Materia orgánica y compostaje. control de la calidad y del proceso

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Jornada Técnica:: Fertilidad y Calidad del Suelo. Experiencias de fertilización orgánica en platanera. Instituto Canario de Investigaciones Agrarias. ICIA.21 de Octubre de 2011.Proyecto BIOMUSA Materia orgánica y compostaje. control de la calidad y del proceso

Montserrat Soliva Torrentó.

Profesora jubilada de l’Escola Superior d’Agricultura de Barcelona (UPC)

RESUMEN

El compostaje es un proceso de transformación biológica, aerobia y controlada de los residuos orgánicos del que se obtiene el compost (producto final higienizado y estabilizado). Se puede aplicar a todo tipo de residuos orgánicos siempre que solos o mezclados favorezcan el proceso (equilibrar los nutrientes y la humedad/ aireación). Las mezclas adecuadas complementan residuos orgánicos y diversifican productos finales.

Es necesario conocer y saber interpretar los cambios producidos durante el proceso para seleccionar adecuadamente los parámetros a controlar para el seguimiento del proceso y/o para el control del producto final.

INTRODUCCION

La sostenibilidad en la gestión de los residuos y, concretamente en la aplicación de los tratamientos biológicos exige seleccionar la cadena de gestión más sostenible: prevención a todos los niveles, elección del sistema de recogida/transporte y comparación objetiva de los tratamientos posibles. Gestión sostenible significa compromiso e interacción entre entorno, economía y sociedad.

La gestión correcta de la materia orgánica (MO) es fundamental en la producción agrícola (cantidad y calidad) por su relación con la mejora de la fertilidad de los suelos (Garrabou y Naredo, 1996), el reciclado de nutrientes y la conservación del entorno, evitando la contaminación de suelos, aguas y cultivos por exceso de nutrientes, microorganismos patógenos, metales pesados o contaminantes orgánicos. Los residuos orgánicos (RO) no siempre pueden ser aplicados directamente al suelo necesitando de un tratamiento de transformación/estabilización que mejore los efectos de su uso además de facilitar su almacenamiento, transporte y aplicación. Se les puede aplicar un tratamiento biológico como el compostaje con el objetivo de disminuir el peso, el volumen y la fermentabilidad. Además, los higieniza y los transforma en un recurso con ventajas ambientales, económicas y sociales. El compostaje y sus fundamentos deben conocerse, entenderse y respetarse para aprovechar al máximo sus posibilidades (Gotaas, 1956, Golueke, 1974; Poincelot, 1975 Saña y Soliva, 1987).

El compostaje es uno de los tratamientos más utilizados a lo largo de la historia de la agricultura1. Es un tratamiento biológico aerobio, y, en consecuencia, termófilo, que reduce, estabiliza e higieniza los RO que se compostan, siempre que el proceso se controle correctamente. Es muy robusto y también muy versátil, y puede aplicarse a muchos tipos de materiales y mezclas, a escalas de trabajo muy distintas y empleando o no equipos especializados. (Mustin, 1987; Martin y Gershuny, 1992; Haug, 1993).

El origen, disponibilidad y composición de los RO es muy variado, dependiente del área geográfica en la que se generen, y de su actividad económica (Felipó y Soliva, 2003; Dupuis, 2008; López-Cepero, J. 2010). Debe conocerse el origen y tener idea de su composición para gestionarlos correctamente y complementar sus características al ser utilizados.

1

“…mucho antes de que la conservación del estiércol mereciera la atención de químicos y bacteriólogos, ya el espíritu de observación de generaciones de agricultores …había permitido llegar a la conclusión de que disponiéndolo en montones compactos , sobre emplazamientos impermeables y regados periódicamente con los líquidos que de ellos se escurrían , se convertían en un abono infinitamente mejor que abandonándolo de manera desordenada…” Los estiércoles pecuarios y su conservación. 1940. J.M.Coll

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Algunos serán capaces de aportar con cierta facilidad fitonutrientes por su descomposición relativamente rápida y, en cambio otros, al contener MO más estabilizada, actuarán como enmienda orgánica y liberaran a largo plazo los nutrientes (fundamentalmente el N). A partir de las características de los RO disponibles deben valorarse los cambios, ventajas y posibles problemas que puede comportar su compostaje y el manejo y uso más adecuado que se les puede dar.

Deben conocerse bien los efectos de aplicar, directamente o después de compostar, residuos de cosechas, residuos ganaderos o los procedentes de industrias agroalimentarias, según su composición y degradabilidad. Las diferencias en su comportamiento se ponen de manifiesto tanto al ser aplicados como al compostarlos. Debe desestimarse la idea de que cualquier residuo y en particular los ganaderos (Saña y Soliva , 2010) tienen la misma función dentro de la conservación del suelo y en la fertilización. Igualmente no debe presuponerse que el compostaje es intrínsicamente bueno, ya que mal planteado e insuficientemente controlado puede crear problemas importantes; tampoco debe considerarse que todos los composts presentan las mismas características y que generan los mismos efectos al ser aplicados.

Norg NnH Norg Norg NnH NnH A g u a M a te ri a s e c a M M M O M O R P K Met s .m .f . / s .m .h s .m .s .

Cualquier RO tiene:

Norg NnH Norg Norg NnH NnH A g u a M a te ri a s e c a M M M O M O R P K Met s .m .f . / s .m .h s .m .f . / s .m .h s .m .s . s .m .s .

Cualquier RO tiene:

Figura 1. Composición general de un residuo orgánico. MM materia mineral, MOR materia

orgánica más resistente a la descomposición; Nnh nitrógeno orgánico no hidrolizable.

Dibujo de Oscar Huerta (ESAB)

Residuo % H %MOT sms C/N Conejo 50-72 70-85 11-20 Oveja 50-75 77-87 13-17 Aves 20-35 66-80 9-11 Vacuno 80-90 50-70 15-30

Fracción sólida purin de vacuno 70-80 70-85 12-18

Purin de cerdo 92-97 68-75 3-5

FO de residuos municipales (recogida selectiva) 66-86 69-90 13-19

FO de residuos municipales (separados mecánicamente en planta)

36-60 59-78 12-37

Lodos 5-87 35-80 3-11

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tanto en su comportamiento. Aunque el contenido en MOT puede parecer semejante, para los distintos materiales no es así cuando se expresa sobre materia seca y tener en cuenta los distintos contenidos en humedad; a su vez, los valores de la C/N informan de que materiales van a liberar rápidamente el N (C/N bajas) y cuales no. No olvidar que los valores de la C/N también deben tenerse en cuenta en la preparación de mezclas para compostar ya que mezclas con C/N bajas favorecen la pérdida de N durante el proceso.

COMPOSTAJE

El compostaje puede ser considerado una biotecnología ya que supone una explotación industrial del potencial de los microorganismos que permite retornar al suelo la MO y los nutrientes vegetales, introduciéndolos de nuevo en los ciclos biológicos.

Compostando los RO y en particular los residuos ganaderos (Saña et al, 2011) se espera obtener una serie de ventajas:

 Facilitar el almacenaje y reducir el espacio necesario

 Controlar la generación de olores desagradables y la aparición de insectos

 Facilitar el manejo y distribución. Reducción de los costes de aplicación y transporte  Permitir aplicación de dosis más elevadas porques la liberación del N es más lenta  Mejorar el control de las malas hierbas y de ciertas patologias

 Incrementar los usuarios potenciales

 Permitir tratar residuos de otras procedencias interesantes para mejorar la composición del compost final y/o los costes

 Beneficios ambientales en general

No se ha de plantear el compostaje simplemente como un sistema de tratamiento de residuos, sino como un proceso industrial que debe llevarse a cabo con todos los controles necesarios, con preocupación por el producto final (calidad y rendimiento), por la divulgación de su uso y de como poder llegar a contabilizar las ventajas económicas de su uso. Deben aunarse esfuerzos y crear sinergias beneficiosas para todos (figura2).

Compost Conocimiento del proceso Materias primas Comercialización -difusión Información Formación Prioridades -jerarquías Concienciación Viabilidad técnica y económica Respeto ambiental

Figura 2. Aspectos a considerar en el futuro del compost

CAMBIOS QUE COMPORTA EL COMPOSTAJE Y NECESIDAD DE SU CONTROL Hay que conocer , entender e interpretar los cambios que se producen a lo largo del compostaje para poder hacer un buen seguimiento y control.

El compostaje comporta cambios (la mayoría positivos ) que deben ser tenidos en cuenta en el balance de costes (ambientales y económicos) y en el uso del compost. A lo largo de un proceso bien controlado, disminuyen el peso , el volumen y la posible problemática de los RO; se reduce el tamaño de las partículas , diferenciándose cada vez menos los componentes. Disminuyen los contenidos en humedad y MO total (figura 3), incrementado la MO resistente así como el contenido en nutrientes. El pH y el contenido en sales se incrementa a lo largo del proceso y no debe olvidarse que los contenidos en micronutrientes y metales pesados sufren también un incremento relativo al reducirse el contenido en MO. El aumento de la temperatura que tiene lugar en la fase termófila, junto con los antagonismos microbianos, higieniza el

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material, reduce al máximo el contenido en semillas de malas hierbas y puede descomponer restos de contaminantes orgánicos

variación del pH 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 8,50 0 4 7 14 16 27 53 78 dias variación de la CE 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 0 4 7 14 16 27 53 78 dias dS/m variación de la humedad 30 35 40 45 50 55 60 65 70 0 4 7 14 16 27 53 78 dias % _{variación del N-NH} 4 100 300 500 700 900 1100 1300 1500 0 4 7 14 16 27 53 78 dias ppm

variación de la materia orgánica

45 50 55 60 65 70 75 0 4 7 14 16 27 53 78 dias

% _{variación del nitrógeno orgánico}

1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 0 4 7 14 16 27 53 78 dias %

Figura 3. Cambios producidos a lo largo del compostaje

Para evitar que la competencia entre diferentes materiales orgánicos dificulte un uso adecuado y para dejar claras las diferencias entre un material compostado y los residuos orgánicos frescos o entre composts de diferente origen, es necesario establecer unos parámetros y una metodología de análisis que permita determinar si se cumple la legislación, poner de manifiesto aquellas características que los hacen útiles y facilitar el cálculo de las dosis de aplicación. Además, como el proceso de compostaje debe considerarse un proceso industrial (figura 4) como otro, a pesar de utilizar como materia prima residuos, es necesario establecer tomas de muestras y controles a lo largo del mismo para seguir su funcionamiento.

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PROCESO DE COMPOSTAJE

Materias primas Estudio de mercados Seleccionar mezclas Preparar materiales Seleccionar, triturar,mezclar,...

Fase descomposición

(más activa)

-

Tecnología

+

Materiales complementarios y estructurantes

Maduración

Cribado Impurezas

Compost

Análisis, classificación Mejoras, mezclas, aditivos

PROCESO DE COMPOSTAJE

Materias primas Estudio de mercados Seleccionar mezclas Preparar materiales Seleccionar, triturar,mezclar,...

Fase descomposición

(más activa)

-

Tecnología

+

Materiales complementarios y estructurantes

Maduración

Cribado Impurezas

Compost

Análisis, classificación Mejoras, mezclas, aditivos

Figura 4. Proceso global de compostaje COMPOST

El compost es el producto de la transformación biológica y controlada de mezclas adecuadas de materiales orgánicos , que debe presentar cierta homogeneidad, color oscuro y olor a tierra de bosque. Sus características vienen muy influenciadas por los materiales tratados y la duración del proceso, así como por la tecnología aplicada.

La calidad del compost viene determinada por la suma de las distintas propiedades y características. Para su evaluación debe tenerse en cuenta: posible destino del producto, protección del entorno y requerimientos del mercado. Dentro de los niveles de calidad deberán establecerse distintas exigencias según el mercado al que vaya destinado, pero siempre habrá unos mínimos a cumplir para cualquier aplicación. Es necesario definir una calidad general del compost (de acuerdo con los representantes de los potenciales usuarios) y además establecer unos parámetros diferenciados para usos diversos, sin querer significar esta afirmación que los máximos permitidos de contaminantes se puedan sobrepasar según el destino .

Los requerimientos de calidad deberán ir dirigidos a conseguir:

• aspecto y olor aceptables

• higienización correcta

• muy bajo nivel de impurezas y contaminantes

• nivel bueno de componentes agronómicamente útiles

• y una cierta constancia de características Por tanto debe hablarse de :

* Calidad física: granulometría, densidad aparente, porosidad, capacidad de retención de agua, humedad, presencia de partículas extrañas, olor, coloración,….

* Calidad química, en la que aparecen tres vertientes : contenido y estabilidad de la materia orgánica, contenido y velocidad de mineralización de los nutrientes vegetales que contenga y presencia de contaminantes inorgánicos u orgánicos.

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En relación con la manera de llevar a cabo las pautas de control (Huerta et al, 2010 y 2011) deben simplificarse al máximo pero seleccionándolas bien e interpretando adecuadamente los resultados.

 Al inicio del proceso debe tenerse idea de la biodegradabilidad y proporción en biopolímeros de los materiales a tratar, su granulometría y relación C/N, así como su densidad aparente, porosidad y equilibrio aire/agua.

 Durante el proceso debe controlarse la temperatura, niveles de aireación y humedad, cambios en el aspecto y reducción de peso y volumen. El material debe ser volteado y/o aireado activa o pasivamente, para asegurar que todos los componentes alcanzan temperatures elevadas.

 Al finalizar el tratamiento, debe estimarse el rendimiento y valorar la calidad del producto obtenido (compost). El control del rendimiento tiene relación con el desarrollo del proceso y permite valorar los costes y el interés de haber aplicado el tratamiento.

Respecto a la calidad del producto a la salida de la planta, debería cumplir unas características mínimas relacionadas con: humedad, pH, contenido mínimo de MO, grado de estabilización, niveles de metales pesados y de contaminantes orgánicos, granulometría y presencia de partículas extrañas.

Respecto a los parámetros que deberán facilitarse al usuario con la finalidad de: utilizar correctamente el compost para beneficio del cultivo y del suelo, así como para ahorrar fertilizantes y evitar contaminaciones por exceso de nutrientes, debería tenerse en cuenta: Conductividad eléctrica, Norg, Nmineral, P, K, Ca, Mg, Na y Fe

Otros aspectos, no exactamente de calidad, son los que se refieren a las condiciones en que debe usarse el compost, las características de los suelos donde se aplique y las restricciones de uso.

Toma de muestras y pre-tratamiento

De la toma de muestras dependerá, en buena parte, la validez y representatividad de los resultados. Ante una determinación analítica, previamente hay que realizar un proceso de recogida de datos referentes a la muestra a recoger y al tipo de proceso que la ha originado. Esta información permitirá acotar el tipo de analíticas a realizar y, además, facilitará la posterior discusión e interpretación de los resultados obtenidos. Cuando se quiere interpretar no solamente la analítica de una muestra sino todo un proceso biológico, es necesario hacer un trabajo previo de conocimiento de este y de contraste con sus responsables o gestores para proponer, de manera conjunta, los puntos de muestreo y las diferentes determinaciones a hacer.

La toma de muestras resulta especialmente compleja por la heterogeneidad que acostumbran a presentar muchos materiales orgánicos y la dificultad de acceso a según que puntos de muestreo. El muestreo consiste en coger un material acotado y representativo de aquello que se quiere analizar. La cantidad muestreada dependerá de la cantidad de matriz a caracterizar pero, sobretodo, de su heterogeneidad, de manera que a más homogeneidad menos material es necesario.

En un proceso biológico, se parte de un material más o menos heterogéneo hasta llegar a un material más homogéneo que el de partida (figura 5 y 6.). Este hecho incide sobre el muestreo, de manera que cuanto más acabado es el material menos muestra necesitamos coger y menos problemas se presentan en la repetitividad de los resultados.

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Figura 5. Evolución del material a lo largo de un proceso biológico de tratamiento de residuos municipales

Figura 6. Secuencia de mezcla, cuarteo, embolsado, cierre de la bolsa e identificación.

1 2 3 4 5

06-32 1

1. Suma de submuestras 2. Mezcla de las submuestras 3. Cuarteo de la mezcla

4. Desestimar dos cuartos opuestos 5. Muestreo de los cuartos restantes

Figura 7. Esquema de análisis MUESTRA DE COMPOST Trituració Color Olor Homogeneidad Impurezas Tacto Muestra seca 105ºC Muestra húmeda Muestra seca al aire o estufa 40ºC Valoración sensorial Extracto KCl1/5 (P/V)

Destilación· directa en medio NaOH

Digestión ácida Test de Autocalentamiento Respirometrías Incubaciones/mineralizaciones Contaminantes orgánicos (Test de Autocalentamiento) Calcinación 560ºC

Digestión y electrodo selectivo Hidrólisis ácida Calcímetro de Bernard Calcinación 470ºC + disolución de cenizas en HNO33N pH CE Coloración Índice germinación N-NH+ 4soluble N-NH+4 total N-NH+4 + fácilmente hidrolizable Hg total MOT NK(Norg) MOR, NnH CO32 -P, K, Ca, Mg, Na Fe, Mn Cu, Zn, Pb, Cr, Ni, Cd C/N %GE = MOR/MOT %NnH/Norg %MOT/CO3 2-Muestra seca y etiquetada Muestra congelada y etiquetada N-NO -3 C soluble Norgsoluble Curvas de neutralización Aniones y cationes Humedad a 105ºC Extracto acuoso 1/5(P/V) Indice inmovilización N AOV Análisis microbiológicos

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INFLUENCIA EN EL PROCESO PRODUCTIVO / COMERCIALIZACIÓN / APLICACIÓN S e g u ri d a d l a b o ra l e n l a p la n ta M a n e jo A lm a c e n a m ie n to T ra n s p o rt e A c e p ta c ió n P o s ib le s u s o s A p lic a c ió n S e g u ri d a d e n l a a p lic a c ió n E fe c to s s o b re l a d o s is d e fe rt ili z a c ió n E fe c to s s o b re l a p ro d u c c ió n Densidad aparente ● ● ● ● ● Coloración ● Olor ● ● Humedad _● _● _● _● _● _● _● _● Granulometría _● _● _● _● _● _● _● Impropios e impurezas ● ● ● pH _● _● _● F ÍS IC O S Conductividad eléctrica ● ●

Materia Orgànica Total _● _● _● _●

Materia Orgánica Resistente ● ● ● ● ●

Nitrógeno mineral ● ● ●

Nitrógeno orgánico total ● ● ●

Nitrógeno resistente ● ● Nitrógeno facilmente hidrolizable ● ● Fósforo y potasio ● Metales pesados ● ● ● Q U ÍM IC O S Contaminantes orgánicos _● _● Patógenos indicadores _● _● _● Test de Autocalentamiento ● ● ● ● ● Índice de germinación _● _● Respirometrías ● ● ● Mineralización _● _● _● B IO L Ó G IC O S

Semillas de malas hierbas ● ●

Figura 8. Interés de la información aportada por distintos parámetros analíticos. Análisis a realizar e información que aportan (figuras 7 y 8)

El establecimiento de las prioridades para la determinación de los criterios de calidad, debe conseguir la reconciliación entre:

* objetivos de tratamiento y gestión con los de producción * intereses de productores y de usuarios

* intereses del medio ambiente y de la sociedad

Los criterios de calidad deberían tratar aspectos tan distintos como:  características físicas, físico-químicas, químicas, biológicas

 determinación de la frecuencia de muestreos

 condiciones de compostaje para asegurar una buena higienización del producto (tabla 4)  condiciones de trabajo para garantizar seguridad e higiene para los trabajadores

 aspectos relacionados con las posibles molestias creadas en las cercanías de la planta A continuación se comentan diferentes parámetros a determinar en muestras de compost 2 Parámetros físicos

En este apartado deberá considerarse la descripción del compost (color, homogeneidad, olor, consistencia), además de :

Humedad. Es un parámetro importante a determinar al inicio, a lo largo y al final del compostaje.

Valores no correctos pueden dificultar tanto el desarrollo del proceso como el manejo del producto final. Es de esperar que el contenido en humedad disminuya a lo largo de un buen compostaje (figura 3). El contenido final no debe ser elevado para no dificultar el transporte y

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manejo pero, tampoco debe ser tan bajo que enmascare una falta de estabilización y que cree problemas de polvo durante su manejo.

Granulometría. Está muy relacionada con el aspecto y la facilidad de manejo y puede

condicionar su uso. Este parámetro es particularmente importante cuando el destino del material vaya a ser el de substrato.

Cuantificación de los contaminantes físicos y tamaño. Al realizar la granulometría puede ser

importante ver y cuantificar las impurezas (plásticos, vidrios, partículas metálicas) que aparecen en las distintas fracciones. Puede realizarse manualmente o por separaciones densimétricas.

Porosidad y capacidad de retención de agua. Debe realizarse el análisis a distintas tensiones

y capacidad de aire. Son determinaciones a realizar en el caso de fabricar un compost destinado a substrato. El método más utilizado es el de de Boodt.

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 FORM Mezcla MSHT 2

Fin desc Ini mad Fin mad Compost

0 17 33 50 67 83 100 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

FORM Mezcla Fin desc Ini mad Fin mad Compost

0 17 33 50 67 83 100 D_H D_MS MO

Figura 9. Variación de la densidad aparente (smh y sms) y de los contenidos en materia orgánica de muestras representativas de diferentes puntos del proceso de dos plantas de compostaje3

Densidad real y aparente. Parámetro de interés general para el transporte y manejo del

compost y con interés particular para el cálculo de la porosidad y de su uso como substrato. En plantas de compostaje de FO de residuos municipales (figura 9) se ha demostrado el interés de este parámetro para el seguimiento del proceso (Huerta et al, 2010)

Temperatura: test de autocalentamiento

La determinación de la temperatura a lo largo de un proceso de compostaje resulta muy informativa si se interpreta correctamente. En teoría, cuando el proceso está finalizando, el compost debería alcanzar temperaturas cercanas a las ambientales; sin embargo, cuando en las plantas se almacenan grandes cantidades de compost, es difícil detectar las disminuciones de temperatura dado que siempre queda un mínimo de actividad y que la masa de compost, debido a sus características, mantiene el calor almacenado durante mucho tiempo.

Si se separa una cantidad pequeña de compost se enfriará debido al intercambio energético con el ambiente, aún cuando no sea estable; pero un compost insuficientemente estable pone en evidencia su actividad biológica al aislar una cantidad relativamente pequeña de material en un vaso Dewar. La medición del calor que genera la actividad biológica en el compost permite determinar de manera sencilla la estabilidad a las mismas plantas de tratamiento dado que el incremento de temperatura es una señal clara de procesos inacabados.

El Test de autocalentamiento (figura 10), por tanto, mide el incremento de temperatura producido por la actividad microbiana de una muestra, con una humedad controlada, que se ha dejado dentro de un recipiente aislado térmicamente durante un tiempo determinado. La generación de calor se manifiesta si se alcanzan las condiciones adecuadas para el desarrollo microbiológico, especialmente en aquello que se refiere a aireación y humedad. Entre 2 y 9 días de experimento ya se pueden obtener resultados. El autocalentamiento será mayor o menor en función de la cantidad de materia orgánica fácilmente degradable que aún contenga la muestra.

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Figura 10. Test de autocalentamiento Parámetros físico-químicos

pH y Conductividad eléctrica. El pH es interesante por la información que da sobre el

desarrollo del proceso o las posibles causas de un mal funcionamiento.

La conductividad eléctrica (CE) puede dar información sobre el origen de una muestra de compost pero sobre todo si hay que tomar alguna precaución en el momento de su utilización. Refleja el contenido en sales de la muestra, fundamentalmente a causa de los cationes Na+, K+, Ca2+ y Mg2+ y de los aniones HCO3

-, Cl- y SO2-4, que forman alrededor del 98% del total de

sales solubles. (Figura 3)

Capacidad de intercambio catiónico (CIC). Durante el compostaje aparecen sustancias

estabilizadas que se caracterizan por presentar una CIC elevada. Se ha demostrado una muy buena correlación entre el tiempo de compostaje y la CIC,

Parámetros químicos

En este apartado diferenciamos los parámetros referidos al contenido y calidad de la materia orgánica de los que informan sobre el contenido y asimilabilidad de nutrientes y contaminantes.

Materia orgánica total. A lo largo del compostaje el contenido en materia orgánica total (MOT)

debe ir disminuyendo (Figuras 3 y 9), en más o menos proporción, en función del desarrollo del proceso pero también del tipo de material orgánico y de su degradabilidad. Aunque algunos autores (Godden y Penninck, 1986) y la experiencia indica que el contenido en MOT puede informar del avance del proceso, incluso de la madurez del compost, siempre debe valorarse con precaución porqué depende mucho del punto de partida. No se puede valorar de manera absoluta sino relativa.

El compost u otros materiales orgánicos con pretensión de ser aplicados al suelo deben presentar contenidos destacables de materia orgánica (se aconseja superiores a 40% sms) pero, paralelamente un elevado porcentaje de ésta debe ser resistente a la descomposición biológica La materia orgánica total se determina por una gravimetría indirecta en la que se mide la pérdida de peso causada por la combustión. Si el contenido en materia orgánica se quiere expresar como carbono se divide por 2 en el caso de residuos orgánicos y compost (Zucconi y Bertoldi, 1987). El contenido en materia orgánica de un compost es importante en caso de aplicación en el suelo ya que: 1) incidirá, de forma global, sobre todas las propiedades del suelo (físicas, químicas y biológicas); y 2) favorecerá, al mismo tiempo, los ciclos geoquímicos. En caso de ser utilizado como substrato, la M.O. influirá así mismo sobre sus propiedades físicas. Sin embargo, a pesar de la trascendencia de los niveles de M.O., es indispensable conocer además su estabilidad.

Nitrógeno Kjeldhal.

La determinación del contenido en nitrógeno de un material orgánico, y de las otras diferentes formas químicas en que se presenta el N tiene una especial importancia en la caracterización del compost; está relacionado con el orígen del material, con el tratamiento recibido y con su posible uso. Según el orígen puede contener más o menos nitrógeno y estar en forma orgánica o mineral (figura 11).

Según el tratamiento recibido, el nitrógeno puede transformarse en formas más lábiles o más estables e incluso puede haberse perdido. En el compostaje de materiales orgánicos se pretende estabilizar la materia orgánica a la vez que conservar al máximo el nitrógeno inicial , por lo que hay que asegurar una mezcla inicial equilibrada (en biopolímeros y en la proporción C/N). A lo largo del proceso de compostaje se deben evitar las pérdidas de N ya que su

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contenido es importante en la valoración y uso del compost y su pérdida puede generar problemas ambientales importantes.

N

_org

N

_org

N

_t

N

_t

N

_min

N

_min

NnH

N-NH

₄

N-NH

₄

N-NO

₃

N-NO

₃

-+

a

s

im

ila

b

le

-+

a

s

im

ila

b

le

Figura 11. Diferentes formas en que se puede encontrar el N en un material orgánico

Existe la posibilidad de determinarlo sobre muestra húmeda o seca , con lo que la información que facilita es distinta. Determinado sobre muestra húmeda indica, a la vez, el contenido en nitrógeno en forma orgánica y nitrógeno en forma amoniacal; determinado sobre muestra seca informa mayoritariamente sobre el contenido en nitrógeno orgánico. Es un parámetro que se valora mucho al aplicar el compost, desde dos puntos de vista: el económico, ya que es un nutriente que es caro para el agricultor y también energéticamente hablando y, desde el punto de vista ambiental ya que su aplicación sin control puede provocar problemas de contaminación. Es discutible si es un parámetro al que se le deba exigir un contenido mínimo ya que depende del tipo de materiales que se composten; pero si se están compostando materiales ricos en nitrógeno deberá controlarse a lo largo del proceso porque su pérdida indica un mal manejo del compostaje.

Contenidos en nitrógeno en forma amoniacal y nítrica. En la fase inicial del compostaje las

proteínas se descomponen produciendo cantidades elevadas de nitrógeno en forma amoniacal (superiores sí la relación C/N inicial no está equilibrada); dependiendo de las condiciones de humedad, temperatura, pH y manejo del material, parte de este nitrógeno amoniacal puede volatilizarse en forma de amoníaco. Estas pérdidas pueden evitarse en buena parte con un estricto control del proceso y equilibrando la relación C/N y el tipo de biopolímeros que se composten; favoreciendo así la inclusión de esta forma nitrogenada en las moléculas estabilizadas que aparecen en la fase de maduración; sin embargo, al realizarse el tratamiento en condiciones aerobias una parte es transformada en nitratos. Por esta razón al avanzar la maduración del material disminuye el contenido en nitrógeno amoniacal y puede ir apareciendo nitrógeno nítrico.

Relación C/N. El valor numérico de esta relación se halla al dividir el contenido en C (MOT/2)

por el contenido en nitrógeno orgánico.

Es un parámetro ampliamente usado, pero debe ponderarse correctamente, teniendo siempre presentes otros aspectos del compost analizado. Equivocadamente se considera que el compost está maduro si el cociente C/N se acerca a 10; este valor es el que presenta la materia orgánica estabilizada de un suelo que no tiene porque corresponder al que presente la MO de un compost.

Es necesario conocer la relación C/N inicial en los residuos a compostar, puesto que nos dará una idea de la velocidad del proceso y de la posibilidad de pérdidas de nitrógeno.

Estabilidad de la materia orgánica. Estabilidad y madurez son dos términos ampliamente utilizados en el mundo del compostaje y sobretodo cuando se habla de calidad del compost; se pueden confundir y utilizar indistintamente, pero es necesario comentar las posibles diferencias que existen entre ellos (o que se les atribuyen) para interpretar adecuadamente los resultados

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refiere al grado de transformación del material y a la posible presencia de ciertas substancias fitotóxicas. Estabilidad está relacionada con la actividad biológica del compost y su transformación al ser aplicado al suelo.

Es difícil encontrar un parámetro sencillo de determinar que califique a un compost según su estabilidad, sin tener en cuenta su origen. Entre los parámetros más utilizados hallamos: C/N, Csol /Nsol, materia orgánica resistente (MOR), Grado de estabilidad (%GE=% MOR/MOT),

contenido en sustancias húmicas, CIC,, contenido en azúcares, relación entre los contenidos en

nitrógeno amoniacal y nítrico, contenido en nitrógeno no hidrolizable, tasa de respiración, contenido en ácidos orgánicos volátiles,...

El grado de estabilidad (GE), se expresa como porcentaje de materia orgánica resistente (MOR) respecto a la materia orgánica total (MOT); da información de interés para conocer la estabilidad de un material orgánico y en el caso que este corresponda a un producto procedente de un tratamiento biológico informa del desarrollo del proceso, ya que se incrementa a lo largo del mismo (López et al 2010). El incremento del GE a lo largo de un proceso de compostaje está indicando que este avanza perdiendo la materia orgánica más degradable e incrementando la resistente (MOR). Esta aumenta gracias a la formación de moléculas estables parecidas a las sustancias húmicas del suelo a expensas de componentes de los materiales vegetales como celulosa y lignina que se van oxidando parcialmente en las condiciones del tratamiento aeróbico.

Además, es un parámetro útil para realizar la diagnosis sobre el posible destino o uso del material orgánico. El porcentaje de MOR incluida en la MOT de la muestra indica como se comportará cuando se le de un destino. Así, un compost con un contenido elevado de MOR será adecuado para aplicar como enmienda orgánica porqué buena parte de su materia orgánica quedará en el suelo con el paso del tiempo ya que se mineralizará lentamente, del mismo modo que sucederá con el N orgánico que contiene. Si como consecuencia de su contenido en contaminantes, un compost u otro material orgánico estable (con elevado GE) no se pudiera aplicar al suelo y tuviese que ir destinado al vertedero, su estabilidad sería un factor a valorar positivamente, pero no lo sería si hubiese de ir a incineración ya que habría perdido poder calorífico.

No debe olvidarse tampoco que cuanto más estable sea y más tiempo permanezca un material orgánico en el suelo, más elevada se podrá considerar su capacidad de secuestro de carbono.

Nitrógeno no Hidrolizable. El grado de descomposición nos permite determinar paralelamente

el llamado NnH ( nitrógeno orgánico resistente a la hidrólisis) que será difícilmente mineralizable (figura 11). Se puede considerar un buen índice de la calidad del compost y además aporta información importante de cara a su aplicación. En un buen proceso de compostaje, sus niveles deben incrementarse. Puede expresarse como porcentaje del nitrógeno orgánico total (NnH/Norg )

Sustancias húmicas. Debe tenerse en cuenta que las sustancias húmicas se definen por el

método de extracción y por tanto los resultados dependen mucho de la técnica empleada. Es un parámetro que acostumbra a aparecer mucho en productos comerciales y al que los usuarios dan una cierta importancia pero desaconsejamos su uso por: poca reproducibilidad, metodología muy larga, técnicas de extracción de las sustancias húmicas aún poco resueltas y, por consiguiente, dificultad en comparar resultados.

El método Solvita® (Woods End Research Laboratory), es un test colorimétrico simple que pretende determinar el índice de madurez de composts medio maduros o maduros.

El KIT que se presenta mide, simultaneamente, la emisión de dióxido de carbono y la presencia de amoníaco generados por una muestra de compost húmeda mantenida dentro de un recipiente cerrado y protegido de la luz. Dentro del recipiente, dos paletas con gel para captar cada uno de los gases se van tiñendo en función de su producción y, pasadas 4 horas, se puede leer el resultado comparando la coloración de las paletas con las de referencia.

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El test clasifica el compost en una escala de 1 a 8, según el incremento de madurez. En este caso madurez se refiere tanto a la resistencia a la descomposición como a la ausencia de amoníaco, ácidos orgánicos y componentes fitotóxicos4.

Contenido en nutrientes vegetales y asimilabilidad. Interesa conocer qué nutrientes contiene el

compost, si están equilibrados y si son o no fácilmente asimilables. En general no se dan como exigencia de calidad, sino que corresponden a las determinaciones que han de facilitarse al usuario para poder hacer un uso correcto del producto.

Presencia de posibles contaminantes (inorgánicos y orgánicos).Respecto a los contaminantes

inorgánicos (elementos potencialmente tóxicos), se dispone de mucha más información (origen, fitotoxicidad, acumulación...) y, además, resultan más fáciles de determinar.

Si un compost contiene metales pesados, aunque una buena parte no sea asimilable por la planta rápidamente, quedarán en el suelo acumulados y cuando varíen las condiciones (pH, presencia de sustancias complejantes, CIC,...) pueden pasar a disposición de las plantas o y contaminar los acuíferos. Por estos motivos se considera necesario conocer el contenido total de metales que puede determinarse a partir de la disolución ácida de las cenizas del compost o por digestión húmeda (medio ácido y oxidante) de la muestra.

Pruebas biológicas

Es siempre aconsejable realizar pruebas biológicas, lo más sencillas posible, que den indicaciones más concretas del comportamiento en el suelo. Se pueden realizar distintos tipos de pruebas: pruebas de germinación, de crecimiento e incubaciones (para comprobar estabilidad y mineralización de nutrientes)

Fitotoxicidad. Las pruebas de germinación son las más utilizadas por su simplicidad, y

además son relativamente fáciles de interpretar . El test de germinación puede realizarse sobre extractos de compost obtenidos con diversos métodos (distintas relaciones muestra/extractante y distintas temperaturas), lo que dificulta la comparación de resultados y el establecimiento de normas. Se aplica el extracto obtenido a semillas de Lepidum Sativum y se compara con un testigo en agua destilada. Se determinan las diferencias de germinación y de crecimiento de radículas. Los resultados pueden verse influidos por la salinidad. En plantas de compostaje alemanas se realizan además otros dos tipos de test: uno para determinar la germinación de semillas de malas hierbas y otro de crecimiento con cebada (poco afectada por la salinidad pero muy sensible a los posibles componentes fitotóxicos que puedan aparecer a lo largo del compostaje).

Germinación de semillas de malas hierbas. Es una prueba a realizar en las mismas plantas de

compostaje y sirve para determinar la higienización del producto. Se realiza sobre el material sólido bajo ciertas condiciones de humedad, temperatura e iluminación.

CO2 _CO₂ CO2

NaOH NaOH NaOH

Figura 12. Esquema del dispositivo para realizar las respirometrías.

Incubaciones/respirometrías. Son pruebas biológicas que pueden realizarse sobre el producto aislado, mezclado con un "diluyente" inerte o con un suelo (figura 12), dependiendo del tipo de información que se pretenda obtener: grado de estabilidad, toxicidad, velocidad de mineralización. Las pruebas realizadas con mezclas de suelos pueden facilitar una información más completa y sobre distintos aspectos, pero presenta la problemática de la falta de repetitividad y reproducibilidad (al variar el tipo de suelo con que se mezcla).

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Crecimiento vegetal. Este tipo de pruebas, muy interesantes y apropiadas para realizar en las

mismas plantas de compostaje, pueden tener distintos objetivos: - mostrar posibles problemas de toxicidad

- mostrar problemas de falta de estabilidad y de inmovilización de nitrógeno - servir de prueba demostrativa para los posibles usuarios

Deben definirse bien las condiciones de trabajo (posibles mezclas del compost, riego, temperatura, iluminación..) para comparar resultados en el tiempo y permitir establecer valores límite en las producciones. También es interesante escoger adecuadamente el tipo de material vegetal a usar.

Figura 13. Imágenes de pruebas de campo realizadas en la ESAB

Control de patógenos

El compost debe ser también examinado en los aspectos relacionados con la salud de las personas, animales y vegetales Durante el compostaje se alcanzan temperaturas elevadas que prácticamente pueden asegurar la desaparición de patógenos animales y vegetales, siempre que se asegure que toda la masa ha alcanzados estas temperaturas. En la bibliografía y normativas se hallan referencias a la necesidad de que se haya llegado temperaturas de 55ºC durante un cierto tiempo según la tecnología utilizada. Aunque prácticamente se tenga la seguridad de la higienización es necesaria la determinación por laboratorios especializados, de organismos indicadores como pueden ser la Salmonella y el Escherichia Coli.

Comentarios finales.

El compostaje es un tratamiento adecuado para los residuos orgánicos y para obtener un compost de calidad, siempre que estemos convencidos de la necesidad de:

 Tratar residuos orgánicos con unas determinadas característica: fracción orgánica procedente de recogida selectiva en origen en el caso de aplicarlo a los RSU

 Controlar las condiciones y desarrollo del proceso de compostaje, como se hace en cualquier proceso industrial productivo. No olvidemos que se trata de obtener COMPOST con la finalidad de aplicarlo al suelo

 En cada zona es necesario disponer de una herramienta para que los productores y usuarios de compost puedan conocer y comparar las características de los productos a partir de unos parámetros de fácil lectura e interpretación,

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 Que los suelos, tengan el uso que tengan, tiene necesidad de que se les aplique periódicamente materia orgánica,, pero de una determinada calidad. Esto significa ausencia de contaminantes y buena estabilidad

 Que aplicar compost o residuos orgánicos de mala calidad, no mejorara los problemas, tanto en lo que se refiere a gestión de residuos como a la gestión del suelo, y favorecerá la dispersión de contaminantes.

En la tabla 2 se recuerdan las características exigidas al compost según el Real Decreto RD824/2005 y en las tablas 3 y 4 se presentan los análisis de composts de distinto origen analizados en nuestro centro, que pone de manifiesto que no todos los tipos son adecuados para los mismos usos. El desconocimiento por parte de los usuarios de las diferencias perjudica la comercialización del compost.

Tabla 2. Características exigidas a los diferentes tipos de compost según RD824/2005

Compost Compost vegetal Compost de estiércol Vermicompost

% H : 30%-40% C/N < 20 % MOT > 35% Granulometría: piedras y gravas Ø>5mm menos del 5%

Impurezas Ø>2mm menos del 3% 90% partículas Ø < 25mm % H : 30%-40% C/N < 15 % MOT > 40% Ausencia de impurezas % H : 30%-40% C/N < 20 % MOT > 35% Ausencia de impurezas % H : 30%-40% C/N < 20 % MOT > 40% 90% partículas Ø < 25mm

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Jornada Técnica:: Fertilidad y Calidad del Suelo. Experiencias de fertilización orgánica en platanera. Instituto Canario de Investigaciones Agrarias. ICIA.21 de Octubre de 2011.Proyecto BIOMUSA

Muestra C-RV C-FORM C-RSU C-Lodos C-estiercol C-estiercol Muestras procedentes de pequeñas

explotaciones de AE

Origen compost Planta

industrial compostaje restos vegetales Planta industrial compostaje FO de recogida selectiva Planta industrial Compostaje de RSU con separación mecánica Planta industrial Compostaje lodos depuradora Estiércol vacuno compostado/ aireación pasiva. Granja experimental ESAB Estiércol vacuno vermicompos tado en explotación ganadera Estiércol de oveja Estiércol de oveja+ caballo Estiércol de oveja+ conejo+galli nas %Humedad _35,23 _26,70 _18,43 _28,1 _66,31 _40,85 58,30 30,24 39,10 pH _7,82 _7,70 _7,82 _6,4 _8,93 _7,25 8,81 7,85 8,51 CE dS/m _1,39 _6,91 _11,4 _5,89 _6,03 _1,31 6,00 3,52 11,81 %M.O. _47,68 _{59, 00} _50,30 _64,30 _50,97 _42,59 62,50 42,40 70,51 % N org _1,11 _1,80 _1,60 _3,40 _2,05 _1,72 2,40 0,85 2,24 C/N ₉ ₁₆ ₁₆ ₉ _12,50 _12,40 13,02 24,94 15,74 %MOR _28,84 _32,80 _15,50 _28,80 _25,35 _25,60 15,12 15,00 22,3 %GE (MOR/MOT) ₆₁ ₅₆ ₃₁ ₄₅ _49,73 _60,12 24,19 35,37 31,62 %NnH (Nresistente) _0,8 _1,3 _0,7 _1,4 _1,01 _1,29 0,55 0,40 0,509 %P _0,27 _0,4 _0,4 _2,5 _3,08 _2,39 0,42 0,55 0,43 %K _0,90 _1,2 _0,6 _0,4 _4,99 _0,54 5,20 1,22 4,22 %Ca _6,33 _6,0 _5,6 _5,8 _4,80 _5,82 ND ND ND %Na _0,26 _0,6 _0,8 _0,2 _0,92 _0,11 0,80 0,10 0,95 mg Zn Kg-1 ₁₀₁ ₁₆₀ ₄₅₂ ₈₁₃ ₃₆₃ ₂₈₈ 100 110 450 mg Cu Kg-1 ₄₂ ₅₆ ₂₃₈ ₂₈₈ ₆₄ 51 20 25 110 mg Cd Kg-1 _0,2 _0,3 _0,6 _1,2 0,1 0,2 <0,1 <0,1 <0,1

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Toos los resultados (excepto la humedad) estan expresados sms,

Tabla 3. Características de muestras de compost de distintos orígenes analizados en el laboratorio de caracterización de residuos orgánicos de la ESAB-UPC.

Kg

C-RV C-FORM C-RSU C-Lodos C-estiercol C-estiercol

Agua 352,3 267,0 184,3 281,0 663,1 408,5 583,0 302,4 391,0 Material seco 647,7 733,0 815,7 719,0 336,9 591,5 417,0 697,6 609,0 M.O. 308,82 432,47 410,30 462,32 171,72 251,92 260,63 295,78 429,41 N org 7,19 13,19 13,05 24,45 6,91 10,17 10,01 5,93 13,64 MOR 186,80 240,42 126,43 207,07 85,40 151,42 63,05 104,64 135,81 NnH (Nresistente) 5,18 9,53 5,71 10,07 3,40 7,63 2,29 2,79 3,10 P 1,75 2,93 3,26 17,98 10,38 14,14 1,75 3,84 2,62 K 5,83 8,80 4,89 2,88 16,81 3,19 21,68 8,51 25,70 Ca 41,00 43,98 45,68 41,70 16,17 34,43 Na 1,68 4,40 6,53 1,44 3,10 0,65 3,34 0,70 5,79 Zn* 65,42 117,28 368,70 584,55 122,29 170,35 41,70 76,74 274,05 Cu* 27,20 41,05 194,14 207,07 21,56 30,17 8,34 17,44 66,99 Cd* 0,13 0,22 0,49 0,86 0,03 0,12

Muestras procedentes de pequeñas explotaciones de AE (*)

Tabla 4. Cantidades de distintos componentes aportadas al aplicar 1 tonelada de material húmedo correspondiente a las muestras de compost cuta caracterixzación aparece en la tabla 3

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