¿Qué es el compostaje?

El compostaje es un proceso de degradación microbiológico aerobio de materiales orgánicos realizado en  condiciones controladas, en el que debido a la actividad microbiana se obtiene un abono orgánico o un sustituto de la turba, excelente para la agricultura llamado "compost".

Factores que afectan al compostaje

El compostaje es un proceso que tiene lugar en presencia de oxígeno, en el que se da una sucesión de condiciones diferentes debido a la actividad combinada de una amplia gama de bacterias y hongos que llevan a cabo la oxidación de la materia orgánica, con la consiguiente producción de calor, que eleva la temperatura de la masa, y de sustancias elementales útiles para la vida de las plantas. Los microorganismos proceden de la atmósfera, del agua, del suelo o de los mismos residuos. Cada grupo de microorganismos requiere una temperatura óptima para realizar su actividad y así podemos hablar de termófilos, mesófilos o criófilos.

Los factores más importantes, que hay que tener en cuenta para el control del compostaje son:

• Humedad: para  el transporte de los alimentos y productos de descomposición es necesaria la presencia de agua. Es importante que alcance unos niveles óptimos40 y 60%,  ya que si el contenido en humedad es muy elevado, el agua ocuparía todos los poros y el proceso se volvería anaerobio, es decir, se produciría una putrefacción de la materia orgánica y si el contenido de humedad es excesivamente bajo se disminuye la actividad de los microorganismos y el proceso es más lento o incluso puede llegar a interrumpir la actividad microbiana.

• Oxígeno: los organismos que intervienen en el proceso son aerobios, es decir, necesitan oxígeno para crecer y desarrollarse, por eso el residuo o mezcla de residuos que se desea compostar debe poseer una cierta porosidad que asegure la existencia en su interior del suficiente espacio para el aire. La concentración de oxígeno dependerá del tipo de material, textura, humedad, frecuencia de volteo y de la presencia o ausencia de aireación forzada.

• Nutrientes: sólo pueden ser objeto de compostaje los materiales que son biodegradables, es decir, asimilables por los microorganismos, y deben contener una cantidad equilibrada de elementos nutritivos. Especial importancia tiene la relación existente entre el carbono y el nitrógeno; se considera que el "ideal" es que esa relación esté comprendida entre 25:1 y 35:1. Si la relación carbono/nitrógeno es demasiado elevada, el proceso tiene lugar con lentitud, por falta de nitrógeno para cubrir las necesidades de los microorganismos. Por otra parte, si la relación es muy baja, tiene lugar un fenómeno de autorregulación que conduce a la pérdida del nitrógeno sobrante en forma de amoniaco. Conviene evitar las pérdidas de amoniaco porque supone pérdidas de un interesante elemento fertilizante y porque el amoniaco es un contaminante atmosférico. Después de carbono y nitrógeno, es importante, aunque en medida muy inferior, que los microorganismos cuenten con un adecuado suministro de fósforo. La relación carbono/fósforo óptima es cualquiera comprendida entre 120:1 y 175:1.

• pH: influye en el proceso debido a su acción sobre los microorganismos. En general los hongos toleran un margen de pH entre 5-8, mientras que las bacterias tienen menor capacidad de tolerancia (pH= 6-7,5).

• Acidez y alcalinidad: Los microorganismos no pueden vivir en ambientes excesivamente ácidos ni básicos

• Temperatura: Estas temperaturas de la masa se consigue de forma natural debido al calor generado en el proceso. Una primera elevación de temperatura señala que se ha iniciado el proceso biológico, con esto se eliminan gérmenes patógenos y semillas perjudiciales para las plantas; su posterior evolución determina el tipo de microorganismos que están actuando en cada momento.

En relación con la temperatura se distinguen en el compostaje varias fases, todas ellas importantes e imprescindibles:  

• Fase mesófila; inicial, de temperaturas no muy elevadas.

   

• Fase termófila; de temperaturas superiores a unos 45º C. En esta fase son eliminados elementos patógenos y semillas de malas hierbas.

   

• Fase de enfriamiento y maduración; la falta de alimentos hace que disminuya la actividad biológica y, en consecuencia, la generación de calor metabólico. Sin embargo, las transformaciones, que tienen lugar en ella, están muy relacionadas con la calidad del producto final.

Parámetros

Formas de realizar el compostaje

1.- Compostaje en montón

1.2.- Pila estática aireada

 

El aire se produce por  aireación  forzada, aireación inducida (succión) o una mezcla de ambas. Este  sistema puede consistir  en una red de tuberías de conducción de aire sobre las que se distribuye el material orgánico a degradar. La altura de las pilas suele oscilar  entre 2 y 2,5 cm. A menudo para aislar la pila, se dispone de una capa de compost cribado encima de la misma, evitando así los olores. Con esta técnica se evita el volteo periódico aportando el aire necesario de forma mecánica. En este caso es muy importante que éste pueda circular.

2.- Compostaje en silos Se emplea en la fabricación de compost poco voluminosos. Los materiales se introducen en un silo vertical de unos 2 a 3 metros de altura, cuyos lados están calados para permitir la aireación. El silo se carga por la parte superior y el compost ya elaborado se descarga por una abertura que existe en la parte inferior. A diferencia el anterior, el proceso es continuo y mucho más controlado.

3.- Compostaje en superficie

La materia orgánica se esparce directamente en el mismo lugar donde crecen las plantas, con la ventaja de que supone mucho menos trabajo y además, al cubrir el suelo, lo protegemos de la radiación solar. Debido a la lenta y progresiva descomposición de este método, resulta muy apropiado para plantaciones de árboles frutales, cultivo de cereales y de hortalizas.

	Materias primas utilizadas en compostaje   Para la elaboración del compost se puede emplear  materia orgánica, con la condición de que no se encuentre contaminada. No todos los compuestos orgánicos pueden ser asimilados por los microorganismos. Se denomina "Biodegradable" a aquella materia orgánica que, con mayor o menor dificultad, puede ser asimilada por los microorganismos. Algunos de ellos son: Cenizas. Pelo. Lana. Hojas. Estiércol y cadáveres de ganado. Paja y heno. Basuras domiciliaria: restos de alimentos.
Lodos de las estaciones depuradoras de aguas residuales, municipales e industriales. Residuos de la industria agroalimentaria: Papel y cartón, restos de café. Residuos de la industria de la madera: serrines, cortezas, restos de poda, etc.

Residuos adecuados para la elaboración del Compost

Residuos que no se deben utilizar: Heces de perros y gatos. Revistas. Pañales desechables. Filtros de cigarrillos. Ceniza de carbón. Residuos a evitar: Carne y pescado. Productos derivados de la leche.

Microbiología del proceso

El proceso de compostaje implica una compleja destrucción  de la materia orgánica  junto con la producción de ácido húmico para dar lugar a un producto final estable. Los microorganismos que participan en el proceso de compostaje pertenecen a diversas categorías. Las más importantes son bacterias, actinomicetos y hongos, aunque también intervienen protozoos y rotíferos.

Bacterias

Son organismos procariotas, es decir, con la organización celular más simple: sin ciertos orgánulos, sin núcleo verdadero, etc.

 

Se dividen en dos grupos: eubacterias (heterótrofas) y cianobacterias (fotosintéticas). 

 

Las bacterias son los organismos vivos más pequeños y los más numerosos en el procesos de compostaje, de manera que constituyen del 80% al 90% de los microorganismos existentes en un gramo de compost. Son responsables de la mayoría de los procesos de descomposición así como de la producción de energía calorífica en el compost. Se trata de un grupo de gran diversidad metebólica, usando un amplio rango de enzimas que degradan químicamente una gran variedad de materiales orgánicos.

 

Las bacterias que participan en el compostaje son mesófilas y termófilas. Las primeras son las que normalmente se encuentran en el suelo vegetal y producen ácidos. Las segundas son las responsables de la degradación de proteínas, lípidos y grasas.

Actinomicetos

Son organismos que se asemejan a hongos pero son realmente bacterias filamentosas. Carecen de núcleo pero crecen formando filamentos multicelulares como los hongos.

 

En el compostaje desempeñan un papel importante ya que degradan compuestos orgánicos complejos, tales como la celulosa, lignina, quitina y proteínas. Sus enzimas les permiten degradar químicamente los desechos duros como por ejemplo: cortezas, tallos, troncos, raíces, papeles..

 

Ciertas especies aparecen durante la fase termofílica y otras llegan a ser importantes durante la fase de enfriamiento, cuando solamente quedan los compuestos resistentes no degradados en fases anteriores a la formación del compost.

 

Los actinomicetos tienen forma alargada, se extienden a modo de tela de araña por toda la masa de compostaje. Hacia el final del proceso, en los 10 ó 15 cm. externos de la pila se hacen más visibles.

Hongos

Son organismos eucariotas, osmótrofos, unicelulares o multicelulares, carecen de clorofila y tienen una pared celular rígida (formada por quitina y celulosa).

 

Son los responsables de la descomposición de muchos polímeros complejos de la planta, tanto en el suelo como en le proceso de compostaje.

 

En el compost los hongos son importantes porque degradan los desechos resistentes, permitiendo a las bacterias continuar el proceso de descomposición una vez que la mayoría de la celulosa ha sido degradada.

 

Se separan y crecen produciendo muchas células y filamentos, y pueden atacar los residuos orgánicos que son demasiado secos, ácidos o tiene bajo contenido de nitrógeno para la descomposición bacteriana.

 

Los hongos son numerosos durante las fases mesofílica y termofílica. Cuando las temperaturas son altas gran parte de ellos se encontrarán en la capa externa del compost.

Protozoos

Los protozoos son animales microscópicos unicelulares, eucariotas y heterótrofos. Los encontramos en la fracción del agua del compost. Su papel en la descomposición es de menor importancia. Obtienen su alimento de la misma forma que las bacterias, pero además actúan como consumidores secundarios ingiriendo bacterias y hongos.

Rotíferos

Son una clase de asquelmintos que viven en el agua dulce, salada y en sitios húmedos. Son organismos pluricelulares que se encuentran en las películas de agua del compost. Se alimentan de materia orgánica y también ingieren bacterias y hongos. Resisten la desecación en estado de vida latente.

Producto final: Usos

La fertilidad de un suelo está relacionada directamente con el nivel de materia orgánica presente en el mismo     (denominado Humus). La materia orgánica mejora la estabilidad del suelo, aumentando la porosidad y capacidad de retención de agua, y capacidad exploratoria del sistema radicular de las plantas. El humus además, favorece la fijación de nutrientes y los mantiene más tiempo a disposición de los vegetales. El estado de agregación del suelo y el desarrollo de su flora microbiana se ven igualmente favorecidos.

Los residuos orgánicos adecuadamente compostados constituyen un material tipo humus, higiénico y libre de características desagradables. Por lo tanto el compost se puede emplear como abono y enmienda de suelos de usos agrícolas, hortícolas, forestales y de jardinería.

Se trata de conseguir un producto de calidad que tenga máxima aceptación en el mercado y que pueda competir con cualquier fertilizante orgánico que se esté utilizando en la actualidad.

Los ácidos resultantes de los procesos de degradación de la materia orgánica disuelven parte de los productos minerales del suelo y los hacen aprovechables para la nutrición de las plantas. La acción microbiana favorece la desaparición del efecto residual de la aplicación de herbicidas y otros productos fitosanitarios.

El nitrógeno contenido en el compost se encuentra en forma asimilable por las raíces, con la ventaja de ser retenido en la capa cultivable del suelo, evitando ser arrastrado por las aguas de lluvia o de riego a capas más profundas fuera del alcance del sistema radicular. la modificación de las características físico-químicas del terreno hace que se incremente el grado de disponibilidad del fósforo y potasio para las plantas.

El compost incorpora al terreno micro y oligoelementos ( cobre, magnesio, cinc, manganeso, hierro, boro, etc.) que son muy necesarios para la actividad y desarrollo vegetativo de las plantas; además reduce la erosión y mejora la estructura del suelo. Ayuda la crecimiento de raíces que retienen el suelo.

La lana en el compostaje

Ensayos

Las experiencias han sido realizadas en reactores que imiten las condiciones en que se va a encontrar el material en un sistema de compostaje de pilas dinámicas o de volteo.

Los objetivos que se pretenden con estos ensayos son:

• Aumentar la velocidad de degradación de la queratina mezclando la lana sucia con un residuo que sea fácilmente asequible y asimilable.

• Mejor conocimiento del papel que juega la queratina.

• Evitar la formación de aglomerados y sus consecuencias (instalación de condiciones anaerobias en el material).

• Comprobar si la presencia de paja puede evitar la necesidad de triturar el material compostado y puede ser empleado como agente estructurante.

• Comprobar si la adición de nitrógeno y fósforo mejora el proceso de compostaje.

• Utilización de lombrices autóctonas para mejorar las características del producto final.

El conocimiento de la existencia de grandes cantidades de queratina hizo que en la primera serie de experiencias, se considerase mezclar la "lana" con residuos de la obtención de patatas fritas o residuos de la selección y clasificación de cereales. Estos materiales en condiciones óptimas de humedad y de aireación mezclados con la "lana" , podrían promover el establecimiento de una rica vida microbiana. Se ensayon distintas proporciones pero en todos los casos se formaban grumos y esto dificultaba el desarrollo del proceso.

Se inició una segunda serie de experiencias en las que se utilizó como inóculo un extracto acuoso de tierra fértil. Se ensayaron distintos sistemas de aireación y adición del inóculo y se observó, que aunque en menor medida, seguían formándose grumos.

Con el objetivo de acortar el proceso de compostaje y evitar la aparición de grumos se realizaron otros experimentos:

• Mezclar la "lana" con paja de cereal.

• Añadir a la "lana" sola el inóculo anterior y/o distintas cantidades de nitrógeno y fósforo. La adición de éstos estuvo motivada por el hecho de que, con frecuencia, son elementos que se añaden a la paja para acelerar su compostaje.

De todas las experiencias los mejores resultados se obtuvieron cuando se utilizaba "lana" que se regaba con una solución diluida de los fertilizantes nitrogenado y fosforado.

También se ha llevado a cabo un proceso de VERMICOMPOSTAJE que se define como la degradación que sufre la materia orgánica cuando es digerida por lombrices. Este proceso se utiliza, bien para completar el compostaje, o bien, antes del compostaje. Para esta experiencia se emplean lombrices autóctonas previamente seleccionadas y clasificadas de la especie Eisenia foetida foetida.

Esta especie se caracteriza porque su cuerpo está dividido en segmentos (metámeros) que tienen sensiblemente  la misma estructura interna. Está dotada de seis riñones y cinco corazones, y su longitud varía entre 6 y 10 cm. Su cuerpo es cilíndrico y está revestido por una fina cutícula que permite la respiración, la cual se realiza a través de la piel. En correspondencia con la extremidad anterior (prostomio) se encuentran un grupo de células que pueden percibir el grado de acidez o de alcalinidad del terreno, así como los estímulos luminosos. Son hermafroditas insuficientes. Los huevos fecundados se abren al cabo de unas tres semanas y alcanzan la madurez sexual al cabo de tres meses. Se alimentan de restos vegetales procedentes de raíces o caídos al suelo, y de materia orgánica ya incorporada al suelo.

La presencia de lombrices permite crear unas condiciones de humedad, de ventilación y de pH favorables a los microorganismos descomponedores , además al reducir el tamaño de las partículas de la materia orgánica, los gusanos hacen más accesible este material a las acciones enzimáticas de los microorganismos. Ingieren diariamente una cantidad de comida equivalente prácticamente a su propio peso, y expelen el 60% transformado en humus. Una lombriz produce aproximadamente 0.3 gr. de humus diariamente, por lo que en pequeñas superficies se pueden procesar grandes cantidades de residuos.

Se observa que las lombrices mueren cuando el sustrato empleado es lana sin compostar y que en cambio, se desarrollan bien en el producto obtenido al compostar una mezcla de "lana sucia" con residuos de la fabricación de patatas fritas o residuos de cereales.

Primeras Conclusiones

• Para el compostaje de la 'lana sucia' se hace necesaria la mezcla con otros materiales ricos en compuestos más fácilmente biodegradables que la queratina, principal componente de la lana.

• Conviene que los materiales empleados sean ricos en nitrógeno y, quizás, en fósforo.

• Las proporciones en que se debe mezclar la 'lana sucia' no deben ser demasiado elevadas. La lana debe de estar en bastante menor proporción que el resto de los materiales, por sus características de biodegradabilidad y para evitar la obtención de un producto de alta conductividad eléctrica: característica imprescindible para su utilización en semilleros.

• El compostaje tendrá bastante duración, para dar tiempo a la biodegradación de la queratina.

• La adición de 'lana sucia' a materiales, cuyo comportamiento frente al compostaje es conocido, será muy beneficiosa porque la 'lana sucia' aportará, al producto final, importantes cantidades de nitrógeno y potasio. El producto final entrará con facilidad en la categoría de abono orgánico y, si los materiales complementarios son ricos en fósforo o, al final, se añade fósforo, podrá ser comercializado como abono organo-mineral.

• El uso de lombrices evitaría el proceso de trituración y al mismo tiempo mejora las características agronómicas del producto final. El vermicompost es un fino material como la turba, con la estructura óptima, porosidad, ventilación, drenaje y capacidad de retención de humedad. El vermicompost mejora la disponibilidad de alimento para las plantas y actúa como un complejo fertilizador en gránulos.

Desde Abril del 2004 se están montando PILAS de compostaje en Amayuelas de Abajo, un municipio ecológico de Palencia, que están compuestas de lana y otros residuos ( gallinaza, patatas de desecho, etc..). Las actividades que se están llevando a cabo en estos momentos consisten en el control diario individualizado de las PILAS (temperatura), el volteo y el riego semanal de las mismas, así como análisis fisicoquímicos tanto de los componentes de las mezclas como de los productos resultantes.

Amayuelas de Abajo (Palencia)

Conclusiones finales

El compostaje en pilas dinámicas a escala real y en unas condiciones climatológicas tan adversas se aleja mucho del caso óptimo de compostaje. El tamaño de la pila es un factor a tener en cuenta, así como el porcentaje óptimo en el que debe de entrar la lana en la mezcla (z 10 %). La presencia en la mezcla de residuos animales es la más adecuada, ya que la existencia de ciertos microorganismos y enzimas provenientes del tracto intestinal de los animales favorece activamente la degradación de la lana.

            Una predigestión de la lana antes de introducirla en la pila de compostaje permitiría mejorar el proceso de compost con lana, e incluso permitiría aumentar el porcentaje de lana en la mezcla (resultados pendientes).

            Los compost estudiados, no son aptos para su utilización como sustrato vegetal, al menos en las proporciones ensayadas, ya que la excesiva salinidad es un factor limitante para la germinación y crecimiento vegetal, y afecta negativamente al desarrollo microbiano y su actividad. Sin embargo, si son aptos para ser utilizados como fertilizantes. Hay que indicar, sin embargo, que la salinidad detectada no es aportada por la lana, sino por el resto de componentes, especialmente los de origen animal.

            La fertilización solo con compost no parece ser la mejor estrategia, pero si puede ser una buena alternativa el incorporar a los suelos de Tierra de Campos la mitad del nitrógeno como abono orgánico (compost) y el otro 50 % como abono mineral. Esta alternativa supone un ahorro de casi 37 €/ha en fertilizantes, siempre que no se tome en cuenta el coste de producción del compost.

            Las plantas de pradera necesitan aportes importantes de nitrógeno en las primeras fases del cultivo, y el compost tiene que ir acompañado de abono mineral para suplir estas necesidades iniciales. Si puede ser interesante en fases del cultivo más avanzadas ya que el compost proporciona una fuente de nutrientes importantes. También se ha podido observar un mayor contenido de agua en suelo, y por lo tanto un menor estrés hídrico en las plantas.

            La realización de compostaje a media escala puede llevarse a cabo por explotaciones agroganaderas de cierto tamaño, cooperativas, mancomunidades u otro tipo de asociaciones que operen en el entorno rural. Además en el caso de compostaje con participación de la lana, los residuos de origen ganadero son los que mejor funcionan.

            La digestión anaerobia de la lana con otros residuos, surgió a modo experimental, y sería una de las próximas vías de investigación en la que se podría profundizar, ya que la producción de energía sostenible es una de las líneas principales emprendidas desde las administraciones (resultados pendientes).

            El compostaje es un proceso seguro y medioambientalmente compatible siempre que se cumplan unas mínimas medidas en cuanto al manejo de los materiales y la elección del terreno donde se va a realizar la actividad

            En cuanto a los requerimientos legales, la valorización y el transporte de residuos requieren de un conjunto de autorizaciones administrativas que han de cumplimentarse adecuadamente y de forma obligatoria. Estas autorizaciones varían según la legislación de la comunidad autónoma.

            Finalmente, se ha hecho un estudio de viabilidad de la creación de una pequeña entidad dedicada al compostaje de residuos agroganaderos, teniendo en cuenta que uno de los fines de dicha entidad sea la de la valorización de la lana mediante técnicas de compostaje. La inversión no se recupera hasta el sexto año, pero el negocio es económicamente rentable a medio y largo plazo.

Ensayos con ganaderos

Asociación Colectivo para el Desarrollo Rural de Tierra de Campos

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