El compostaje como llave para el tratamiento de residuossu importancia en la biorremediación de hidrocarburos y la gestión de residuos municipales

Resumo

Como consecuencia de las actividades habituales del ser humano se generan una gran cantidad y volumen de residuos de diferentes orígenes que varían en composición y peligrosidad. Una parte importante de estos residuos son materiales biodegradables orgánicos que presentan diferentes características y composición dependiendo, fundamentalmente, de su origen: agrícola, ganadero, forestal, agroindustrial o urbano. Debido a la problemática ambiental que generan o pueden generar es imprescindible llevar a cabo una correcta gestión de los mismos evitando prácticas como su vertido directo al suelo porque su descomposición no controlada y/o su toxicidad pueden generar efectos perjudiciales para el medio ambiente. Estos residuos biodegradables poseen materia orgánica sin estabilizar, por lo que presentan un elevado nivel de fitotoxicidad y, frecuentemente, una alta carga de agentes patógenos, como virus, bacterias, hongos y parásitos, tanto para los seres humanos como para los animales y plantas, siendo, por lo tanto, un riesgo para su salud. Por estos motivos, los residuos orgánicos deben ser estabilizados y acondicionados reduciendo la emisión de olores y los posibles riesgos anteriormente citados antes de su incorporación en el suelo. A lo largo de los cinco capítulos que constituyen esta tesis se pretende poner en valor la importancia del tratamiento de residuos orgánicos y, en particular, del compostaje de los distintos residuos orgánicos que se generan habitualmente en nuestra sociedad. Para ello, se utiliza y propone el compostaje como proceso de referencia en el reciclaje de biorresiduos, lodos de distintos orígenes y residuos contaminados por hidrocarburos. Además de su versatilidad para tratar distintos residuos orgánicos, el compostaje se desarrolla como una técnica de acondicionamiento para el tratamiento de otros procesos biológicos como el vermicompostaje o la fitorremediación. Los distintos sistemas de compostaje tienen una representación destacada y descrita en función del residuo a tratar en los capítulos de la tesis. Estos siguen la secuencia lógica en función de los tres objetivos específicos de esta tesis; La mejora de los planes de gestión de residuos municipales aplicando los principios de la economía circular; Protocolización de los sistemas de acondicionamiento de los residuos orgánicos para optimizar el proceso de compostaje. Aproximación al proceso de biorremediación mediante el empleo de la técnica del compostaje, la fitorremediación y el vermicompostaje de residuos sólidos contaminados por hidrocarburos. Primeramente, se analizó y valoró el plan de gestión de residuos municipales del ayuntamiento de Allariz en la Comunidad Autónoma de Galicia (España). Este nuevo modelo de gestión apuesta por la descentralización del tratamiento de la fracción orgánica, mejorar la separación en origen y promocionar el auto compostaje. El fomento del compostaje individual, el desarrollo del compostaje comunitario y la recogida específica de materia orgánica producida por los restaurantes y comedores para ser tratada mediante un sistema a escala semindustrial contribuyen a la reducción y minimización en el porcentaje de la fracción resto enviada a incineración. La eficiencia en la separación de las diferentes fracciones del residuo municipal tiene una repercusión directa en la calidad de los productos finales y una reducción en los costes de transporte y gestión. El seguimiento del proceso demostró que el compostaje individual, comunitario y de productores singulares redujo en gran medida la fracción orgánica depositada en los contenedores resto del ayuntamiento. Ello también permitió mejorar la tasa de reciclaje del resto de fracciones recogidas como el papel y cartón, los envases ligeros y el vidrio. El segundo capítulo de la tesis, en un cambio de escala, se aborda la aplicación del compostaje comunitario, centrándose en el análisis de la localización y los modelos de tratamientos que se realizan en los centros de compostaje comunitario (CCC). La distribución y la densidad de la población, así como, la presencia de zonas verdes comunitarias condicionan la localización de los CCC. Se analizaron un total de 46 muestras de compost obtenidos en CCC con dos tipos de manejo; 22 muestras tratadas mediante flujo vertical (VF) y 24 muestras tratadas mediante flujo horizontal (HF). Como conclusión de estos tratamientos, el modelo de HF permite aprovechar mejor el volumen en las unidades modulares de compostaje (UMC) y reduce las posibles contaminaciones con el residuo de partida. El modelo de VF requiere menos esfuerzo y tiempo para el operario. Los compost obtenidos a partir de biorresiduos (capítulos 1 y 2) se clasifican, mayoritariamente, en las clases A y B en función de la concentración de metales pesados establecida por la normativa española. Los dos primeros capítulos destacan el valor y la importancia del reciclaje de los restos verdes municipales en el compostaje. El modelo de gestión descentralizado de los biorresiduos apuesta por la recogida de restos verdes producidos en las parcelas de los habitantes del municipio, reduciéndose en gran medida, la cantidad de residuos depositada en los contenedores de resto y facilitando la conversión de los residuos orgánicos en productos de alta calidad agronómica. El proceso de compostaje consume altas cantidades de agente estructurante necesario para proporcionar una composición que permita, entre otras utilidades, la aireación a los residuos, la absorción del exceso de agua y una superficie de colonización de los microorganismos. El agente estructurante también tiene un papel, si cabe, más fundamental en el tratamiento de lodos de depuradora (capítulo 3) y en los procesos de biorremediación mediante compostaje (capítulos 4 y 5). En el capítulo tercero, se establece un protocolo de los sistemas de acondicionamiento de los lodos orgánicos provenientes de la depuración de aguas residuales urbanas (EDAR) para optimizar el proceso de compostaje. En este estudio se valoran los tipos de agente estructurante, la proporción estructurante/lodo, la eficiencia del proceso y la calidad de los productos finales. Estos procesos fueron realizados en dos sistemas de biorreactores distintos para controlar la temperatura a lo largo del tratamiento y los niveles de aireación mediante el uso de la ventilación forzada. Este tipo de residuo orgánico presenta una variabilidad inter e intradepuradora elevada en parámetros clave para la evolución del proceso como son la humedad y la relación C/N. Los niveles de metales pesados en muestras puntuales de estos lodos no son una información útil si no existen análisis periódicos que permitan detectar contaminaciones puntuales o contaminaciones estacionales. La adición de material vegetal triturado permite que el desarrollo del proceso de compostaje se pueda dar en condiciones óptimas de oxígeno y agua, pero su tamaño y proporción debe ser adaptado al sistema de compostaje empleado y al volumen de tratamiento. La variabilidad de la composición de los lodos dificulta el establecimiento de protocolos para su compostaje, sin embargo, se aconseja el empleo de una proporción mínima de material estructurante: lodo 2:1 en volumen para poder alcanzar unas condiciones de tratamiento óptimas. En los capítulos 4 y 5, se evaluó el proceso de compostaje como técnica de biorremediación de un residuo altamente contaminado por hidrocarburos. Mediante las técnicas de biorremediación se pretende alterar la estructura química de los contaminantes para destruirlos o convertirlos en otros que no supongan un peligro o extraerlos y separarlos del medio contaminado. Dentro de las técnicas de biorremediación encontramos el compostaje, el vermicompostaje y la fitorremediación. Estas técnicas tratan de aprovechar la acción de la gran variedad de poblaciones microbianas que se desarrollan durante el compostaje para degradar los contaminantes. Para la realización del proceso de biorremediación es necesario proveer de estructura y nutrientes al residuo contaminado debido a su escasa presencia de microbiota. En el capítulo 4, para mejorar la estructura se emplean partículas de madera triturada y medios enriquecidos (nutrientes y microorganismos) se utilizan lodos orgánicos de dos industrias distintas como son la alimentaria-pesquera y la de aguas residuales. Del resultado en la escala de laboratorio se desprende que el lodo procedente de la industria alimentaria posee una composición química más parecida al residuo que queremos descontaminar y que el lodo EDAR contiene una diversidad microbiana mayor que el lodo de origen alimentario y el residuo contaminado. En el capítulo 5, el tratamiento a escala laboratorio de compostaje, realizado en capítulo 4, del residuo contaminado con lodo de la industria alimentaria es llevado a una escala industrial reproduciendo las mismas proporciones empleadas en el compostaje con reactor de ventilación forzada a una pila volteada. Una vez finalizado el proceso de compostaje en pila obtenemos un producto estable y con un 70% menos de concentración de hidrocarburos presentes al inicio del proceso. Este material compostado puede tratarse mediante vermicompostaje y fitorremediación para su prueba de crecimiento y desarrollo de lombrices y plantas, además de su propio tratamiento mediante estos bioprocesos. El resultado de las pruebas es positivo al observar que las lombrices y las plantas crecen y el contenido de hidrocarburos disminuye un 15% más después de estos tratamientos conjuntos. El vermicompostaje del material obtenido en compostaje permite el desarrollo de las lombrices de tierra (Eisenia andrei) mientras se produce la degradación y estabilización de la materia orgánica mediada por la acción combinada de lombrices de tierra y microorganismos. En el tratamiento con plantas se valora la germinación de distintas especies (Lepidium sativum, Brassica rapa y Lactuca sativa) y el crecimiento de las distintas partes de la planta (Pennisetum clandestinum) mientras éstas emplean distintos mecanismos para la eliminación de contaminantes presentes, hidrocarburos y metales pesados. La información obtenida, en esta Tesis Doctoral, constituye una contribución importante a la temática del tratamiento de distintos residuos orgánicos mediante el compostaje. A su vez, aporta un valioso conocimiento del efecto de los productos obtenidos desde diferentes puntos de vista, como la obtención de enmiendas orgánicas y el tratamiento de distintas técnicas de biorremediación. La perfección de todos estos aspectos proporciona una herramienta necesaria e imprescindible para el reciclaje y la valorización de los residuos orgánicos en vías hacia la economía circular y el desarrollo sostenible.