Instrumentación aplicada en la elaboración de compost

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INTRODUCCIÓN

En términos generales el compostaje se puede definir como una biotécnica donde es posible ejercer un control sobre los procesos de biodegradación de la materia orgánica para dar lugar a la transformación de los residuos orgánicos originales en insumos para la agricultura.

Durante el proceso del compostaje se suceden una serie de etapas caracterizadas por la actividad de distintos organismos, existiendo una estrecha relación entre la temperatura, el pH y el tipo de microorganismos que actúa en cada fase:

Fase de descomposición

En la fase de descomposición tiene lugar la actividad de bacterias y hongos. A su vez, podemos dividir la descomposición en dos etapas:

• Mesófila: El material de partida comienza el proceso de compostaje a temperatura ambiente y en pocos días la temperatura aumenta hasta los 45°C. La descomposición de compuestos solubles, como azúcares, produce ácidos orgánicos y, por tanto, el pH puede bajar (hasta cerca de 4.0 o 4.5). La relación C/N es de especial importancia ya que el carbono aportará la energía a los microorganismos y el nitrógeno es esencial para la síntesis de nuevas moléculas, por ello la relación debe estar entorno 30 y la humedad debe mantener siempre entorno 40-60%.

• Termófila: Cuando el material alcanza temperaturas mayores que los 45°C, los microorganismos que se desarrollan a temperaturas medias son reemplazados por aquellos que crecen a mayores temperaturas, en su mayoría bacterias termófilas. La degradación de los ácidos obtenidos en la etapa anterior provoca el incremento del pH pasando desde 5,5 hasta 7,5 donde permanecerá casi constante hasta  el final del proceso, el color del compost se pone más oscuro paulatinamente y el olor original se comienza a sustituir por olor a tierra. Cuando la temperatura desciende significa que ha terminado el proceso.

Fase de maduración

Agotadas las fuentes de carbono y, en especial el nitrógeno en el material en compostaje, la temperatura desciende nuevamente hasta los 40-45°C y el pH del medio desciende levemente. Se reduce la actividad microbiana y es, en estos momentos se dice que el material se presenta estable biológicamente y se da por culminado el proceso.

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Como podemos ver, existen múltiples  variaciones de los parámetros a lo largo de todo el proceso de compostaje, por lo que su seguimiento y control es imprescindible para obtener un compost de calidad.

Así pues, debido a que es un proceso biológico llevado a cabo por microorganismos, se deben tener en cuenta tanto los parámetros que afectan su crecimiento y reproducción como aquellos parámetros físicos que intervengan en el procedimiento.

Externamente, el proceso de compostaje dependerá en gran medida de las condiciones ambientales, el método utilizado, las materias primas empleadas, y otros elementos, por lo que algunos parámetros pueden variar. No obstante, éstos deben estar bajo vigilancia constante para que siempre estén siempre dentro de un rango óptimo.

OBJETIVOS

• Conocer los parámetros básicos a tener en cuenta para el control y seguimiento de una planta de compostaje, así como las fluctuaciones necesarias de estos para obtener un compost de calidad.
• Determinar el emplazamiento adecuado para el desarrollo de dicha actividad.
• Conocer el funcionamiento de los diferentes útiles usados en la medida de los parámetros.
• Conocer los métodos de calibración y mantenimiento de los aparatos utilizados.
• Calcular un presupuesto aproximado del coste de estos aparatos.

LOCALIZACIÓN

Esta elección se hace en función de las condiciones climáticas, la distancia al área de producción de residuos, la distancia al área donde se aplicará el compost final y la pendiente del terreno. Es preferible un área protegida de vientos fuertes, a prudente distancia de nacimientos de agua (más de 50 metros) para evitar contaminaciones, y de poca pendiente (< 4%) para evitar problemas de lixiviados y erosión.

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Teniendo en cuenta estos requisitos, la planta de compostaje se situará próxima al centro de tratamiento de residuos de León (San Román de la Vega).

Se considera que es un emplazamiento adecuado debido a que su proximidad con el CTR facilita el suministro de materia prima para la elaboración de compost y a su vez el distanciamiento con las viviendas de los habitantes evitará disconformidades y problemas con el proceso (ruido, olores, etc.) siendo el compostaje elaborado aplicable a los terrenos de cultivos próximos.

FACTORES QUE CONDICIONAN EL PROCESO DE COMPOSTAJE

Son muchos los factores que intervienen en el proceso biológico del compostaje, estando a su vez influenciados por las condiciones ambientales, tipo de residuo a tratar y el tipo de técnica de compostaje empleada. Los factores más importantes son:

• Temperatura: La temperatura tiene un amplio rango de variación en el proceso y a su vez es el parámetro que mejor indica su desarrollo. El compostaje inicia a temperatura ambiente y puede subir hasta los 75°C sin necesidad de ninguna actividad antrópica, para llegar nuevamente durante la fase de maduración a una temperatura ambiente.

• pH: El pH varía a lo largo del proceso, en los primeros estados se acidifica por la formación de ácidos orgánicos. En la fase termófila el pH sube y se alcaliniza el medio, para finalmente estabilizarse en valores cercanos al neutro. Mediante el seguimiento del pH se puede obtener una medida indirecta del control de la aireación de la mezcla, ya que si en algún momento se crean condiciones anaeróbicas se provoca el descenso del pH.

• Humedad: La presencia de agua es imprescindible para los requerimientos fisiológicos de los microorganismos Los valores de humedad para que pueda darse una descomposición aeróbica están entre el 30%-70%.

• Conductividad eléctrica: Tiende generalmente a aumentar durante el proceso de compostaje debido a la mineralización de la materia orgánica, hecho que produce un aumento en la concentración de nutrientes, o un descenso, lo que puede deberse a fenómenos de lixiviación en la masa, provocados por una humectación excesiva de la misma. Sus valores al iniciar y finalizar el proceso no deben superar los 3000us/cm.

• Densidad aparente: Es la relación que existe entre el peso del material y el volumen. La mayor parte del compost presenta una densidad aparente entre 400 y 700 kg.m3 lo cual se ve afectado por la humedad del producto, la distribución de las partículas, el contenido de materia orgánica y su grado de descomposición.

• Aireación: Es necesario asegurar el oxígeno para que se realiza un correcto desarrollo del compostaje ya que los microorganismos que intervienen son aerobios y controlados otros factores como la temperatura o la humedad.

• Relación C/N equilibrada. El carbono y el nitrógeno son los dos constituyentes básicos de la materia orgánica. Por ello para obtener un compost de buena calidad es importante que exista una relación equilibrada entre ambos elementos. Teóricamente una relación C/N de 25-35 es la adecuada, pero esta variará en función de las materias primas que conforman el compost. Si la relación C/N es muy elevada, disminuye la actividad biológica. Una relación C/N muy baja no afecta al proceso de compostaje, perdiendo el exceso de nitrógeno en forma de amoniaco.

• Población microbiana. El compostaje es un proceso aeróbico de descomposición de la materia orgánica, llevado a cabo por una amplia gama de poblaciones de bacterias, hongos y actinomicetos.

INSTRUMENTACIÓN

Termómetro digital HI 935005N

• El modelo HI 935005N utiliza sondas termopar tipo-K para realizar mediciones de temperatura en 2 rangos, de -50,0 a 199,99 °C y de 200 a 1350 °C.
• Cuenta con un microprocesador incorporado que permite medir la temperatura con mayor precisión.
• La duración de la pila es de 1600 horas.
• La pantalla VCL dual muestra la temperatura actual junto con las temperaturas máxima y mínima obtenidas durante la sesión de medidas.
• Permite al usuario registrar las lecturas (botón HOLD) y calibrar el aparato en cualquier momento (botón CAL) de forma que las medidas siempre serán exactas.
• Incluye sondas de 0,5, 1, 1,5 y 2m.
• Este termómetro es impermeable e idóneo para trabajar en cualquier ambiente, incluso en aquellos lugares donde puede mojarse ya que el medidor está contenido en una robusta carcasa de ABS, el teclado es de goma resistente a las salpicaduras y se limpia fácilmente. 
  
  
  
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Medidor de pH HI99121N

• El medidor HI99121N ha sido diseñado para la medición directa del pH y temperatura del suelo, sustratos y compost de forma correcta y rápida.

• Con este medidor HI 99121N es posible realizar tanto una medición directa del pH en el terreno, como medir una solución preparada con una muestra del mismo terreno. El kit comprende todos los accesorios necesarios para ambos procedimientos de medición: para la medición directa, excavándose un agujero en la tierra con el perforador y realizándose a continuación la medición.

• Este pHmetro directo del suelo permite fijar las lecturas en la pantalla, y seleccionar la escala de medida en grados Celsius o Fahrenheit. El instrumento tiene dos sets de valores de calibración pH memorizados para la calibración automática.
  
• Incluye un electrodo HI 1292D, bolsitas de calibración pH 4 y pH 7, vaso, barrena y un práctico y resistente maletín de transporte.

• Dicho electrodo de pH, tiene una resistente punta cónica y puede ser insertado directamente en suelos húmedos o blandos. El electrodo incorpora un sensor de temperatura junto a la punta para permitir la medición de forma rápida. También incorpora un amplificador miniaturizado para dar mayor estabilidad en mediciones sobre el terreno.
  
• La pantalla VCL de dos niveles muestra el valor pH de -2 a 16 en centésimas de unidad. Al mismo tiempo, muestra la temperatura en la pantalla secundaria.

• El medidor HI99121N es impermeable.

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Medidor de humedad

El medidor de humedad en suelos, tierras o sustratos está formado por un lector de humedad MI-7, portátil, para sensores intercambiables, el sensor de humedad y temperatura de suelos SH-3, de 3 cm de diámetro y 15 cm de largo y un tubo, que se entierra y permanece en el lugar representativo del terreno, por el cual se desliza el sensor de humedad de suelos.

Características del sensor SH-3

• Expresa directamente el porcentaje de humedad de acuerdo a su calibración.
• Compensación automática por temperatura.
• Rango de humedad 0 – 100% de capacidad de campo.
• Rango de temperatura de 0 a 100°C
• Dimensiones:

• Sensor: diámetro 3 cm, largo 13 cm
• Tubo de encamisado: diámetro 35mm, largo 1 metro.

Características del lector MI-7

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