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Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
Rev. Int. Contam. Ambie. 30 (1) 91-100, 2014
INFLUENCIA DE LA FRECUENCIA DE VOLTEO PARA EL CONTROL DE LA HUMEDAD DE
LOS SUSTRATOS EN EL COMPOSTAJE DE BIORRESIDUOS DE ORIGEN MUNICIPAL
Edgar Ricardo OVIEDO OCANA
1,2
*, Luis Fernando MARMOLEJO REBELLÓN
1
y
Patricia TORRES LOZADA
1
1
Grupo de Investigación Estudio y Control de la Contaminación Ambiental, Universidad del Valle, Calle 13
# 100 – 00, A.A 25360, Cali, Colombia
2
Escuela de Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería Físico-mecánicas, Universidad Industrial de Santander,
Cra. 27 con calle 9, Bucaramanga, Colombia
* Autor responsable; edgar.oviedo@correounivalle.edu.co, eroviedo@uis.edu.co
(Recibido enero 2013, aceptado noviembre 2013)
Palabras clave: aireación, calidad producto, proceso biológico, residuos orgánicos, sustratos
RESUMEN
Los sustratos del compostaje de biorresiduos de origen municipal (BOM) se caracte-
rizan por el alto contenido de humedad que puede afectar la evolución del proceso de
transformación aerobia de la materia orgánica. Una estrategia de control de la humedad
durante el proceso de compostaje es el incremento en la frecuencia de volteo de las
pilas. Este estudio evaluó la infuencia de la aplicación de esta estrategia para el control
de la humedad inicial en el compostaje de BOM, para lo cual se montaron dos tipos
de pilas a escala piloto (570 kg) con diferente frecuencia de volteo durante las cuatro
primeras semanas del proceso; la pila A con al menos dos volteos semanales y la pila
B con seis volteos semanales. Los resultados indican que el aumento en la frecuencia
de volteos fue efectivo para reducir la humedad inicial de los sustratos, obteniendo una
mayor tasa de degradación de la materia orgánica, que se refejó en un 20 % menos del
tiempo de duración de las fases mesofílica, termofílica y de enfriamiento y además, en
un mayor mantenimiento de las temperaturas de higienización (siete días adicionales).
El incremento en la frecuencia de volteo disminuyó el contenido de nutrientes (N
Total
,
P
Total
y K
Total
) y del carbono orgánico total (COT) y por ende el valor agronómico del
producto, no obstante, se Favoreció la disminución de sustancias ±totóxicas alcanzando
un mayor índice de germinación y menores valores de conductividad eléctrica.
Key words: aeration, product quality, biologic process, organic waste, substrate
ABSTRACT
Substrates of biowaste composting are characterized by high moisture contents that
affects the aerobic transformation of organic matter. A strategy for moisture control
on the process is achieved by increase of turning the pile to a certain frequency. This
study assesses the infuence oF this strategy For the initial moisture control in biowaste
composting. Two types of pilot-scale piles were assessed with different turn frequencies
during the ±rst Four weeks oF the process. Pile A was turned at least two times per week
and pile B six turns per week. Results show that the increase on the turn Frequency
E.R. Oviedo Ocana
et al.
92
was effective for reducing initial moisture of the substrates. A high degradation rate
of organic matter was achieved. This was reFected in a shorter duration of the meso
-
philic, termophilic and cooling phases (20 % less time). ±urthermore, the sanitation
temperatures were kept for seven additional days. The increase on the turn frequency
inFuences the nutrient content and COT decrease and hence the agronomic value of
the product. In addition, this increase favored the reduction of phytotoxic substances
allowing a higher germination index and less electric conductivity.
INTRODUCCIÓN
La calidad del compost depende de las caracte-
rísticas ²sicoquímicas de los sustratos, del control
del proceso así como del tiempo de maduración del
producto (Chiumenti
et al.
2005, Hargreaves
et al.
2008, de Guardia
et al.
2010). Estudios desarrollados
en Colombia muestran que el compostaje de biorre-
siduos de origen municipal (BOM) se caracteriza
porque sus sustratos contienen una alta proporción
de residuos de alimentos sin procesar (Marmolejo
2011), tales como residuos de frutas y vegetales
que presentan una alta humedad que pueden afectar
adversamente la porosidad del material y la difusión
de oxígeno (Abd El Kader
et al.
2007, Jolanun
et al.
2008, Krogmann
et al.
2010) favoreciendo procesos
anaerobios, caídas en el pH, disminución en la tasa de
degradación, generación de olores y baja calidad del
producto (Diaz y Savage 2007, Sundberg y Jonsson
2008, Guo
et al.
2012).
En instalaciones de compostaje que tratan sus-
tratos con una alta humedad y que son de rápida
degradación como los residuos de alimentos, se
requiere una cuidadosa selección de tecnología y
mayores controles operacionales (Krogmann
et al.
2010); en este tipo de instalaciones se han establecido
estrategias para el control de la humedad, tales como
la incorporación de materiales de soporte y el incre-
mento en la tasa de aireación (Epstein 2011). Con
respecto a la incorporación de materiales de soporte,
éstos son aplicados para suministrar porosidad a la
materia prima y soporte estructural para mejorar la
aireación (Haug 1993, Diaz y Savage 2007, Epstein
2011); no obstante, la disponibilidad de los materiales
puede ser limitada o incrementar los costos de adqui-
sición y transporte, por lo que deben ser estrictamente
seleccionadas (Adhikari
et al.
2009).
De otro lado, la aireación inFuye en la e²ciencia
del proceso y es uno de los parámetros más importan-
tes para ser optimizados, debido a su efecto sobre las
tasas de degradación y maduración (Tiquia 2010). La
selección del método de aireación depende de la natu-
raleza del sustrato, siendo los métodos más comunes,
el volteo de pilas (o hileras) o la aireación forzada;
ambos tipos han demostrado ser adecuados para un
amplio rango de sustratos (Cayuela
et al.
2006). Diaz
y Savage (2007) mencionan que la aireación, además
de suministrar oxígeno a la masa de compostaje, sirve
para el adecuado control de la humedad, encontrán-
dose las mayores pérdidas de agua en la aireación por
volteos (Epstein 2011).
En sistemas de compostaje de BOM a pequeña es-
cala de países en desarrollo se requiere la instalación
de tecnologías apropiadas al contexto, tales como ai
-
reación con volteos de pilas o aireación forzada (OPS
et al.
2010); Kalamdhad y Kazmi (2009) indican que
los volteos tienen la ventaja de exponer el material
fresco a la colonización microbiana, conducen a la
liberación de NH
3
retenido en las pilas y cuando se
aumentan las frecuencias de volteo durante el proce-
so, se acorta el período de estabilización activa. No
obstante, una mayor frecuencia de volteo requiere una
labor intensiva (Getahun
et al.
2012), por lo que es
necesario establecer un régimen apropiado de volteos
para conseguir un proceso efectivo.
Dadas la alta humedad de los sustratos del com-
postaje de BOM en países en desarrollo, la necesidad
de identi²car medidas de operación que permitan
controlar el exceso del contenido inicial de la hume
-
dad en el proceso de compostaje y el reconocido rol
que tiene la frecuencia de volteo para su reducción
(Golueke y McGauhey 1953), este artículo muestra
los resultados de la evaluación de la inFuencia de
la frecuencia de volteo en el comportamiento de
variables ²sicoquímicas del proceso de compostaje
de BOM (temperatura, pH y humedad), así como en
variables de calidad del producto, con el objetivo de
contribuir al mejoramiento del funcionamiento de los
sistemas de compostaje de BOM de pequeña escala
en el contexto de países en desarrollo.
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio fue realizado en el municipio de Versa-
lles, Departamento de Valle del Cauca (Colombia). El
INFLUENCIA DE LA FRECUENCIA DE VOLTEO EN EL COMPOSTAJE DE BIORRESIDUOS
93
municipio se encuentra a una altitud de 1860 msnm y
en el estudio presentó una temperatura ambiente pro-
medio de 18.9 ºC ± 1.4 ºC. Los sustratos empleados
en el estudio provienen de los BOM separados en la
fuente, recolectados selectivamente por la empresa de
aseo y transportados a la planta de compostaje. Estos
sustratos estuvieron almacenados por cuatro días en
las viviendas, antes de ser recolectados.
Se montaron dos tipos de pilas a escala piloto
con diferente frecuencia de volteo durante las cuatro
primeras semanas del proceso; la pila A con al menos
dos volteos semanales y la pila B con seis volteos
semanales. Posterior a las cuatro semanas, se realizó
al menos un volteo por semana para ambos tipos de
pilas. El volteo fue realizado manualmente, siguien-
do las recomendaciones indicadas por Dulac (2001).
Previo al montaje, se extrajeron materiales no degra
-
dables y los sustratos fueron triturados manualmente,
alcanzando tamaños de partícula entre 5 y 7 cm. Las
pilas tuvieron un tamaño de 570 kg y se conformaron
de forma cónica, con altura entre 0.8 y 1.0 m y se
ubicaron en iguales condiciones ambientales, en un
espacio cubierto. Se determinó la composición físi-
ca de los sustratos, clasifcándolos en: i) alimentos
procesados, ii) alimentos sin procesar, iii) papel y
cartón, iv) residuos de poda y jardín y v) impurezas.
El experimento consideró montajes previos desarro
-
llados bajo condiciones controladas por los autores
(Marmolejo
et al.
2010, Marmolejo 2011), en los que
se han incluido tres réplicas por tratamiento y se ha
encontrado un comportamiento y valores similares
para los parámetros en cada unidad experimental.
Durante el proceso la temperatura fue medida
diariamente en el centroide de la pila; la medición
se realizó con un termómetro de carátula de 70 cm.
El pH y la humedad se midieron diariamente durante
la primera semana del proceso y posteriormente al
menos tres veces por semana; para la medición de
estas variables se tomó una muestra representativa
de 200 g proveniente de cuatro puntos opuestos de
cada pila que luego eran integrados (Sullivan y Mi-
ller 2001). La medición del pH se realizó utilizando
el método potenciométrico, con un pHmetro WTW
Modelo 315i, empleando agua destilada y material a
analizar en una relación 5:1 (v/v). Para la humedad
se empleó un analizador de humedad Ohaus MB-35.
El contenido de humedad de las pilas se mantuvo
por encima del 30 % mediante la humectación con
agua del acueducto municipal. Con la información
recopilada se llevó a cabo un análisis descriptivo del
comportamiento de la temperatura, la humedad y el
pH relacionándolos con las condiciones operaciona-
les de las pilas.
Una vez concluido el período de monitoreo, se
tomaron cinco submuestras de cada unidad expe
-
rimental que luego fueron integradas para obtener
una muestra representativa de cada pila; este pro-
cedimiento se efectuó siguiendo lo establecido por
Sullivan y Miller (2001). Posteriormente se reali-
zaron análisis de pH, humedad, potasio total (K),
FósForo total (P) y carbono orgánico oxidable total
(COT) siguiendo los métodos expuestos en la Norma
Técnica Colombiana (NTC) 5167 (ICONTEC 2003),
y el nitrógeno total (N
Total
) conforme a lo indicado en
la NTC 370 (ICONTEC 1997). Los análisis de cada
una de las muestras fueron realizados por duplicado;
en caso de que se presentaran coefcientes de varia
-
ción (CV) mayores a 15 % para algún parámetro, se
repetían nuevamente los análisis. La información de
calidad del producto se comparó con los estándares
de calidad de la Norma Técnica Colombiana (NTC
5167) y se contrastó con los resultados presentados
en otros estudios relacionados. Adicionalmente, se
determinó la conductividad eléctrica (CE) y el índice
de germinación (IG) del producto; la CE se realizó
por el método potenciométrico con un conductímetro
WTW modelo 325 y los ensayos de germinación se
efectuaron determinando la sensibilidad del rabanito
(
Raphanus sativus)
a los productos y siguiendo los
procedimientos establecidos en la INN (2004) y
Varnero
et al.
(2007).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Composición física y calidad de sustratos
Los BOM presentaron un predominio de ali-
mentos sin procesar (95 %), seguidos en su orden
por alimentos procesados (2.8 %), restos de poda y
jardín (1.4 %), impropios (0.5 %) y residuos de papel
y cartón (0.4 %). Esta tendencia ha sido reportada
previamente en estudios desarrollados en la localidad
(Marmolejo 2011). Con respecto a los alimentos sin
procesar, predominan cáscaras de frutas y vegetales,
entre las que se encuentran en mayor proporción
las de plátano, yuca, naranja, maracuyá, cebolla,
aguacate, frijol y mazorca; este tipo de residuos
se caracterizan por tener materia orgánica de fácil
degradación (Krogmann
et al.
2010). El
cuadro I
presenta los análisis fsicoquímicos realizados a los
sustratos de la localidad.
La humedad presenta valores superiores al rango
superior recomendado por diversos autores para el
inicio del proceso (55 - 65 %) (StentiFord 1996,
Chiumenti
et al.
2005); el alto valor está asociado a
la presencia de residuos de frutas y vegetales (Epstein
E.R. Oviedo Ocana
et al.
94
2011) el cual puede tener un efecto en el arranque
del proceso de compostaje.
Los sustratos del proceso se caracterizan por
presentar un pH ácido, bajos contenidos de COT
y P
Total
, así como una relación C/N fuera del rango
recomendado por diversas fuentes (Agnew y Leonard
2001, Diaz y Savage 2007, Stentifod y de Bertoldi
2010) para el inicio del proceso de compostaje. El
N
Total
presenta valores típicos para BOM (Krog-
mann
et al.
2010, Epstein 2011) mientras que el alto
contenido de K reportado para estos sustratos está
asociado con la signifcativa presencia de residuos
de cáscaras de plátano, reportada también en otros
estudios (Kalemelawa
et al.
2012).
Comportamiento de la temperatura, humedad
y pH
Temperatura y humedad
. La
fgura 1
presenta el
comportamiento de la temperatura (líneas continuas)
y de la humedad en las unidades estudiadas (líneas
discontinuas). De igual manera, se observa en la
parte inFerior de la fgura, tanto los volteos manuales
efectuados como las ocasiones en las que fue nece-
sario humectar ambos tipos de pilas. Los volteos
y las humectaciones tienen una representación del
momento en que fueron realizadas en la escala de
tiempo planteada y no tienen signifcado en los ejes
de las ordenadas.
En general se observa un comportamiento típico
de temperatura del proceso de compostaje, con fases
secuenciales mesofílica (< 45 ºC), termofílica (> 45
ºC), enfriamiento (o segunda mesofílica) y madura-
ción (T ambiente) (Chiumenti
et al.
2005). La pila
B alcanzó en menor tiempo tanto la temperatura del
rango termofílico (2 días) como la del mayor pico (12
días) en comparación con la pila A que presentó 3 y 16
días respectivamente. Estos resultados guardan simi-
litud con lo indicado por Tiquia
et al.
(2002), quienes
encontraron en el compostaje de estiércol porcino un
menor tiempo de duración de la fase termofílica en
las pilas con volteo que en las pilas estáticas.
La duración total de las fases mesofílica y termo-
fílica fue dos días menor en la Pila B que en la A,
resultado similar al reportado en el compostaje de
diferentes sustratos por Jiang
et al.
(2011) (residuos
de estiércol porcino y tallos de maíz) y por de Guardia
et al.
(2008) (mezcla de virutas de madera y lodos),
quienes mencionan que la temperatura incrementa
y decrece más rápido a mayores tasas de aireación.
Guo
et al.
(2012) realizando compostaje con estiér-
col porcino, encontraron un comportamiento similar
e indican que se presenta porque la mayor tasa de
10
20
30
40
50
60
70
80
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
56
60
64
68
72
76
80
84
88
92
96
100
104
108
112
116
120
124
128
Humedad (%)
Temperatura (ºC)
Tiempo (días)
Temperatura Pila A
Temperatura Pila B
Volteos Pilas A
Volteos Pila B
Humectación A
Humectación B
Humedad A
Humedad B
Fig. 1.
Comportamiento de la temperatura y la humedad en las unidades estudiadas
CUADRO I.
CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DE
LOS SUSTRATOS DEL PROCESO
Variable
Unidades
Promedio
Rango
CV
Humedad
1
%
72.14
--
--
pH
1
Unidades
4.57
--
--
COT
2,3
%
30.3 ± 2.9
[24.9 – 35.4]
9.5 %
N Total
2,3
%
1.7 ± 0.6
[1.2 – 3.4]
35.2 %
C/N
--
19.3 ± 4.5
[10.4 – 25.9]
23.3 %
K
2,3
%
1.7 ± 0.3
[1.1 – 2.7]
18.8 %
P
2,3
%
0.24 ± 0.1
[0.11 – 0.43]
39.6 %
Nota:
1
Medidos en los sustratos procesados;
2
Muestras en
base seca (b.s.),
3
Procesamiento estadístico de 24 muestras
INFLUENCIA DE LA FRECUENCIA DE VOLTEO EN EL COMPOSTAJE DE BIORRESIDUOS
95
aireación conduce a mayor tasa de degradación y
pérdidas de humedad y calor.
En ambos casos, el rápido inicio del proceso está
relacionado con la presencia de fracciones fácilmente
biodegradables en los residuos de alimentos como
azúcares, proteínas y aminoácidos (Krogmann
et al.
2010, Jiang An
et al.
2012); sin embargo, se observa
que el incremento en la frecuencia de la aireación
propició mejores condiciones tanto para el suministro
de oxígeno como para el manejo de la humedad de los
sustratos. Lo encontrado en esta fase coincide con lo
planteado por Haug (1993), Smith y Hughes (2004) y
Tiquia (2005), quienes indican que mayor aireación
por volteo durante la fase inicial de descomposición
intensifca la actividad de los microorganismos, acor
-
tando el periodo de estabilización activa. Asimismo,
puede estar relacionado con el hecho de que los vol-
teos mejoran la homogeneización del sustrato, que
permite a los microorganismos transformar material
que no habían alcanzado a degradar previamente
(Getahun
et al.
2012).
Con respecto a la humedad, el comportamiento
presentado durante las primeras dos semanas muestra
una mayor reducción de humedad en la pila B, lo cual
está asociado a una mayor tasa de degradación, que
se reFeja en el mayor calor generado en este periodo
y que conduce a la evaporación. Este comportamiento
también es reportado por Kalamdhad y Kazmi (2009)
en procesos de compostaje a escala de laboratorio
empleando estiércol bovino, vegetales y aserrín.
Los mayores picos de temperatura se presenta-
ron en la pila B, que tuvo temperaturas de hasta 74
ºC mientras que la pila A alcanzó una temperatura
máxima de 64 ºC, mostrando la necesidad de un mo
-
nitoreo cuidadoso para el control de la temperatura
en las pilas con mayor aireación. Similares resultados
encontraron Abd El Kader
et al.
(2007), quienes
concluyen que el volteo, que incrementa la aireación
natural, permitió alcanzar las mayores temperaturas
del proceso. De otro lado, la pila B tuvo tempera-
turas mayores a 60 ºC por una duración de 11 días
mientras que la A por 4 días, lo que permite alcanzar
mejores condiciones de higienización, acorde con lo
indicado por Krogmann
et al.
(2010). En ambos tipos
de pilas, se cumple el rango de temperatura (60 a 70
ºC) y tiempo de duración de este rango (24 horas)
para la destrucción de patógenos y semillas durante
el proceso, como es sugerido por Tchobanoglous
et
al.
(1994).
La reducción signifcativa de la humedad en la
etapa termo±ílica del proceso se extiende desde el
día 10 hasta el 28, momento en el cual se necesitó
hidratar la pila B con el propósito de mantener la
humedad necesaria para la actividad biológica. Se
presentaron oscilaciones continuas en la humedad
entre los días 28 y 71, las cuales se asocian con la
frecuencia de volteos, pérdida de agua y humectación
para mantener el contenido de humedad en los ran-
gos recomendados para el proceso (mayor a 40 %)
(Diaz y Savage 2007). Es importante mencionar que
durante el proceso se requirió efectuar humectación
en cinco oportunidades en la pila B. En contraste, la
pila A presentó un descenso menos pronunciado de la
humedad, que se manifestó en una menor hidratación
(tres veces) y requerimiento de hidratación (32 % de
agua requerida por la pila B).
En la fase de enfriamiento se transforman com-
puestos de difícil degradación y la temperatura
decae lentamente (Chiumenti
et al.
2005, Guo
et
al.
2012), fase que se alcanzó en menor tiempo en
la pila B (26 días) en comparación con la pila A
(28 días). Esto puede estar asociado a los continuos
volteos y humectaciones (tres veces) realizadas en
esta fase en la pila B, que mantuvieron un mejor
ambiente para la actividad microbiológica. La fase
de maduración ±ue más extendida en la pila B, que
presentó una duración de 66 días para alcanzar la
temperatura de 24 ºC (la menor temperatura obteni-
da) mientras que la pila A alcanzó la temperatura de
22 ºC en 51 días. Esto coincide con lo reportado por
Brito
et al.
(2008) quienes concluyen que el volteo
incrementa la tasa de mineralización de la materia
orgánica, pero después de las cuatro primeras se-
manas, se presenta una estabilización similar de la
materia orgánica en comparación con técnicas de
compostaje estático.
pH
. La
fgura 2
presenta el comportamiento del
pH en los dos tipos de unidades estudiadas; las pilas
A y B presentan valores similares, situación también
reportada por Arslan
et al.
(2011) en su estudio,
quienes emplearon diferentes tasas de aireación y no
encontraron diferencias en los valores del pH. Desde
el inicio del proceso, el pH de ambas pilas presentó
valores ácidos hasta el día 2 del proceso; autores
como Smårs
et al.
(2002) y Sundberg
et al.
(2004)
indican que esta acidez se asocia con la temprana
producción de ácidos grasos, que es producto de la
descomposición microbiana de la materia orgánica
fácilmente degradable (de Bertoldi
et al.
1983, Chiu-
menti
et al.
2005,).
Desde el día 4 hasta fnalizar el proceso, el pH
presentó valores en el rango alcalino. Bech-friis
et al.
(2001) indican que la descomposición de ácidos or-
gánicos es seguida por un rápido incremento en el pH
causado por la transformación de nitrógeno orgánico
E.R. Oviedo Ocana
et al.
96
en nitrógeno amoniacal, situación que debe ser con-
trolada ya que el incremento en el pH, asociado con
altas temperaturas, puede promover la volatilización
del NH
3
(de Bertoldi
et al.
1983); adicionalmente, las
mayores frecuencias de volteo pueden incrementar
dichas pérdidas (Guo
et al.
2012). Otros elementos
que contribuyen al incremento del pH son la libera-
ción de CO
2
, la aireación de la biomasa (Haug 1993)
y el aumento en la concentración de bases catiónicas
solubles en agua causadas por la descomposición de
la materia orgánica (Kalemelawa
et al.
2012).
Los elevados valores alcalinos en ambos tipos de
pilas se deben probablemente al gran contenido de
potasio que caracteriza a estos sustratos y que está
asociado a la alta presencia de cáscaras de plátano en
los BOM. De acuerdo con Kalemelawa
et al.
(2012)
el ion potasio disponible en forma soluble en agua,
combinado con ácidos bicarbonatos (HCO
3
) produci-
dos durante la mineralización de la materia orgánica,
puede formar una base fuerte como el hidróxido de
potasio (KOH). En este caso, la frecuencia en la
aireación no tuvo un efecto en la disminución de los
elevados valores de pH encontrados en las fases de
enfriamiento y maduración. Estos valores básicos
en el producto Fnal se han reportado en estudios
previos desarrollados por los autores Marmolejo
(2011) y Marmolejo
et al.
(2010). Brito
et al.
(2008)
recomiendan que los productos con valores de pH
básicos pueden ser mezclados con otros materiales
de pH bajos, de manera que puedan ser aplicados en
diferentes usos.
Calidad del producto
El
cuadro II
presenta los resultados de calidad
de los productos de las pilas A y B. Con respecto a
la humedad, los productos alcanzaron valores que
cumplen con lo establecido en la norma colombiana
para este parámetro. Se observan valores similares
CUADRO II
. CALIDAD DE LOS PRODUCTOS FINALES EN LAS
PILAS A Y B
Parámetro
Unidades
A
CV
A
B
CV
B
NTC 5167
Humedad
1
%(m/m)
21.00
2.70
22.00
5.60
< 35
pH
Unidades
9.81
--
9.80
--
> 4 y < 9
COT
1
%(m/m)
9.59
6.73
8.62
0.56
> 15
N
total
1
%(m/m)
1.38
7.10
1.27
1.34
> 1
3
C/N
1
--
6.95
--
6.79
--
--
K
1
%(m/m)
2.62
6.00
1.94
9.50
> 1
3
P
1
%(m/m)
0.27
6.79
0.21
6.03
> 1
3
CE
dS/m
4.81
--
4.21
--
--
IG
2
%
28.8
4.87
39.5
30.54
--
Nota: Muestras en base seca (b.s.); CV: CoeFciente de variación;
1
n = 2
muestras;
2
n =3 muestras;
3
valor
mínimo de reporte
Fig. 2.
Comportamiento del pH en las unidades estudiadas
0
2
4
6
8
10
02
04
06
08
0
100
120
140
pH (unidades)
Tiempo (Días)
pH Pila A
pH Pila B
INFLUENCIA DE LA FRECUENCIA DE VOLTEO EN EL COMPOSTAJE DE BIORRESIDUOS
97
en ambos tipos de pilas, aunque fue necesaria una
mayor hidratación en la pila B para mantener el nivel
de humedad necesario para la actividad biológica.
Para el caso de la humedad y el pH no se presen-
taron diferencias importantes entre los productos,
situación similar a la reportada por Tirado y Michel
(2010) quienes indican, en el compostaje de estiércol
bovino, que no se presentaron diferencias signiFca
-
tivas asociadas a la frecuencia de volteo para ambos
parámetros.
Las principales diferencias observadas entre los
productos de los dos tipos de pilas, son en el conteni-
do de N, K, P y COT, encontrándose menores valores
en la pila B. En relación con el menor contenido de
N
total
en la pila B, otros autores (Tiquia
et al.
2002,
Getahun
et al.
2012, Guo
et al.
2012) también repor-
tan menores valores cuando se aumenta la frecuencia
de los volteos de las pilas de compostaje, debido
a la liberación del NH
3
. Esto sucede debido a que
la mayor aireación aumenta la transformación de
NH
3
acuoso a NH
3
gaseoso el cual, debido a la alta
temperatura y pH, puede ser volatilizado durante
los volteos. A pesar de una mayor pérdida de N en
la pila B, ambos productos cumplen con los valores
mínimos de reporte para este parámetro estipulados
en la norma colombiana.
El impacto de la pérdida de N en pilas con ma-
yor frecuencia de volteo no fue signiFcativo en este
experimento, debido al contenido inicial del N en
los sustratos; no obstante cuando este contenido es
bajo, puede incidir negativamente en la calidad del
producto Fnal, disminuyendo su valor agronómico.
Abd El Kader
et al.
(2007) recomiendan considerar
la relación C/N de los sustratos para la programación
de la aireación, de manera que se minimicen las pér-
didas cuando la relación no es la recomendada para
el inicio del proceso.
Los menores valores en COT y P
Total
en la pila B
pueden asociarse a una mayor mineralización de estos
elementos, debido a la disponibilidad de oxígeno en
el medio que permitió más actividad biológica. En
este estudio, ninguno de los dos parámetros en am-
bos tipos de pilas cumple con los valores mínimos
de reporte de la norma técnica, lo que está asociado
al bajo contenido del COT y P
Total
en los sustratos
procesados. Tiquia
et al.
(2002) también encontra-
ron en el compostaje de estiércol bovino, menores
valores de COT, P
Total
y K
Total
en los tratamientos que
incluían mayores frecuencias de volteo de las pilas.
La relación C/N presentó valores bajos e inferiores
a los recomendados por diversos autores (Barberis
y Nappi 1996, Sullivan y Miller 2001), lo que está
asociado al bajo contenido de COT encontrado en
los productos; estos bajos valores en la C/N pueden
causar toxicidad a las plantas por la liberación de
amonio (Tiquia 2010).
La CE es una medida indirecta del contenido
de sales asociada a la presencia de sodio, cloruro,
potasio, nitrato, sulfato y sales de amonio, que
en elevadas concentraciones son tóxicas para las
plantas e inhiben su crecimiento (Hargreaves
et al.
2008, Sullivan y Miller 2001). En esta evaluación
se encontró que la pila B presentó menor valor, lo
cual puede estar asociado a una mayor liberación de
sales minerales y de iones de amonio (volatilización
del amoniaco) a través de la descomposición de la
materia orgánica; sin embargo, ninguno de los dos
productos presentó valores inferiores a los rangos
recomendados por Koivula
et al.
(2004) (4 dS/m),
Dinambro
et al.
(2006) (< 2 dS/m), Benito
et al.
(2006) (< 0.5 dS/m) o Getahun
et al.
(2012) (< 3
dS/m) para su uso en la agricultura. Como indica
Tiquia (2010) la salinidad puede estar asociada al
relativo alto contenido de nitrógeno en el producto
Fnal y su posterior mineralización.
El IG corrobora lo encontrado con la CE, en el que
aunque se tuvieron altos porcentajes de germinación
en los productos de ambos tipos de pilas (Porcen-
tajes de Germinación Relativa – PGR de 88,9 % y
100 % para los productos A y B respectivamente),
tuvieron un bajo crecimiento de la raíz (Crecimiento
de Radícula Relativo – CRR de 32,8 y 39,1 para los
productos A y B respectivamente). Los valores Fnales
del IG muestran mejores condiciones en el producto
B, aunque en ambos productos se percibe Ftotoxici
-
dad, lo cual puede indicar la necesidad de mayores
periodos de maduración. Tal como lo reportan Smith
y Hughes (2004) la alta salinidad del compost puede
ser una razón para los bajos rendimientos en el IG y
la cual fue corroborada con los valores encontrados
de CE en los productos.
CONCLUSIONES
El estudio mostró que el incremento en la fre-
cuencia de volteo de las pilas de compostaje de
BOM permitió mejores condiciones de proceso que
se re±ejó en las mayores tasas de degradación de la
materia orgánica, una disminución en la duración de
las fases mesofílica, termofílica y de enfriamiento
del proceso en un 80 % y en un mayor manteni
-
miento de las temperaturas de higienización. Sin
embargo, el incremento en la frecuencia de volteos
tuvo un impacto en la calidad del producto, dismi-
nuyendo el contenido de COT y nutrientes (N, P
E.R. Oviedo Ocana
et al.
98
y K) lo cual puede estar asociado con una mayor
mineralización del COT y del N y P orgánicos, así
como una mayor pérdida del N por su volatilización
como NH
3
. Aunque no se percibieron infuencias
en el comportamiento del pH del proceso ni del
producto, el incremento de la aireación tuvo un efec-
to Favorable en la disminución de sustancias ±totóxi
-
cas que se refejó en un mejor índice de germinación
y en menores valores de conductividad eléctrica.
Los resultados de este estudio muestran que el
incremento en la frecuencia del volteo de las pilas de
compostaje de biorresiduos es efectivo para el control
de la humedad inicial de los sustratos y se recomienda
eFectuar en las Fases meso±líca y termo±líca (tres
primeras semanas en este estudio); adicionalmente,
podría combinarse con otras estrategias, como la
incorporación de materiales de soporte, que además
de contribuir a mejorar la porosidad del material y las
condiciones de aireación del material, incrementen
el contenido de carbono de los sustratos y ayuden a
minimizar las pérdidas de Nitrógeno.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a la Universidad del Valle
(Colombia) por la ±nanciación del proyecto de inves
-
tigación en el marco del cual se efectuó este estudio;
a la Cooperativa de Servicios Públicos de Versalles,
Camino Verde APC, por el apoyo brindado en el
trabajo experimental. E. R. Oviedo-Ocaña agradece
al Departamento Administrativo de Ciencia, Tecno-
logía e Innovación de Colombia – COLCIENCIAS
por la beca otorgada para sus estudios doctorales y
a la Universidad Industrial de Santander (Colombia)
por el tiempo otorgado para la escritura del artículo.
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