El tratamiento de los residuos orgánicos se puede realizar ya se
mediante procesos aeróbicos o anaeróbicos.
Dentro de los procesos Anaeróbicos se tienen los siguientes:
1. Micro-organismos Efectivos (EM)
Los micro-organismos efectivos fueron descubiertos, como alternativa de
tratamiento de los residuos, durante los años 70's por el profesor Teruo Higa.
El profesor Higa encontró que en la degradación de los residuos se hacían presentes algunos micro-organismos y existían unos que ayudaban a que se descomponieran más rápido y que pudieran aplicarse a los cultivos agrícolas, aportando nutrientes y otras características favorables (humedad, aireación, etc.).
Encontró el profesor Higa que existen tres tipos de micro-organismos de importancia para este proceso:
El profesor Higa encontró que en la degradación de los residuos se hacían presentes algunos micro-organismos y existían unos que ayudaban a que se descomponieran más rápido y que pudieran aplicarse a los cultivos agrícolas, aportando nutrientes y otras características favorables (humedad, aireación, etc.).
Encontró el profesor Higa que existen tres tipos de micro-organismos de importancia para este proceso:
- las levaduras
- bacterias acidolácticas (a partir del ácido láctico)
- bacteria fotosintéticas
En el desarrollo de su investigación, el profesor Higa obtuvo un producto que hoy por hoy se comercializa bajo el nombre de EM-Bokashi que quiere decir materia orgánica fermentada.
Figura 1 Bokashi
El Bokashi se constituye un proceso de tratamiento fermentativo que puede ser tanto aeróbico como anaeróbico. Es un proceso cuyo rango de temperatura oscila entre 40 y 55°C, y no produce malos olores ni atrae vectores usualmente. El
okashi se alabora con:
- Semolina de arroz, máiz o trigo.
- Soya o bagazo
- Harina de pescado o estiércol
Estos tres componentes lo que buscan es generar un ambiente para que los micro-organismos puedan vivir y desarrollarse de forma positiva. La semolina actúa como medio para que los micro-organismos hagan nido y se desarrollen; la soya se convierte en la energía inicial para el desarrollo de los micro-organismos y la harina de pescado es la fuente inicial de micro-organismos.
Para que se produzca una buena degradación de los residuos sólidos orgánicos se debe mantener la humedad de los residuos entre el 30-40% para que se puedan fermentar adecuadamente. El tiempo que tarda la degradación es entre 7-21 días cuando el proceso es anaeróbico (Temperatura media de 45°C) y entre 3-21 días cuando el proceso es aeróbico (Temperatura media de 60°C).
2. Digestión Anaeróbica
La digestión anaeróbica en la gestión de residuos sólidos es una actividad tomada del tratamiento de aguas residuales domésticas. Consiste principalmente por tres sub-procesos que son: Hidrólisis, Acidogénesis y Metanogénesis.
En la fase de hidrólisis los residuos orgánicos comienzan a mezclarse con el medio fundamental para la degradación, que es el agua, y los sólidos comienzan a diluirse. Posteriormente, en la fase acidogénica, las bacterias mesofíslicas inician su actuación para reducir los residuos orgánicos y generar ácidos grasos. Por último, las bacterias termofílicas transforman los ácidos grasos (principalmente el ácido acético) en metano y dióxido de carbono.
El tiempo que tardan en degradarse los residuos orgánicos es entre 20 y 40 días, dependiendo del tamaño de los residuos y de la temperatura dentro del reactor. Es importante mencionar que para que inicie el proceso mesofílico es necesario calentar la mezcla de residuos y agua, idealmente para que alcance una temperatura entre los 25 y 30°C.
El pH de la mezcla, idealmente, debe estar entre 6,5 y 7,5 y nunca debe ser inferior a 6,2 porque imposibilita la metanogénesis.
Balance de Masa:
Si suponemos que un residuo sólido se compone de:
65% Humedad
25% Sólidos Volátiles
10% Ceniza
Al agregarle agua e iniciar el proceso de fermentación, nos produce:
Emisiones
5% Metano
15% Dióxido de Carbono
Biosólido
15% Humedad
5% Sólidos volátiles (biomasa)
10% Ceniza
Agua:
50% Agua
3. Hidrólisis Ácida
La hidrólisis constituye un tratamiento químico que busca la
transformación de los residuos orgánicos en azúcares fermentables bajo un
proceso que implica Temperatura (entre 180 y 230°C) y presión.
En este proceso se obtiene principalmente Metano el cuál puede utilizarse para la producción de Metanol ó Hidrógeno.
En los procesos Aeróbicos nos interesan los siguientes:
1. Compostaje
El proceso de compostaje consta de 5 fases: la fase inicial, la termofílica, la mesofílica, el enfriamiento y la maduración. El proceso es netamente exotérmico a diferencia de la digestión anaeróbica.
La fase inicial es donde inicia el proceso de degradación de los orgánicos fácilmente degradables. La temperatura comienza a subir y el oxígeno comienza a escasear. También comienzan a presentarse condiciones ligeramente ácidas.
En la fase termofílica los compuestos orgánicos complejos comienzan a ser degradados por micro-organismos complejos. La temperatura sube hasta los 70°C y el pH alcanza los 7,5. En este proceso se pierde gran cantidad de vapor de agua por el incremento de temperatura. Al finalizar este proceso la temperatura comienza a descender y el material orgánico escasea.
La fase mesofílica se caracteriza porque la temperatura desciende hasta los 35 ó 40°C. Los hongos y los actinomyses colonizan la pila de residuos donde principalmente se encuentra lignina, celulosa y hemicelulosa. Esta fase dura algunas semanas.
Por último la fase de enfriamiento se presenta porque disminuye la
actividad microbiana por la ausencia de materia orgánica digerible. Usualmente
en esta fase el compost es colonizado por insectos.
La maduración es un proceso final donde se estabiliza el compost y se eliminan los insectos y algunos micro-organismos.
Para el compostaje, se requieren controlar principalmente los siguientes
parámetros:
%Humedad, la relación C/N, la temperatura, el oxígeno disponible, el pH y el tamaño de las partículas.
%Humedad, la relación C/N, la temperatura, el oxígeno disponible, el pH y el tamaño de las partículas.
Parámetros ideales:
- El tamaño de partícula ideal es entre 1 y 2 pulgadas (25 a 50mm).
- La relación C/N debe estar entre 25 y 50. Menos de 25 produce amoniaco.
- El contenido de humedad debe estar entre 50 y 60%
- Cantidad de oxígeno y homogeneidad: Se deben mezclar y voltear los residuos cada 2 a 3 días.
- Temperatura: La temperatura ideal está entre 55 y 60°C en la fase
termofílica. Sin embargo se recomienda dejar que los residuos alcancen los 60°C
y permanezcan en esta temperatura durante 24 horas para eliminar virus y
bacterias de los residuos.
- El pH ideal está entre 7 y 7,5. Más
de 8,5 produce también amoniaco.
- Área requerida: el manejo de 50 ton/día de residuos requiere entre 6000 y 8000 m2.
El Compostaje se puede realizar en pilas, en hileras o en reactores.
Compostaje en Pila
- Área requerida: el manejo de 50 ton/día de residuos requiere entre 6000 y 8000 m2.
El Compostaje se puede realizar en pilas, en hileras o en reactores.
Compostaje en Pila
Compostaje en Hilera
Compostaje en Trommel (Reactor)
Compostaje en Túnel (Reactor)
