrices no mejora la calidad del compost final. Los productos finales presentaron un buen contenido de materia orgánica entre el 64 y 68%, una proporción de cenizas relativamente baja cercana al 35% y un buen contenido de lignina alrededor del 25% que generan posteriormente sustancias húmicas al ser aplicados al suelo. (20) El tiempo óptimo de maduración se estableció de acuerdo a la mínima variación de los parámetros de un día a otro, por lo anterior, se determinó que a partir del día 162 el material estaba maduro. Sin embargo, este tiempo puede ser reducido a 100 días como máximo, ya que a partir de este día los cambios que se produjeron en el material fueron mínimos. Se corroboró que el color es el parámetro menos apropiado para determinar el grado de madurez del compost. Mientras que algunas variables como el porcentaje de cenizas, la capacidad de intercambio catiónico, el contenido de carbono orgánico total, entre otros, aparecen como las mas apropiadas desde el punto de vista químico. En este mismo año fue publicada una investigación (13) cuyo objetivo era determinar y evaluar parámetros fisicoquímicos y nutricionales en humus de lombriz y compost derivado de diferentes sustratos. Además, de demostrar y comprobar cual material era más apto para ser aplicado en la agricultura.. 25.

(37) IA MB 20052001. Los materiales analizados fueron humus de lombriz de pulpa de café, de basuras biodegradables, de desechos de cocina y huerta, de residuos de rosas, compost de residuos de rosas y compost de residuos de clavel. Todos estos materiales fueron suministrados por los productores. Durante el proceso se adicionaron diferentes sustancias y organismos a cada material, en la siguiente tabla se muestra los detalles sobre la adición y el tiempo de duración del proceso con cada material: (13). Tabla 9. Materiales adicionados y tiempo del proceso. Materiales 1 2 3 4. 5. 6. Humus de lombriz de pulpa de café Humus de lombriz de basuras biodegradables Humus de lombriz de desechos de cocina y huerta Humus de lombriz de residuos de rosas. Compost de residuos de rosas. Compost de residuos de clavel. Adición Lombriz Roja Californiana. Lombriz Roja Californiana Lombriz Roja Californiana Lombriz Roja Californiana, caldo microbiano, melaza, NH4NO3 (20% N) y CaCO3. Caldo microbiano, NH4NO3 (20% N) y Ca(OH)2 Melaza, úrea y CaCO3. Tiempo (semanas) 16 14 20. 23. 17 20. El material final fue secado al aire y tamizado en una malla No. 60, luego secado en una estufa a 80ºC para ser envasado. Los parámetros fisicoquímicos analizados para cada muestra se observan en la siguiente tabla: (13). 26.

(38) IA MB 20052001. Tabla 10. Caracterización fisicoquímica de los materiales Característica. Muestra1. Muestra 2. Muestra 3. Muestra 4. Muestra 5. Muestra 6. Humedad (%) pH Cenizas (%) Materia Orgánica (%) Conductividad eléctrica (dS/m) C.I.C. (meq/100g). 75,5 7,10 32,99. 53,7 7,03 56,52. 50,2 7,05 73,65. 40,8 7,32 45,58. 75,6 6,09 20,27. 64,4 9,36 59,85. 67,01. 43,48. 26,35. 54,42. 79,73. 40,15. 5,30. 2,00. 7,10. 3,80. 5,10. 12,00. 192. 154. 195. 184. 138. 81,2. Resultados expresados en base seca, son el promedio de tres replicaciones. En cuanto al contenido de humedad, el material más adecuado para ser utilizado en el suelo de acuerdo a este parámetro es el humus de lombriz de residuos de rosas, ya que el valor se encuentra en el rango óptimo de 30-40% (13). Los otros materiales presentan humedad alta, lo cual indica que el tiempo del proceso no fue suficiente para permitir el secado completo del material, produciendo así un material inmaduro. El menor valor de pH lo presentó el compost de rosas que se encontró ligeramente por debajo del intervalo óptimo de 6,5 a 8,0 (13); el mayor valor es evidente que correspondió al compost de residuos de clavel, debido a la adición de carbonato de calcio al inicio del compostaje. Los otros materiales presentaron valores de pH dentro del rango. (13) En cuanto al contenido de materia orgánica el compost de residuos de rosas presenta el valor más alto, por lo cual es posible decir que el tiempo de duración no fue suficiente para descomponer la lignina y la celulosa presentes en este tipo de residuos. Es importante mencionar que de acuerdo con la literatura (13) los suelos con conductividades mayores a 4 dS/m presentan problemas de salinidad, por lo 27.

(39) IA MB 20052001. tanto los materiales más inadecuados para ser adicionados de acuerdo a este parámetro, son el compost de residuos de clavel y en el humus de lombriz de desechos de cocina y de huerta. Las siguientes gráficas muestran el contenido de nitrógeno total, elementos mayores (P, K) y secundarios (Ca, Mg, S) y micro nutrientes: (13) Figura 2. Gráfica contenido de Nitrógeno y Sumatoria de Elementos Mayores y Secundarios Totales y Disponibles.. F uente: Referencia 13. Figura 3. Gráfica sumatoria de Microelementos Totales y Disponibles.. F uente: Referencia 13. 28.

(40) IA MB 20052001. El mayor contenido de nitrógeno lo presento el compost de residuos de rosas, sin embargo este material durante el proceso recibió adición de NH4NO 3 (20% N). De acuerdo con la literatura el contenido de nitrógeno debe ser mayor a 2% para garantizar el proceso de humificación y mineralización en el suelo, así es que los materiales provenientes de basuras biodegradables, desechos de cocina y huerta y de clavel se encontraron con porcentajes inferiores a tal valor, lo que podría causar inmovilización de este elemento en el suelo donde se adicionen. (13) En cuanto a los elementos mayores y secundarios tanto totales como disponibles, los materiales que mayor contenido presentan son los de compost de clavel y compost de rosa. De la misma manera, el compost de clavel presenta un alto contenido de micronutrientes. Teniendo en cuenta lo anterior es posible concluir al hacer un balance de todas las variables y parámetros analizados, que el humus de lombriz de residuos de rosas se encontró en mejores condiciones de madurez para ser adicionado a un suelo. (13) Además por el contenido de nutrientes el compost de clavel y rosa son adecuados siempre y cuando se aumente el tiempo de descomposición. Por otro lado, ASOCOLFLORES en los últimos años ha realizado encuestas a las empresas floricultoras afiliadas, cuyo objetivo es ampliar la información acerca del proceso de compostaje realizado con los desechos vegetales que se producen en cada cultivo, teniendo en cuenta, el área destinada, los principales residuos que se generan, que procesos son utilizados para manejar sus desechos, entre otros. En el periodo de 1997-1998 fue desarrollada una encuesta en las empresas con el fin de saber quienes realizaban compostaje, obteniendo los siguientes resultados: (5). 29.

(41) IA MB 20052001. Figura 4. Manejo de los residuos vegetales entre 1997 y 1998.. Hace compostaje 43,24%. No hace compostaje 56,76%. De 37 cultivos encuestados el 43,24% manejaba sus residuos mediante el compostaje, el compost resultante era utilizado como acondicionador del suelo. Los residuos que se trataba resultaban principalmente de las cosechas de rosa, clavel, Pompón, Alstroemeria, Limonium, Gypso. El otro 56,76% no realizaba compostaje y utilizaban gallinaza, melaza, porquinaza, abono verde y humus de lombriz para acondicionar al suelo. Entre 1998 y 1999 se realizo otra encuesta a un mayor número de empresas, con la cual se buscaba obtener más información acerca de las metodologías utilizadas para manejar los residuos vegetales. A continuación se presentan los resultados obtenidos: (16). 30.

(42) IA MB 20052001. Figura 5. Porcentaje de cultivos que procesan sus residuos vegetales entre 1998 y 1999.. n.s/n.r 20,93%. No procesa 16,28%. Procesa 62,79%. Figura 6. Porcentaje de cultivos que realizan compostaje de los que procesan sus residuos vegetales Encuesta año 1998 y 1999.. No compostan 7,41%. Compostan 92,59%. De las 43 empresas encuestadas el 62,79% procesaban sus residuos vegetales y de este porcentaje el 92,79% manejaba sus residuos mediante el compostaje. Es decir que el 58,26% del total de empresas encuestadas realizaban. 31.

(43) IA MB 20052001. compostaje internamente. El compost era agregado a las camas de los diferentes cultivos, junto con gallinaza, abono verde, humus de lombriz, entre otros. Posteriormente, en el primer semestre del año 2000 se realizo una encuesta a 127 empresas de la sabana de Bogotá, dentro de los principales resultados se encontró que 113 cultivos procesaban sus desechos y de estos 105 realizaban compostaje para manejar los residuos vegetales que producían. Es importante mencionar que los residuos totales generados de las empresas encuestadas, proviene de una área total cultivada de 2055,3 hectáreas. A continuación se hace una descripción del estado del proceso de compostaje en el año 2000: (6) Figura 7. Manejo de los residuos vegetales en el sector floricultor año 2000.. No hace compostaje 17,30% Hace compostaje 82,70%. En la figura 7 se observa que el 17,3% de los cultivos encuestados no realizó compostaje para manejar sus residuos vegetales, de este porcentaje el 59% enviaban sus desechos a depósitos donde no se practicaba ningún tipo de tratamiento para su manejo. Como se presenta en la figura 8 otras alternativas. 32.

(44) IA MB 20052001. de manejo son aplicar los residuos como abono verde, realizar lombricultura, enviar los desechos al relleno sanitario, entre otros. Figura 8. Porcentaje de otras alternativas de manejo de los residuos vegetales en el año 2000.. Otros 4,50%. Lombricultura 9,10% Relleno 13,70% Abono verde 13,70%. No maneja 59,00%. Figura 9. Porcentaje de residuos vegetales que son sacados de la empresa.. Sacan sus residuos 20,90%. No sacan sus residuos 79,10%. 33.

(45) IA MB 20052001. Figura 10. Destino de los residuos vegetales que son sacados de los cultivos.. Botadero 23%. Compostaje externo 77%. Figura 11. Tiempo de duración del proceso de compostaje dentro del cultivo. 10,84% 1,20% 6,02% 1,20% 2,41% 26,52% 15,66%. 36,15%. 1-5. 6-10. 31-40. n.s /n.r. 11-1 5. 16 -20. 2 1-25. 2 6-30. De los 105 cultivos que realizan compostaje para manejar sus residuos, 22 sacan los residuos vegetales de la empresa, esto corresponde al 20,9%. De 34.

(46) IA MB 20052001. este ultimo porcentaje el 77,3% envía sus desechos a empresas externas encargadas de realizar el proceso de descomposición y el 22,7% destina parte de sus desechos a botaderos y otra parte es tratada dentro de la empresa para realizar compostaje.. Figura 12. Numero de volteos/mes realizados durante el proceso de compostaje.. 6,02%. 14,46% 1,20% 13,25%. 36,14%. 8,43% 20,48% 0. 1. 2. 3. 4. 12. n.s/n .r. En la figura 9 se observa que el 79,1% de los cultivos que realizaban compostaje en el año 2000, lo hacían dentro de las instalaciones de la empresa. Este porcentaje corresponde a 83 cultivos de los encuestados. Teniendo en cuenta lo anterior y la información suministrada por las encuestas, en la figura 11 se presenta el tiempo de duración del proceso de compostaje desarrollado internamente. Se observa que el tiempo más frecuente es de 11 a 15 semanas con un porcentaje de 36,14%, seguido por 6 a 10 semanas con el 26,51%; al comparar este tiempo con la literatura, se comprueba que es un tiempo prudente para garantizar un buen proceso y un compost maduro, lo cual indica que la mayoría de los cultivos que realizo su propio compostaje lo hizo de manera adecuada.. 35.

(47) IA MB 20052001. De acuerdo con la figura 12, el 36,14% de los cultivos realizaban 1 volteo por mes, el 20,48% realizaba 2 volteos por mes durante el proceso de descomposición de los residuos. Figura 13. Área destinada para realizar el proceso de compostaje.. 4,82% 2,41% 2,41% 1,20% 10,84%. < 1000 12000-16000. 38,55%. 39,76%. 1000-4000. 4000-8000. 16000-20000. n.s/n.r. 8000-12000. En la figura 13 se presenta los rangos del área destinada para compostar en los diferentes cultivos, el 39,76% de los cultivos utilizaban un área entre 1000 a 4000 m2 para realizar el proceso de compostaje internamente, el 38,55% de los cultivos utilizaban un área menor a 1000 m2, seguida por 10,84% con un área de 4000 a 8000 m2. En términos generales en el primer semestre del año 2000 existía un número representativo de cultivos de flores que manejaban adecuadamente los desechos vegetales que producían mediante el compostaje, de acuerdo con los datos analizados de las encuestas, la mayoría de cultivos realizaban buenas. 36.

(48) IA MB 20052001. prácticas del proceso, con suficiente aireación, adecuado tiempo para madurar el material y un área apta para desarrollar el proceso. Consecutivamente, en el año 2001 se realizo una nueva encuesta a 131 empresas de la sabana de Bogotá, dentro de los principales resultados se encontró que 122 cultivos procesaban sus desechos y de estos 90 realizaban compostaje para manejar los residuos vegetales que producían, estos últimos representan el 73,70% de los cultivos que procesan sus residuos y 68,70% del total de empresas encuestadas. El 26,30% manejaban sus residuos vegetales mediante la lombricultura, aplicación como abono verde o eran enviados directamente a los rellenos sanitarios. Figura 14. Manejo de los residuos vegetales en el sector floricultor año 2001.. No hace compostaje 26,30%. Hace compostaje 73,70%. 37.

(49) IA MB 20052001. 90. 140. 80. 120. 70. 100. 60 50. 80. 40. 60. 30. 40. 20. No. de empresas encuestadas. % de empresas que compostan. Figura 15. Numero de empresas encuestadas y porcentaje de empresas que realizaban compostaje durante el periodo de 1998-2001.. 20. 10 0. 0 97-98. 98-99. 2000. 2001. Años Compostan. Encuestadas. Al comparar los resultados de las encuestas realizadas en los diferentes años se observa y comprueba que hubo un aumento progresivo desde el 97 hasta el 2001 de empresas que fueron encuestadas, sin embargo en el año 2000 se presento un pico de las empresas que realizaban compostaje para manejar sus residuos vegetales, este podía ser desarrollado interna o externamente. En el 2001 se observa una disminución respecto al año 2000, en el porcentaje de cultivos que compostaban sus residuos vegetales. De acuerdo a las entrevistas con algunos funcionarios ambientales de Asocolflores, actualmente el proceso de compostaje que se realiza en las empresas floricultoras puede. ser realizado. por empresas contratistas. encargadas de prestar el servicio. El proceso puede ser desarrollado dentro o fuera del cultivo, bajo la metodología de hilera o pila activa, y si este se realiza dentro del cultivo las condiciones de la compostera depende de cada empresa.. 38.

(50) IA MB 20052001. 1.7 NORMATIVIDAD NACIONAL E INTERNACIONAL RELACIONADA CON EL PROCESO DE COMPOSTAJE. 1.7.1 Normas nacionales Tabla 11. Norma Técnica Colombiana NTC 5167. Clasificación del producto A bono orgánico. Fertilizantes o abonos orgánicos, orgánico minerales y enmiendas orgánicas Fertilizantes o abonos orgánicos Indicaciones relacionadas con la Parámetros a caracterizar obtención y los componentes principales • Perdidas por v olatilización %* • Contenido de cenizas máximo 60%* • Contenido de humedad Para materiales de origen v egetal, máximo 35% • Contenido de carbono orgánico oxidable total mínimo 15% • N, P 2O 5, K2O totales (declararlos si cada uno es may or de 1%) • Relación C/N • Capacidad de intercambio catiónico, mínimo 30cmol(+)/Kg (meq/100g) • Capacidad de retención de humedad, mínimo su propio peso • pH may or de 4 y menor de 9 • Densidad máximo 0,6 g/cm3 • Limites máximos en mg/Kg (p.p.m) de los metales pesados expresados a continuación: A rsénico (A s) 41 Cadmio (Cd) 39 Cromo (Cr) 1200 Mercurio (Hg) 17 Níquel (Ni) 420 Plomo (Pb) 300 * La suma de estos parámetros debe ser 100. Producto sólido obtenido a partir de la estabilización de residuos animales v egetales o residuos sólidos urbanos (separados en la fuente) o mezcla de los anteriores, que contienen porcentajes mínimos de materia orgánica expresada como carbono orgánico oxidable total y los parámetros que se indican.. 39.

(51) IA MB 20052001. Fertilizantes o abonos orgánicos- minerales C lasificación del pr oducto. Indicaciones r elacionadas con la obtención y los componentes pr incipales. A bono orgánico mineral sólido. Producto sólido obtenido de la mezcla o combinación de algunos minerales y orgánicos de origen animal, v egetal, pedogenético (geológico) o prov enientes de lodos de tratamiento de aguas residuales, que contienen porcentajes mínimos de materia orgánica expresada como carbono orgánico oxidable total y de los parámetros que se indican.. P ar ámetr os a car acter izar. • • • • • • • • • •. * A bono orgánico mineral liquido. • • • • •. Producto liquido obtenido por adición de agua a un abono orgánico, orgánico mineral sólido o mezcla de los anteriores, con posterior extracción al que puede o no, añadírsele un fertilizante mineral y que cumple con los parámetros que se indican.. (25). 40. Perdidas por v olatilización %* Contenido de cenizas %* Contenido de humedad máximo 15% Contenido de carbono orgánico oxidable total, > 5% y < 15% N, P 2O 5, K2O, CaO, MgO, Elementos menores, reportar si la riqueza total de cada elemento mínimo es 2% Densidad y pH reportar Residuo insoluble en ácido, máximo 50% del contenido de cenizas Contenido de sodio reportar Conductiv idad eléctrica reportar Limites máximos en mg/Kg (p.p.m) de metales (solo para productos de mezcla con residuos de PTA R) A rsénico (A s) 41 Cadmio (Cd) 39 Cromo (Cr) 1200 Mercurio (Hg) 17 Níquel (Ni) 420 Plomo (Pb) 300 La suma de estos parámetros debe ser 100 Sólido suspendidos máximo 4% Contenido de carbono orgánico oxidable mínimo 20 g/ N total + P 2O 5 + K2O, mínimo 40 g/l Potasio máximo 50 g/l de K2O Limites máximos en mg/Kg (p.p.m) de metales pesados A rsénico (A s) 41 Cadmio (Cd) 39 Cromo (Cr) 1200 Mercurio (Hg) 17 Níquel (Ni) 420 Plomo (Pb) 300.

(52) IA MB 20052001. 1.7.2 Normas Internacionales Tabla 12. Limites de metales pesados internacionales, en mg/Kg en base seca. País. Institución. Clase. Austria. Compost Ordinance (FGL II Nr.92/2001). Granjas orgánicas Uso agrícola jardinería Paisajístico recuperación de suelos Biodesechos y desechos verdes NF Compost urbano. Bélgica Francia Alemania. Ministerio de agricultura Ministerio del agricultura y forestal (46/94) RAL GZ. Irlanda Italia. Países bajos España. Ley de Fertilizantes 747/84. Decreto de Fertilizantes Ministerio de agricultura. Compost/ Digestion Limites en licencias recientes Limites fracción orgánica sólida Compost desechos mezclados y verdes Compost (alta calidad) Ordenanza sobre fertilizantes. CrVI. Cu. Hg. Ni. Pb. Zn. As. 0.7. 70. -. 70. 0.4. 25. 45. 200. -. 1. 70. -. 150. 0,7. 60. 120. 500. -. 3. 250. -. 500. 3. 100. 200. 1800. -. Ley. 1.5. 70. -. 90. 1. 20. 120. 300. -. Voluntario. 3. -. -. -. 8. 200. 800. -. -. Voluntario. 1.5. 100. -. 100. 1. 50. 150. 400. -. Licencias. 1.5. 100. -. 100. 1. 50. 150. 350. 15. 10. 500. 10. 600. 10. 200. 500. 2500. 10. 1,5. -. 0,5. 150. 1,5. 50. 140. 500. -. Ley. 0,7. 50. -. 25. 0,2. 10. 65. 75. 5. Ley. 10. 400. -. 450. 7. 120. 300. 1100. -. Tipo. Cd. Cr. tot. Ley. Ley. 41.

(53) IA MB 20052001. País. Institución. Clase. Suecia. RVF. Estados Unidos. Rodale. Comunidad Europea EC. Eco-label Eco-agri. Chile. Instituto Nacional de Normalización. Compost y residuos de digestión Calidad de compost orgánico 2001/688/EC 2092/91EC1488/98EC NCh 2880-2004. (34). Tipo. Cd. Voluntario. 1. Norma. Cr. CrVI. Cu. Hg. Ni. Pb. Zn. As. 100. -. 100. 1. 50. 100. 300. -. 4. 100. -. 300. 0,5. 50. 150. 400. 10. 1. 100. -. 100. 1. 50. 100. 300. 10. 0.7. 70. 0. 70. 0,4. 25. 45. 200. -. 1. 60. -. 50. 1. 10. 50. 60. 10. tot. A continuación se presentan rangos establecidos por la norma chilena 2880-2004 para algunos parámetros para dos clases de compost: (19) Compost Clase A: producto de alto nivel de calidad que cumple con la exigencias establecidas en esta norma para el compost Clase A. Este producto no presenta restricciones de uso, debido a que ha sido sometido a un proceso de maduración. Compost Clase B: producto de nivel intermedio de calidad que cumple con las exigencias establecidas por esta norma para el compost clase B. Este producto presenta algunas restricciones de uso. Para ser aplicado a macetas, requiere ser mezclado con otros elementos adecuados.. 42.

(54) IA MB 20052001. Tabla 13. Limites establecidos por la norma 2880-2004 de Chile. Parámetro Coniformes Fecales. Salmonella sp. Numero de Helmintos viables Nitrógeno total Humedad pH Materia orgánica Presencia de semillas viables de maleza Densidad aparente Evolución de CO 2 (Respiración) Absorción de O 2 Relación amonio/nitrato Concentración de Amonio Conductividad Eléctrica Relación C/N (29). Compost Clase A Compost Clase B < a 1000 NMP por gramo de compost en base seca 3 NMP en 4 gramos de compost en base seca 1 en 4 gramos de compost en base seca ≥ 0,5% en base seca 30-45% de la masa del producto 5-8,5 ≥ 20% Máximo 2 propágulos de maleza por litro de compost, en cámara de crecimiento por 7 días. ≤ 0,7 ≤ 8mg de C-CO 2/g de materia orgánica/día ≤ 150mg de oxigeno/Kg de sólidos volátiles/hora ≤3 ≤ 500mg/Kg <1,5 dS/m en dilución 1:5 3/8 dS/m en dilución 1:5 ≤ 25 ≤ 30. 43.

(55) IA MB 20052001. 2. METODOLOGÍA 2.1. REVISIÓN LITERARIA. En esta primera etapa, se consulto en la literatura temas relacionados con el proceso de compostaje, teniendo en cuenta generalidades, etapas, factores ambientales que influyen, metodologías utilizadas, ventajas y desventajas de este proceso de descomposición y antecedentes del compostaje en el sector floricultor. Para esta investigación se consultaron libros relacionados con el manejo de los residuos sólidos, artículos publicados, material de soporte de estudios realizados con abonos orgánicos en el Centro de Investigación y Asesorías Agroindustriales (CIAA); documentos realizados en el Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo Territorial; tesis realizadas en años anteriores relacionadas con el proceso de compostaje en el sector floricultor, teniendo en cuenta diferentes sustratos, comparación entre los diferentes tipos de proceso de descomposición y análisis de los parámetros físicos y químicos. laboratorios. encargados. de. Además, se obtuvo información de algunos. realizar. análisis. fisicoquímicos. de. muestras. provenientes del proceso de compostaje. Igualmente, se considero información contenida en encuestas realizadas en los años 1999, 2000 y 2001 por el programa ambiental y social de la Asociación Colombiana de Exportadores de Flores (ASOCOLFLORES). De estas encuestas se dedujo principalmente el estado del proceso de compostaje en los diferentes cultivos.. 44.