Características químicas del compost producidos a

2.3.3.1. Macronutrientes y micronutrientes

Con respecto a las propiedades químicas, según Martínez et al. (2011) concluyen que, el contenido en nutrientes en el compost como N, P y K tiene una gran variabilidad, ya que depende de los materiales de origen fluctuando para el N de 0.3% a 1.5% (3 a 15 g/kg de compost), P de 0.1% a 1.0% (1 a 10 g/kg de compost) y K de 0.3% a 1.0% (3 a 10 g/kg de compost).

Para el parámetro nitrógeno, Nogales (1993) indica como habitual en compost de RSU niveles entre 0.4 - 1.8 %, los contenidos más bajos, sobre todo si están asociados a un valor alto de la relación C/N, podrían originar inmovilización de este nutriente tras la aplicación del compost al suelo, cuyo comportamiento fue comprobado experimentalmente por Madrid (1999), mediante ensayos de incubación con este compost. Para evitar en lo posible los efectos sobre los cultivos derivados de esta inmovilización de N, se

recomienda la aplicación del compost con suficiente antelación al cultivo (más de 3 meses) o aplicar fertilización nitrogenada adicional (Madrid et al., 2000).

El contenido variable de nitrógeno puede tener su origen en una diferente composición o proporción de materiales en el compost (Madrid et al., 2001). Por ejemplo, a mayor proporción de papel y cartón disminuiría el contenido de nitrógeno y aumentaría la relación C/N. También pueden influir las pérdidas de N que se produzcan durante el proceso de compostaje. Estas pérdidas son habituales en el compostaje de RSU y otros residuos (Soliva et al., 1993, Körner y Stegmann, 1998).

En residuos sólidos de mercados, 83% de las pilas que no tuvo adición de cal en el proceso de compostaje mostró un incremento o permanencia en el contenido de nitrógeno hasta un 14%. En el caso de las pilas con cal, el 67%

de ellas mostró una disminución en el contenido de nitrógeno, esto ocurre debido a que la pérdida de nitrógeno en forma de amoníaco (gas) es mayor cuando el pH es elevado, adicionar material alcalino a las pilas de compost puede resultar más perjudicial que beneficiosa. El 100% de las pilas presentó incremento en la cantidad de fósforo, lo cual se debe a la reducción de la materia orgánica por el proceso de fermentación aerobia. La cantidad de fósforo podría disminuir en caso de existir lixiviación en las pilas, situación que prácticamente no se dio en ningún caso (Cantanhede et al., 1993).

Según Perdomo (s. f.), el N bajo formas orgánicas presente en los sustratos orgánicos o el suelo, no se encuentra disponible como tal para las plantas, sino para ser absorbido tiene que pasar a formas inorgánicas. Estas formas inorgánicas son transitorias, por los cuales las cantidades de N inorgánico son extremadamente variables; siendo los principales mecanismos de pérdida de N los siguientes: a) N extraído por los cultivos y animales; b) inmovilización c) desnitrificación; d) volatilización; e) lixiviación y f) erosión.

Debido a su carga negativa del N a partir de nitrato (NO3-

) se pierde por lixiviación o lavado porque no es retenido por la fracción coloidal del suelo o sustratos y es llevado hacia los horizontes inferiores a través del agua al soluto nitrato disuelto en ella. Este movimiento hacia abajo del soluto no se produce

en forma homogénea, sino que siempre existe cierta dispersión debido al movimiento al azar de los iones de soluto en el agua de manera que siempre existirán zonas con máxima y mínima concentración de soluto. También otra forma de pérdida del N del suelo o de cualquier material orgánico es como amoniaco (NH3).por volatilización hacia la atmósfera. Este proceso de pérdida comienza cuando el amonio (NH4⁺) disuelto en la solución del suelo o sustrato orgánico en medio alcalino pasa a formar NH3. Un aumento del pH tiende a aumentar las pérdidas de N. Sin embargo, en algunas condiciones la magnitud de las pérdidas puede hacerse independiente del pH del suelo. Así mismo el amonio (NH4⁺) producido en la mineralización puede ser liberado lentamente hacia la atmósfera como nitrógeno molecular (N2).

La importancia relativa de cada uno de estos procesos está afectada por las condiciones de clima. La complejidad de estas reacciones, interaccionan entre sí y con el medio ambiente, lleva a que sea difícil predecir la cantidad de N disponible en un momento dado. También otro factor importante que facilita la perdida de N por lixiviación es la textura del suelo o sustrato orgánico siendo mayor cuando son livianos (Perdomo, s. f.).

Según Rojas (s.f.), la pérdida de fósforo soluble de la solución suelo o abonos orgánicos se da por absorción del fósforo a través de un proceso continuo donde una parte de fósforo soluble desaparece de la solución, debido a que queda retenido en la fase sólida (partículas sólidas). Una proporción importante de este fósforo evoluciona a formas insolubles por lo que vuelve con gran dificultad a la solución y otra fracción queda retenida casi irreversiblemente con gran energía, lo que se considera prácticamente una pérdida de fósforo que se conoce con el nombre de “fósforo fijado o bloqueado”.

Contrariamente a lo que sucede con las formas inorgánicas del nitrógeno, las cuales al no ser muy estables en los suelos son fácilmente pérdidas por lixiviación, denitrificación y volatilización, el P es relativamente estable en los suelos y no se pierde por ninguno de los mecanismos mencionados. La alta estabilidad de los compuestos fosfatados en los suelos es consecuencia de la baja solubilidad de estos. Sin embargo, esto constituye

la causa inmediata de deficiencias de P. Por otra parte, los niveles alcanzados de P van disminuyendo con el tiempo, en función al grado de reacción del P con diferentes constituyentes del suelo o sustrato para formar compuestos insolubles. La baja solubilidad de los compuestos de fósforo en los suelos trae como consecuencia niveles muy reducidos de fosfatos en la solución del suelo, por lo general menores a 0.05 ppm.

Otro factor que modifica la disponibilidad de fósforo está asociado al pH, existiendo una máxima disponibilidad de fósforo cuando el pH se encuentra en el rango de 6.5 a 7.5; las causas de este comportamiento se asocian fundamentalmente a que en este rango ocurre la máxima solubilidad de las formas de fósforo inorgánico del suelo (Rojas, s.f.).

Rodríguez (1993) indica que, los factores que influencian la disponibilidad de K en el suelo y sustratos orgánicos expuestos al aire libre son:

la lixiviación, mayor en condiciones de intensa y frecuente precipitación y el aumento del pH. En virtud de que la tasa de difusión de K es altamente dependiente de la temperatura, un aumento de la temperatura de 15 a 25 °C, incrementa substancialmente la tasa de difusión del K. Una baja temperatura reduce la disponibilidad del K y por ende la absorción.

El potasio es absorbido como ion potásico (K⁺) y se encuentra en los suelos en cantidades variables. Se debe conocer que los niveles de potasio soluble del suelo son solamente indicadores de disponibilidad momentánea. La velocidad con que se moviliza depende de la textura y las condiciones de humedad del suelo. Es más alta en suelos arenosos y húmedos. En general, cuanto mayor sea el contenido de arcilla, mayor será su capacidad para regular el potasio de la solución de suelo, cuando disminuye su concentración.

Torres (s.f.), citado por Ibañez (2009) señala que, la tasa de pasaje de formas de K más estables a más lábiles está determinada por factores ambientales (humedad y temperatura de suelo), así como por la capacidad buffer del suelo. Suelos con textura media y arcillosa poseen mayor capacidad buffer que los de textura gruesa. Por lo tanto, en estos suelos la concentración de K⁺ en la solución del suelo varía significativamente ante cambios en factores

ambientales, mientras que en los suelos arcillosos, el rango de concentración se mantiene relativamente constante.

2.3.3.2. Materia orgánica

Madrid et al. (2001) encontraron que, el contenido de materia orgánica del compost fue variable, contenido que se puede mejorarse con la recogida selectiva, siendo el mejor camino para conseguir un mayor contenido orgánico, y una variabilidad menor de este parámetro. Nogales (1993) señala que, los contenidos de materia orgánica en los composts de RSU presentan habitualmente amplios márgenes de variación (20 - 60%). El conocimiento del contenido de materia orgánica de los composts es fundamental, pues se considera como el principal factor para determinar su calidad agronómica (Kiehl, 1985).

Arca (1970) revela que, un incremento de la temperatura en 10 °C determina que la velocidad de las reacciones químicas se duplique o triplique.

Puede establecerse entonces que un incremento de 10 °C en la temperatura media anual reduce el contenido de la materia orgánica a la mitad o a la tercera parte. La materia orgánica disminuye más rápido cuanto más alto es la temperatura del medio, y cuando la temperatura es baja la disminución es más lenta.

La pérdida de materia orgánica y su transformación son características inherentes al compostaje activo. Durante el proceso parte de la materia orgánica es mineralizada, liberándose entre otros CO2, con la consiguiente reducción en el contenido en materia orgánica, y otra parte es biotransformada hasta generar los constituyentes finales del compost. Consecuentemente, la mayor o menor pérdida de materia orgánica no es indicativa de la evolución favorable del proceso, si no, simplemente de la existencia de un proceso biotransformativo activo (Adani et al., 1997).

Durante el compostaje, la materia orgánica tiende a descender debido a su mineralización y a la consiguiente pérdida de carbono en forma de anhídrido carbónico; estas pérdidas pueden llegar a representar casi el 20% en peso de

la masa compostada (Zucconi y De Bertoldi, 1987). Este descenso de materia orgánica transcurre en dos etapas. Inicia con un rápido decrecimiento de los carbohidratos, transformándose las cadenas carbonadas largas en otras más cortas con la producción de compuestos simples; algunos de los cuales se reagrupan para formar moléculas complejas dando lugar a los compuestos húmicos (Tomati et al., 2000 y Castaldi et al., 2005). Generalmente este último cambio no finaliza durante el tiempo que dura el compostaje.

El humus es uno de los elementos que conforman el compost maduro, este humus es la materia que queda de la descomposición de los residuos orgánicos (hojas, flores, frutos, etc.), es la parte orgánica restructurada que posee características importantes desde el punto de vista nutricional (Mayea et al., 1982).

Según Corbella y Fernández (2008) refieren que, algunos materiales húmicos son extremadamente resistentes al ataque microbiano. Esta resistencia a la oxidación de las sustancias húmicas, es importante en el mantenimiento de los niveles de materia orgánica y otros elementos esenciales, contra la mineralización rápida y pérdida del suelo. A pesar de su resistencia relativa a la alteración, el humus sufre continuamente ataque microbiano. Sin la adición anual de residuos vegetales suficientes, la oxidación microbiana producirá una reducción de los niveles de materia orgánica.

Una vez consumidos los compuestos lábiles, otros materiales más resistentes como la lignina, celulosa y hemicelulosa se van degradando lentamente y/o transformando en compuestos húmicos (Castaldi et al., 2005);

generalmente este último cambio no finaliza durante el tiempo que dura el compostaje. Aunque el compost es un producto estable, su descomposición continúa a una tasa lenta, no obstante si aún persisten compuestos fácilmente degradables la actividad microbial se incrementa (Vandevivere y Ramírez, 1995).

Soliva y López (2004) indican que, el contenido de materia orgánica en el compost es la consecuencia del valor inicial de materia orgánica, de su

degradabilidad y de la transformación que haya sufrido durante el proceso de compostaje. Es importante examinar el contenido inicial y final de materia orgánica para tener idea de la transformación sufrida por el material. Intentar valorar la estabilidad o la transformación sufrida por un residuo sólo por el contenido final de materia orgánica es totalmente inadecuado, si no se conocen los valores de partida.

2.3.3.3. El pH

Madrid et al. (2001) en la planta de Villarrasa (Huelva) en España, encontraron en el compost un pH inferior a 7, lo cual podría ser indicativo de la presencia de ácidos orgánicos de cadena corta, y por tanto de un proceso de compostaje inacabado.

Para Satriana (1974), el pH es inicialmente ácido (4.5 a 6.0), tendiendo a permanecer en el rango alcalino (7.5 a 9.0) para el compost maduro.

Cantanhede et al. (1993) registraron en compost de residuos de mercado, que el pH inicial fue ácido (4.5 a 6.0), pero permaneció en el rango alcalino para el compost maduro. El análisis correspondiente mostró un incremento del pH durante el proceso en todas las pilas. Este incremento varió de 40 a 70%, resultando el valor final entre 8 y 9, lo cual representa un compost estable.

Según Jaramillo (2002), el pH está directamente relacionado con la disponibilidad de nutrientes. Es decir, a pH ácidos (pH < 6.5) disminuyen la disponibilidad especialmente de fósforo, azufre, nitrógeno, molibdeno y cationes de calcio, potasio y sodio, mientras que a pH básicos (pH > 7.3) disminuyen la disponibilidad de fósforo y micronutrientes como boro, aluminio, manganeso, hierro, cobre y zinc. Owen (1995) asevera que, se debe de tener en cuenta que, pH superiores a 7.6 dificultarían la absorción de Fe, Mn, B, Zn, Cu y fosfatos debido a que en la solución del suelo estarían insolubles.

La salinidad es un parámetro que no influye significativamente en el desarrollo del proceso de compostaje, pero constituye un aspecto importante desde el punto de vista agronómico. La salinidad se incrementa durante el compostaje por la mineralización de la materia orgánica (Jara, 2016).

Roca et al. (2008) señalan que, al aplicar compost de RSOM al suelo, cuanto menor sea el pH del suelo, mayor será el riesgo del paso de metales tóxicos a la solución del suelo.

2.3.3.4. Conductividad eléctrica (CE)

La conductividad eléctrica indica el contenido de sales solubles presentes en los composts; Madrid et al. (2001) señala que en el compost, existe amplia variación debido a las diferentes condiciones climáticas (lluvia, temperatura) que sufren las pilas al estar expuestas al ambiente. Según Nogales (1993), el valor del intervalo normal debe oscilar entre 6 a 15 dS/m.

Arcos et al. (2008) citado Jarre (2015) refiere que, la conductividad eléctrica depende en gran medida de la salinidad presente en los materiales de partida. Esta salinidad puede provocar toxicidad en las plantas y, por lo tanto, debería controlarse para que el valor no supere los 2000 µS/cm equivalente a 2 dS/m. La conductividad eléctrica normalmente aumenta a lo largo del proceso de compostaje debido a la mineralización de la materia orgánica, hecho que produce un incremento en la concentración final de nutrientes. Sin embargo, también puede disminuir, si la humectación del material es excesivo, a causa de los fenómenos de lixiviación.

La conductividad eléctrica del compost está determinada por la naturaleza y composición del material de partida, fundamentalmente por la concentración de sales y en menor grado por la presencia de iones amonio o nitrato formados durante el proceso de compostaje. La CE tiende generalmente a crecer durante el compostaje debido a la mineralización de la materia orgánica, haciendo que se incremente la concentración de nutrientes. Ocurre a veces un descenso de la CE durante el proceso, lo que puede deberse a fenómenos de lixiviación en la masa, provocados por una humectación excesiva de la misma (Sánchez-Monedero et al., 2001).

2.3.3.5. Relación Carbono/Nitrógeno (C/N)

Para autores como Inoko et al. (1979) y Shumann et al. (1993), la relación C/N es considerada como un parámetro indicador de madurez del

compost y Nogales et al. (1982) indica que el valor óptimo para compost de RSU registra un valor de 20. Madrid et al. (2001) señalan que un compost con mayores valores de la relación C/N podría producir inmovilización de N en el suelo tras su aplicación. Cantanhede et al. (1993) señalan en su informe final realizado sobre compostificación de residuos de mercados en la capital del Perú (ciudad de Lima), que la relación C/N del compost de residuos orgánicos al finalizar el proceso varió entre 12 y 17, lo cual representa un compost estable.

Según la OPS (1999), la relación C/N óptima de entrada, es decir de material crudo o fresco a compostar es de 25 unidades de carbono por unidad de nitrógeno, es decir C(25)/N(1) = 25; mientras que para una relación de C/N de salida o para el uso agronómico como abono se considera un rango adecuado de 12 a 15. Conforme avanza el proceso de compostaje la relación C/N va disminuyendo pues se va perdiendo carbono en forma de CO2, mientras que el nitrógeno contenido en la materia orgánica se oxida y se pierde en forma de óxidos gaseosos (Jara, 2016).

Según Álvarez (2013), el C y N se consideran los componentes limitantes para que se dé un proceso adecuado de compostaje. En muchas ocasiones es necesario mezclar dos o más residuos para equilibrar la relación C/N a valores entre 25 - 30 para facilitar el ataque microbiano apropiado y obtener un compost con una relación de C/N adecuada. Por eso conviene la mezcla de productos de forma que la pila para compostaje tenga una relación C/N de 30. Por ejemplo una mezcla de un: 40% residuo doméstico (15/1), 30%

estiércol vacuno (20/1), 20% paja (80/1) y 10% residuo frutería (35/1) permite tener una relación C/N = 31.5, en base a los diferentes materiales orgánicos (Tabla 7).

El principal factor para la óptima realización del proceso de compostaje y obtener una relación C/N deseada del compost es la correcta separación en origen de los residuos orgánicos (hogares) y a la vez analizar la proporción C/N de manera que para aquellos restos pobres en carbono adicionar fuentes como los residuos de poda y jardinería, paja, entre otros, mientras que si son pobres

en el contenido de nitrógeno se puede ajustar con residuos ricos en nitrógeno, como el estiércol de vacuno, equinaza, gallinaza, pollinaza, entre otros residuos (Álvarez, 2013).

Tabla 7. Relación de C/N de diferentes materiales orgánicos.

Material orgánico Relación C/N

Residuos domésticos (FORSU) 15/1

Madera 6/1

Papel 170/1

Hojas (según el tipo de hoja) Entre 40/1 y 80/1

Residuos de fruta 35/1

Estiércol de vaca 20/1

Tallos de maíz 60/1

Paja de trigo 80/1

Alfalfa 13/1

Humus 10/1

Trébol 16/1

Leguminosas en general 25/1

Paja de avena 80/1

Serrín 500/1

Fuente: Álvarez (2013).

El compost, debe cumplir una serie de propiedades que garanticen su calidad, como: temperatura, tamaño de partículas, cantidad de materias inertes, concentración de metales pesados, etc., pero es la relación C/N del compost una de las más importantes. Si el compost obtenido, tras la fermentación, tiene un valor C/N alto, indica que no ha sufrido una descomposición completa y, si el índice es muy bajo, puede ser por una excesiva mineralización, aunque todo ello depende de las características del material de partida por ello es importante antes de iniciar el proceso de compostaje definir la mezcla de los residuos orgánicos. Soliva y López (2004) revelan que, es necesario conocer la relación C/N inicial de los residuos a compostar puesto que dará una idea de la velocidad del proceso y de la posibilidad de pérdidas de nitrógeno.

Jhorar et al. (1991) citado por Bueno et al. (2008.), para un correcto compostaje en el que se aproveche y retenga la mayor parte del C y del N, la relación C/N del material de partida debe ser la adecuada. Los microorganismos utilizan generalmente 30 partes de C por cada una de N; por esta razón se considera que el intervalo de C/N teóricamente óptimo para el compostaje de un producto es de 25 - 35. La relación C/N es importante porque influye en la velocidad del proceso y en la perdida de amonio durante el compostaje. Este intervalo asegura la existencia de una cantidad adecuada de nitrógeno para la síntesis de las células y de carbono como fuente de energía.

Si las relaciones C/N son más bajas, emite amoniaco y si son más altas, el nitrógeno puede ser un nutriente limitante, porque no habría suficiente para sintetizar las células microbianas (Orozco et al., 2011).

Si la relación C/N es mayor que 40 la actividad biológica disminuye y los microorganismos oxidan el exceso de carbono con la consiguiente ralentización del proceso, debido a la deficiente disponibilidad de N para la síntesis proteica de los microorganismos. Para eliminar el exceso de carbono (en forma de anhídrido carbónico) es necesaria la aparición sucesiva de diversas especies microbianas. Al morir estos microorganismos el nitrógeno contenido en su biomasa se recicla y la relación C/N tiende a disminuir. Si el residuo tiene una alta relación C/N, pero la materia orgánica es poco biodegradable, la relación C/N disponible para los microorganismos es menor y el proceso evolucionará rápidamente, pero afectará sólo a una proporción de la masa total. Si la relación C/N es muy baja, el compostaje es más rápido pero el exceso de nitrógeno se desprende en forma amoniacal, produciéndose una autorregulación de la relación C/N del proceso (Bueno et al., 2008).

La relación C/N ideal para un compost totalmente maduro es cercana a 10, similar al del humus. En la práctica, se suele considerar que un compost es suficientemente estable o maduro cuando la relación C/N < 20, aunque ésta es una condición necesaria pero no suficiente. Si los productos que se compostan poseen una relación C/N baja (inferior a 18 - 19), el compostaje se lleva a cabo con mayor rapidez (Golueke y Diaz, 1987), pero se desprende como amoniaco el exceso de N. Esta pérdida, si bien no afecta negativamente al compostaje,