BIODIGESTORES CASEROS
Introducción
Desde hace muchos años, los jardineros han usado el compost para mejorar la tierra. Hoy en día también es una manera importante de reducir la cantidad de basura que se quema o se añade a los vertederos públicos. Los desperdicios de jardín y cocina constituyen hasta el 20 por ciento de la basura producida por una familia. La compostación es una manera eficaz de reciclar estos desperdicios. Por eso, es una manera simple, pero importante, de mejorar la calidad de nuestras comunidades y el medioambiente. La energía para el proceso de compostación proviene de la luz solar capturada por las plantas. El compost proporciona los mismos beneficios si se produce en un montón caliente cuidadosamente atendido o en un montón descuidado de descomposición lenta. (DALZELL et al. 1991)
Figura 1. El proceso de compostación. El compost final tiene menos carbón, energía química, proteínas y agua que las materias primas, pero tiene más humus. Hay una reducción del 50 por ciento en el volumen de las materias primas durante el proceso de descomposición. (Del On-Farm Composting Handbook, NRAES-54, Natural Resource, Agriculture, and Engineering Service, Cooperative Extension, Cornell University, 1992. Usado con permiso.)
La compostación rápida (caliente)
Se puede manipular el proceso de descomposición descomposición para acelerarlo. Lo más importante es mantener un equilibrio entre alimentos, agua y aire en el montón de compost que favorezca los organismos termofílicos (aficionados al calor). Uno de los productos derivados de la descomposición descomposición es el calor. Cuando las condiciones favorecen los microorganismos termofílicos, el montón de compost puede alcanzar rápidamente una temperatura de entre 120° y 150°F. Esta temperatura destruye la mayoría de los patógenos (los organismos que causan enfermedades) y semillas de malas hierbas. Sin embargo, no destruye los mycorrhizae (hongos beneficiosos que aumentan la absorción de
nutrientes por las raíces de las plantas). Una vez terminada la fase de descomposición caliente, otros microorganismos, gusanos, insectos e invertebrados completan el proceso. (DALZELL et al. 1991)
La compostación lenta (fría)
Si no se mantienen condiciones ideales para la compostación rápida, los microorganismos aún descomponen los desperdicios orgánicos. La descomposición simplemente es menos rápida, más fría, y menos eficaz para destruir los patógenos y semillas de malas hierbas.
El manejo del proceso de descomposición
Para acelerar el proceso de descomposición y producir compost de mayor calidad, hay que manipular los siguientes factores. Las materias primas
Para la compostación rápida, la mezcla de materias primas debe tener bastante humedad, aire y materia orgánica. La materia orgánica sirve de comida para las bacterias de descomposición. La tabla 1 indica algunos materiales usados con frecuencia en los montones de compost. Hay tres tipos de materias primas. Algunas suplen energía, otras tienen volumen, y otras proveen una combinación de energía y volumen.
Los materiales de alta energía suplen nitrógeno y los compuestos de carbono que se necesitan para el crecimiento rápido de los microbios. Si no se les añade materiales voluminosos, estos materiales por lo general quedan demasiado densos y húmedos. No permiten la penetración de aire, y si se abre el montón, se nota un olor a huevos podridos. Los materiales voluminosos son secos y porosos y permiten la entrada del oxígeno. Debido a su bajo contenido de humedad y nutrientes, no se descomponen rápida-mente. Los materiales equilibrados suplen tanto energía como volumen. Estas materias se descomponen con facilidad, y no hay que mezclarlas con otros ingredientes. Algunos ejemplos son el estiércol de caballos con paja, heno podrido de alfalfa y hojas secas. Estos materiales son útiles para asegurar la descomposición rápida. Una mezcla de materiales voluminosos y aquellos que suplen energía asegura un equilibrio provechoso entre humedad, aire y nutrientes. Una mezcla típica que consigue la descomposición rápida consiste en una parte de material de energía por cada dos partes de material voluminoso. Aditivos
La calidad del compost es variable y depende principalmente del tipo de materia orgánica utilizada, la presencia de aditivos, la técnica de compostaje y tiempo de duración del proceso (AVENDAÑO 2003). Se pueden utilizar diferentes aditivos para facilitar o acelerar el proceso de compostaje, entre ellos los preparados biodinámicos, que están hechos con milenrama, manzanilla, ortiga, roble, diente de león y valeriana, todas ellas plantas medicinales que actúan activando la actividad de los microorganismos y acelerando los procesos de descomposición. De esta forma sirven para favorecer la digestión de los materiales orgánicos brutos y los procesos de formación de humus. El fin último del uso de aditivos es mejorar la calidad final del compost (EHRENFRIED 1992). A más de los aditivos antes mencionados se puede tomar en cuenta aditivos para mejorar y acelerar el proceso: por ejemplo, se puede utilizar algunas de arena gruesa para el drenaje, si la masa está muy compacta; también pueden añadirse pequeñas cantidades (0.5 kg/m 3) de nitrato de cal para favorecer el inicio de la fermentación, o en su lugar ligeras aportaciones de estiércol o residuos animales. Como ya se ha indicado, aportaciones de tierra vegetal y sobre todo una cierta cantidad (3 kg/m3) de compost viejo, son también aportaciones esenciales (Véase Figura 2). (GIL-ALBERT 2012)
Figura 2. Elaboración de compost artesanal
(PORQUE DESHIDRATAR)
DESARROLLO DE CONCEPTOS Concepto 1
Como primer concepto se pretende desarrollar un biodigestor casero que proporcione fertilizante líquido y a su vez biogas, producto de la descomposición orgánica con la que se realiza el compostaje.
Biofertilizante Líquido
Un biofertilizante es un producto biológico a base de microorganismos (hongos micorrízicos y bacterias promotoras del crecimiento vegetal, principalmente), cuya actividad fisiológica permite promover el crecimiento de las plantas, con lo cual es posible sustituir o al menos reducir el uso de agroquímicos, así como la contaminación generada por los mismos, cuando el inóculo se aplica en partes específicas de la planta (semilla, tallo, hoja, raíz) o en el agua de riego (Franco, 2009)
La producción de compost, además, permite reciclar los residuos orgánicos, vegetales y animales que se generan, reduciendo la contaminación ambiental. Se utiliza el té de compostas, un extracto acuoso de compost, en el cual este es el principal ingrediente para dicha solución; sin embargo, algunos tés son simples extractos de plantas (Salas, 2011). Además, se tiene también el purín, que es un fertilizante u abono líquido proveniente de las excretas (estiércol y/u orina) frescas de animales. Otro de los abonos es el extracto de estiércol, conocido como el té de bosta, en el que no se toma en cuenta el oxígeno ni la fermentación, es decir, que básicamente es bosta puesta en medio líquido para su disolución. Vale destacar que de igual modo fermenta y que si se hace con estiércol fresco (puede hacerse con bosta ya descompuesta o seca) deben transcurrir 30 días para la seguridad sanitaria de su uso; representa una de las técnicas más viejas que se ha utilizado en los cultivos.
Figura 3. Biofertilizantes Líquidos
Biogas
El fin de esto es transformar residuos orgánicos en gases y, a la vez, reducir las emisiones a la atmósfera con el propósito de obtención de energía, permitiendo bienestar económico, desarrollo social y cultura ambiental. La digestión anaerobia, o biodigestión, es una tecnología ampliamente difundida a escala familiar en países como China, India o Nepal. En estos sistemas los residuos orgánicos son convertidos en productos aprovechables como el biogás y el biol. El metano o biogas es producido básicamente por bacterias, cuando se descompone la materia orgánica en un ambiente libre de oxígeno . También como parte de este proceso se obtiene un residuo llamado efluente que tiene mejores propiedades como abono para el huerto, esto debido a los procesos químicos que transforman el nitrógeno presente en la materia orgánica en formas más solubles para las plantas.
Figura 4. Producción de Biogas
Funcionamiento
Básicamente una vez al día entra una carga al Biodigestor la cual se deja procesando. Como se ve en la siguiente figura solo debemos llenar el 80% del volumen de nuestro biodigestor con carga, a este volumen le llamamos Volumen de Trabajo, el 20% restante lo debemos dejar para el gas. Como se muestra en la figura existe un rebosadero que sale del biodigestor, ajustado para mantener el 80% del volumen. Este será el encargado de sacar el exceso de mezcla que exista dentro del biodigestor. Cada vez que echemos una carga, la misma cantidad de efluente debiera salir por esté. Un último tema aquí es la partida en funcionamiento del biodigestor. Para lograr esto, debemos primero lograr alojar una colonia de bacterias anaeróbicas dentro de nuestro biodigestor y esto puede tardar un buen tiempo. Se considera también la añadidura de aditivos para la aceleración del compostaje como los expuestos en la primera parte del presente trabajo.
Diseño propuesto:
Figura 5. Propuesta Biodigestor 1
Concepto 2
Parámetros a considerar:
pH Influye en el proceso debido a su acción sobre los microorganismos. En general, los hongos toleran un margen de pH entre 5-8, mientras que las bacterias tienen menor capacidad de tolerancia.
EL TAMAÑO DEL MATERIAL Cuanta más superficie sea expuesta a las bacterias, más rápida será la descomposición. Triture los residuos del jardín con una desfibradora o la máquina de segar el césped.
CONTENIDO DE NUTRIENTES Todos los organismos necesitan nutrientes para crecer y reproducirse. Las cantidades varían de elemento a elemento manteniendo una relación constante unos con respecto a otros. El mantenimiento de este balance es especialmente importante para el carbono y nitrógeno. Al inicio del proceso la relación C/N debe estar próxima a 30, añadiendo, si es preciso, elementos nitrificantes o carbonatantes. Al finalizar el proceso debe estar próxima a 10. Si la relación C/N es muy elevada, disminuye la actividad biológica.
OXÍGENO Para conseguir un rápido compostaje es necesario un buen aporte de O2. El oxígeno se requiere para que los microorganismos puedan descomponer eficazmente la materia orgánica. Debe ser suficiente para mantener la actividad microbiana. También existe la descomposición anaerobia, sin O2, conocido como metanización. El proceso es más lento, da lugar a un producto de inferior calidad y hay problemas de olores por la putrefacción de los restos orgánicos. Por esas razones no es aconsejable en zonas residenciales.
TEMPERATURA Es el parámetro que mejor indica el desarrollo del proceso. Debe mantenerse entre 35 - 65 ºC. Cada grupo de microorganismos tiene una temperatura óptima para realizar su actividad: Criófilos, de 5 a 15 ºC. Mesófilos, de 15 a 45 ºC. o Termófilos, de 45 a 70 ºC. El grupo favorecido descompondrá la materia orgánica para obtener materia y energía, y en la operación se emitirá calor que puede hacer variar la temperatura de la pila de residuos, dependiendo del volumen de la pila y de las condiciones ambientales. En general, las temperaturas conseguidas en el proceso, junto con la competencia por los nutrientes y la producción de fermentos (antibióticos) que impiden su desarrollo, llegan a eliminar los microorganismos patógenos, parásitos y semillas de malas hierbas llegados con los residuos. A
temperaturas demasiado elevadas mueren determinadas especies buenas para el compostaje, mientras que otras no actúan por estar en forma de espora.
POBLACIÓN MICROBIANA Como ya hemos comentado, el compostaje es un proceso dinámico debido a las actividades combinadas de una amplia gama de bacterias y hongos, ligados a una sucesión de ambientes. A lo largo del proceso van apareciendo formas resistentes de los microorganismos cuando las condiciones de temperatura hacen imposible su actividad. Diferentes especies de microorganismos pueden sucederse o coincidir en el tiempo, su procedencia puede ser a través de la atmósfera, del agua, del suelo o de los mismos residuos. Una población comienza a aparecer mientras otras están en su máximo o ya están desapareciendo, complementándose las actividades de los diferentes grupos. En la primera etapa aparecen bacterias y hongos mesófilos con predominio de las primeras. Cuando la temperatura llega a 40 ºC, aparecen bacterias y hongos termófilos y los primeros actinomicetos. Por encima de los 70º cesa la actividad microbiana. Al bajar de nuevo la temperatura, reaparecen las formas activas, detectándose también la actividad de protozoos, miriápodos, etc. Las bacterias se encuentran distribuidas por toda la pila, mientras que los hongos y actinomicetos están situados a 5-15 cm de la superficie, dándole un aspecto grisáceo característico.
HUMEDAD En teoría, los valores de humedad para que pueda darse una fermentación aerobia están entre el 30% y el 70%, siempre que se asegure una buena aireación. En la práctica se deben evitar valores altos, pues desplazaría el aire de los espacios entre partículas del residuo y el proceso pasaría a anaerobio. Si la humedad es demasiado baja disminuirá la actividad de los microorganismos. Para conseguir la humedad adecuada se pueden mezclar distintos tipos de residuos y triturar o desfibrar los materiales. La humedad adecuada es esencial para la actividad microbiológica. Una pila seca no favorecerá para nada la descomposición, por eso se debe humedecer periódicamente. Guardar el material húmedo como una esponja escurrida aumenta la velocidad del compostaje.
REFERENCIAS
[1] AVENDAÑO, D. 2003 “El proceso /2_alumnos/ProyectosTitulos/pdf/.
de
compostaje”.
En:
www.puc.cl/agronomia
[2] ALTAMIRANO, M. 2006 “Estudio comparativo para la elaboración de compost por técnica manual”, en sisbib.nmsm.edu.pe /BibVirtualData/publicaciones/geología/vol9 _n17/ a10.pdf
[3] ATLAS, R.; BARTHA, R.; GUERRERO, R. 2002 Ecología microbiana y microbiología ambiental. Madrid. Pearson Educación [4] CASTILLO, A 1999 “Caracterización química y física de compost de lombrices elaborados a partir de residuos orgánicos puros y combinados”. Agricultura técnica, Vol. 60, N° 1. [5] CEAMSE, COORDINACIÓN ECOLÓGICA ÁREA METROPOLITANA SOCIEDAD DEL ESTADO () 2006 “Revista informativa – Los Agroquímicos en el Banquete”, en www.ceamse. gov.ar/revista/revista2/losagroquiimicosenelbanquete .pdf [6] DALZELL, A.; BIDDLESTONE, A.J.; GRAY K.R.; THURAIRAJAN K. 1991 Manejo del suelo: producción y uso del composte en ambientes tropicales y subtropicales. Roma. ONU - FAO [7] EHRENFRIED, E 1992 “Introducción al método www.canricastell.net/ documentos /PfeifferIntro.pdf
agrícola
biodinámico”,
en
