Compostaje

Energía. Economía. Tratamiento. Residuos orgánicos. Análisis. Plantas de compostaje. Reciclaje

  • Enviado por: Koldo Diez Caballero Murua
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 22 páginas
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ASPECTOS ENERGÉTICOS Y ECONÓMICOS RELACIONADOS CON LOS RESIDUOS ORGÁNICOS.

Hay dos aspectos que desde el punto de vista económico conviene contemplar a la hora de buscar una aplicación de los residuos orgánicos: su uso para la obtención de energía y su adición como acondicionador o fertilizante de suelos.

Para el uso de materiales orgánicos con fines energéticos, son preferibles los residuos forestales y agrícolas lignocelulósicos, los ganaderos y de mataderos, y de algunas industrias como bodegas de vino, azucareras y conserveras. En España, se estimó por un informe del Ministerio de Indústria y Energía (1986) que el uso de estos residuos podría suponer del 8-15% del consumo energético total, y que el potencial energético de la biomasa residual producida anualmente se estimaba en 9.7 Mt equivalentes de petróleo por año, correspondiéndose un 51% a restos forestales, un 41% de restos agrícolas leñosos y el 8% en otros (Alcántara, 1993). Estos datos revelan la importancia que pueden adquirir en el ámbito energético los residuos orgánicos.

Sobre la posible aplicación de este tipo de residuos relacionada con la obtención de la energía y combustibles, cabe señalar que en general los problemas que plantea el uso de los materiales residuales son los del bajo poder calorífico, así como el transporte y acondicionamiento previo que requieren muchos de ellos. Los residuos más leñosos, ricos en celulosa y ligninas, son los que presentan mejores características para la producción energética, contrastando con las dificultades que manifiestan estos mismos materiales para su descomposición a corto plazo de tiempo por los microorganismos. Otros de más rápida descomposición biológica como los residuos sólidos urbanos (RSU) o los lodos de depuradora equivalen a muy poca energía. Es significativo que a éstos se les aplica en cierta medida la incineración como destino, pero presenta pocas posibilidades de recuperación energética.

Por tanto, en este sentido, sería importante utilizar otras vías de recuperación de estos materiales con el objetivo de una aplicación práctica, como podria ser su aplicación para adobos orgánicos de carácter fertilizante. La aplicación de estos materiales fácilmente biodegradables y con composición en nutrientes importante, resulta barata, viable y necesaria para reducir los costos energéticos derivados de la fabricación de fertilizantes químicos y plaguicidas, al mismo tiempo que reduce la acumulación de materiales residuales (reducción implícita también de vertederos) y alivian en alguna medida la situación económica de los agricultores reduciendo gastos en la compra de fertilizantes inorgánicos.

En las explotaciones agrícolas, los ahorros que se produzcan desde el punto de vista energético al reducir la producción de fertilizantes minerales resultarán significativos si se consigue:

  • Fertilizantes orgánicos más baratos que los inorgánicos sintéticos.

  • Técnicas de aplicación y transporte de los residuos orgánicos baratas y eficaces.

  • Un incremento de los rendimientos o mantenimiento de los mismos similar a los obtenidos con los enmendantes sintéticos.

  • Mantenimiento de la calidad de las cosechas y de las garantías higiénicas y sanitarias de las producciones.

Los residuos orgánicos presentan problemas específicos, relacionados con su recogida, transporte, acondicionamiento previo a su incorporación a los suelos, técnicas de aplicación, dosificación y también el control de los efectos que producen. En el caso de los orgánicos urbanos, el problema de la recogida y el transporte quedan suficientemente reducidos, por el carácter de núcleo y centralización que ofrecen las zonas urbanas. No obstante presentan problemas derivados de la presencia de vidrio, plásticos y metales, lo que dificulta su utilización a menos que haya un proceso de recogida selectiva o de separación previa en la planta de tratamiento de basuras.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE COMPOSTAJE:

El compostaje se puede definir como la transformación y estabilización biológica de la materia orgánica en condiciones aeróbicas, termófilas y controladas.

Es un proceso biológico ya que está realizado por diversos tipos de microorganismos y siempre es aeróbico, lo cual permite la fermentación.

En el proceso de compostaje se pueden distinguir dos fases: descomposición y maduración o estabilización. Durante la descomposición la materia orgánica residual es transformada en moléculas más simples con desprendimiento de energia. Estas moléculas más sencillas seran transformadas en moléculas más complejas formando la materia orgánica estable.

De esta manera, se puede decir que lo que se quiere en el compostaje es imitar el proceso de estabilización natural de la materia orgánica, pero de manera más rápida, para que pueda ser una solución viable para reciclar gran parte de los residuos orgánicos producidos. En el compostaje se quiere obtener una materia orgánica de calidad con aplicación agrícola que, por lo tanto, tendrá que cumplir con las garantias sanitarias y fitosanitarias correspondientes. Por esto será necesario controlar el proceso industrial.

En la práctica los factores más importantes que habrá que controlar son los siguientes:

pH: influye en el proceso porque cada especie microbiana tiene un rango de pH óptimo y que, por tanto, acostumbra a ser un parámetro limitante. Para su corrección hará falta buscar residuos complementarios, a pesar de que la efectividad es bastante limitada. Además en un proceso de compostaje el pH varía continuamente, debiendo asumir así que éste se autocorregirá.

Aireación: suministra el oxígeno necesario para que el proceso sea aeróbico y garantizar así una fermentación completa. Además, la aireación permite ahorrarse los malos olores provocados en un proceso anaeróbico debido a la formación de ácidos volátiles del tipo acético, propiónico, valérico, etc. Debe señalarse que el proceso no tiene unas necesidades de oxígeno constantes, de manera que en la fase de descomposición habrá una demanda de aireación elevada, la cual irá disminuyendo a medida que avanza el proceso. Se debe tener en cuenta, también, que no todos los materiales presentan las mismas características frente al paso del aire a través de sus poros, hecho que puede llevarnos a una situación de anaerobiosis. La solución a este problema puede llegar a ser muy costosa, por eso se vuelve a optar por la mezcla de materiales de características complementarias que presenten un tamaño de poros más adecuado.

Humedad: la humedad es necesaria para el desarrollo microbiano, ya que todas las reacciones biológicas tienen lugar en medio acuoso. Se consideran como valores adecuados de humedad los que oscilan entre 40-60% en peso; pero de todas maneras, el valor más idoneo siempre vendrá marcado por el tipo de material, concretamente por la porosidad de éste. Vemos que la humedad y el poder de suministrar oxígeno suficiente se encuentran íntimamente ligados y difícilmente se pueden considerar por separado. Si el contenido de humedad es bajo y el material tiene un tamaño de partícula adecuado, se puede corregir mediante riego, mientras que corregir un exceso de humedad siempre implica la aireación. Las dos actuaciones suponen un coste que se puede limitar si se corrigen las características del material, optimizándolas de cara a hacerlo más compostable. Podemos mezclar materiales que presenten características de estructura y de humedad complementarias, así, los lodos de las depuradoras y la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos serían complementarios de un tercer residuo, que son los restos vegetales lignificados. Los dos primeros presentan una escasa estructura, un tamaño de poros pequeño de fácil compactación y un elevado contenido en humedad a menudo por encima del óptimo. Los restos vegetales son muy estructurados, no acostumbran a compactarse y normalmente necesitan que se incremente su humedad para poder compostar. De esta manera se ve que los dos primeros son residuos complementarios del tercero.

Temperatura: al principio se ha comentado que durante la fase de descomposición se produce energía. Esta producción se detecta mediante un incremento de temperatura de los materiales a compostar. Es por lo tanto una consecuencia directa del proceso de compostaje, pero también lo condicionará tal como pasaba con el pH. Se pueden distinguir unos rangos de temperatura en los cuales se da la máxima actividad microbiana, debido a que pueden desarrollarse el mayor número de especies.

Zona criófila: de 5-15ºC, bacterias y hongos.

Zona mesófila: de 15-45ºC, bacterias, hongos y acinomicetes.

Zona termófila: de 45-65ºC, bacterias y por encima de los 65ºC no hay crecimiento microbiano.

Durante el compostaje se observa una sucesión de temperaturas. Al principio los materiales acostumbran a encontrarse a temperatura ambiente, y a medida que se inicia la transformación de la materia orgánica la temperatura va aumentando junto a la actividad, ya que se amplia el número de especies que por condiciones térmicas pueden actuar, pasando por la zona mesófila (cuando se da la máxima actividad) y llegando a alcanzar las temperaturas termófilas. A partir de este momento el proceso empieza a relentizarse debido a que disminuye el número de especies viables, con lo cual es necesario actuar: hay que bajar la temperatura para volver a la zona mesófila, y de esta forma el proceso será más rápido y la transformación de la materia orgánica más correcta, ya que la población que actua es más amplia.

De todas maneras no se actua siempre así; lo que se hace es mantenerse durante breves periodos de tiempo (dos o tres días) en la zona termófila y después bajar la temperatura. Además, en esta zona de elevadas temperaturas no sólo se favorece la descomposición si no que también se garantiza la higienización, ya que mueren todos los microorganismos y también los patógenos animales y vegetales.

A medida que se entra en el proceso de maduración la temperatura va disminuyendo a medida que pasa el tiempo, y aunque las condiciones sean óptimas ya no se recupera. Esto es debido a que ya no hay sustancias fácilmente degradables. Los procesos de estabilización de la materia orgánica consumen energía con lo cual, unido al hecho de que ya no se produce tanta, da como resultado el enfriamiento total del material.

Por otro lado la temperatura es rápida y fácil de medir, lo que hace de ella el indicador más habitual del correcto desarrollo del proceso. En condiciones idoneas de humedad y aireación, una temperatura baja en las primeras etapas del proceso indica que hay alguna cosa que no está dentro del óptimo de desarrollo del compostaje, como podría ser el balance de nutrientes.

Balance de nutrientes: los microorganismos transforman la materia orgánica residual porque obtienen energía y elementos esneciales para desarrollar sus funciones vitales. Si no se dan estas condiciones los microorganismos no transformarán el residuo. Por lo tanto, cuando se pretende compostar cualquier material orgánico hay que asegurar que el balance de nutrientes sea el correcto para que los microorganismos puedan desarrollar su actividad. Los nutrientes más importantes desde el punto de vista del compostaje serán el Carbono y el Nitrógeno, tanto las cantidades de cada uno de ellos como la proporción en la que se encuentran el uno respecto del otro. Tradicionalmente se han considerado óptimas para el compostaje relaciones C/N entre 25-35, ya que el carbono tiene doble función, estructural y como fuente de energía, mientras que el nitrógeno sólo es necesario para los microorganismos estructuralmente. Si la relación C/N es mayor a 35 resulta un proceso lento, ya que el crecimiento de la población microbiana se ve limitado por la falta de N. Por otro lado, cuando la relación C/N es inferior al óptimo recomendado, el exceso de N hace que los microorganismos lo transformen en forma de ión amonio fácilmente volatilizable y muy soluble, de manera que puede perderse con facilidad. Se puede ver, entonces, que será necesaria la corrección del balance de nutrientes que presentan los materiales iniciales, añadiendo materiales complementarios.

Tipos de material: se ha visto que hay materiales orgánicos que presentan defectos que pueden corregirse de cara a obtener otro más idoneo para compostar, pero también hay que tener presente el uso final que se hará del compost. Así, ciertos materiales residuales orgánicos que presentan contaminaciones físicas, químicas o de cualquier otro tipo que no puedan ser solventadas y que puedan afectar al posterior uso que se hará del producto, deberán ser desestimados y habrá que buscar la solución más idonea para cada caso, la cual no tiene por qué pasar por el compostaje.

Se debe señalar que los RSU sin tratar que no hayan sido separados previamente no son válidos para la producción de compost de calidad. Los residuos que se muestran más adecuados para el compostaje son los que se señalan a continuación por orden de preferencia:

  • Residuos con alto contenido de materia orgánica biodegradable, procedentes de los mercados de frutas y verduras, instalaciones de fabricación de comidas, restaurantes, parques y jardines, etc.

  • Fangos procedentes del tratamiento biológico de las aguas residuales vertidas por la indústria de fabricación de alimentos, cría de animales, papeleras, textil, etc.

  • La fracción orgánica de los residuos domésticos.

Finalmente, queda por decir, que el compostaje es un proceso sencillo y versátil, hecho que explica su interés como solución al tratamiento de residuos orgánicos, teniendo en cuenta, a su vez, que debe resultar económico, no debe causar molestias ambientales y su uso final debe ser agrícola. Por tanto, los esfuerzos se deben encaminar de cara a conseguir un producto atractivo para el consumidor.

Tecnología en el proceso de compostaje

Reiteramos que durante el proceso de compostaje lo que se pretende es acelerar un proceso natural y por lo tanto, que todos sus sistemas incidan en controlar al máximo las condiciones de la fase de descomposición, que al ser la más rápida y la más exigente en cuanto a condiciones del proceso, es donde se pueden presentar los problemas. La tecnología del proceso de compostaje constituye sólo un instrumento y como tal tiene que ser concebida al servicio esencial, que es el proceso en sí, las leyes del cual pertenecen al campo de la microbiología y la bioquímica.

En función de sus características se pueden clasificar las tecnologías de la siguiente manera:

  • En función de las operaciones mecánicas a realizar: sistemas dinámicos (aireación mediante volteo) y sistemas estáticos (aireación forzada mediante ventiladores, etc.).

  • En función de la forma física en que se dispone el material: pilas, trincheras, mesetas, etc.

  • En función del nivel de aislamiento respecto al exterior: sistemas abiertos, semicerrados y cerrados.

En cualquier caso todas las clasificaciones acaban solapándose entre sí y participan de forma común en la mayoría de etapas del proceso. Cuando se trata de plantas de compostaje en zonas altamente pobladas, la clasificación que se suele seguir es en función del nivel de aislamiento respecto al exterior.

Los sistemas cerrados requieren de una mayor tecnología, ya que para que el material no esté nunca en contacto con el exterior será necesario un sistema de conductos y turbinas. En general son dispositivos “estanque” (tipo túnel) de muy diversas tipologías. Las ventajas de este sistema frente a los sistemas abiertos y semicerrados son un buen control de emisiones al exterior y de los parámetros de proceso, una mejora en la gestión del espacio y la posibilidad de ubicación en áreas altamente pobladas.

LA PLANTA DE COMPOSTAJE DE TORRELLES DE LLOBREGAT.

Descripción de la planta.

La planta de Torrelles es la primera de Catalunya donde se hace compost a partir de la fracción orgánica ya separada en origen de los RSU de los municipios de Torrelles de Llobregat y Molins de Rei. Este tipo de plantas de separación domiciliaria de la basura orgánica está considerada la nueva generación de plantas de compostaje.

Entró en funcionamiento el 25/11/96 y fue construida sobre un anteproyecto del Centre d'Ecologia i Projectes Alternatius (CEPA), realizando el proyecto 3T Arquitectes. La inversión de un total 289 millones de pesetas fue a cargo de la Junta de Residus (Departament de Medi Ambient de la Generalitat de Catalunya).

La explotación la lleva a cabo Metrocompost, S.A., empresa de capital público perteneciente a la Entitat Metropolitana de Serveis Hidràulics i Tractament de Residus (EMSHTR), y el plan de experimentación lo realiza el CEPA. También se hace un seguimiento analítico que está realizando la Escola Superior d'Agricultura de Barcelona.

La planta, que está preparada para tratar de 3.500 a 6.000 Tn/año, empezó a funcionar a finales del 96 y todavía no está a pleno rendimiento, por cuanto los datos son provisionales y aproximados.

La instalación está formada por una zona de descarga, una cobertizo de descomposición primaria, otro de descomposición secundaria y de maduración, el almacén de compost, el taller-almacén de la maquinaria y las oficinas (ver cuadro Ficha Técnica).

Descripción del proceso

En primer lugar, cabe remarcar que la materia orgánica compostada provienede separación en origen de los residuos domésticos. Los vecinos de Molins de Rei y Torelles separan en sus casas la basura orgánica de la inorgánica, la cual de positarán en dos contenedores claramente diferenciados. Cinco veces por semana la fracción orgánica es transportada a la planta de compostaje de Torrelles a la cual también llegan restos vegetales de los bosques y jardines de las cercanías, donde se pesan los dos flujos y se realiza un rápido control visual.

Esta separación viene acompañada de una importante campaña de educación ambiental para conseguir una buena recogida selectiva domiciliaria. Así, el porcentaje de error de separación es inferior al 2%. Empezó siendo del 0.99% y al aumentar la población que hace separación domiciliaria y lleva la basura orgánica doméstica a la planta, ha subido tan sólo a un 1.3%. Comparándolo con otros lugares, en la planta de Navarra este error es del 15% y en Córdoba del 28%; en Alemania oscila entre el 2-3% como valores normales. Este dato es muy importante ya que aumenta la calidad del compost, además de disminuir el gasto energético en el proceso de separación.

El proceso de obtención del compost se divide en cuatro partes:

  • Pretratamiento de la materia orgánica que llega (separación y mezcla con restos vegetales que actua como material estructurante). Cuando llega la materia orgánica se hace pasar por una pequeña cinta de separación, mediante separación manual y un electroimán. Paralelamente se hace subir el triturado vegetal por otra cinta mecánica y se van mezclando a la vez en el remolque esparciddor de estiércol. La velocidad de las cintas se regula para obtener una proporción restos vegetales: basuras urbanas orgánicas de 1:3. En verano se disminuye esta relación hasta un 1:2, para que la mezcla sea más rica en triturado vegetal, ya que la basura doméstica contiene más frutas y por tanto más líquidos.

  • Compostaje: el camión esparcidor de estiércol hace pilas alargadas (en total caben siete pilas) de unos 24 m. de largo, 2 m. de alto y 3 m. de ancho, debajo del cobertizo de compostaje. Aquí se están ocho semanas que pueden ser divididas en dos fases: de descomposición primaria y secundaria. Las pilas se voltean mecánicamente dos veces por semana durante las dos primeras semanas (descomposición primaria). En la fase secundaria se rehacen las pilas para que ocupen menos superficie y sean más homogéneas. Durante esta fase se voltean una vez por semana.

  • Maduración: una vez han pasado las ocho semanas, y el volumen se ha reducido casi a la mitad (alrededor del 40%), las pilas se rehacen en el cobertizo de maduración (pilas de 12 m. de largo, 2 m. de alto y 2 m. de ancho) donde están hasta completar un total de catorce semanas, durante las cuales todavía se voltean un par de veces de media en las seis semanas que quedan por completar el proceso. Así, el compost fresco se acaba de estabilizar. Se ha visto que en esta etapa todavía se llega a temperaturas de hasta 40ºC.

  • Tratamiento final del compost (criba): para obtener un compost de calidad se hace una criba del compost final, haciendolo pasar por un tromel cilíndrico de malla de 10x10 mm². Así obtenemos dos fracciones: un compost fino y estabilizado de calidad; y los restos vegetales que no se han degradado y que se volverán a utilizar para el pretratamiento de las basuras orgánicas. El reciclaje es máximo.

  • Además de la pequeña instalación para almacenar las basuras cuando llegan, los restos vegetales trinchados, la cinta de separación, el cobertizo de compostaje, el cobertizo de maduración y la zona de almacenamiento de compost, hay un pequeño depósito cubierto donde se almacena el agua de lluvia recogida del tejado. Además también dispone de un depósito abierto donde van a parar los pocos lixiviados que se producen así como las aguas sucias que recogen del agua de lluvia caído sobre la carretera. Toda esta agua se utiliza para regar las pilas. En el depósito abierto se hace una dilución periódica para reposar el agua limpia que se va gastando por el riego u otras operaciones (o se evapora); también se hace ina recirculación periódica del agua estancada, que tiene un efecto de oxigenación, y además se ha implementado un tipo de plantas flotantes (Eichornia Crassipes, con Lemna sp. en invierno) que ha colonizado toda la superficie de la balsa eliminando la materia orgánica en disolución o suspensión, atenuando la emisión de olores.

    Ficha técnica

    Localización: finca de Can Gallina, municipio de Torrelles de Llobregat (Baix Llobregat).

    Residuos tratados: basura orgánica doméstica (incluidos restaurantes y pequeños comercios) de Molins de Rei (19.000 habitantes) y Torrelles (3.500 habitantes), residuos de jardinería y poda de árboles.

    Sistema de compostaje: pilas aireadas mecánicamente con volteadora.

    Capacidad de tratamiento: aprox. 4.000 Tn/año (30.000 habitantes).

    Superficie:

    • Zona de descarga: 232 m².

    • Cobertizo de descomposición primaria: 986 m².

    • Cobertizo de descomposición secundaria y maduración: 1.307 m².

    • Almacén de compost: 650 m².

    • Taller-almacén de maquinaria: 215 m².

    • Oficinas: 165 m².

    • Pavimentos, viales y jardines: 6.116 m².

    • TOTAL: 9.671 m².

    Maquinaria móvil: trituradora, remolque esparcidor de estiércol, pala cargadora, volteadora, tractor con pala, trómel crivador, sistema de riego automático, camión, barredor e hidrolimpiadora de alta presión.

    Maquinaria fija: instalación de tratamiento previo (cintas elevadoras, de selección y electroimán).

    Personal: tres operarios y un jefe de planta.

    Balance másico

    Vegetales Grueso

    430 Tn + recirculado

    Contenedor

    recirculado 737 Tn

    Transporte

    2.555 Tn.(100%)

    Almacenamiento Separación Camión Compostaje

    (94.6%) 98% a compostar esparcedor 66% M.O./ 33% veget

    (94.9%) Reducción del 54.9%

    del peso

    Maduración

    Reducción del

    16.1% en peso

    Cribado

  • %)

  • 60% 40%

    compost grueso

    recircula

    COMPOST

    1.105 Tn.

    Los resultados del balance másico corresponden al primer año de funcionamiento de la planta de compostaje (1997), y la potencialidad de tratamiento de residuos de la misma no se ve reflejada en las 2.555 Tn. totales de RSU y residuos vegetales. No obstante conviene recordar que en función de la población que contempla la actividad de la planta de compostaje de Torrelles, el tratamiento de residuos puede ascender hasta las 3.500-4.000 Tn., cuyo resultado obviamente, será una mayor obtención en la cantidad de compost final.

    Resultados de las recogidas selectivas durrante el año 1997.

    Tn.

    MOLINS

    TORRELLES

    TOTAL

    PAPEL

    494.63

    84.06

    578.69

    VIDRIO

    236.66

    64.09

    300.75

    RESTOS VEGET.

    76.15

    136.00

    212.15

    M.O.D.

    765.24

    186.70

    951.94

    ROPA

    10.30

    8.66

    18.96

    VOLUMINOSOS

    218.85

    46.47

    265.32

    PILAS

    1.14

    0.51

    1.65

    FÁRMACOS

    0.70

    1.84

    2.54

    BOTELLAS CAVA DE RETORNO

    4.38

    15.51

    19.89

    TOTAL

    1808.05

    543.84

    2351.89

    NO SELECTIVA

    6708.24

    6709.24

    13417.48

    TOTAL

    8516.29

    7253.08

    15769.37

    Características de la materia orgánica doméstica

    TORRELLES

    MOLINS

    H

    78.30

    81.30

    %

    pH

    5.90

    5.50

    CE

    2.60

    2.50

    dS/m

    M.O.

    73.80

    79.90

    %sobre mat. seca

    N-org.

    2.30

    2.80

    N-NH4 (sol.)

    443.00

    1.22

    ppm/m.s.

    CANTIDAD DE COMPOST PRODUCIDO (datos 1997):

    • 1.105 Tn./año

    • 784.55 Tn. m.s./año

    CARACTERÍSTICAS Y COMPOSICIÓN DEL COMPOST

    CANTIDAD TOTAL QUE REPRESENTA

    Humedad

    29.00

    %

    227.52 Tn./año

    pH

    7.90

    -

    CE

    5.70

    dS/m

    -

    Germinación

    103.00

    %

    -

    Suma de impurezas

    0.15

    %

    -

    M.O.

    56.30

    % sobre m.s.

    441.70 Tn./año

    N-org.

    2.90

    22.75 Tn./año

    N-NH4

    2152.00

    ppm (m.s.)

    1.69 Tn /año

    Cd

    0.10

    0.00 Tn./año

    Cr

    50.00

    0.04 Tn./año

    Cu

    63.00

    0.05 Tn./año

    Ni

    52.00

    0.04 Tn./año

    Pb

    62.00

    0.05 Tn./año

    Zn

    169.00

    0.13 Tn./año

    ANÁLISIS DEL GASTO ENERGÉTICO REAL DE LA PLANTA DE COMPOSTAJE DE TORRELLES:

    Se ha realizado una estimación del consumo energético de la planta a pleno rendimiento, a partir de los datos disponibles actualmente. Se trata de una estimación anual en la que se prevee un tratamiento mínimo de 3500 Tm de residuos orgánicos.

  • Combustibles fósiles (gasoil):

  • Para el transporte de la fracción orgánica de los RSU de Torrelles y Molins hasta las instalaciones el camión de la planta recoge el contenido de los contáiners cinco veces a la semana . Hemos supuesto que por cada itinerario de recogida el camión realiza un desplazamiento de 100 km (estimando por alto) y tiene un consumo medio de 20 litros/100 km , que el mismo camión trae los restos vegetales de los jardines y bosques a la planta (porque la mayoría son de origen doméstico) y que se hace este tipo de recogida durante todo el año (aunque en verano se generan menos residuos por la menor cantidad de gente no influirá puesto que consideramos una cantidad de tratamiento de RSU anual). No hemos tenido en cuenta los gastos energéticos por el transporte del compost a su lugar de aplicación porque es imposible saberlo a priori, pero al tratarse de una planta pequeña suponemos que será de ámbito local.

    5 viajes/semana × 100 km/viaje × 20 L/100 km × 52 semanas/año = 5200 L/año

    Para el tratamiento de los RSU en planta se consume:

    MAQUINARIA

    CONSUMO (L/h)

    TIEMPO DE TRABAJO (h/año)

    CONSUMO ANUAL (L/año)

    Tractor

    6

    450

    2700

    Volteadora

    13

    300

    3900

    Trituradora

    30

    300

    9000

    Trómel

    3

    400

    1200

    Pala

    3

    900

    3700

    Barredor

    1

    100

    100

    TOTAL

    20600

    Datos facilitados por un estudio de Marta Vila ( Residu Mínim, 1998 ).

    El consumo total de gasoil estimado del proceso (transporte + tratamiento):

    5200 L/año + 20600 L/año = 25800 L/año de gasoil.

  • Electricidad: el consumo eléctrico de la planta corresponde al de las instalaciones incluyendo los gastos de la zona de administración y los de la maquinaria fija (cintas elevadoras y de separación).

  • El consumo total estimado sin incluir la maquinaria fija es de 32765 kWh/año.

    Hemos estimado el consumo de una cinta elevadora-separadora estándar (son necesarias dos unidades) de características similares a las de la planta, con 5.5 kW de potencia máxima, un rendimiento medio entre el 60-70 % y un tiempo de trabajo aproximado de 1200 horas/año:

    2 unidades × 5.5 kW × 1200 h/año × 0.65 = 8580 kWh/año.

    El consumo total de electricidad estimado de la planta es:

    32765 kWh/año + 8580 kWh/año = 41345 kWh/año.

    Convirtiendo los consumos totales de gasoil (1) y electricidad (2) a su poder calorífico obtenemos:

    (1) 25800 L/año × 1 galón (USA)/3.78 L × 37400 kcal/galón = 255.269.841 kcal/año.

    (2) 41345 kWh/año × 860 kcal/kWh = 35.556.700 kcal/año.

    El consumo energético total de la planta ((1) + (2)) para tratar 3500 Tm/año es de:

    255269841 kcal/año + 35556700 kcal/año = 290.826.541 kcal/año.

    Expresándolo de otra forma, para tratar 3500 Tm de residuos orgánicos es necesario un gasto energético de más de 290 millones de kcal.

    ANÁLISIS DEL CONTENIDO ENERGÉTICO DEL COMPOST:

    Para valorar el contenido energético del compost (o de los RSU y restos vegetales que lo forman), al ser un producto con un elevado contenido en materia orgánica y con un porcentaje muy importante de C, habría que saber cuanta energía contienen sus enlaces y los propios elementos que lo componen. Esto sería muy difícil de conseguir, puesto que no se conoce la composición exacta, número de enlaces, moléculas y elementos, etc... y algunos de los datos termodinámicos necesarios son empíricos.

    Nuestra estimación se basa en calcular la energía que liberaría la cantidad inicial de residuos orgánicos (que posteriormente se transformaran en compost) si se incineraran. Consideramos que la energía que tiene almacenada el compost es similar de manera significativa al poder calorífico que se desprende de la incineración de los residuos orgánicos que lo forman, descontando a éste los gastos energéticos que se dan durante el proceso de compostaje.

    Combustión: C6H12O6 + 6 O2 ! 6 H2O + 6 CO2 + 466 × 10 ²º J

    La energía que se desprende al romperse los enlaces de la materia orgánica es la misma que se encuentra almacenada en ellos si no se produce la combustión, o la que absorve la materia orgánica al formarse a partir de CO2 y H2O.

    Para obtener la conversión de los residuos orgánicos (en peso) a su poder calorífico consideramos que una tonelada de RSU puede generar o equivale a 250 kg de petróleo y que una tonelada de residuos forestales equivale a 498 kg de petróleo. Al aplicar estas conversiones mantenemos la proporción que se aplica para obtener el compost la mayoría del año: 3 partes de RSU por 1 de residuos forestales.

    De la cantidad inicial que tomamos de referencia, 3500 Tm/año de residuos orgánicos (R) tratados, el 75 % corresponde a RSU (2625 Tm/año) y el 25 % a residuos forestales, RF, (875 Tm/año). La fracción orgánica de los RSU es separada en origen y por lo tanto llega prácticamente libre de materiales de rechazo (error del 1.3 %), por lo que consideraremos que todos los RSU que llegan se tratan.

    RSU: 2625 Tm/año × 250 kg petróleo/Tm × 10000 kcal/kg petróleo = 6562500000 kcal/año.

    RF: 875 Tm/año × 498 kg petróleo/Tm × 10000 kcal/kg petróleo = 4357500000 kcal/año.

    Siguiendo la hipótesis que hemos establecido anteriormente, supondremos que la cantidad energética acumulada en el compost que forman los residuos orgánicos tratados (3500 Tm/año) es el poder calorífico que libera la combustión de los RSU y los residuos forestales, una vez descontado el consumo energético de la planta de compostaje para tratar esa misma cantidad de residuos:

    Poder calorífico de 3500 Tm R/año: 6562500000 kcal/año de RSU + 4357500000 kcal/año de RF = 1.092 × 10¹º kcal/año.

    Consumo energético de la planta: 290826541 kcal/3500 Tm R"año.

    Contenido energético del compost obtenido en un año:

    1.092 × 10¹º kcal/3500 Tm R"año - 290826541 kcal/3500 Tm R"año = 1.06 × 10¹º kcal/3500 Tm R"año.

    Por cada tonelada de residuos orgánicos que llega a la planta para su tratamiento, entre el 40-60 % se transforma en compost (según condiciones del ambiente, materiales, etc...). En Torrelles después de un año de funcionamiento (1997) se ha dado una transformación del 45 %, por lo tanto en un año se tratan 3500 Tm de residuos orgánicos y se producen aproximadamente 1575 Tm de compost (según estimaciones).

    El contenido energético del compost que acabamos de calcular es respecto a 1575 Tm de compost, que es la cantidad obtenida en un año de 3500 Tm de residuos.

    1.06 × 10¹º kcal/1575 Tm compost = 6730158 kcal/Tm compost = 6730 kcal/kg compost.

    Como se ha podido ver el balance energético de la producción de compost es positivo, y aunque no hemos tenido en cuenta el consumo energético para transportar el compost hasta su lugar de aplicación suponemos que éste será hipotéticamente a nivel local porque la producción anual es relativamente pequeña, con lo cual no influirá mucho en el balance.

    Por lo tanto, la producción de compost supone un ahorro (ganancia) de energía, ya que su contenido energético es mayor que la energía que se consume para su producción, al aprovechar un material residual al que generalmente no se le da utilidad alguna y se elimina (vertido, incineración). Esta eliminación, además de contribuir a la creciente degradación ambiental por contaminación del suelo (acuíferos), hidrosfera (ríos, océanos) o atmósfera (dioxinas), puede suponer mayores costes energéticos (pérdidas) al no aprovechar la energía que cuesta eliminarlos (incineración sin aprovechamiento, transporte a vertederos, etc...).

    APROVECHAMIENTO DEL COMPOST (USOS, FUNCIONES)

    Hasta ahora se han tratado los aspectos puramente energéticos por la producción de compost, pero además de los beneficios que ésta supone el compost es un importante material estructural como sustrato orgánico del suelo y puede suponer un ahorro de adobos químicos y fertilizantes.

    De manera cualitativa, el compost aplicado al suelo cumple dos funciones simultáneamente: actúa como adobo orgánico aportando materia orgánica y mejorando las condiciones generales del suelo, y a la vez como fertilizante aportando directamente nutrientes minerales y mejorando la disposición general de nutrientes (sobre todo potenciales).

    De forma cuantitativa, las dosis necesarias de compost son:

    • Como adobo: la que aporte la misma cantidad de materia orgánica (Tm/ha) que el estiércol; dosis similares, ya que el estiércol tiene un 60 % de ésta y el compost de Torrelles un 56 % aproximadamente.

    • Como fertilizante: irá en función de las variaciones del contenido de elementos (N,P,K) del compost y del suelo, por lo que son muy relativas.

    Para que la aplicación de compost sea eficiente hay que controlar las dosis para que no repercutan en los rendimientos y calidad de la cosecha.

    A la hora comparar los balances energéticos y económicos que se obtienen del uso de fertilizantes químicos y adobos (estiércol) frente a los del compost no se pueden hacer comparaciones absolutas, puesto que los aportes que proporcionan al suelo si bien son similares no son los mismos, por sus características el compost aporta mayores beneficios y no genera los problemas que se pueden derivar del uso de fertilizantes químicos, y todas estas externalidades positivas y negativas no se pueden valorar energética ni económicamente.

    La aplicación de compost mejora la estabilidad estructural, la porosidad, la capacidad de retención de agua y en general las propiedades físico-químicas del suelo.

    Si se aplica como adobo, además de aportar la materia orgánica necesaria consigue una mejor movilización y disponibilidad de las reservas de nutrientes (por su carácter fertilizante adicional), y también puede evitar las contaminaciones por nitrificación en los acuíferos que provoca el exceso de purines (estiércol). No cabe plantear la sustitución entre ellos, ya que existe un déficit en las necesidades generales de adobo orgánico en la agricultura por las grandes pérdidas de materia orgánica (sin tener en cuenta la demanda potencial para jardinería, recuperación de espacios, etc...) que podría ser cubierto por el compost que generan los residuos.

    En la aplicación como fertilizante, además de proporcionar un aporte nutritivo actúa como sustrato orgánico (enmendante) y acondiciona el suelo.

    Los fertilizantes químicos siguen una ley de rendimientos decrecientes, ya que la producción agrícola por unidad de superfície no crece en la misma proporción que la aplicación de fertilizantes. Como ejemplo, en los últimos años la producción agrícola española ha aumentado un 66 % mientras que la utilización de abonos nitrogenados ha crecido un 84 %, la de abonos fosfatados un 204 % y la de abonos potásicos un 421 %, cuando los fosfatos minerales y la potasa son recursos no renovables. Como consecuencias surgen la creciente pérdida de materia orgánica y la contaminación del suelo y subsuelo.

    El contenido energético de los fertilizantes químicos consumidos en España en 1991 era de aproximadamente 17843 millones de kcal, consumo sólo superado por piensos y carburantes. El balance energético de los fertilizantes químicos en la agricultura española es negativo, ya que la energía contenida es menor que la consumida para su producción, y generan fuertes dependencias y pérdidas de energía.

    De cara a la sustitución por compost, aunque éste no aporta la misma cantidad inicial de nutrientes mejora su disponibilidad a largo plazo. El compost puede ser utilizado como sustrato sin requerir un adobado mineral adicional (no existen diferencias significativas en las producciones) si sus propiedades físicas son de calidad.

    Utilización de compost en un cultivo de espinacas:

    ADOBADO

    Mineral

    Compost

    PLANTA

    Producción (Tm/ha)

    16.03

    13.04

    % N

    3.99

    3.38

    Zn (ppm)

    79

    112

    SUELO

    % materia orgánica

    1.40

    1.82

    % N

    0.103

    0.138

    La producción con compost es menor porque se añadió una dosis muy pequeña como fertilizante, pero no hay diferencias significativas excepto con el Zn.

    Teniendo en cuenta que el balance energético de la producción de compost es positivo y que el de los fertilizantes es negativo, y dado que con una aplicación correcta no se dan diferencias significativas en las producciones agrícolas, el cambio de fertilizantes por compost supondrá un ahorro energético de magnitud variable, en función de los gastos energéticos por la producción de fertilizantes que se ahorrarán con la aplicación del compost y de la cantidad de compost que pueda sustituir a los fertilizantes (las dosis de compost para suplir al fertilizante son bastante mayores).

    Como ejemplos, en un estudio del Reino Unido en 286 parcelas tratadas con compost, tan solo el 14 % de ellas han requerido un aporte suplementario de 40 kg/ha de N para mantener los niveles nutritivos, suponiendo un ahorro en abonos químicos (fertilizante nitrogenado) muy importante. En un cultivo de maíz el uso de compost puede suponer un ahorro de 35 a 50 dólares en turbas por tonelada producida y de 16 dólares en fertilizante mineral por toneláda manteniendo el mismo rendimiento.

    CONCLUSIONES:

    El balance energético positivo que hemos obtenido demuestra, si los supuestos se cumplen, que la producción de compost en la planta de Torrelles obtiene ganancias (ahorro) energéticas a partir de los residuos orgánicos de Torrelles y Molins: RSU y residuos forestales.

    Este tipo de residuos tienen un bajo poder calorífico y se descomponen rapidamente, así que parece más eficaz su uso como enmendante orgánico frente a la incineración con recuperación de energía; el elevado contenido en agua hace que durante la incineración requiera un gasto energético para evaporar ese contenido en agua, lo que hace de esta opción poco recomendable.

    No se puede valorar el compost con los criterios de la agricultura industrial, ya que para la alimentación de las plantas se limita a aportar agua, luz solar y N,P y K, y no considera la capacidad de abonar orgánicamente con el compost, regenerando el contenido húmico a la vez que se aportan múltiples beneficios al suelo.

    BIBLIOGRAFÍA:

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    “El libro del reciclaje”. Alfonso del Val. Integral, 1991.

    “La gestió municipal dels RSU (I). Promoció del compost: aplicacions i comercialització”.Armand Gutiérrez. Diputació de Barcelona, 1992.

    “Residuos orgánicos y agricultura”. Varios autores. Universidad de Alicante, 1995.

    “El compostatge”.Quaderns d'ecologia aplicada, nº 11. J. Saña i M. Soliva. Diputació de Barcelona, 1987.

    Datos facilitados por un estudio de Marta Vila ( Residu Mínim, 1998 ).

    Datos facilitados por Regulator-Cetrisa.

    Considerando un poder calorífico del gasoil de 10500 kcal/kg.

    Dato obtenido de La Ruta de la Energía (ver bibliografía).

    Según el Ministerio de Economía y Hacienda (1987), obtenido de Residuos orgánicos y agricultura.

    J.M. Naredo y P. Campos (ver bibliografía).

    A. Del Val, 1991 (ver bibliografía).

    Giráldez y Poch, 1983; Arnó, 1984.

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    Vaidyanathan et al., 1991.

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