Evaluación del proceso de compostaje de lodos provenientes del tratamiento de aguas residuales de la Industria Textil

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(1)UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL. EVALUACIÓN DEL PROCESO DE COMPOSTAJE DE LODOS PROVENIENTES DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA TEXTIL. Tesis presentada por el Bachiller: CHUQUIMAMANI ARAPA HUBER PAUL Para optar el Título Profesional de INGENIERO AMBIENTAL Asesor: Ing. Dennis G. Macedo Valdivia Tesis subvencionada por la UNSA Contrato N° 84-2016-UNSA. AREQUIPA – PERÚ 2018.

(2) PRESENTACIÓN. SEÑOR DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOS SEÑORA DIRECTORA DE LA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL SEÑORES MIEMBROS DEL JURADO: En cumplimiento del Reglamento de Grados y Títulos de la Facultad de Ingeniería de Procesos y el Estatuto de la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa, y con el propósito de obtener el Título Profesional de Ingeniero Ambiental,. pongo a vuestra consideración el trabajo de tesis titulado:. “EVALUACIÓN. DEL. PROCESO. DE. COMPOSTAJE. DE. LODOS. PROVENIENTES DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA TEXTIL”. Con la presente investigación pretendo contribuir al conocimiento para el adecuado manejo y disposición de lodos, residuos de la industria textil dedicada al lavado de lana de alpaca y oveja, para disminuir la contaminación ambiental y riesgo a la salud de las personas.. CHUQUIMAMANI ARAPA HUBER PAUL.

(3) DEDICATORIA. A Dios, quien está presente en todo momento de mi vida, brindándome la voluntad y fortaleza para poder lograr mis objetivos satisfactoriamente. A mis padres, Fermin Chuquimamani y Brígida Arapa, por haberme educado y brindado en todo momento su apoyo incondicional. A mis hermanos Aldo, Deysi y Diego por estar siempre en mi vida..

(4) AGRADECIMIENTOS. Agradecer al Convenio Específico de Cooperación entre la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa - UNSA y el Fondo Nacional de Desarrollo Científico, Tecnológico y de Innovación Tecnológica – FONDECYT – CIENCIACTIVA, que a través de su convocatoria de “Tesis para Optar el Título Profesional”, la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa (UNSA) subvencionó económicamente para que el presente trabajo de investigación se realice, a través del Contrato N° 84-2016-UNSA. Agradecer a los docentes de la Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental y en especial a mi asesor de tesis, el ingeniero Dennis G. Macedo Valdivia, quienes me brindaron su apoyo y conocimientos para que el presente trabajo sea posible. A la Dra. Nancy Arróspide Velasco, a la Mg. Violeta García Romero y a la Mg. Ofelia Guillén Zevallos, por su apoyo y poder hacer posible la culminación del presente trabajo. A mis Tíos Washington Zavaleta, Elsa Payehuanca y mis primos, por acompañarme durante los años de mi formación profesional, por todos los consejos y la ayuda brindada. A Cesar Arohuanca, Juan Carlos Leguía, Gabriel Colque, Alfonso Torres, Victor Rodríguez, Albert Mamani, Rene Churata, Pilar Puma, Nancy Quispe, Edita Mendoza, Yuber Huayhuapuma, Efrain Yujra, Gleen Cerpa (Xloss), Yefrin Puma y a todos mis amigos, por darme ánimos durante la ejecución del proyecto, por todo su apoyo y sus buenos deseos..

(5) INDICE. RESUMEN ......................................................................................................... X ABSTRACT....................................................................................................... XI CAPÍTULO I GENERALIDADES ..................................................................... 1 1.1. Antecedentes ............................................................................................. 1 1.2. Planteamiento del problema ...................................................................... 3 1.3. Justificación ............................................................................................... 4 1.4. Hipótesis .................................................................................................... 5 1.5. Objetivos .................................................................................................... 5 1.5.1. Objetivo general .............................................................................. 5 1.5.2. Objetivos específicos ...................................................................... 5 1.6. Variables .................................................................................................... 6 1.6.1. Variables independientes ................................................................ 6 1.6.2. Variable dependiente ...................................................................... 6 1.6.3. Variable Interviniente ...................................................................... 6 1.7. Indicadores de las variables ...................................................................... 6 1.7.1. Etapa de caracterización del lodo ................................................... 6 1.7.2. Etapa de proceso de compostaje.................................................... 7 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO .................................................................... 8 2.1. Industrialización de la lana ......................................................................... 8 2.1.1. Etapas del proceso de lavado de lana ............................................ 9 2.1.2. Proceso de lavado de lana............................................................ 12 2.2. Generación de lodos en el tratamiento de aguas residuales industriales 14 2.3. Efecto de la disposición de lodos ............................................................. 15 2.4. Tratamiento de lodos residuales .............................................................. 15 2.4.1. Estabilización con cal .................................................................... 16. i.

(6) 2.4.2. Tratamiento térmico ...................................................................... 16 2.4.3. Digestión anaeróbica .................................................................... 16 2.4.4. Digestión aeróbica ........................................................................ 16 2.4.5. Compostaje ................................................................................... 17 2.5. Proceso de compostaje ........................................................................... 18 2.5.1. Proceso de compostaje ................................................................ 18 2.5.2. Fases del compostaje ................................................................... 19 2.5.3. Higienización e inocuidad ............................................................. 21 2.5.4. Variables que deben ser consideradas para la generación de compost ................................................................................................... 23 2.6. Normativa ................................................................................................ 26 2.6.1. Ley de gestión integral de residuos sólidos .................................. 26 2.6.2. Reglamento de ley de gestión integral de residuos sólidos .......... 26 2.6.3. NTP 311.557 ................................................................................. 27 2.6.4. NCh 2880 ...................................................................................... 28 CAPÍTULO III MATERIALES Y MÉTODOS .................................................. 33 3.1. Lugar de Ejecución .................................................................................. 33 3.2. Materiales ................................................................................................ 33 3.2.1. Equipos ......................................................................................... 33 3.2.2. Materiales de laboratorio .............................................................. 34 3.2.3. Materiales de campo ..................................................................... 34 3.3. Diseño experimental ................................................................................ 35 3.4. Tratamientos en estudio .......................................................................... 35 3.5. Métodos de análisis ................................................................................. 36 3.5.1. Obtención de la muestra de lodo .................................................. 36 3.5.2. Procesamiento de la muestra de lodo ........................................... 36 3.5.3. Muestreo de compost ................................................................... 36. ii.

(7) 3.5.4. Preparación de las muestras de compost ..................................... 37 3.5.5. Caracterización del lodo textil ....................................................... 37 3.5.6. Proceso de compostaje ................................................................ 39 3.5.7. Caracterización del compost ......................................................... 41 3.6. Metodología experimental ........................................................................ 41 3.6.1. Diseño de las pilas de compostaje ................................................ 41 3.6.2. Frecuencia de volteo ..................................................................... 43 3.7. Tratamiento de datos ............................................................................... 43 CAPÍTULO VI RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................... 44 4.1. Caracterización del lodo textil .................................................................. 44 4.1.1. Caracterización fisicoquímica del lodo textil.................................. 44 4.1.2. Caracterización de metales del lodo textil ..................................... 46 4.1.3. Caracterización microbiológica del lodo textil ............................... 48 4.2. Evaluación del proceso de compostaje .................................................... 49 4.2.1. Temperatura ambiental ................................................................. 49 4.2.2. Humedad relativa .......................................................................... 50 4.2.3. Temperatura de las pilas de compostaje ...................................... 51 4.2.4. Evaluación del comportamiento del pH ......................................... 55 4.2.5. Evaluación de la C.E. .................................................................... 57 4.3. Evaluación de la calidad de compost ....................................................... 60 4.3.1. pH ................................................................................................. 60 4.3.2. Conductividad eléctrica ................................................................. 62 4.3.3. Materia orgánica ........................................................................... 63 4.3.4. Nitrógeno ...................................................................................... 65 4.3.5. Relación C/N ................................................................................. 67 4.3.6. Fosforo Disponible ........................................................................ 68 4.3.7. Potasio Disponible ........................................................................ 70 iii.

(8) 4.3.8. Aceites y Grasas ........................................................................... 71 4.3.9. Coliformes totales ......................................................................... 73 4.3.10.Salmonella spp ............................................................................. 74 4.3.11.Huevos de helminto ...................................................................... 75 CONCLUSIONES ............................................................................................ 77 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 78. APÉNDICE Contenido. Pág.. Apéndice A:. Registro de temperaturas del proceso de compostaje ............ 84. Apéndice B:. Registro de temperatura ambiental y humedad relativa (máxima y mínima) ................................................................................. 86. Apéndice C:. Resultados de la relación C/N ................................................. 90. Apéndice D:. Manual de uso y calibración del Combo HANNA HI 98130 ..... 92. Apéndice E:. Panel fotográfico...................................................................... 96. iv.

(9) INDICE DE TABLAS Contenido. Pág.. Tabla 1.. Temperatura necesaria para la eliminación de algunos patógenos 23. Tabla 2.. Macro-contaminantes .................................................................... 28. Tabla 3.. Requisitos microbiológicos según la NTP 311.557 (2013) ............. 28. Tabla 4.. Concentración máxima de metales pesados en materias primas para compostaje..................................................................................... 29. Tabla 5.. Requisitos microbiológicos según la NCh 2880 (2005) .................. 29. Tabla 6.. Concentraciones máximas de metales pesados en compost ........ 30. Tabla 7.. Concentraciones máximas de metales pesados en compost producidos en base a lodos ........................................................... 31. Tabla 8.. Fuentes de variabilidad y grados de libertad del DBCA ................. 35. Tabla 9.. Tratamientos en estudio ................................................................ 35. Tabla 10. Parámetros de caracterización y métodos de análisis fisicoquímicos del lodo textil .................................................................................. 38 Tabla 11. Métodos de análisis de metales totales ......................................... 38 Tabla 12. Métodos de análisis de parámetros microbiológicos ...................... 39 Tabla 13. Volumen y densidad del material a compostar según los tratamientos en estudio ...................................................................................... 42 Tabla 14. Caracterización fisicoquímica del lodo textil................................... 45 Tabla 15. Concentración de metales del lodo textil y comparación con normas técnicas .......................................................................................... 46 Tabla 16. Resultados de análisis microbiológico del lodo .............................. 49 Tabla 17. Temperatura de las pilas de compostaje de los 04 tratamientos en estudio medidos a profundidades de 50 (A) y 30 (B) cm ............... 52 Tabla 18. Valores de pH de los 04 tratamientos en estudio durante el proceso de compostaje................................................................................ 56 Tabla 19. Conductividad eléctrica de los tratamientos en estudio durante el proceso de compostaje .................................................................. 58 Tabla 20. Resultado de los valores pH inicial y final de los 04 tratamientos en estudio (T) ...................................................................................... 60 Tabla 21. Conductividad eléctrica de los 04 tratamientos en estudio, al inicio y final del proceso de compostaje..................................................... 62 v.

(10) Tabla 22. Porcentaje de materia orgánica de los tratamientos en estudio (T0, T1, T2 y T3) al inicio y al final del proceso de compostaje ............. 64 Tabla 23. Resultado del porcentaje de Nitrógeno inicial y final de los 04 tratamientos en estudio .................................................................. 66 Tabla 24. Resultado de la relación C/N de los 04 tratamientos en estudio .... 67 Tabla 25. Resultado del análisis de Fosforo Disponible del compost obtenido de los 04 tratamientos en estudio .................................................. 69 Tabla 26. Resultado del análisis de Potasio Disponible del compost obtenido de los 04 tratamientos en estudio .................................................. 70 Tabla 27. Concentración de Aceites y Grasas (g/Kg) presente en los 04 tratamientos en estudio al final del proceso de compostaje ........... 72 Tabla 28. Resultado de Coliformes totales presentes en los 04 tratamientos de estudio al final del proceso de compostaje .................................... 73 Tabla 29. Resultado de la detección de salmonella spp, en los 04 tratamientos en estudio al final del proceso de compostaje ............................... 75 Tabla 30. Resultado del análisis de Huevos de helminto de los 04 tratamientos en estudio al final del proceso de compostaje ............................... 76. vi.

(11) INDICE DE ILUSTRACIONES Contenido. Pág.. Figura 1.. Proceso de lavado de lana. Adaptado de M. Guillén, 2007. ........ 11. Figura 2.. Generación de lodos en el tratamiento de aguas residuales industriales. N. Oropeza, 2006. ................................................... 15. Figura 3.. Diagrama esquemático de un sistema de composteo. Alvarez, 2004. ............................................................................................ 18. Figura 4.. Etapas del proceso de Compostaje. FAO, 2013. ......................... 21. Figura 5.. Imagen descriptiva de cuando se deberían realizar las aireaciones, teniendo conocimiento de la temperatura del núcleo de la pila. D. Sztern y M. Pravia, 2009.............................................................. 26. Figura 6.. Distribución de Perforaciones y Submuestras de las Pilas de Compostaje. Cordova, 2016. ....................................................... 37. Figura 7.. Diseño de la Pila de Compostaje. a = Largo, b = Ancho, h = Altura. .......................................................................................... 43. Figura 8.. Gráfica en escala logarítmica de concentraciones de Arsénico (As), Cadmio (Cd), Cromo (Cr) Níquel (Ni), Plomo (Pb), Cobre (Cu) y Zinc (Zn) presentes en el lodo textil comparados con los valores establecidos en las normas NTP 311.557 (2013) y Nch 2880 (2005). ..................................................................................................... 48. Figura 9.. Gráfica del comportamiento de la temperatura ambiental máxima, mínima y promedio de los 120 días de duración del proceso de compostaje. ................................................................................. 50. Figura 10.. Gráfica del comportamiento de la humedad relativa máxima y mínima expresada en porcentaje de los 120 días de duración del proceso de compostaje. ............................................................... 51. Figura 11.. Comportamiento y comparación de las temperaturas de las pilas de compostaje de los tratamientos T0, T1, T2 y T3 a profundidades de 50 cm y 30 cm. ............................................................................ 53. Figura 12.. Comportamiento de la temperatura de los tratamientos en estudio a una profundidad de 50 cm. .......................................................... 54. Figura 13.. Temperatura T3 vs humedad máxima del periodo del proceso de compostaje. ................................................................................. 55 vii.

(12) Figura 14.. Comportamiento del pH de los tratamientos en estudio (T0, T1, T2 y T3) durante los 120 días de duración del proceso de compostaje. ................................................................................. 57. Figura 15.. Comportamiento de la Conductividad eléctrica (C.E.) de los tratamientos en estudio (T0, T1, T2 y T3) durante los 120 días de duración del proceso de compostaje. .......................................... 59. Figura 16.. Conductividad eléctrica (C.E.) del tratamiento T0 vs Humedad máxima medidos durante los 120 días de duración del proceso de compostaje. ................................................................................. 59. Figura 17.. Valores de pH de los 04 tratamientos en estudio (T0, T1, T2 y T3) al inicio y al final del proceso de compostaje. .............................. 61. Figura 18.. Conductividad eléctrica de los 04 tratamientos en estudio (T0, T1, T2 y T3) al inicio y al final del proceso de compostaje. ................ 63. Figura 19.. Porcentaje de materia Orgánica de los 04 tratamientos en estudio (T0, T1, T2 y T3) al inicio y al final del proceso de compostaje. .. 65. Figura 20.. Porcentaje de Nitrógeno de los 04 tratamientos en estudio (T0, T1, T2 y T3) al inicio y al final del proceso de compostaje. ................ 66. Figura 21.. Relación C/N de los 04 tratamientos en estudio (T0, T1, T2 y T3) al inicio y al final del proceso de compostaje. .................................. 68. Figura 22.. Fósforo Disponible presente en el compost de los 04 tratamientos en estudio (T0, T1, T2 y T3) al final del proceso de compostaje. 69. Figura 23.. Potasio disponible en el compost de los 04 tratamientos en estudio (T0, T1, T2 y T3) al final del proceso de compostaje. .................. 71. Figura 24.. Concentración de Aceites y Grasas (mg/Kg) presentes en el compost de los 04 tratamientos en estudio (T0, T1, T2 y T3) al final del proceso de compostaje. ......................................................... 72. Figura 25.. Coliformes totales (NMP/g) presente en el compost de los 04 tratamientos en estudio (T0, T1, T2 y T3) al final del proceso de compostaje. ................................................................................. 74. viii.

(13) LISTA DE ABREVIATURAS. M.O.. : Materia Orgánica. C. : Carbono. N. : Nitrógeno. C/N. : Carbono/Nitrógeno. k2O. : Potasio disponible. P2O5. : Fósforo disponible. C.E.. : Conductividad eléctrica. mg/Kg. : Miligramos por Kilogramo. dS/m. : Decisiemens por metro. NMP/g. : Número más probable por gramo. UFC/g. : Unidades formadoras de colonias por gramo. NTP. : Norma Técnica Peruana. Nch. : Norma Chilena. ix.

(14) RESUMEN. Los lodos textiles pueden ser aprovechados para mejorar la calidad de suelos; sin embargo, se deben cumplir con ciertos parámetros para evitar problemas ambientales y de salud pública. El objetivo de esta investigación fue evaluar el proceso de compostaje de lodos generados en el tratamiento de aguas residuales de la industria textil y determinar la calidad de compost como alternativa de aprovechamiento para su uso en agricultura y jardinería. Se realizó la caracterización fisicoquímica y microbiológica del lodo textil. Los tratamientos resultaron de aplicar 03 dosis de lodo en porcentaje peso: 0%, 10%, 20% y 30% al sustrato base (70% aserrín, 25% estiércol vacuno y 5% pasto), evaluándose 4 tratamientos con 3 repeticiones, en el diseño de bloques completos al azar. El lodo textil contiene valores altos de materia orgánica (M.O.) (18.40%) y K2O (0.14%), no presenta problemas de metales, aceites y grasas, pH, C.E., Coliformes totales, huevos de helminto y Salmonella spp. La reducción eficiente de las Coliformes totales en los 04 tratamientos, se logró debido a las temperaturas alcanzadas en la fase termofílica; sin embargo, no se logra eliminar los Huevos de helminto en el compost. Los resultados del proceso de compostaje indican que la aplicación del lodo textil incrementa los valores de M.O., K 2O, relación C/N y Aceites y Grasas en el compost. Respecto al pH, N y P2O no hubo diferencia estadística significativa, mientras que la C.E. presentó variaciones en los tratamientos, debido a la mineralización de la M.O. El lodo textil es apto como materia prima para el proceso de compostaje, el cual mejora significativamente los contenidos de M.O., relación C/N y K 2O en el compost, según la prueba de Duncan (α = 0.05). El compost cumple con los requisitos para la Clase A de compost de la NCh 2880 y NTP 311.557, con excepción de los huevos de helminto. Palabras clave: Compostaje, lodos, industria textil.. x.

(15) ABSTRACT. The textile sludge can be used to improve soils quality; however, certain parameters must be met to avoid environmental and public health problems. The aim of this research was to assess the composting process of sludge generated in the wastewater treatment of textile industry and determine the quality of compost as an alternative for using it in agriculture and gardening. It was carried out physicochemical and microbiological characterization of the textile sludge. The treatments have been resulted for applying 03 doses of sludge in weight percentage: 0%, 10%, 20% and 30% to the base substrate (70% sawdust, 25% cow dung and 5% pasture), 4 treatments were assessed with 3 repetitions, in a Randomized Complete Block Design. The textile sludge contains high values of organic matter (O.M.) (18.40%) and K2O (0.14%), it does not show problems of metals, oils and fats, pH, C.E., total Coliforms, helminth eggs and Salmonella spp. The efficient reduction of the total Coliforms in the 04 treatments was achieved due to the temperatures reached in the thermophilic phase; however, it is not possible to eliminate the helminth eggs in the compost. The results of the composting process indicate that the application of the textile sludge increases the values of O.M., K2O, C/N ratio and Oils and Fats in the compost. Regarding pH, N and P2O, there was not a significant statistical difference, while C.E. presented variations in the treatments, due to the O.M.’s mineralization. The textile sludge is suitable as raw material for the composting process, which significantly improves the contents of O.M., C/N ratio and K2O in the compost, according to the Duncan test (α = 0.05). The compost complies with the requirements for Class A compost of NCh 2880 and NTP 311.557, with the exception of helminth eggs. Keywords: Composting, sludge, textile industry.. xi.

(16) CAPÍTULO I GENERALIDADES. 1.1. Antecedentes Durante la edad antigua, Italia, Grecia y la Mesopotamia asiática fueron los principales centros laneros debido al gran desarrollo de la ganadería ovina. Países como Bulgaria, Albania, Yugoslavia, Grecia, Turquía, Rumania y Polonia, establecieron una pujante industria lanera. Luego de la revolución industrial Gran Bretaña se constituye en el centro lanero más importante del mundo, con el aporte de las lanas de Cheviot y la importación de lana merino australiana. Actualmente Alemania se destaca por su alto desarrollo en la manufactura de máquinas para tejer e hilar lana, en centros textiles importantes como Chemnitz y Wuppertal (Red Textil Argentina, s.f.). La producción de textiles y confecciones en el Perú ha mostrado un gran crecimiento en los últimos años. Las principales empresas del subsector de fabricación de hilados y tejidos, que registraron un crecimiento de exportaciones fueron: (a) Sudamericana de Fibras con 165%, (b) Michel y Cia con 52%, (c) Inca Tops con 29%, (d) Productos del Sur con 121% e (e) Industria Textil Piura con 94% (CENTRUM, 2010). De las cuales podemos destacar las empresas Michel. 1.

(17) y Cia e Inca Tops, que se ubican en la ciudad de Arequipa y que procesan fibra de alpaca y oveja. Estas empresas al aumentar su producción, traen consigo una mayor demanda de recursos y materia prima empleada en su proceso; resultado de esto se generan mayores cantidades de residuos sólidos como aguas residuales; estas últimas deben ser tratadas para cumplir con los Valores Máximos Admisibles (VMA) de descargas de aguas residuales no domesticas en el sistema de alcantarillado sanitario, establecido por el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento según D.S. N° 021-2009- VIVIENDA, con el fin de evitar el deterioro todo el sistema de alcantarillado y tratamiento de las aguas residuales. Sin embargo el tratamiento de las aguas residuales de la industria textil lanera, genera subproductos como los lodos, los cuales sino son tratados y manejados adecuadamente pueden convertirse en fuente de contaminación y afectar a la salud pública y al ambiente principalmente. Narváez, Benavides, Vázquez y Cabrera (2014) en su trabajo Efecto de la aplicación de lodos crudos de la industria textil en la productividad y en la composición química de lechuga (Lactuca sativa), concluyeron que la aplicación de los lodos textiles industriales en el sustrato de crecimiento incrementó los valores tanto de pH como de la conductividad eléctrica en los lixiviados. Sin embargo, esto no afectó desfavorablemente el PF (peso fresco) y PS (peso seco) de la planta, mientras que en el contenido mineral incrementó el N, P, K, Ca, Na, Cu, Mn, Fe y Zn, pero disminuyó el Mg. La presencia del lodo industrial aumentó la concentración de vitamina C sin modificar la capacidad antioxidante total. No se encontró transferencia de metales pesados por parte del lodo textil, pero sí de huevos de helminto y Coliformes fecales hacia la planta, aunque los valores de transferencia estuvieron por debajo de lo establecido en las normas ambientales regulatorias de México. Con lo anterior se sugiere utilizar los lodos textiles industriales en cultivos en donde la parte comestible no se encuentre en contacto directo con el sustrato o bien en cultivos ornamentales o para la producción industrial de fibras u otros productos. Francisco, Ramos y Aguirre (2010) realizaron un trabajo que consistió en realizar ensayos preliminares de fertilización en diferentes dosis de lodo procedente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales PTAR- Puente Piedra, Lima; con 2.

(18) el objetivo de determinar su aprovechamiento agrícola. El estudio demostró que el lodo seco y el lodo compostado pueden ser beneficiosamente aprovechados a bajas tasas para producir bioabono, proporcionando una solución a largo plazo sostenible de la gestión de la disposición final de los residuos sólidos. Bautista (2009), en su tesis de maestría, investigó alternativas para el uso de lodos industriales textiles y dar un valor agregado como sustrato en la producción de hortensia (Hydrangea macrophylla L.). Las concentraciones de mezcla en base a volumen de lodo fueron 0, 10, 20 y 30%, siendo el testigo 0% de lodo. El uso de lodo industrial en concentración del 10% resultó factible para la producción de hortensias en maceta, ya que no presentó toxicidad para las plantas y se desarrollaron de manera positiva comparados con el testigo con 0 % de lodo industrial textil; sin embargo se observaron impactos negativos sobre el crecimiento y desarrollo de las hortensias cuando la concentración de lodo fue aumentado en gran volumen (20 – 30%), se derivaron al parecer de la alta concentración de sales, la cantidad de bicarbonatos de sodio, el incremento del pH y conductividad eléctrica. 1.2. Planteamiento del problema La industria textil lanera después de la revolución industria ha experimentado muchos cambios en su sistema productivo, contando en la actualidad con maquinarias que realizan el proceso de lavado de lana de forma mecánica, permitiendo una mayor producción en menor tiempo. Las empresas textiles hoy en día demandan una mayor cantidad de recursos y materia prima; se requiere mayores volúmenes de agua para realizar el proceso de lavado de lana, lo que genera de la misma manera grandes volúmenes de aguas residuales. En la ciudad de Arequipa las empresas textiles utilizan básicamente tratamientos primarios convencionales, que consisten en procesos de sedimentación y coagulación-floculación para tratar sus aguas, lo que genera lodos residuales. Una empresa textil produce aproximadamente unos 36 metros cúbicos de lodo mensual. Actualmente estos residuos están siendo manejados y dispuestos de forma inadecuada en la zona de El Cural del Distrito de Uchumayo, siendo aplicados en terrenos agrícolas, cabe precisar que estos residuos son vendidos a los agricultores porque su uso mejora la producción de sus cultivos; sin 3.

(19) embargo lo realizan sin ningún control de parámetros como contenido de metales, parámetros microbiológicos y otros requisitos que se estable en la NTP 311.557 (2013) y en la Nch 2880 (2005), puesto que estos establecen la calidad que deben de cumplir toda enmienda y/o abono para evitar riesgo de contaminación de ambiente y problemas de salud. 1.3. Justificación La producción de textiles y confecciones en el Perú ha mostrado un gran crecimiento en los últimos años. Las principales empresas del subsector de fabricación de hilados y tejidos, que registraron un crecimiento de exportaciones fueron: (a) Sudamericana de Fibras con 165%, (b) Michel y Cia con 52%, (c) Inca Tops con 29%, (d) Productos del Sur con 121% e (e) Industria Textil Piura con 94% (CENTRUM, 2010). La empresas textiles generan aguas residuales producto del proceso de lavado de lana (oveja y/o alpaca), estas aguas deben ser tratadas para minimizar la contaminación ambiental y deterioro del sistema de alcantarillado; producto de esta actividad se generan los lodos; estos residuos presentan como patógenos a Coliformes totales; además de presentar una alta salinidad, por lo cual deben recibir un tratamiento antes de ser dispuestos con la finalidad de disminuir el riesgo de contaminación de suelos y cuerpos de aguas. El compostaje proporciona la posibilidad de transformar de una manera segura los residuos orgánicos en insumos para la producción agrícola (FAO, 2013). Esto permitirá aprovechar los lodos como fuente de nutrientes para su uso en agricultura y jardinería.. 4.

(20) 1.4. Hipótesis Es posible evaluar el aprovechamiento de los lodos provenientes de las aguas residuales de la industria textil mediante el proceso de compostaje, que permitirá la utilización de los lodos en la agricultura y jardinería, cumpliendo con los requisitos y límites máximos permisibles establecidos en las normas NTP 311.557 (2013) y Nch 2880 (2005). 1.5. Objetivos 1.5.1.. Objetivo general. Evaluar el proceso de compostaje de lodos provenientes del tratamiento de aguas residuales de la industria textil y determinar la calidad de compost obtenido para su uso en agricultura y jardinería. 1.5.2. -. Objetivos específicos Determinar las características fisicoquímicas y microbiológicas del lodo textil.. -. Evaluar el comportamiento de la temperatura, pH y conductividad eléctrica durante el proceso de compostaje.. -. Determinar la calidad del compost obtenido de los tratamientos en estudio, según la NTP 311.557 (2013) y Nch 2880 (2005).. 5.

(21) 1.6. Variables 1.6.1.. Variables independientes. -. Naturaleza de las materias a compostar. -. Establecimiento de los tratamientos de estudio. -. La frecuencia de volteo y riego de las pilas de compostaje. 1.6.2. 1.6.3. -. Variable dependiente Calidad de compost Variable Interviniente Condiciones climáticas. 1.7. Indicadores de las variables 1.7.1.. Etapa de caracterización del lodo. -. pH. -. C.E. (dS/m). -. M.O. (%). -. N (%). -. Relación C/N. -. P2O5 (mg/Kg). -. K2O (mg/Kg). -. Aceites y grasas (mg/Kg). -. Metales: As, Cd, Cu, Cr, Pb, Hg, Ni, y Zn (mg/Kg). -. Coliformes totales (NMP/g). -. Salmonella spp (Ausencia en 25 g). -. Huevos de helminto (huevos/4 g). 6.

(22) 1.7.2.. Etapa de proceso de compostaje a) Variables climáticas -. Temperatura ambiental máxima y mínima (°C). -. Humedad relativa máxima y mínima (%). b) De los tratamientos en estudio -. Temperatura (°C). -. pH. -. C.E. (dS/m). -. M.O. (%). -. N (%). -. Relación C/N. c) Del compost a obtener -. pH. -. C.E. (dS/m). -. M.O. (%). -. N (%). -. Relación C/N. -. P2O5 (mg/Kg). -. K2O (mg/Kg). -. Aceites y grasas (g/Kg). -. Coliformes totales (NMP/g). -. Salmonella spp (Ausencia en 25 g). -. Huevos de helminto (huevos/4 g). 7.

(23) CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO. 2.1. Industrialización de la lana El procesamiento textil, a grandes rasgos, comprende tres fases: . Preparación.. . Tejido.. . Acabado.. En el rubro algodonero la transformación de la fibra cruda en tejido no acabado o en hilos, es esencialmente una operación en seco y el proceso de acabado es el que genera más desechos líquidos. En la industria lanera, la etapa de preparación (lavado) es la que aporta la mayor carga contaminante (Jule, 2007). Guillén (2007) señala que: El despojo de la lana está directamente relacionado con el clima. En las regiones frías se realiza una sola esquila anual al comenzar el verano.. 8.

(24) En regiones más cálidas, el clima templado permite realizar dos esquilas al año, dependiendo de la raza de oveja que se cría. El producto obtenido se llama vellón. Junto con la lana se extrae la guarda que está compuesta de las glándulas sudoríparas y sebáceas. La guarda funciona a modo de tejido que mantiene a la lana formando una unidad, luego comienza un proceso donde la mano del hombre es ayudada por máquinas a compactar y enfadar los distintos vellones, dejándolos en condiciones de ser tratadas fuera de la estancia para su comercialización, para ser destinadas al proceso de lavado. La lana lavada y secada puede ir a la prensa para su posterior comercialización en fardo o continuar con el proceso de fabricación pasando a las cardas. 2.1.1.. Etapas del proceso de lavado de lana. El procesamiento de lavado de lana, se indica en la Figura 1 y comprende las siguientes etapas: a) Recepción y almacenaje Un lugar destinado exclusivamente para la recepción y almacenaje de lana sucia. Puede ir directamente a prensa o a clasificación para entrar en de fabricación. b) Clasificación Espacio donde se revisan los lotes de lana originales para su separación en distintas partidas según su finura, su largo de mecha, su resistencia, su tacto, su color, etc. c) Extendido y sacudido Se somete la lana a la máquina abridora para poder realizar posteriormente el sacudido en máquinas vibradoras. d) Lavadero Antes del pasaje por la máquina abridora la lana en copos, el producto entra en las bateas de agua caliente y prensas de escurrir donde se realiza su lavado, mediante la utilización de detergentes biodegradables y soda caustica.. 9.

(25) e) Secadero Después del enjuague y de la última prensa de escurrir del lavadero, la lana debe ser secada mediante corrientes de aire caliente en la máquina. f) Prensa de enfardar Es una máquina, utilizada para primero prensar el producto para si luego, poder preparar los fardos de venta interna o exportación, utilizable para la lana sucia, lavada o peinada. g) Cardas La sección de cardas está compuesta por máquinas de tambores grandes y chicos de distintas velocidades, con guarniciones de púas de acero de medidas adecuadas para separar las fibras y eliminar la mayor parte de los vegetales o semillas. El producto sale en grandes botes de mecha cardada. h) Peinadores Se denominan así a las maquinas destinadas a eliminar la fibra corta (bloussenoil) de lana o restos vegetales y paralelizar las fibras largas de lana hasta formar la mecha de peinado llamado tops. El tops puede seguir el proceso de fabricación pasando a la hilandería tal cual o previo teñido. También se puede comercializar en esta etapa. i) Control de calidad En el producto terminado se realizan determinaciones de grasas, humedad, densidad y otros. j) Embalaje La lana secada es sometida a prensado para su comercialización en fardos.. 10.

(26) Lana Sucia. Recepción y Almacenaje. Clasificación. Polvo, tierra, piedras, Estiércol. Extendido y Sacudido. Carbonato de Sodio Agua Detergente Hipoclorito de Sodio. Lavado y Enjuague 40 - 60 °C Blanqueado. Aire caliente. Secado y prensado. Aguas residuales. Planta de Tratamiento Primario. Lodo textil. Vapor de agua. Cardado. Peinado. Control de calidad. Embalaje. LANA LAVADA EN FARDOS. Figura 1. Proceso de lavado de lana. Adaptado de M. Guillén, 2007.. 11.

(27) 2.1.2.. Proceso de lavado de lana. El lavado de la lana es un proceso húmedo que se emplea para eliminar las impurezas naturales o adquiridas, de las fibras en este proceso se introduce agentes químicos para el lavado como álcali de jabón o detergentes no iónicos, para limpiar las fibras de la lana. Finalmente, éstas se enjuagan y se secan. Este proceso depende de: 1. Tipo de lana a lavar; es decir, si se trata de lana merino, lana cruza, lana prima, etc. 2. Porcentaje de grasa que contiene la lana a lavar. 3. Contenido de tierra de lana a lavar. 4. Parte del animal de la cual proviene la lana a lavar. Fijarse específicamente si se trata de lana de barrigas, pues en este caso suele presentarse muy sucio. 5. Calidad de lavado que desea hacerse. Antes de iniciar el proceso de lavado, se realiza el control de calidad que consiste en determinar el contenido de humedad, cenizas, grasa y materia orgánica. Al mismo se hace una observación microscópica de la fibra y se determina el tipo al cual pertenece. (Degrement, 1979 citado por Guillén, 2007). Para la preparación de las soluciones de lavado, se emplean diferentes lavadoras o tintas, empleando soluciones de detergentes biodegradables, temperaturas variadas y agua blanda según el tipo de lana. En la primera lavadora se coloca solo agua pura a una temperatura de 40° C que se puede subirse o bajarse según el tipo de lana que se trate (las lanas gruesas necesitan temperaturas más elevadas que las fina). La segunda Lavadora contiene jabón y soda en proporciones variables (según la lana), y se debe encontrar a una temperatura dos o tres grados más elevados que el anterior. La tercera Lavadora se coloca una solución de jabón y de soda, pero algo más diluido que la que se hubo colocado. En este caso la temperatura del baño seria cinco grados más alta que la del primero. 12.

(28) La cuarta Lavadora contiene agua caliente algunos grados menos de temperatura que la anterior. La quinta Lavadora que solo contiene agua fría la cual se renovara constantemente. Algunos acostumbran a colocar en la cuarta tina una solución jabonosa muy diluida (Heredia E., 1980 citado por Guillén, 2007). Es necesario controlar cambios bruscos de temperatura, para que no se alteren las propiedades fisicoquímicas de la lana, y el rango de temperatura a emplearse estará comprendido en el rango de 40 a 55° C. Una cantidad excesiva de jabón o de soda (carbonato de sodio) en los baños no es nada conveniente; porque produciría una dilución parcial de la proteína que constituye a la lana y luego entorpecería los movimientos de las máquinas principalmente los rodillos los cuales patinaran y no exprimiría correctamente la lana. Cabe destacar entre los productos que se han usado con éxito para el lavado de lana como el fosfato trisodico, que es un detersivo excelente y casi completamente inofensivo para la lana, en soluciones diluidas no ejerce sobre ella ninguna acción perjudicial (Heredia E., 1980 citado por Guillén, 2007). La lana no se acostumbra a enliensar inmediatamente después de lavada, sino que se deja algunas horas en reposo para que descanse y se vuelva más esponjosa. Un turno de lavado dura ocho horas, las cuales se reparten así: siete horas para el lavado y una para la limpieza y renovación del agua de las tinas. Para limpiar las tinas los obreros encargados de la tarea se introducen en ellas, calzando botas de goma que les cubren las piernas totalmente, luego levantan el fondo perforado de las bateas, y elimina la tierra depositada por su parte interior con la ayuda de chorros de mangueras de goma. Finalmente la lana, pasa por las etapas de secado, prensado, cardado, peinado y realizar su respectivo embalaje en fardos para su venta (Heredia E., 1980 citado por Guillén, 2007).. 13.

(29) 2.2. Generación de lodos en el tratamiento de aguas residuales industriales Los lodos se generan en distintas etapas del tratamiento de las aguas residuales y sus características dependen del proceso utilizado. El tratamiento de las aguas residuales puede realizarse por procesos fisicoquímicos y biológicos, según Martínez (2009), es posible clasificar a los lodos producidos de la siguiente manera (Ver Figura 2). 1. Lodos generados en procesos biológicos . Lodos secundarios o biológicos: proceden de la sedimentación secundaria y consisten fundamentalmente en biomasa excedente derivada de la actividad biológica de los microorganismos.. . Lodos combinados: mezcla de lodos primarios y secundarios.. 2. Lodos generados en procesos fisicoquímicos . Lodos primarios: son los que proceden de la sedimentación primaria y son de naturaleza orgánica e inorgánica.. . Lodos generados por coagulación y sedimentación de aguas y desechos industriales.. . Lodos de precipitación de plantas de ablandamiento y tratamiento de desechos industriales.. . Lodos provenientes del tratamiento primario avanzado: sulfato de aluminio como coagulante.. Estos residuos pueden ser tratados de distinta manera.. 14.

(30) Figura 2. Generación de lodos en el tratamiento de aguas residuales industriales. N. Oropeza, 2006. 2.3. Efecto de la disposición de lodos Los lodos provenientes de procesos textiles generan altos costos de tratamiento, transporte y disposición debido a su naturaleza grasosa o alto contenido biológico. El incremento de los costos de disposición y el alto precio de los fertilizantes han motivado su uso en la agricultura. Esta alternativa resulta técnica y económicamente recomendable, ya que los lodos contienen compuestos orgánicos biodegradables que pueden aportar nutrientes a las plantas, pero existe la necesidad de un tratamiento previo que reduzca los componentes metálicos y evite la generación de olores desagradables (CEPIS, 1994). El efecto más peligroso de la utilización de lodos en la agricultura son los metales que se acumulan en los suelos y vegetales; estos últimos pueden alcanzar niveles tóxicos que afectan la salud si se utilizan en la alimentación de animales y personas (CEPIS, 1994). 2.4. Tratamiento de lodos residuales Los lodos generados en las plantas de tratamientos de aguas residuales tanto industriales como municipales, no son gestionados y manejados adecuadamente en el Perú, lo que genera actualmente un problema de salud ambiental. Existen diversas tecnologías para estabilizar lodos residuales; según Oropeza (2009), en Estados Unidos y Europa se utiliza procesos de Digestión anaerobia, 15.

(31) digestión aerobia, tratamiento químico o incineración; sin embargo existen otros tratamientos como desinfección, deshidratación, secado térmico, espesamiento (Martínez, 2009). 2.4.1.. Estabilización con cal. En el proceso de estabilización con cal se le añade cal al lodo para obtener una mezcla alcalina pH > 12, para evitar la proliferación de agentes patógenos, la generación de olores desagradables al ser humano (Alvarez, 2004). La adición de cal puede hacerse de dos formas: la primera es la adición de cal antes del tratamiento, y la segunda después del tratamiento, en algunos casos la cal se ha sustituido por polvo de hornos de cemento y carburo cálcico (Alvarez, 2004). 2.4.2.. Tratamiento térmico. El tratamiento térmico es un proceso en que el lodo se calienta a presión, hasta temperaturas de 760 °C y presiones grandes durante un tiempo aproximado de 30 minutos. En estas condiciones se libera el agua ligada a los sólidos permitiendo la coagulación de estos, produciéndose a la vez una hidrólisis lo cual provoca la destrucción celular y la liberación de compuestos orgánicos solubles y nitrógeno amoniacal (Metcalf y Eddy, 1991 citado por Alvarez, 2004). 2.4.3.. Digestión anaeróbica. Existen dos tipos de digestión anaerobia, la termofílica y la mesofílica. La digestión anaerobia termofílica se lleva a cabo entre 45° y 65° C, la mesofílica se produce en temperaturas situadas entre 20° y 40° C, que proporciona las condiciones adecuadas para la actividad de las bacterias termofílicas. A estas temperaturas. la. velocidad. de. las. reacciones. bioquímicas. aumenta,. produciéndose una duplicación de la velocidad de reacción con cada aumento de temperatura de 10° C hasta alcanzar una temperatura límite (Metcalf y Eddy, 1991 citado por Alvarez, 2004). 2.4.4.. Digestión aeróbica. En la digestión aerobia podemos encontrar también digestión aerobia termófila y mesofílica. Existen dos tipos de digestión aerobia, la termofílica y la mesofílica. La digestión aerobia termofílica se lleva a cabo entre 45 y 65° C, la mesofílica se 16.

(32) produce en temperaturas situadas entre 20 y 40° C, que proporciona las condiciones adecuadas para la actividad de las bacterias termofílicas. A estas temperaturas la velocidad de las reacciones químicas bioquímicas aumenta con la temperatura, produciéndose una duplicación de la velocidad de reacción con cada aumento de temperatura de 10° C hasta alcanzar una temperatura límite (Metcalf y Eddy, 1991 citado por Alvarez, 2004). La digestión aerobia es similar al proceso de lodos activados. Conforme se agota la cantidad de sustrato los microorganismos empiezan a consumir su propio protoplasma (fase endógena) para obtener la energía necesaria para su subsistencia (Alvarez, 2004). 2.4.5.. Compostaje. Es la descomposición aerobia de la materia orgánica en condiciones controladas de temperatura, humedad y oxígeno. Da como resultado la composta que es un material altamente estabilizado de tipo húmico. Es un proceso biológico controlado que favorece la descomposición de la materia orgánica (Hernández, 1998). El compostaje de lodos consiste en lograr una termogénesis aerobia, mediante la inyección de aire e incorporación de desechos de celulosa, con el objetivo de darle cuerpo al lodo y permitir que el aire de los sopladores, pase hacia la pila o en caso de no usarse este tipo de equipo, también se puede emplear palas mecánicas para voltear y airear la composta. La técnica más empleada en el composteo, es la técnica de la pila estática; sin embargo, el reactor continuo con glucosa y técnicas de descomposición anaerobia e incorporación de cal, son también técnicas de composteo cuyo uso es para sistemas de tratamiento pequeños (Alvarez, 2004). El producto final o composta en general puede ser manejado sin causar efectos desfavorables en el medio ambiente o puede ser aprovechado como mejorador de suelos en el cultivo de plantas que no están directamente relacionadas con las cadenas tróficas asociadas al hombre (Hernández, 1998).. 17.

(33) Figura 3. Diagrama esquemático de un sistema de composteo. Alvarez, 2004. 2.5. Proceso de compostaje El compostaje es la descomposición aerobia (requerimiento de oxígeno) realizado por microorganismos bajo condiciones controladas. Durante el compostaje, los microorganismos consumen oxígeno (O2) mientras se alimentan de la materia orgánica (Rynk et al., 1992). 2.5.1.. Proceso de compostaje. El compostaje proporciona la posibilidad de transformar de una manera segura los residuos orgánicos en insumos para la producción agrícola. La FAO (2013) define como compostaje a la mezcla de materia orgánica en descomposición en condiciones aeróbicas que se emplea para mejorar la estructura del suelo y proporcionar nutrientes. Sin embargo, no todos los materiales que han sido transformados aeróbicamente, son considerados compost. El proceso de compostaje incluye diferentes etapas que deben cumplirse para obtener compost de calidad. La utilización de un material que no haya finalizado correctamente el proceso de compostaje (FAO, 2013).. 18.

(34) 2.5.2.. Fases del compostaje. La FAO (2013) indica que el compostaje es un proceso biológico, que ocurre en condiciones aeróbicas (presencia de oxígeno). Con la adecuada humedad y temperatura, se asegura una transformación higiénica de los restos orgánicos en un material homogéneo y asimilable por las plantas. Es posible interpretar el compostaje como el sumatorio de procesos metabólicos complejos realizados por parte de diferentes microorganismos, que en presencia de oxígeno, aprovechan el nitrógeno (N) y el carbono (C) presentes para producir su propia biomasa. En este proceso, adicionalmente, los microorganismos generan calor y un sustrato sólido, con menos C y N, pero más estable, que es llamado compost. Al descomponer el C, el N y toda la materia orgánica inicial, los microorganismos desprenden calor medible a través de las variaciones de temperatura a lo largo del tiempo. Según la temperatura generada durante el proceso, se reconocen tres etapas principales en un compostaje, además de una etapa de maduración de duración variable. Las diferentes fases del compostaje se dividen según la temperatura, en: fase mesófila, termófila, de enfriamiento y maduración. 2.5.2.1. Fase Mesófila El material de partida comienza el proceso de compostaje a temperatura ambiente y en pocos días (e incluso en horas), la temperatura aumenta hasta los 45° C. Este aumento de temperatura es debido a actividad microbiana, ya que en esta fase los microorganismos utilizan las fuentes sencillas de C y N generando calor. La descomposición de compuestos solubles, como azúcares, produce ácidos orgánicos y, por tanto, el pH puede bajar (hasta cerca de 4.0 o 4.5). Esta fase dura pocos días (entre dos y ocho días) (FAO, 2013). 2.5.2.2. Fase Termófila Etapa donde las temperaturas oscilan entre 45 y 75º C: la microflora mesófila es sustituida por la termófila debido a la acción de Bacilos y Actinomicetos termófilos, entre los que también se establecen relaciones del tipo sintróficas. Normalmente en esta etapa, se eliminan todos los mesófilos patógenos, hongos, 19.

(35) esporas, semillas y elementos biológicos indeseables. Si la compactación y ventilación son adecuadas, se producen visibles emanaciones de vapor de agua. El CO2 se produce en volúmenes importantes que difunden desde el núcleo a la corteza. Este gas, juega un papel fundamental en el control de larvas de insectos. La corteza y más en aquellos materiales ricos en proteínas, es una zona donde se produce la puesta de insectos. La concentración de CO2 alcanzada resulta letal para las larvas. Conforme el ambiente se hace totalmente anaerobio, los grupos termófilos intervinientes, entran en fase de muerte. Como esta etapa es de gran interés para la higienización del material, es conveniente su prolongación hasta el agotamiento de nutrientes (FAO, 2013). 2.5.2.3. Fase de Enfriamiento o Mesófila II Agotadas las fuentes de carbono y, en especial el nitrógeno en el material en compostaje, la temperatura desciende nuevamente hasta los 40-45° C. Durante esta fase, continúa la degradación de polímeros como la celulosa, y aparecen algunos hongos visibles a simple vista. Al bajar de 40º C, los organismos mesófilos reinician su actividad y el pH del medio desciende levemente, aunque en general el pH se mantiene ligeramente alcalino. Esta fase de enfriamiento requiere de varias semanas y puede confundirse con la fase de maduración (FAO, 2013). 2.5.2.4. Fase de Maduración La temperatura continúa en descenso hasta alcanzar una temperatura promedio ambiente, disminuyen las poblaciones de microorganismos, los que continúan con las reacciones secundarias de condensación y polimerización de compuestos carbonados para la formación de ácidos húmicos y fúlvicos. El pH se estabiliza, oscilando entre 7 y 8 (Cordova, 2016).. 20.

(36) Figura 4. Etapas del proceso de Compostaje. FAO, 2013. 2.5.3.. Higienización e inocuidad. Como consecuencia de las elevadas temperaturas alcanzadas durante la fase termofílica, se destruyen las bacterias patógenas y parásitos presentes en los residuos de partida. En esta fase se da la higienización del material. En las fases siguientes podría ocurrir una re-contaminación del material debido a varios factores, como por ejemplo, la utilización de utensilios contaminados con material fresco, como una pala para el volteo, o añadiendo material fresco después de la fase termófila (FAO, 2013). En diferentes países latinoamericanos basados tanto en estándares de Estados Unidos (EPA) como de la Unión Europea (EU), han desarrollado normativas para definir la calidad del compost y su uso. Chile, Colombia, México, además de definir la calidad del compost, diferencian en dos clases, A y B, con o sin restricciones de uso, basados en la presencia de patógenos y metales pesados. Uno de los problemas del uso del compost está relacionado con la posibilidad de contener bacterias patógenas como Salmonella spp y Escherichia coli (Islam 2005; Lasaridi, 2006 citado por FAO, 2013) así como Listeria monocytogenes (Oliveira, 2011 citado por FAO, 2013), y huevos de parásitos que pueden llegar 21.

(37) a los consumidores a través del consumo de frutas y vegetales contaminados. Por eso es importante asegurar que un compost que se utilice, en especial para el cultivo de hortalizas de tallo corto o de hoja, así como para la producción de frutas, no contenga estos patógenos e indicadores de contaminación fecal. Otro aspecto fundamental es la presencia de metales pesados en compost, pues son compuestos que no se destruyen ni se descomponen, y pueden ser asimilados por las plantas, y luego por los animales y el hombre, a lo largo de la cadena trófica. La garantía de que el compost no contenga estos patógenos o metales pesados, además de tóxicos, hidrocarburos etc., es lo que se denomina inocuidad y ofrece la certificación al usuario del compost de que no va a contaminar los alimentos que abona. La presencia de los patógenos en el compost viene en gran medida por el uso de estiércoles, seguido del uso de aguas contaminadas y de las personas que manipulan el compost (Bernal, 2009 citado por FAO, 2013). Uno de los métodos para el control de estos es el empleo de temperaturas elevadas, de ahí la importancia en el control del tiempo y temperatura de la fase termofílica. La inocuidad biológica del compost, depende de la temperatura que alcance el material, pero también de la humedad, la aireación y el tamaño de partícula. En una pila con adecuada humedad, la actividad microbiana hace que la temperatura se incremente, siendo mayor en el interior que en el exterior (Gong, 2007 citado por FAO, 2013). De esta forma, al airear la pila o al realizar el volteo, se homogeniza la temperatura y la humedad y se pueden eliminar patógenos. Del mismo modo, el tamaño de partícula a compostar, la forma y tamaño de la pila también afectan la velocidad de aireación y la tendencia del material a retener o liberar calor. También debe considerarse la temperatura del lugar y las prácticas de gestión aplicadas en cada caso. Otro aspecto importante es la cantidad de microorganismos patógenos presentes en el compost pues si esta cantidad es alta se requerirá mayor tiempo para la eliminación de éstos. Por ello en el compost final puede haber microorganismos patógenos que afectan a la calidad del abono, en la Tabla 1 se presentan datos de tiempos y temperaturas necesarios para la eliminación de algunos patógenos.. 22.

(38) Tabla 1 Temperatura necesaria para la eliminación de algunos patógenos Microorganismo. Temperatura. Tiempo de exposición. Salmonella spp. 55° C. 1 hora. 65° C. 15-20 minutos. 55° C. 1 hora. 65° C. 15-20 minutos. 55° C. 1 hora. 62° C. 3 minutos. Parvovirus bovino. 55° C. 1 hora. Huevos de Ascaris lumbricoides. 55° C. 3 días. Escherichia coli. Brucella abortus. Nota: Jones y Martin, 2003 citado por FAO, 2013.. 2.5.4.. Variables que deben ser consideradas para la generación de compost. 2.5.4.1. Relación Carbono-nitrógeno La relación C/N varía en función del material de partida y se obtiene la relación numérica al dividir el contenido de C (%C total) sobre el contenido de N total (%N total) de los materiales a compostar (FAO, 2013). Una relación C/N óptima de entrada; es decir, material “fresco” compostar es de 25; sin embargo, en términos generales una relación C/N inicial de 20 a 30 se considera adecuada para iniciar un proceso de compostaje (Sztern y Pravia, 2009); por otra parte FAO (2013) indica que el rango ideal de la relación C/N debe oscilar entre 15 y 35. 2.5.4.2. Estructura y Tamaño de los residuos Para que el proceso de compostaje dure lo menos posible, es recomendable trabajar con materiales que puedan tener una mayor área de contacto con los microorganismos y que pierdan rápidamente su integridad física por efecto de los microorganismos, en caso contrario, se recomienda realizar mezclas entre este tipo de materiales y otros que tengan poca resistencia a los cambios físicos (Porras, 2011).. 23.

(39) 2.5.4.3. Humedad Para que el sistema se encuentre en buenas condiciones y el exceso de humedad no genere dificultad en la difusión del oxígeno, generando en consecuencia condiciones anaeróbicas, las pilas de compostaje deben tener una humedad entre 40-60%. Por otro lado una humedad muy baja afectaría el crecimiento de los microorganismos presentes impidiendo que se mantengan en fase exponencial. En caso de que se tengan materias primas muy húmedas se pueden realizar mezclados para reducir esta característica, teniendo en cuenta la variación del resto de las variables como pH y relación C/N debido a la mezcla. (Porras, 2011). 2.5.4.4. pH El pH cercano al neutro (5,5-8,0) sería el más favorable para los microorganismos que se desarrollan en las pilas de compostaje. Valores extremos de pH pueden inhibir el crecimiento. En caso de que los valores de pH de los compuestos utilizados se encuentren bajo el óptimo, pueden mezclarse con otros materiales con pH más elevados (Porras, 2011). 2.5.4.5. Aireación La aireación es un factor importante en el proceso de compostaje, debido a que una buena aireación favorece a los metabolismos de microorganismos aerobios (Sztern y Pravia, 2009; Porras, 2011). Cuando ocurre una mala aireación, la concentración de Oxígeno alrededor de las partículas baja a valores inferiores al 20% (concentración normal en el aire); entonces, se producen condiciones favorables para el inicio de las fermentaciones y las respiraciones anaeróbicas (Sztern y Pravia, 2009). Un correcto manejo de las pilas de compostaje intentará minimizar estas reacciones (Porras, 2011). Una de las principales razones por las que se prefiere una descomposición aerobia, es por las reacciones que se producen, las cuales se describen a continuación:. 24.

(40) Luego, si no se produjeran o si las reacciones anaeróbicas predominaran, se estarían. produciendo. mayoritariamente. compuestos. terminales. de. la. fermentación como amoniaco y/o ácido sulfhídrico. Finalmente, para tener conocimiento de si el proceso se está comportando correctamente, se deben monitorear los siguientes parámetros: -. Temperatura. -. Humedad. -. Ventilación y homogenización de la masa en Compostaje. Con respecto a esto último, la manera de saber cuándo realizar la ventilación de la materia en compostaje, es a través de la evaluación de la temperatura del núcleo de la pila, una vez que ésta comience a bajar se debe realizar una mezcla en donde la Corteza de la pila pase al núcleo de ésta; luego del proceso de aireación la temperatura bajará, momento en el cual se debe realizar un riego de la pila. En la presencia de más compuestos degradables, la temperatura debería aumentar nuevamente. En la Figura 5, se puede ver un ejemplo de lo descrito anteriormente. El proceso de compostaje concluirá cuando no se presenten más etapas termogénicas (Porras, 2011).. 25.

(41) Figura 5. Imagen descriptiva de cuando se deberían realizar las aireaciones, teniendo conocimiento de la temperatura del núcleo de la pila. D. Sztern y M. Pravia, 2009. 2.6. Normativa 2.6.1.. Ley de gestión integral de residuos sólidos. La ley de gestión integral de residuos sólidos aprobada por Decreto Legislativo N° 1278 tiene como primera finalidad la prevención o minimización de la generación de residuos sólidos en origen, frente a cualquier otra alternativa. En segundo lugar, respecto de los residuos generados, se prefiere la recuperación y la valorización material y energética de los residuos, entre las cuales se cuenta la reutilización, reciclaje, compostaje, coprocesamiento, entre otras alternativas siempre que se garantice la protección de la salud y del medio ambiente. 2.6.2.. Reglamento de ley de gestión integral de residuos sólidos. El reglamento de ley de gestión integral de residuos sólidos aprobado por Decreto Supremo N° 014-2017-MINAM, fue establecido con el fin de asegurar la maximización constante de la eficiencia en el uso de materiales, y regular la gestión y manejo de residuos sólidos, que comprende la minimización de la generación de residuos sólidos en la fuente, la valorización material y energética de los residuos sólidos, la adecuada disposición final de los mismos y la sostenibilidad de los servicios de limpieza pública.. 26.

(42) 2.6.3.. NTP 311.557. Respeto al uso que productos como abonos, enmienda y acondicionadores de suelos en el Perú se cuenta con la Norma Técnica Peruana NTP 311.557 (2013) “Productos orgánicos usados como abonos o fertilizantes y enmiendas o acondicionadores de suelo”, la cual establece los requisitos que deben cumplir y los ensayos a los cuales deben ser sometidos los productos orgánicos usados como abonos o fertilizantes y como enmiendas o acondicionadores de suelo. 2.6.3.1. Requisitos específicos de productos orgánicos Para abonos o fertilizantes orgánicos sólidos se debe cumplir con los requisitos fisicoquímicos establecidos en el la Tabla 1 de la norma NTP 311.557:2013. -. Contenido de carbono orgánico oxidable total, mínimo 15 %. -. N, P2O5, K2O, totales (reportarlos si cada uno es mayor de 1 %). -. pH mayor de 4 y menor de 9. -. Límites máximos en mg/kg (ppm) de los metales pesados expresados a continuación: . Arsénico (As) 41. . Cadmio (Cd) 39. . Cromo (Cr) 1 200. . Mercurio (Hg) 17. . Níquel (Ni) 420. . Plomo (Pb) 300. 2.6.3.2. Macrocontaminantes Los productos orgánicos sólidos empleados como abonos o fertilizantes y enmiendas o acondicionadores del suelo, deben cumplir con los requisitos establecidos en la Tabla 8 para macro-contaminantes de la NTP 311.557 (2013). En la Tabla 2 se muestran estos contaminantes y su límite establecido en % en masa seca.. 27.

(43) Tabla 2 Macro-contaminantes Macro-contaminantes. Límite (% en masa seca). Plástico, metal, caucho. < 2 mm. Vidrio. < 2 mm. Piedras. < 5 mm. Detección de Vidrio >16 mm (si/no). No. Nota: Adaptado de NTP 311.557, 2013.. 2.6.3.3. Requisitos microbiológicos Los productos orgánicos y orgánico-minerales empleados como abonos o fertilizantes y enmiendas o acondicionadores del suelo de origen no pedogenético, deben cumplir con los requisitos microbiológicos establecidos en la Tabla 3 para niveles máximos de patógenos: Tabla 3 Requisitos microbiológicos según la NTP 311.557 (2013) Parámetro Microbiológico Salmonella spp Coliformes totales Huevos de helminto viables a Fitopatógenos a. Requisito Ausente en 25 g < 1000 NMP o UFC/g o mL < 1 en 4g de muestra (base seca) Ausente. Nota: NMP = Número más probable; UFC = Unidades Formadoras de Colonias. Adaptado de NTP 311.557, 2013. a Se debe garantizar la sanidad del material, en relación con fitopatógenos específicos que pudieren estar presentes según el origen de las materias primas y de acuerdo con lo establecido por la autoridad nacional competente, se excluye de estos requisitos los productos de origen pedogenético.. 2.6.4.. NCh 2880. La NCh 2880 (2005) tiene por objeto establecer la clasificación y requisitos de calidad del compost producido a partir de residuos orgánicos y de otros materiales orgánicos generados por la actividad humana, tales como los agroindustriales, agrícolas, forestales, ganaderos, pesqueros, de mercados y ferias libres en que se comercializan productos vegetales; de la mantención de parques y jardines; de residuos orgánicos domiciliarios; de lodos provenientes de plantas de tratamiento tanto de aguas servidas como de residuos industriales líquidos. 28.

(44) 2.6.4.1. Requisitos de la materia prima Todos los residuos orgánicos agrícolas, forestales, ganaderos, urbanos, sólidos y líquidos, de agroindustria, y otros, no contaminados con materias no biodegradables por sobre las tolerancias de esta norma pueden ser utilizadas como materia prima para compostaje. Las materias primas para compostaje deben presentar un nivel de elementos traza, no mayor a los valores establecidos que se muestran en la Tabla 4. Tabla 4 Concentración máxima de metales pesados en materias primas para compostaje Concentración máxima (mg/kg) base Seca a. Elementos traza Cadmio. 10. Cobre. 1500. Cromo. 1000. Mercurio. 10. Níquel. 200. Plomo. 800. Zinc. 3000. Nota: NCh 2880, 2005. a Concentraciones expresadas como contenidos totales.. 2.6.4.2. Requisitos sanitarios Todas las clases de compost deben cumplir con los requisitos de tolerancia de patógenos como se establece en la Tabla 5: Tabla 5 Requisitos microbiológicos según la NCh 2880 (2005) Tipo de microorganismo Coliformes fecales Salmonella sp Huevos de helminto viables. Tolerancia < a 1000 NMP por gramo de compost, en base seca 3 NMP en 4 g de compost, en base seca 1 en 4 g de compost, en base seca. Nota: En la tabla se muestran los requisitos sobre tipo y tolerancia de microorganismos presentes en compost. NMP = Número más probable. NCh 2880, 2005.. 29.

(45) 2.6.4.3. Requisitos físicos y químicos a) Contenido de nutrientes El compost debe tener contenidos de nitrógeno total mayor o igual a 0.5%, expresado sobre base seca. b) Olores El compost debe presentar olores característicos de este producto sin olores desagradables como por ejemplo, compuestos sulfurosos, amoniacales, mercaptanos y/o de azufre reducido, entre otros. c) Humedad El compost debe presentar un contenido de humedad entre 30% y 45% de la masa del producto, en base húmeda. d) Metales pesados El compost Clase A, proveniente de lodos estabilizados o tratados o de otras materias primas establecidas en la presente norma, debe cumplir con los requisitos de concentraciones máximas de metales pesados indicados en la Tabla 6. Tabla 6 Concentraciones máximas de metales pesados en compost Metal. Concentración máxima en mg/Kg de compost (base seca) a. Arsénico. 15. Cadmio. 2. Cobre. 100. Cromo. 120. Mercurio. 1. Níquel. 20. Plomo. 100. Zinc. 200. Nota: a = Concentraciones expresadas como contenidos totales. NCh 2880, 2005.. 30.

(46) El compost Clase B, proveniente de lodos estabilizados o tratados o de otras materias primas establecida en la Nch 2880 (2005), que no cumpla con los requisitos establecidos en la Tabla 6, debe al menos cumplir con los requisitos de concentraciones máximas permitidas de metales pesados indicados en la Tabla 7. Tabla 7 Concentraciones máximas de metales pesados en compost producidos en base a lodos Metal. Concentración máxima en mg/Kg de compost (base seca) a. Arsénico. 20. Cadmio. 8. Cobre. 1000. Cromo. 600. Mercurio. 4. Níquel. 80. Plomo. 300. Zinc. 2000. Nota: a = Concentraciones expresadas como contenidos totales. NCh 2880, 2005.. e) Conductividad eléctrica Las distintas clases de compost deben cumplir con los requisitos de conductividad eléctrica, medida en base a una dilución 1:5, siguientes: Para el compost Clase A, la conductividad eléctrica debe ser menor a 3 dS/m. Para el compost Clase B, la conductividad eléctrica debe ser menor o igual a 8 dS/m. f) Relación carbono/nitrógeno (C/N), expresada como el cociente entre carbono orgánico total y nitrógeno total. Las distintas clases de compost deben cumplir con los requisitos de relación C/N siguientes: Para el compost Clase A, la relación C/N debe ser menor o igual a 25. Para el compost Clase B, la relación C/N debe ser menor o igual a 30.. 31.