Resumen de Estudio comparativo del compostaje a escala industrial de residuos orgánicos de diversa procedencia: indicadores, calidad, y estabilidad
- español
En las últimas décadas, el ritmo de producción de residuos se ha disparado, lo que ha ocasionado un fuerte impacto ambiental, así como un riesgo para la salud humana. Para paliar este hecho, en los países más industrializados del globo se han auspiciado políticas ambientales y, especialmente, modelos de implantación de la economía circular. Una de las soluciones más adecuadas para el tratamiento de residuos orgánicos es la recuperación de los mismos mediante compostaje para biotransformarlos en un producto de utilidad agronómica. El compostaje industrial se ha convertido en el procedimiento de aprovechamiento de residuos orgánicos más extendido, por su bajo coste y su bajo impacto ambiental. Pese a lo anterior, las plantas de tratamiento de compostaje industrial se enfrentan a retos de gestión para los que, en muchos casos, no se encuentran preparadas de forma adecuada. Esto, con frecuencia, ocasiona una alta variabilidad en la calidad agronómica de los compost producidos a escala industrial.
En la presente Tesis Doctoral, se realizó un estudio comparativo sobre procesos de compostaje industrial, que gestionan residuos orgánicos de distinta naturaleza, siendo estos, residuos vegetales, residuos sólidos urbanos, lodos de depuradora, residuos agroalimentarios y alpeorujo. Se analizaron un total de tres plantas de tratamiento para cada tipo de residuo, sumando un total de 15 plantas. En cada una de ellas se tomaron muestras en las fases críticas del proceso, incluyendo materias primas, fases mesófilas, enfriamiento, maduración y producto final. Se llevó a cabo la caracterización físico-química y biológica de cada uno de los procesos de compostaje atendiendo a parámetros de control y seguimiento del proceso de compostaje, junto con parámetros relacionados con la biodegradabilidad, la estabilidad biológica, la madurez y el grado de higienización de los productos finales.
Como medida de madurez, se realizó un estudio de la evolución de la fitotoxicidad durante los procesos industriales que permitió confirmar la idoneidad del índice de germinación como una herramienta sencilla para poder monitorizar el proceso de compostaje y verificar la calidad del producto final obtenido. Además, se pudo corroborar que los procesos industriales que presentan mayores problemas para generar productos de calidad mínima fueron aquellos que procesaban residuos vegetales y residuos sólidos urbanos. En el primer caso, la problemática se encuentra localizada en los elevados valores de ciertos parámetros como el pH y la conductividad, que se alejan de forma acusada del valor óptimo para un compost. En el segundo caso, altos niveles de ciertos metales pesados restringen el uso ulterior de estos sustratos desde un punto de vista agronómico y les otorga un comportamiento fitotóxico muy potente.
Además, se realizó un seguimiento completo de los procesos de compostaje industrial que gestionan residuos agroindustriales. Estos procesos emplean mezclas de partida alejadas del óptimo deseado en compostaje, pero de acuerdo a nuestros resultados, mediante las operaciones realizadas en las plantas de tratamiento, se pueden corregir los defectos de partida, para acabar generando compost con suficiente calidad para su uso con fines agrícolas, bajo condiciones de producción industrial.
Por último, el estudio se centró en los residuos orgánicos de origen urbano, lodos de depuradora y residuos municipales. La mayoría de las instalaciones que procesan estos residuos son capaces de producir un compost con la calidad sanitaria suficiente para su uso agronómico, especialmente en lo relativo a la carga microbiana de origen fecal, aunque existen casos adscritos a plantas de tratamiento de residuos municipales donde no se garantizan las condiciones míminas de higienización y deben mejorar sus condiciones de operación.
Así pues, en un proceso de compostaje los materiales de partida suelen tener una composición y un origen de naturaleza muy diferente, lo que lleva asociado la generación de compost de mala calidad si el tratamiento que se realiza no es adecuado. Este amplio estudio demuestra que cada compostaje es único y que cuando se garanticen unas condiciones operacionales adecuadas durante el proceso, se podrá garantizar el éxito del mismo.
- English
In recent decades, the rate of waste production has increased dramatically causing environmental impact, as well as, risks to human health. To alleviate this fact, the most industrialized countries of the globe have sponsored environmental policies and, especially, models for the implementation of the circular economy.
One of the most suitable solutions for the treatment of organic waste is composting to biotransform it into a product of agronomic utility. Industrial composting has become the most widespread procedure for the treatment of organic waste, due to its low cost and environmental impact. Despite the above, industrial composting treatment plants face management challenges, for which, in many cases, they are not adequately prepared. This often results in high variability in the agronomic quality of compost produced on an industrial scale.
In this Doctoral Thesis, a comparative study was carried out on industrial composting processes, which manage organic waste of different nature, being, vegetable waste, urban solid waste, sewage sludge, food waste, and alpeorujo.
Three treatment plants were considered for each type of waste, summing up 15 plants. In each plant, samples were taken in the critical phases of the process, including raw materials, mesophilic, cooling, and maturation phases as well as final product. The physical-chemical and biological characterization of each of the composting processes was carried out according to control and monitoring parameters of the process, together with parameters related to biodegradability, biological stability, maturity, and degree of sanitation of the final products.
As a measure of maturity, a study of the evolution of phytotoxicity during industrial processes was carried out, which confirmed the suitability of the germination index as a simple tool to monitor the composting process and verify the quality of the final product obtained. In addition, it was possible to corroborate that the industrial processes that present the greatest problems to generate products of minimum quality were those that processed vegetable waste and urban solid waste. In the first case, the problem is attributed to the high values of pH and conductivity, which are far from the optimum value for compost. In the second case, high levels of certain heavy metals restrict the subsequent use of these substrates from an agronomic point of view and give them a very powerful phytotoxic behavior.
In addition, complete monitoring of the industrial composting processes that manage agro-industrial waste was carried out. These processes use starting mixtures far from the optimum desired in composting, but according to our results, the operations carried out in the treatment plants allowed the correction of deficits, to end up generating compost with sufficient quality for its use for agricultural purposes.
Finally, the study focused on organic waste of urban origin, sewage sludge and municipal waste. Most of the facilities that process these waste are capable of producing compost with sufficient sanitary quality for agronomic use, especially concerning the microbial load of fecal origin, although there are cases assigned to municipal waste treatment plants in which no minimum sanitation conditions are guaranteed and their operating conditions should be improved.
Thus, in a composting process, the starting materials usually have a composition and origin of a very different nature, which is associated with the generation of poor quality compost if the treatment carried out is not adequate.
This extensive study shows that each composting is unique and that when adequate operational conditions are guaranteed during the process, its success can be guaranteed.
