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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA
FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS AMBIENTALES
PRÁCTICA PRE-PROFESIONAL
TRATAMIENTO DE RESIDUOS ORGÁNICOS DOMICILIARIOS MEDIANTE
COMPOSTAJE EN LA PLANTA PILOTO DE TRANSFORMACIÓN DE
RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS DE LA MUNICIPALIDAD PROVINCIAL
DE LEONCIO PRADO
Ejecutor : PISCO CORNELIO, César Augusto.
Asesor : Blgo. GOZME SULCA, César Augusto.
Lugar de Ejecución : MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE LEONCIO
PRADO.
Duración del trabajo : Del 20 de enero al 20 de abril del 2014
Tingo María - Perú
2014
ÍNDICE GENERAL
Página
I. INTRODUCCIÓN………………….. ............................................................ 1
1.1. Objetivo general ................................................................................ 3
1.2. Objetivos específicos ........................................................................ 3
II. REVISIÓN DE LITERATURA……… .......................................................... 4
2.1. Generación per cápita (GPC) de los residuos sólidos
domiciliarios en la ciudad de Tingo María ......................................... 4
2.2. Composición física de los residuos sólidos domiciliarios en la
ciudad de Tingo María ....................................................................... 4
2.3. Clasificación de los residuos sólidos ................................................. 6
2.4. Residuos domiciliarios ....................................................................... 7
2.5. Tratamiento ....................................................................................... 7
2.6. Compostaje ....................................................................................... 7
2.7. Factores que afectan al proceso de compostaje ............................... 9
2.7.1. Parámetros de seguimiento .................................................. 9
2.7.1.1. Temperatura .............................................................. 9
2.7.1.2. Humedad ................................................................. 10
2.7.1.3. pH ............................................................................ 12
2.7.1.4. Aireación .................................................................. 13
2.7.1.5. Espacio de aire libre ................................................ 14
2.7.2. Parámetros relativos a la naturaleza del sustrato ............... 15
2.7.2.1. Tamaño de partícula ................................................ 15
2.7.2.2. Relaciones C/N y C/P .............................................. 16
2.7.2.3. Nutrientes ................................................................ 18
2.7.2.4. Materia orgánica ...................................................... 19
2.7.2.5. Conductividad eléctrica ............................................ 22
2.8. Los microorganismos del proceso de compostaje........................... 23
2.8.1. Diversidad microbiana de la pila de compostaje ................. 23
2.9. Microorganismos eficaces (EM) ...................................................... 25
2.10. Inoculante de microorganismos endógenos para acelerar el
proceso compostaje de residuos sólidos urbanos. .......................... 26
2.11. Control y seguimiento del proceso de compostaje. ......................... 26
2.12. Rendimientos del proceso y ocupación del espacio ........................ 32
III. MATERIALES Y MÉTODOS……. ........................................................... 33
3.1. Lugar de ejecución .......................................................................... 33
3.2. Materiales y equipos ....................................................................... 33
3.3. Metodología .................................................................................... 34
3.3.1. Determinación de la composición de los residuos
sólidos orgánicos domiciliarios ........................................... 34
3.3.2. Determinación del flujograma para el proceso de
compostaje ......................................................................... 35
3.3.3. Determinación de la pérdida de masa de los residuos
sólidos orgánicos domiciliarios en tres tipos de
tratamientos ........................................................................ 37
3.3.3.1. Análisis de resultados. ............................................. 37
3.3.4. Determinación del rendimiento de producción de
compost de los residuos sólidos orgánicos
domiciliarios. ....................................................................... 37
3.3.4.1. Inoculación de las pilas. ........................................... 38
3.3.4.2. Preparación de microorganismos eficientes. ........... 38
3.3.4.3. Análisis de resultados. ............................................. 39
IV. RESULTADOS……………………. ........................................................... 41
4.1. Composición de los residuos sólidos orgánicos domiciliarios ......... 41
4.2. Determinación del flujograma del proceso de compostaje. ............. 46
4.3. Determinación de la pérdida de masa de los residuos sólidos
orgánicos domiciliarios durante el proceso de compostaje en
tres tipos de tratamientos. ............................................................... 47
4.4. Determinación del rendimiento de producción de compost de
los residuos sólidos orgánicos domiciliarios en tres tipos de
tratamientos. ................................................................................... 52
V. DISCUSIÓN……………………….. ........................................................... 58
VI. CONCLUSIÓN…………………….. .......................................................... 63
VII. RECOMENDACIONES………… ............................................................. 65
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................ 67
ANEXO…………………. .......................................................................... 69
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro Página
1. Composición física de los residuos sólidos domiciliarios. .......................... 4
2. Biodegrabilidad de los principales componentes orgánicos de los
sustratos (Haug, 1993). ........................................................................... 22
3. Control básico sobre las diferentes operaciones y el proceso ................. 28
4. Representación simbólica de los datos del peso del producto final
(compost) de los tratamientos respectivamente. ..................................... 39
5. Representación simbólica del análisis de varianza (ANOVA). ................. 40
6. Composición de los residuos sólidos orgánicos domiciliarios en tres
tratamientos. ............................................................................................ 41
7. Pesos del producto final (compost) en (Kg). ............................................ 52
8. Análisis de varianza del cuadro 7. ........................................................... 52
9. Resumen de pérdidas de masa (Kg) durante proceso de compostaje
hasta obtener el producto final (compost). ............................................... 53
10. Registro de la pérdida de peso diario en los tres tratamientos. ............. 74
11. Registro de peso de la composición de los residuos orgánicos
domiciliarios ............................................................................................. 75
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura Página
1. Composición física de los residuos sólidos domiciliarios en la ciudad
de Tingo María (% peso)…….. .................................................................. 5
2. Composición física de los residuos sólidos domiciliarios en la ciudad
de Tingo María (% peso)…………………………………. ............................ 6
3. Evolución del pH durante el proceso de compostaje………….. ............... 13
4. Evolución característica de la relación C/N durante el proceso de
compostaje……… .................................................................................... 18
5. Representación esquemática del balance de materia en el
compostaje .............................................................................................. 21
6. Porcentaje de residuos orgánicos en la cama 1 (C1), tratamiento 1….. .. 42
7. Porcentaje de residuos orgánicos en la cama 4 (C4), tratamiento 1…. ... 42
8. Porcentaje de residuos orgánicos en la cama 2 (C2), tratamiento 2… .... 43
9. Porcentaje de residuos orgánicos en la cama 5 (C5), tratamiento 2…. ... 44
10. Porcentaje de residuos orgánicos en la cama 3 (C3), tratamiento 3… .... 44
11. Porcentaje de residuos orgánicos en la cama 6 (C6), tratamiento 3…. ... 45
12. Flujograma del proceso de compostaje en la planta piloto de
transformación de residuos orgánicos……. ............................................. 46
13. Pérdida de masa en la cama 1 (C1), tratamiento 1. ................................ 47
14. Pérdida de masa en la cama 4 (C4), tratamiento 1. ................................ 48
15. Pérdida de masa en la cama 2 (C2), tratamiento 2. ................................ 48
16. Pérdida de masa en la cama 5 (C5), tratamiento 2. ................................ 49
17. Pérdida de masa en la cama 3 (C3), tratamiento 3. ................................ 50
18. Pérdida de masa en la cama 6 (C6), tratamiento 3. ................................ 50
19. Pérdida de masa en el proceso de compostaje en los tres
tratamientos respectivamente. ................................................................. 51
20. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en la cama 1 (C1), tratamiento 1. .......................... 53
21. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en la cama 4 (C4), tratamiento 1. .......................... 54
22. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en la cama 2 (C2), tratamiento 2. .......................... 55
23. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en la cama 5 (C5), tratamiento 2. .......................... 55
24. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en la cama 3 (C3), tratamiento 3. .......................... 56
25. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en la cama 6 (C6), tratamiento 3……. ................... 57
26. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en los tres tratamientos…. .................................... 57
27. Conformación de las pilas muestras (camas) según los tratamientos
y repeticiones respectivamente. .............................................................. 76
28. Composición de los residuos sólidos orgánicos domiciliarios. ................. 76
29. Pesado de los residuos sólidos orgánicos domiciliarios. ......................... 77
30. Conformación de las pilas muestras de los tres tratamientos.. ................ 77
31. Preparación del Microorganismo Eficiente de Montaña (MEM). .............. 78
32. Inoculación de MEM por aspersión en el tratamiento 2. .......................... 78
33. Material estable y maduro en proceso de cribado. .................................. 79
34. Producto final obtenido estable y maduro (compost). ............................. 79
I. INTRODUCCIÓN
En la actualidad, el crecimiento poblacional y por consiguiente las
actividades antrópicas han originado la generación de gran cantidad de
residuos sólidos urbanos los cuales necesitan ser tratados para reducir la
contaminación. Ante esta problemática surge como una alternativa el proceso
de compostaje como un método eficiente en la reducción de estos residuos, ya
que permite además el aprovechamiento del producto final.
El compostaje tiene múltiples funciones, según el objetivo a
alcanzar. Desde la perspectiva medioambiental, el compostaje facilita la gestión
de los residuos orgánicos, reduciendo su peso, volumen y peligrosidad,
permitiendo además reciclar los recursos contenidos en ellos. También puede
llevarse a cabo únicamente como tratamiento previo a la incineración o el
vertido, ya que al reducir el volumen de los mismos se hacen más manejables y
menos contaminantes.
Desde el punto de vista agrícola, con el compostaje se obtiene un
material maduro, estable e higienizado, con un alto contenido en materia
orgánica y componentes húmicos denominado compost, el cual puede ser
utilizado sin riesgo en agricultura por ser inocuo y no contener sustancias
fitotóxicas, favoreciendo el crecimiento y el desarrollo de las plantas.
2
En la ciudad de Tingo María la generación per cápita de residuos
sólidos domiciliarios es de 0.52 Kg/día/hab (PIGARS MPLP, 2012) y están
conformados en un 75% de material orgánico, 12% de material inorgánico y un
13% de residuos no reciclables o inservibles; por lo que se estima que se
produce aproximadamente 30 TN/día de residuos sólidos domiciliarios, de los
cuales 23 toneladas aproximadamente son residuos orgánicos,
consecuentemente a esto la Municipalidad Provincial de Leoncio Prado
clasificado como ciudad principal tipo “B” (Decreto Supremo Nº 015 - 2014 -
EF) procura cumplir con la meta 10 (Implementar un Programa de Segregación
en la Fuente y Recolección Selectiva de Residuos Sólidos Domiciliarios en un
20% de Viviendas Urbanas del Distrito) dentro del marco del Plan de Incentivos
a la Mejora de la Gestión y Modernización Municipal, sin embargo actualmente
solo cuenta con menos del 10 % de viviendas urbanas que vienen participando
activamente en el programa. Hace más de 60 años la ciudad de Tingo María
arroja sus residuos sólidos al rio Huallaga en la zona conocida como “La
Muyuna”, por ende la importancia del tratamiento de los residuos orgánicos es
imprescindible, siendo la fracción más importante que supone más de la mitad
de los residuos sólidos domiciliarios; una de las alternativas para solucionar
este problema es el compostaje, ya que es un proceso ambientalmente
amigable sin un grado de complejidad excesivo, técnico y económicamente
viable, poco contaminante, con mayor aceptación social, en comparación con
los vertederos o las plantas incineradoras, etc.
3
1.1. Objetivo general:
Transformar los residuos sólidos orgánicos domiciliarios a compost.
1.2. Objetivos específicos:
- Determinar la composición de los residuos sólidos orgánicos
domiciliarios.
- Determinar el flujograma del proceso de compostaje.
- Determinar la pérdida de masa de los residuos sólidos orgánicos
domiciliarios durante el proceso de compostaje.
- Determinar el rendimiento de producción de compost de los
residuos sólidos orgánicos domiciliarios.
4
II. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1. Generación per cápita (GPC) de los residuos sólidos domiciliarios
en la ciudad de Tingo María
El promedio generación per cápita (GPC) de los residuos sólidos
domiciliarios es de 0.52 Kg/hab-día (PIGARS MPLP, 2012).
2.2. Composición física de los residuos sólidos domiciliarios en la
ciudad de Tingo María
Cuadro1. Composición física de los residuos sólidos domiciliarios.
Nº Materiales Promedio %
1 Materia Orgánica 38.70 74.92
2 Madera, follaje 0.09 0.17
3 Papel 1.79 3.47
4 Cartón 0.84 1.63
5 Vidrio 1.40 2.71
6 Plástico PET 0.53 1.03
7 Plástico duro 1.34 2.59
8 Bolsas 2.35 4.56
9 Tecnopor y similares 0.16 0.31
5
10 Metales 0.91 1.77
11 Telas, textiles 0.45 0.87
12 Caucho, cuero, jebe 0.29 0.55
13 Pilas y baterías 0.05 0.10
14 Restos de medicina, focos, etc. 0.05 0.10
15 Residuos sanitarios 2.51 4.85
16 Residuos inertes 0.06 0.12
17 Otros (ceniza, porcelana) 0.13 0.26
Total peso por día 51.65 100.00
Fuente: Elaboración PIGARS MPLP 2012.
Fuente: Elaboración PIGARS MPLP 2012.
Figura 1. Composición física de los residuos sólidos domiciliarios en la ciudad
de Tingo María (% peso).
Materia orgánica [PORCENTAJE]
Madera, follaje 0.17%
Papel 3.47%
Cartón 1.63%
Vidrio 2.71%
Plástico PET 1.03%
Plástico duro 2.59%
Bolsas 4.56%
Tecnopor y similares
0.31%
Metales 1.77%
Telas, textiles 0.87%
Caucho, cuero, jebe
0.55%
Pilas y baterias 0.10%
Restos de medicina, focos, etc
0.10%
Residuos sanitarios
4.85%
Residuos inertes 0.12%
Otros (ceniza, porcelana)
0.26%
6
Fuente: Elaboración PIGARS MPLP 2012.
Figura 2. Composición física de los residuos sólidos domiciliarios en la ciudad
de Tingo María (% peso).
2.3. Clasificación de los residuos sólidos
Según la Ley N° 27314, Ley General de Residuos Sólidos; los
residuos sólidos se clasifican según su origen en:
- Residuo domiciliario
- Residuo comercial
- Residuo de limpieza de espacios públicos
- Residuo de establecimiento de atención de salud
- Residuo industrial
- Residuo de las actividades de construcción
- Residuo agropecuario
- Residuo de instalaciones o actividades especiales
Residuos orgánicos
74.92%
Residuos inorgánicos reciclables
13.19% Residuos inorgánicos inservibles
11.89%
7
2.4. Residuos domiciliarios
Son aquellos residuos generados en las actividades domésticas
realizadas en los domicilios, constituidos por restos de alimentos, periódicos,
revistas, botellas, embalajes en general, latas, cartón, pañales descartables,
restos de aseo personal y otros similares (Ley N° 27314, Ley General de
Residuos Sólidos).
2.5. Tratamiento
Cualquier proceso, método o técnica que permita modificar la
característica física, química o biológica del residuo sólido, a fin de reducir o
eliminar su potencial peligro de causar daños a la salud y el ambiente (Ley N°
27314, Ley General de Residuos Sólidos).
2.6. Compostaje
En la actualidad, gran cantidad de residuos sólidos urbanos hace
necesario su tratamiento (CARPIO et al., 2001). El compostaje es un método
eficiente en la eliminación de estos residuos, ya que permite además el
aprovechamiento del producto final (BOULTER et al., 2000), además
ALTAMIRANO y CABRERA (2006) indican que el compostaje es una forma de
tratamiento para los residuos orgánicos, que tiene como meta transformar
estos residuos en un producto útil, aplicable a la tierra como abono que fertiliza
a las tierras de cultivo. Este producto recibe el nombre de compost.
Según (CAMPOS et al., 2012) el compostaje es la descomposición
biológica y estabilización de un sustrato orgánico, bajo condiciones que
8
permitan el desarrollo de temperaturas en el rango termófilo como resultado del
proceso biológico aerobio exotérmico, para producir un producto final estable,
libre de patógenos y semillas, y que pueda ser aplicado al suelo de forma
beneficiosa.
Este proceso tiene una duración variable, dado por la calidad de los
residuos, el tamaño de partícula, disposición de la pila, aireación, humedad y
población biológica activa. El período de transformación es cercano a 170 días,
e implica la acumulación de gran cantidad de material en las plantas de
compostaje (BOULTER et al., 2000). Los cambios que se producen en los
residuos hasta su transformación en compost son espectaculares. Al inicio se
distinguen bien los colores entre los restos frescos, pero paulatinamente se
vuelven de un color más oscuro. Los aromas de verdura y fruta cambian
rápidamente, de acuerdo con la intensidad de la actividad biológica. Si falta
aireación se desprende amoniaco. El olor a tierra de bosque nos indica el
producto final (ALTAMIRANO y CABRERA, 2006).
MORENO y MORAL (2007) también indica que un compost con un
alto grado de madurez ha de presentar un olor característico similar al de
«tierra húmeda», producido fundamentalmente por la excreción de geosmina (y
también 2-metilisoborneol), metabolito secundario producido por actinomicetos
mesófilos, microorganismos predominantes durante la fase de maduración del
compost. Asimismo indica que el producto final, después de un adecuado
período de maduración, ha de presentar un color pardo oscuro o casi negro,
9
debido a la formación de grupos cromóforos, fundamentalmente de
compuestos con dobles enlaces conjugados y a la síntesis de melanoidinas.
2.7. Factores que afectan al proceso de compostaje
2.7.1. Parámetros de seguimiento
2.7.1.1. Temperatura
El síntoma más claro de la actividad microbiana es el incremento
de la temperatura de la masa que está compostando, por lo que la temperatura
ha sido considerada tradicionalmente como una variable fundamental en el
control del compostaje, según Liang et al. (2003), Miyatake y Iwabuchi (2006),
citado por MORENO y MORAL (2007). La evolución de la temperatura
representa muy bien el proceso de compostaje, pues se ha comprobado que
pequeñas variaciones de temperatura afectan más a la actividad microbiana
que pequeños cambios de la humedad, pH o C/N (BUENO y DÍAZ, 2008).
Según (BUENO y DÍAZ, 2008) por la evolución de la temperatura
se puede juzgar la eficiencia y el grado de estabilización a que ha llegado el
proceso, ya que existe una relación directa entre la temperatura y la magnitud
de la degradación de la materia orgánica. Asimismo, existe una relación directa
entre la degradación y el tiempo durante el cual la temperatura ha sido alta. A
veces la temperatura puede llegar a ser tan alta que inhibe el crecimiento de
los propios microorganismos, conociéndose este fenómeno como suicidio
microbiano.
10
Se observan tres fases en el proceso de descomposición aeróbica:
fase mesófila inicial (T<45°C), al final de la cual se producen ácidos orgánicos;
fase termófila (T>45°C); y fase mesófila final, considerándose finalizado el
proceso cuando se alcanza de nuevo la temperatura inicial.
Cada especie de microorganismo tiene un intervalo de temperatura
óptima en el que su actividad es mayor y más efectiva: 15 - 40 ºC para los
microorganismos mesófilos y 40 - 70 ºC para los termófilos (Suler y Finstein,
1977), citado por MORENO y MORAL (2007). Los microorganismos que
resulten beneficiados a una temperatura concreta son los que principalmente
descompondrán la materia orgánica del residuo, produciéndose un
desprendimiento de calor. Este calor provoca una variación de la temperatura
de la pila que dependerá de la adecuación de los demás factores a los
intervalos óptimos, del tamaño de la pila (el calor generado es proporcional al
volumen o masa de la pila, pero la pérdida es proporcional a la superficie), de
las condiciones ambientales y del tipo de adición de aire a la pila, ya sea con
volteos o con aire a presión (Ekinci et al., 2004), citado por MORENO y MORAL
(2007).
2.7.1.2. Humedad
Siendo el compostaje un proceso biológico de descomposición de
la materia orgánica, la presencia de agua es imprescindible para las
necesidades fisiológicas de los microorganismos, ya que es el medio de
transporte de las sustancias solubles que sirven de alimento a las células y de
los productos de desecho de las reacciones que tienen lugar durante dicho
11
proceso (BUENO y DÍAZ, 2008). Algunos autores (Haug, 1993, Jeris y Regan,
1973 y Madejón et al., 2002), citado por MORENO y MORAL (2007) consideran
que la humedad de los materiales es la variable más importante en el
compostaje y ha sido calificada como un importante criterio para la optimación
del compostaje.
La humedad de la masa de compostaje debe ser tal que el agua no
llegue a ocupar totalmente los poros de dicha masa (Miyatake y Iwabuchi,
2006), citado por MORENO y MORAL (2007), para que permita la circulación
tanto del oxígeno (ya que el proceso debe desarrollarse en condiciones
aerobias), como la de otros gases producidos en la reacción.
Según (BUENO y DÍAZ, 2008), la humedad óptima para el
crecimiento microbiano está entre el 50 - 70%; la actividad biológica decrece
mucho cuando la humedad está por debajo del 30%; por encima del 70% el
agua desplaza al aire en los espacio libres existentes entre las partículas,
reduciendo la transferencia de oxígeno y produciéndose una anaerobiosis.
Cuando las condiciones se hacen anaerobias se originan malos olores y
disminuye la velocidad del proceso.
El exceso de humedad puede ser reducido con una mayor
aireación Haug (1993), citado por MORENO y MORAL (2007). A su vez, con un
buen control de la humedad y de la aireación, puede llevarse a cabo el control
de la temperatura. Por lo tanto, la humedad óptima depende del tipo de
residuo; así se ha encontrado que, para la paja de cereales está entre 75 y
12
85%, para astillas de madera entre 75 y 90% y para residuos sólidos urbano
(RSU) entre 50 y 55% (Haug, 1993), citado por MORENO y MORAL (2007).
2.7.1.3. pH
El pH tiene una influencia directa en el compostaje debido a su
acción sobre la dinámica de los procesos microbianos. Mediante el seguimiento
del pH se puede obtener una medida indirecta del control de la aireación de la
mezcla, ya que si en algún momento se crean condiciones anaeróbicas se
liberan ácidos orgánicos que provocan el descenso del pH BUENO y DÍAZ
(2008). Según algunos autores la evolución del pH en el compostaje presenta
tres fases (figura 3). Durante la fase mesófila inicial se observa una disminución
del pH debido a la acción de los microorganismos sobre la materia orgánica
más lábil, produciéndose una liberación de ácidos orgánicos. Eventualmente,
esta bajada inicial del pH puede ser muy pronunciada si existen condiciones
anaeróbicas, pues se formarán aún más cantidad de ácidos orgánicos. En una
segunda fase se produce una progresiva alcalinización del medio, debido a la
descomposición de las proteínas (Sánchez et al., 2001), citado por MORENO y
MORAL (2007). Y en la tercera fase el pH tiende a la neutralidad debido a la
formación de compuestos húmicos que tienen propiedades tampón.
Suler y Finstein (1977), citado por MORENO y MORAL (2007)
establecieron una relación entre los cambios de pH y la aireación de la mezcla,
concluyendo que un compostaje con la aireación adecuada conduce a
productos finales con un pH entre 7 y 8; valores más bajos del pH son
indicativos de fenómenos anaeróbicos y de que el material aún no está
13
maduro. Posteriormente estos mismos autores estudiaron las relaciones pH
aireación - microorganismos existentes en el proceso, y dedujeron que la
degradación orgánica se inhibe a pH bajos, por lo que si el pH se mantiene por
encima de 7,5 durante el proceso es síntoma de una buena descomposición.
Figura 3. Evolución del pH durante el proceso de compostaje.
2.7.1.4. Aireación
Para el correcto desarrollo del compostaje es necesario asegurar la
presencia de oxígeno, ya que los microorganismos que en el intervienen son
aerobios. Las pilas de compostaje presentan porcentajes variables de oxígeno
en el aire de sus espacios libres: la parte más externa contiene casi tanto
oxigeno como el aire (18 - 20%); hacia el interior el contenido de oxigeno va
disminuyendo hasta el punto de que a una profundidad mayor de 60 cm el
14
contenido de oxigeno puede estar entre 0.5 - 2% (Ekinci et al., 2004), citado por
MORENO y MORAL (2007).
(Bidling, 1996), citado por MORENO y MORAL (2007) nos indica
que una aireación insuficiente provoca una sustitución de los microorganismos
aerobios por anaerobios, con el consiguiente retardo en la descomposición, la
aparición de sulfuro de hidrogeno y la producción de malos olores. El exceso
de ventilación podría provocar el enfriamiento de la masa y una alta
desecación con la consiguiente reducción de la actividad metabólica de los
microorganismos según Zhu (2006), citado por MORENO y MORAL (2007).
Durante el proceso de maduración no deben hacerse aportaciones
adicionales de oxígeno, ya que una excesiva aireación podría dar lugar a un
consumo de los compuestos húmicos formados y una rápida mineralización de
los mismos (Tomati et al., 2000), citado por MORENO y MORAL (2007).
2.7.1.5. Espacio de aire libre
El Espacio de Aire Libre (Free Air Space, FAS), relaciona los
contenidos de humedad (H), la densidad aparente (Da), la densidad real (Dr) y
la porosidad (P), es decir, tiene en cuenta la estructura física de los residuos. El
FAS, calculado por la ecuación, da idea de las cantidades relativas de agua y
aire existentes en la masa de compostaje (BUENO y DÍAZ, 2008).
Jeris y Regan (1973), citado por MORENO y MORAL (2007)
estudiando diferentes residuos, establecieron que el proceso de compostaje
15
ocurría con mayor rapidez (mayor consumo de oxigeno) cuando el valor de
FAS era 30 - 35%, independiente de la naturaleza del residuo.
2.7.2. Parámetros relativos a la naturaleza del sustrato
2.7.2.1. Tamaño de partícula
BUENO y DÍAZ (2008) indican que el tamaño inicial de las
partículas que componen la masa a compostar es una importante variable para
la optimación del proceso, ya que cuanto mayor sea la superficie expuesta al
ataque microbiano por unidad de masa, más rápida y completa será la
reacción. Por lo tanto, el desmenuzamiento del material facilita el ataque de los
microorganismos y aumenta la velocidad del proceso. Sin embargo Haug,
1993), citado por MORENO y MORAL (2007) afirma que un pequeño tamaño
de partícula provoca una gran superficie de contacto para el ataque microbiano,
también se reduce el espacio entre partículas y aumenta las fuerzas de fricción;
esto limita la difusión de oxígeno hacia el interior y de dióxido de carbono hacia
el exterior, lo cual restringe la proliferación microbiana y puede dar lugar a un
colapso microbiano al ser imposible la aireación por convección natural. Por
otra parte, un producto muy fino no es aconsejable por riesgos de
compactación.
Asimismo (MORENO y MORMENEO, 2008) indica que a menor
tamaño de partícula, mayor es la superficie en contacto con los
microorganismos, y consecuentemente, se facilita la degradación de materia
orgánica. Además un tamaño de partícula pequeño facilita la homogenización y
16
mezcla de los materiales, y favorece el aislamiento térmico, lo que ayuda al
mantenimiento de las temperaturas óptimas durante todas las etapas del
proceso. No obstante, un tamaño de partícula excesivamente pequeño, puede
provocar la compactación del material y por tanto generar condiciones de
anoxia.
Las dimensiones consideradas óptimas son distintas según los
criterios de distintos autores, variando entre 1 y 5 cm (Haug, 1993), citado por
MORENO y MORAL (2007) entre 2 y 5 cm (Kiehl, 1985), citado por MORENO y
MORAL (2007) o entre 2,5 y 2,7 cm Tchobanogolus et al (1994), citado por
MORENO y MORAL (2007), por otra parte (DE CARLO et al., 2001) alega que
las partículas entre 1 y 3 cm3, son tamaño adecuado para el ataque
microbiano.
2.7.2.2. Relaciones C/N y C/P
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 (BUENO y DÍAZ, 2008). 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,
según Jhorar et al (1991), citado por MORENO y MORAL (2007). Asimismo
(BUENO y DÍAZ, 2008) indican que la relación C/N es un importante factor que
influye en la velocidad del proceso y en la pérdida de amonio durante el
compostaje; si la relación C/N es mayor que 40 la actividad biológica disminuye
y los microorganismos deben oxidar el exceso de carbono con la consiguiente
17
ralentización del proceso, debido a la deficiente disponibilidad de N para la
síntesis proteica de los microorganismos. Si el residuo tiene una alta relación
C/N, pero la materia orgánica es poco biodegradable, la relación C/N disponible
realmente 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 y DÍAZ, 2008).
La relación C/N ideal para un compost totalmente maduro es
cercana a 10, similar a la del humus. En la práctica, se suele considerar que un
compost es suficientemente estable o maduro cuando C/N<20 aunque esta es
una condición necesaria pero no suficiente. Por otra parte Golueke y Díaz
(1987) y Zhu (2006), citado por MORENO y MORAL (2007) indican que 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, pero se desprende como
amoniaco el exceso de N, produciéndose una autorregulación de la relación
C/N Jhorar et al (1991), citado por MORENO y MORAL (2007). En la figura 4
se muestra la evolución característica de la relación C/N durante y después del
compostaje (Kiehl, 1985), citado por MORENO y MORAL (2007).
18
Figura 4. Evolución característica de la relación C/N durante el proceso de
compostaje.
Por otra parte, (BUENO y DÍAZ, 2008) indican que el fósforo es el
nutriente más importante, tras el C y el N, por lo que también debe estar
presente en unas cantidades mínimas para que el proceso se lleve a cabo
correctamente. La relación C/P para el compostaje es óptima entre 75 y 150,
mientras que la relación N/P debe estar entre 5 y 20.
2.7.2.3. Nutrientes
Según (Kiehl, 1985), citado por MORENO y MORAL (2007), la
característica química más importante de los sustratos es su composición
elemental. La utilidad agronómica de los residuos con posibilidad de ser
compostados está en función de la disponibilidad de los elementos nutritivos
que posean. También Castaldi et al (2005), citado por MORENO y MORAL
19
(2007) menciona que los microorganismos sólo pueden aprovechar
compuestos simples, por lo que las moléculas más complejas se rompen en
otras más sencillas (por ejemplo las proteínas en aminoácidos y estos en
amoníaco) para poder ser asimiladas.
Entre los elementos que componen el sustrato destacan el C, N, y
P, que son macronutrientes fundamentales para el desarrollo microbiano
(BUENO y DÍAZ, 2008).
2.7.2.4. Materia orgánica
El conocimiento del contenido de los compost en materia orgánica
es fundamental, pues se considera como el principal factor para determinar su
calidad agronómica (Kiehl, 1985), citado por MORENO y MORAL (2007).
Durante el proceso de 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), citado por
MORENO y MORAL (2007). Este descenso de materia orgánica transcurre en
dos etapas fundamentalmente. En la primera se produce 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. En la segunda etapa una vez consumida los compuestos
lábiles, otros materiales más resistentes como las ligninas se van degradando
lentamente y/o transformándose en compuestos húmicos (Tomati et al., 2000 y
20
Castaldi et al., 2005), citado por MORENO y MORAL (2007); generalmente
este último cambio no finaliza durante el tiempo que dura el compostaje.
Algunos compuestos procedentes de la materia orgánica son utilizados por los
microorganismos para formar sus tejidos y otros son transformados en
anhídrido carbónico y agua. Los nuevos materiales formados poseen unas
propiedades distintas a las de los materiales originales, confiriéndole a la masa
unas características físicas y químicas distintas (Haug, 1993), citado por
MORENO y MORAL (2007). La velocidad de transformación de materia
orgánica depende de su naturaleza física y química, de los microorganismos
que intervienen y de las condiciones fisicoquímicas del proceso (humedad,
aireación, temperatura y pH (Michel et al., 2004), citado por MORENO y
MORAL (2007).
Tanto las pérdidas de peso por mineralización de la materia
orgánica, como las de otros nutrientes durante el compostaje, pueden ser
evaluadas mediante un balance materia. En la figura 5 se presenta un
diagrama del balance de materia durante el compostaje de lo cual se puede
deducir la siguiente ecuación.
En el balance total:
21
Figura 5. Representación esquemática del balance de materia en el
compostaje.
Pila de
compost
- H2O-S:(Agua evaporada de la pila)
- CO2-S:(Dióxido de carbono de salida de la pila)
- NH3-S:(Amoniaco de salida
de la pila) - NS: Nitrógeno (y resto de
componentes del aire) de salida del proceso.
- H2O-E: (Agua añadida a la pila durante el proceso).
- AE: (Aire añadido a la pila durante el
proceso (aire necesario según ajuste
estequiométrico). -
OI:(Material orgánico seco a la entrada).
II:(Material inorgánico seco entrada).
H2O-I: (Agua inicial de los materiales).
OF: (Material orgánico seco a la salida).
IF: (Material inorgánico seco a la salida).
H2O-F: (Agua final de los materiales).
OI+II+H2O-I+H2O-E+AE = OF+IF+H2O-F+ H2O-S+CO2-S+NH3-S+NS
OI: Material orgánico seco entrada.
II: Material inorgánico seco entrada.
H2O-I: Agua inicial de los materiales.
H2O-E: Agua añadida a la pila
AE: Aire añadido a la pila.
OF: Material orgánico seco a la salida.
IF: Material inorgánico seco a la salida.
H2O-F: Agua final de los materiales.
H2O-S: Agua evaporada de salida. CO2-S: Anhídrido carbónico de
salida. NH3-S: Amoniaco de salida. NS: Nitrógeno (y resto de
componentes aire) salida.
22
Para predecir la cantidad del producto final (OF + IF) es necesario
conocer la biodegrabilidad de la materia orgánica de partida. La biodegrabilidad
indica la cantidad de materia orgánica que puede descomponerse, o que se ha
descompuesto, de una mezcla o de un producto determinado. La
biodegrabilidad es por tanto una medida de la degradabilidad de un sustrato
Tchobanogolus et al (1994), citado por MORENO y MORAL (2007). En el
cuadro 2, se muestra la degradabilidad de algunos compuestos de los residuos
orgánicos.
Cuadro 2. Biodegrabilidad de los principales componentes orgánicos de los
sustratos (Haug, 1993).
Componente Degradabilidad (%)
Celulosa
Hemicelulosas
Otros azucares
Ligninas
Lípidos
Proteínas
70
70
70
0
50
50
2.7.2.5. Conductividad eléctrica
Según (Sánchez et al., 2001), citado por MORENO y MORAL
(2007) la conductividad eléctrica de un compost está determinada por la
naturaleza y composición del material de partida, fundamentalmente por su
23
concentración de sales y en menor grado por la presencia de iones amonio o
nitrato formado durante el proceso.
La CE tiende generalmente a aumentar durante el proceso de
compostaje debido a la mineralización de la materia orgánica, hecho que
produce un aumento de 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
(BUENO y DÍAZ, 2008).
2.8. Los microorganismos del proceso de compostaje
Según (MORENO y MORMENEO, 2008), el conocimiento de la
microbiota implicada en el compostaje puede ayudar a mejorar el proceso,
tanto en lo concerniente a su desarrollo, como en la calidad de los productos
finales. A pesar del avance en el conocimiento del ecosistema de la pila de
compostaje, actualmente ninguna de las dos aproximaciones (con cultivo y sin
cultivo) se considera superior a la otra para monitorear tanto la biodiversidad
como la sucesión microbiana durante el compostaje y, por lo general, se
utilizan combinaciones de varios procedimientos Takaku et al (2006), citado
por MORENO y MORAL (2007).
2.8.1. Diversidad microbiana de la pila de compostaje
La diversidad microbiana es un prerrequisito para el compostaje
satisfactorio de cualquier sustrato. Durante el mismo se desarrolla una gran
variedad de microorganismos aerobios mesófilos, termotolerantes y termófilos
24
que incluyen bacterias, actinomicetos, hongos y levaduras. Algunos estudios
puntuales han detectado también la presencia de arqueas MORENO y
MORMENEO (2008).
Ryckeboer (2003), citado por MORENO y MORAL (2007) realizó un
inventario exhaustivo de los microorganismos detectados en diferentes
procesos de compostaje mediante técnicas que implican cultivo. En dicho
trabajo se contabilizaron un total de 155 especies distintas de bacterias, 33 de
las cuales son actinomicetos, pertenecientes a 66 géneros diferentes, y 408
especies de hongos incluidos en 160 géneros distintos.
Asimismo (Haruta et al., 2005), citado por MORENO y MORAL
(2007) indica que las bacterias identificadas en compostaje incluyen diversas
especies agrupadas filogenéticamente en los siguientes grupos: Bacilos Gram
positivos de bajo contenido G+C (clase Bacilli), clostridios, especies del Phylum
Bacteroides (Cytophaga - Flavobacterium - bacteroides), Proteobacterias,
Actinobacterias y los géneros Hydrogenobacter y Thermus. Los géneros
bacterianos más frecuentemente detectados en la mayoría de procesos de
compostaje son Bacillus, Pseudomonas y el actinomiceto Streptomyces
(MORENO y MORMENEO, 2008).
(Cahyani et al., 2004), citado por MORENO y MORAL (2007) indica
que en el compostaje solo se han detectado arqueas anaerobias productoras
de metano cuya presencia en este ambiente típicamente aerobio podría estar
relacionado con la formación de microambientes anaerobios en el seno de la
pila de compostaje.
25
MORENO y MORMENEO (2008) afirma que los hongos y
levaduras encontradas durante el compostaje pertenecen a las clases
Ascomycetes, Zigomicetes, Basidiomycetes, Saccharomycetes y
Ureidiomycetes, orden decreciente en cuanto a la frecuencia de especies
detectadas de cada clase en distintos procesos de compostaje.
Según MORENO y MORMENEO (2008), en cada ciclo de
calentamiento/enfriamiento, no se vuelven alcanzar los mismos niveles que en
la etapa anterior. Por estas razones, en las últimas fases del proceso existe un
claro predominio de hongos y actinomicetos, mientras que en la primera fase
mesófila dominan las bacterias y en la termófila algunas bacterias y
actinomicetos.
2.9. Microorganismos eficaces (EM)
Una de las alternativas que se presenta actualmente es la
aplicación de Microorganismos Eficaces (EM), que bien utilizados puede
reducir no sólo la contaminación del microambiente (control de malos olores,
moscas), sino también mejorar la calidad del producto, acelerar la
estabilización del proceso, pues el EM es un inoculado constituido por la
mezcla de varios microorganismos benéficos (levaduras, actinomicetos,
bacterias acido lácticas y fotosintéticas) que son mutuamente compatibles entre
sí y coexisten en un cultivo líquido (HIGA, 1997).
El producto es una solución liquida concentrada de color ámbar,
que contiene un cultivo mixto de microorganismos benéficos naturales,
26
presentes en ecosistemas naturales, sin manipulación genética y
fisiológicamente compatibles entre sí (CESPEDES et al., 2010).
Los principales grupos de microorganismos presentes en el EM
son: Bacterias fotosintéticas (Rhodopseudomonas sp), Bacterias ácido
lácticas (Lactobacillus sp), Levaduras (Saccharomyces sp), Actinomicetes
(Streptomyces sp) y hongos fermentativos o filamentosos (Aspergillus y
Penicillium sp). Estos grandes grupos representan unas 80 especies de
microorganismos.
2.10. Inoculante de microorganismos endógenos para acelerar el
proceso compostaje de residuos sólidos urbanos
El objetivo fue acelerar el proceso de compostaje de residuos
sólidos urbanos, se inocularon pilas de material con una mezcla de
microorganismos endógenos. Las bacterias se identificaron como Bacillus
subtillis y Pseudomonas fluorescens y un hongo, Aspergillus fumigatus.
Los resultados mostraron que las pilas inoculadas alcanzaron las
características de estabilidad y madurez, cuatro semanas antes de la pila
control sin inoculación. Estos resultados indicaron que el inóculo fue útil para
acelerar el proceso de compostaje en residuos urbanos (CARIELLO et al.,
2007).
2.11. Control y seguimiento del proceso de compostaje
Según (HUERTA et al., 2008), cuando se habla de la importancia
de controlar el desarrollo adecuado del compostaje, se hace referencia
27
lógicamente a la obtención de un producto final de calidad y un rendimiento
correcto; pero este control también es imprescindible para garantizar la
viabilidad y la buena gestión de las plantas en cuestiones como la ocupación
del espacio o la minimización de emisiones de malos olores.
Controlar el proceso implica asegurar las condiciones para la
acción de los microorganismos, que son los verdaderos protagonistas del
compostaje, y eso requiere hacer un seguimiento de los materiales que
participarán, decidir la proporción de mezcla que se utilizará (contemplando
tanto la aireación y buena homogenización de la masa como el equilibrio de
nutrientes), asegurar que en cada etapa se mantengan los niveles de humedad
y oxígeno adecuados, comprobar la temperatura y otros parámetros que nos
confirmen que todo se va desarrollando según las previsiones. También hay
que saber interpretar el aspecto y olor de los materiales en las diferentes
etapas y, si es preciso, adoptar las medidas correctoras necesarias para
reactivar el proceso ante posibles incidencias.
También se ha podido constatar la importancia de contar con la
implicación del personal que trabaja directamente en planta. La formación de
los trabajadores en los conocimientos básicos del compostaje asegura una
mejor gestión al dotar al jefe de planta de una valiosa herramienta de control,
ejercido por las personas que más horas pasan visualizando la marcha del
proceso. El cuadro 3 recoge algunas cuestiones junto a otras propuestas que
se consideran aconsejables para lograr un desarrollo satisfactorio del proceso.
28
Cuadro 3. Control básico sobre las diferentes operaciones y el proceso.
Forma de
control
Controles habituales Registros y frecuencia
Determinaciones
aconsejables y
frecuencia
Calidad descarga - Visual
- Impropios, presencia de
restos vegetales – poda –
mezclados con la FORM,
lixiviados, olores y
putrefacción.
- Control de cada entrada y anotación de
las incidencias.
- Caracterización
trimestral de la
FORM.
Mezcla - Visual
- Proporción volumétrica de
cada material, tamaño RV,
presencia de bolsas
cerradas, homogeneidad y
esponjosidad de la mezcla.
- Control de cada operación.
- Registrar pautas y cambios realizados
en la preparación y sus motivos.
- Densidad
aparente (en
planta).
- % humedad
- Frecuencia
mensual.
29
Selección de
pretratamiento - Visual
- Presencia de material
orgánica en el rechazo.
- Presencia de impropios en
el material que continúa el
proceso.
- Control cada vez que se hace la
operación.
- Registro de generación y salidas de
rechazo de pretratramiento.
- Caracterización
trimestral del
rechazo.
Desarrollo
maduración
- Visual
- Táctil
- Instrumental
- Laboratorio
- Los mismos aspectos que
para la descomposición y
además:
- Presencia de
actinomicetos.
- Especial atención al estado
de degradación del material
para decidir el paso a
afino.
- Observación visual diario.
- Control y registro semanal de los
parámetros medidos.
- Registro de fechas de volteo y riego.
- Registro de la duración total de la
etapa.
- % humedad.
- Frecuencia: dos
veces durante la
etapa.
30
Afino - Visual
- Observar impropios en el
pasante del afino primario
para recircularlo o no.
- Pérdidas de compost en el
recirculado.
- Rechazos (cantidad y
origen).
- Rendimientos.
- Control visual cada vez que se hace la
operación.
- Registro de datos para cada partida y
de todas las anomalías.
- Medida de rendimientos con
periodicidad trimestral.
- Densidad y % de
H, fracción
gruesa de mesa
densimétrica y
del recirculado.
- Frecuencia: por
cada pila (o
partida) del
material.
- Caracterización
trimestral de
rechazos.
Compost
- Visual
- Determinaciones
en planta
- Laboratorio
- Olor, color homogeneidad,
granulometría, formación
agregados, calentamiento,
impurezas.
- Control visual frecuente y registro de
incidencias.
- Registro de las observaciones hechas
para cada partida.
- Densidad
aparente (en
planta).
- % humedad.
31
externo - Condiciones de almacenaje
y cambios posibles
(aumento de temperatura,
compactación, humedad...)
- Parámetros de calidad de
compost.
- Rendimiento.
- Test de
autocalentamien
to u otros tests
en planta.
- Frecuencia: para
cada partida.
- Analítica
completo en
laboratorio
externo
trimestral.
Rendimiento del
proceso y balance
de masas
Además de los controles visuales orientativos sobre el desarrollo del proceso se han de hacer semestralmente
balances de masas y volumen para comprobar el rendimiento productivo y las reducciones volumétricas que se
producen.
32
2.12. Rendimientos del proceso y ocupación del espacio
Los balances de masas realizados por HUERTA et al (2008) dieron
rendimientos en peso entre el 20 y el 24 por ciento (compost/FORM). El
balance parte de una FORM con un 5% de impropios que se han segregado
antes de hacer la mezcla.
El estudio del rendimiento del proceso y los balances de masas
resultaron ser instrumentos muy útiles para controlar el desarrollo del proceso,
pero también permiten planificar la organización del espacio a partir de la
comprobación de las reducciones volumétricas que se producen (HUERTA et
al., 2008).
33
III. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Lugar de ejecución
La presente práctica se ejecutó en la Planta Piloto de
Transformación de Residuos Sólidos Orgánicos de la Municipalidad Provincial
de Leoncio Prado, ubicado en el centro poblado de Mapresa, distrito Padre
Felipe Luyando, provincia de Leoncio Prado, región Huánuco, con una altitud
de 640 m.s.n.m. cuyas coordenadas geográficas son 390079, 8975259.
El clima de esta zona es correspondiente a selva alta, clima
tropical, con una temperatura media anual oscilante entre 22 y 26ºC
alcanzando una temperatura máxima de 35ºC y disminuyendo a un mínimo de
17ºC. Presenta una humedad relativa máxima del 88% y una mínima del 74%,
con una precipitación media anual de 3300 mm.
3.2. Materiales y equipos
3.2.1. Materiales
- Libreta de campo
- Plástico de 1.5 m x 2.0 m.
- Guantes
- Mascarilla
- Zaranda con mallas de 1 cm x 1 cm y 0.25 cm x 0.25 cm
34
- Bolsas de 10 y 5 Kg
- Wincha
- Plumón indeleble
3.2.2. Equipos
- Cámara digital
- GPS
- Computadora
- Calculadora científica
- Balanza tipo reloj
3.3. Metodología
3.3.1. Determinación de la composición de los residuos sólidos
orgánicos domiciliarios
Previamente a la conformación de las pilas muestra de
compostaje, se cogieron al azar 16 bolsas con residuos orgánicos domiciliarios
que ingresan a la planta provenientes de viviendas que participan en el
Programa de Segregación en Fuente y Recolección Selectiva; estos residuos
fueron colocados sobre un plástico de 1.5m x 2m con la finalidad de no
combinarlos con tierra, posteriormente se formaron montones de 10 kg para
tres tipos de tratamientos con dos repeticiones respectivamente, y se
clasificaron en restos de frutas, restos de comidas, restos de verduras, cítricos
y cáscara de plátano los cuales fueron separados en bolsas de 5 Kg y con la
ayuda de una balanza tipo reloj se pesaron cada una de las bolsas.
35
Se calculó el porcentaje de cada componente teniendo en cuenta el
peso total de cada repetición (WR) y el peso de cada componente (Pi) tal como
indica la ecuación (1)
(1)
Para determinar el porcentaje promedio de cada componente, se
efectuó un promedio simple, es decir sumando los porcentajes de cada
tratamiento y dividiéndolos entre el número de repeticiones.
3.3.2. Determinación del flujograma para el proceso de compostaje
Se describieron cada uno de los procesos de compostaje
respectivamente, hasta obtener el producto final (compost).
a. Área de recepción y pesado
En esta área se recepcionan los residuos sólidos orgánicos
domiciliarios recolectados por el camión y las motofurgonetas en bolsas verdes,
donde dos trabajadores realizan el pesado del material en una balanza
mecánica de 300 kg de capacidad y a la vez cuentan las bolsas que ingresan; y
un trabajador traslada el material en carretillas para la conformación de las
pilas de compostaje.
b. Área de compostaje
En esta área 3 personas realizan la apertura de las bolsas, y a la
vez son seleccionados eliminando así el material inorgánico que se encuentra,
se cuenta con 11 pilas, cada pila acumula de 3 días de recolección de residuos
36
orgánicos y toma un tiempo de transformación entre 25 a 30 días para la
obtención de compost, cada pila tiene las siguientes dimensiones 4.5 mx1mx2
m, y el espacio entre las mismas es de 0.8m que permite el desplazamiento del
personal con sus herramientas, son volteadas en forma manual semanalmente
para lo cual se utilizan palanas cucharas, palanas rectas y picos, así como
también se proceden a pulverizar cada apilamiento con microorganismos
eficientes en lo cual se utiliza una fumigadora, a fin de controlar los vectores y
malos olores.
c. Área de secado o maduración
En esta área cuatro trabajadores usando herramientas manuales
como palanas cucharas, palanas rectas, picos y carretillas, trasladan el
material para su proceso de maduración por un periodo de uno o dos semanas.
d. Área de cribado
En esta área cuatro trabajadores proceden a sarandear el compost
en mallas de 1 cm x 1 cm y 0.25 cm x 0.25 cm con la finalidad de obtener un
producto con partículas más finas de mayor calidad y eliminar el material
inorgánico, el material de partículas mas gruesas son reutilizados como
material de recubrimiento de las pilas; para lo cual usan herramientas
manuales como palanas cucharas y palanas rectas.
37
e. Área de ensacado
En esta área el material estable y maduro (compost) se llenan y
cosen en costales con recubrimiento plastificado a fin de evitar la humedad y la
alteración del producto.
3.3.3. Determinación de la pérdida de masa de los residuos sólidos
orgánicos domiciliarios en tres tipos de tratamientos
Se pesaron los residuos sólidos orgánicos domiciliarios con una
frecuencia diaria cada una de las pilas muestra (camas) de los tres
tratamientos con dos repeticiones respectivamente por un periodo de 30 días,
con la ayuda de una balanza tipo reloj, para lo cual se usó el formato tal como
se indica en el anexo B (cuadro 10), independientemente de las características
de estabilidad y madurez del compost.
3.3.3.1. Análisis de resultados
Para analizar la pérdida de peso diario de los residuos sólidos
orgánicos domiciliarios en el proceso de compostaje, con el software Excel se
plotearon en un gráfico los datos de peso en Kg vs tiempo (días), a lo cual se
agregaron una línea de tendencia ajustada, con su respectiva ecuación.
3.3.4. Determinación del rendimiento de producción de compost de
los residuos sólidos orgánicos domiciliarios
Se trabajó con muestras de pilas de compostaje de residuos
sólidos orgánicos domiciliarios, para lo cual se construyeron 6 pilas muestras
de 0.8 m de largo y 0.4 m de ancho, correspondientes a tres tratamientos; T1
38
(sin picar) testigo, T2 (picado con microorganismos eficientes), T3 (picado sin
microorganismos eficientes), con dos repeticiones respectivamente a las que
se les denominaron camas (C1, C2, C3, C4, C5, C6). Las pilas tuvieron en
promedio 0.0064 m3 y 10 kg de material de residuo orgánico domiciliario
provenientes de viviendas que participan en el Programa de Segregación en
Fuente y Recolección Selectiva. Previo a su armado, el material se sometió al
picado con un machete, para obtener partículas entre 1 y 5 cm, tamaño
adecuado para el ataque microbiano (DE CARLO et al., 2001) para el caso del
T2 y T3. Para asegurar éstas condiciones, se realizó un volteo con frecuencia
semanal (CARPIO et al., 1997).
3.3.4.1. Inoculación de las pilas
La aplicación se efectuó al comienzo del proceso y al momento en
que se realizaba los volteos respectivamente, a razón de 100 ml en el
tratamiento correspondiente.
3.3.4.2. Preparación de microorganismos eficientes
Se recolectó el mulch (hojarasca) de un monte virgen y se colocó
sobre un plástico o mantada, para espolvorear polvillo de arroz en una
proporción adecuada, de modo que quede espolvoreado homogéneamente.
Seguidamente se diluyó la melaza de caña en agua para agregar a la
hojarasca y polvillo mezclando homogéneamente, de tal manera que quede
húmedo todo la mezcla. Posteriormente se generó otra capa del preparado
anterior, realizando el mismo procedimiento hasta tener el volumen requerido
para el trabajo. Por último se comprimió bien en un bidón lo preparado hasta
39
llenarlo y se tapó herméticamente para la fermentación anaeróbica y se
esperó un mes para su utilización El sobrante del preparado se fermentó
aeróbicamente por espacio de 8 días.
3.3.4.3. Análisis de resultados
Para los análisis de los resultados, se empleó el diseño
experimental completo al azar (DCA), para dicho análisis se usaron los datos
de peso del producto final obtenido (compost) de cada uno de las muestras de
pilas, los cuales fueron agrupados de la siguiente manera: Los tratamientos
fueron T1 (sin picar) testigo, T2 (picado con MME), T3 (picado sin MME), con
dos repeticiones respectivamente.
Se realizó un análisis de varianza (ANOVA) y la prueba de Fisher
con un nivel de significación del α=0.05 y α=0.01.
Cuadro 4. Representación simbólica de los datos del peso del producto final
(compost) de los tratamientos respectivamente.
Repeticiones (n)
Tratamientos
T1 T2 T3
1 Y11 Y12 Y13
2 Y21 Y22 Y23
40
Cuadro 5. Representación simbólica del análisis de varianza (ANOVA).
FV GL SC CM Fcal
Tratamiento
Error
Experimental
41
IV. RESULTADOS
4.1. Composición de los residuos sólidos orgánicos domiciliarios
Cuadro 6. Composición de los residuos sólidos orgánicos domiciliarios en tres
tratamientos.
Tratamientos
T1 T2 T3
Promedio
C1 (%) C4 (%) C2 (%) C5 (%) C3 (%) C6 (%)
Restos de verdura 7.0 17.5 14.0 4.0 28.5 11.5 13.75
Restos de frutas 20.0 0.0 5.5 19.0 0.0 20.0 10.75
Cítricos 40.0 10.5 2.0 0.0 8.5 4.5 10.92
Cáscara de plátano 15.0 49.5 49.0 25.5 37.0 13.5 31.58
Restos de comida 18.0 22.5 29.5 51.5 26.0 50.5 33.00
Total 100 100 100 100 100 100
El cuadro 6 nos indica la variación de la composición de los
residuos sólidos orgánicos en los tres tratamientos los cuales están
conformados por un 13.75% de restos de verdura, 10.75% de restos de frutas,
10.92% cítricos, 31.58% de cáscara de plátano, y un 33% de restos de comida,
asimismo podemos observar que en el tratamiento 1 el que presenta mayor
peso son los cítricos y cáscara de plátano, mientras que en el tratamiento 2 y 3
el que presenta mayor peso son cáscara de plátano y restos de comida.
42
Figura 6. Porcentaje de residuos orgánicos en la cama 1 (C1), tratamiento 1.
En la figura 6 correspondiente al tratamiento 1, la cama 1 está
conformada por un 15% de cáscara de plátano, 18% de restos de comida, 7%
de restos de verdura, 20% de restos de frutas y un 40% de cítricos.
Figura 7. Porcentaje de residuos orgánicos en la cama 4 (C4), tratamiento 1.
7%
20%
40%
15%
18%
Restos de verdura Restos de frutas Citricos
Cascara de platano Restos de comida
17%
0%
10%
50%
23%
Restos de verdura Restos de frutas Citricos
Cascara de platano Restos de comida
43
En la figura 7 correspondiente al tratamiento 1, la cama 4 está
conformada por un 50% de cáscara de plátano, 23% de restos de comida, 17%
de restos de verdura y un 10% de cítricos.
Figura 8. Porcentaje de residuos orgánicos en la cama 2 (C2), tratamiento 2.
En la figura 8 correspondiente al tratamiento 2, la cama 2 está
conformada por un 49% de cáscara de plátano, 29% de restos de comida, 14%
de restos de verdura, 6% de restos de frutas y un 2% de cítricos.
14%
6%
2%
49%
30%
Restos de verdura Restos de frutas Citricos
Cascara de platano Restos de comida
44
Figura 9. Porcentaje de residuos orgánicos en la cama 5 (C5), tratamiento 2.
En la figura 9 correspondiente al tratamiento 2, la cama 5 está
conformada por un 26% de cáscara de plátano, 52% de restos de comida, 4%
de restos de verdura, 19% de restos de frutas.
Figura 10. Porcentaje de residuos orgánicos en la cama 3 (C3), tratamiento 3.
4%
19%
0%
26%
52%
Restos de verdura Restos de frutas Citricos
Cascara de platano Restos de comida
29%
0%
9%
37%
26%
Restos de verdura Restos de frutas Citricos
Cascara de platano Restos de comida
45
En la figura 10 correspondiente al tratamiento 3, la cama 3 está
conformada por un 37% de cáscara de plátano, 26% de restos de comida, 29%
de restos de verdura, y un 9% de cítricos.
Figura 11. Porcentaje de residuos orgánicos en la cama 6 (C6), tratamiento 3.
En la figura 11 correspondiente al tratamiento 3, la cama 6 está
conformada por un 14% de cáscara de plátano, 51% de restos de comida, 12%
de restos de verdura, 20% de restos de frutas y un 4% de cítricos.
12%
20%
4%
14%
51%
Restos de verdura Restos de frutas Citricos
Cascara de platano Restos de comida
46
4.2. Determinación del flujograma del proceso de compostaje
Figura 12. Flujograma del proceso de compostaje en la planta piloto de
transformación de residuos orgánicos.
Material orgánico
estable y maduro
Compost (abono
orgánico)
Material particulado
Material particulado
Material de rechazo
Calor
Lixiviados
Residuos inorgánicos
(bolsas, latas, etc)
Calor
COV
Material orgánico en
proceso de
maduración
Residuos orgánicos
domiciliarios
Residuos
inorgánicos (bolsas)
Residuos orgánicos
domiciliarios
Área de recepción y
pesado
Área de compostaje
Área de secado o
maduración
Área de cribado
Área de ensacado
Material de curado
(cal)
Aserrín
47
4.3. Determinación de la pérdida de masa de los residuos sólidos
orgánicos domiciliarios durante el proceso de compostaje en tres
tipos de tratamientos
Figura 13. Pérdida de masa en la cama 1 (C1), tratamiento 1.
En la figura 13 la pérdida de masa de la cama 1 correspondiente al
tratamiento 1 tiene una relación indirecta con respecto al tiempo, evaluadas en
30 días, la cual se ajusta a una ecuación polinómica de grado 2 y = 0.0094x2 -
0.5657x + 10.686 con un R2 = 0.9894.
y = 0.0094x2 - 0.5657x + 10.686 R² = 0.9894
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
Peso
(kg
)
Tiempo (días)
C1
Polinómica (C1)
48
Figura 14. Pérdida de masa en la cama 4 (C4), tratamiento 1.
En la figura 14 la pérdida de masa de la cama 4 correspondiente al
tratamiento 1 tiene una relación indirecta con respecto al tiempo, evaluadas en
30 días, la cual se ajusta a una ecuación polinómica de grado 2 y = 0.006x2 -
0.4798x + 10.967 con un R2 = 0.9893.
Figura 15. Pérdida de masa en la cama 2 (C2), tratamiento 2.
y = 0.006x2 - 0.4798x + 10.967 R² = 0.9893
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00P
eso
(kg
)
TIEMPO
C4
Polinómica (C4)
y = 0.0044x2 - 0.4095x + 10.571 R² = 0.9917
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
Peso
(kg
)
Tiempo (dias)
C2
Polinómica (C2)
Tiempo (días)
49
En la figura 15 la pérdida de masa de la cama 2 correspondiente al
tratamiento 2 tiene una relación indirecta con respecto al tiempo, evaluadas en
30 días, la cual se ajusta a una ecuación polinómica de grado 2 y = 0.0044x2 -
0.4095x + 10.571 con un R2 = 0.9917.
Figura 16. Pérdida de masa en la cama 5 (C5), tratamiento 2.
En la figura 16 la pérdida de masa de la cama 5 correspondiente al
tratamiento 2 tiene una relación indirecta con respecto al tiempo, evaluadas en
30 días, la cual se ajusta a una ecuación polinómica de grado 2 y = 0.0055x2 -
0.4661x + 10.474 con un R2 = 0.9902.
y = 0.0055x2 - 0.4661x + 10.474 R² = 0.9902
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
Dia
0
Dia
2
Dia
4
Dia
6
Dia
8
Dia
10
Dia
12
Dia
14
Dia
16
Dia
18
Dia
20
Dia
22
Dia
24
Dia
26
Dia
28
Dia
30
Peso
(kg
)
Tiempo (días)
C5
Polinómica (C5)
50
Figura 17. Pérdida de masa en la cama 3 (C3), tratamiento 3.
En la figura 17 la pérdida de masa de la cama 3 correspondiente al
tratamiento 3 tiene una relación indirecta con respecto al tiempo, evaluadas en
30 días, la cual se ajusta a una ecuación polinómica de grado 2 y = 0.0062x2 -
0.4848x + 10.711 con un R2 = 0.9937.
Figura 18. Pérdida de masa en la cama 6 (C6), tratamiento 3.
y = 0.0062x2 - 0.4848x + 10.711 R² = 0.9937
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00P
eso
(kg
)
Tiempo (días)
C3
Polinómica (C3)
y = 0.0042x2 - 0.4051x + 10.371 R² = 0.9835
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
Peso
(kg
)
TIEMPO (DIAS)
C6
Polinómica (C6)
Tiempo (días)
51
En la figura 18 la pérdida de masa de la cama 6 correspondiente al
tratamiento 3 tiene una relación indirecta con respecto al tiempo, evaluadas en
30 días, la cual se ajusta a una ecuación polinómica de grado 2 y = 0.0042x2 -
0.4051x + 10.371 con un R2 = 0.9835.
Figura 19. Pérdida de masa en el proceso de compostaje en los tres
tratamientos respectivamente.
En la figura 19 se puede apreciar que la pérdida de masa de los
residuos sólidos orgánicos domiciliarios durante el proceso de compostaje en
los tres tratamientos: T1 (sin picar) testigo, T2 (picado con MME), T3 (picado
sin MME) tienen una relación indirecta con respecto al tiempo, con pendiente
negativa.
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
0 5 10 15 20 25 30 35
Peso
(K
g)
Tiempo (días)
C1
C4
C2
C5
C3
C6
52
4.4. Determinación del rendimiento de producción de compost de los
residuos sólidos orgánicos domiciliarios en tres tipos de
tratamientos
Cuadro 7. Pesos del producto final (compost) en (Kg).
Repeticiones (n)
Tratamientos
T1a T2b T3c
1 0.70 0.55 0.65
2 0.60 0.70 0.50
aT1= Sin picar.
bT2= Picado con microorganismos eficientes
cT3= Picado sin microorganismos eficientes.
Cuadro 8. Análisis de varianza del cuadro 7.
FV GL SC CM Fcal Ftab(α=0.05) Ftab(α=0.01)
Tratamiento 2 0.0058 0.0029 0.32 9.55 30.82
Error
experimental 3 0.0275 0.0092
5 0.0333
53
Cuadro 9. Resumen de pérdidas de masa (Kg) durante proceso de compostaje
hasta obtener el producto final (compost).
Tratamientos
Inicio del
proceso
(Kg)
Final del proceso
producto estable
y maduro (Kg)
Compost
(Kg)
Rechazo
(Kg)
T1 C1 10 1.50 0.70 0.80
C4 10 1.30 0.60 0.70
T2 C2 10 1.35 0.55 0.80
C5 10 1.30 0.70 0.60
T3 C3 10 1.30 0.65 0.65
C6 10 1.30 0.50 0.80
Promedio 0.62 0.73
Figura 20. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en la cama 1 (C1), tratamiento 1.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
C1
Pérdidas por proceso
Material de rechazo
Compost
54
En la figura 20 podemos observar como el material que ingresa en
la cama 1 correspondiente al tratamiento 1 es transformado donde el compost
solo representa el 7%, y el material de rechazo representa el 8% mientras que
las pérdidas por el proceso de compostaje representan el 85%.
Figura 21. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en la cama 4 (C4), tratamiento 1.
En la figura 21 podemos observar como el material que ingresa en
la cama 4 correspondiente al tratamiento 1 es transformado donde el compost
solo representa el 6%, y el material de rechazo representa el 7% mientras que
las pérdidas por el proceso de compostaje representan el 87%.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
C4
Pérdidas por proceso
Material de rechazo
Compost
55
Figura 22. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en la cama 2 (C2), tratamiento 2.
En la figura 22 podemos observar como el material que ingresa en
la cama 2 correspondiente al tratamiento 2 es transformado donde el compost
solo representa el 6%, y el material de rechazo representa el 8% mientras que
las pérdidas por el proceso de compostaje representan el 86%.
Figura 23. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en la cama 5 (C5), tratamiento 2.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
C2
Pérdidas por proceso
Material de rechazo
Compost
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
C5
Pérdidas por proceso
Material de rechazo
Compost
56
En la figura 23 podemos observar como el material que ingresa en
la cama 5 correspondiente al tratamiento 2 es transformado donde el compost
solo representa el 7%, y el material de rechazo representa el 6% mientras que
las pérdidas por el proceso de compostaje representan el 87%.
Figura 24. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en la cama 3 (C3), tratamiento 3.
En la figura 24 podemos observar como el material que ingresa en
la cama 3 correspondiente al tratamiento 3 es transformado donde el compost
solo representa el 7%, y el material de rechazo representa el 7% mientras que
las pérdidas por el proceso de compostaje representan el 86%.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
C3
Pérdidas por proceso
Material de rechazo
Compost
57
Figura 25. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en la cama 6 (C6), tratamiento 3.
En la figura 25 podemos observar como el material que ingresa en
la cama 6 correspondiente al tratamiento 3 es transformado donde el compost
solo representa el 5%, y el material de rechazo representa el 8% mientras que
las pérdidas por el proceso de compostaje representan el 87%.
Figura 26. Fracciones en porcentaje de compost, material de rechazo y
pérdidas por proceso en los tres tratamientos.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
C6
Pérdidas por proceso
Material de rechazo
Compost
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
C1 C4 C2 C5 C3 C6
Pérdidas por proceso
Material de rechazo
Compost
58
V. DISCUSIÓN
Según la composición de los residuos sólidos orgánicos
domiciliarios descritos anteriormente las pilas muestras o camas varían de la
siguiente manera: los restos de verdura varían desde un 4% hasta un 29%, los
restos de frutas varían desde 0% hasta un 20%, los cítricos varían desde 0%
hasta un 40%, cáscara de plátano varían desde 14% hasta un 50%, y restos de
comida varían desde un 18% hasta un 52%, con promedios de 13.75%
10.75%, 10.92%, 31.58%, y 33% respectivamente (cuadro 6), como
consecuencia de las actividades cotidianas del hogar, es decir el material que
se trata por lo general es de descomposición rápida; los cuales no pretenden
restringir los residuos a utilizar, son únicamente una fuente de información del
material con lo que se trabajó.
Según el flujograma del proceso de compostaje identificado,
existen 5 áreas principales en la planta piloto de transformación de residuos
sólidos orgánicos: área de recepción y pesado, área de compostaje, área de
secado o maduración, área de cribado y área de ensacado (figura 12); en cada
una de las operaciones que se realizan en las áreas respectivamente se usan
herramientas manuales y mano de obra no calificada, es decir la operación es
manual.
59
Las pérdidas de masas durante el proceso de compostaje fueron
evaluados en los tres tipos de tratamientos por un periodo de 30 días,
independientemente del tiempo de estabilidad y madurez, ya que el
tratamiento 2 (picado con micoorganismos eficientes) alcanzó las
características de estabilidad a los 21 días, y a los 31 días las características
de madurez, mientras que los tratamientos 1 y 3 (testigo y picado sin
microorganismos eficientes) alcanzaron las características de estabilidad a los
35 y 30 días respectivamente, y las características de madurez a los 46 y 41
días respectivamente, asimismo (CARIELLO et al., 2007) demostró que las
pilas inoculadas con una mezcla de microorganismos endógenos alcanzaron
las características de estabilidad y madurez cuatro semanas antes de la pila
control sin inoculación, cabe resaltar que en el presente trabajo no se midió los
parámetros fisicoquímicos durante el proceso de compostaje, solo la humedad
y la aireación se controlaron a través de métodos indirectos; por lo consiguiente
para determinar las características de estabilidad y madurez se tuvo en cuenta
los indicadores sensoriales como el color y el olor.
Según (BOULTER et al., 2000), este proceso tiene una duración
variable, dado por la calidad de los residuos, el tamaño de partícula,
disposición de la pila, aireación, humedad y población biológica activa y el
período de transformación es cercano a 170 días, e implica la acumulación de
gran cantidad de material en las plantas de compostaje.
BUENO y DÍAZ (2008) indican también que el desmenuzamiento
del material facilita el ataque de los microorganismos y aumenta la velocidad
del proceso. Además según (MORENO Y MORMENEO, 2008) un tamaño de
60
partícula pequeño facilita la homogenización y mezcla de los materiales, y
favorece el aislamiento térmico, lo que ayuda al mantenimiento de las
temperaturas óptimas durante todas las etapas del proceso.
Por otra parte, un producto muy fino no es aconsejable por riesgos
de compactación (Haug, 1993), citado por MORENO y MORAL (2007). Pero
aunque un pequeño tamaño de partícula provoca una gran superficie de
contacto para el ataque microbiano, también se reduce el espacio entre
partículas y aumenta las fuerzas de fricción (Haug, 1993), citado por MORENO
y MORAL (2007); esto limita la difusión de oxígeno hacia el interior y de dióxido
de carbono hacia el exterior, lo cual restringe la proliferación microbiana y
puede dar lugar a un colapso microbiano al ser imposible la aireación por
convección natural.
Las pérdidas de masas durante el proceso de compostaje tienen
una relación inversamente proporcional, ajustándose todos a una ecuación
polinómica siendo para la cama 1 y cama 4 correspondiente al tratamiento 1 y
= 0.009x2 - 0.565x + 10.68 R² = 0.989 y = 0.006x2 - 0.479x + 10.96 R² = 0.989
para la cama 2 y cama 5 correspondientes al tratamiento 2 y = 0.004x2 - 0.409x
+ 10.57 R² = 0.991 y = 0.005x2 - 0.466x + 10.47 R² = 0.990 para la cama 3 y
cama 6 correspondientes al tratamiento 3 y = 0.006x2 - 0.484x + 10.71 R² =
0.993 y = 0.004x2 - 0.405x + 10.37 R² = 0.983 (figura 13, figura14, figura 15,
figura16, figura 17, figura 18).
Durante el proceso de compostaje las pérdidas de masa del
material, son muy significativos tal como lo podemos observar en las figuras
61
descritas anteriormente, donde por ejemplo 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, tal como indican Zucconi y De
Bertoldi (1987), citado por MORENO y MORAL (2007); donde para predecir la
cantidad del producto final es necesario conocer la biodegrabilidad de la
materia orgánica de partida. La biodegrabilidad es por tanto una medida de la
degradabilidad de un sustrato según Tchobanogolus et al (1994), citado por
MORENO y MORAL (2007).
Para evaluar el rendimiento de producción de compost de los
residuos sólidos orgánicos domiciliarios, se tuvo en cuenta el peso final del
producto transformado (compost) a partir de 10 kg de material orgánico,
donde el producto final estable y maduro (compost) promedio fue de 0.62 kg,
con 0.73 kg promedio de material de rechazo con diámetros menores que
0.25 cm que sirve como material de recubrimiento de las pilas en proceso de
compostaje (cuadro 9); donde el producto final obtenido (estable y maduro)
posee un olor a tierra de bosque y un color oscuro, además no se distinguen
la materia orgánica de las que se partió y redujo su peso a un 94% del inicial
con 7% de material de rechazo y 87% corresponde a pérdidas por proceso ya
sea por mineralización de la materia orgánica, como las de otros nutrientes,
evaporación en forma de vapor de agua y CO2 ,etc. figuras (19, 20, 21, 22, 23,
24); y de acuerdo al análisis estadístico (cuadro 8) no hubo diferencia
significativa entre tratamientos con respecto al rendimiento de producción de
compost para un nivel de significación de 0.05 y 0.01.
62
Tal como indica MORENO y MORAL (2007), que un compost con
un alto grado de madurez ha de presentar un olor característico similar al de
«tierra húmeda», producido fundamentalmente por la excreción de geosmina (y
también 2-metilisoborneol), metabolito secundario producido por actinomicetos
mesófilos, microorganismos predominantes durante la fase de maduración del
compost. Asimismo indica que el producto final, después de un adecuado
período de maduración, ha de presentar un color pardo oscuro o casi negro,
debido a la formación de grupos cromóforos, fundamentalmente de
compuestos con dobles enlaces conjugados y a la síntesis de melanoidinas.
Por ende (HUERTA et al., 2008) afirma que el estudio del
rendimiento del proceso y los balances de masas son instrumentos muy útiles
para controlar el desarrollo del proceso, así como también permiten planificar la
organización del espacio a partir de la comprobación de las reducciones
volumétricas que se producen.
63
VI. CONCLUSION
1. Se determinó la composición los residuos sólidos orgánicos domiciliarios y
están conformados por un 13.75% de restos de verdura, 10.75% de restos
de frutas, 10.92% de cítricos, cascara de plátano 31.58% y un 33%.de
restos de comida.
2. Se determinó el flujograma del proceso de compostaje de la planta piloto
de transformación de residuos orgánicos identificando las siguientes áreas:
área de recepción y pesado, área de compostaje, área de secado o
maduración, área de cribado y área de ensacado.
3. Se determinó la pérdida de masa de los residuos sólidos orgánicos
domiciliarios durante el proceso de compostaje en tres tipos de
tratamientos, mediante gráficos los cuales presentaron una relación
indirecta con respecto al tiempo (días), ajustándose todos a una ecuación
polinómica de grado dos.
4. Se determinó el rendimiento de producción de compost de los residuos
sólidos orgánicos domiciliarios en tres tipos de tratamientos donde el
producto final estable y maduro (compost) promedio fue de 0.62 kg, con
0.73 kg promedio de material de rechazo y no hubo diferencia significativa
64
entre tratamientos con respecto al rendimiento de producción de compost
para un nivel de significación de 0.05 y 0.01.
65
VII. RECOMENDACIONES
1. Realizar un análisis de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos del
proceso de compostaje.
2. Monitorear constantemente los parámetros fisicoquímicos, para llevar un
correcto proceso.
3. Capacitar a los trabajadores de la planta en aspectos técnicos en el
desarrollo y control del compostaje.
4. Para trabajos posteriores se recomienda monitorear los parámetros
fisicoquímicos durante el proceso de compostaje, así como parámetros
relativos a la naturaleza del sustrato, así como también con mayor cantidad
de material orgánico.
5. Analizar la calidad del compost en laboratorios certificados.
6. Realizar estudios sobre el efecto de la aplicación del compost de residuos
orgánicos domiciliarios sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas
del suelo.
7. Realizar estudios sobre la aplicación de compost de residuos orgánicos
domiciliarios en rehabilitación de suelos degradados y contaminados.
66
8. Realizar estudios sobre la aplicación de compost de residuos orgánicos
domiciliarios en agricultura ecológica, tales como los proyectos productivos
que se vienen dando en la provincia de Leoncio Prado.
67
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
-ALTAMIRANO, M., CABRERA, C. 2006. Estudio comparativo para la
elaboración de compost por técnica manual. Revista del Instituto de
Investigaciones FIGMMG Vol. 9, Nº 17, 75 - 84.
-BOULTER, J. I., BOLAAND, G. J., TREVORS, J. T. 2000. Compost: Astudy of
the development process and end-product potential for suppression of
turfgrass disease. World Journal of Microbiology & Biotechnology.16:115
- 134.
-BUENO, P., DIAZ, M. 2008. Factores que afectan al proceso de
compostaje.1ed. Madrid, España, Ediciones mundi prensa.
-CAMPOS, E., ELÍAS, X., FLOTATS, X. 2012. Procesos biológicos: la
digestión anaerobia y el compostaje. España. Ediciones Díaz de Santos.
97 p.
-CARIELLO, M., CASTAÑEDA, L., GONZALES, J. 2007. Inoculante de
Microorganismos Endógenos para Acelerar el Proceso Compostaje de
Residuos Sólidos Urbanos. Facultad de Ingeniería – Universidad
Nacional de Entre Ríos, Argentina. 12 p.
68
-CARPIO, A., DE CARLO, E., CARIELLO, M. 1997. Optimización de técnicas
para la obtención de un compost regional y su utilización por la
comunidad como mejorador de suelos; Rev. Ciencia docencia y
tecnología- UNER; Nº 15 año 8, 25 – 42.
-CESPEDES, C., BATISTA, I., JIMÉNEZ. H. 2010. Efecto de microorganismos
eficaces (EM) en el proceso de desmucilaginado del café (Cefea
arabica). Instituto dominicano de investigaciones agropecuarias y
forestales (IDIAF). La Vega, República Dominicana. 19 p.
-DE CARLO, E., BENINTENDE, S., CARIELLO, M. 2001. Estudio de la
población microbiana en las etapas iniciales del compostaje; Rev. Ceres;
48(280); 699-715.
-HIGA, T. 1997. Making a world of difference through the technology of
effective microorganisms (EM). EM Technologies, Inc. 8p.
-Ley N° 27314. Ley general de residuos sólidos. El Peruano, 20 de julio 2000.
Lima, Perú.
-MORENO, J., MORAL, H. 2007. Compostaje. 1ed. Madrid, España,
Ediciones mundi prensa. p. 93 – 111.
-MORENO, J., MORMENEO, S. 2008. Microbiología y bioquímica del proceso
de compostaje. 1ed. Madrid, España, Ediciones mundi prensa. 20 p.
-PIGARS MPLP. 2012. Plan Integral de Gestión Ambiental de Residuos
Sólidos, Municipalidad Provincial de Leoncio Prado.
69
ANEXO
70
Anexo A. Marco legal
Normativa nacional
a. Constitución Política del Perú 1993
Art.2 inciso 22 establece que: toda persona tiene derecho a gozar
de un ambiente equilibrado y adecuado al desarrollo de su vida. Es decir a
disfrutar de una ambiente libre de contaminación como son los residuos sólidos
las cuales atentan directamente contra el ambiente y salud de las personas.
b. Ley General del Ambiente (Ley Nº 28611 - 2005)
Es la norma ordenadora del marco normativo legal para la
gestión ambiental, establece los principios y normas básicas para asegurar el
efectivo ejercicio del derecho a un ambiente saludable, equilibrado y adecuado
para el pleno desarrollo de la vida, así como el cumplimiento del deber de
contribuir a una efectiva gestión ambiental y de proteger el ambiente, así como
sus componentes, con el objetivo de mejorar la calidad de vida de la población
y lograr el desarrollo sostenible del país.
c. Ley General de Residuos Sólidos (Ley Nº 27314) y su
Modificatoria Decreto Legislativo N° 1065 - 2008)
DL N° 1065, art. 10, las municipalidades provinciales son
responsables por la gestión de los residuos sólidos de origen domiciliario,
comercial y de aquellas actividades que generen residuos similares a éstos, en
todo el ámbito de su jurisdicción.
71
DL N° 1065, art. 10, numeral 12, son competencias de la
municipalidad provincial implementar progresivamente programas de
segregación en la fuente y la recolección selectiva de los residuos sólidos en
todo el ámbito de su jurisdicción, facilitando su reaprovechamiento y
asegurando su disposición final diferenciada y técnicamente adecuada.
d. Reglamento de la Ley General de Residuos Sólidos (Decreto
Supremo N° 057 - 2004 - PCM)
Precisa las responsabilidades y derechos de las
municipalidades y otros actores involucrados en la gestión de los residuos
sólidos.
e. Decreto Supremo Nº 015 - 2014 - EF
Aprueba los procedimientos para el cumplimiento de metas y la
asignación de los recursos del plan de incentivos a la mejora de la gestión y
modernización municipal del año 2014.
f. Ley N° 27972: Ley Orgánica de Municipalidades
Esta norma, en su artículo 80, especifica que son funciones
específicas compartidas de las municipalidades en materia de saneamiento,
salubridad y salud los siguientes:
- Regular y controlar el proceso de disposición final de desechos sólidos,
líquidos y vertimientos industriales en el ámbito provincial.
- Regular y controlar la emisión de humos, gases, ruidos y demás
elementos contaminantes de la atmósfera y el ambiente.
72
Normativa local
a. Ordenanza Municipal N° 014 - 2010 - MPLP
Art 1. Aprobar la conformación de la nueva Comisión Ambiental
Municipal Provincial de Leoncio Prado - CAMLP.
b. Ordenanza Municipal N° 024 - 2010 - MPLP, Plan Integral de Gestión
Ambiental de Residuos Sólidos - PIGARS
Se aprueba el PIGARS de la Provincia de Leoncio Prado como
instrumento para la planificación de la gestión de residuos sólidos generados
en la ciudad de Tingo María.
c. Decreto de Alcaldía N° 010 - 2011 - MPLP
Art.1. Apruébese el Programa de Segregación en Fuente Vecino
Educado - Cuidad Sostenible como parte del proceso de residuos sólidos
domiciliarios.
d. Ordenanza Municipal N° 018 - 2011 - MPLP
Aprueba el Plan de Manejo de Residuos Sólidos para el Distrito de
Rupa Rupa - Provincia de Leoncio Prado.
e. Resolución de Alcaldía N° 661 - 2011 - MPLP
Designar la Comisión Técnica encargada de Formular la
Actualización del Plan de Manejo de Residuos Sólidos del Distrito de Rupa
Rupa - Provincia de Leoncio Prado de la Municipalidad Provincial de Leoncio
Prado, acorde con los lineamientos del Ministerio del Ambiente y del anexo
73
“lineamientos para la Elaboración del Plan de Manejo de Residuos Sólidos” que
forma parte del Decreto Supremo N° 190 - 2010 - EF.
f. Decreto de Alcaldía N° 005 - 2012 - MPLP
Art. 1. Apruébese el Programa de Segregación en la Fuente y
Recolección Selectiva de Residuos Sólidos Domiciliarios de las Viviendas
Urbanas del Distrito de Rupa Rupa “Vecino Educado Cuidad Sostenible”.
g. Resolución de alcaldía Nº 0381 - 2013 - MPLP
Aprueba la actividad del Programa de Segregación en la Fuente y
Recolección Selectiva de los Residuos Sólidos Domiciliarios de las Viviendas
Urbanas del Distrito de Rupa Rupa – Vecino Educado, Ciudad Sostenible 2013.
h. Decreto de alcaldía N° 006 - 2013 - MPLP
Aprueba el inicio del Programa de Segregación en la Fuente,
Recolección Selectiva de Residuos Sólidos y Formalización de Recicladores de
la Ciudad de Tingo María, distrito de Rupa Rupa, provincia de Leoncio Prado
departamento de Huánuco “yo reciclo, Tingo María ciudad con futuro”.
74
Anexo B. Registros
Cuadro 10. Registro de la pérdida de peso diario en los tres tratamientos.
Tratamientos Pérdida de peso diario (Kg)
Día 0
Día 1
Día 2
Día 3
Día 4
Día 5
Día 6
Día 7
Día 8
Día 9
Día 10
Día 11
Día 12
Día 13
Día 14
Día 15
T1 C1 10.00 9.80 9.40 8.40 7.90 7.50 7.20 6.70 6.70 6.20 5.80 5.35 4.80 4.30 3.80 3.60
C4 10.00 9.80 9.80 9.45 8.85 8.45 8.00 7.80 7.50 6.90 6.60 6.00 5.60 5.20 4.50 4.35
T2 C2 10.00 9.90 9.25 9.10 8.60 8.20 7.80 7.70 7.50 7.20 6.80 6.50 6.00 5.80 5.20 4.70
C5 10.00 9.60 9.00 8.40 8.00 7.70 7.40 7.20 7.10 6.80 6.20 6.00 5.85 5.70 4.50 4.05
T3 C3 10.00 9.80 9.20 8.80 8.35 7.90 7.75 7.60 7.30 6.80 6.20 5.90 5.50 5.30 4.45 4.00
C6 10.00 9.70 9.10 8.20 8.15 8.00 7.90 7.70 7.50 7.20 6.80 6.45 6.10 5.80 5.00 4.50
Día 16
Día 17
Día 18
Día 19
Día 20
Día 21
Día 22
Día 23
Día 24
Día 25
Día 26
Día 27
Día 28
Día 29
Día 30
3.40 3.30 3.25 3.20 3.10 3.15 3.10 2.70 2.60 2.50 2.40 2.20 2.10 1.90 1.70
4.20 4.00 3.90 3.85 3.80 3.65 3.45 3.00 2.90 2.75 2.60 2.50 2.00 1.75 1.60
4.50 4.20 4.15 4.10 4.00 3.80 3.75 3.40 3.20 3.15 3.00 2.85 2.45 2.00 1.75
3.80 3.50 3.45 3.20 3.00 2.50 2.65 2.35 2.20 2.00 1.95 1.80 1.70 1.50 1.45
4.00 3.70 3.60 3.55 3.50 3.20 2.90 2.60 2.40 2.30 2.15 2.10 1.95 1.75 1.60
4.10 3.80 3.80 3.75 3.75 3.65 3.60 3.30 3.00 2.80 2.70 2.65 2.20 1.90 1.70
75
Cuadro 11. Registro de peso de la composición de residuos orgánicos domiciliarios.
Tratamientos
T1 T2 T3
Promedio
C1 (Kg) C4 (Kg) C2 (Kg) C5 (Kg) C3 (Kg) C6 (Kg)
Restos de verdura 0.7 1.75 1.40 0.40 2.85 1.15 1.38
Restos de frutas 2.0 0 0.55 1.90 0 2.00 1.08
Cítricos 4.0 1.05 0.20 0 0.85 0.45 1.09
Cáscara de plátano 1.5 4.95 4.90 2.55 3.70 1.35 3.16
Restos de comida 1.8 2.25 2.95 5.15 2.60 5.05 3.30
Total 10 10 10 10 10 10
76
Anexo C. Panel fotográfico
Figura 27. Conformación de las pilas muestras (camas) según los tratamientos
y repeticiones respectivamente.
Figura 28. Composición de los residuos sólidos orgánicos domiciliarios.
77
Figura 29. Pesado de los residuos sólidos orgánicos domiciliarios.
Figura 30. Conformación de las pilas muestras de los tres tratamientos.
78
Figura 31. Preparación del Microorganismo Eficiente de Montaña (MEM).
Figura 32. Inoculación de MEM por aspersión en el tratamiento 2.
79
Figura 33. Material estable y maduro en proceso de cribado.
Figura 34. Producto final obtenido estable y maduro (compost).