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La ciencia del compostaje a pequeña escala

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La ciencia del compostaje a pequeña escala

  1. 1. LA CIENCIA DEL COMPOSTAJE A PEQUEÑA ESCALA Dr. Germán Tortosa Muñoz Estación Experimental del Zaidín (EEZ-CSIC) Compostando Ciencia (www.compostandociencia.com) 22 de junio de 2021
  2. 2. Introducción Desertificación y cambio climático
  3. 3. Introducción La materia orgánica del suelo -Factor limitante de la fertilidad -Mejora propiedades físicas: -Estabilidad estructural (acción cementante) -Mejora la porosidad -Control de la temperatura y radiación -Color -Consistencia -Densidad aparente -Almacenamiento de agua (retención hídrica) -Textura (complejos arcillo-húmicos)
  4. 4. Introducción
  5. 5. Introducción La materia orgánica del suelo -Mejora propiedades químicas: -Capacidad de cambio iónico -Complejo adsorbente de nutrientes -Fuente de nutrientes y disponibilidad -Capacidad tamponante -Procesos redox
  6. 6. Introducción
  7. 7. Introducción La materia orgánica del suelo -Mejora propiedades biológicas: -Soporte de la vida del suelo -Fomento de la biodiversidad -Parte biológicamente no activa de la materia orgánica -Sustancias húmica (humus) -Parte biológicamente activa de la materia orgánica -Organismos de suelo y cadena trófica -Microorganismos promotores del crecimiento vegetal (PGPR): Fijación de nitrógeno, solubilización de P, siderórofos, etc.
  8. 8. Introducción
  9. 9. Introducción Residuos orgánicos - Sociedad de consumo: - Economía circular vs lineal - Crecimiento demográfico - Desarrollo industrial - Producción de residuos (orgánicos e inorgánicos) -Degradación del entorno natural
  10. 10. Introducción Residuos orgánicos - Sector primario: agrícolas, ganaderos, forestales, etc. - Sector secundario: industriales, agroindustriales, textiles, etc. - Sector terciario: Residuos urbanos, lodos de depuradora, biorresiduos, etc.
  11. 11. Introducción ¿Solución para dos problemas? - Residuos orgánicos: - Gran impacto ambiental - Gran volumen de producción temporal - Fuente de materia orgánica para suelos - Necesidad de tratamiento: - Compostaje, vermicompostaje, digestión anaerobia, etc
  12. 12. ¿Qué es el compostaje?
  13. 13. ¿Qué es el compostaje? “La adaptación, en condiciones controladas, del proceso natural de descomposición de la materia orgánica” - Sencillo y tecnológicamente asequible - Proceso microbiológico - Temperatura, factor selectivo de microorganismos (eliminación de patógenos) - Aeróbico (proceso bioxidativo) - Liberación de vapor de agua CO2 y nutrientes - Producto estable con características húmicas llamado COMPOST
  14. 14. Origen del compostaje - El compostaje es una práctica milenaria - Difícil atribuirle a una persona o sociedad - Asociado inicialmente a la agricultura - Primeras evidencias apuntan al Imperio Acadio (Mesopotamia, XXIV A.C.). Evidencias romanas, griegas y tribus de Israel: - Marcus Cato (agricultor y científico) - Lucius Junio Moderatus Columea (año 42) en sus “Doce libros de la agricultura“ - Biblia y Talmud (III A.C.-V D.C.) - Escritores árabes del siglo X-XII - Textos medievales y del Renacimiento
  15. 15. Origen del compostaje Ibn aI Awam (XI), Moses Maimonides (1135-1204), Miquel Agustí (XVII), Olivier de Serres (1600), Francis Bacon (1620), Emile Zola (1873), Victor Hugo (1862), Mahatma Gandhi (1869-1948), Shakespeare (1606) en Hamlet. COMPOST, del francés compost, siglo XIII, abono orgánico “formado por mezcla de estiércol y otras materias en descomposición (detritus)”. Los caballeros templarios españoles del siglo XIII hacen una descripción muy detallada de las técnicas del compostaje.
  16. 16. Origen del compostaje Sir Albert Howard (1930), primer agrónomo que hizo la primera aproximación científica del compostaje. En 1940 publica “An Agricultural Testament“, con el que se inició el movimiento de agricultura ecológica...
  17. 17. Origen del compostaje
  18. 18. Factores que influyen en el compostaje 1- Sustrato o matriz -Tamaño de partícula -Estructura física -Porosidad -Mayor o menor biodegradabilidad - Máxima superficie disponible al ataque microbiano
  19. 19. Factores que influyen en el compostaje 1- Sustrato o matriz Tamaño de partícula Estructura física Porosidad Mayor o menor biodegradabilidad Máxima superficie disponible al ataque microbiano
  20. 20. Factores que influyen en el compostaje 1- Sustrato o matriz Tamaño de partícula Estructura física Porosidad Mayor o menor biodegradabilidad Máxima superficie disponible al ataque microbiano
  21. 21. Factores que influyen en el compostaje 2- Humedad - Proceso biológico (25-45%) -Exceso: anoxia y mal olor - Defecto: se ralentiza el proceso
  22. 22. Factores que influyen en el compostaje
  23. 23. Factores que influyen en el compostaje 3- pH -Factor selectivo microbiano -Rango óptimo 5,5-8 -pH>7,5 se produce pérdida de nitrógeno Volatilización en forma de amoníaco - pH 7-8 valores de maduración
  24. 24. Factores que influyen en el compostaje 4- Aireación - Proceso aerobio (anaerobiosis=mal olor) - Microorganismos aeróbicos - Volteos mecánicos o ventilación - Rango óptimo: 15-20% oxígeno - Control del proceso y activación
  25. 25. Factores que influyen en el compostaje 5- Temperatura -Factor selectivo de la microbiología - Cuatro fases: Mesófila (T.amb. -45º C) Termófila (45-70º C) Enfriamiento (70-45º C) Maduración (45º - T.amb.) - Higienización (elimina parásitos y patógenos)
  26. 26. Factores que influyen en el compostaje FORMACIÓN DE MAESTRÍA EN COMPOSTAJE DESCENTRALIZADO PARA OPERARIOS – Mayo 2021 5- Temperatura - Factor selectivo de la microbiología - Cuatro fases: Mesófila, Termófila, Enfriamiento Maduración - Higienización (elimina parásitos y patógenos)
  27. 27. Factores que influyen en el compostaje 6- Relación carbono-nitrógeno (C:N) Inicio del proceso: 25-30:1 Fin del proceso: <15:1
  28. 28. Criterios de calidad del compost 1- Estabilidad y madurez -Presencia de compuestos fácilmente degradables -Actividad microbiana (consumo de O2, emisión de CO2, etc.) -Pérdida del potencial fitotóxico 2- Higienización -Presencia de microorganismos patógenos: Salmonella (ausente en 25 gr de compost) E. coli (< 1000 NMP por gr de compost) 3- Presencia de productos tóxicos e impurezas -Materiales iniciales de partida (impropios) -Contenido en metales pesados Clase A (Uso para agricultura) Clase B Clase C 4- Contenido en materia orgánica, sustancias húmicas y nutrientes Real Decreto 999/2017, de 24 de noviembre, sobre productos fertilizantes (y posteriores modificaciones)
  29. 29. Criterios de calidad del compost
  30. 30. Criterios de calidad del compost
  31. 31. ¿Qué podemos compostar? Cualquier material orgánico se puede compostar: Estiércoles, restos de madera, tallos cebada, hojas, serrín, paja, posos de café, aceite de cocina, restos de comida, restos de carne y lácteos, residuos agroindustriales, lodos, purines, cáscara de arroz, cama de ganado, leguminosas, cartón, restos de cultivos, etc.
  32. 32. ¿Qué podemos compostar? ¿Cómo preparar las mezclas de compostaje? ¿Cómo saber la proporción de biorresiduos que añadir a la pila de compostaje?
  33. 33. ¿Qué podemos compostar? Bloque 2. -¿Cómo podemos compostar? -Sistemas de compostaje -Escalas de compostaje (comparativa) -Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario -Dimensiones y requerimientos -Dinámica y funcionamiento -Microbiología y diversidad biólógica -¿Para qué compostar? - Uso agrícola y forestal -Otros usos -¿Cómo saber más?
  34. 34. ¿Cómo podemos compostar? Dependerá de varios factores: -Necesidades de materia orgánica -Instalaciones disponibles -Condiciones climáticas -Cantidad de residuos a compostar -Requerimientos básicos: - Mantener la humedad - Manejo de los residuos y pilas - Aireación y volteo ¿Gestor de residuos o productor de abonos?
  35. 35. ¿Cómo podemos compostar? -El compostaje es una metodología fácil y asequible (¿?). -El compostaje puede realizarse con diferentes tecnologías. -Existen sistemas pequeños como los del compostaje doméstico y comunitario, o sistemas grandes e industrializados, como los de las plantas de tratamiento de residuos urbanos. - Los sistemas de compostaje se clasifican genéricamente en función de los siguientes factores:
  36. 36. ¿Cómo podemos compostar? -En función de su estructura: Abierto (al aire libre) Cerrado (dentro de un recipiente o reactor)
  37. 37. ¿Cómo podemos compostar?
  38. 38. ¿Cómo podemos compostar?
  39. 39. ¿Cómo podemos compostar? -En función de su homogeneización: Estáticos (las pilas no se voltean) Dinámicos (las pilas se voltean de forma frecuente)
  40. 40. ¿Cómo podemos compostar?
  41. 41. ¿Cómo podemos compostar?
  42. 42. ¿Cómo podemos compostar? -En función de su aireación: Por volteos mecánicos (un mecanismo lo hace) Por ventilación forzada (insuflar aire)
  43. 43. ¿Cómo podemos compostar?
  44. 44. ¿Cómo podemos compostar? -En función de su aireación: Por volteos mecánicos (un mecanismo lo hace) Por ventilación forzada (insuflar aire)
  45. 45. ¿Cómo podemos compostar? -En función de su aireación: Por volteos mecánicos (un mecanismo lo hace) Por ventilación forzada (insuflar aire)
  46. 46. ¿Cómo podemos compostar? -En función de su aireación: Por volteos mecánicos (un mecanismo lo hace) Por ventilación forzada (insuflar aire)
  47. 47. ¿Cómo podemos compostar? -En función de su llenado: Continuos (incorporación ilimitada en el tiempo) Discontinuo (hasta completar un volumen definido en función de las dimensiones del sistema)
  48. 48. ¿Cómo podemos compostar? -En función de su homogeneización: Estáticos (las pilas no se voltean) Dinámicos (las pilas se voltean de forma frecuente)
  49. 49. ¿Cómo podemos compostar?
  50. 50. ¿Cómo podemos compostar? -En función de sus dimensiones: Horizontales Verticales
  51. 51. ¿Cómo podemos compostar?
  52. 52. ¿Cómo podemos compostar? -En función de su homogeneización: Estáticos (las pilas no se voltean) Dinámicos (las pilas se voltean de forma frecuente)
  53. 53. ¿Cómo podemos compostar? ¿Lo más habitual? Los sistemas mixtos…
  54. 54. Escalas de compostaje El compostaje, ¿un problema de escala? Expectativas: De lo pequeño a lo grande Realidad: De lo grande a lo pequeño
  55. 55. Escalas de compostaje El compostaje, ¿un problema de escala? Expectativas: De lo pequeño a lo grande Realidad: De lo grande a lo pequeño
  56. 56. Escalas de compostaje El compostaje, ¿un problema de escala? Expectativas: De lo pequeño a lo grande Realidad: De lo grande a lo pequeño
  57. 57. Escalas de compostaje El compostaje, ¿un problema de escala? Expectativas: De lo pequeño a lo grande Realidad: De lo grande a lo pequeño
  58. 58. Escalas de compostaje El compostaje, ¿un problema de escala? Expectativas: De lo pequeño a lo grande Realidad: De lo grande a lo pequeño
  59. 59. Escalas de compostaje El compostaje, ¿un problema de escala? Expectativas: De lo pequeño a lo grande Realidad: De lo grande a lo pequeño
  60. 60. Escalas de compostaje Compostaje industrial: - Gran volumen de residuos - Todo tipo de residuos orgánicos (y más cosas) - Incorporación de residuos discontinua Compostaje comunitario: - 1000-1500 L - Todo tipo de residuos orgánicos - Incorporación de residuos semicontinua Compostaje doméstico: - 500-100 L - Biorresiduos: restos vegetales y de comida - Incorporación de residuos semicontinua Compostaje a pequeña escala: - 100-50 L - Biorresiduos de comida - Incorporación de residuos discontinua o continua
  61. 61. Escalas de compostaje Compostaje industrial: - Aireación no muy buena (¿?) - Temperaturas termófilas -Tiempos cortos (pocos meses) Compostaje comunitario: - Aireación adecuada - Temperaturas adecuadas (¿?) -Tiempos largos (muchos meses) Compostaje doméstico: - Aireación elevada - Temperaturas mesófilas >> termófilas - Tiempos largos (muchos meses o años) Compostaje a pequeña escala: - Aireación muy elevada - Temperaturas mesófilas - Tiempos cortos (semanas)
  62. 62. Escalas de compostaje Volumen de residuos a tratar: - Industrial>>comunitario>doméstico>pequeña escala Diversidad de residuos a tratar: - Industrial>>>comunitario>doméstico>pequeña escala Aireación: - Industrial<comunitario<<doméstico<<<pequeña escala Disipación de calor: - Industrial<comunitario<<doméstico<<<pequeña escala Tiempo con temperaturas termófilas: - Industrial>>>comunitario>>doméstico>pequeña escala Tiempos del proceso - Pequeña escala<Industrial<comunitario<doméstico
  63. 63. Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario Características 1) Volumen pequeño: 300-1000 L 2) Mucha aireación (y no por volteos) 3) Mucha disipación de calor (Tª mesófilas > Tª termófilas) 4) Proceso de compostaje largo (muchos meses o un año) 5) Se usa para biorresiduos (restos de comida y poda). Mucho material lignocelulósico 6) Incorporación semicontinua hasta llenado (varios meses) 7) Red trófica asociada a las temperaturas mesófilas
  64. 64. Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario
  65. 65. Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario
  66. 66. Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario - Disipación de calor - Relación Área/Volumen (A/V) =1 - Muy importante cuando se trabaja en escalas pequeñas - Cuanto más pequeña sea A/V, menor disipación habrá - Cilindro cuyo altura y longitud sea igual - Caso ideal: la esfera
  67. 67. Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario - Carga de biorresiduos semicontinua
  68. 68. Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario - Exceso de aireación disipa mucho calor
  69. 69. Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario - Mucha disipación de calor , ¿ventaja o inconveniente? -Depende del tipo de residuo -Si es peligroso (es un inconveniente) -Si son biorresiduos (no es un inconveniente) -Depende del tiempo -Si tenemos prisa (es un inconveniente) -Si no tenemos prisa (no es un inconveniente) -Depende de la cantidad de biorresiduos -Si tenemos mucha (es un inconveniente). Mejor una sola carga que muchas en el tiempo. -Si no tenemos mucha (no es un inconveniente). Podemos incluso trabajar en “continuo”
  70. 70. Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario - Mucha disipación de calor , ¿ventaja o inconveniente? - Afecta al proceso biológico -Compostaje en un proceso biológico, principalmente microbiano -Bajas temperaturas reducen la actividad microbiológica -Provocan largos tiempo del proceso -Favorecen el desarrollo de una cadena trófica similar a la de un suelo
  71. 71. Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario -Cadena trófica El primer nivel son los organismos descomponedores de la materia orgánica (descomponedores primarios). - Microorganismos, como bacterias, hongos y actinomicetos. - Algunos tipos de nematodos, lombrices, caracoles, babosas terrestres, milpiés, cochinillas , gusanos blancos (larvas), ácaros de los escarabajos o larvas de moscas.
  72. 72. Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario -Cadena trófica El segundo nivel corresponde los organismos que de alimentan de los del nivel primario (descomponedores secundarios). Protozoos, rotíferos o los nematodos, que todos se alimentan de bacterias. También están los ptilidos, ácaros como el Tyrophagus o los colémbolos, que se alimentan de los hongos.
  73. 73. Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario -Cadena trófica El tercer nivel lo forman los organismos que se alimentan de los secundarios (descomponedores terciarios). Aquí encontramos a las hormigas, los escarabajos, los ácaros depredadores, los ciempiés, los pseudoescorpiones o los estafilínidos.
  74. 74. ¿Cómo podemos compostar? https://youtu.be/iAiRNq8JXw8
  75. 75. ¿Cómo podemos compostar? https://youtu.be/Nw0MXW9mwak
  76. 76. Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario -Cadena trófica El caso extremo de las larvas de moscas soldado (Hermetia illucens) Feeding Strawberry to 1000 Black Soldier Fly Larvae BSF farm Test feeding Time Lapse. Hungrybugs (https://youtu.be/8gggFkW8ZgI)
  77. 77. ¿Cómo podemos compostar? https://youtu.be/8gggFkW8ZgI
  78. 78. Compostaje a pequeña escala: Otros Compostadores eléctricos
  79. 79. Compostaje a pequeña escala: Otros Método FUSBIC (o en macetas)
  80. 80. Compostaje a pequeña escala: Otros Método Takakura
  81. 81. Compostaje a pequeña escala: Otros Compostaje en cajones Exp. Nº4. Compostador de 60L Basado en el sistema FUSBIC (Hiraishi et al. 2000) y el sistema Takakura “Masa madre” : Suelo, Césped, Poda, 1:1:1 (V/V) Biorresiduos (restos de comida): 1,5-2 kg por semana. Una vez al mes retirar lo equivalente a lo incorporado Funcionamiento durante 1 año Temperaturas termófilas (1 semana)
  82. 82. Compostaje a pequeña escala: Otros Compostaje en cajones
  83. 83. Compostaje a pequeña escala: Otros Bokashi
  84. 84. ¿Para qué sirve el compost?
  85. 85. ¿Para qué sirve el compost?
  86. 86. ¿Para qué sirve el compost? Tortosa et al. (2018) Agronomy 2018, 8, 82; doi:10.3390/agronomy8060082www
  87. 87. ¿Para qué sirve el compost? Otros usos
  88. 88. ¿Para qué sirve el compost? Otros usos
  89. 89. ¿Para qué sirve el compost? Otros usos
  90. 90. ¿Para qué sirve el compost? Otros usos
  91. 91. ¿Para qué sirve el compost? Otros usos
  92. 92. ¿Para qué sirve el compost? Otros usos
  93. 93. ¿Para qué sirve el compost? Otros usos
  94. 94. ¿Para qué sirve el compost? Otros usos
  95. 95. ¿Para qué sirve el compost? Otros usos
  96. 96. ¿Cómo saber más del compost? Bloque 2. -¿Cómo podemos compostar? -Sistemas de compostaje -Escalas de compostaje (comparativa) -Pequeña escala: compostaje doméstico y domiciliario -Dimensiones y requerimientos -Dinámica y funcionamiento -Microbiología y diversidad biólógica -¿Para qué compostar? - Uso agrícola y forestal -Otros usos -¿Cómo saber más?
  97. 97. ¿Cómo saber más del compost? www.recompostaje.com
  98. 98. ¿Cómo saber más del compost? www.compostandociencia.com
  99. 99. Decálogo para hacer compost http://www.compostandociencia.com/2016/03/como-hacer-composts/ 1-¿Qué es el compostaje? Proceso biológico de degradación de la materia orgánica 2- La importancia de los microorganismos (y otros bichos) 3- La temperatura, el mejor indicador que el proceso va bien 4- Control de la humedad es fundamental 5- ¿Qué podemos compostar? Todo lo orgánico…
  100. 100. Decálogo para hacer compost http://www.compostandociencia.com/2016/03/como-hacer-composts/ 6- Elaboración de mezclas: relación C/N y otros aspectos nutricionales 7- Propiedades físicas de las pilas de compostaje 8- ¿Cómo podemos compostar? Sistemas abiertos y cerrados, estáticos y dinámicos, … 9- Oxigenación y volteo de las pilas 10- La paciencia en la madre de todas las ciencias (incluida la del compostaje)
  101. 101. Acertijo
  102. 102. Acertijo
  103. 103. Fin ¡Muchas gracias por vuestra atención! http://www.compostandoeciencia.com Email: compostandociencia@gmail.com @germantortosa

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