compostación de porquinaza - corantioquia u.de antioquia, colombia
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CARTILLA TÉCNICA
MANEJO Y EVALUACIÓN DE LA PORQUINAZA MEDIANTE PROCESOS DE COMPOSTACIÓN
CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DEL CENTRO DE ANTIOQUIA – CORANTIOQUIA -
GRUPO INTERDISCIPLINARIO DE ESTUDIOS MOLECULARES – GIEM –
(CORPORACIÓN ACADÉMICA PARA EL ESTUDIO DE PATOLOGÍAS TROPICALES)
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
Medellín
2003
2
INDICE GENERAL
INTRODUCCIÓN 2
PRODUCCIÓN DE COMPOST EN LA INDUSTRIA PORCICOLA 4
LA COMPOSTACIÓN 5
DEFINICIÓN 5
COMO COMPOSTAR? 7
1. PASOS A SEGUIR EN EL COMPOSTAJE DE
EXCRETAS PORCINAS 7
1.1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA.
Composición de la porquinaza 9
1.2. MEZCLA DE LAS MATERIAS PRIMAS 12
1.3. DISPOSICIÓN DEL ÁREA DE COMPOSTAJE 16
1.4. CONTROL DEL PROCESO DE COMPOSTAJE 19
1.4.1. Aireación 19
1.4.2. Humedad 20
1.4.3. Tamaño de partícula y porosidad 20
1.4.4. Relación carbono / nitrógeno (R C/N) 21
1.5 BIOLOGÍA DEL PROCESO 22
1.6. COMPORTAMIENTO DE ALGUNAS VARIABLES DURANTE
EL PROCESO DE COMPOSTAJE Y EL PRODUCTO TERMINADO.
Variables que indican la madurez del compost 26
1.7. LA TEMPERATURA COMO CRITERIO PARA DEFINIR
LA FINALIZACIÓN DEL PROCESO 30
2. CONTROL DE CALIDAD 33
3. VENTAJAS PARA LA AGRICULTURA 39
4. BIBLIOGRAFÍA 43
3
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Análisis fisico-químico de 12 muestras de porquinazas
obtenidas de diferentes granjas. R C/N= Relación carbono/nitrógeno 10
Tabla 2. Análisis bilógicos de porquinazas obtenidas de
diferentes granjas 10
Tabla 3. Formulación con aditivos vegetales 13
Tabla 4. Variables que se consideran para el montaje de una
pila de compost 16
Tabla 5. Variables importantes en la compostación 27
Tabla 6. Variables importantes en la compostación 29
Tabla 7. Composición del COMPOST de porquinaza comparado
con otros COMPOST de importancia comercial. 34
Tabla 8. Composición microbiológica del COMPOST de porquinaza a la
semana quinta del proceso 35
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Comportamiento de las variables: a) carbono orgánico;
b) CIC; c) cenizas y d) relación C/N, en función del tiempo durante el proceso
de compostaje de porquinaza. 28
Figura 2. La temperatura como criterio de finalización del proceso 31
Figura 3. Comparación de la productividad en dos cultivos para fertilización
organo-mineral 39
4
INDICE DE FOTOS
Foto 1. Porquinaza cruda sólida 12
Foto 2. Aditivo vegetal (aserrín) 12
Foto 3. Mezcla de las materias primas 14
Foto 4. Mezcla de las materias primas 14
Foto 4a. Pila de compost de porquinaza formulada con aserrín 15
Foto 5. Disposición del área de compostaje: Protección bajo techo 17
Foto 5a y 5b. Disposición bajo techo 17
Foto 6. Disposición del área de compostaje: Cimiento en concreto 18
Foto 6a. Disposición del área de compostaje:
Cimiento en plástico impermeable 18
Foto 7. Aireación de las pilas 19
Foto 8. Larvas de insectos en los primeros días de proceso 25
Foto 9. Larvas de dípteros 25
Foto 10. Pupas 25
Foto 11. Larva de coleóptero 25
Foto 12. Ácaros 25
Foto 13. Cochinilla de humedad 25
Foto 14. Valoración cinética de la temperatura 32
Foto 15. Proceso de molienda del producto terminado 32
Foto 16. Producto terminado 34
Foto 17. Programa de fertilización organo-mineral para pasto, rábano y
maíz. 42
2
INTRODUCCION
En la década de los 50-60, las políticas tendientes a incrementar la productividad agrícola,
estuvieron dirigidas al uso masivo de abonos minerales y fertilizantes químicos. Esta
situación llevaba implícita una problemática de la fertilidad por la sobreexplotación del
recurso suelo, que se expresa en la continua disminución de los contenidos de materia
orgánica, deterioro de la estructura física, disminución en la capacidad de retención de agua
y como consecuencia de esto, un drenaje pobre y excesiva escorrentía1,2,3,4
Considerando que las actividades agrícolas y ganaderas constituyen el sector primario de la
producción de residuos orgánicos5, las autoridades ambientales y sanitarias ven con
preocupación tal situación, dados los grandes volúmenes producidos de estiércol animal y
desechos con altas concentraciones de agrotóxicos es por ello que se han planteado
políticas definidas para el manejo de excretas y residuos en un conjunto de operaciones
encaminadas a dar a los residuos producidos una transformación adecuada, de tal manera
que técnicas como el compostaje se constituye en una opción viable que representa una
alternativa indispensable tanto desde el punto de vista medio ambiental como desde la
óptica sanitaria que permite la consideración de procesos sostenibles6, 3,7,8
Por ejemplo a partir de la década del 70, comienza a perfilarse con gran auge la industria
porcícola en Colombia, desarrollándose principalmente en el norte del departamento de
Antioquia (Don Matías, Yarumal, Santa Rosa), donde las granjas porcícolas con un buen
enfoque tecnológico y comercial, ganaron terreno sobre las explotaciones tradicionales. De
esta manera, el ingreso generado con el comercio de cerdos se ve aún más incentivado con
el aprovechamiento del estiércol como abono orgánico para algunos cultivos como pastos,
maíz y hortalizas9
De la porquinaza se establece que la composición del estiércol del cerdo depende
principalmente de la ración de alimentación. Las heces del animal se componen de una
porción de alimento sin digerir, bacterias arrastradas del tracto digestivo, líquidos
digestivos y agua. La porción fecal del estiércol contiene un gran número de ingredientes
3
alimenticios en su forma original. Las excretas así mismo contienen sustancias las cuales
fueron transformadas por la actividad metabólica de las bacterias en el tracto, así como por
la acción enzimática de los jugos digestivos. Los sólidos totales y el contenido orgánico del
estiércol dependen del tipo de alimentación y particularmente de las condiciones
ambientales, las cuales influyen en la cantidad de agua consumida.
Por esto la compostación como proceso industrial para el tratamiento de los residuos
sólidos orgánicos ha tomado en los últimos años gran relevancia, fundamentalmente por el
hecho de permitir un doble propósito. En primera instancia permite la estabilización
química y biológica de los residuos, por lo que reduce considerablemente su impacto
ambiental como contaminante orgánico. El segundo aspecto de la compostación se refiere a
su aplicación agronómica dado que suministra al suelo con vocación agrícola una
importante reserva energética, estructura y estabilidad contribuyendo finalmente a restituir
su valioso componente orgánico.
4
PRODUCCIÓN DE COMPOST EN LA INDUSTRIA PORCICOLA
La compostación como proceso industrial
para el tratamiento de los residuos sólidos
orgánicos encierra un doble propósito:
En primera instancia posibilita la estabilización
química y biológica de los residuos, por lo que
reduce considerablemente su impacto
ambiental como contaminante orgánico.
El segundo aspecto importante de la
compostación se refiere a su aplicación
agronómica dado que suministra al suelo con
vocación agrícola una importante reserva
energética, estructura y estabilidad
contribuyendo a restituir su valioso
componente orgánico
5
LA COMPOSTACIÓN
DEFINICIÓN
Inicialmente se definió la compostación como un proceso que permitía aprovechar aquellos
materiales que tenían algún valor fertilizante, por lo tanto el producto generado se podía
clasificar como un abono; sin embargo cuando se compara dicho producto con los
fertilizantes químicos de mayor valor nutricional y más económicos, se cambia el término
de abono por enmienda orgánica, y su aplicación se restringe a suelos con deficiencias
nutricionales1. Este concepto volvió a cambiar, debido a la progresiva desertización del
suelo por el uso intensivo del químico tradicional, lo que llevó a que en los últimos 50 años
se ponga, nuevamente de manifiesto, la importancia de la materia orgánica y la
compostación se ratifique como una práctica de restitución de la fertilidad de las tierras
mediante el fortalecimiento de la materia orgánica nativa1.
También se ha dado en definir la compostación en términos netamente ambientalistas,
puesto que se plantea como una forma de evitar el impacto ecológico adverso por la
disposición de residuos sólidos orgánicos no tratados. La compostación es considera de
esta manera como un tratamiento para prevenir las propagaciones contaminantes de los
residuos, mediante la estabilización de la materia orgánica desechada.11, 12,13,14
Otros criterios definen la compostación en términos de la estabilidad química que adquiere
la materia orgánica mediante el compostaje; por esto algunos autores denominan al
compost como humus o formas de este11, 12. Sztern14, sostiene que durante el compostaje
no se da verdaderamente humificación*, sino más bien un proceso de pre-humificación,
* La humificación, se define como el conjunto de procesos pedogenéticos de síntesis que terminan en la
formación de compuestos húmicos coloidales de neoformación, a expensas de los productos más o menos
solubles resultantes de la descomposición de la materia orgánica fresca. Los factores biológicos formadores
de humus son: la actividad microbiológica y la actividad animal (lombrices y artrópodos), que condicionan la
6
puesto que en el producto terminado solo es posible encontrar estructuras incipientes que
son precursoras en la posterior formación del humus, de gran estabilidad química. Sin
embargo algunos autores no discriminan entre los términos humus y compost.
Una definición más completa admite que el proceso es una biotransformación que se
desarrolla con el fin de evitar la contaminación orgánica, y generar un producto (enmienda
o abono) o en el mejor de los casos ambos. La definición de compostación ha estado ligada
a los dos factores señalados11.
Al considerar los aspectos más preponderantes, destacados por los diferentes investigadores
del tema, la compostación, se puede definir como:
“La compostación es un proceso irreversible de
degradación biooxidativo y catabólico seguido de
un proceso de resíntesis de un sustrato orgánico
sólido, a través de organismos descomponedores
endémicos (normalmente artrópodos y
microorganismos),
hasta la obtención de un producto heterogéneo
denominado compost, con
apariencia completamente independiente del
material de origen y que se caracteriza
por su estabilidad química y sanitización, con
respecto a parámetros de referencia establecidos
por un patrón” 15.
división mecánica de los restos orgánicos, su incorporación a la materia mineral y la formación de complejos
órganominerales estables (humus)14
7
CÓMO COMPOSTAR?
1. PASOS A SEGUIR EN EL COMPOSTAJE DE EXCRETAS PORCINAS
Las excretas porcinas y otros estiércoles no tratados o tratados de maneras inadecuadas y
utilizadas como fertilizantes o nutrientes del suelo, pueden dar lugar a la contaminación de
los productos y/o de las fuentes de agua2.
Es sabido que la materia fecal de origen animal y humano comprende una variedad de
patógenos que representan riesgo para la salud, así mismo los residuos de cosecha
infectados pueden diseminar plagas a cultivos sanos; sin embargo si son tratados de manera
apropiada, los residuos, pueden llegar a ser fertilizantes eficaces e inocuos11.
Por esto se debe atribuir una considerable importancia a los aspectos prácticos de la
compostación y a los ajustes tecnológicos necesarios que permitan el establecimiento de
parámetros óptimos del proceso:
Fundamentalmente se considera que, un
adecuado tratamiento de los desechos a
través del compostaje logra convertir un
producto de pobres condiciones
fitosanitarias, de difícil manejo y aspecto
desagradable, en un producto inodoro, de
fácil manejo, aspecto atractivo, “libre de
sustancias fitotóxicas”† y apto para mejorar
las características del suelo donde se
dispone.
† Libre en este caso significa una concentración tan baja que no tiene consecuencia en la sanidad vegetal8
8
Teóricamente toda la materia orgánica en proceso de degradación, podría transformarse y
escapar como CO2 y quedar en tal caso un material acabado conformado solo por cenizas.
El hecho de que esto no ocurra, y que el fragmento orgánico estable restante, sea útil a las
tierras y plantas, es una de las razones por las cuales el compostaje tiene un alto valor.10
9
Los siguientes son las etapas a desarrollar en el compostaje de las excretas porcinas:
1.1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA. Composición de la porquinaza.
El conocimiento de las propiedades físico-químicas y biológicas de la porquinaza en su
estado inmaduro permite establecer los ajustes nutricionales para dar inicio al proceso de
producción de compost, con este conocimiento se fijan las mezclas o formulaciones que son
requeridas para brindar las condiciones iniciales necesarias que garanticen el buen
desarrollo del proceso de compostaje.
La composición promedia de algunas porquinazas crudas y sin mezclar, procedentes de
diferentes granjas se presentan en las tablas 1 y 2.
10
FISICOQUÍMICOS
Parámetro (% en peso seco) Porquinaza % Estiércol purín
Nitrógeno % 3,10 - 4,87 0,10
Fósforo (% P2O5) 1,20 - 2,90 0,04
Potasio (%K2O) 0,98 - 1,86 -
Sodio % 0,48 - 0,51 0,03
Calcio (%Ca) 0,79 - 0,82 0,014
Magnesio (%Mg) 0,087 - 0,150 0,003
Zinc % 0,068 - 0,088 0,011
Cobre % 0,015 - 0,069 -
Humedad % 55,7 - 68,9 -
% Sólidos totales - 2,6
pH 6,5 - 8,6 5,8
Conductividad mS/cm 0,95 - 3,91 2,03
Materia orgánica % 42,10 - 55,70 -
Carbono orgánico % 24,40 - 32,30 -
Cenizas % 14,70 - 25,50 -
Relación C / N 6,6 - 7,8 -
Densidad g / cc (ms) 0,14 - 0,27 1,08
Tabla 1. Análisis fisico-químico de 12 muestras de porquinazas obtenidas de diferentes granjas. R C/N= Relación carbono/nitrógeno
MICROBIOLÓGICOS
Muestra Mesófilos
u.f.c / g*
Termófilos
u.f.c / g
Mohos y
Levaduras
u.f.c / g
Nemátodos Protozoos Entero -
bacterias / g
Lixiviado
estiércol cerdo 3,0 x 107 3,0 x 103 6,0 x 102 Ausentes Presentes 5,0 x 104
Estiércol cerdo 2,0 x 1010 3,0 x 107 6,0 x 103 Ausentes Presentes 5,7 x 106
Tabla 2. Análisis bilógicos de porquinazas obtenidas de diferentes granjas.
11
DE ACUERDO CON LA TABLA 1 y 2, LA PORQUINAZA CRUDA SE
PUEDE DESCRIBIR DE LA SIGUIENTE MANERA
• Presenta un alto valor nutricional que se traduce en una importante ventaja para su
aprovechamiento como fertilizante orgánico. Específicamente contiene altas
concentraciones de nitrógeno .
• Presenta valores de pH y conductividad conformes a lo esperado en aquellos
materiales con miras a ser utilizados como enmiendas orgánicas en la agricultura.
Durante el proceso de compostaje estos valores tienden a estabilizarse.
• Una alta humedad que ocasiona lixiviación indeseable.
• Relación C/N baja. Esto representa un déficit del carbono necesario para la
proliferación de organismos descomponedores de la materia orgánica. Se aconseja en
estos casos utilizar algún aditivo natural como aserrín o similares que aporte el balance nutricional
necesario para que se dé un satisfactorio proceso de descomposición. (foto 1-2)
• Una estructura física (aspecto apelmazado o fangoso) de difícil manejo. Se aconseja
en estos casos utilizar algún aditivo natural con características de tamaño de partícula, sequedad y
rigidez que proporcione porosidad a las mezclas de partida y facilite la operación de manejo de las
pilas de compost. (foto1-2)
• De acuerdo a la tabla 2, la porquinaza cruda se puede describir en términos
biológicos como un material altamente biodegradable por las considerables
poblaciones microbiales descomponedoras. No obstante requiere un proceso de
sanitización debido a los altos niveles de enterobacterias.
12
Foto 1. Porquinaza cruda sólida Foto 2. Aditivo vegetal (aserrín)
1.2. MEZCLA DE LAS MATERIAS PRIMAS
En el proceso de compostación, la materia orgánica presente se constituye en el alimento de
los organismos descomponedores, lo que significa que es necesario cumplir con una serie
de requerimientos nutricionales para el proceso de producción de compost.
Es importante tener en cuenta:
Para dar inicio al proceso de compostaje se
necesitan básicamente materiales que
contengan altas concentraciones de
nitrógeno, tales como porquinaza, gallinaza y
otros estiércoles y por otro lado, materiales
con alta concentración de carbono como
aserrín y desechos de cosecha que al
mezclarse dan las proporciones óptimas para
dar comienzo al proceso11.
13
Considerando que la condición original de la porquinaza no es totalmente adecuada para el
compostaje, se consideran algunas condiciones iniciales para dar comienzo al proceso.
(véase tabla 3)
Ingredientes Proporción en volumen
Proporción en peso ......Kilos....... Porcentaje
en peso Porcentaje en volumen
Porcentaje de humedad
Porquinaza
sólida 1.0 5,0 312 30 30 60
Porquinaza
líquida 1.0aprox 10,0 657 63 40 80
Aserrín,
viruta o
residuos de
cosecha
1.0 1,0 70 7,0 30 < 10
Total
promedio - - 1040 100 100 67
Tabla 3. Formulación con aditivos vegetales
14
Un buen mezclado de la
porquinaza se aproxima
a 2 partes de estiércol
fresco por una parte del
aditivo vegetal.
Proporción en volumen Foto 3. Mezcla de las materias primas
El objetivo de una adecuada formulación de las materias
primas para el compostaje es garantizar una buena calidad
del producto terminado en el menor tiempo posible de
maduración
Nota importante: El
material vegetal debe ser lo
más seco posible para que
absorba buena parte del
agua del purín y permita
disminuir el aspecto fangoso
característico del material
fresco. También es
importante que la humedad
total de la mezcla esté
cerca del 60%.
Foto 4. Mezcla de las materias primas para el compostaje
15
Foto 4a. Pila de compost de porquinaza formulada con aserrín
16
1.3. DISPOSICIÓN DEL ÁREA DE COMPOSTAJE
Una vez escogida la mezcla, se procede a la selección de un área apropiada para el
montaje de las pilas; para ello es indispensable conocer la densidad de las materias
primas en fresco (masa húmeda) En la tabla 4 se presentan los cálculos para la
selección del área que permita el procesamiento de una tonelada de excreta porcina.
Tabla 4. Variables que se consideran para el montaje de una pila de compost
De la tabla 4 se deduce que una pila de 1,0 tonelada de residuos ocupa 1,84 mt3. Para la
selección del área apropiada, se debe considerar una etapa final de secado que consiste en
extender la pila y suministrar volteos continuos. La pila debe extenderse con una altura
máxima de 5 cm en el momento de proceder a secar. Aplicando las ecuaciones 1 y 2, se
encuentra el área requerida para el procesamiento de una tonelada de excretas de residuos
porcícolas mediante el compostaje.
Volumen = Area*altura ecuación 1
Area = Volumen/altura ecuación 2
Teniendo un volumen aproximado de 1,84 mt3 (tabla 4) y 0,05 mt de altura se obtiene un
área de alrededor de 37 mt2
‡ m.h.: Masa húmeda
MATERIAS
PRIMAS
EXCRETA
SÓLIDA
EXCRETA
LÍQUIDA VIRUTA TOTAL
DENSIDAD g/cm3 (m.h.)‡ 0,54 0,97 0,12 0,57
PESO Kilos 312,00 657,00 70,00 1039,00
VOLUMEN mt3 0,58 0,68 0,58 1,84
17
Es conveniente en la producción de compost, proteger
la pila del agua lluvia y por tanto de la percolación. El
techo es indispensable!
Un fuerte aguacero
puede afectar la
humedad de la pila, a
tal punto que el proceso
tiende a volverse
anaerobio.
Foto 5. Disposición del área de compostaje: Protección bajo techo
Foto 5a y 5b. Disposición bajo techo
18
Foto 6. Disposición del área de compostaje: Cimiento en concreto
PREVENIR LA CONTAMINACIÓN
DE LOS ALREDEDORES,
PRINCIPALMENTE SUELOS
AGRÍCOLAS Y RIACHUELOS
CERCANOS, ES UN ASUNTO QUE
NO SE DEBE DESCONOCER. UNA
BUENA FORMULACIÓN INICIAL
CON HUMEDADES INFERIORES AL
65 % EVITA LA PERCOLACIÓN,
SIN EMBARGO ES IMPORTANTE
CONTAR CON PLÁSTICOS IMPERMEABLES O CIMIENTOS EN CONCRETO.
Foto 6a. Disposición del área de compostaje: Cimiento en plástico impermeable
Luego de tener la mezcla de los materiales crudos, se construye la pila; el diseño depende
del sistema de aireación con el que se cuente.
19
1.4. CONTROL DEL PROCESO DE COMPOSTAJE. Cuidados que se deben tener con las pilas de compost
El proceso de compostaje es una biotransformación bajo condiciones controladas para
conservar y aprovechar los nutrientes presentes y disponer de un material orgánico que
favorezca las propiedades del suelo. Para producir compost se debe tener presente que las
bacterias, hongos y macrofauna responsables de la mayor parte de la biotransformación son
aerobios11. Los siguientes son los factores que influyen sobre la producción de compost:
1.4.1. Aireación.. Se constituye en un factor crítico dado que el tiempo de proceso
puede ser reducido significativamente cuando el oxígeno disponible no se constituye en un
limitante.
LA AIREACIÓN DEBE HACERSE MÍNIMO DOS VECES POR
SEMANA
Foto 7. Aireación de las pilas
20
1.4.2. La Humedad. Otro factor determinante del proceso es la humedad. Excesos o
defectos condicionan tanto la velocidad como la calidad del compost. Un defecto de
humedad impide la proliferación microbial y ocasiona que el proceso se detenga. Un
exceso de la misma hace que el proceso sea anaerobio (que se caracteriza por la producción
de malos olores y transformaciones lentas)12. 19,2. Puesto que la porquinaza se genera con
una humedad muy alta (por encima del 60%) conviene que el material o enmienda vegetal
con el que se elabore la mezcla sea lo mas seca posible para favorecer los niveles deseados
de agua. Lo recomendable es que la humedad de la pila se mantenga en el
intervalo de 40% a 60%. En condiciones de buena humectabilidad y aireación la
proliferación microbial es más favorable.
1.4.3. Tamaño de partícula y porosidad. Estos factores permiten mejorar las
características físicas para dar inicio al proceso. Tamaños de partícula muy altos no son
fácilmente degradados retrasando el proceso y tamaños muy pequeños pueden producir
apelmazamiento y por lo tanto anaerobiosis. Cuando el producto terminado presenta
tamaños de partícula relativamente altos, razón por la cual no posee buena apariencia, se
hace necesario tamizar y reincorporar los pedazos grandes a procesos siguientes.
El control del tamaño de partícula es especialmente útil para el caso de los residuos sólidos
urbanos cuya principal característica es su heterogeneidad. La porquinaza presenta una
textura que se incorpora muy bien con las enmiendas vegetales y por lo tanto no requiere de
mayores ajustes. Una adecuada porosidad redunda en el mejoramiento de la
absorción, aireación y estructura de la biomasa y consecuentemente en
una mayor velocidad del proceso. En el caso de la porquinaza no hay
necesidad de ajustar el tamaño de partícula al inicio del proceso.
21
1.4.4. Relación Carbono/Nitrógeno (R C/N). Este factor es de suma importancia
pues tanto el carbono como el nitrógeno son elementos limitantes en el crecimiento y
reproducción de los organismos. La relación se considera como adecuada cuando está
cercana a un valor de veinte. Relaciones C/N muy altas (por encima de 25)
retrasan innecesariamente el proceso de compostaje. Una relación
porquinaza/aserrín formulada de acuerdo a lo especificado en la tabla 3. y controlando
adecuadamente los parámetros que rigen el proceso, permite llevar a cabo la compostación
en un período de tiempo aproximado de 4 semanas.
22
1.5. BIOLOGÍA DEL PROCESO
Organismos del compost. La pila de compost es, realmente, una granja microbiológica.
Las bacterias comienzan el proceso de degradar la materia orgánica, seguidas de los
hongos; luego vienen los actinomicetos, miriápodos, insectos y otros (larvas, lombrices,
ácaros)
En la primera etapa del compostaje aparecen las bacterias y hongos mesófilos, con
predominio de las primeras. Cuando la temperatura está cercana a los 40ºC, aparecen las
bacterias, los hongos termófilos y los actinomicetos. Por encima de los 75ºC disminuye
considerablemente la actividad microbiana. A lo largo del proceso van apareciendo formas
resistentes de los microorganismos cuando las condiciones de temperatura hacen imposible
su actividad. Al bajar de nuevo la temperatura, reaparecen las formas activas, detectándose
también la actividad de protozoos, nemátodos, miriápodos, etc.
Las 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. Debido a esto, una población comienza a aparecer mientras otros están en su
máximo o ya están desapareciendo, complementándose las actividades de los diferentes
grupos.
Las bacterias son los microorganismos primarios de la descomposición. Llegan con los
residuos, y comienzan el proceso descomponiendo el material orgánico para alimentarse.
Crecen y se multiplican en condiciones favorables, y mueren cuando se crean las
condiciones más favorables para otras. Las bacterias, los actinomicetos y los hongos
consumen los residuos directamente y se conocen como compostadores de primer nivel;
son ayudados por organismos más grandes (gusanos, ácaros, escarabajos, larvas y moscas),
que también consumen residuos directamente.
Los microorganismos de primer nivel de la descomposición son consumidos por los del
segundo nivel tales como tijeretas, ácaros, escarabajos, protozoos y rotíferos. Los del tercer
nivel consumen a los del primer y segundo nivel e incluyen ciempiés, escarabajos,
hormigas y ácaros.
23
Las bacterias son las más abundantes. Puede haber millones en un gramo, e invaden los
residuos comiéndolos y digiriéndolos, rompiéndolos en formas más simples para que otras
bacterias y organismos los consuman. Como grupo, las bacterias pueden comer casi
cualquier cosa.
Temperatura. Es una de las variables importantes en el compost, pues en función de la
temperatura diferentes especies bacterianas serán más o menos activas. Los
microorganismos psicrófilos, mesófilos y termófilos funcionan mejor dentro de intervalos
de temperatura específicos.
El volteo de la pila proporcionará oxígeno y permitirá a las bacterias termófilas continuar
su actividad. Cuando las temperaturas bajan la gran mayoría de estos mueren y reaparecen
otros grupos.
Los actinomicetos vistos al microscopio son muy similares a los hongos y siguen en
número a las bacterias. Asumen la dirección durante las etapas finales de descomposición,
y son frecuentemente productores de antibióticos que inhiben crecimiento bacteriológico.
Son especialmente importantes en la formación de humus, liberando carbón, nitrógeno de
nitrato y amonio, haciendo alimentos disponibles a plantas.
Los hongos son menores en número que las bacterias o actinomicetos, pero con mayor
masa. Los hongos son los organismos simples que carecen de pigmento fotosintético
(clorofila) Los hongos viven sobre el material muerto y obtienen energía degradando el
material orgánico.
Los macro organismos son los organismos visibles involucrados en transformar material
orgánico en compost. Son más activos en las etapas maduras de compostaje, cuando las
temperaturas descienden pero la descomposición no es completa. Los microorganismos
descomponen la materia orgánica químicamente, y los macro organismos, que están más
arriba en la cadena alimentaria, descomponen excavando, moliendo, masticando y
digiriendo.
24
Las hormigas se alimentan sobre una variedad de materiales en el compost. Pueden traer
hongos y minerales tal como potasio y fósforo al compost.
Los nemátodos son los invertebrados más abundantes en el suelo. Algunos viven sobre la
materia orgánica en descomposición, mientras otros son predadores sobre otros nematodos,
bacterias, algas, protozoos y esporas de hongos.
Los ácaros de la fermentación, son transparentes, y se alimentan sobre levaduras de materia
orgánica. Son capaces de resistir las condiciones anaerobias por períodos moderados de
tiempo, y pueden ser buenos indicadores de estas condiciones en el compost.
Insectos pequeños, distinguibles por su capacidad para saltar cuando se les perturba son
principalmente comedores de hongos, aunque también comen nemátodos y plantas. Varían
en el color desde el blanco hasta azul y negro.
Las arañas se alimentan de insectos e invertebrados pequeños. Los ciempiés son
consumidores terciarios, alimentándose de invertebrados de su tamaño o mayores. Esto
significa que son indeseables en el compostaje, pues pueden atacar y matar los gusanos.
Las moscas son insectos que se alimentan sobre casi cualquier tipo de material orgánico.
También actúan como aero transportadores de bacterias. Adondequiera que aterricen,
depositan bacterias.
Un compost bien transformado produce una sanitización del material, tanto por la elevación
de la temperatura, producción de antibióticos y la competencia por los nutrientes, que
llegan a eliminar los microorganismos patógenos llegados con los residuos.
25
Organismos comúnmente encontrados en procesos de compostaje de porquinaza
Foto 8. Larvas de insectos en los Foto 9. Larvas de dípteros primeros días de proceso
Foto 10. Pupas Foto 11. Larva de coleóptero
En las fotos 8 a 11 se observan diferentes estadíos de insectos presentes durante el proceso
de compostaje de porquinaza.
Foto 12. Ácaros Foto 13. Cochinilla de humedad
Foto 12. Otros organismos colonizan las pilas son los ácaros (arácnidos) y las cochinillas
de humedad (Crustáceos) Foto 13
26
1.6. COMPORTAMIENTO DE ALGUNAS VARIABLES DURANTE EL PROCESO DE COMPOSTAJE Y EL PRODUCTO TERMINADO. Variables que indican la madurez del compost
La madurez de un compost está definida fundamentalmente por la aparición de
determinadas características que tienen que ver con la estabilización de los procesos
biológicos, químicos y físicos de la materia orgánica.
Son permanentes los esfuerzos para elaborar y refinar métodos que evalúen estabilidad y
madurez del compost. Un nuevo desarrollo del Consejo de Calidad del Compost de
California (CCQC)10,3 ha definido la madurez como el modo de medir íntegramente el
compost. En contraste con definiciones más tempranas, la madurez no es ya una sola
propiedad que pueda probarse individualmente. Al contrario la madurez debe evaluarse
midiendo dos o más parámetros del compost. El CCQC, explica que estos parámetros
pueden seleccionarse de una lista que comprende un grupo disímil de pruebas, dependiendo
del uso particular del producto, ya sea como recuperador de suelos desérticos, bosques, etc;
o como enmienda orgánica para la formulación de biofertilizantes.
Los factores que se consideran como más adecuados para identificar un compost maduro se
resumen en la tabla 514.
27
Tabla 5. Variables importantes en la compostación
Variable Importancia Comportamiento durante el compostaje
Capacidad de
Retención de Agua
Es trascendental ya que permite regular el balance hídrico. Igualmente evita la
pérdida de nutrientes por lixiviación. En procesos de compostación se considera como
una variable de control de calidad.
Su valor debe incrementarse en función del tiempo.
Conductividad eléctrica
Indica el nivel de iones en el compost y por lo tanto permite corregir excesos que
pueden ser frecuentes en suelos de explotación intensiva. Dadas las características de
las materias primas utilizadas, los valores de la conductividad deben ser bajos.
Tiende a incrementarse con respecto al valor inicial.
pH
Considerada como una variable importante agronómicamente, dado que en buena
medida la absorción de nutrientes está altamente influenciada por el pH. Los valores
iniciales pueden ser muy diversos dependiendo de la naturaleza de la materia prima.
Al final del proceso tiende a la neutralidad.
Cenizas Son un indicativo del porcentaje de sustancias inorgánicas n o volátiles. Deben incrementarse a medida que transcurre el proceso.
Nitrógeno Considerado como "macro nutriente" para vegetales, su cuantificación es indispensable
para la valoración final de un compost.
El proceso supone pérdidas pequeñas que se dan en los primeros
días, tendiendo a estabilizarse al final.
Potasio Presenta las mismas características que las expresadas para el nitrógeno. Debe permanecer constante en términos absolutos. Puede
aumentar si se consideran las pérdidas de la materia orgánica.
Fósforo Presenta las mismas características que las expresadas para el Nitrógeno y el Potasio. Debe permanecer constante en términos absolutos. Puede
aumentar si se consideran las pérdidas de la materia orgánica.
Capacidad de Intercambio
Catiónico
(C. I .C.)
Se da el nombre de intercambio catiónico, al conjunto de procesos reversibles por
medio de los cuales las partículas sólidas absorben iones de la fase acuosa y
simultáneamente “desabsorben” cantidades equivalentes de cationes, para finalmente
establecer un equilibrio entre ambas fases. Este fenómeno se atribuye a la materia
orgánica (compost), arcillas, etc., que funcionan como “intercambiadores” de tal modo
que los cationes aplicados a través de fertilizantes interaccionan con los cationes
intercambiables del material quedando protegidos del lavado pero aún disponibles para
las plantas. La materia orgánica debe su capacidad de intercambio catiónico a los
grupos funcionales carboxílicos, fenólicos, alcohólicos y metoxílicos que se
encuentran en las moléculas de los ácidos húmicos.
Si se tiene en cuenta que es una medida de la oxidación de la
materia orgánica, su valor debe incrementarse en función del
tiempo.
Fracción Hidrosoluble Da cuenta de las sustancias orgánicas e inorgánicas solubles en agua. Se considera
como una variable de control de calidad.
Su valor debe disminuir en función del tiempo.
Fracción Liposoluble
Permite evaluar el contenido de sustancias que tienen la doble condición de baja
polaridad y peso molecular reducido. En consecuencia, se considera como una
variable de control de calidad.
Su valor debe disminuir en función del tiempo.
Carbono Orgánico
Es una variable de control de calidad. Su valor inicial debe ser significativamente alto
al considerar la masa total del proceso.
Dado que los procesos oxidativos llegan hasta la generación de
CO2 esta variable debe disminuir rápidamente al inicio del
proceso y hacerse asintótica al final del mismo.
Grupos Funcionales
Variable de control de calidad. Se realiza a través de espectroscopia, su importancia es
fundamentalmente cualitativa y restringida a la identificación y comportamiento de las
señales correspondientes a los grupos funcionales implicados en procesos de
oxidación-reducción.
Debe observarse un incremento considerable de las señales
correspondientes a grupos funcionales altamente oxidados y una
disminución de los grupos alifáticos.
Microbiológica
Permite definir si un compost es ambientalmente aceptable y agronómicamente seguro,
desde la perspectiva microbiológica. Las poblaciones de patógenos deben desaparecer
por la agresiva competencia de hongos y bacterias descomponedoras.
Las poblaciones de m.o. deben incrementarse con el tiempo al
iniciarse es proceso y establecerse una sucesión de diferentes
tipos de m.o.
Enzimática Se presentan concentraciones importantes de enzimas degradadores tales como:
Celulasas, ligninasas, proteasas, lipasas, amilasas, fosfatasas y glucosidasas.
La presencia enzimática debe disminuir en función del
agotamiento del sustrato.
Presencia de Fitotóxicos Permite definir si un compost es agronómicamente adecuado
Deben disminuir en función del tiempo ya que se relaciona con la
presencia de compuestos de bajo peso molecular tales como los
ácidos acético, propiónico y butírico.
28
Los procesos de mineralización de la materia orgánica, en el compostaje, se pueden
observar por medio del seguimiento de algunos parámetros que tienen un comportamiento
definido durante el proceso. En la Figura 1. se presenta el comportamiento de las variables:
a) carbono orgánico; b) CIC; c) cenizas y d) relación C/N, en función del tiempo durante el
proceso de compostaje de porquinaza. Gráficos de correlación.
Figura 1. Comportamiento de las variables: a) carbono orgánico; b) CIC; c) cenizas y d) relación C/N, en función del tiempo durante el proceso de compostaje de porquinaza. Gráficos de correlación
Modelo de regresión para la variable C.O. durante el proceso de compostaje
TIEMPO SEMANAS
CARB
ON
O O
RG.
0 1 2 3 4 5
25
27
29
31
33
Correlation Coefficient = 0,979956
C.O. = 1 / (0,0285415 + 0,00198872*TIEMPO)
El valor P es menor de 0.010, por lo tanto hay relación
estadísticamente significativa entre las variables
Modelo de regresión para la variable CIC durante el composaje de porquinaza
TIEMPO SEMANAS
CIC
0 1 2 3 4 5
92
102
112
122
132
142
Correlation Coefficient = -0,987653
CIC = 1 / (0,0115373 - 0,000826931*TIEMPO)
El valor P es menor de 0.010, por lo tanto hay relación
estadísticamente significativa entre las variables
Modelo de regresión de la variable R C/N durante el compostaje de porquinaza
TIEMPO SEMANAS
R CN
0 1 2 3 4 5
7,8
8,8
9,8
10,8
11,8
12,8
13,8
14,8
Modelo de regresión para la variable cenizas durante el compostaje de porquinaz
TIEMPO SEMANAS
CEN
IZA
S
0 1 2 3 4 5
22
24
26
28
30
32
Correlation Coefficient = 0,928458
CENIZAS = 14,5198 + 7,42525*sqrt (TIEMPO)
El valor P es menor de 0.05, por lo tanto hay relación
estadísticamente significativa entre las variables
Correlation Coefficient = 0,987757
R CN = 6,29815 + 6,57339 / TIEMPO
El valor P es menor de 0.01, por lo tanto hay relación
estadísticamente significativa entre las variables
29
El comportamiento observado en la figura 1 para algunas variables importantes durante el
proceso de compostación se puede resumir en la siguiente tabla:
VARIABLES IMPORTANTES EN LA COMPOSTACIÓN
Ø Dado que los procesos oxidativos llegan hasta la generación de CO2 la variable
carbono orgánico disminuye rápidamente en el transcurso del proceso. véase figura 1.a
Ø Si se tiene en cuenta que es una medida de la oxidación de la materia orgánica, el
valor de CIC incrementa en función del tiempo. véase figura 1. b)
Ø Las especies minerales contenidas en las cenizas y las cenizas mismas sufren un
efecto de concentración y por lo tanto experimentan un incremento relativo; esto se
conoce con el nombre de mineralización. Cuando se alcanza la estabilización de los
procesos microbiológicos, la mineralización se termina y los elementos presentes en el
medio llegan a un máximo de concentración. véase figura 1. c
Ø El proceso supone pérdidas fundamentalmente de carbono orgánico, de tal
manera que la R C/N, disminuye en función del tiempo. véase figura 1. d
Tabla 6. Variables importantes en la compostación
30
1.7 LA TEMPERATURA COMO CRITERIO
PARA DEFINIR LA FINALIZACIÓN DEL PROCESO
La temperatura es considerada como indicativa de la evolución del compostaje dado que
evidencia varias etapas del proceso por la clase de microorganismos que están en capacidad
de crecer en determinados rangos de temperatura.
• Fase mesófila. Se da al inicio del proceso y está comprendida entre los 20ºC-45ºC.
• Fase termófila. Es subsiguiente y recibe su nombre de los microorganismos que
están en capacidad d crecer por encima de los 55ºC.
• Fase de enfriamiento o estabilización. Es la primera evidencia del
agotamiento del sustrato como alimento de los organismos
descomponedores, por lo tanto determina el momento de finalización del
proceso, ya que no cambia (en un producto debidamente estabilizado) aunque se aumente
el contenido de humedad por encima de 60%, es decir aunque se promueva la actividad
microbial.
El compostaje, típicamente caracterizado por una fase de alta temperatura, sanea§ el
producto y permite una alta velocidad de descomposición; la fase de más baja temperatura
permite que el producto se estabilice mientras que la descomposición se da a una velocidad
más lenta; todo esto bajo condiciones aerobias15.4 El compost siendo el resultante de la
descomposición biológica controlada, se considera saneado y estabilizado.
§ La sanitización no es una consecuencia exclusiva de la fase termofílica. Aunque contribuye a la
desaparición de organismos patógenos, la termofilia, no es condición indispensable para el proceso de
sanitización. Otros factores como la competencia y el agotamiento del sustrato permite el saneamiento del
producto terminado.
31
CURVA DE TEMPERATUA EN EL PROCESO DE COMPOSTAJE DE PORQUINAZA.
1
2
3
56
7
8
9
10 11 12 1314
16 1718 19 20
2122 23
2425
2627 28
0
10
20
30
40
50
60
70
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
Tiempo Días
T ºC
TEMPERATURA PILA ºC TEMPERATURA AMBIENTE ºC
La figura 2 muestra la curva de temperatura de la pila de porquinaza según las
consideraciones de la tabla 3. En la curva se indica el punto de finalización de la etapa
termófilica y por lo tanto de maduración en el día 26 del proceso.
Figura 2. La temperatura como criterio de finalización del proceso
En la foto 14 se muestra el termómetro bimetalico empleado en la valoración cinética de la
temperatura.
32
Foto 14. Valoración cinética de la temperatura
Foto 15. Proceso de molienda del producto terminado
UNA VEZ
OBTENIDO EL
COMPOST, SE
PROCEDE A
LA MOLIENDA
DEL MATERIAL,
CON EL FIN DE
LLEVAR A CABO TANTO LA FORMULACIÓN DE
LAS MEZCLAS FÍSICAS CON FUENTES
MINERALES PARA LA PRODUCCIÓN DE ABONOS ORGÁNICOS
COMO EL CONTROL DE CALIDAD DEL PRODUCTO TERMINADO.
33
2. CONTROL DE CALIDAD
Si el proceso ha sido llevado a cabo de acuerdo con un plan de aireación, manteniendo los
niveles de humectación y oxígeno en los valores recomendados se obtiene un producto de
buena calidad. Los análisis fisicoquímicos y biológicos del COMPOST de porquinaza
comparado con el de otros COMPOST de importancia comercial, se presentan en las tablas
siguientes:
Foto 16. Producto terminado
34
FISICO-QUÍMICOS
Parámetro
%
en peso (seco)
porquinaza
%
en peso (seco)
gallinaza
%
en peso (seco)
RSU
%
en peso (seco)
Vástago y Banano
Nitrógeno % 2,98 3,57 1,53 0,71
Fósforo (% P2O5) 2,64 2,32 0,89 0,102
Potasio (%K2O) 1,22 2,39 1,61 1,32
Sodio % 0,11 0,28 0,32 -
Calcio (%CaO) 1,065 2,47 - -
Magnesio (%MgO) 1,229 1,18 0,71 -
Zinc % 0,16 0,06 0,022 -
Cobre % 0,010 - - -
Humedad % 20,45 20,9 14,81 55,89
Cadmio ppm < 0,5 - 2,6 -
Niquel ppm 18,4 - 68 -
Plomo ppm < 0,7 - 142 -
Cromo ppm 21,6 - 162 -
Arsénico ppm 1,0 - 3,2 -
CIC meq/100 g 53,72 41,00 26,64 46
pH 7,28 7,04 8,5 6,9
Conductividad
mS/cm 1,40 2,72 1,72 1,16
Materia orgánica % 46,20 40,8 26,15 80,1
Carbono orgánico % 26,78 23,4 15,15 46,5
Cenizas % 23,72 25,48 47,95 3,31
Relación C / N 10 6,6 10 65,5
Densidad g / cc 0,20 0,21 0,34 0,15
CRA % 233 191 132 195
Tabla 7. Composición del COMPOST de porquinaza comparado con otros COMPOST de importancia comercial. CRA= Capacidad de retención de agua. CIC= Capacidad de intercambio catiónico.
35
MICROBIOLÓGICOS
Muestra Nemátodos Protozoos Entero –
bacterias / g
Porquinaza Ausentes Presentes 0
Tabla 8. Composición microbilógica del COMPOST de porquinaza a la semana quinta del proceso.
De acuerdo con los análisis fisicoquímicos y microbiológicos de la porquinaza compostada
y comparados con los resultados presentados por compost obtenidos a partir de otras
materias primas (tablas 7 y 8), es posible determinar su apreciable nivel de materia orgánica
y de nutrientes, las convenientes condiciones físicas que le confieren viabilidad y
competitividad como acondicionador del suelo y la sanidad del producto que garantiza su
aplicación como enmienda orgánica para la formulación de abonos. A la luz de la Norma
Técnica Colombiana1 el producto cumple con los requisitos exigidos para los productos
orgánicos usados como acondicionadores de suelos.
El producto maduro (compostado) se caracteriza
por ser un sólido seco de color café oscuro, no
presentar olores ofensivos, de textura fina
heterogénea de fácil manejo y no es atrayente de
moscas.
36
3. VENTAJAS PARA LA AGRICULTURA
Cuando un compost cumple con criterios de
calidad (agronómicas y ambientales), puede
implementarse en los programas de fertilización de
explotaciones agrícolas.
La importancia de los programas de fertilización que incluyan la aplicación de compost pretende
mantener los contenidos de materia orgánica en el suelo y el éxito en tales programas está
sustentado en formulaciones organo-minerales donde el nitrógeno captado es mayor, dado el
sinergismo de la materia orgánica y el nitrógeno total aportado en los fertilizantes minerales.
01000
200030004000
50006000
Ren
dim
ient
o (K
g/H
a)
Maíz Soya
Cultivo
Figura 3. Comparación de la productividad (Kg/ha) en dos cultivos para fertilización organo-mineral
Orgánico-mineral Químico
37
El éxito de los fertilización organo-mineral
esta sustentado en el sinergismo de la
materia orgánica y el nitrógeno total
aportado en los fertilizantes minerales,
donde el nitrógeno captado es mayor en
aquel tipo de formulaciones.
De ahí que experimentalmente las mezclas organo-minerales ofrecen rendimientos mayores
sobre la fertilización tradicional y ventajas económicas en términos de reducción de los
costos de producción.
Foto 17. Programa de fertilización organo-mineral para pasto, rábano y maíz.
Para tener en cuenta: el componente orgánico de las
formulaciones organo-minerales puede alterar la estabilidad
agronómica, lo que hace necesario estimar los cambios en el
tiempo, los cuales pueden influenciar el desarrollo de las
plantas y por ende su productividad. De acuerdo con estudios
previos la estabilidad de las formulaciones organo-minerales
puede oscilar entre 30-90 días
38
BIBLIOGRAFÍA
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