Agricultura Ecologica - Compostaje y Biogas

5/24/2018 Agricultura Ecologica - Compostaje y Biogas

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COMPOSTAJE

Fundamentos bsicos

El compostaje de un determinado substrato, es un proceso dedescomposicin aerobia termoflica de sus constituyentes orgnicos,mediante la accin combinada de una serie de poblaciones debacterias, hongos y actinomicetos, asociada a una sucesin defactores ambientales.

La obtencin de un buen compost depende fundamentalmente de:

- Materia orgnica fermentable.- Proceso biolgico de fermentacin.- Proceso mecnico de depuracin.

A continuacin, se analizarn las caractersticas ptimasque deben darse en el proceso de compostaje.

Materia Orqnica fermentable

La importancia de la materia orgnica fermentable, reside enel hecho de que es el substrato y fuente de nutrientes de losmicroorganismos que intervienen en el compostaje. El substrato sedebe considerar bajo los aspectos fsicos y qumicos. Sus propiedadesfsicas van a condicionar el acceso a los nutrientes, oxgeno y aguade los microorganismos. Su composicin qumica determina el tipo ycantidad de nutrientes disponibles.

La estructura molecular y su composicin elemental son losfactores qumicos de mayor inters. La utilidad de los residuos comosubstrato dependen de la disponibilidad de sus elementos en susmolculas constituyentes. Es muy frecuente que los microorganismosslo pueden asimilar compuestos muy simples, por tanto, para que sepueda aprovechar una molcula completa, se tiene que romper en susunidades constituyentes; as las protenas en aminocidos y estosen amonaco,pudindose entonces asimilazr. El mecanismo de rupturaes la reaccin encimtica, pero stas se sintetizan por losmicroorganismos. El nmero y complejidad de los sistemas encimticosimplicados en el proceso llega a ser muy grande cuando aumenta lacomplejidad de la estructura molecular lo que, adems, exige un mayor

tiempo de tratamiento.

Cualquier producto fermentable puede ser compostado.Tradicionalmente, en la explotacin agropecuaria, el estiercol debahacerse o prepararse para posibilitar su uso agrcola. En laactualidad, son muchos los residuos de origen urbano agrario oindustrial que pueden someterse a un proceso de compostaje parafacilitar su aprovechamiento agrcola.

Es de gran importancia, en la planta de compostaje,preparar

adecuadamente la masa que va a fermentar, pues ser decisiva paraobtener una buena calidad de producto final o compost, en condiciones


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ptimas de tiempo y del menor costo posible -Bsicamente se tomarespecial inters para reducir el contenidode inertes, en obtener unahumedad adecuada una porosidad que garantice la aireacin delproceso y una relacin C/N comprendida entre 25-35.

Se van a contemplar en el presente trabajo solamente los

residuos de origen urbano.

Los residuos slidos urbanos (RSU)

La calidad del compost est en funcin de la composiciondelos RSU ms concretamente de la riqueza en productos orgnicos. Deforma negativa influye la presencia de plsticos, vidrios y, engeneral, productos no fermentables.

Dado que las basuras urbanas o residuos slidos urbanoscontienen gran cantidad de productos no fermentables, el primerproblema que presentan el compostaje de estos residuos, es la

eliminacin previa de la mayor cantidad posible de los productosinertes.

Los RSU espaoles presentan una concentracin en productosorganicos del orden del 50%. Esta cifra que puede acercarse al 68%si se considera la fraccin de papel y cartn. Debern aplicarse lastecnologas adecuadas para retirar la mayor cantidad posible deproductos inertes antes de proceder al compostaje.

Los lodos de las estaciones depuradoras de aquas residuales(EDAR)

Los lodos desecados, obtenidos en las EDAR, presentan una elevadariqueza en materia orgnica, pero contienen una excesiva h~medad, entorno al -75%-, y una baja porosidad, lo que dificultar lafermentacin si no se toman ciertas medidas. Estas, normalmentesuelen ser:

a) Desecacin del lodo en capas, hasta lograr una humedad prxima al5O%.

b) Realizar mezclas del lodo con "agentes que adems de reduc_- lahumedad, aumentarn considerablemente la porosidad.

El lodo desecado en capas o mezclado con agentes como viruta

de madera, paja, residuos slidos urbanos u otros productos, seencuentra en circunstancias adecuadas para poder compostarse.

Proceso biolqico de fermentacin

Como se ha expuesto, el compostaje es una fermentacinaerobia termoflica de un substrato por la accin combinada de variosmicroorganismos.

Es de gran inters analizar las principales circunstancias


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o parmetros que intervienes en la fermentacin, con el fin demantener estos parmetros en circunstancias ptimas, en aras de unbuen compostaje, en el menor tiempo posible y, por lo tanto, conmenor coste.

Parmetros fisicos

Aireacin:

Es el parmetro bsico de una fermentacin aerobia. Laausencia de aireacin en un proceso biolgico de consumo de oxgenoy desprendimiento de anhdrido carbnico, originara un ambiente msadecuado para fermentaciones de tipo aerobia distinta de las exigidaspara un compostaje.

La concentracin ptima de oxgeno en el interior de laspilas de fermentacin est comprendida entre el 5 y el 15% envolumen. La ventilacin de las pilas se asegura por volteos

peridicos de la masa compostable o por medio del aire que se inyectao se extrae por las tuberas perforadas situadas a lo largo de lapila de fermentacin. La ventilacion controlada puede servirnosadems para regular la temperatura de fermentacin.

Humedad:

Junto con la aireacin, son los dos parmetros de granimportancia. Los microorganismos necesitan el agua como vehculolquido para transportar los alimentos y elementos energticos, atravs de la membrana celular.

La descomposicin de la materia orgnica depende delcontenido de humedad. Los valores mnimos en los que tiene lugar laactividad biolgica se sita entre el 14 y el 12%. Valores inferioresal 40% de humedad Pueder. limitar considerablemente el compostaje.El contenido ptimo de humedad se encuentra entre Por encima de estevalor se puede presentar anaerobiosis.

A lo largo del compostaje y, sobre todo, en las primerasfases, se producen grandes prdidas de agua , que si son crticas,habra que corregir con la incorporacin de agua, en el momento delvolteo. En~el compostaje de lodos de depuradora, sedeber reducir lahumedad antes del compostaje, como se ha expuesto anteriormente.

Temperatura:

Durante el compostaje y siempre que la humedad y laaireacin sean adecuadas, la temperatura sufre la siguienteevolucin. Inicialmente, los residuos fermentables se encuentran atermperatura ambiente. En seguida, los microorganismos, que disponende abundantes nutrientes, proliferan y la tempertura vaincrementndose considerablemente.A los pocos das, se alcanzan los40, finalizando la llamada "fase mesoflica" y se alcanza la fasetermoflica". La temperatura sigue subiendo y, la mayor parte de los

microorganismos iniciales mueren y son reemplazados por otrosresistentes a esas temperaturas. Ms tarde, decrece gradualmen_e y


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se vuelve otra vez a temperaturas mesofilicas en un peroaodenominado de "maduracin caracterizado por una reduccin ?aulatinade la actividad biolgica ~ por una estabilizacin de los productosorgnicos obtenidoc.

La fase de incrementos de temperaturas, hasta valores altos

que pueden superar los 70 C, junto con humedades considerables,tiene una gran importancia sanitaria por cuanto supone la eliminacinde germenes patgenos. Sin embargo, esta eliminacin puede afec~ara microorganismos que intervienen en el compostaje, con desfavo~ablerepercusin en la prolongacin excesiva del tiempo de fermentacin.Cabe una solucin de compromiso que fije la temperatura de compostajeen un valor, dentro del cual, se presenten garantas sanitarias y,a la vez, pueda existir una poblacin ae microorganismos que asegureun compostaje adecuado. Esta temperatura de trabajo se ha fijado entorno a los 55C.

En la planta de compostaje, la regulacin de la temperatura

slo puede ejercerse para reducir su valor, y se realiza mediante~los volteos. Tambin se hace mediante la regulacin adecuada delcaudal del aire de las soplantes que ventilan las pilas defermentacin a travs de las tuberas perforadas.

Parmetros bioqumicos

Para el crecimiento de la mayora de las bacterias, el pHptimo vara entre 6 y 7,5 mientras que en el caso de loshongos este rango se ampla entre valores de pH comprendidos entre5.5 y 8. No obstante y como se ha expuesto, durante el compostaje hayuna sucesin de diversos microorganismos y cfrcunstanclas variantesque hacen que el pH vare considerablemente.

Si como consecuencia de un encalado inicial, en la lnea de

desecacin de lodos, se parte de un valor de pH elevado, seproducirn prdidas considerables ce nitrgeno. La correccin del phde una pila de compostaje pera conseguir un CreGimientO ptimo de


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microorganismos, se ha comprobado que es una prctica poco eficaz

La curva de variacin del ph en funcin del tiempo defermentacin es la siguiente: inicialmente, los residuos slidosurbanos, presentan una raccin cida correspondiente a los extractosde las sustancias orgnicas presentes, con valores prximos a 6. Con

el inicio de la fermentacin, los residuos adquieren mayor acidezdebido a la actividad de las bacterias y a la formacin de cidosdbiles. posteriormente, el material fermentable adquiere unareaccin alcalina como consecuencia de la formacin de amonio aldegradarse las protenas y los aminoacidos. En la cumbre de la fasetermfila, se pueden alcanzar valores prximos a . Finalmente, enla fase final de la fermentacin el pH desciende a valores prximosa la neutralidad ligeramente alcalinos, debido a las propiedadesnaturales de amortiguador o efecto tampn, de la materia orgnica.

materia orqnica:

Durante el proceso de compostaje, las perdidas de materiaorgnica pueden alcanzar el 30%, medido como materia seca total. Lamayora de estas prdidas es materia orgnica voltil,correspondientes a sustancias ricas en carbono. Estas prdidas seproducen en la primera fase de la fermentacin, que como se haexpuesto, es la fase ms activa, y no durante el perodo de altastemperaturas.

nitrgeno:

Si se tiene en cuenta que el destinc del compost es suaplicacin agricola y que el nitrgeno es unc de los tres grandesnutrientes para los cultivos, se comprende el gran inters por evitarlas prdidas. Estas se produce. cuando las cantidades ae carbonoasimilable son pequeas respecto a las de nitrgeno. Este es el casode sustancias que contienen carbono y que son resistentes al ataquemicrobiano, o por el contrario se producen prdidas en sustancias quetienen un al o contenido en nitrgeno y son descompuestas conrapidez.

En el transcurso del compostaje, el contenido de nitrgenodisminuye debido a la volatilizacin del amonaco. Las prdidasmayores se producen en los primeros dias cuando la amonificacin esmayor y cuando las circunstancias de alto valor de pH y elevada

temperatura favorecen las prdidas amoniacales. Durante el proceso,las prdidas suelen situarse en torno al 10%

Relacin C/N:

Los microorganismos necesitan el carbono como fuenteesencial de energa, y el nitrgeno para la sntesis de proteinasjunto con otros elementos como el fsforo o el azufre.

Durante la fermentacin aerobia los organismos vivosconsumen de 25 a 35 unidades de carbono por cada unidad de nitrgeno.

Este es el rango de valores de la relacin C/N que se suele adoptarcomo ptimo en las plantas de compostaje a la hora de preparar las


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mezclas o lo que se ha denominado en el presente artculo "materiaorgnica fermentable". El nitrgeno se encuentra, casi en sutotalidad, en forma orgnica de dondedebe ser extrado y modificadopor los microorganismos para poder ser utilizado por stos.

Bsicamente, una relacin C/N elevada conducir a tiempos de

fermentacin muy prolongados. Por el contrario, el compostaje deproductos orgnicos con una relacin C/N baja, aunque origina unrpido proceso de compostaje, lo hacen con grandes prdidasnitrogenadas.

higiene

Como ya se ha expuesto, durante el compostaje se presentaun proceso mlcrobiolgico dinamico, originado por la accin combinadade una poblacin bacteiana y por hongos bsicamente. La floramesofilca que inicia el proceso, pronto es sustituida por una flora

termoflica, pudindose alcanzar temperaturas por encima de los 75C.Las temperaturas de trabajo, por el contrario, no suelen superar los85C para posibilitar una mayor actividad biolgica y una reduccindel tiempo de compostaje. A la vez esta temperatura ms baja facilitala reduccin de las prdidas amoniacales.

las altas temperaturas en un ambiente de elevada humedadposibilita la eliminacin de--las-bacterias pat~genas y, en general,origina una considerable reduccin de los grmesnes patgenos.

Con relacin a los huevos de moscas y, en general, deparsitos, las temperaturas iniciales de 20 a 25C en medio hmedoy rico en sustancias nutritivas favorecen el desarrollo de parsitos.Sin embargo, al subir posteriormente las temperaturas, se produce unaeliminacin de estos parsitos. Este hecho se comprueba en lasplantas de compostaje donde no se observan moscas en las pilac dondela fermentacin se encuentra en fase avanzada. En alcunas plantas decompostaje se ha empleado la prctica de distribuir compost madurosobre las pilas nuevas con el fin de actuar como repelente de moscas.

Durante los primeros das del compostaje, se ha comprobadola muerte o destruccin de:

- Lombriz solitaria y sus huevos.- Huevos y larvas de mosca.- Semillas de plantas parsitas.

En el grfico adjunto se expone la "Influencia de latemperatura y del tiempo de exposicin en la destruccin de algunosgrmenes patgenos", segn Feachem.

Sistemas del proceso biolgico de fermentacin


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Todos los sistemas de compostaje van orientados a fomentarla optimizacin de los parmetros que regulan el proceso, paraobtener un buen compost en las circunstancias ms favorables de menorespacio, menor tiempo de fermentacin, menor produccin de oloresadems de una mejor calidad del producto final.

Bsicamente, se pueden distinguir dos sistemas y un terceroque seria una combinacin de los anteriores. Estos sistemas son:

- Compostaje en recinto abierto y en recinto cerrado.

- Sistemas de compostaje en recinto abierto

Corresponde a los sistemas ms tradicionales de compostajeen pilas o en montones al aire libre aunque, a veces, se reallza alabrigo de la lluvia en grandes naves.

Los sistemas ms extendidos son:

a) Compostaje en pila esttica

Es el sistema ms antiguo y se realiza en pilas, de reducidaaltura ya que no se mueven durante el compostaje. La ventilacin esla natural, a travs de los interespacios de la masa a compostar.

b) Compostaje por volteo

La aireacin se logra por volteo mecnico de toda 12 masacompostable. El tamao de la pila fermentable es mayor, permitiendozlturas en torno a 2,5 m.

Recientemente estn tomando gran importancia los sistemas decompostaje por volteo forzado por medio de volteadora con controlautomtico.

Los residuos slidos urbanos o su fraccin orgnica _ se

colocan en hilera, pilas de fermentacin o parvas, dentro del parquede compostaje, preparado para facilitar el movimiento de la mquina


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volteadora. El parque de fermentacin que normalmente est expuestoal aire libre, se encuentra dividido en franjas, donde se situar lamasa a compostar en hileras. Por los lmites laterales de estasfranjas, circular la mquina volteadora, normalmente sobre carriles.A veces, estos carriles se sitan sobre muros o sobre unos prticos.

La volteadora es la pieza clave y, bsicamente, consta de unfrente con un cilindro dentado o rejas fresadoras, que levanta lamateria a compostar, la carga sobre una cinta y la descarga acontinuacin de la hilera. La mayora de estos sistemas sonautomticos y la volteadora suele pasar varias veces por la hilera;unas veces va desplazando y avanzando la masa a compostar a lo largode la hilera y otros voltean sin desplazamiento de compost.

Los tiempos de fermentacin o de estancia en el parque devolteo suele ser de dos a cuatro semanas. Transcurrido este tiempo,el compost deber pasar al parque de maduracion antes de proceder asu refino o depuracin.

c) Compostaje Por ventilacin forzada

La pila de fermentacin es esttica y en su formacin se hadispuesto de un sistema mecnico de ventilacin por tubera perforadao por canal empotrado en la solera del parque de fermentacin. Lastuberas se conectan con un ventilados que asegura la entrada deoxgeno y la salida de C02. Esta ventilacin puede ser por inyeccino impulsin de aire o por subcin o extraccin.

- Sistemas de compostaje en recinto cerrado

Son sistemas desarrollados para reducir considerablemente ladluracin de la fermentacin y, por tanto, de las superficies delparque de compostaje, mediante un mejor control de los parmetros defermentacin y adems, un mejor control y reduccin de los olores.

La primera fase ms activa de fermentacln, se realiza en unrecinto cerrado y la segunda fase o maduracin, se completa en

parques abiertos o bajo cubierta.

Algunos de estos sistemas son:

a) Compostaje en. celdas: El proceso es precedido de una separacinde metales y productos no fermentables. Los orgnicos se colocan enceldas de cemento sometidas aireacin y con sistema de recogida delixiviados. Este sistema apenas se usa.

b) Bioestabilizador Dano: De origen dans, consiste en untratamier.to continuo mecnico de los residuos dentro de un cilindrode grandes dimensiones de 2 a 3 metros de dimetro, con una velocidad

de 2 r.p.m. El tiempo de permanencia de los residuos dentro delfermentador, es de uno a tres das. Una vez concluida la


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fermentacir, la fase de maduracin se realiza en pilas esttisas defermentacin fuera del bioestabilizador.

c) Fermentadores verticales: La pieza principal es un depsitocilndrico de grandes dimensiones, colocado verticalmente y divididoen varias plantas que tienen una parte perforada. La materia a

compostar se coloca en el piso ms alto y mediante dispositivosmecnicos se traslada la masa hasta encontrar el piso perforado, pordonde caer al piso inferior. Adems, puede existir un suministro deagua para corregir la humedad pero, normalmente, se aprovecha elvapor de agua que se desprende de la evaporacin de las capas depisos inferiores. Cuando la fraccin orgnica ha descendido al ltimopiso, se da por concluida la fermentacin y el compost sale al parquede maduracin.

El tiempo de residencia en el fermentador es de una semana.

Proceso mecnico de depuracin

La composicin de la materia orgnica fermentable exige lanecesidad de imponer un proceso mecnico que elimine los ine~tes, noorgnicos. El proceso consta de un conjunto de o?eraciones mecnicasencaminadas a reducir el contenido de ine_tes como vidrio, plstico,metales, etc. y a obtener una grz~ulometra adecuada que facilite suaprovechamiento en los suelos asrcolas.

El tipo de proceso mecnico depende de la composicin de lamateria orgncia fermentable y, ms concretamente, de la presenciade inertes no orgnicos, fenmeno que se ca en la fermentacin de losresiduos slidos urbanos o en sus mezclas con lodos de depuradoras.Es decir, se distinguen dos procesos:

- Depuracin de lodo compostado, slo o en mezclas con agentesorgnicos.

- Depuracin de compost de RSU o de mezclas con lodo urbano.

Depuracin de lodo compostado

El lodo, compostado despus de un proceso de desecacin sinmezclas, o en los casos de compostaje de lodo mezclado conastillas y otro residuos orgnico, se somete 2 un proceso muysencillo de cribado y/o molienda. Este proceso se realiza por mediode un trmel o criba giratoria, y a veces, con un molino. Al finalde este proceso de depuracin, se obtiene un compost de granulometrainferior a 15 mm. La fraccin gruesa, integrada bsicamente porrechazos o por los productos de mezcla, se retirarn a vertedero ose volvern a reutilizar como nuevo agente de mezcla.


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Depuracin de compost de RSU

El compost obtenido por la fermentacin de los RSU o pormezclas con lodos, posee sran cantidad ae inertes que es precisoeliminar. Existen numerosos sistemas de eliminacin de estos inertes,pero por su importancia se describe, a continuacin, el procesodesarrollado por la empresa nacional Adaro, en su planta de reciclajede Valdemingmez (Madrid).

Concluida la fermentacin, el compost es conducido a laplanta depuradora de compost. La masa fermentada se deposita en latolva dosificadora y desde all, a travs de una cinta trasportadora,el compost llega al equipo donde se eliminan los inertes, en raznde su forma redondeada.

El separador balstico consta de una cinta inclinada, conmovimiento ascendente, donde cae el producto a depurar. Los productosinertes redondeados, rodarn y se separarn de otra fraccin que sefija a la cinta y que ascender y seguir el proceso.

A continuacin, la fraccin orgnica sufre un cribado atravs de un tamiz de 25 mm de luz . Los rechazos de este trmelestn integrados por tejidos y productos plsticos, as como portrozos de maderas y vidrios. La fraccin inferior a 25 mm pasar poruna malla elstica, obtenindose un rechazo de granulometracomprendida entre 25 y 10 mm. La fraccln fina pasar por la

deschinadora donde se extraern los inertes vidro, cermica, tierra,etc., y se obtendr el compost de alta calidad.

Otra fraccin de compost se obtiene en el cicln de ladeschinadora. En efecto, la eliminacin del chinarro se efecta enun proceso de flotacin con aire de la fraccin fina que llega de lamalla elstica. Este aire, que arrastra partcu'as slidas, se depurade estos slidos, en el cicln, antes de salir al exterior. Estafraccin fina de compost tiene un excelente aspecto, quizs mejor queel compost, sin embargo, hay aue indicar que en su composicinpresenta un ligero aumento, de uno a dos puntos, de mayor contenidoen cenizas, integrado por partculas finas inorgnicas.


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- Caractersticas de los Productos obtenidos y destino de los mismos.

En el proceso mecnico de depuracin del compost, se hanobtenido una serie de productos que se pueden agrupar en dos grandesbolques: rechazos y compost depurado.

Algunos rechazos pueden tener una utilizacin oaprovechmiento como es el caso del rechazo de la criba elstica.Estos, despus de una eliminacin de vidrio, pueden aprovecharse comocombustibles. Los rechazos del trmel estn integrados por trozos detejidos sintticos, plsticos, maderas y otros compuestoscombustibles, pero sin embargo, tambin contienen productos inertescomo vidrio, metales, cermica y otros. El aprovechamiento energticode estos rechazos slo se podr realizar en hornos de parrilla mvil,que permita eliminar la formacin de escorias durante el proceso decombustin.

Los rechazos de la deschinadora, copuestos por vidrio,cermica y otros inertes, pueden usarse en la consolidacin deterraplenes.

Por ltimo, los rechazos del equipo balstico, no tiene.posibilidad de aprovechzmiento, por lo cual, habr que depositar enun vertedero controlado.

Las dos fracciones de compost, la obtenida en el cicln y lade la deschinadora, tienen un aprovechamiento agrcola como enmiendao abono orgnico de los suelos.

Caractersticas del Compost

La composicin de un compost vara considerablemente enfuncin de los residuos y stos, a su vez, dependen de la poca delao, del nivel socioeconmico de la comunidad, el grado deindustrializacin, etc. Adems, como queda expuesto, el proceso;decompostaje influye sobre la calidad del compost.

El compost es un producto orgnico estable con unagranulometra inferior a 15 mm., con bajo contenido en inertes y altovalor fertilizante.


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UTILIZACION DEL COPOST

LEGISLACION

La Directiva (86/278/CEE) del Consejo de 12 de junio de1986, relativa a la proteccin del medio ambiente y, en particular,de los suelos, en la utilizacin de los lodos de depuradora enagricultura", es el marco legal para la aplicacin de lodos a lossuelos cultivados. La transposicin de esta norma comunitaria a la

legislacin espaola se hace por el "Real Decreto 1310/1990, de 29de octubre, por el que se regula la utilizacin de los lodos dedepuradora en el sector agrario". (BOE 262 de 01-11-90).Anteriormente, el Real Decreto 72/1988 de 5 de febrero sobrefertilizantes y afines, menciona el fertilizante o abono orgnico yla enmienda orgnica, sin precisar mucho.

Estos Reales Decretos junto con la "Orden Ministerial de 14de junio de 1991 sobre productos fertilizantes y afines" (BOE nQ 146de 19-06-91) son las normas jurdicas que regulan la aplicacinagrcola de lodo y compost.

Se resumen, a continuacin, los datos ms destacados de lostextos legales.

Segn la Orden Ministerial de 14 de junio de 1991, elcompost es "un producto obtenido por fermentacin controlada deresiduos orgnicos" al que se le exige un contenido orgnico del 1%s.m.s, una materia orgnica total del 25%, una granulometra inferiora 2 mm, no superar el 40% de humeda y unas concentraciones deelementos pesados similares a los de la Directiva 86/278/CEE que seexpondrn luego.

En el Real Decreto 1310/1990 oue transpone la Directivacomunitaria 86/278/CEE, se contemplan unas exigencias que se comentan

seguidamente.

Adems de las exigencias de documentacin y de fijar lametodologa de anlisis, la aplicacin de lodos deber cumplir lassiguientes especificaciones tcnicas.


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En relacin con el suelo

Los suelos sobre los que podrn aplicarse los lodos tratadosdebern presentar una concentracin de metales pesados inferior en(mg/kg) a:

En relacin con los lodos

a) Slo podrn ser utilizados en la actividad agraria, lodostratados, es decir, por via biolgica, quimica o trmica, almacenadaa largo plazo o por cualquier otro procedimiento que reduzca, deforma significativa, su poder de fermentacin y los inconvenientessanitarios de su utilizacin.

b) El contenido en metales pesados, no superarn los valores lmites(en mg/Ks) siguientes:

En relacin con los cultivos

a) Se prohbe aplicar lodos tratados en pradera, pastizales y demsaprovechamientos a utilizar en pastoreo directo por ~ ado, con unaa;ntrelacin menor de tres semanas respecto a la fecha de comienzodel citado aprovechamiento directo.

b) Se prohibe aplicar lodos tratados en cultivos horticolas yfrutcolas durante su ciclo vegetativo, con la excepcin de loscultivos de rboles frutales, o en un plazo menor de 5 meses antesde la recoleccin y durante la recoleccin misma, cuando se trate decultivos hortcolas o fruticolas cuyos rganos o partes vegetativasa comercializar y consumir en fresco estn normalmente en contactodirecto con el suelo.

Dosis de aplicacin

Las cantidades mximas de lodos que podrn apGrtarse alsuelo por hectrea y ao, sern las que, de acuerdo con el contenidoen metales pesados de los suelos y lodos a aplicar, no rebasen losvalores lmites de incorporacin de los metales siguientes:

PARAMETRO VALORES LIMITE (kg/Ha/ao)

Cadmio 15Cobre bre 12Nquel 3Plomo 15Zinc 30Mercurio 0,10Cromo 3


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EL COMPOST EN ESPAA

La cantidad de R.S.U destinada a compostaje en Espaa, en1987 era de unos dos millones de toneladas/ao, es decir, el 15%de los R.S.U generados en municlpios de ms de 5.000 habitantes.

Existen 38 plantas de compostaje con una capacidad detratamiento variable entre 6 y 800 toneladas/da. Las plantas sesitan en su mayora en el rea mediterrnea, donde la demanda esmayor.

Existe una demanda considerable de productos orgnicos,fundamentalmente por parte de cultivos intensivos. Cada vez ms seest exiqiendo un compost de calidad que deber fabrica-se si sequiere seguir con el compost como fuente orgnica para laagricultura.

EL LODO DE ESTACION DEPURADORA

En 1987, en Espaa, existan 84 estaciones depuradoras quegeneraban lodo en cantidades significativas. La cantidad de lodogenerado se sita prximo a las 850.000 toneIadas anuales con unahumedad en torno al 75%, lo que integra una produccin algo superiora las 2.300 toneladas de lodo al dia. Si se cumplen las previsionesde instalacin de nuevas plantas de las diversas ComunidadesAutnomas con una generacin de 1.800.000 de toneladas, en Espaa sepodrn generar 2,7 millones de toneladas de lodo bruto, lo quesupondr una produccin de 7.400 T/da.

Con relacin a los dems parmetros de inters agrcola, loslodos estudiados tienen las siguientes caracteristicas:

La materia orgnica total, o voltiles, oscila en la mayorade los casos en torno al 50%, el pH suele oscilar muy poco en tornoal valor de 7 y la salinidad suele ser inferior a 2.5 milimhos porcentmetro. Sln embargg, valores ms desfavorables se obtlenen cuandoen la EDAR se ha empleado como floculante de los lodos, cal y clorurofrrico, subiendo el pH a valores por encima de 11,4, bajando elcontenido de la materia orgnica total y subiendo considerablementela salinidad.

Los valores clsicos de fertilidad (N, P, K) presentanvalores en torno a : el nitrgeno total vara entre 1,1 y 4,4%, el

P205entre 0,64 y 4% y en menor concentracin el K 20, con valores quevaran de 0,05 al 1%.

El 50% del lodo generado tiene un destino agrcola, suaplicacin se rige por dos criterios: la proximidad a la estacindepuradora y la demanda de productos orgnicos por la agricultura detipo intensivo, principalmente del sureste espaol. Cuando no seaplica lodo, es porque ha habido rechazo por el agricultor o porqueno se ha presentado una fuerte demanda de producto.

Cuando las producciones de la EDAR son pequeas, en torno a

las cinco toneladas/da, el agricultor de la zona suele llevrseloy lo aplica preferentemente a cultivos de huerta, jardinera urbana,


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monte, etc. sin ningn tipo de tratamiento previo .

El mximo consumo de lodo, as como de otros productosorgnicos se presenta en la agricultura intensiva y en el viedo. Seaplica lodo en la zona de Jrez de la Frontera para uva de vino, enla uva de mesa de Mlaga y Almera, as como en los cultivos

hortcolas bajo plstico y en el cultivo de flor, en los ctricos yfrutales de Valencia y Murcia, en los frutales de Lrida y en loscultivos forzados de Canarias y Catalua. Tambin fuera de esta zonaclsica se encuentran algunos ncleos de inters en los cultivosfrutales y esprrago de Cceres y en el viedo de La Mancha.

Las dosis de aplicacin son muy variadas en funcin de loscultivos y de la frecuencia de la aplicacin.

CULTIVOS DE TIPO INTENSIVO

Los cultivos de tipo intensivo son los que presentan mayoresnecesidades en abonos orgnicos y minerales. El uso del compost se

est extendiendo considerablemente ante la carencia de estircol ylos elevados costos de turbz importada. Considerable importancia


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adquieren en el Levante espaol y en Canarias, destacando sobre todolos cultivos protegidos o de invernadero en Canarias y Almera, ydentro de stos los cultivos de exportacin.

Por otra parte, estos abonos orgnicos elevan la temperaturadel suelo y contribuyen a adelantar la maduracin de las cosechas,

fenmeno de gran inters en el mercado internacional. En Francia, elcultivo del champion ocupa el segundo lugar como consumidor decompost. En este tipo de cultivo se emplea compost, o mejor dicho lafraccin orgnica de los residuos slidos orgnicos antes de habersufrido la fermentacin (normalmente con menos de 8-10 das defermentacin) con el fin de obtener el mximo de bacteriastermfilas.

Este incipiente compost se destina a favorecer el comienzode la fermentacin y sobre todo para desecar el substrato delcultivo. A este fin se utiliza un compost de textura gruesa,normalmente de granulometra inferior a 30 mm, y absolutamente

desprovisto de cristales y fragmentos metlicos. Normalmente, elcompost se aade a los otros materiales del substrato-en proporcionesque oscilan entre el 15-20% en peso.

CULTIVO DE LA VID

Los resultados de algunas experiencias desarrolladas con laaplicacin del compost a cultivos de la vid en la zona andaluza, sonoptimistas, alcanzndose un incremento superior al 3;% en laproduccin de uva.

En Francia, en las vias de la zona de Champaa, se realizanaportes de compost de unas 100 T/ha cada 3 aos. En la zona francesade Pirineos Orientales, se realizan aportes masivos de 150 a 200 T/hen el momento de realizar la plantacin, sobre todo con vistas aluchar contra la fuerte acidez de los suelos ricos en Mn y Al decambio.

LA DIGESTIN ANAEROBIA

Es un proceso biolgico mediante el cual la materia orgnicaen ausencia de oxgeno y por medio de un grupo de bacteriasespecficas se descompone en una serie de productos gaseosos (CH4,CO2; H2, H2S ...) o "biogs" y otros productos donde se encuentranla mayor parte de los componentes minerales (N, P, K, Ca ...) y otros

compuestos de difcil degradacin.


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ASPECTOS BIOQUMICOS Y MICROBIOLGICOS

La bioqumica y microbiologa de los procesos anaerobios esmucho ms complicada que para los procesos aerobios, esto se debe ala existencia de numerosas rutas que puede utilizar una comunidadanaerobia para la bioconversin de la sustancia orgnica.

Las rutas y mecanismos no se conocen al detalle, pero en losltimos aos se han escrito amplias lneas de estos procesos.

El mecanismos anaerobio puede representarse como un procesoen tres etapas:

1 Fase de hidrlisis: mediante la cual las macromolculas orgnicasse descomponen en productos mas simples.

2. Fase de Acidogenesis-Acetognesis: conduce a la formacin decidos grasos voltiles.

3. Fase de metanognesis: Fase ltima de produccin de metano apartir de cido actico o de CO2 y H2, producidos de las etapasanteriores.

Bsicamente la degradacin anaerobia se realiza por dosgrupos de bacterias, bacterias productoras de cidos y bacteriasproductoras de metano, que a su vez pueden subdividirse en dos gruposcada uno de ellos, es decir:

- Bacterias productoras de cidos.

- Bacterias formadas de cido (propinico, butrico, heptanoico,...).

- Bacterias acetognicas (actico e hidrgeno).

- Bacterias productoras de metano.

- Bacterias metanognicas acetoclsticas (acetoflica).

- Bacterias metanognicas (hidrogenoflicas).

Bacterias formadoras de cidos.

Existen diversos grupos de bacterias que fermentan loshidratos de carbono anaerobicamente para producir CO2, H2 Y unamezcla de cidos (actico, propinico, butrico, etc.) en funcin dela concentracin de H2 en el medio, de acuerdo con la~ ecuaciones:

C6H12O6 2 --- 2 CH3 -COOH + 2Co2 + 4H

C6H1206 -- CH3-CH2-CH2-COOH+2C02+2H2


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C6H12O6 2 ---- 2 CH3-CH2-COOH+2H O

Son bacterias de crecimiento rpido, cuyo tiempo mnimo dedoblaje es de 30 minutos.

Bacterias Acetognicas

Su bioqumica no se conoce al detalle pero se cree que sumetabolismo est tambin inhibido por elevadas concentraciones de H2en el gas.

Son bacterias que convierten los cidos propinico ybutrico en cido actico de acuerdo con las ecuaciones:

CH-CH-COOH+2H20 ------------ CH3-COOH+C02+3H2

CH-CH-CH2-COOH+2H20 -------- 2CH3-COOH+2H2

Su tiempo mnimo de doblaje es de 1,5 a 4 das.BACTERIAS METANOGENICAS

Constituyen un nico grupo de bacterias que estn compuestasde varias especies distintas con diferente forma y estructuracelular. Son esenciales para la digestin anaerobia porque son losnicos organismos que pueden catalizar anaerbicamente acetato ehidrgeno para dar productos gaseosos en ausencia de luz o aceptoresde electrones exgenos distintos al CO2. Se encuentran en lanaturaleza en ausencia total de oxgeno.

Su pared celular no contiene mureina y su membranacitoplasmtica est constituida fundamentalmente de hidrocarburosisoprenoides, en lugar de steres de glicerina y cidos grasos, comoel resto de las bacterias.

Estas bacterias se diferencian igualmente del resto por elhecho de que fluorecen verde a una determinada excitacin de luzultravioleta debido a que contienen coenzimas especficas que no hansido encontradas en otros organismos.

Bacterias metanognicas acetoclsticas

Son las bacterias metanognicas que producen metano a partirde cido actico, crecen demasiado lentamente (tiempo mnimo dedoblaje 2-3 das) y no les afecta la concentracin de H2 del gas.

Normalmente controlan el pH del medio por la eliminacin delactico y produccin de CO2 que disuelto forma una disolucin tampnde bicarbonato, de acuerdo con la ecuacin.

CH-COO-+H2O ----------- CH4+C03H

Bacterias metanognicas utilizadoras de H2

Su reaccin caracterstica es:


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CO+4H2 ---------- CH4+2H20

Como producen metano y adems eliminan el H2 (que controlalas velocidades a las que los cidos propinico, butrico, etc ~econvierten en actico) se considera que estas bacterias regulan ladigestin anaerobia. Son de crecimiento rpido, su tiempo de doblaje

es del orden de 6 horas.

OTROS TIPOS DE BACTERIAS EN LOS DIGESTORES ANAER0BIOS: SULFOBACTERIAS

Adems de las bacterias sealadas anteriormente, existe ungrupo de bacterias denominadas sulfobacterias que son organismoscapaces de reducir los sulfatos a sulfuros. Su importancia es grandeya que pueden competir con la metanobacterias impidiendo la formacinde metano ya que pueden utilizar en acetato para su desarrollo y porotra parte, pueden reducir los sulfatos utilizando como donador deelectrones el hidrgeno dando lugar a cido sulhdrico

Ante la importancia cientfica y tcnica de dichasinteracciones, se vienen realizando experiencias para determinar sualcance, utilizando distintos soportes, con el fin de conocer lainfluencia de stos en el desarrollo de ambos grupos de bacterias.

PARMETROS DE OPERACIN Y CONTROL DE LOS PROCESOS ANAEROBIOS

La eleccin de las condiciones ambientales que se debenmantener en el interior del digestor se realiza en funcin de losconocimientos bsicos sobre la microbiologa, cintica y energa delproceso.

El objetivo bsico del digestor es mantener la mayoractividad bacteriana posible. La cantidad de microorganismos

retenidos depende, en gran medida, de la configuracin y diseo delequipo. El estado en que se encuentren, y el lograr una floraequilibrada es funcin de los parmetros de operacin.

Para que el proceso tenga lugar con la mxima eficacia sedebe conseguir:

1.- Mantener la actividad mxima de los microorganismos: para lo cuales necesario controlar tiempo de retencin de lodos, ya que si losdigestores operan con concentraciones muy elevadas de biomasa activaconsiguen mejores condiciones de estabilidad, y tambin lascondiciones fsico-qumicas adecuadas, como pH, potencial redox y

temperatura.


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. pH:

Las bacterias metanognicas tienen la mxima actividadmetablica entre pH 6,5 y 7,5; siendo prcticamente inhibidas parael resto de los valores de pH.

. Potencial redox:

La tolerancia de las bacterias metanognicas a los cambiosen el potencial redox es menor que la de otras especies implicadas,al ser anerobias estrictas. Existe unanimidad en recomendar elmantenimiento de un nivel por debajo de -350 mV en el valor delpotencial redox.

. Temperatura:

Los microorganismos metanognicos, 60n extremadamentesensibles a la temperatura. Existen tres rangos de temperatura: el

psicrfilo (5-20C), el mesfilo (35-40C) y el termfilo que a suvez se divide en: termotolerantes (alrededor de 50C pero tambin a35C) y los termoflicos estrictos (>45C).

. Nutrientes:

Una de las ventajas inherentes al proceso de digestinanaerobia es la de sus bajas necesidades de nutrientes. Losprincipales nutrientes necesarios para su crecimiento son el N y P.Su evaluacin resulta posible si se conoce la produccin celular porunidad de substrato utilizado as como la composicin celular. Unafrmula emprica frecuentemente aceptada para expresar la composicinde estas bacterias es C5H903N. La relacin DQO/N es de 11,4 mientrasque la relacin masa celular/N es de 9,4. Para el fsforo se admiteuna relacin respecto al nitrgeno de 1:5 a 1:7.

2.- Mantener una concentracin mnima de productos intermedios(cidos voltiles) puesto que es un indicador del equilibrioexistente entre los microorganismos implicados en las diferentesfases del proceso. Para conseguir mantener baja la concentracin deestos y otros compuesto intermediarios se debe tener en cuenta dosfactores:

. Homogeneizacin:

Ya que se consigue un desarrollo uniforme de las diferentes

poblaciones bacterianas as como el mantenimiento del pH en eldigestor ya que el bicarbonato formado acta como tampn.


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. Tiempo de residencia hidrulico:

Es el parmetro que nos permite controlar el caudal delefluente tratado. Si hay acumulacin de productos intermediarios porser mayor la alimentacin de substrato que la de su degradacin esconveniente disminuir el tiempo de residencia apropiadamente

3.- Conseguir aumentar la velocidad de aquella etapa que limite,globalmente la velocidad del proceso, en este caso la etapacontrolante corresponde a las bacterias metanognicas.

TECNOLOGA DE LA DIGESTIN ANAEROBIA

La transformacin en energa de los residuos orgnicosmediante la fermentacin anaerobia es un proceso que se vienepracticando desde hace ms de 100 aos y actualmente, en pases nodesarrollados hay instalados millones de digestores familiares (Chinae India). Sin embargo, la tecnologa utilizada en estos pases es muyprimitiva y no se puede aplicar en pases desarrollados por su bajorendimiento y el negativo impacto ambiental que producen.

El conocimiento ms profundo del proceso, tanto a nivelmicrobiolgico como de los parmetros que regulan esta fermentacinha permitido progresar notablemente en esta tecnologa mejorandoconsiderablemente su eficacia.

Existe en la actualidad un gran nmero de tecnologasadaptadas al tratamiento de los residuos por digestin anaerobia. Laeleccin de una u otra depende sobre todo de las caractersticas delvertido a tratar.

Segn se lleve a cabo el proceso se puede hacer una primeradivisin en: Digestores Discontinuos y Continuos.

Digestores discontinuos

En stos la carga se realiza de forma discontinua es decir,

una vez finalizada la fermentacin es preciso descargar el digestory volverlo a cargar nuevamente con residuo fresco. La eficacia del


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proceso es baja y el biogs que se produce es de forma intermitentelo que tambin dificulta su utilizacin. Suele emplearseprcticamente slo para residuos slidos y lo utilizan ms en pasespoco desarrollados.

Digestores continuos

Al no existir paradas de carga y descarga tienen unrendimiento mucho mayor. Este sistema ha sido el que ms se haestudiado en los ltimos aos desarrollndose a su vez nuevastecnologas.

En este sentido, atendiendo al mecanismo de retencin de labiomasa en los digestores, stos se pueden clasificar en:

- Sistemas con microorganismos en suspensin.

- Sistemas con microorganismos adheridos a superficies

fijas o mviles.

Digestores con biomasa suspendida

Son los que primero se desarrollaron, en ellos losmicroorganismos se encuentran "flotando" es decir, no estn fijos aninguna superficie y a su vez se pueden reclasificar de menor a mayorgrado de complejidad tcnica en digestores de:

- Mezcla completa

- Flujo pistn - Contacto anaerobio - Lecho expandido de lodos (UASB)

Mezcla completa:

Son reactores tcnicamente sencillos, sin recirculacin delodos. No hay retencin de la biomasa suspendida lo que supone quesus tiempos de retencin de slidos sean iguales a sus tiempos deretencin hidrulica (TRH) y por tanto stos han de ser altos (10-30das), Las concentraciones de biomasa activa (anaerobia) que sepueden conseguir son limitadas lo que supone que las cargas

volumtricas y las producciones de gas de estos reactores sean bajas.Se emplean principalmente para vertidos con alta concentracin deslidos en suspensin, como por ejemplo residuos ganaderos y lodosde depuradoras.

Para mezclar el contenido del digestor y para romper oevitar las costras que pueden formarse se utilizan agitadoresmecnicos y/o una recirculacin de biogs. Los segundos tienen laventaja de que no necesitan abrir el digestor para el mantenimiento.

Flujo Pistn:

Este tipo de digestor se emplea para el tratamiento devertidos de ganadera es decir, aquellos residuos que contienen ya


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un inculo de microorganismos anaerobios. Los digestores estnconstituidos por canales excavados en el terreno, cubiertosgeneralmente con plstico, que sirve a la vez como depsito delbiogs y como aislamiento trmico.

En estos digestores existe un flujo horizontal de las

sustancias dentro del digestor, por medio de agitacin mecnicalateral o de inyeccin. Los tiempos de residencia hidrulica sonsimilares a los de mezcla completa. Un problema tpico de estosdigestores es la formacin de espuma y de costras que dificulta eldesprendimiento del gas y la degradacin de los slidos ensuspensin.

Contacto:

En estos digestores existe una separacin y recirculacin delodos en el efluente por medio de un decantador con lo que aumentala concentracin de biomasa (slidos) en el digestor, disminuye portanto el TRH (2 a 6 das) y aumenta la eficacia del proceso (eltiempo de residencia del slido es superior al hidrulico). Estosdigestores, por lo tanto, pueden trabajar con cargas ms altas quelas vistas sin recirculacin obteniendo a su vez producciones msaltas de biogs.

Se emplea principalmente para el tratamiento de residuos deindustrias agroalimentarias (azucareras, papeleras,...).

Lecho expandido de lodos o UASB

La tecnologa de lecho expandido de lodos est basada en laacumulacin de microorganismos en un reactor con decantacin interna.El agua a tratar entra repartida por toda la superficie inferior deldigestor y atraviesa en flujo ascendente un lecho de partculasbacterianas agregadas mantenidas en expansin por el gas producido.

Los principales requisitos que deben reunir ese tipo dedigestor son lodos con buenas caractersticas de sedimentabilidad,

dispositivo de separacin gas-lquido y un sistema que uniformice laentrada del influente en la base del reactor.

Los mecanismos de formacin de grnulos de alta densidad quese encuentran en los reactores UASB pueden ser biolgicos ofsico-qumicos. En el primer caso se seleccionan bacterias quegranulan y en el segundo se utilizan precipitantes (sulfuros,carbonatos) para arrastrar las bacterias. Se emplean para residuosde industrias agroalimentarias (patatera, azucarera, pasta de papel).

El tipo de residencia hidrulica para estos digestores es de1-2 das.

Se pueden conseguir cargas volumtricas mayores que en el


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proceso de contacto (del orden de 10-20 Kg DQO/mld).

Digestores con biomasa adherida

Se caracterizan porque la biomasa es retenida en el interior

del digestor mediante su adhesin a un soporte inerte que rellena eldigestor y a travs del cual se hace pasar agua residual para sudepuracin. Dependiendo de si el relleno est fijo o no se puedenclasificar en:

- Biomasa adherida a superficies fijas

Dentro de stos podemos diferencias:

. Filtros No Orientados o de Pelcula Fija

. Filtros Anaerobios

La diferencia entre ellos se basa en la colocacin delrelleno en el interior del digestor, es decir, de si ste est o noorientado. Los digestores de Filtro No Orientado (figura 7) suelenser de flujo ascendente, es decir tienen la entrada del influente porla parte inferior del digestor, lo que permite una mejor retencinde los microorganismos, sin embargo a veces presentan problemas decolmatacin y de caminos preferenciales. Los de Pelcula Fija suelenser de flujo descendente.

El relleno ha de tener gran porosidad y superficieespecfica 100-200 m/m), adems ha de ser de un material ligero ybarato.

Aunque no consiguen cargas muy elevadas (5-15 ~g DQO/m3.d)son reactores muy estables.

Los tiempos de residencia hidrulica son similares a 106 detecnologa UASB, oscilan entre 0,5 y 3 das.

- Biomasa adherida a superficies mviles

En estos digestores las bacterias colonizan partculas dematerial inerte (arena, plstico, etc) de pequeo tamao, formandoun lecho a travs del cual circula el fluido con una velocidad lo

superficialmente elevada como para provocar una expansin ofluidizacin, segn sea de una forma o de otra estos digestores, a


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su vez, se dividen en:

. Lecho expandido: Se considera de lecho expandido cuando se lograuna expansin del orden del 20%.

. Lecho fluidizado: La expansin puede alcanzar el 100%. Para lograr

estas elevadas velocidades de flujo suele ser necesario recircularparte del efluente.

La superficie especfica por unidad de volumen de la~partculas es muy elevada, oscilando entre 1000 y 4000 m2/m~.

Estas tecnologas pueden soportar cargas elevadas (10-40 ~gDQO/m3.d) y emplean unos tiempos de residencia hidrulica de 0,3-1das.

Digestor de Dos Fases:

Como ya hemos visto, el proceso de digestin anaerobia tienelugar en varias etapas. En cada una de ellas intervienen diferentestipos de microorganismos con caractersticas metablicas diferentes.

El digestor en dos fases est constituido por dosfermentadores en cada uno de los cuales se realiza una parte delproceso fermentativo.

Esta separacin de fases es muy interesante cuando lascondiciones ambientales ptimas de las diferentes poblacionesbacterianas que intervienen en el proceso no son las mismas; de estaforma se pueden favorecer ambas por separado.

Se han realizado experiencias separando la fase acidognicay la metanognica y tambin realizando la hidrlisis en un digestory la acidognesis y metanognesis en el otro.


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VERTEDERO CONTROLADO

De forma general se puede admitir que un vertederocontrolado se comporta como un digestor anaerobio que mediante unproceso microbiolgico genera una mezcla de gases o "biogs" a travsde 4 etapas:

1. La fase inmediata al vertido, es una fase aerobica en la quepredomina el N2 Y hay una creciente formacin de C02. Viene a durar15 das.

2. Se caracteriza por la ausencia de aire, es una fase anaerobicadonde se produce la formacin de cidos de fermentacin y al finalde la misma se alcanza la mayor concentracin de C02, la aparicinde H2 Y el descenso de la proporcin de N2. Esta fase duraaproximadamente 2 meses.

3. Es una fase anaerobica donde se produce el comienzo de laaparicin de metano y el descenso de los dems productos. Su duracinse estima alrededor de los 2 aos.

4. Fase de esterilizacin que tiene una duracin entre 10 y 20 aos,dependiendo de las condiciones del vertedero. Esta fase secaracteriza por la composicin de CH4 y CO en proporciones variablesprximas al 60 y 40% respectivamente.

La estimacin de produccin de biogs depende de diversosfactores (humedad del residuo, composicin, tcnica de vertido,temperatura, etc) pero se estima que por Kg de residuo orgnicopueden producirse 0,20 m3 de biogs.

Actualmente en Espaa se est extrayendo gas en dosvertederos controlados, Garraf (Barcelona) y Artigas. Slo en esteltimo se estn obteniendo 400 m3 de biogs a la hora, lo que suponeuna produccin energtica de 2215 Tep/ao.


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INSTALACIONES DE DIGESTIN ANAEROBIA

Una planta de digestin anaerobia es una instalacin detratamiento de residuos en la cual se lleva a cabo la depuracin delos mismos mediante la transformacin de la materia orgnica enmetano y anhdrido carbnico. Las plantas de digestin anaerobia seconstruyen con objeto de depurar los residuos orgnicos generados enuna explotacin ganadera o en una industria. La elevada concentracinen materia orgnica de estos residuos hace econmicamente inviableel tratamiento aerobio debido fundamentalmente al consumo energtico.

A esto hay que aadir, como ventajas del proceso anaerobiosobre el aerobio, la produccin de biogs, que con un 65% de metano

tiene un poder calorfico inferior de 5.500 Kcal/Nm y la menorproduccin de lodos, que siempre representan un problema. Con objetode evaluar la viabilidad de una planta de digestin anaerobia paratratar un determinado residuo, se deben considerar previamente lossiguientes aspectos:

- Caractersticas del residuo: composicin, caudal diario, posiblepresencia de inhibidores, origen y fluctuaciones diarias, semanalesy anuales.

- Grado de depuracin a conseguir.

- Tecnologa apropiada y necesidad,en su caso, de realizar algunaprueba previa en laboratorio o planta piloto.

- Estimacin del grado de depuracin y de la cantidad de biogsproducido.

- Caractersticas de la industria o explotacin: operaciones que serealizan, disponibilidad de personal para operar y mantener laplanta, consumos energticos y posibilidad de sustitucin de algunoo todos sus consumos por biogs.

- Ubicacin de la planta: existencia de terreno apropiado,infraestructura con que cuenta la zona (agua, electricidad,etc),

proximidad al punto de generacin del residuo, proximidad al puntode vertido, clima de la zona.

Son aspectos crticos la caracterizacin del residuo entodos los aspectos anteriormente citados y la seleccin de un procesode tratamiento acorde con los medios tcnicos del usuario, paraasegurar el funcionamiento de la instalacin.


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DESCRIPCIN DE UNA PLANTA DE DIGESTIN ANAEROBIA

El proceso de tratamiento de un residuo vara en funcin desus caractersticas y del tipo de industria o explotacin en que seinstale la planta. Para el caso ms general: un residuo lquido y un

proceso de tipo continuo, el diagrama de procesos y productos, deforma muy esquemtica sera:

Recogida y conduccin

Los vertidos se recogen en el punto en que se generan y seconducen por tuberas hasta la planta de tratamiento. Normalmenteexisten varios focos emisores de aguas residuales, que debenconocerse y caracterizarse, con objeto de establecer cules de lascorrientes generadas sern conducidas a la planta. Esta separacinde corrientes se realiza cuando existen vertidos muy dispares enconcentracin y caudal, con objeto de reducir los costes de

instalacin, siempre que los vertidos no tratados en planta seanadmitidos en una depuradora urbana o se puedan verter sin tratar.Tambin se hace cuando es previsible la presencia de inhibidores enalguna de las corrientes.

La conduccin a la planta de tratamiento se hace, siempreque es posible, por gravedad. En el diseo del sistema de recogiday conduccin se debe tener presente la existencia de slidos y elarrastre por causas accidentales de algn cuerpo de mayor tamao quepuedan causar obstrucciones.

Pretratamiento

Con objeto de asegurar una composicin lo ms constanteposible en la alimentacin del digestor, acorde con los parmetrosde diseo, as como para evitar problemas en los equipos queconstituyen la planta, en todas las instalaciones se suele realizarun pretratamiento del vertido.

Las operaciones ms habituales son:

- Separacin slido/lquido:

Se realiza con objeto de proteger los equipos mecnicos,evitar sedimentaciones y obstrucciones en las tuberas y evitar la

disminucin del volumen til del digestor.

Los equipos que se utilizan son tamices (vibratorios oestticos) y rejas (de limpieza mecnica o manual).Los slidos que constituyen el rechazo, se envan al vertedero o setransforman en abono orgnico.

- Neutralizacin:


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El proceso de digestin anaerobia se lleva a cabo en unrango de pH de 6-8, por lo que ser necesario ajustar el pH deaquellos residuos que queden fuera del mismo.

Los reactivos que se utilizan habitualmente son: la cal y elcido sulfrico por ser los ms baratos y de fcil manejo. Menos

frecuentes, aunque tambin se emplean, son la sosa, el carbonatosdico y los cidos clorhdrico y ntrico. Ejemplo tpico de unvertido que requiere neutralizacin es la vinaza, debido a su acidez.

- Homogeneizacin:

Uno de los criterios a tener en cuenta en la operacin deldigestor es mantener siempre las condiciones ms estables posibles,por tanto se procura mantener constante la composicin de laalimentacin, homogeneizndola en una balsa anterior al digestor.

La homogeneizacin debe impedir la formacin de decantados

en la balsa de alimentacin y asegurar la concentracin de slidosde entrada establecida en el diseo del digestor.Se lleva a cabo mediante agitadores mecnicos o colocando un bypassen la bomba de alimentacin al digestor.La balsa de homogeneizacin acta como almacn de la alimentacin aldigestor y permite que sta se haga de forma temporizada a lo largodel da.

- Enfriamiento:

En ocasiones los vertidos proceden directamente de un fococaliente, como en el caso de las vinazas, con temperaturas que puedenllegar a 90C. Si el proceso anaerobio se lleva a cabo a 35-37C, elexceso de calor deber disiparse, pudiendo ser recuperado paramantener la temperatura del digestor o en la propia industria. Si nose instala un intercambiador de calor, el vertido se retiene en undepsito hasta que se enfra.

Digestin anaerobia

El residuo se alimenta al digestor de forma semicontinua, esdecir, repartido a lo largo del da, permaneciendo en l un tiempofijo que depende de la tecnologa del digestor y de lascaractersticas fsicoqumicas del residuo. El tiempo de retencinhidrulica vara desde 20-25 das para digestores de mezcla completa

y lodos urbanos, a 1 da o varias horas para los de lecho mvil yresiduos muy diluidos. Durante este tiempo, la materia orgnica,fundamentalmente la soluble, se transforma en metano y anhdridocarbnico, que son los principales constituyentes del biogs.

La mayora de los digestores en operacin trabajan en elrango mesoflico de temperaturas entre 35 y 37C , por lo querequieren disponer de un sistema de calefaccin.

La calefaccin del digestor puede realizarse mediante un

serpentn que recorre su interior y por el que circula agua calienteo bien mediante un intercambiador de calor exterior. Se tiene a


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instalar intercambiadores de calor externos al digestor que calientanla alimentacin al digestor y/o la recirculacin de la masa delmismo. De esta manera si hay alguna rotura o avera no es necesariovaciar el digestor.

Por norma general, el calor necesario para la digestin

anaerobia se obtiene a partir del biogs obtenido.

El aislamiento del digestor reduce notablemente las prdidasde calor a travs de las paredes y reduce, por tanto, el autoconsumode biogs.

Otro aspecto importante en el diseo del digestor es laagitacin. Esta debe proporcionar una buena mezcla del substrato ylos microorganismos y una distribucin homognea de la temperatura.La agitacin debe evitar la formacin de zonas muertas dentro deldigestor, donde se acumulen productos intermedios de las reaccionese impedir la formacin de costras y espumas.

La agitacin puede ser:

- Mecnica- Por recirculacin de biogs- Por recirculacin de lquido

Tradicionalmente se han empleado agitadores mecnicos quepueden ser de paletas, de hlice o de tornillo sin fin. No son muyefectivos cuando se trata de agitar lquidos espesos o cuando elvolumen a agitar es grande. Tienden a caer en desuso, siendosustituidos por los otros sistemas.

Los sistemas de agitacin por recirculacin presentan unmantenimiento ms sencillo ( ya que todas las bombas, vlvulas ydems accesorios son externos ), lo cual facilita el trabajo y ladeteccin de posibles averas.

En el caso de la recirculacin de biogs, pueden producirseobturaciones en las boquillas de salida por presencia de slidos demayor densidad. Si el contenido en H2S del biogs es muy alto puedencausarse inhibiciones en el proceso o corrosin en los equipos.

El volumen til del digestor se determina en funcin del

caudal diario a tratar y del tiempo de retencin hidrulica que a suvez depende de la concentracin del vertido y la tecnologa empleadaen el digestor:

Vu = Vd . oH

Donde:Vu = Volumen til del digestor (m )Vd = Volumen a tratar por da (m )OH = Tiempo de retencin hidrulica (das)

A su vez:

?H = S/ Bv


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Donde:S = concentracin en materia orgnica de la alimentacin (Kg/m )Bv = carga orgnica del digestor (Kg/m de digestor . da)Siendo:

Bv = S/?H

Vu = Vd . S /Bv

El volumen til es un 85% del volumen total del digestor.

Los materiales con los que se construye habitualmente undigestor son hormign armado o chapa de acero, con tratamientointerior para prevenir la corrosin.

Como materiales aislantes se utilizan lana de vidrio,poliuretano y poliestireno. En el caso de los digestores de hormign,a veces se utilizan hormigones que llevan incorporados el aislantey otras, cuando los volmenes son grandes, se construyen con paredes

muy gruesas.Los digestores se pueden construir enterrados o apoyados

sobre el suelo y de diversas formas, siendo en generalparaleleppedos o cilndricos, con p L.dientes en el fondo y en eltecho.

Postratamiento

La digestin anaerobia tiene un rendimiento en eliminacinde materia orgnica del orden del 65%. El efluente del digestor tienetodava una elevada carga contaminante por lo que, en general, nopuede ser vertido, debiendo someterse a un tratamientocomplementario.

En general, se contina el proceso de eliminacin de materia

orgnica con un tratamiento biolgico aerobio. La seleccin delproceso depende de la concentracin y caudal del efluente del


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digestor, las exigencias de calidad del vertido, la disponibilidadde terreno y los costes de instalacin y mantenimiento.

Los procesos aerobios convencionales tipo lodos activos songrandes consumidores de energa para oxigenacin y agitacin dellquido y, por otra parte, producen importantes cantidades de lodos

para los que hay que prever una evacuacin.

Los sistemas de bajo coste como el lagunaje, requierendisponer de gran superficie de terreno para que resulten efectivosy, aunque el coste de mantenimiento es bajo, no ocurre lo mismo consu construccin.

En algunos casos, como los lodos de depuradora, elpostratamiento consiste en un espesamiento y deshidratacin parareducir.

Aprovechamiento del biogs

El biogs producido en el digestor contiene aproximadamenteun 65% de metano, un 30% de anhdrido carbnico y un 5% compuesto pordiversos gases como H2, H2S, N2, CO y vapor de agua.

Conocida la composicin del residuo a tratar y el volumendigerido diariamente, se puede estimar la produccin diaria de biogsconsiderando que se generan 0,4 m de biogs/Kg DQO alimentado. Estees un valor medio que puede variar con la composicin de la materiaorgnica.

El biogs, a medida que se va produciendo en el digestor, se


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acumula y se extrae por su parte superior.

A la salida del digestor, el biogs se encuentra saturado envapor de agua, ste se elimina por condensacin al enfriarse en unatrampa de agua.

Cuando el contenido en SH2 del biogs es superior al 0,1% envolumen y se vaya a utilizar en un motor de combustin interna, elbiogs debe depurarse de dicho compuesto para evitar corrosiones.

Existen diversos sistemas para eliminar el SH2, actualmentese tiende a emplear la depuracin mediante xidos de hierro queeliminan el sulfhdrico del gas mediante la reaccin:

3SH2 + 2Fe203 ------ 2SFe + S + 3H20

Con objeto de asegurar un caudal constante de biogs en losequipos que lo consumen, ste se almacena en gasmetros. Generalmente

se utilizan gasmetros de baja presin (inferior a 50 mbar) del tipode campana flotante o de goma hinchable, tal y como se representanen la Figura 3. Se consideran gasmetros de media presin cuandotrabajan hasta 10 bar y de alta presin por encima de dichos valores.

Las aplicaciones del biogs son:

- Transformacin en energa calorfica en calderas

- Transformacin en energa elctrica y calorfica en motogeneradorescon recuperacin de calor.

La aplicacin ms sencilla tcnicamente es la combustin encaldera. El agua caliente se utiliza para calentar el influente deldigestor y mantener la temperatura de ste, el excedente se consume

en la explotacin o en la industria. La caldera debe estar provistade doble quemador: para biogs y otro combustible de apoyo que sueleser propano o fuel, ya que en la puesta en marcha de la planta noexiste gas para mantener la temperatura del proceso.En muchas ocasiones la explotacin o industria no presenta unademanda trmica capaz de absorber la energa procedente de lacaldera, siendo ms interesante la obtencin de electricidad, paracubrir el consumo de la planta de tratamiento y de parte de laindustria. En este caso el calor disipado en la refrigeracin delmotor se utiliza para calentar el digestor, instalndose una calderade apoyo.

El rendimiento elctrico de un motor de combustin internaes del 25-30% y el rendimiento trmico entorno al 60%.


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Medidas de control

El grado de automatizacin y control de una planta dedigestin anaerobia depende de la capacidad tcnica de la industriao explotacin. Como mnimo, es necesario controlar la temperatura deldigestor, la produccin diaria de biogs y la composicin deinfluente, efluente y contenido del digestor.

La temperatura del digestor se mide en uno o varios puntos,segn el tamao del mismo. La sonda trmica dispone de un termostatoque acta sobre la caldera cuando la temperatura de la masa endigestin desciende por debajo de los 35-C.

Para medir la produccin de biogs se instala un contador enla lnea de gas a continuacin de los equipos de tratamiento delmismo. Un descenso acusado en el volumen diario, mantenindoseconstante la concentracin de materia orgnica de la alimentacin,puede ser indicio de alguna anomala en el proceso. Se instalanadems puntos de toma de muestra para controlar la composicin del

gas.


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La composicin del efluente y del contenido del digestor seanaliza peridicamente cada semana o quince das. Con este fin, eldigestor est dotado de vlvulas para toma de muestras o distintasalturas.

Adems de estos controles que son especficos de una planta

de biogs, existen los propios de los distintos equipos que loconstituyen (bombas,soplantes, motor, caldera, etc).

Seguridad

El metano es explosivo con el aire cuando se encuentra en unporcentaje de 5-15% en volumen. A diferencia de otros gases como elbutano o el propano, ms pesados, cuando escapa a la atmsfera no seacumula a ras de suelo.

Se deben instalar equipos antideflagrantes en aquellas zonas

en que sea previsible la acumulacin de biogs, de forma habitual oaccidental.

En la lnea de gas se instalan vlvulas limitadoras depresin, cortallamas y antorcha para quemar el gas excedente.En el proyecto se han de tener en cuenta los reglamentos sobreequipos e instalaciones de gas inflamable, instalaciones elctricasde baja tensin y normativas locales.

DIGESTORES DISCONTINUOS

Fueron los primeros digestores que se construyeron.Las plantas de digestin discontinuas con ms sencillas tcnicamentepero requieren ms mano de obra. En general, se aplican a residuosslidos que no se pueden bombear.

La recogida del residuo se suele hacer manualmente,transportndose mediante tractor con remolque al digestor.

El digestor se construye con una boca de alimentacin losuficientemente grande como para que permita la carga y descarga sindificultad.

Debido a la casi total ausencia de elementos mecnicos en elproceso de tratamiento, estas plantas presentan un bajo consumoelctrico. En contrapartida, los rendimientos en biogs son bajos ycon tiempos de residencia elevados, superior a 30 das.El aprovechamiento del biogs es anlogo al de una planta continua.

Estos digestores son caractersticos de zonas rurales, enellos se trata estircol y residuos agrcolas como la paja. En

ocasiones el digestor no es ms que el tanque en el que el agricultoralmacena residuos.


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ESTADO ACTUAL DE LA TECNOLOGA DE BIOGAS

El inters por la digestin anaerobia se despert en Europaen los aos 40, cuando, a raz de la II Guerra Mundial, las fuentesde energa escaseaban. Este inters fue decayendo despus, con elconsumo creciente de los combustibles fsiles.

A partir de la crisis del petrleo de 1973 resurgi elinters en la metanizacin en los pases europeos: se impulsaronprogramas de investigacin y desarrollo y se construyeron plantasindustriales. Desde entonces, y hasta la actualidad, el objetivoenergtico inicial que impuls el desarrollo de la digestinanaerobia, se ha ido transformando en un objetivo de depuracin.

La evolucin de la digestin anaerobia en Europa se puedeseguir a travs de los informes que ha publicado la Comisin de lasComunidades Europeas, recogiendo la experiencia de los distintospases.

Actualmente, el nmero de digestores a escala industrial enel continente europeo es de unos 1000, en los que no se incluyen losdigestores de lodos urbanos. En los pases integrantes de laComunidad Europea el nmero aproximado es de unos 700.

El volumen total de los digestores de la Comunidad Europease puede estimar en 61.500 m , con un volumen medio de reactor de 500

m . De acuerdo con los informes de la Comunidad Europea, la digestinanaerobia se difundir an ms en el mbito del medio ambiente,


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considerando como ventajas adicionales la obtencin de energa y lamenor produccin de lodos.

En Estados Unidos, excepto los digestores construidos en lasplantas de aguas residuales urbanas, no existe realmente una fuertedemanda de plantas de biogs, comparable a la europea.

Con respecto a los pases en desarrollo, China tiene el mayor nmerode digestores, estimado en ms de dos millones; son digestores detecnologa sencilla, implantados en zonas rurales, su capacidad mediaes de 10 m , suministran la energa que se emplea en usos domsticos,mientras que el efluente se utiliza en agricultura.

En Espaa, desde 1981, se ha venido desarrollando, a nivelestatal, un programa de digestin anaerobia financiado por losministerios de Industria y Agricultura, con el fin de promover ennuestro pas la utilizacin de este proceso y desarrollar distintastecnologas. El Ministerio de Obras Pblicas y Urbanismo y lasComunidades Autnomas han apoyado tambin la construccin de plantas

industriales. Es posible que el nmero de instalaciones crezcanotablemente a medida que se hagan cumplir con rigor las normativasde vertidos.

Agricultura Ecologica - Compostaje y Biogas

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