TEMA 15 PROCESOS MICROBIANOS DE PROTECCIÓN AMBIENTAL COMPOSTAJE

Vista previa del material en texto

Procesos Microbianos en la Protección 
Ambiental: Biodegradación de residuos 
orgánicos. Compostaje, fases, microflora; 
producto final y sus aplicaciones.. 
Degradación de Xenobióticos: Inorgánicos 
Biorremediación de suelos.
Ing. Agr. Msc.Susana Krieger 
Tema 15
Biodegradación de residuos 
orgánicos
En Aerobiosis:
 Residuos sólidos: Compostaje.
 Residuos líquidos: tratamientos en 
piletas y reactores. 
En Anaerobiosis: 
 Residuos sólidos: Metanogénesis 
(biogas).
¿ QUE ES EL COMPOSTAJE?
“la degradación biológica de residuos 
orgánicos en condiciones 
controladas”
¿CUALES SON LOS OBJETIVOS 
DEL PROCESO?
 transformar los materiales orgánicos en un 
material biológicamente estable (compost)
 destruir microorganismos patógenos, 
huevos de parásitos, semillas de malezas
 retener el máximo contenido nutricional
Se trata de un proceso controlado bajo 
condiciones aerobias
El compostaje siempre involucra los 
mismos principios biológicos 
independientemente del método que 
se utilice o la escala de operación
¿ QUE SE PUEDE COMPOSTAR?
Residuos: Agrícola-ganaderos
Municipales
Industriales
AGRÍCOLA-GANADEROS
 Estiércoles de caballo, vaca, conejo, chinchilla, aves, 
cerdo y otros
 Residuos de cosecha: maíz, poroto, caña de azúcar
 Residuos agroindustriales: orujo, tabaco, bagazo de caña 
azúcar
MUNICIPALES
 Residuos de jardines, plazas
 Residuos sólidos urbanos
 Biosólidos
INDUSTRIALES
 Residuos del procesamiento de 
alimentos
 Desechos de pesca
 Residuos de frigoríficos
SISTEMAS DE COMPOSTAJE
 Compostaje artesanal: no cuenta con 
tecnología y la capacidad de producción es 
de baja a mediana escala.
 Compostaje semi industrial: cuenta con 
algunos equipos para una o varias 
actividades del proceso.
 Compostaje industrial: proceso 
completamente mecanizado.
METODOS DE COMPOSTAJE
Abiertos 
 Compostaje en pilas por volteo
 Compostaje en pilas 
estáticas aireadas
Cerrados
La fase de descomposición se realiza en tambor, 
nave, contenedor o túnel con aireación
Compostaje en pilas por volteo: relativamente 
simple, más económico y más utilizado
Formación de pilas de compostaje en hileras (Rynk et al., 1992).
Tamaño pila : 2-4 m ancho; 1,5 a 2 
m de altura y longitud variable
Compostaje en pilas por volteo
Fases del compostaje
 Etapa Mesofílica: abundan las bacterias y hongos mesofílicos
mientras que el número de actinomicetos permanece relativamente
bajo. Se produce un aumento de la temperatura hasta 40º C debido a
la actividad metabólica de los microorganismos, el pH disminuye hasta
5.5-6 debido a la descomposición de lípidos y glúcidos en ácido
pirúvico y de proteínas en aminoácidos, lo que favorece la aparición de
hongos mesofílicos más tolerantes a las variaciones del pH y humedad.
 Etapa Termofílica: la temperatura continua ascendiendo hasta llegar
a valores de 60-65 ºC y los actinomicetos y hongos termofílicos
encuentran su óptimo. La degradación de los ácidos obtenidos en la
fase anterior provoca un aumento del pH hasta alcanzar un valor
cercano a neutro. El color del compost se pone más oscuro
paulatinamente y el olor original se comienza a sustituir por olor a
tierra.
 Etapa de Enfriamiento: cuando la energía y los nutrientes comienzan
a disminuir, la actividad de los microorganismos termofílicos decrece y
se produce un descenso de la temperatura hasta la temperatura
ambiente, provocando la reaparición de microorganismos mesofílicos,
los que dominarán el proceso hasta que toda la energía sea utilizada.
 Etapa de maduración: la temperatura y pH se estabilizan, se
producen reacciones secundarias de condensación y polimerización del
compost a temperatura ambiente. Los actinomicetos adquieren especial
importancia en la formación ácidos húmicos y son frecuentemente
productores de antibióticos que inhiben el crecimiento de bacterias y
patógenos.
IMPORTANTES
Etapa termofílica: 
reducción de 
patógenos y semillas 
de malezas
Etapa maduración: 
estabilidad y 
madurez
DURACION DEL PROCESO
 Depende de las características de los 
materiales y de las condiciones del 
medio ambiente. 
Los residuos suculentos pueden 
descomponerse entre 3 y 6 semanas, 
los más secos y maduros requerirán 
de 2 a 4 meses.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL 
PROCESO:
 Microorganismos
 Aireación 
 Temperatura 
 Humedad
 pH
 Relación C/N 
 Tamaño partícula 
 Volteos
Microorganismos
Responsables del proceso 
Intervienen bacterias, hongos y otros 
microorganismos
Aireación
Se trata de un proceso aerobio, ocurre 
en presencia de O2
 Por volteos de la pila en forma manual o mecánica
 Por una correcta construcción de la pila que permita al 
aire difundirse hacia adentro
 Mediante sistema que aspira o insufla aire a través de la 
pila
Temperatura
 Optima: 55-60º C
las temperaturas elevadas determinan 
la destrucción de la mayor parte de 
los microorganismos patógenos 
Volteos
Permiten homogeneizar la mezcla
mejora la distribución de la humedad, los 
microorganismos y la temperatura. 
 Conviene realizarlos cada 12 a 15 días
Después de cada volteo la temperatura baja 5 o 10° C y sube de 
nuevo en caso de que el proceso no haya terminado 
Humedad
El porcentaje de humedad es de suma importancia 
para que los microorganismos puedan absorber 
los nutrientes.
Optima: 40-50%
 Si la humedad es muy baja se detiene la 
actividad microbiana.
 Si es muy alta, se saturan los poros e interfiere 
en la distribución del aire.
Relación C/N
 Optima: 25 a 30:1
 Si es mayor a 30, el proceso de 
compostaje es más lento hasta que el 
exceso de carbono es oxidado. 
 Si es menor a 25 se producen pérdidas 
considerables de nitrógeno en forma de 
amoniaco.
RELACIÓN CARBONO:NITROGENO DE 
ALGUNOS RESIDUOS
pH
En la 1ª fase el 
pH baja y se 
acidifica el 
material
En la 2º fase 
aumenta el pH, 
se pierde N en 
forma NH3
pH
Este valor depende de los materiales a 
compostar y varía durante el proceso.
Al final del proceso el pH disminuye 
(pH entre 7 y 8).
Tamaño de la partícula
 Los materiales gruesos deben picarse 
hasta un tamaño de 1,5-2 cm.
 Cuando los materiales son muy finos 
(lodos industriales o cloacales), deben 
incorporarse estructurantes (pajas 
virutas) que proporcionen una 
porosidad adecuada a fin de mejorar 
la aireación. 
CARACTERISTICAS DE UN 
COMPOST MADURO
 Olor: debe tener un olor similar a la 
tierra húmeda.
 Color: oscuro, parduzco
 Temperatura estable: no varía con 
el volteo del material.
 Humedad: 30-45%
 C/N: 10 – 15 :1
Incluye verificar algunas características específicas más 
las normas estatales o nacionales que existan
para asegurar la calidad agrícola y comercial del 
compost
La calidad de los compost depende de la materia prima 
(composición y naturaleza del los materiales, grado 
de digestión, contenido original nutrientes)
grado de adecuación de la misma y manejo del 
proceso. 
EVALUACION DEL COMPOST
INDICES DE CALIDAD DE UN COMPOST
 Los análisis químicos y físico-químicos más comunes incluyen pH,
conductividad eléctrica, amonio, C y N total o solubles en agua y
capacidad de intercambio catiónico.
 Uno de los índices más utilizados ha sido (y es) la relación C total/N
total, estableciéndose, en general, que en un compost maduro esta
relación debe ser < 20.
 Los indicadores microbiológicos que normalmente se determinan
son coliformes totales, coli fecal, Salmonella y huevos de parásitos
La madurez y estabilidad definen el grado de descomposición
de la materia orgánica durante el proceso de compostaje.
La estabilidad indica el nivel de actividad de la biomasa
microbiana, y la madurez el grado de descomposición de los
compuestos fitotóxicos producidos durante la fase inicial del
compostaje.
Indicadores mas comunes utilizados :
 estabilidad : test respirométricos (O2 , CO2), demanda O2
 madurez: test de germinación, concentración de NH3.
BENEFICIOS DE APLICAR COMPOSTAL 
UN SUELO
 Incrementa la porosidad y capacidad de retención
de agua del suelo
 Retiene nutrientes y los libera lentamente
 Incrementa y favorece el desarrollo de la
actividad biológica del suelo
 Aporta materia orgánica al suelo
La materia orgánica es un factor clave en la 
salud de un suelo y/o en su recuperación 
según su actividad biológica.
 Mejora la estructura del suelo
 Amortigua el pH del suelo, 
favoreciendo la disponibilidad de 
nutrientes para las plantas 
 Mejora resistencia de las plantas a 
patógenos
 Favorece sistemas de raíces
saludables, que disminuyen la
escorrentía.
USOS DEL COMPOST
 Abono orgánico
 Sustrato para producir plantines
 Agricultura orgánica o 
agroecológica
 Implementación de huertas
 Mulching
 Enmienda orgánica para 
recuperación de suelos 
degradados
BIBLIOGRAFIA
1. Herrando, C.; Krieger, S.; Gómez, S., Quero, E. y Cardozo, R. 
(2011). Avance en el estudio de la formulación de sustratos 
para almácigos flotantes de tabaco. VII Reunión Nacional 
Científico Técnica.
2. Krieger, S. Gómez, s. y Herrando, C. (2013) Caracterización 
de los compost de residuos de industrias azucareras y 
vitivinícolas para uso como enmienda orgánica. CONEBIOS III 
Libro de Resúmenes. CDR. ISBN 978-987-688-0381. Río 
cuarto.
3. Román P, Martínez, M. y Pantoja, A. (2013). Manual de 
compostaje del agricultor. Experiencias en América Latina.
Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la 
Agricultura (FAO).