New composting scenarios for municipal organic waste management in the circular economy framework: evaluation of the processes and quality of the final composts
- Autores: Cristina Aurora Álvarez Alonso
- Directores de la Tesis: María Ángeles Bustamante Muñoz (dir. tes.), María Dolores Pérez Murcia (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Miguel Hernández de Elche ( España ) en 2025
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Frutos C. Marhuenda Egea (presid.), Jorge Mataix Solera (secret.), Anna Barra Caracciolo (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Recursos y Tecnologías Agrarias, Agroambientales y Alimentarias por la Universidad Miguel Hernández de Elche
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RediUMH
- Resumen
El crecimiento de la población a nivel mundial junto con la expansión urbana y el progreso económico de la sociedad, han incrementado el consumo de recursos y la producción de residuos. En consecuencia, gestionar de manera adecuada los residuos y, concretamente los residuos municipales o residuos sólidos urbanos, se presenta como un reto actual. En los últimos años, se ha producido un cambio en los modelos de gestión de residuos a nivel global, de modelos lineales basados en el consumo de materias primas, recursos naturales y generación de residuos, a modelos basados en la economía circular. En estos modelos, los residuos se convierten en nuevos recursos que pueden utilizarse como materias primas secundarias. Sin embargo, la reintroducción en el sistema productivo depende de la calidad de los materiales. En este sentido, a nivel nacional se han establecido modelos de gestión separada de los residuos municipales. La recogida selectiva contempla fracciones ampliamente conocidas (papel/cartón, vidrio y envases ligeros) e incorpora otras fracciones más peculiares. Una de ellas, es la fracción de residuos orgánicos, conocida como biorresiduos y formada, principalmente, por restos de alimentos y restos de podas vegetales. Las características de los biorresiduos condicionan su separación, recogida y tratamiento, pero a su vez, los señala como una fuente de recursos naturales que, a través de una gestión y valorización adecuada, promueve la sostenibilidad y eficiencia en el uso de recursos. Por lo tanto, la gestión de biorresiduos mediante compostaje se presenta como un tratamiento de gestión sostenible que permite obtener compost maduros, estables e higienizados, que aumenta la circularidad de los sistemas de gestión y disminuye el impacto ambiental de una gestión inadecuada. Tradicionalmente, esta gestión se ha desarrollado en instalaciones centralizadas, que requieren una amplia inversión, el transporte de residuos a grandes distancias y son instalaciones que, por sus características, resultan difíciles de emplazar. Además, las necesidades especiales de determinadas zonas, como las zonas rurales o semi-rurales donde la gestión de residuos puede ser complicada, unido a las nuevas directrices legislativas que establecen la obligación de gestionar de forma separada los biorresiduos, han dado lugar a nuevos escenarios de compostaje descentralizado, como son el compostaje comunitario y el compostaje urbano descentralizado. Sin embargo, la falta de estandarización y monitorización de estos procesos, así como un conocimiento profundo de los materiales iniciales utilizados y los compost finales obtenidos y de los posibles beneficios/riesgos que puedan reportar, han motivado este estudio.
Por lo tanto, el objetivo principal de esta tesis fue estudiar los nuevos escenarios de gestión de los residuos orgánicos municipales, formados principalmente por biorresiduos, mediante compostaje comunitario y compostaje urbano descentralizado desde el entorno de la economía circular. Además, se realizó una valoración de los beneficios agronómicos y ambientales asociados al uso de estos compost en agricultura y su capacidad de mitigación del cambio climático, mediante la recuperación de nutrientes esenciales para los cultivos, evitando la transferencia de contaminantes a la cadena alimentaria y mejorando la capacidad de adaptación de las plantas frente a diferentes estreses abióticos.
Para conseguir este objetivo, primero se realizó una evaluación de los materiales iniciales utilizados como ingredientes de las mezclas en cada modelo de compostaje. Para ello, se realizó una caracterización a nivel agronómico y de los parámetros asociados a potenciales riesgos para la salud humana y el medioambiente. Los resultados obtenidos indicaron que los residuos gestionados en los modelos de compostaje descentralizado estudiados presentaban propiedades óptimas que garantizaban un buen desarrollo del proceso, así como ausencia de riesgos potenciales tanto para la salud como para el medioambiente. A continuación, se realizó un seguimiento de los diferentes procesos de compostaje determinando las condiciones bajo las que se desarrolla cada proceso y la influencia de la escala. Las muestras obtenidas durante cada etapa del proceso de compostaje fueron caracterizadas a nivel agronómico, de madurez y estabilidad, así como indicadores de riesgos biológicos y químicos. Los resultados obtenidos evidenciaron la capacidad de ambos modelos de gestión descentralizada de obtener compost maduros y estables, con óptimas características físico-químicas, químicas y biológicas, que permiten su uso seguro en agricultura seguro. Además, se demostró homogeneidad y alta reproducibilidad entre los procesos y los compost finales de cada modelo, lo que garantiza la fiabilidad de estos modelos de gestión. Con la finalidad de poder clasificar los compost obtenidos en los modelos de compostaje urbano descentralizado, se diseñaron diferentes índices que permiten evaluar y comparar de forma rápida la calidad de los compost.
Por otro lado, se estudiaron los beneficios de la aplicación de compost en un ensayo en mesocosmos, así como en un ensayo estandarizado suelo-planta. La finalidad de estos experimentos fue evaluar la dinámica del nitrógeno en el suelo y la capacidad de mitigación del cambio climático, así como determinar el poder fertilizante del compost y de retención de humedad en un cultivo hortícola. El estudio en mesocosmos demostró una adecuada tasa de mineralización de los compost procedentes de compostaje comunitario y urbano descentralizado y se observó como las emisiones de gases de efecto invernadero no se vieron incrementadas. Además, la aplicación agronómica de los compost en el cultivo hortícola confirmó su posible uso como sustituto de fertilizantes y mejorando las propiedades del suelo sin causar efectos perjudiciales en el sistema suelo-planta.
Por último, se escogieron compost de cada modelo de compostaje descentralizado para estudiar los efectos de su aplicación en cuanto a la capacidad de incrementar la adaptación de una especie mediterránea al estrés por sequía y por salinidad. Se estudiaron diferentes parámetros de la planta, que permitían determinar su nivel de estrés, como la emisión de monoterpenos, conductancia estomática, fotosíntesis y diferentes índices de reflectancia. Este estudio mostró que ambos estreses influyeron en la ecofisiología de la planta, reduciendo la fotosíntesis y la emisión de monoterpenos, mientras que los índices de reflectancia solo se vieron afectados por la sequía y el uso de compost con alta salinidad. Este estudio demostró que la aplicación de compost del modelo comunitario incrementaba la adaptación del romero a ambos estreses, mientras que en el modelo urbano descentralizado dependía de las propias características del compost.
