Tesis Ana Maria Callejas

UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA Facultad de Ingeniería, Ciencias y Administración Departamento de Ciencias Químicas “ESTUDIO DEL COMPOSTAJE AERÓBICO COMO ALTERNATIVA PARA LA ESTABILIZACIÓN DE LODOS PROCEDENTES DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS DE LA REGIÓN DEL BÍO BÍO” TESIS PARA OPTAR AL GRADO ACADÉMICO DE MAGISTER EN CIENCIAS DE RECURSOS NATURALES ANA MARIA CALLEJAS PINTO TEMUCO – CHILE 2008 “Estudio del compostaje aeróbico como alternativa para la estabilización de lodos procedentes de una planta de tratamiento de aguas servidas de la Región del Bío Bío” Esta tesis fue preparada bajo la supervisión del Director de Tesis, MSc. ITILIER SALAZAR QUINTANA del departamento de Ciencias Químicas y ha sido aprobada por los miembros de la comisión examinadora. ANA MARÍA CALLEJAS PINTO ……………………………..………. ………………………….. DIRECTOR MSc. ITILIER SALAZAR Q. POSTGRADO EN CIENCIAS DE RECURSOS NATURALES Comisión ……………………………. MSc. ARODYS LEPE Z. …..…………………………………… ……………………………… DIRECCIÓN DE POSTGRADO Dr. RODRIGO NAVIA UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA …………………………….... Dr. CRISTIAN BORNHARDT B. ….………………………… Dra. MARYSOL ALVEAR Z. AGRADECIMIENTOS Al programa de Postgrado en Ciencias de Recursos Naturales, por entregarme las herramientas para ser un mejor profesional. Al proyecto 05-A1-370 INNOVA BIO BIO “Tratamiento de lodos orgánicos a partir del uso de métodos biotecnológicos” que permitió la ejecución de esta tesis. Agradezco a Don Humberto Miguel, que me abrió las puertas de su empresa, a Don Arodys Lepe y Alberto Arrizaga, por la confianza depositada y la oportunidad de participar en este proyecto. Al todo el personal de Himce Chillán, a Don Roberto, Don Héctor y especialmente a Don José. A mi amiga Judith por su apoyo y amistad. Quiero agradecer a mi profesor guía Mg Sc. Itilier Salazar, por su apoyo, amistad, confianza y paciencia durante estos años de formación profesional. A la Dra. Marysol Alvear y a la Dra. Marcia Zambrano, quienes me entregaron su experiencia y sabios consejos, contribuyendo a mi formación profesional y humana. Al personal del Departamento de Ciencias Químicas, secretarias, auxiliares y en especial a Noelia Sepúlveda y Sra Carmen por su sencillez y cariño. Por último agradezco a mi familia y a todos los que de alguna u otra forma colaboraron en el desarrollo de este trabajo. RESUMEN La región del Bío Bío produce al año unas 45 mil toneladas de lodos. Estos lodos pueden generar graves problemas ambientales debido a que la elevada cantidad de materia orgánica que poseen (cercano al 65%) es fácilmente putrescible, provocando con esto la atracción de vectores y la emisión de olores desagradables. Además, la inadecuada disposición y manipulación del lodo puede causar enfermedades infecciosas ya que debido a su procedencia (tratamiento biológico de las aguas residuales) posee un alto contenido de microorganismos patógenos. Por lo anterior es necesario someter al lodo a un proceso de estabilización. Este trabajo evaluó la eficiencia del compostaje a escala industrial en la higienización y estabilización de lodos secundarios mediante la técnica de pilas con volteo. Para ello se construyeron dos pilas en distintas épocas del año. La Pila A fue construida con lodo y aserrín y operada durante el periodo otoño-invierno por 120 días y la Pila D fue construida con lodo y astillas (Relación C/N de 30/1) y operada durante el periodo primavera verano durante 90 días. Ambas pilas fueron eficientes en cuanto a la higienización y estabilización del material. En el caso de la Pila A la higienización se logró a los 30 días de iniciado el proceso con total ausencia de coliformes fecales y la estabilización a los 60 días con tasas de respiración de 0,4 mg CO2/g m.s.día y una disminución en el contenido de sólidos volátiles a los 120 días de compostaje de un 28%. En el caso de la Pila D la higienización se logró a los 60 días de iniciado el proceso con valores de coliformes fecales de 70 NMP/g, y la estabilización también a los 60 días con una tasa de respiración de 0,7 mg CO2 /g m.s. d y una disminución en el porcentaje de sólidos volátiles a los 90 días de compostaje de 37,6%. En ninguno de las dos pilas se consiguió la valoración del material debido a que el proceso de maduración requiere tiempos mayores a los dados al proceso en este estudio. Los resultados obtenidos en este estudio confirman que el compostaje es una solución real al tratamiento de lodos, una vez que el material ha sido higienizado y estabilizado puede ser dispuesto sin peligro en un relleno sanitario cumpliendo con las exigencias normativas y necesidades de la empresa. ABSTRACT Bio Bio Region produces 49 thousand tons per year of sewage sludge. This sludge can generate serious environmental problems due to the high quantity of organic mater it has (around 65%) that is easily rotten, causing the attraction of vectors and the emission of unpleasant odors. In addition, inadequate handling and disposal of the sludge can cause infectious diseases because for its origin (biological treatment of wastewater) it has a high content of pathogen microorganisms. Therefore it is necessary to submit the sludge to a process of stabilization This study evaluated the efficiency of composting at industrial level in the higienization and stabilization of secondary sludge through the technique of windrow turning. For this two piles were built in different times of year. Pile A was built with sludge and sadwust and handled during fall – winter for 120 days and Pile D was built with sludge and wood chips (relation C/N = 30/1) and handled during spring – summer for 90 days. Both piles were efficient regarding material higienization and stabilization. In Pile A the higienization was achieved 30 days after the beginning of the process with total absence of fecal coliforms, the stabilization in 60 days with breathing rates of 0.4 mg CO2/g m.s.day and a reduction of 28% in the volatile solid content 120 days after composting. In case of Pile D the higienization was achieved 60 days after the beginning of the process with fecal coliforms rate of 70 NMP/g, the stabilization also in 60 days with breathing rates of 0.7 mg CO2/g m.s.day and a reduction of 37.6% in the volatile solid content 90 days after composting. In neither pile the valuation of material was achieved because the maturity process requires longer times than this study schedule. The results of the study confirm that composting is a real solution to the sludge treatment, once the material has been higienized and stabilized can be safely disposed in a landfill fulfilling regulatory rules and company requirements. INDICE DE CONTENIDOS 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ......................................................................................1 1.1 Descripción del Problema .............................................................................. 1 1.2 Objetivos........................................................................................................ 3 1.2.1 Objetivo General ..................................................................................... 3 1.2.2 Objetivos Específicos .............................................................................. 3 2. ANTECEDENTES BIBLIOGRÁFICOS .............................................................................4 2.1 Generación de lodos biológicos..................................................................... 4 2.2 Características del lodo biológico .................................................................. 4 2.3 Alternativas de tratamiento y disposición final ............................................... 5 2.4 Compostaje aeróbico..................................................................................... 6 2.4.1 Antecedentes Generales......................................................................... 6 2.4.2 Descripción del proceso .......................................................................... 7 2.4.3 Técnicas de compostaje......................................................................... 8 2.4.4 Factores que condicionan el proceso de compostaje............................. 9 Temperatura ................................................................................................. 9 Humedad ...................................................................................................... 9 pH ............................................................................................................... 10 Aireación..................................................................................................... 10 Relación Carbono/Nitrógeno ...................................................................... 10 Tamaño de partícula................................................................................... 11 2.5 Compostaje de lodos ................................................................................... 11 2.5.1 Antecedentes generales........................................................................ 11 Higienización .............................................................................................. 12 Estabilización.............................................................................................. 13 Madurez...................................................................................................... 13 Valorización ................................................................................................ 14 3. MATERIALES Y MÉTODOS ...........................................................................................15 3.1 Materiales .................................................................................................... 15 3.1.1 Lodo Biológico....................................................................................... 15 3.1.2 Material Estructurante ........................................................................... 15 3.2 Metodología experimental............................................................................ 15 3.2.2. Caracterización de lodo biológico......................................................... 15 3.2.3 Caracterización material estructurante.................................................. 15 3.2.4 Diseño y construcción de pilas de compostaje...................................... 15 3.2.5 Manejo y operación del proceso de compostaje ................................... 16 3.2.6. Variables analizadas ............................................................................ 16 3.2.7 Protocolo de muestreo .......................................................................... 16 3.3 Metodología analítica................................................................................... 18 3.3.1 Sólidos totales y humedad .................................................................... 18 3.3.2 Materia orgánica (Sólidos Volátiles) ...................................................... 18 3.3.3 Carbono orgánico total .......................................................................... 19 3.3.4 Carbono soluble en agua ...................................................................... 19 3.3.5 Carbono biomásico ............................................................................... 19 3.3.6 Evolución de CO2 .................................................................................. 20 3.3.7 Ensayos de fitotoxicidad........................................................................ 21 3.3.8 Espectroscopia infra-roja con transformada de Fourier......................... 21 3.3.9 Determinación de otros parámetros ...................................................... 22 3.3.10 Análisis estadístico.............................................................................. 22 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN........................................................................................23 4.1 Caracterización de lodo biológico ................................................................ 23 4.2 Caracterización material estructurante ........................................................ 27 4.3 Diseño y construcción de las pilas de compostaje....................................... 29 4.4 Evolución de parámetros Pila A................................................................... 30 4.4.1 Temperatura.......................................................................................... 30 4.4.2 Humedad y Sólidos totales.................................................................... 31 4.4.3 pH.......................................................................................................... 32 4.4.4 Higienización......................................................................................... 33 4.4.5 Estabilización ........................................................................................ 34 4.4.6 Madurez ................................................................................................ 37 4.4.7 Evaluación del proceso de compostaje mediante FT IR ....................... 41 4.5 Evolución de parámetros Pila D................................................................... 43 4.5.1 Temperatura.......................................................................................... 44 4.5.2 Humedad y Sólidos totales.................................................................... 45 4.5.3 pH.......................................................................................................... 46 4.5.4 Higienización......................................................................................... 47 4.5.5 Estabilización ........................................................................................ 48 4.5.6 Madurez ................................................................................................ 51 4.5.7 Evaluación del proceso de compostaje mediante FT-IR ....................... 55 5. CONCLUSIONES.............................................................................................................58 NOMENCLATURA...............................................................................................................60 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................61 ANEXOS...............................................................................................................................72 INDICE DE TABLAS Tabla 4- 1. Caracterización fisicoquímica del lodo..............................................................23 Tabla 4- 2. Contenido de fibra, grasas y proteínas en el lodo ............................................25 Tabla 4- 3. Contenido de metales pesados en el lodo........................................................26 Tabla 4- 4. Análisis microbiológico del lodo ........................................................................27 Tabla 4- 5. Caracterización fisicoquímica material estructurante .......................................28 Tabla 4- 6. Tamaño partículas material estructurante ........................................................28 Tabla 4- 7. Base de cálculo para estimación de volúmenes de mezcla.............................29 Tabla 4- 8. Volúmenes estimados para mezcla con relación C/N de 30/1.........................29 Tabla 4- 9. Análisis microbiológico muestras Pila A ...........................................................34 Tabla 4- 10. Análisis microbiológico muestras Pila D .........................................................47 INDICE DE FIGURAS Figura 4- 1. Lodo proveniente de la PTAS de Chillán ........................................................23 Figura 4- 2. Espectro infra-rojo para muestra de lodo biológico ........................................24 Figura 4- 3. Materiales utilizados como estructurante a) aserrín; b) astillas......................27 Figura 4- 4. Evolución de la temperatura en la Pila A durante el proceso de compostaje 30 Figura 4- 5. Cambios de humedad y sólidos totales del lodo y Pila A en diferentes tiempos del proceso de compostaje.. .........................................................................31 Figura 4- 6. Evolución de pH en el proceso de compostaje de la Pila A en función del tiempo. . ...........................................................................................................33 Figura 4- 7. Tasa de producción de CO2 durante el proceso de compostaje Pila A a diferentes tiempos del proceso de compostaje.. ............................................35 Figura 4- 8. Cuociente metabólico (qCO2) de la Pila A, a diferentes tiempos de compostaje. . ...................................................................................................36 Figura 4- 9. Cambios en el porcentaje de sólidos volátiles en la Pila A como una función del tiempo.. ......................................................................................................37 Figura 4- 10. Cambios en la concentración de amonio y nitrato durante el proceso de compostaje de la Pila A como una función del tiempo ...................................38 Figura 4- 11. Cambios en la concentración de carbono soluble en agua para la Pila A durante el proceso de compostaje.. ................................................................39 Figura 4- 12. Índice de germinación de semillas de rábano para extractos de compost de la Pila A como una función del tiempo............................................................40 Figura 4- 13. Espectro infra-rojo para proceso de compostaje Pila A................................41 Figura 4- 14. Evolución de la temperatura en la Pila D durante el proceso de compostaje como una función del tiempo. ........................................................................44 Figura 4- 15. Variación de humedad y sólidos totales en Pila D durante proceso de compostaje en función del tiempo. ................................................................45 Figura 4- 16. Evolución de pH en el proceso de compostaje de la Pila A como una función del tiempo. ......................................................................................................48 Figura 4- 17. Tasa de producción de CO2 durante el proceso de compostaje Pila D a diferentes tiempos del proceso de compostaje.. ............................................50 Figura 4- 18. Cuociente metabólico (qCO2) de la Pila D, a diferentes tiempos de compostaje. .....................................................................................................51 Figura 4- 19. Cambios en el porcentaje de sólidos volátiles en la Pila D como una función del tiempo.. ......................................................................................................52 Figura 4- 20. Cambios en la concentración de amonio y nitrato durante el proceso de compostaje de la Pila D como una función del tiempo...................................53 Figura 4- 21. Cambios en la concentración de carbono soluble en agua para la Pila D durante el proceso de compostaje.. ................................................................54 Figura 4- 22. Índice de germinación de semillas de rábano de la Pila D, a diferentes tiempos del proceso de compostaje.. .............................................................55 Figura 4- 23. Espectro infra-rojo para proceso de compostaje Pila D. ..............................58 1 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS 1.1 Descripción del Problema Desde el año 2000, con la publicación del D.S 90 que regula la Emisión de Residuos Líquidos a Aguas Marinas y Continentales Superficiales, se aceleró en nuestro país, el proceso de construcción de plantas de tratamiento de aguas servidas, esperándose que la cobertura en el tratamiento de las aguas servidas sea de un 100% para el año 2010. El incremento en el tratamiento de las aguas ha generado como consecuencia un aumento en las cantidades de lodo producido, creando la necesidad de manejar adecuadamente este subproducto para alterar lo menos posible el ambiente. En este contexto, la región del Bío Bío destaca por tener una gran cantidad de plantas de tratamiento de aguas servidas funcionando, en su mayoría con tecnología de lodos activados produciendo unas 49 mil ton/año de lodos. Los lodos, materiales desconocidos hasta ahora en el país, están provocando serios problemas a las empresas generadoras, dadas sus características, entre ellas el alto contenido de humedad (85-87%) que dificulta su manejo y eleva los costos de transporte; la presencia de microorganismos patógenos que pueden causar problemas de salud pública (enfermedades entéricas); su contenido en materia orgánica fácilmente putrescible que puede atraer vectores y generar olores desagradables. Hoy en día, la mayor parte de los lodos, están siendo dispuestos o acumulados sin un tratamiento previo de estabilización, esto porque eleva considerablemente los costos operacionales de la planta y con ello las tarifas del servicio. La solución técnica y socialmente aceptada, en estos momentos, es disponerlos en rellenos sanitarios, con lo que se aumentan los impactos que tienen per se la operación de estos recintos, tales como la generación de lixiviados y producción de gases, sin contar además que, con los grandes volúmenes de lodos que se generan se está disminuyendo la vida útil de los rellenos sanitarios en operación. En la actualidad, la gestión adecuada de los lodos se complica, entre otras cosas, por la falta de un marco normativo; el reglamento para el manejo de lodos generados en plantas de tratamientos de aguas servidas aun no ha sido promulgado, puesto que, desde su elaboración no ha dejado de ser discutido y reformulado. Una vez promulgado, exigirá a las empresas sanitarias contar con un plan de manejo de lodos; estos podrán ser dispuestos en rellenos sanitarios o bien aplicados en suelos para lo cual deben cumplir 2 con ciertos requisitos, entre ellos, ser parcial o completamente higienizado y además, debe ser estabilizado. La estabilización del lodo se lleva a cabo para reducir la presencia de patógenos, eliminar los olores desagradables, e inhibir, reducir o eliminar su potencial de putrefacción. Entre las tecnologías disponibles para ello encontramos el compostaje, el cual es un proceso biológico aerobio, que bajo condiciones de aireación y humedad controladas, transforma los residuos orgánicos en un producto estable e higienizado, utilizable como abono, sustrato o enmienda de suelos. Este proyecto tuvo por finalidad estudiar la estabilización de lodo biológico proveniente de una planta de tratamiento de aguas servidas de la Región del Bío Bío, mediante compostaje aeróbico a escala industrial, evaluando especialmente la eficiencia del proceso en cuanto a la higienización como resultado de la relación tiempo - temperatura, la estabilización final del lodo y su fitotoxicidad para utilización benéfica. Los resultados del estudio realizado pueden significar una alternativa de solución real al tratamiento de lodos. Dado que en pocos años el problema de la disposición de lodos y su estabilización será un tema no sólo concerniente a las empresas sanitarias, sino más bien, un tema de carácter público, el tratamiento o aprovechamiento ambientalmente sustentable de estos residuos tendrá un mercado creciente. 3 1.2 Objetivos 1.2.1 Objetivo General Evaluar la eficiencia del proceso de compostaje en la higienización y estabilización de lodos secundarios mediante la técnica de pilas con volteo a escala industrial. 1.2.2 Objetivos Específicos 1. Validar las condiciones óptimas de operación para la realización del compostaje, a través de la evolución de parámetros químicos, físicos y microbiológicos. 2. Evaluar el grado de higienización durante la evolución del proceso de compostaje. 3. Evaluar el grado de estabilización de lodo secundario durante la evolución del proceso de compostaje. 4. Evaluar la fitotoxicidad del lodo en proceso de estabilización analizando su grado de madurez. 4 2. ANTECEDENTES BIBLIOGRÁFICOS 2.1 Generación de lodos biológicos El lodo es un subproducto del proceso de tratamiento de las aguas residuales. Se produce tanto en los procesos de tratamientos primarios como secundarios. Los lodos biológicos provienen del tratamiento secundario de las aguas residuales domiciliarias y son principalmente biomasa en exceso producida en los procesos biológicos y material mineral en suspensión (Poirrier y Chamy, 1996; Ramalho, 1993). En nuestro país la tecnología de tratamiento secundario más utilizada es el sistema de lodos activados (Barañao y Tapia, 2004). De acuerdo a datos entregados por ESSBIO, la Región del Bío Bío tiene en funcionamiento un gran número de plantas de tratamiento de aguas servidas, alcanzando una cobertura de 92% en el tratamiento y generando alrededor de 49 mil toneladas de lodo al año. Si bien, la cantidad de lodos generados depende de diversos factores, incluyendo el volumen de agua tratada y la carga contaminante que posea, además del tratamiento por el cuál el agua es depurada, una tasa media de producción de lodos de 25 g /hab-día expresada en base seca es una buena aproximación para nuestro país(Lepe y Coronado, 2003). 2.2 Características del lodo biológico El lodo es un compuesto orgánico que puede ser sólido, semisólido o líquido. Tiene un contenido de sólidos que varia entre 0,25 y el 12% en peso y está formado por: (1) las sustancias responsables del carácter desagradable de las aguas residuales no tratadas, (2) gran parte de la materia orgánica presente en el agua residual y que aunque en forma diferente a la original, también está sujeta a procesos de descomposición que la pueden hacer indeseable, y (3) sólo una pequeña fracción del lodo está compuesta por materia sólida (Metcalf y Eddy, 1995). Si bien la cantidad y composición de los lodos dependen del origen, cantidad y características de las aguas residuales que recibe a la Planta de Tratamiento, es posible suponer ciertos rangos de concentración para los componentes de los lodos, a pesar de que estos varían en cantidad y proporción de acuerdo a la realidad geográfica y sanitaria que representan (Lepe y Coronado, 2003; Martínez, 1995). 5 En general, los lodos están constituidos, principalmente, por los elementos que componen el efluente, los aditivos químicos usados en el proceso y la masa bacteriana que participa en el tratamiento. Poseen una humedad cercana al 80%, altos contenidos de materia orgánica, cercanos al 65%, e importantes niveles de macro y micronutrientes; mientras la materia orgánica sirve como acondicionador de suelos, los macro y micronutrientes sirven como fuente de nutrientes para las plantas (Singh y Agrawal, 2008). Sin embargo, estos aspectos positivos deben balancearse con algunos factores de restricción, como la presencia de microorganismos patógenos, concentraciones indeseables de elementos metálicos traza y la posible presencia de compuestos orgánicos persistentes potencialmente tóxicos que no han sido estudiados en el país (González, 2005; Martínez, 1995). Cualquiera que sea el destino final de los lodos, estos deberán someterse a algún proceso de estabilización para minimizar los riesgos sanitarios. Esto tiene relación con disminuir la humedad, reducir el potencial de atracción de vectores y reducir o eliminar el contenido de microorganismos patógenos. La cantidad de lodo generada debe ser manejada responsablemente en las distintas plantas de tratamiento, para ello es vital conocer su composición química, física y bacteriológica, con el fin de realizar una gestión adecuada (Arata, 2005). 2.3 Alternativas de tratamiento y disposición final La eficiencia de una planta de tratamiento de aguas servidas esta dada por la calidad del agua que produce, por esta razón, el tratamiento suele estar centrado exclusivamente en el agua, no considerando el impacto de los lodos sobre el medio ambiente o incluso sobre los costos de gestión de la planta, el tratamiento y la disposición final de lodos generados en el proceso de depuración. Estas actividades, según Glynn y Gary (1999), tienen que ver con menos del 1% del volumen total de agua tratada, sin embargo consumen hasta el 50% de los costos de capital y operación. No obstante, la eficiencia de la planta sólo puede mantenerse en el tiempo si se extraen de la corriente de agua los lodos producidos al ritmo adecuado, si la planta no dispone eficientemente su lodo y lo acumula, tendrá problemas en la corriente de lodos y por ende un efecto directo en la línea de agua afectando la calidad de esta última. 6 Por lo anterior los lodos deben ser sometidos a procesos de acondicionamiento que permitan estabilizar la materia orgánica, reducir al máximo los riesgos sanitarios y disminuir su contenido de humedad. Esto con el fin de prevenir la generación de olores, la atracción de vectores, reducir su volumen para facilitar su manejo y disminuir los costos de transporte (Toro, 2005). Dentro de la línea de lodos existen variados procesos de tratamiento que se combinan para obtener un producto apto para su disposición final. Estos procesos están enfocados a dos aspectos fundamentales: (1) reducción de volumen y peso mediante la eliminación de agua, para ello los principales métodos empleados son el espesamiento, desaguado y secado; (2) reducción del poder de fermentación o estabilización que consiste en reducir la actividad biológica contenida en el lodo así como el contenido de microorganismos patógenos causantes de enfermedades, algunos métodos para ello son la estabilización con cal, tratamiento térmico, digestión anaerobia, digestión aerobia y compostaje (Metcalf y Eddy, 1995; Oropeza, 2006). La selección del sistema de tratamiento depende de factores como: el costo del tratamiento, las características del lodo y sus requerimientos finales según sea la alternativa de eliminación que se les quiera dar. Una vía de disposición de lodos es el traslado a rellenos sanitarios autorizados, o bien, en monorellenos (instalaciones que reciben exclusivamente lodos), la otra vía es el reciclaje, a través de su aplicación en suelos. Si la opción es el reciclaje, el lodo puede ser tratado por digestión anaeróbica o bien por compostaje. De estas dos alternativas el compostaje destaca por ser un tratamiento ambientalmente amigable, de bajo costo, que convierte la porción orgánica activa de los residuos en un producto estabilizado, que puede ser usado como fuente de nutrientes para el crecimiento de plantas o como acondicionador de suelos mejorando las propiedades físicas (Huang et al, 2006). 2.4 Compostaje aeróbico 2.4.1 Antecedentes Generales El compostaje se define como un proceso de degradación microbiana aeróbico de residuos ricos en materia orgánica, efectuado por distintas poblaciones de microorganismos que entrega un producto final estabilizado, higiénico, libre de olores y 7 sin microorganismos patógenos, rico en sustancias húmicas, fácil de almacenar y comercializar como enmienda orgánica, abono o sustrato (Grube et al, 2006). Durante el compostaje parte de la materia orgánica es mineralizada generando dióxido de carbono, agua y calor, mientras que la otra parte es transformada en sustancias húmicas que son estructuralmente muy similares a las presentes en el suelo (Zbytniewski y Buszewski, 2005). El compostaje es esencialmente un proceso microbiológico que depende, altamente, de las fluctuaciones de la temperatura en la pila. La temperatura dentro de la masa de compostaje determina la velocidad a la que muchos de los procesos biológicos toman lugar y juegan un rol selectivo en la evolución y sucesión de las comunidades microbianas (Abdennaucer et al, 2001). En el proceso de compostaje se distinguen dos fases. Una primera fase o “fase activa”, dada principalmente por el desarrollo de reacciones de degradación, la materia orgánica disuelta es utilizada como fuente de carbono y energía por los microorganismos para su metabolismo, está caracterizada por una intensa actividad microbiana y altas temperaturas, lo que conlleva una rápida descomposición de la materia orgánica y asegura la estabilidad del material. La segunda fase o “fase de maduración”, comienza cuando el suministro de materia orgánica fácilmente disponible es limitante, esta fase se caracteriza por un lento proceso de mineralización y humificación (Tognetti et al, 2007 a), Tremier et al, 2005). 2.4.2 Descripción del proceso En una pila de compostaje se distinguen dos zonas, una zona central o núcleo que es la que concentra los cambio térmicos más evidentes, y la zona de la corteza, que rodea al núcleo y cuyo espesor depende de la compactación del material (Stern y Pravia, 1999). Los procesos que se llevan a cabo en el núcleo, no alcanzan la totalidad del volumen de la zona de la corteza. De acuerdo a las temperaturas alcanzadas en el núcleo de la pila, podemos diferenciar algunas fases (Figura 2-1). Una primera fase mesófila, con temperaturas entre los 10-40ºC, caracterizada por la actividad y crecimiento de organismos mesófilos, una alta concentración de materia orgánica fácilmente biodegradable que propicia una intensa actividad microbiana y un rápido aumento en la temperatura de la pila. La próxima etapa denominada fase termófila con temperaturas que van entre los 40-70ºC, se caracteriza por que el proceso de degradación es llevado a 8 cabo por organismos termófilos, debido a que el crecimiento y actividad de organismos que no son termotolerantes es inhibido, esta fase es particularmente importante ya que las altas temperaturas eliminan microorganismos patógenos existentes en la masa en compostaje. Con el agotamiento de los nutrientes comienza el descenso de temperatura, caracterizado por el desarrollo de una nueva comunidad mesófila, que utilizará como nutrientes materiales más resistentes a la biodegradación como la celulosa y lignina. Por último en la etapa de maduración, los procesos de humificación de la materia orgánica ocurren a temperatura ambiente (Dignac et al, 2005; Steger, 2003). Figura 2- 1 Evolución de la temperatura durante el proceso de compostaje aeróbico La duración de cada una de las fases depende de la naturaleza de los materiales y del control que se tenga del proceso, siendo fundamental la aireación y humedad. 2.4.3 Técnicas de compostaje Para llevar a cabo el proceso de compostaje existen variadas técnicas las que se ajustan a diferentes necesidades; la elección de una técnica u otra depende, entre otras cosas, de la cantidad y tipo de material a procesar, inversión, disponibilidad de terreno, complejidad operacional y del producto final que se quiere obtener (INTEC, 1999). Los distintos sistemas están determinados por los mecanismos de aireación que se utilizan en el proceso, generalmente los podemos agrupar en: aireación pasiva, aireación forzada, y aireación por volteos del material. Compostaje en pilas estáticas: se forman pilas de reducida altura, que se dejan sin movimiento, ventilándose naturalmente por un proceso de convección térmica natural (Ecoamérica, 2001). 9 Compostaje en pilas estáticas aireadas: consiste en airear de manera forzada la materia que se está compostando. La pila se construye sobre una red de tuberías, donde se suministra o extrae aire frecuentemente para proporcionar un medio aeróbico. (INTEC, 1999). Compostaje en pilas de volteo: este sistema de compostaje es el más utilizado, y considera el volteo manual o mecánico. En este método se amontona el material, se mezcla y voltea periódicamente, evitando así la compactación y entregando oxígeno al sistema (INTEC, 1999). 2.4.4 Factores que condicionan el proceso de compostaje Considerando que el proceso de compostaje es fundamentalmente biológico, todos los factores que influyen, directa o indirectamente, en el metabolismo microbiano le afectan. Los principales factores en el control de un proceso de compostaje incluye parámetros ambientales (temperatura, contenido de humedad, pH, aireación), y parámetros relacionados con la naturaleza del sustrato (relación C/N, tamaño de partícula, contenido de nutrientes, porosidad del material). Todos ellos, en mayor o menor grado, afectan el crecimiento microbiano y por ende, determinan la velocidad y eficiencia del proceso (Gea et al, 2007; Yamada y Kawase, 2006; Kulcu y Yaldiz, 2007). Temperatura La temperatura es un parámetro útil para seguir la evolución del proceso de compostaje, ya que se obtiene de forma instantánea, además, determina la eficiencia del proceso debido a su influencia en la actividad y diversidad de los microorganismos involucrados (Miyatake y Iwabuchi, 2006). Una disminución de la temperatura es indicador de una disminución en la actividad microbiana por falta de aireación, deficiencia de agua o de disponibilidad de nutrientes. Por el contrario, un aumento de temperatura refleja una óptima actividad microbiana (Baeta-Hall et al, 2002; Qiao y Ho, 1997). Humedad El contenido de agua juega un rol importante en la regulación del metabolismo microbiano. El agua funciona como medio para el movimiento de bacterias, ayuda en el transporte de sustratos y nutrientes solubilizados hacia el interior de la célula y facilita la remoción de productos de desechos metabólicos (Hogan, 1998). 10 La humedad es un parámetro que está estrechamente relacionado con la aireación, y su valor ideal fluctúa entre el 40%-60% (Costa et al, 1995). Si la humedad es baja, inhibe la actividad metabólica de los microorganismos. Si por el contrario, la humedad es alta, el agua desplaza el aire de los poros produciéndose zonas con anaerobiosis, limitando el intercambio de oxígeno y aumentando la inestabilidad de la pila (Trois y Polster, 2007). pH El compostaje puede desarrollarse dentro de un amplio rango de pH, se consideran como óptimos los valores de pH comprendidos entre 5 y 8 (Costa et al, 1995). Los cambios en el pH durante el proceso, se deben a los cambios constantes en la composición química del sustrato. En general, se presenta un descenso en la fase inicial, un aumento en la fase de máxima actividad y luego tiende la estabilización en un pH cercano a la neutralidad hacia el final del proceso (Castrillón et al, 2006). Aireación El contenido de oxígeno dentro de la pila debería ser del 10-15%, para mantener condiciones aeróbicas, regular la temperatura y efectuar una eficiente remoción de calor y CO2 desde la pila de compostaje (Trois y Polster, 2007). El mayor problema con la aireación es la distribución no homogénea de oxígeno en la pila. Si la dispersión de oxígeno no es homogénea o insuficiente, provoca acumulación de CO2 y condiciones anaeróbicas dentro de la pila, por ende producción de malos olores (Kulcu y Yaldiz, 2007). Por el contrario, un exceso de aireación puede enfriar la masa compostada reduciendo la actividad metabólica de los microorganismos. Relación Carbono/Nitrógeno La velocidad de degradación de la materia orgánica está determinada principalmente por las cantidades relativas de carbono y nitrógeno presentes en la mezcla. El Carbono es utilizado como fuente de energía por los microorganismos, en tanto el Nitrógeno es utilizado para síntesis proteica (Sztern y Pravia, 1999). La relación C/N puede variar entre un sustrato y otro, pero se ha establecido que una relación 25:1 a 30:1 es adecuada para un buen desarrollo del proceso de compostaje. Bajo estos valores hay pérdidas de nitrógeno por volatilización de amoniaco, a relaciones superiores el nitrógeno resulta ser un nutriente limitante, provocando un retardo en el proceso de compostaje (Costa et al, 1995; Haug, 1993). 11 La relación C/N desciende durante el proceso de compostaje independiente de la técnica de compostaje que se utilice. Una relación final C/N de 15 es considerada estable para un compost, sin embargo, esta puede estabilizarse mucho antes de terminar el proceso, además no se puede generalizar, debido a que la relación C/N final depende de la composición de los materiales iniciales (Zmora- Nahum et al, 2005). Tamaño de partícula El tamaño de partícula tiene un efecto directo en el volumen de macroporos en la pila y sobre la disponibilidad de nutrientes, además de aportar estructura al material. Un rango de tamaño de 2,5 cm a 5,0 cm entregará un volumen óptimo de macroporos entre 30-50% (Tríos y Polster, 2007). Partículas muy grandes retardan el proceso de compostaje. Cuando diferentes tipos de residuos orgánicos son compostados, una alta relación C/N no asegura la prevención en las pérdidas de N como amoniaco. También la forma química y el tamaño de partícula de la fuente de C, afectan la disponibilidad de C para los microorganismos (Liang et al, 2006). 2.5 Compostaje de lodos 2.5.1 Antecedentes generales Los lodos provenientes de plantas de tratamiento de aguas servidas son buenos candidatos para el compostaje debido a que su contenido de materia orgánica contiene entre 50% y 70% del total del contenido de sólidos. El alto contenido de humedad de los lodos nos indica que no pueden ser compostados sólos y necesitan ser mezclados con materiales secos (tales como aserrín, desechos vegetales, paja) que actúen como agente estructurante, absorbiendo la humedad y proporcionando a la masa compostada un adecuado grado de esponjamiento y aireación (Banegas et al, 2007). La velocidad y duración del proceso de compostaje dependerá de la naturaleza de los materiales iniciales y de las condiciones operacionales. El agente estructurante permanecerá en el producto final ya que sus velocidades de degradación son muy lentas. Por consiguiente, la naturaleza del lodo, y además, el tipo y proporción del agente estructurante usado para el compostaje influenciarán la velocidad de reacción del proceso y la calidad del producto final, por eso resulta fundamental la caracterización de los materiales a utilizar. 12 De acuerdo al Reglamento para el manejo de lodos generados en plantas de tratamiento de aguas servidas (CONAMA, 2007) que aún no ha sido promulgado, “tratamiento” puede ser cualquier proceso destinado a cambiar las características físicas, químicas y/o biológicas de los lodos, tales como la higienización, estabilización y valorización. Por lo tanto un tratamiento en particular, puede tener uno o más de estos objetivos. Por otro lado, el reglamento estipula que sólo podrán ser dispuestos en rellenos sanitarios lodos clase A o B, estos lodos son aquellos que han reducido su nivel de putrefacción en un 38% como mínimo, y que se evalúa a través del porcentaje de sólidos volátiles. Además en el caso del lodo tipo A, deben tener un contenido de coliformes fecales menor a 1000 Número Más Probable (NMP) por gramo de sólidos totales y en el caso del lodo tipo B el contenido de coliformes fecales debe ser menor que 2.000.000 NMP por gramo de sólidos totales. Esto quiere decir que para ser llevados a un relleno sanitario los lodos deben ser estabilizados y parcialmente higienizados, por lo tanto, las empresas sanitarias deberán someter sus lodos a un proceso de tratamiento. El tratamiento del lodo utilizando la técnica del compostaje cumple con los requerimientos del reglamento, las altas temperaturas que se generan ayudan a higienizar el material, además hay una reducción importante del volumen de material a disponer, también es posible estabilizar y por último es posible valorizar el lodo mediante la obtención de compost que puede ser utilizado como abono. Higienización El proceso de compostaje puede, si no es manejado apropiadamente, inducir la proliferación y dispersión de bacterias y hongos potencialmente patogénicos. Entre las bacterias encontradas en el compost encontramos Salmonella, Shigella, Escherechia coli, Enterobacter, Streptococci y Klebsiella, que pueden emerger y causar infecciones por manipulación del compost o bien por su utilización en agricultura (Abdennaceur et al, 2001), este hecho es particularmente importante en el compostaje y manipulación del lodo, ya que debido a su procedencia (tratamiento biológico de las aguas residuales) posee un alto contenido de microorganismos patógenos. Sin embargo, el compostaje tiene la ventaja de que realizando un buen proceso, se produce la esterilización de todo el material, tanto por la elevación de la temperatura como por el antagonismo microbiano (la producción de antibióticos y parasitismo directo), producción de ácidos orgánicos, amonio y la competencia por los nutrientes, que llegan a 13 eliminar los microorganismos patógenos llegados con los residuos compostados (Gabetta, 2004; Wilkinson 2007). La tasa de mortalidad de los microorganismos patógenos está en función de la relación tiempo-temperatura. La mayoría de los patógenos son destruídos rápidamente cuando todas las partes de la pila de compost estén sometidas a una temperatura de aproximadamente 55ºC; solamente unos pocos pueden sobrevivir a temperaturas de 67ºC durante un corto periodo de tiempo (Tchobanoglous et al, 1994). Estabilización Los factores críticos que determinan la calidad del compost, limitando su utilización agrícola son su grado de estabilidad y madurez (Butler et al, 2001). Los conceptos de estabilización y madurez de un compost se usan indistintamente, sin embargo, cada una hace referencia a propiedades específicas de este producto. La estabilidad está referida a la velocidad o grado de descomposición de la materia orgánica, lo cuál está relacionado con el tipo de compuestos orgánicos que quedan y con los formados como consecuencia de la actividad biológica del material, está directamente relacionada con la actividad microbiana y puede ser evaluada a través de la velocidad de respiración, la producción de dióxido de carbono o la evolución del calor producido (García-Gil et al, 2003). No puede ser directamente relacionado con parámetros químicos como la relación C/N, pH, y conductividad eléctrica porque estos parámetros dependen de la composición de los materiales iniciales, sin embargo su medición es de importancia para conocer la evolución del proceso (Said-Pullicino et al, 2007; Amir et al, 2005). La aplicación o almacenamiento de compost no estabilizado puede generar problemas como: generación de malos olores, recalentamiento de la biomasa, producción de biogás residual, recrecimiento de patógenos y fitotoxicidad (Adani et al, 2006). El término “biosólidos” se utiliza para los lodos que han sido sometidos a un proceso de estabilización y pueden potencialmente ser reciclados. Madurez La madurez del compost está relacionado, por un lado, con el nivel de sustancias húmicas mayoritariamente producidas en la última etapa del proceso, y por otro lado con el grado de descomposición de sustancias orgánicas fitotóxicas producidas durante la fase activa del proceso compostaje (Amir et al, 2005). Si bien, la madurez del compost se ve afectada 14 por la relativa estabilidad del material, describe el impacto de otras propiedades químicas del compost sobre el desarrollo de las plantas. Un compost maduro, presenta una total ausencia de compuestos potencialmente fitotóxicos. Por lo tanto, un compost inmaduro, pueden presentar altos contenidos de amonio, ácidos orgánicos u otros compuestos hidrosolubles que pueden tener efectos inhibidores sobre la germinación y el desarrollo radicular de las plantas (García-Gil et al, 2003). Por esta razón la madurez del compost puede ser evaluada a través la relación amonio-nitrato, concentración de amonio, concentración de ácidos grasos, compuestos volátiles y algunos bioensayos a través de plantas o semillas. Así también hay autores que han reportado la concentración de carbono orgánico disuelto como un parámetro de madurez, debido a que sería una medida indirecta de la actividad biológica y que estaría relacionada con la presencia de compuestos fácilmente biodegradables (Castaldi et al, 2005; Zmora-Nahum et al, 2005). El índice de germinación, que es una medida de la fitotoxicidad del material, ha sido considerado como una cuantificación indirecta bastante confiable de la madurez del compost (Goyal et al, 2005). Valorización Cuando el lodo ha sido estabilizado y ha completado su etapa de maduración, se puede decir que el lodo ha sido valorizado, debido a que pueden ser utilizados benéficamente en el mejoramiento de suelos tanto agrícolas como forestales. Los efectos de la aplicación a suelos, de lodos que han sido valorizados por compostaje son predominantemente físicos (aumento de porosidad y microagregación) y están dados por su riqueza en materia orgánica. Los efectos químicos y nutricionales dependerán de la composición inicial del lodo, sin embargo, independiente de su composición, el lodo compostado ofrece una ventaja comparativa con respecto a un fertilizante químico y es el hecho de que debido a su naturaleza orgánica, los nutrientes son lentamente liberados en el suelo. Además, estas formas orgánicas son menos solubles en agua, y por lo tanto es menos probable su lixiviación (Cuevas et al, 2006; Epa, 2000). 15 3. MATERIALES Y MÉTODOS 3.1 Materiales 3.1.1 Lodo Biológico Se utilizó lodo secundario proveniente de la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas (PTAS) de la ciudad de Chillán. Esta planta cuenta con un tratamiento secundario de lodos activados en su modalidad de aireación extendida. 3.1.2 Material Estructurante Se utilizó aserrín y astillas de pino, adquirido en aserraderos cercanos a la ciudad. 3.2 Metodología experimental 3.2.2. Caracterización de lodo biológico En la caracterización del lodo se consideraron los siguientes parámetros: pH, humedad, conductividad eléctrica, sólidos totales (ST), sólidos volátiles (SV), carbono total, nitrógeno total, materia orgánica, concentración de metales pesados y contenido de fibra. Además, se analizó el lodo biológico mediante espectroscopia infra-roja con transformada de Fourier (FT-IR). Por último, se realizó un análisis microbiológico del lodo utilizando como indicador el contenido de coliformes fecales. 3.2.3 Caracterización material estructurante Para el aserrín y astillas, se determinó: humedad, carbono total, nitrógeno total, entre otros. También se realizó un fraccionamiento físico por tamaño de partícula. Se tomaron 500 g de material estructurante que fue tamizado (4 mm) obteniéndose una fracción fina (FF, 0- 4 mm) y una fracción gruesa (FG, mayor a 4 mm). 3.2.4 Diseño y construcción de pilas de compostaje Una vez realizada la caracterización inicial de las materias primas se procedió a preparar mezclas para dar inicio al proceso de compostaje, para ello se realizó un balance de masa previo entre los distintos componentes para lograr una relación C/N inicial de 30/1, aproximadamente. 16 Se construyó, con el apoyo de un cargador frontal, 2 pilas de compostaje, la Pila A con dimensiones de 20 m de largo, 4 m de ancho y 2 m de alto, la Pila D con dimensiones de 7m de largo, 4 m de ancho y 2 m de alto, para ambas se utilizó en su operación la técnica de pilas por volteo. La pila A fue construida con lodo y aserrín y monitoreada en periodo otoño-invierno y la pila D fue construida con lodo y astillas en época primavera-verano. 3.2.5 Manejo y operación del proceso de compostaje Durante la operación del proceso de compostaje, las actividades más importantes correspondieron al volteo y riego de la pila. El volteo en pilas de gran envergadura como es el caso de este proyecto, se realizó necesariamente con maquinaria, utilizando un cargador frontal. En el caso de la pila A no existió un criterio de volteo, sólo se consideró la evolución de la temperatura. El propósito del volteo es entregar el oxígeno necesario para la respiración de los microorganismos y para oxidar determinadas moléculas orgánicas de la masa en compostaje (Cegarra, 1994), por lo tanto, el criterio a utilizar debiera ser la concentración de oxígeno en la pila, el que no debería bajar del 10-15%, ya que a niveles inferiores pueden aparecer fenómenos de anaerobiosis que dificultarán la cinética del proceso. Por esta razón para efectuar los volteos de la pila D se midió la concentración de oxígeno en la pila mediante una sonda para compostaje conectada a un medidor de oxígeno portátil modelo ToxiRAE II. 3.2.6. Variables analizadas Para evaluar la eficiencia del compostaje se tomaron muestras en cada una de las etapas del proceso, analizando parámetros como sólidos volátiles, contenido de carbono, nitrógeno, análisis de coliformes fecales, entre otros. Otro parámetro importante a medir es la temperatura, la que fue registrada en forma diaria. 3.2.7 Protocolo de muestreo La toma de muestras para los respectivos análisis se realizó de la siguiente forma: se dividió cada pila en tres secciones (6 m cada una) descontando un metro por lado para eliminar las condiciones de borde (Figura 3-1), luego de cada sección se hicieron 8 cortes aleatorios con pala tratando de llegar hasta el centro de la pila (4 en la parte anterior y 4 en la parte posterior de la pila en forma aleatoria). De cada corte se tomó una muestra 17 equivalente a 3 paladas que fueron dispuestas en una carretilla, luego se aplicó la técnica del cuarteo, es decir, la muestra compuesta de la carretilla mezclada se dividió en cuatro y se eliminaron 2 de los lados opuestos, luego el material que quedó en la carretilla se mezcló y se dividió en cuatro, eliminando nuevamente 2 lados opuestos, y así sucesivamente, hasta obtener la muestra necesaria para los análisis (Figura 3- 2). Se obtuvieron 3 muestras compuestas de cada sección de la pila, luego para los análisis se trabajó en triplicado. Figura 3- 1 División de la pila para efectos de muestreo. Figura 3- 2. Técnica de cuarteo para toma de muestras. Para la medición de temperatura se procedió de la misma forma, es decir, se dividió la pila en tres secciones y se tomó la temperatura con un termómetro de vara en 8 puntos de la pila (4 puntos en la parte anterior y 4 en la parte posterior).De cada sección se obtuvo una temperatura promedio considerando los 8 puntos. 18 3.3 Metodología analítica 3.3.1 Sólidos totales y humedad Para la determinación del porcentaje de sólidos y humedad se utilizó el método gravimétrico, en que 10 g de lodo o mezcla de compostaje fueron dispuestos en crisoles previamente prepesados y secados a 70 ± 5ºC hasta masa constante, luego fueron nuevamente pesados. La fracción remanente corresponde al contenido de sólidos totales y la fracción evaporada al contenido de agua (Sadzawka et al, 2005). El cálculo de sólidos totales se realizó mediante la siguiente ecuación: 100(%) ×= a bST donde ST = contenido de sólidos totales, en % en base húmeda a = masa, en g, de la muestra húmeda b = masa, en g, de la muestra seca a 70 ± 5ºC El cálculo de la humedad se realizó mediante la siguiente ecuación: 100(%) ×−= a baHd Donde =Hd contenido de agua, % en base a muestra húmeda =a masa, en g, de la muestra húmeda =b masa, en g, de la muestra seca a 70 ± 5ºC 3.3.2 Materia orgánica (Sólidos Volátiles) Para la determinación del porcentaje de sólidos volátiles (%SV), se utilizaron los ST obtenidos anteriormente (triplicado). Los crisoles fueron puestos en una mufla y se subió lentamente la temperatura hasta los 550ºC, se mantuvo la temperatura durante 2 horas y luego se bajó lentamente hasta llegar a los 200ºC. Posteriormente fueron retirados y transferidos a un desecador, donde se dejaron enfriar para posteriormente ser pesados. 19 El cálculo del porcentaje (%) de SV se realizó mediante la siguiente ecuación: [ ] 100(%) ×−= a baánicaMateriaOrg Donde: =a masa, en g, de la muestra seca a 70 ± 5ºC, antes de la calcinación =b masa, en g, de la muestra calcinada a 550 ºC 3.3.3 Carbono orgánico total Se consideró que la materia orgánica del compost tiene, en promedio, un 56% de carbono. Por lo tanto, para obtener el contenido de carbono orgánico de una muestra se dividió por 1,8 el contenido de materia orgánica (Sadzawka et al, 2005). 3.3.4 Carbono soluble en agua El carbono soluble en agua se determinó mediante el método descrito por Castaldi et al. (2005), en que 20 g de muestra seca fueron extractados con agua destilada (relación 1:10) siendo agitados por 24 h. Los extractos fueron centrifugados y filtrados en papel Whatman 42. La concentración de C soluble en agua fue determinada por oxidación con dicromato de potasio. 3.3.5 Carbono biomásico El principio del método se basa en que la fumigación con cloroformo, mata y lisa las células microbianas presentes en la muestra de compost, con lo cual se libera el citoplasma en el ambiente de la mezcla. Cuando se descuenta la biomasa de los controles no fumigados, se asume que la materia orgánica mineralizada es proporcional a la biomasa existente en la muestra antes de la incubación (Alef y Nannipieri, 1998). Fumigación: Se pesaron 12 g de compost en un envase de vidrio, el cual se colocó en un desecador. Se agregaron 2 mL de cloroformo a la muestra y aproximadamente 20 mL a un envase vacío dentro del desecador. Se dejó reposar a la oscuridad por 48 h. Extracción: Se dejaron las muestras fumigadas bajo campana por algunos minutos y se agregaron 25 mL de K2SO4 0,25 M. Se agitó por 30 min a 200 rpm, y luego se filtró la 20 suspensión con un filtro 5B. Aparte se pesó 12 g de muestra sin fumigar, realizándose en paralelo el mismo procedimiento anterior. Cálculo del Carbono Biomásico: Se midió el volumen del filtrado. Se añadieron 12 mL de K2Cr2O7 0,5 N y 13 mL de H2SO4 98% bajo campana. Se dejó enfriar y se agregó agua destilada hasta completar 100 mL en relación al volumen del filtrado. Se leyó transmitancia a 600 nm, se convirtió en absorbancia y se graficó una curva de calibración de mg de C versus absorbancia. El carbono biomásico (mg C [kg m.s.]-1) se calculó de acuerdo a la siguiente ecuación: .... .. sm mC sm mC C fnfBio −= Donde, fmC = masa de C en muestras fumigadas (mg) .. fnmC = masa de C en muestras no fumigadas (mg) sm. = masa de la muestra en base seca (kg) 3.3.6 Evolución de CO2 La determinación de la actividad respiratoria se realizó mediante la técnica de incubación, recogiendo el CO2 producido en solución alcalina (10 mL NaOH 0,5 N) y su valorandolo con un ácido de normalidad conocida (HCl 0,5 N), y se usó fenoftaleína como indicador. Se utilizaron 30 g de compost que se incubaron por 10 días a 25ºC y el control de la evolución de CO2 se realizó en función del tiempo, realizando una titulación cada 2 días. Se colocó dentro del frasco un vial con agua para mantener condiciones de humedad adecuadas. El gasto de HCl se relaciona con el CO2 producido por la microbiota activa de la muestra (mg C_CO2[g m.s]-1)mediante la siguiente expresión: M NVV COC mb 100022)( 2 ×××− =− Donde: bV = volumen HCl gastados en la titulación del blanco (mL) 21 =mV volumen de HCl gastados en la titulación de la muestra (mL) =N normalidad del HCl =22 peso equivalente del CO2 =1000 factor de conversión de g a kg =M peso de la muestra en base seca (kg) Con los valores de evolución de CO2 y carbono biomásico se calculó el cuociente metabólico (qCO2) que da cuenta de la cantidad de CO2 respirado por unidad de biomasa microbiana. 3.3.7 Ensayos de fitotoxicidad Los ensayos se realizaron de acuerdo al método descrito por Zucconi et al (1981) modificado. Para ello se prepararon extractos acuosos en relación 1:10 (p/v) de mezcla de compostaje y agua destilada. Se tomó una alícuota de 9 mL de cada suspensión y se agregó en placas Petri con papel filtro Whatman Nº2. Sobre cada placa se agregaron 12 semillas de rabanito (Raphanus sativum) y se dejaron incubar por seis días en cámara bioclimática a una temperatura constante de 25ºC. Los ensayos se realizaron en triplicado, más un blanco como control. El índice de germinación (IG) se determinó de acuerdo a la siguiente expresión: 100×      × × = CLG LGIG Donde: =G promedio de semillas germinadas en la muestra =CG promedio de semillas germinadas en el blanco =L promedio de longitud de raíces en la muestra (mm) =CL promedio de longitud de raíces en el blanco (mm) 3.3.8 Espectroscopia infra-roja con transformada de Fourier Las muestras de lodo inicial y muestras de material en distintas etapas del proceso de compostaje fueron estudiadas por espectroscopia infra-roja. Para ello se prepararon 22 pastillas de KBr utilizando 1 mg de lodo o mezcla de compostaje y 250 mg de KBr (ambos secados a 105ºC por 24h). El espectro fue obtenido con un espectrofotómetro infra-rojo con transformada de Fourier Tensor 27, obteniendo espectros en el rango de 400 a 4000 cm-1. 3.3.9 Determinación de otros parámetros Los análisis de pH, nitrógeno amoniacal (N-NH4), nitrógeno nitrato (N-NO3), metales pesados y coliformes fecales fueron realizados de acuerdo a los “Métodos de análisis de compost” (Sadzawka et al, 2005) en el Laboratorio certificado Agrolab Ltda., Santiago, El contenido de fibra en el lodo y en los agentes estructurantes utilizados en el compostaje, fueron realizados en el Laboratorio certificado de Suelo y Planta perteneciente al Instituto de Agroindustria de la Universidad de La Frontera, Temuco. 3.3.10 Análisis estadístico El análisis estadístico de los resultados obtenidos se realizó mediante comparación de los promedios en los distintos tiempos de compostaje, informando para cada promedio el valor de la desviación estándar. Además, variables como humedad, sólidos volátiles, índice de germinación y carbono soluble en agua fueron sometidas al test de Kolmogorov-Smirnov para verificar supuesto estadístico de normalidad y al test de Levene para homogeneidad de varianzas. Cuando los datos no cumplieron con tales supuestos, se les aplicó la prueba no paramétrica de Kruskal- Wallis, para determinar si existían diferencias significativas con un nivel de significancia p 23 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1 Caracterización de lodo biológico El material objeto de tratamiento es lodo secundario (Figura 4-1) proveniente de la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas (PTAS) de Chillán, la que genera mensualmente alrededor de 780 toneladas de lodo. Figura 4- 1. Lodo proveniente de la PTAS de Chillán La Tabla 4-1 muestra la caracterización fisicoquímica del lodo. A pesar de que las características del lodo dependen de la carga contaminante de las aguas que son tratadas y del tipo de tratamiento por el cual son depuradas, se puede ver que los valores obtenidos, se encuentran dentro de los rangos típicos esperados para lodos obtenidos a través del proceso de lodos activados con aireación extendida, como es el caso del lodo utilizado en este proyecto. Tabla 4- 1. Caracterización fisicoquímica del lodo PARAMETROS LODO * LODO ACTIVADO CON AIREACIÓN EXTENDIDA ** (Lepe y Coronado,2003) C (%) 37,40 35,60 N (%) 5,52 4,90 P (%) 1,55 1,24 pH (en agua) 6,44 7,00 Materia Orgánica (%) 67,40 64,00 Humedad (%) 70ºC 85,00 85,40 CE-1:5 (dS/m) 6,80 2,90 * Lodo proveniente de la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de Chillán ** Valor promedio de las plantas de tratamiento de aguas servidas de la VI, VII y VIII región. El lodo de la PTAS de Chillán tiene un importante nivel de materia orgánica (67,4%) por lo que el compostaje parece ser una buena alternativa de estabilización. Sin embargo, el alto porcentaje de humedad que contiene (85%) y su baja relación C/N (6,78) hacen necesario 24 mezclar el lodo con un agente estructurante que por un lado, aumente la relación C/N a un valor de 25-30 para asegurar la calidad del compost final, y por otro lado, disminuya la humedad de la mezcla facilitando así la actividad microbiana propia del proceso y evitando la compactación del material. El análisis por espectroscopia infra-roja es una técnica capaz de distinguir las principales formas químicas presentes en la materia orgánica, tales como carbohidratos, celulosa, lignina, grasas o lípidos y componentes proteicos, esto a través de un espectro que entrega una única señal con importante información bioquímica sobre características y número de grupos funcionales tales como enlaces químicos –CH, -OH y –NH (Albrecht et al. 2008; Artz et al. 2008). El análisis del lodo mediante el uso de espectroscopia infra-rojo se muestra en la Figura 4- 2, en donde se pueden observar algunas señales claramente definidas. 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 5009001300170021002500290033003700 Longitud de onda (cm-1) A bs o rb an ci a Figura 4- 2. Espectro infra-rojo para muestra de lodo biológico Una amplia banda centrada en los 3400 cm-1 que es debido a vibraciones de grupos OH de alcoholes, fenoles o ácidos carboxílicos. La señal en 2920, 2850 cm-1 son atribuidas a vibraciones CH de grupos alifáticos que son asignados a grasas y lípidos (Grube et al. 2006). La señal a 1645 cm-1 se atribuyen a grupos COO- y C=O de amidas y la absorbancia en 1540 cm-1 es característica de amidas secundarias, ambas asociadas a 25 proteínas. La señal en 1456 cm-1 es atribuida a grupos metilenos asociados a esteres constituyentes de ácidos grasos de cadena corta (Zaccheo et al. 2002). La banda centrada en 1030 cm-1 de estiramientos de enlaces C-O asociados a carbohidratos. Un análisis del contenido de fibra en el lodo se muestra en la Tabla 4- 2. Tabla 4- 2. Contenido de fibra, grasas y proteínas en el lodo MUESTRA F.D.A (%) F.D.N (%) E.E (%) P.B (%) Lodo 20, 00 40,80 2,34 40,65 F.D.A: Celulosa + lignina; F.D.N: Hemicelulosa+celulosa+lignina; E.E: triglicéridos, ácidos grasos, fosfolípidos, ceras; P.B: todos los compuestos que tienen nitrógeno (urea, aminos, aminoácidos, proteína). De acuerdo a los resultados mostrados en la Tabla 4-2, se puede inferir que efectivamente casi un tercio de la materia orgánica contenida en el lodo está conformada por compuestos de origen proteico, por lo que resulta claro la aparición de la banda asociada a amidas, así también la diferencia entre F.D.N y F.D.A nos indica que el lodo contiene un importante contenido de hemicelulosa (20,8%) que es un polisacárido y que justificaría la banda centrada en 1050 cm-1 asociada a carbohidratos. Wang (2008) afirma que debido a la presencia de papel y restos de alimentos en las aguas residuales, se espera que el lodo extraído tenga niveles altos hemicelulosa y celulosa. Por último, a pesar de que el contenido de grasas es de sólo un 2,34%, en el espectro aparecen bandas asociadas a estos compuestos. La aplicación benéfica de lodos en suelos y su utilización como materia prima para el proceso de compostaje está restringida de acuerdo a los niveles de elementos metálicos traza que contiene. Esto porque, si bien la aplicación controlada de lodo estabilizado al suelo supone un aporte significativo de nutrientes (carbono, nitrógeno, azufre y fósforo) y micronutrientes (zinc, hierro y cobre), propiciando una situación favorable para el desarrollo de plantas, no ocurre lo mismo con otros metales como el cadmio, mercurio, plomo y cromo que resultan altamente tóxicos para cualquier forma de vida vegetal o animal. La Tabla 4-3 muestra la concentración de metales pesados que posee el lodo no estabilizado en estudio. 26 Tabla 4- 3. Contenido de metales pesados en el lodo METALES PESADOS LODO REGLAMENTO LODOS SF / SD (1) NORMA COMPOST(2) E.P.A (3) C.E.E(4) Arsénico (mg/kg) 12,5 20 / 40 ---- 75 --- Cadmio (mg/kg) 0,50 8 / 40 10 85 20-40 Cobre (mg(kg) 310 1000 / 1200 1500 4300 1000 -1750 Mercurio (mg/kg) 1,75 10 / 20 10 57 16-25 Niquel (mg/kg) 14,5 80 / 420 200 420 300-400 Plomo (mg/kg) 38,5 300 / 400 800 840 750-1200 Cromo (mg/kg) 116,3 ---- 1000 ---- ---- Zinc (mg/kg) 695 2000 / 2800 3000 7500 2500-4000 (1) Concentraciones máximas permitidas de metales en lodos para aplicación en suelos en el reglamento para manejo de lodos, SF: suelos con aptitud forestal; SD: suelos degradados. (2) Concentración máxima de metales pesados en materias primas para compostaje según Norma 2880, Compost: Clasificación y Requisitos. (3) US E.P.A 40 CFR Part 503 (1995). (4) Norma C.E.E (Comunidad Europea), (2000). Los niveles de metales pesados obtenidos para el lodo no estabilizado en estudio están dentro de los límites señalados en el Reglamento de Manejo de Lodos, para su aplicación en suelos. Así también, cumple con la norma 2880 que establece que para que una materia prima sea compostada debe cumplir con un cierto nivel de elementos traza presente. En el caso del lodo en estudio estos niveles se mantienen muy por debajo de lo establecido en ambas normas. Además, aunque la movilidad y biodisponibilidad del los metales pesados depende tanto de las propiedades fisicoquímicas del medio (pH, grado de descomposición de materia orgánica, contenido de sustancias húmicas) como del contenido total de metales, se ha reportado que durante el compostaje de lodos se produciría una reducción de la biodisponibilidad de metales pesados debido principalmente a la formación de complejos organo-metálicos estables con la materia orgánica, no disponibles para la plantas (Amir et al, 2005 b; Jouraiphy et al, 2005; Wong y Fan, 2000). Se puede apreciar, además, que las normas chilenas son mucho más restrictivas que algunas normas extranjeras citadas como la de la E.P.A o de la comunidad europea, aun así, los lodos en estudio presentan niveles de elementos traza metálicos muy por debajo de lo exigido las normas chilenas. Contradictoriamente, en nuestro país enfrentamos una realidad distinta a la de países industrializados, en donde los niveles de metales pesados 27 contenido en los lodos son mucho mayores y en donde la aplicación de este material sí presenta un potencial peligro. Por último se realizó una caracterización microbiológica del lodo, uno de los parámetros a considerar para su clasificación sanitaria, los resultados obtenidos para estos análisis se muestran en la Tabla 4- 4. Tabla 4- 4. Análisis microbiológico del lodo ANÁLISIS LODO NORMA LODOS** Clase A Clase B Coliformes Totales NMP/g 1,6 x 106 Coliformes Fecales NMP/g 5,0 x 105 < 1000 NMP/g < 2 x 108 Escherechia coli NMP/g 5,0 x 105 * Límite de detección de la técnica: NMP/100 g = 20; < 20 significa ausencia. ** Reglamento Manejo de Lodos. Se puede observar el alto contenido de coliformes fecales existente en el lodo. Aun así, cumpliría con uno de los requisitos del reglamento para el manejo de lodos para ser Clase B, sin embargo, es necesario además reducir su potencial de atracción de vectores lo que se acredita disminuyendo su porcentaje de sólidos volátiles en un 38% como mínimo, con lo que se considera un lodo estabilizado, independiente del proceso de estabilización que se le aplique. 4.2 Caracterización material estructurante Los materiales utilizados como estructurantes en este estudio fueron aserrín y astillas (Figura 4- 3). Figura 4- 3. Materiales utilizados como estructurante a) aserrín; b) astillas 28 La caracterización de los materiales carbonados que se utilizaron en este estudio como agente estructurante o también llamado material de soporte se muestra en la Tabla 4- 5. Tabla 4- 5. Caracterización fisicoquímica material estructurante PARAMETROS ASERRÍN ASTILLAS C (%) 54,0 54,0 N (%) 0,27 0,25 Relación C/N 200 207,69 pH (en agua) 5,50 -- Humedad (%) 70ºC 61,1 55,5 Se comprueba que estos materiales son ricos en carbono y poseen bajos niveles de nitrógeno, además de una humedad menor a la contenida en el lodo que se quiere estabilizar, por lo tanto, cumplen con las características apropiadas para ser mezcladas con el lodo en estudio y dar inicio al proceso de compostaje. Cabe destacar que ambos materiales poseen características químicas similares, esto ocurre porque aunque su textura y tamaño de partícula sea diferente, provienen del mismo tipo de madera, el pino. Para establecer una diferencia por lo menos en cuanto al tamaño de partícula, se tamizó el material estructurante (tamiz de 4 mm), los resultados se muestran en la Tabla 4- 6. Tabla 4- 6. Tamaño partículas material estructurante FRACCIONES ASERRIN ASTILLAS Fracción gruesa (%)* 20 35 Fracción fina (%) ** 80 65 * Tamaño partícula > a 4mm ** Tamaño partícula < a 4mm A simple vista se puede observar que el aserrín y las astillas poseen tamaños bastante similares. Es así como el aserrín está compuesto en su mayor parte por una fracción fina (80%), las astillas también están formadas mayoritariamente por partículas menores a 4 mm (65%). Si bien, el objetivo del estructurante es proporcionar porosidad al lodo que se quiere compostar, de modo de generar espacios en el material para la circulación del aire, también representa una fuente de carbono. Mientras menor es el tamaño de esta fuente de C, más susceptible es al ataque microbiano, pues la actividad microbiana ocurre generalmente en la superficie de las partículas orgánicas, por lo tanto cuanto menor es el 29 tamaño de la partícula, mayor es su área superficial favoreciendo así la actividad de los microorganismos y la tasa de descomposición de la materia orgánica (INTEC, 1999). El proceso de compostaje es un proceso netamente biológico, en que diversas poblaciones microbianas se encargan de la descomposición de sustratos orgánicos, comenzando por los que están fácilmente disponibles, es así como la forma química y el tamaño de partícula de la fuente de carbono afecta de manera importante su disponibilidad para los microorganismos (Liang et al, 2006), degradándose primero carbohidratos simples, proteínas, grasas y por último materiales como hemicelulosa, celulosa y lignina, esta última es resistente a la biodegradación y sólo sufre una biotransformación parcial, no siendo completamente mineralizada (Jouraiphy et al, 2005; Tuomela et al, 2000). 4.3 Diseño y construcción de las pilas de compostaje En base a la caracterización inicial de las materias primas se realizó un balance de masa previo entre los distintos componentes para lograr una relación C/N inicial de 30/1 en la construcción de las pilas, utilizando para esto los datos entregados en la Tabla 4- 7. Tabla 4- 7. Base de cálculo para estimación de volúmenes de mezcla MATERIAL N (%) C (%) RELACIÓN C/N DENSIDAD APARENTE (kg/m3) Lodo 5,52 37,4 6,78 1100 Aserrín 0,26 54,0 200 668 Astillas 0,27 54,0 207,69 685 De acuerdo a esto, los volúmenes estimados de cada material para la conformación de las pilas son los que muestra la Tabla 4- 8. Tabla 4- 8. Volúmenes estimados para mezcla con relación C/N de 30/1 COMPOSICIÓN PILA RELACIÓN MÁSICA (kg lodo/kg estructurante) RELACIÓN VOLUMÉTRICA (m3 lodo/m3 estructurante) PILA A :Lodo + Aserrín 1,5 / 2 1 / 2 PILA D: Lodo + Astillas 1,5 / 2 1 / 2 Debido a que la composición de ambas pilas fue diferente y su construcción y operación se llevo a cabo en diferentes épocas del año, la evolución de parámetros no es comparable y se analizarán por separado. 30 4.4 Evolución de parámetros Pila A La Pila A fue construida el 13 de Marzo de 2007, y se mantuvo en operación durante el periodo otoño-invierno hasta el 08 de Agosto de 2007. 4.4.1 Temperatura La evolución de la temperatura de la Pila A durante el proceso de compostaje se muestra en la Figura 4- 4. 0 10 20 30 40 50 60 70 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Tiempo de compostaje (días) Te m pe ra tu ra (ºC ) Temperatura Pila Temperatura Ambiente Figura 4- 4. Evolución de la temperatura en la Pila A durante el proceso de compostaje Se puede apreciar que la temperatura registrada en el núcleo de la pila es independiente de la temperatura ambiental. Es así como en grandes masas, las pérdidas energéticas son relativamente pequeñas, en comparación a una operación equivalente en escala más pequeña (Sundberg, 2003). De acuerdo a esto, en pilas de gran envergadura las condiciones externas no interfieren en las reacciones de oxidación que se llevan a cabo en el núcleo de la pila de compostaje. 31 La etapa mesófila tuvo una duración menor a 10 días, a partir de este tiempo la temperatura en la pila comienza a elevarse, manteniendo temperaturas termófilas durante casi todo el proceso. Dentro de la etapa termófila, se registraron temperaturas sobre los 50ºC a los 20 días lo que es de gran importancia en la eliminación de microorganismos patógenos, ya que la mayor parte de ellos son destruidos rápidamente cuando la pila de compostaje supera los 55ºC y solamente unos pocos pueden sobrevivir a temperaturas sobre los 67ºC. El problema se da cuando se superan las temperaturas de 70ºC, ya que hongos autóctonos (Mucor, Penicillium y Aspergillus) y algunas bacterias termófilas mueren, retardando el proceso normal de compostaje (Glynn y Gary, 1999; Tchobanoglous et al, 1994). En ese caso se debe voltear la pila para enfriar la masa en compostaje. 4.4.2 Humedad y Sólidos totales La humedad relativa y el porcentaje de sólidos totales del lodo de la Pila A en distintas etapas del compostaje se muestran en la Figura 4- 5. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Lodo 0 30 60 120 Tiempo de compostaje(días) H u m e da d y Só lid o s To ta le s (% ) Humedad Sólidos Totales a ab ab abb Figura 4- 5. Cambios de humedad y sólidos totales del lodo y Pila A en diferentes tiempos del proceso de compostaje. Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. Los lodos tienen un porcentaje de humedad de un 85% lo que dificulta su tratamiento no pudiendo ser compostados solos y necesitan ser mezclados con materiales secos que actúen como agente estructurante, absorbiendo humedad y aportando a la masa compostada un grado adecuado de esponjamiento y aireación (Banegas et al, 2007). En 32 este caso al mezclar el lodo en estudio con aserrín, se consigue que el material de la Pila A al inicio del proceso tenga una humedad adecuada para el buen funcionamiento del proceso (60%). Como la Pila A estuvo en operación durante el periodo otoño-invierno, no fue necesario adicionar agua extra al sistema manteniéndose durante todo el proceso en el límite superior de la humedad recomendada para el buen desarrollo del proceso (60%). Un lodo en proceso de compostaje con un contenido de sólidos totales aproximado de un 40% como el alcanzado en la Pila A durante todo el proceso, da cuenta de un material fácil de manejar, voltear y transportar, a diferencia de lo que ocurre con el lodo cuyo contenido de sólidos totales es de un 15%, lo que dificulta su manejo y traslado. 4.4.3 pH El comportamiento del pH durante el proceso de compostaje, está influenciado por la composición de los materiales iniciales, es así, como el pH es dirigido por tres sistemas ácido-base que se combinan y dan origen a una curva de particular (Castrilón et al, 2006). El primero es el sistema carbónico, con el CO2 que se forma durante la descomposición de la materia orgánica y que puede liberarse como gas a la atmósfera o disolverse en el agua formando ácido carbónico (H2CO3), el que puede perder uno o dos protones, si pierde un protón forma el ión bicarbonato (HCO3-) y si pierde el segundo protón forma el ión carbonato (CO3-). CO2 + H2O ⇔ H2CO3 pKa = 6.14, 25ºC (Ec. 1) H2CO3 ⇔ HCO3- + H+ pKa = 6.35, 25ºC (Ec. 2) HCO3- ⇔ CO32- + H+ pKa = 10.35, 25ºC (Ec. 3) La tendencia del sistema carbónico es a regular el pH, incrementando los pH bajos y reduciendo los pH altos. El segundo sistema importante es el amonio (NH4+) – amoniaco (NH3) que se forma por la descomposición de las proteínas. R-NH2 ⇒ NH3 + H2O ⇔ NH4+ + OH- pKa = 10.35, 25ºC (Ec. 4) Durante el inicio del compostaje el nitrógeno metabolizado es utilizado para el crecimiento de los microorganismos y durante la fase de mayor actividad se libera el ión amonio el que en etapas posteriores del compostaje es convertido a nitrato por bacterias nitrificantes. Este sistema indicado en la Ec. 4 incrementa el pH a valores cercanos a 9,24. 33 El tercer sistema está relacionado con la liberación de ácidos orgánicos producto de la degradación de la materia orgánica. Puede estar compuesto de varios ácidos orgánicos, entre ellos el ácido acético (pKa: 4,76), iso-butírico (pKa: 4,87), propiónico (pKa: 4,87), fórmico (pKa: 3,7), cítrico (pKa: 3,13), iso-valérico (pKa: 4,84) y láctico (3,86). Este sistema puede reducir el pH. Si la cantidad de ácidos orgánicos es mayor que los componetes alcalinos (NH4+, NH3), el pH permanece en un rango ácido (Simandi et al. 2005). El pH en la Pila A (Figura 4- 6) se elevó desde un pH inicial de 6,5 hasta valores cercanos a 9, este aumento fue inducido por el sistema NH3 - NH4+, debido a la degradación de ácidos grasos de cadena corta y a la producción de amonio durante la amonificación de nitrógeno orgánico como resultado de la actividad microbiana pues entre el 50-90 % del N contenido en el lodo es de origen orgánico (Tognetti et al. 2007 b). El descenso del pH a los 120 días de iniciado el proceso de compostaje responde a la volatilización de nitrógeno en forma de amoniaco y a los H+ liberados como resultado de la oxidación de amonio por bacterias nitrificantes (Huang et al. 2004). 5 6 7 8 9 10 0 20 40 60 80 100 120 Tiempo de compostaje (días) pH Figura 4- 6. Evolución de pH en el proceso de compostaje de la Pila A en función del tiempo. Barras de error muestran error estándar respecto al promedio (n = 3). 4.4.4 Higienización La higienización del lodo en la Pila A fue determinado utilizando como indicador de microorganismos patógenos el contenido de coliformes fecales en el material compostado. Los resultados para estos análisis se muestran en la Tabla 4- 9. 34 Tabla 4- 9. Análisis microbiológico muestras Pila A MUESTRA COLIFORMES FECALES (NMP/g) 0 días 5,0 x 105 30 días Ausencia 60 días Ausencia 120 días Ausencia El primer muestreo se efectuó a los 30 días de iniciado el proceso de compostaje y de acuerdo a los resultados obtenidos se puede observar que no se detectó presencia de coliformes fecales en la muestra. Esto sin duda está relacionado con las altas temperaturas registradas a partir del día 20, pues a pesar de no haber sobrepasado los 60ºC temperaturas sobre 50ºC se mantuvieron por prácticamente 30 días. La inactivación de los microorganismos es función tanto de la temperatura como del tiempo de exposición a esa temperatura. Puede ser igualmente efectiva una temperatura alta durante poco tiempo, como una temperatura baja durante un tiempo más largo, siempre que la temperatura sea superior al nivel letal mínimo (Abdennaceur et al, 2001). En los muestreos siguientes realizados a los 60 y 120 días de iniciado el proceso de compostaje no se detecta presencia de coliformes fecales con lo que se cumpliría con uno de los objetivos del tratamiento de lodos por compostaje. 4.4.5 Estabilización Un material no estabilizado o inestable es aquel que contiene una alta proporción de materia orgánica biodegradable por ende tiene una actividad microbiológica elevada. Al contrario, si el material contiene principalmente materia recalcitrante o similar al humus, no es capaz de sustentar actividad microbiana y por lo tanto el material se considera estable (Barrena et al. 2006). Es así, como índices biológicos son útiles para evaluar la estabilidad del material debido a su relación con la actividad metabólica en el compostaje (Mari et al. 2003). En este trabajo se evaluó la estabilidad mediante la tasa de respiración o evolución de CO2 y el cuociente metabólico (qCO2); además de acuerdo a lo que exige el Reglamento para el Manejo de Lodos, se evaluó mediante el porcentaje de disminución del porcentaje de sólidos volátiles de la mezcla. 35 En las primeras etapas del proceso de compostaje, los sustratos orgánicos se encuentran fácilmente disponibles lo que genera un aumento en la actividad microbiana y por ende una mayor tasa de desprendimiento de CO2. Este comportamiento se puede observar en la Figura 4-7, en donde la mayor tasa de producción de CO2 se da al inicio del proceso, con un valor de 1,44 mg CO2/g m.s.día. A medida que el proceso de compostaje progresa, la tasa de producción de CO2 disminuye significativamente hasta el día 60 del proceso en donde tiende a estabilizarse manteniéndose a partir de este momento en valores de 0,4 mg CO2/g m.s.día. Esto ocurre porque los sustratos fácilmente disponibles ya se degradaron y comienza la degradación de sustratos menos disponibles como la celulosa y la lignina. Los valores de producción de CO2 encontrados a partir del día 60 de iniciado el proceso se encontrarían dentro de los valores encontrados por Forester et al. (1993) (0,25-0,62 mg CO2/g m.s.día) para compost estables de diferente origen. 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 0 30 60 120 Tiempo de compostaje (días) Ta sa de pr o du cc ió n de CO 2 (m g CO 2/g m . s. dí a) Figura 4- 7. Tasa de producción de CO2 durante el proceso de compostaje Pila A a diferentes tiempos del proceso de compostaje. Barras de error muestran error estándar respecto al promedio (n = 3). Otra medida de estabilidad biológica es el cuociente metabólico (qCO2), que representa la cantidad de C-CO2 respirado por unidad de CBio y unidad de tiempo. Un bajo qCO2 significa que la biomasa microbiana está en un estado de dormancia respirando a bajos niveles. Este comportamiento es considerado “eficiente” en cuanto a convertir carbono en 36 biomasa microbiana, en contraste a qCO2 altos que han sido observados en fenómenos de estrés o cambios en las comunidades microbianas (Insem y Haselwanter, 1989). En ecosistemas no estabilizados, el valor de qCO2 debiera ser elevado, disminuyendo progresivamente a medida que el ecosistema alcanza el estado de equilibrio o de estabilidad (García-Gil, 2001). La Figura 4- 8 muestra los cambios en el cuociente metabólico a diferentes tiempos del proceso de compostaje. 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0 30 60 120 Tiempo de compostaje (días) q CO 2 (m g CO 2/ m g C b io m ás ic o . dí a) Figura 4- 8. Cuociente metabólico de la Pila A, a diferentes tiempos de compostaje. Barras de error muestran error estándar respecto al promedio (n = 3). Los valores correspondientes al qCO2 durante el proceso de compostaje siguen la tendencia observada para la tasa de producción de CO2 de la misma Pila (Figura 4.7). A medida que el proceso de compostaje progresa el qCO2 disminuye, estabilizándose hacia el día 60. Si bien al día 120 se registra un leve aumento del qCO2, se mantiene en valores bajos, confirmando con ello que el material analizado se encuentra estabilizado. Con respecto a los sólidos volátiles estos están relacionados con el contenido de materia orgánica presente en la mezcla de compostaje. El Reglamento para el manejo de lodos generados en plantas de tratamiento de aguas servidas (DS Nº 123), con el que actualmente se trabaja a pesar de no haber sido promulgado, señala que un lodo está estabilizado o ha reducido su potencial de atracción de vectores sanitarios, cuando se ha reducido su porcentaje de sólidos volátiles en un 38% como mínimo. El porcentaje de sólidos volátiles en las muestras analizadas para la Pila A se presentan en la Figura 4- 9. 37 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 Lodo 0 30 60 120 Tiempo de compostaje(días) Só lid o s v o lá til es (% ) aab ab ab b Figura 4- 9. Cambios en el porcentaje de sólidos volátiles en la Pila A como una función del tiempo. Barras de error muestran error estándar respecto al promedio (n = 3). Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. El porcentaje de sólidos volátiles del lodo es de aproximadamente un 72%, al mezclarse con aserrín, el porcentaje de sólidos volátiles aumenta levemente hasta un 78% por el aporte de materia orgánica de este estructurante, descendiendo alrededor de un 15% en los 30 primeros días de iniciado el proceso. La disminución de materia orgánica se explica por la producción de CO2 y H2O, producto de la degradación de la materia por acción de los microorganismos. A los 120 días de iniciado el proceso hay una reducción del 28% en el porcentaje de sólidos volátiles por lo que, de acuerdo a la normativa, el lodo no estaría estabilizado. Sin embargo, el valor obtenido al final del proceso es significativamente diferente que al inicio. 4.4.6 Madurez La madurez del compost en la Pila A se evaluó mediante la concentración de amonio, la relación amonio-nitrato, el contenido de carbono soluble en agua (CSA) y el índice de germinación de semillas de rábano. Es así, como en la Figura 4- 10 podemos ver el cambio en las concentraciones de amonio y nitrato durante los 120 días en que el proceso de compostaje de la Pila A fue monitoreado. 38 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 0 30 60 120 Tiempo de compostaje (días) Am o n io (m g/ kg ) 0 200 400 600 800 1000 1200 Ni tr at o (m g/ kg ) Amonio Nitrato Figura 4- 10. Cambios en la concentración de amonio y nitrato durante el proceso de compostaje de la Pila A como una función del tiempo Las altas concentraciones de amonio registradas durante todo el proceso son resultado de la mineralización de compuestos orgánicos nitrogenados, y refleja la transformación activa de la materia orgánica y la presencia de sustratos que están en proceso de degradación (Tognetti et al. 2007 b). A pesar que las mediciones realizadas el día 120 de iniciado el proceso de compostaje, reflejan un aumento en la concentración de nitrato y una disminución en la concentración de amonio, el material aun no completa su etapa de maduración. Se considera un material maduro aquel que posea una concentración de amonio menor a 400 mg/kg y una relación amonio/nitrato menor a 3. En el caso de la Pila A, al día 120 del proceso de compostaje la concentración de amonio es de 3710 mg/kg y la relación amonio/nitrato es de 3,79, lo que se aleja bastante de las concentraciones que se deben alcanzar para un material maduro. Al día 120 del proceso, las temperaturas de la Pila A (Figura 4.4) están por sobre los 40ºC, lo que refleja que aun predomina una fase activa, en donde se llevan a cabo reacciones de degradación. En relación a la concentración carbono soluble en agua (CSA), ha sido descrito por varios autores como un parámetro que desciende durante el proceso de compostaje, por lo tanto, estaría relacionado con el proceso de estabilización y madurez (Bernal et al. 1998; Said-Pullicino et al. 2007; Zmora-Nahum et al. 2005). La concentración de CSA para la Pila A se muestra en la Figura 4- 11. 39 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Lodo 0 30 60 120 Tiempo de compostaje (días) Ca rb o n o so lu bl e en ag u a (% ) a c b b b Figura 4- 11. Cambios en la concentración de carbono soluble en agua para la Pila A durante el proceso de compostaje. Barras de error muestran error estándar respecto al promedio (n = 3).Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según test de Tukey a un nivel de significancia del 5%. El contenido de CSA es un parámetro sencillo de actividad biológica debido a que el carbono orgánico de los extractos de agua en un compost inestable está formado por azúcares, hemicelulosas, sustancias fenólicas, aminoácidos, péptidos y otras sustancias fácilmente biodegradables (Castaldi et al. 2005). En el caso del lodo utilizado como materia prima para el compostaje, tiene un elevado contenido de CSA (37,4%), lo que indica que el carbono orgánico que contiene se encuentra biodisponible, al ser mezclado con el aserrín, el contenido de CSA disminuye, lo que indica que el agente estructurante utilizado tiene un bajo contenido de componentes de carbono solubles en agua pues en su mayoría está formado por estructuras insolubles como la celulosa y la lignina. García et al. (1992) estudiaron el contenido de CSA en compost preparado con residuos sólidos municipales, encontrándose a los 91 días del proceso de compostaje valores de CSA entre 0,41%-1,19%; asimismo, Zmora-Nahum et al. (2005) encontraron a los 120 días, valores de CSA de alrededor de un 0,2%, en compost preparado a partir de lodos y restos de astillas. En este estudio, el contenido de CSA en la Pila A a los 120 días alcanzó un valor promedio de un 5%, si bien, disminuyó significativamente desde el inicio del proceso, está muy por encima de los valores reportados por otros autores para un compost maduro. La madurez del compost se puede establecer también mediante ensayos de germinación con especies sensibles a metabolitos fitotóxicos. Los efectos fitotóxicos producidos por los 40 residuos orgánicos son el resultado de una combinación de factores que incluye la presencia de metales pesados, alto contenido de amonio, sales, y ácidos orgánicos de bajo peso molecular producido en las primeras etapas del compostaje (Fuentes et al. 2006), todos los cuales han mostrado tener un efecto inhibitorio en la germinación de semillas. Estas sustancias debieran ser metabolizadas o inmovilizadas a medida que avanza el proceso de compostaje, generando un producto estabilizado biológicamente y con una baja o nula fitotoxicidad (Varnero et al. 2007). En la actualidad la Norma Chilena de Compost (INN, 2004), establece la utilización de bioensayos con semillas de rabanitos (Raphanus sativus) para determinar el porcentaje de germinación de los extractos de compost con relación un testigo de agua destilada. El lodo, tiene un índice de germinación muy bajo, una vez mezclado con aserrín se realizaron ensayos de germinación al inicio, a los 30, 60 y 120 días de iniciado el proceso de compostaje, y los resultados se muestran en la Figura 4- 12. 0 20 40 60 80 100 120 140 Lodo Inicio 30 días 60 días 120 días Tiempo de compostaje (días) IG (% ) a ab ab ab b Figura 4- 12. Índice de germinación de semillas de rábano para extractos de compost de la Pila A como una función del tiempo. Barras de error muestran error estándar respecto al promedio (n = 3). Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. Zucconi et al. (1981) señala que valores de IG ≥ 80 % indicarían que no existen sustancias fitotóxicas o están en muy baja concentración; si el IG ≤ 50% indicaría que hay una fuerte presencia de sustancias fitotóxicas y si se obtiene un 50% ≤ IG ≤ 80% existiría una presencia moderada de estas sustancias. Al inicio del proceso el IG presenta un fuerte incremento sobrepasando el 100%, esto puede deberse a que el lodo al ser mezclado con aserrín sufre un efecto de dilución. A 41 los 30 días cuando las temperaturas del material sobrepasan los 50ºC, y existe una intensa actividad microbiana, el IG desciende abruptamente, en este momento se produce la mayor cantidad de reacciones de oxidación de la materia orgánica con la formación de metabolitos intermedios que tienen efectos inhibitorios sobre la germinación (Fuentes et al.2004). A los 60 y 120 días del proceso de compostaje cuando el material está estabilizado, el IG es superior al 80% en ambos casos, esto quiere decir que los metabolitos causantes de fitotoxicidad fueron degradados. Aunque el material no sea fitotóxico, no ha completado su etapa de madurez, la fase bioxidativa (fase activa) se considera finalizada cuando la temperatura de la pila estabilizada se iguala a la temperatura ambiental, en este momento comienza la etapa de maduración (Abid y Sayadi, 2006). De acuerdo a las temperaturas desarrolladas por la pila A, a los 120 días todavía predomina la fase activa, por lo tanto, el material si bien no es fitotóxico, no está maduro. Se recomienda aplicar más de un test para verificar estabilidad y madurez. 4.4.7 Evaluación del proceso de compostaje mediante FT IR De modo de ver varian las formas químicas en la materia orgánica durante el proceso de compostaje se realizó un análisis mediante el uso de espectroscopia infra-roja para la Pila A al inicio (día 0) y al los 120 días del proceso de compostaje (Figura 4- 13). 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 20060010001400180022002600300034003800 Longitud de onda (cm-1) A bs o rb a n ci a inicio 120 dias Figura 4- 13. Espectro infra-rojo para proceso de compostaje Pila A. 42 En general, ambos espectros son muy similares diferenciándose por la intensidad de las señales atribuibles a cambios en la concentración de los diferentes grupos funcionales. En ambos espectros existe una amplia banda en 3400 cm-1(3300-3500 cm-1), que corresponde a alargamientos OH de grupos hidroxilos de fenoles, alcoholes y/o ácidos carboxílicos y en el caso del lodo también puede ser asignado a grupos amidas por contener elevadas cantidades de nitrógeno en su composición (Ait Baddi et al. 2004; García et al., 1991). Otras bandas alrededor de 2925 cm-1 y 2850 cm-1 debido a vibraciones de alargamiento simétricas y asimétricas de enlaces CH in grupos CH2 y CH3 alifáticos y que son asociadas a cadenas alifáticas de grasas y lípidos (Grube et al. 2006). Bandas de absorción entre 1620-1660 cm-1, características de vibraciones C=C aromáticas asociados a ligninas u otros anillos aromáticos o bien vibraciones de alargamiento de grupos carbonilos característicos de amidas primarias asociadas a proteínas, un peak en 1635 cm-1 que según Smidt y Meissl, 2007, correspondería a una deformación del enlace O-H de agua que está adsorbida, un pequeño peak alrededor de 1510 cm-1 correspondiente a vibraciones de estructuras de anillos aromáticas asociados a compuestos lignocelulósicos (Wang et al. 2004); absorbancias en la región entre 1080- 1030 cm-1 es asignado a alargamientos C-O de grupos funcionales polialcohólicos y éter asociados a polisacáridos o sustancias similares a polisacáridos (Spaccini y Piccolo, 2007) y en el caso de nuestro material en estudio esta banda de absorción se dió a los 1034 cm-1, así también, lo demuestran estudios previos en que espectros de residuos que contienen lodo se diferencian de otros residuos por una intensa, y amplia banda de absorción en esta longitud de onda (Grube et al. 2006; Smidt et al. 2002). Por último una banda entre los 1450-1460 cm-1 de vibraciones de alargamiento de C-H de estructuras alifáticas (Abouelwafa et al, 2008). Una de las diferencias entre los espectros correspondientes a muestras del inicio y a los 120 días del proceso de compostaje para la Pila A es un pequeño hombro alrededor de 1712 cm-1 que aparece al inicio del proceso y que corresponde a una vibración de alargamiento de C=O de grupos carboxílicos que se asocia a ácidos orgánicos libres (Artz et al., 2008; Said-Pullicino y Gigliotti, 2007) y que en el espectro correspondiente a los 120 días desaparece debido a que los ácidos orgánicos son producidos en los primeros días del compostaje y son rápidamente metabolizados por los microorganismos como fuente de carbono. La otra diferencia es la aparición en el espectro correspondiente a los 120 43 días de una banda característica de nitrato a los 1384 cm-1 y que claramente es detectado en estados posteriores del compostaje. En general, se aprecia un descenso en el espectro de la muestra de compost a los 120 días en la intensidad de absorción en bandas a 2925 cm-1 y 2850 cm-1 y de las bandas entre 1620-1660 cm-1, esto se explica porque los microorganismos utilizan estructuras alifáticas, peptídicas y carbohidratos simples como fuente de energía. Además se aprecia un considerable aumento en abundancia de estructuras que absorben alrededor de 1030 cm-1, esto denota un aumento en estructuras aromáticas policondensadas, principalmente éter y ester aromáticos relacionados con el proceso de humificación de la materia orgánica (Jouraiphy et al, 2005). Además, existen una banda alrededor de 2350 cm-1 asociada a CO2 que es mucho más intensa en la muestra de compost inicial, esto porque las tasas de respiración al inicio del proceso son elevadas producto de la actividad metabólica de los microorganismos esta banda tienda a desaparecer en el espectro de la muestra a los 120 días, esto reafirma lo señalado en la Figura 4.7 que da cuenta de un material estabilizado con bajas tasas de respiración. La intensidad de esta banda en muestras de compostaje de lodos podría ser un indicador confiable de estabilidad del material. 4.5 Evolución de parámetros Pila D La Pila D fue construida el 05 de Noviembre de 2007, y se mantuvo en operación durante el periodo primavera-verano hasta el 05 de Enero de 2008. A diferencia de la Pila A, la Pila D fue volteada utilizando como criterio la concentración de oxígeno en el material, el que fue medido mediante un oxímetro especial para ensayos de compostaje, con esto se aseguró que el proceso de compostaje fue aeróbico, además, para tratar de optimizar el proceso y conocer su comportamiento se colectaron muestras frecuentemente al inicio, 15, 30, 45, 60, 75 y 90 días del proceso de compostaje. Además, dado que las temperaturas de la Pila A (Anexo A-1, A-2, A-3), fueron similares en las tres secciones en las que se dividió la Pila para efectos de muestreo (Figura 3-1), se decidió construir la Pila D con dimensiones correspondientes a un tercio de la Pila A en cuanto a su largo, manteniéndose su ancho y su alto. 44 4.5.1 Temperatura La temperatura es uno de los factores más importantes que gobiernan la velocidad de las reacciones bioquímicas en el compostaje. El perfil de temperatura registrada en la pila D, durante el proceso de compostaje se muestra en la Figura 4- 14. 0 10 20 30 40 50 60 70 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Tiempo de compostaje (días) Te m pe ra tu ra (ºC ) Temperatura pila Temperatura ambiente Figura 4- 14. Evolución de la temperatura en la Pila D durante el proceso de compostaje como una función del tiempo. En la Pila D, temperaturas termofílicas superiores a los 60ºC fueron rápidamente alcanzadas y se mantuvieron por casi 20 días, con esto debería asegurarse la destrucción de patógenos. A partir de eso la temperatura tiene un descenso, manteniéndose entre los 40ºC y 50ºC; este perfil con temperaturas por sobre los 40ºC y que se mantiene relativamente constante durante todo el proceso, se explica por la inercia térmica del material. Sunberg, (2004) señala que cuando se realiza compostaje en pilas de gran envergadura, el material actúa como autoaislante evitando las pérdidas de calor. En estos casos, las altas temperaturas pueden ser mantenidas incluso si la actividad microbiana desciende a niveles muy bajos, razón por la cuál es muy importante realizar una adecuada aireación. Este hecho tiene relación con el tamaño de partícula del estructurante utilizado; se ha demostrado recientemente que cuando en el compostaje 45 industrial de residuos se utilizan partículas grandes como agente estructurante, para asegurar una buena porosidad de la masa, este no tiene un efecto significativo en la retención de calor del material, no obstante, cuando se utilizan partículas pequeñas, las temperaturas se mantienen por largos periodos debido a la propiedad de la masa de compost de aislar el calor ( Barrena et al . 2006 b) En el caso de la Pila D, la aireación se efectuó cada vez que el nivel de oxígeno bajó del 15%, sin embargo, a pesar de airear frecuentemente y dado que la temperatura ambiental sobre todo en el periodo de verano promedió los 30ºC, la disminución de temperatura después de los volteos fue apenas perceptible. Además, se utilizaron astillas de pequeño tamaño como agente estructurante lo que favorece la retención de calor. 4.5.2 Humedad y Sólidos totales El contenido de agua en el material que se está compostando es importante tanto para la actividad microbiana como para el transporte de oxígeno. A bajos contenidos de humedad, el oxígeno puede ser transportado de forma rápida debido a la gran cantidad de poros que están llenos de aire. En estos casos es más fácil asegurar una alta concentración de oxígeno en el compost, sin embargo, si el contenido de humedad es demasiado bajo se inhibe la actividad metabólica de los microorganismos. La evolución de la humedad y el contenido de sólidos totales para la Pila D durante el proceso de compostaje se indican en la Figura 4- 15. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Lodo 0 15 30 45 60 75 90 Tiempo de compostaje (días) H u m e da d y Só lid o s To ta le s (% ) Humedad Sólidos Totales a a a a a a a a Figura 4- 15. Variación de humedad y sólidos totales en Pila D durante proceso de compostaje en función del tiempo. 46 Al igual que en el caso de la Pila A se deben ajustar los valores de humedad, para facilitar el proceso de compostaje, dentro de valores recomendados entre 40-60% (Haug, 1993). Al mezclar el lodo con las astillas se logró obtener una humedad del 55%. A partir de ese momento la evaporación de H2O producto de la actividad metabólica de los microorganismos generada principalmente en las primeras etapas del compostaje y por otro lado las elevadas temperaturas ambientales registradas desecaron la Pila D, haciendo necesaria la incorporación de agua al sistema de manera recurrente. Con esto se logró mantener el contenido de humedad al límite inferior del recomendado (40%). 4.5.3 pH La variación de pH para la Pila D durante el compostaje se muestra en la Figura 4- 16. 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Tiempo de compostaje (días) pH Figura 4- 16. Evolución de pH en el proceso de compostaje de la Pila A como una función del tiempo. Barras de error muestran error estándar respecto al promedio (n = 3). El pH se elevó rápidamente hasta 8,5, esto es inducido por el sistema de alcalinización NH3 - NH4+ que se impone frente a los mecanismos de acidificación normales en el compostaje como son la liberación de ácidos orgánicos y la generación de CO2. Este hecho resulta favorable ya que si bien se propicia la volatilización de amoniaco por desplazamiento del equilibrio NH4+/NH3 hacia amoniaco (Pagans et al. 2006), permite el cambio de condiciones mesofílicas a termofílicas. Beck-Friis et al. (2001) reportó que el cambio desde condiciones mesofílicas a termofílicas durante el estado inicial del compostaje coincide con un cambio de pH desde ácido (4.5-5.5) a alcalino (8-9). Esto se 47 explicaría porque los microorganismos pueden soportar sólo un factor ambiental extremo, o alta temperatura o un bajo pH, pero no ambos simultáneamente (Sundberg, 2004). En el caso del compostaje de lodos se favorecería este paso a temperaturas termofílicas ya que debido a su elevado contenido de proteínas el sistema NH3 - NH4 siempre predomina. Luego del día 30, el pH comienza a descender y permanece relativamente constante. Una reducción de pH en algún momento del proceso puede indicar que se han producido condiciones anaeróbicas; los microorganismos en ausencia de oxígeno producen ácidos de cadena corta como producto metabólico, acidificando el medio (Barrena, 2006 c), sin embargo, en el caso de la Pila D, el nivel de oxígeno fue constantemente monitoreado para efectos de mantener las condiciones aeróbicas, por lo tanto, este descenso de pH se debe más bien a una posible volatilización de amoniaco y a un aumento en la nitrificación de amonio. 4.5.4 Higienización La eficiencia del compostaje de lodo en la Pila D en cuanto a la higienización del material fue evaluada utilizando como indicador de microorganismos patógenos el contenido de coliformes fecales en el material compostado. Los resultados para estos análisis se muestran en la Tabla 4- 10. Tabla 4- 10. Análisis microbiológico muestras Pila D MUESTRA COLIFORMES FECALES (NMP/g) Inicio 1,1 x 105 15 días 2,7 x 104 30 días 2,3 x 106 45 días 3,6 x 103 60 días 170 75 días 24 90 días ausencia A pesar de que la temperatura interna de la Pila D superó los 60 ºC por más de 15 días, no se logró una rápida higienización del material. A los 15 días hubo un leve descenso y al día 30 la cantidad de coliformes fecales fue mayor que al inicio del proceso. Existen reportes sobre recrecimiento de patógenos en el compost luego de que han sido 48 higienizados, esto puede deberse a factores tales como humedad, biodisponibilidad de nutrientes y temperaturas que descienden del nivel letal mínimo y que resultan favorables para el crecimiento de nuevas poblaciones. Esto suele darse en compost que no han completado su proceso de estabilización (Shidu et al., 2001). Zaleski et al. (2005), distingue entre los términos “recrecimiento” y “recolonización”. Recrecimiento puede ser definido como un incremento en el número de población microbiana viable, en cambio, recolonización se define como la reintroducción de bacterias a un sustrato (compost) seguido de un crecimiento de población. La reintroducción de patógenos al compost puede ocurrir por contaminación fecal animal, asimismo, un lugar contaminado ubicado en la periferia de la pila podría reintroducir patógenos en el momento del volteo y mezcla de la pila. En el caso de la Pila D, obedece más a un recrecimiento que a una recolonización, pues a medida que el material se estabiliza, disminuye también el contenido de coliformes fecales. A los 60 días de iniciado el proceso, el compost tiene un contenido de coliformes fecales < 1000 NMP/g que de acuerdo al reglamento es uno de los requisitos que se debe cumplir para clasificar al lodo como A (sin restricciones de aplicación en suelos). 4.5.5 Estabilización La estabilidad es asociada a la actividad microbiana y se mide mediante la actividad respiratoria de los microorganismos atrapando el CO2 liberado con una solución alcalina; mientras mayor es la actividad microbiana, mayor es el desprendimiento de CO2 producto de la respiración. La producción de CO2 de un material estable depende de las materias primas utilizadas para fabricar el compost y de cómo fue manejado el proceso, por tanto, más importante que el valor, es necesario conocer la curva de producción durante el desarrollo del proceso. La tasa de respiración para la Pila D durante el proceso de compostaje se muestra en la Figura 4- 17. 49 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 0 15 30 45 60 75 90 Tiempo de compostaje(días) Ta sa de ev o lu ci ón de CO 2 (m g CO 2/g m . s. dí a) Figura 4- 17. Tasa de producción de CO2 durante el proceso de compostaje Pila D a diferentes tiempos del proceso de compostaje. Barras de error muestran error estándar con respecto al promedio (n = 3). Se puede observar que las mayores tasas de desprendimiento de CO2 se dan hasta el día 30 del proceso, esto coincide también con el desarrollo de las temperaturas termofílicas que se dan en los primeros días de un proceso de compostaje y es en donde se produce una mayor degradación de la materia orgánica. Luego, la producción de CO2 decrece rápidamente entre los días 30 y 60 manteniéndose a partir de entonces en valores relativamente estables cercanos a 0,7 mg CO2 /g m.s. d. Levy y Taylor 2003, encontraron tasas de respiración en compost de diferente origen bastante cercanas a la anterior, entre 0,48 y 0,72 mg CO2 /g m.s. d, los cuales serían valores esperables para un compost estabilizado. Un indicador más sensible de la actividad microbiana es el cuociente metabólico (qCO2) pues relaciona la producción de CO2 generado por la mineralización de la materia orgánica y la cantidad de biomasa por unidad de tiempo. El qCO2 para el proceso de compostaje de la Pila D se muestra en la Figura 4- 18. 50 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 15 30 45 60 75 90 Tiempo de compostaje (días) q CO 2 (m g CO 2/m g C B io m ás ic o . dí a) Figura 4- 18. Cuociente metabólico (qCO2) de la Pila D, a diferentes tiempos de compostaje. Barras de error muestran error estándar respecto al promedio (n = 3). El qCO2 mostró diferencias con respecto a la tendencia seguida por la tasa de respiración para la misma Pila (Figura 4.16), existiendo fluctuaciones durante los primeros 60 días, lo que demuestra la dinámica de la población microbiana, donde no siempre se produce la misma tasa de respiración por unidad de biomasa. A partir del día 75, el qCO2 disminuye considerablemente (qCO2 de 0,05 mg CO2/ mg CBio.día), manteniéndose a partir de entonces en un valor constante, dando cuenta de un material estable. En los estados finales del proceso de compostaje, la alta biomasa microbiana y la baja evolución de CO2, produce una reducción del qCO2, este hecho está relacionado con la disminución de C lábil y/o cambios en la composición de las comunidades microbianas (Ntougias et al.2006). Al final de la etapa termofílica del compostaje se produce un incremento en la biomasa microbiana, en donde predominan hongos y actinomicetes (Ryckeboer et al. 2003). Un bajo qCO2 ha sido propuesto como un indicador sensible de estabilidad del compost, sin embargo, en la etapa termófílica del compostaje este valor puede ser no confiable, debido a que los valores de evolución de CO2 pueden estar subestimados, ya que para efectuar las mediciones, las muestras son incubadas a temperaturas inferiores (Kostov et al. 1994; Ntougias et al. 2006) El porcentaje de sólidos volátiles en las muestras analizadas para la Pila D se muestran en la Figura 4- 19. 51 40,00 45,00 50,00 55,00 60,00 65,00 70,00 75,00 80,00 Lodo 0 15 30 45 60 75 90 Tiempo de compostaje(días) Só lid o s v o lá til es (% ) a ab ab ab ab ab b ab Figura 4- 19. Cambios en el porcentaje de sólidos volátiles en la Pila D como una función del tiempo. Barras de error muestran error estándar con respecto al promedio (n = 3). Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. Desde el inicio al día 90 del proceso de compostaje hubo una reducción del porcentaje de sólidos volátiles de un 37,6%, sin embargo, el mayor descenso se produjo durante los primeros 15 días con una reducción en el porcentaje de sólidos volátiles de un 16,4%, esto confirma que en la primera etapa del proceso se degrada la mayor parte de la materia orgánica. De acuerdo a la normativa, el lodo estaría estabilizado, pues ha disminuido su potencial de atracción de vectores al haber disminuido su contenido de sólidos volátiles como mínimo en un 38%. 4.5.6 Madurez Madurez es un término que se utiliza para indicar el grado de descomposición de sustancias fitotóxicas producidas durante la fase activa del compostaje, existen variados métodos utilizados para medirla y uno de ellos consiste en analizar los cambios en las especies de nitrógeno durante el proceso de compostaje. Para el caso de la Pila D, en la Figura 4- 20 se puede ver la variación en las concentraciones de amonio y nitrato durante los 90 días en que el proceso fue monitoreado. 52 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 15 30 45 60 75 90 Tiempo de compostaje (días) Am o n io (m g/ kg ) 0 200 400 600 800 1000 Ni tr at o (m g/ kg ) Amonio Nitrato Figura 4- 20. Cambios en la concentración de amonio y nitrato durante el proceso de compostaje de la Pila D como una función del tiempo. Los cambios en las concentraciones de amonio y nitrato siguen la tendencia típica para estas dos formas de nitrógeno durante el proceso de compostaje, con elevadas concentraciones de amonio que se dan en la fase activa del compostaje y bajas concentraciones de nitrato, esta última forma de nitrógeno se incrementa a partir del día 30 de iniciado el proceso y debiera seguir aumentando debido a que el proceso de nitrificación es inhibido a temperaturas por sobre los 50ºC, ocurriendo predominantemente a temperaturas entre 20 y 35ºC (Cáceres et al. 2006). En la Pila D, a los 90 días el material aun no está maduro debido a que las concentraciones de amonio (3417 mg/kg) son aun muy elevadas para lo recomendado (debe ser menor a 400 mg/kg). Los cambios en la concentración de carbono soluble en agua (CSA) durante el proceso de compostaje para la Pila D se pueden ver en la Figura 4- 21. Los valores iniciales de concentración de CSA dependen de las materias primas utilizadas para el proceso de compostaje. En el caso de la Pila D, se obtuvo un valor inicial de CSA del 18%, en contraste a lo encontrado por Bernal et al. 1998, en donde al compostar residuos sólidos domiciliarios encontró valores iniciales para concentración de CSA entre 1,3%- 6,56%. El valor inicial de CSA para la Pila D explica el rápido aumento de temperatura del material, en donde, a los 120 días del proceso de compostaje, el material aún registra temperaturas termófilas. 53 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Lodo 0 15 30 45 60 75 90 Tiempo de compostaje (días) Ca rb o n o so lu bl e en ag u a (% ) a b ab ab ab ab ab ab Figura 4- 21. Cambios en la concentración de carbono soluble en agua para la Pila D durante el proceso de compostaje. Barras de error muestran error estándar respecto al promedio (n = 3). Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. La velocidad en que la concentración de CSA disminuye durante el compostaje depende del material inicial utilizado, de la proporción de agente estructurante y de la técnica de compostaje utilizada (Gómez-Brandón et al. 2008). Para el caso de la Pila A se obtuvo un valor final en la concentración de CSA a los 90 días de compostaje de un 7%, no existiendo diferencias significativas entre los valores desde el inicio hasta el final del proceso. Asimismo Ros et al. 2006, encontraron que la fracción de CSA en un compost preparado a partir de purines de cerdo y astillas de madera, se mantuvo prácticamente constante durante las 13 semanas que evaluaron el proceso, al contrario de lo que ocurrió en la pila testigo preparada por la fracción sólida de los purines y sin agente estructurante, en donde, el descenso de la fracción CSA fue rápido y significativo. La fracción de CSA constituye una fuente de compuestos de C fácilmente degradable por los microorganismos; aunque esta fracción es rápidamente descompuesta durante el compostaje, nuevos carbohidratos de origen microbiano pueden ser liberados debido a que la microbiota en la pila de compost produce enzimas extracelulares hidrolíticas que depolimerizan componentes como hemicelulosas y celulosas, en pequeños fragmentos que son solubles en agua y asimilados nuevamente por los microorganismos en el compost. Asimismo, nuevos componentes de carbono solubles en agua de origen microbiano son formados durante el compostaje puesto que el compostaje es también un proceso de síntesis (Hernández et al. 2006; Ros et al. 2006). 54 La germinación de semillas es un test utilizado para establecer la eficacia del proceso de compostaje en la eliminación de sustancias fitotóxicas, esto porque bajo condiciones favorables, la germinación es el primer paso en el desarrollo de una planta. Cualquier efecto adverso sobre la germinación, tendría un impacto directo sobre la sobrevivencia de ella. En algunas semillas, la germinación puede ser totalmente inhibida, mientras que en otras puede ser debilitada con lo cuál se hacen susceptibles al ataque de insectos, bacterias, hongos y virus (Acosta et al. 2004). Los cambios en el Índice de Germinación para la Pila D se muestran en la Figura 4- 22. El lodo biológico muestra efectos inhibitorios sobre la germinación de semillas pues su índice de germinación fue muy inferior al 80% recomendado y más cercano al 40%, esto es razonable, si se considera que este material esta formado por una diversidad de compuestos orgánicos de los cuáles uno o más pueden ser tóxicos para las plantas, no sólo es necesario que exista un compuesto tóxico en gran concentración sino también varios compuestos que en pequeña concentración se combinan sinérgicamente causando toxicidad. Al ser mezclado con material estructurante el efecto inhibitorio desaparece por efecto de dilución del material, al día 15 el índice de germinación es de 60% denotando cierto efecto inhibitorio producto de la liberación moderada de compuestos tóxicos los que son rápidamente degradados de modo que el día 30 el efecto inhibitorio desaparece, a partir de entonces el índice de germinación sigue en aumento. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Lodo Inicio 15 días 30 días 45 días 60 días 75 días 90 días Tiempo de compostaje (días) IG (% ) a ab ab ab ab ab ab b Figura 4- 22. Índice de germinación de semillas de rábano de la Pila D, a diferentes tiempos del proceso de compostaje. Barras de error muestran el error estándar respecto al promedio (n = 3). Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. 55 De acuerdo a estos resultados, aún cuando el material no está maduro, no inhibió la germinación de semillas sino que, por el contrario, su extracto mostró ser un medio favorable para la germinación presentando incluso un efecto estimulador de este material orgánico sobre el crecimiento. Este hecho resulta bastante contradictorio, pues de acuerdo a los análisis realizados, las concentraciones de amonio son elevadas, por lo que se esperaba cierto efecto inhibitorio en la germinación. Oleszczuk, 2007, señala que no toda la fracción contaminante existente en el material estaría disuelta en el agua de los extractos, una parte estaría unida a las partículas de la matriz (lodo, compost), sin embargo, se asume que esta no estaría disponible para los microorganismos. De acuerdo a esto, el amonio podría no estar en los extractos acuosos sino en la matriz del compost adsorbido en el material estructurante. Nakasaki et al. 2001, estudiaron cómo influía la cantidad de aserrín que era adicionado como estructurante en el proceso de compostaje de lodos de fosas sépticas en las emisiones de amoniaco. Ellos encontraron que mientras más aserrín adicionaban, menores eran las emisiones de amonio, porque parte de él, sería absorbido y/o adsorbido en la masa de compostaje desconociéndose el mecanismo por el cual ocurriría. En el caso particular del compostaje de lodos que producen grandes cantidades de amonio, los ensayos de germinación deberían utilizarse como un indicador indirecto de madurez, pues sólo da cuenta de su fitotoxicidad, siendo imprescindible complementarlo con otros indicadores de madurez. 4.5.7 Evaluación del proceso de compostaje mediante FT-IR El análisis mediante el uso de espectroscopia infra-roja para la Pila D se muestra en la Figura 4- 23, en el aparecen los espectros correspondientes a muestras tomadas a los 15, 45 y 75 días de iniciado el proceso de compostaje. 56 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 20060010001400180022002600300034003800 Longitud de onda (cm-1) A bs o rb an ci a 15 días 45 días 75 días Figura 4- 23. Espectro infra-rojo para proceso de compostaje Pila D. Todos los espectros presentan bandas de absorción con características comunes, con algunas diferencias en la intensidad de la señal. Las principales señales de estos espectros son: a) entre 3400 cm-1 y 3600 cm-1, debido a vibraciones de grupos OH alcoholes, fenoles o ácidos carboxílicos, vibraciones de alargamiento de enlaces N-H asociadas a amidas; b) alrededor de 2920 cm-1 debido a vibraciones de alargamiento de enlaces C-H de estructuras alifáticas; c) alrededor de 2850 cm-1, asociados a vibraciones de alargamiento simétrico de grupos CH2 de ácidos grasos y alquenos; d) banda alrededor de 2350 cm-1 asociado a CO2; e) una banda entre 1620 cm-1 y 1650 cm-1 asociado a vibración de alargamiento de enlaces C=O en amidas primarias, vibración de alargamiento de enlaces C=O en ácidos carboxílicos y/o quinonas y vibraciones de alargamiento de enlaces C=C anillos aromáticos; f) una banda entre 2540 cm-1 y 2580 cm-1 asociadas a deformaciones de enlace N-H de amidas secundarias; g) banda entre 1450 cm-1 y 1460 cm-1 asociados a vibraciones de alargamiento de enlaces C-H en estructuras alifáticas; h) una clara señal en 1030 cm-1 de vibraciones de alargamiento de enlaces C-O de polisacáridos (Abouelwafa et al., 2008; Droussi et al. 2008; Smidth et al., 2008). 57 Con la evolución del proceso de compostaje hay un descenso relativo en las bandas de absorción en señales de 2920 cm-1 y 2850 cm-1 y un aumento de la banda alrededor de 1030 cm-1. Esto muestra que a medida que el proceso de compostaje progresa, hay un descenso en los componentes alifáticos y un aumento de aromaticidad. La señal alrededor de 2350 cm-1 asociada a CO2 tiene a perder su entendida a los 45 días y prácticamente desaparece a los 75 días y daría cuenta de un material estabilizado. Una banda que está ausente en el espectro correspondiente al día 15 es la señal a 910 cm-1 que de acuerdo a Gutierrez et al, 2005, correspondería a uniones β de los anillos de glucosa asociados con el esqueleto aromático de la lignina, esta señal aumenta su intensidad a medida que el proceso de compostaje progresa lo que respondería en este caso a un efecto de concentración por la desaparición de componentes que fueron degradados. También aparece en el espectro del día 45 la banda centrada en 1384 cm-1 correspondiente al nitrato, la que se intensifica en el día 75, producto del proceso de nitrificación. Por último, a los 45 días aparece una amplia banda entre los 470 cm-1 y 540 cm-1 la que se intensifica al día 75, esto corresponde a componentes minerales que se liberan producto de la mineralización de la materia orgánica. 58 5. CONCLUSIONES En cuanto a las condiciones de operación para ambas Pilas, estas fueron las esperadas para un proceso de compostaje. En ambas pilas se sobrepasaron los 55ºC, temperaturas claves para la eliminación de microorganismos patógenos. La humedad se mantuvo, en ambas pilas, en los rangos recomendados para el compostaje, Pila A (60%), Pila D (40%), siendo mucho más fácil el manejo de la Pila D, puesto que al poseer una humedad menor, facilitó el volteo del material y mejoró la oxigenación de la pila; con respecto al pH, a pesar de que su comportamiento fue diferente al esperado, puesto que al contrario de lo reportado en literatura el pH aumentó en los primeros días de compostaje, siempre se mantuvo dentro de los rangos considerados como normales para el proceso, esta alza brusca de pH se debe al origen proteico del material. Con respecto a la oxigenación de las pilas, fue de vital importancia la utilización del oxímetro para la operación de la Pila D, ya que se aseguró la mantención de condiciones aeróbicas lo que favorece entre otras cosas el proceso de nitrificación. El proceso de compostaje a escala industrial fue eficiente en la higienización del lodo, en el caso de la Pila A se logró la completa higienización del material a los 30 días de iniciado el proceso, en el caso de la Pila D a los 60 días se logró que el contenido de coliformes fecales fuera menor a 170 NMP/g, el hecho de que esta pila fuera menos eficiente se debe a que los frecuentes volteos no permiten que la temperatura del núcleo de la pila se extienda hacia la corteza, por lo que la cantidad de material expuesta a esta temperatura es menor. Aún así, ambas pilas cumplen con uno de los requisitos estipulados en el Reglamento para manejo de lodos que exige que un lodo Clase A (sin restricciones de aplicación en suelo) debe tener un contenido en coliformes fecales menor a 1000 NMP/g. El proceso de compostaje de lodos a escala industrial fue eficiente en cuanto a la estabilización del material. En la Pila A y la Pila D, de acuerdo a los ensayos respirométricos, se logró la estabilización a los 60 días de iniciado el proceso, con valores de tasa de respiración de alrededor de 0,4 mgCO2/ g m.s.día para la Pila A y de 0,7 mgCO2/ g m.s.día para la Pila D. En relación al contenido de sólidos volátiles, La Pila A obtuvo una reducción de 28% en el contenido de sólidos volátiles a los 120 días de iniciado el proceso y la Pila D un 37,6 % a los 90 días de iniciado el proceso. Esto confirma que la Pila D fue más eficiente en cuanto a la degradación de materia orgánica, 59 consiguiendo reducir su porcentaje de sólidos volátiles un 10% más que la Pila A 30 días antes, propiciado por un suministro adecuado de oxígeno, por lo que se pudo entregar condiciones aeróbicas durante todo el proceso de la Pila D gracias a la utilización del oxímetro. El índice de Germinación en ambas pilas demuestra que el material no es fitotóxico, obteniendo valores de IG > 100% en ambos casos, sin embargo, el IG no debe ser utilizado como único indicador de madurez, puesto que de acuerdo al nivel de amonio y al CSA, en ambas pilas el material no ha completado su etapa de maduración por lo que durante el tiempo que estuvieron en operación ambas pilas no pudo ser valorado. De acuerdo a los resultados obtenidos en ambas pilas, el lodo puede ser tratado mediante compostaje, no con el objeto de obtener compost, sino como método de higienización y estabilización. Así, en un tiempo aproximado de 60 días, las empresas sanitarias estarían en condiciones de trasladar este material a un relleno sanitario, con lo que se asegura la eliminación de un material inocuo, que no causará problemas de contaminación y que para entonces habrá disminuido su humedad y por ende su volumen por lo menos a la mitad, con lo que se reducirán los costos de transporte. El completar la valoración del material, requiere más tiempo y por ende, mayores extensiones de terreno destinados a tratamiento lo que se complica debido a que la generación de lodo es continua. 60 NOMENCLATURA Símbolo Descripción PTAS Planta de Tratamiento de Aguas Servidas C Carbono N Nitrógeno NMP Número Más Probable FF Fracción Fina FG Fracción Gruesa ST Sólidos Totales SV Sólidos Volátiles Hd Humedad CBio Carbono proveniente de la biomasa microbiana TR Tasa de respiración o evolución de CO2 qCO2 Cuociente metabólico IG Índice de Germinación CSA Carbono Soluble en Agua FDA Fibra detergente ácido FDN Fibra detergente neutro PROM Promedio DES EST Desviación estándar 61 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Abdennaucer, H., Kaouala, B., Naceur, J., Ameur, Ch., Mohamed, Ch., Abdellatif, B. (2001).Microbial characterization during composting of municipal solid waste. Bioresource Technology. 217: 217-225. Abid, N., Sayadi, S. (2006). Detrimental effects of olive mill wastewater on the composting process of agricultural wastes. Waste Management. 26: 1099 - 1107. Abouelwafa, R., Ait Baddi, G., Souabi, S., Winterton, P., Cegarra, J., Hafidi, M. (2008). Aerobic biodegradation of sludge from effluent of a vegetable oil processing plant mixed household waste: Physical-chemical, microbiological, and spectroscopic analysis. Bioresource Technology. 99:8571-8577. Acosta, Y., Paolini, J., Benítez, E. (2004). Indice de humificación y prueba de fitotoxicidad en residuos orgánicos de uso agrícola potencial. Rev. Fac. Agron. Vol.21, nº4: 185-194. Adani, F., Ubbiali, C., Generini, P. (2006). The determination of biological stability of composts using the dynamic Respiration Index: The results of experience after two years. Waste Management. 26: 41-48. Ait Baddi, G., Hafidi, M., Cegarra, J., Alburquerque, J.A., González, J., Gilard, V., Revel, J. (2004). Characterization of fulvic acids by elemental and spectroscopic (FTIR and 13C- NMR) analyses during composting of olive mill wastes plus straw. Bioresource Technology. 93:285-290. Ajiboye, B., Akinremi, O., Raez, G.J. (2004). Laboratory characterization of phosphorus in fresh and oven-dried organic amendments. Journal Environmental Quality. 33: 1062:1069. Akinremi, O.O., Armisen, N., Kashem, M.A., Janzen, H.H. (2003). Evaluation of analytical methods for total phosphorus in organic amendments. Commun. Soil Sci.Anal. 34: 2981- 2991. Albrecht, R., Joffre, R., Gros, R., Le Petit, J., Terrom, G., Perissol, C. (2008). Efficiency of near-infrered reflectance spectroscopy to asses and predict the stage of transformation of organic matter in the composting process. Bioresource Technology. 99: 448-455. 62 Amir, S. Hafidi, M., Merlina, G, Revel, J.C. (2005 a). Structural characterization of fulvic acids during composting of sewage sludge. Process Biochemistry. 40: 1693-1700. Amir, S., Hafidi, M., Merlina, G., Revel, J.C. (2005 b). Sequential extraction of heavy metals during composting of sewage sludge. Chemosphere. 59: 801-810. APHA, AWWA, WPCP, (1992). Métodos normalizados para el análisis de aguas potables residuales. 17ª Ed. Ediciones Díaz de Santos S.A. Madrid. Arata, P. (2005). Evaluación de la calidad del lodo en la Región Metropolitana y su uso agrícola. Serie Actas INIA-Nº 27, Seminario: uso benéfico de lodos. INIA- La Platina. Santiago, Chile. Pp: 31-38. Artz, R., Chapman, S., Robertson, A.H., Potes, J., Laggoun-Defarde, F., Gogo, S., Comont, L., Dianar, J.R., Francez, A.J. (2008). FTIR spectroscopy can be used as a screening tool for organic matter quality in regenerating cutover peatlands. Soil Biology & Biochemistry. 40: 515-527. Baeta-Hall, L., Saagua, M.C., Bartolomeu, M.L., Anselmo, A.M., Rosa, M.F. (2002). A compostagem como processo de valorização dos resíduos produzidos na estacção de azeite em contínuo. Boletín de Biotecnologia. 72: 31-37. Banegas, V., Moreno, J.L., Moreno, J.I., García, C., León, G., Hernández, T. (2007). Composting anaerobic y aerobic sewage sludges using two proportions of sawdust. Waste Management. 27: 1317-1327. Barañao, P., Tapia, L. (2004). Tratamiento de las Aguas Servidas: Situación en Chile. Ciencia y Trabajo. Año 6 (13): 111-117. Barrena, R., Vásquez, F., Sánchez, F. (2006). The use of respiration indices in the composting process: a review. Waste Management & Research. 26: 37-47. Barrena, R., Vásquez, F., Sánchez, F. (2006 b). Prediction of temperature and thermal inertia effect in the maturation stage and stockpiling of a large composting mass. Waste Management. 26: 953-959. 63 Barrena, R. (2006). Compostaje de residuos sólidos orgánicos. Aplicación de técnicas respirométricas en el seguimiento del proceso. Trabajo para optar al grado de Doctor en Ciencias y Tecnologías ambientales. Universidad de Barcelona. España. Beck-Friis, B., Smars, S., Jönsson, H., Kirchmann, H. (2001). Gaseous emissions of carbon dioxide, ammonia and nitrous oxide from organic household waste in a composta reactor under different temperature regimes. Journal of Agricultural Engineering Research. 78(4):423-430. Bernal, M.P., Paredes, C., Sánchez-Monedero, M.A., Cegarra, J. (1998). Maturity y stability paremeters of composts prepared with a wide range of organics wastes. Bioresource Technology. 63: 91-99. Butler, T.A., Sikora, L.J., Steinhibber, P.M., Douglas, L.W. (2001). Compost age and sample storage effects on maturity indicators of biosolids compost. Journal Environmental Quality. 30: 2141-2148. Cáceres, R., Flotats, X., Marfà, O. (2006). Changes in the chemical and physicochemical properties of the solid fraction of cattle slurry during composting using different aeration strategies. Waste Management. 26: 1081-1091. Castaldi, P., Alberti, G., Merella, R., Melis, P. (2005). Study of the organic matter evolution during municipal solid waste composting aimed at identifyng suitable parameters for the evaluation of compost maturity. Waste Management. 25: 209-213. Castrillón, O., Bedoya, O., Montoya, D. (2006). Efecto del pH sobre el crecimiento de microorganismos durante la etapa de maduración en pilas estáticas de compost. Producción+Limpia. Volumen1. Nº 2: 87-98. www.lasallista.edu.co/fxcul/media/pdf/Revista+Limpia/Vol1n2/p+l_v1n2_87-98_compost.pdf Actualizada en Mayo de 2008. Cegarra, J. (1994). Compostaje de desechos orgánicos y criterios de calidad del compost. Memorias VII Congreso Colombiano de la Ciencia del Suelo, Bucaramanga, Colombia. Pp. 22-30. 64 Costa, F., García, C., Hernández, T., Polo, A. (1995). Residuos orgánicos urbanos: manejo y utilización. 2ª Ed., Ed. CSIC, España. Cuevas, J., Seguel, O., Ellies, A., Dörnes, J. (2006). Efectos de las enmiendas orgánicas sobre las propiedades físicas del suelo con especial referencias a la adición de lodos urbanos. R.C.Suelo Nutr. Veg. 6:1-12. Dignac, M.F., Houot, S., Francou, C., Derenne, S. (2005). Pyrolytic study of compost and waste organic matter. Organic Geochemistry. 36: 1054-1071. Droussi, Z., D’ Orazio, V., Hafidi, M., Ouatmane, A. (2008). Elemental and spectroscopic characterization of humic-acid-like compounds during composting of olive mill by-products. Journal of Hazardous Materials. Article in Press. Ecoamérica: Tecnologías limpias para el nuevo milenio, (2001). Compostaje: creciendo en calidad. Chile. Ed. Nº9: 14-15. EPA (Environmental Protection Agency).(2000). Biosolids technology fact sheet: Land application of biosólids. EPA 832-F-00-064. Forester, J.C., Zech, W., Wurdinger, E. (1993). Comparison of chemical and microbiological methods for the characterisation of the maturity of composts from contrasting sources. Biology and Fertility of Soils 16, 93–99. Fuentes, A., M. Lloréns, J. Sáez, M. Aguilar, J. Ortuño, V. Meseguer. (2004). Phytotoxicity and heavy metals speciation of stabilised sewage sludges. Journal of Hazardous Material. 108:161-169. Fuentes, A., Lloréis, M., Sáez, J., Aguilar, M.I., Pérez-Marín, A.B., Ortuño, J.F., Meseguer, V.F. (2006). Ecotoxicity, phytotoxicity and extractability of heavy metals from different stabilised sewage sludges. Environmental Pollution. 143:355-360. Gabetta, J.(2004). Lombricultura rentable: Manual teórico práctico para la cría comercial de lombrices. Ediciones Continente, Argentina. García C., Hernández, T., Costa, F., Polo, A. (1991). Humic substances in composted sewage sludge. Waste Management &. Research. 9:35-62. 65 García C., Hernández, T., Costa, F., Ayuso, M. (1992). Evaluation of the maturity og municipal waste compost using simple chemical parameters. Commun. Soil Sci. Plant. Anal. 23: 1501-1512. García-Gil, J.C. (2001). Efectos residuales y acumulativos producidos por la aplicación de compost de residuos urbanos y lodos de depuradoras sobre agrosistemas mediterráneos degradados. Trabajo para optar al grado de Doctor en Ciencias. CSIC. España. García-Gil., J., M., Sánchez de Pinto, A. Polo. (2003). Métodos de determinación del grado de madurez y estabilidad en compost de residuos urbanos. Pp: 241-251, en UNSE(ed). Microbiología agrícola: un aporte a la investigación Argentina. Argentina. Gea, T., Barrena, R., Artola, A., Sánchez, A. (2007). Optimal bulking agent particle size and usage for heat retention and disinfection in domestic wastewater sludge composting. Waste Management. 27:1108-1116. Glynn, H., Gary, H. (1999). Ingeniería Ambiental. 2ª Ed., Ed. Pearson, México. Gómez-Brandón, M., Lazcano, C., Domínguez, J. (2008). The evaluation of stability and maturity during the composting of cattle manure. Chemosphere. 70: 436-444. González, S. (2005). Lodos de Plantas de Tratamiento de Aguas Servidas: un gran desafío. Serie Actas INIA-Nº 27, Seminario: uso benéfico de lodos, INIA- La Platina, Santiago, Chile. Pp: 39-62. Goyal, S., Dhull, S.K., Kapoor, K.K. (2005). Chemical and biological changes during composting of different organic wastes and assessment of compost maturity. Bioresource Technology. 96: 1584-1591. Grube, M., Lin, J.G., Lee P.H., Kokorevicha, S. (2006) Evaluation of sewage sludge-based compost by FT-IR spectroscopy. Geoderma. 130: 324-333. Gutierrez, I., Zuluaga, R., Cruz, J., Gañan, P. (2005). Influencia del tratamiento con vapor sobre la estructura y comportamiento físico-mecánico de fibras de plátano. Inf. Tecnol. Vol.16:15-21. Haug, R. (1993). The practical handbook of compost engineering. Lewis Publishers. 66 Hernández, T., Mascaindaro, G., Moreno, J.I., García, C. (2006). Changes in organic matter composition during composting of two digested sludges. Waste Management. 26: 1370-1376. Hogan, J. (1998). Composting. Pp. 357-383. In: G. Lewandowski and L. De Filippi (ed.). Biological Treatment of Hazardous Wastes, New York, Estados Unidos. Huang, G.F., Wong, J.W.C., Wu, Q.T., Nagar, B.B (2004). Effect of C/N on composting of pig manure with sawdust. Waste Management. 24: 805-813. Huang, G.F., Wu, Q.T., Wong, J.W.C., Nagar, B.B. (2006). Transformation of organic matter during co-composting of pig manure with sawdust. Bioresource Technology. 97: 1834-1842. Insem, H., Haselwanter, K. (1989). Metabolic quotient of the soil microflora in relation to plant succession. Oecologia. 79: 174-178. INTEC (1999). Manual de compostaje. Corporación de investigación tecnológica de Chile. Jouraiphy, A., Amir, S., El Gharous, M., Revel, J.C., Hafidi, M. (2005). Chemical and spectroscopic análisis of organic matter transformation during composting of sewage sludge and green plant waste. International Biodeterioration & Biodegradation. 56: 101- 108. Kulcu, R., Yaldiz, O. (2007). Composting of goat manure and wheat straw using pine cones a bulking agent. Bioresource Technology. 98:2700-2704. Lepe A., Coronado J.C., (2003). Caracterización y Tipología de Lodos. Actas XV Congreso de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, AIDIS - Concepción, Chile. Levy, J. y B. Taylor. 2003. Effects of pulp mill solids and three compost on early growth of tomatoes. Biorresource Technology. 89: 297-305. Liang, Y., Leonard, J.J., Feddes, J.J.R., McGill, W.B. (2006). Influence of carbon and buffer amendment on ammonia volatilization in composting. Bioresource Technology. 97: 748-761. McEachin, D., Horwath, W., VanderGheynst, J. (2007). Comparison of several maturity indicators for estimating phytotoxicity in compost-amended soil. Waste Management. Article in Press. 67 Mari, I., Ehaliotis, C., Kotsou, M., Balis, C., Georgakakis, D. (2003). Respiration profiles in monitoring the composting of by-products from the olive oil agro-industry. Bioresource Technology. 87:331-336. Martínez F.X (1995). Posibles usos de los residuos orgánicos en agricultura: Abono, enmienda orgánica y sustrato de cultivo. Pp. 16-26. en Aedos (ed.), Reutilización de residuos urbanos en agricultura. Jornadas Técnicas, Barcelona. Metcalf & Eddy, INC. (1995). Ingeniería de Aguas residuales. Tratamiento, Vertido y Reutilización. Vol. II, 3ª Ed., Mc Graw-Hill, España. Miyataki, F., Iwabuchi, K. (2006). Effect of compost temperature on oxygen uptake rate, specific growth rate and enzymatic activity of microorganisms in dairy cattle manure. Bioresource Technology. 97: 61-65. Nakasaki, K., Ohtaki, A., Takano, H. (2001). Effect of bulking agent on the reduction of NH3 emissions during thermofilic composting of night-soil sludge. Waste Management & Research. 19:301-307. Norma C.E.E(Comunidad Europea). (2000). Requisitos recogidos de la Directiva 86/278/CEE sobre la utilización en la agricultura de lodos de depuración de aguas residuales. http://europa.eu.int/comm/environment/sludge/sludge_en.pdf Ntougias, S. Ehaliotis, C., Papadopoulou, K., Zervakis, G. (2006) Application of respiration and FDA hydrolysis measurements for estimating microbial activity during composting processes. Biol. Fertil Soils. 42: 330-337. Oleszczuck, P. (2007). Phytotoxicity of municipal sewage sludge compost related to physico-chemical propoerties, PAHs and heavy metals. Ecotoxicol. Environm.Safety. Article in press. Oropeza, N. (2006). Lodos residuales: estabilización y manejo. Caos Conciencia. (1): 51- 58. 68 Pagans, E., Barrena, R., Font, X., Sánchez, A. (2006). Ammonia emissions from the composting of different organic waste. Dependency on process temperature. Chemosphere. 62: 1534-1562. Poirrier, P., Chamy, R. (1996). El Camino de los Lodos. Induambiente. Año 4 (21): 66-72. Qiao, L., Ho, G. (1997). The effects of clay amendment on composting of digested sludge. Water Research. 31(5): 1056-1064. Ramalho, R.S., (1993). Tratamiento de Aguas Residuales. Editorial Reverté, España. Ros, M., García, C., Hernández, T. (2006). A full-scale of treatment of pig slurry by composting: Kinetic changes in chemical and microbial properties. Waste Management. 26: 1108-1118. Ryckeboer, J., Mergaert, J., Coosemans, J., Deprins, K., Swings, J. (2003). Microbiological aspects of biowaste during composting in a monitored compost bin. J. Appl. Microbiol. 94: 127-137. Sadzawka, A., Carrasco, M.A., Grez, R., Mora, M.L. (2005). Métodos de análisis de compost. Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Centro Regional de Investigación de La Platina. Said-Pullicino, D., Gigliotti, G. (2007). Oxidative biodegradation of dissolved organic matter during composting. Chemosphere. 68: 1030-1040. Said-Pullicino, D., Erriquens, F., Gigliotti, G. (2007). Changes in the chemical characteristics of water-extractable organic matter during composting and their influence on compost stability and maturity. Bioresource Technology. 98: 1822-1831. Sainz, H., E. Benítes, R. Melgar, R, Alvarez, M. Gómez, R. Nogales. (2000). Biotransformación y valorización agrícola de subproductos del olivar- orulos secos y extractados mediante vermicompostaje. Edafología.72:103-111. Sánchez, B., Ruiz, M., Ríos, M.M. (2005). Materia orgánica y actividad biológica del suelo en relación con la altitud, en la cuenca del río Maracay, estado de Aragua. Agronomía Trop. 55:507-534. Shidu, J., Gibbs, R.A., Ho, G.E, Unkovich, I. (2001). The role of indigenous micoorganisms in suppression of salmonella regrowth in composted biosolid. Water Research. 35:913- 920. 69 Simandi, P., Takayanagi, M., Inubushi, K. (2005). Changes in the pH of two different composts are dependet on the production of organic acid. Soil Sci. Plant Nutr. 51(5): 771- 774. Singh, R.P., Agrawal, M. (2008). Potencial benefits and risks of land application of sewage sludge”, Waste Management, 28: 347-358. Smidth, E., Meissl, K., Schwanninger, M., Lechner, P. (2008). Classification of waste materials using Fourier transform infrared spectroscopy and soft independent modelling of class analogy. Waste Management. 28: 1699-1710. Smidt, E., Meissl, K. (2007). The applicability of Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy in waste management. Waste Management. 27:268-276. Smidt, E., Lechner, P., Schawanninger, M., Haberhauer, G., Gerzabek, M.H. 2002. Characterization of waste organic matter by FT-IR spectroscopy:application in waste science. Appl. Spectrosc. 56:1170-1175. Spaccini, R., Piccolo, A. (2007). Molecular characterization of compost at increasing stages of maturity.1. Chemical fractionation and Infrared Spectroscopy. Journal of agricultural and food chemistry. 55: 2293-2302. Steger, K., Jarvis, A., Smars, S., Sundh, I. (2003). Comparison of signature lipide methods to determine microbial community structure in compost. Journal of Microbiological Methods. 55: 371-382. Sundberg, C.(2003). Food waste composting. Efeccts of heat, acids and size. Licentiate Thesis. Swedish University of Agricultural Sciences. Suecia. Sundberg, C., Smars, S., Jonsson, H. (2004). Low pH as an inhibiting factor in the transition of mesophilic to thermofilic phase in composting. Bioresource Technology. 95: 145-150. Sztern, D., Pravia, M. (1999). Manual para la elaboración de compost: bases conceptuales y procedimientos.Organización Panamericana de la Salud & Organización Mundial de la Salud. http:// www.ops.org.uy/pdf.compost.pdf. (Actualizada en Mayo de 2008). Tchobanoglous, G., Theisen, H., Vigil, S. (1994). Gestión integral de residuos sólidos. Vol.II, Ed. Mc Graw Hill, España. 70 Tognetti, C., Mazzarino, M.J., Laos, F. (2007 a). Cocomposting biosolids and municipal organic waste: effects of process management on stabilization and quality. Biol. Fertil. Soils. 43:387-397. Tognetti, C., Mazzarino, M.J., Laos, F. (2007 b). Improving the quality of municipal organic waste compost. Bioresource Technology. 98: 1067-1076. Toro, F. (2005). Áreas potenciales para la aplicación de biosólidos en plantaciones forestales de la VI Región de Chile. Trabajo para optar al título de Ingeniero Forestal. Universidad de Chile, Santiago. Tremier, A., de Guardia, A., Massiani, C., Paul, E., Martel, J.L. (2005). A respirometric for characterising the organic composition and biodegradation kinetics and the temperatura influence on the biodegradation kinetics, for a mixture of sludge and bulking agent to be co-composted. Bioresource Technology. 96: 169-180. Trois, C., Polster, A. (2007). Effective pine bark composting with the Dome Aeration Technology. Waste Management. 27: 96-105. Tuomela, M., Vikman, M., Hatakka, A., Itävaara, M. (2000). Biodegradation of lignin in a compost environment: a review. Bioresource Technology. 72:169-183. US EPA(1995). A guide to the biosolids risk assessment for the EPA. Part 503 Rule. Oficce of Wastewater Management. EPA/8332/B-93-005. Varnero, M.T., Rojas, C., Orellana, R. (2007). Índices de fitotoxicidad en residuos orgánicos durante el compostaje. R.C.Suelo Nutr. Veg. , vol 7, nº 1, 28-37. Wang, X. (2008). Feasibility of glucose recovery from municipal sewage sludges as feecstocks using acid hydrolysis. Trabajo para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería. Universidad de Queen, Canadá. Wang, Y., Schuchardt, F., Sheng, F., Zhang, R., Cao, Z. (2004). Assessment of maturity of vineyard pruning compost by Fourier Transform Infrared Spectroscopy, biological and chemical analyses. Landbauforschung Völkenrode. 54: 163-169. Wilkinson, K.G. (2007). The biosecurity o fon-farm mortality composting. Journal of Applied Microbiology. 102: 609-618. Wong, J., Fang, M. (2000). Effects of lime addition on sewage sludge composting process. Wat. Res. 34:3691-3698. 71 Yamada, K., Kawase, K. (2006). Aerobic composting of waste activated sludge: Kinetic analysis for microbiological reaction and oxygen consumption. Waste Management. 26: 49-61. Zaccheo, P., Cabassi, G., Ricca, G., Crippa, L. (2002). Decomposition of organic residues in soil: experimental technique and spectroscopic approach. Organic Geochemistry. 33:327-345. Zaleski, J., Josephson, K., Gerba, Ch., Pepper, I. (2005). Potential regrowth and recolonization of salmonellae and indicators in biosolids and biosolid.amended soil. Applied and Environmental Microbiology. 71: 3701-3708. Zbytniewski, R., Buszewski, B. (2005). Characterization of natural organic matter (NOM) derived from sewage sludge compost. Part 1: chemical and spectroscopic properties. Bioresource Technology. 96: 471-478. Zmora-Nahum, S., Markovitch, O., Tarchitzky, J., Chen, Y. (2005). Dissolved organic carbon (DOC) as a parameter of compost maturity. Soil Biology & Biochemistry. 37:2109- 2116 Zucconi, F., A. Pera, M. Forte, y M. De Bertoldo. (1981). Evaluating toxicity of inmature compost. Biocycle. 22(2): 54-57. 72 ANEXOS 73 ANEXO A. Cambios en las temperaturas de la Pila A y Pila D durante el proceso de compostaje. Tabla A 1. Temperaturas registradas en la sección 1 de la Pila A durante la evolución del proceso de compostaje. SECCION 1 Día T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 PROM 1 DESV EST 1 21 25 22 22 23 22,6 1,5 2 38 43 33 28 30 30 35 32 33,6 4,9 3 32 31 30 30 28 28 34 29 30,3 2,1 4 34 34 30 27 28 29 33 35 31,3 3,1 5 36 34 31 29 29 29 34 35 32,1 2,9 6 38 33 34 29 29 34 29 35 32,6 3,3 7 41 37 39 39 37 34 36 35 37,3 2,3 8 38 36 40 40 39 39 38 36 38,3 1,6 9 42 37 40 41 40 43 42 39 40,5 1,9 10 40 38 40 42 40 43 42 40 41,0 1,6 11 37 39 40 38 41 41 39 42 39,6 1,7 12 40 47 43 45 43 48 48 47 45,1 2,9 13 47 47 48 47 45 47 49 47 47,1 1,1 14 46 46 45 48 46 45 47 47 46,0 1,0 15 46 47 44 46 46 44 47 47 46,0 1,2 16 32 37 35 35 36 32 32 32 33,9 2,1 17 37 39 39 42 42 39 38 37 39,1 2,0 18 45 45 46 47 49 49 48 45 46,8 1,8 19 48 50 51 52 55 52 50 50 51,0 2,1 20 50 50 51 51 51 52 50 48 50,4 1,2 21 51 53 55 54 56 54 55 54 54,0 1,5 22 52 52 55 54 55 54 55 55 54,0 1,3 23 52 51 55 58 56 55 52 55 54,3 2,4 24 56 50 52 56 51 56 52 55 53,5 2,5 25 56 57 55 66 58 56 56 54 57,3 3,7 26 54 55 56 57 56 54 54 52 54,8 1,6 27 58 56 56 56 54 53 54 56 55,4 1,6 28 54 56 56 55 59 56 56 51 55,4 2,3 29 52 53 55 55 52 52 54 54 53,0 1,3 30 54 52 50 51 51 46 48 45 49,6 3,1 31 52 51 52 51 50 48 48 49 50,1 1,6 32 49 51 50 50 48 46 47 50 48,9 1,7 33 53 51 50 54 43 46 58 53 51,0 4,7 34 52 52 50 56 51 51 56 54 52,8 2,3 35 51 54 52 54 51 52 53 52 52,4 1,2 36 51 52 52 54 52 53 53 52 52,0 0,9 37 51 54 54 54 50 51 52 52 52,3 1,6 38 52 52 52 50 53 52 54 51 52,0 1,2 39 46 48 43 45 50 45 50 50 47,1 2,7 40 50 50 54 52 54 50 49 52 51,4 1,9 41 53 50 50 50 49 50 55 50 50,9 2,0 74 42 52 55 50 52 52 50 52 52 51,9 1,6 43 53 51 49 50 55 52 52 52 51,8 1,8 44 50 51 50 50 50 51 53 51 50,8 1,0 45 51 50 53 53 52 45 53 50 50,9 2,7 46 52 51 50 50 50 50 45 43 51,0 3,1 47 52 50 50 52 52 48 49 50 50,4 1,5 48 52 50 50 49 50 45 45 49 48,8 2,5 49 49 51 48 51 50 49 43 51 49,0 2,7 50 51 51 48 49 49 43 52 50 49,1 2,8 51 51 50 50 46 48 46 48 48 48,4 1,8 52 50 47 50 48 46 48 48 50 48,4 1,5 53 46 46 48 46 43 43 46 45 45,4 1,7 54 44 44 46 46 44 45 46 48 45,4 1,4 55 44 43 44 45 44 46 43 44 44,1 1,0 56 45 43 43 43 42 44 42 41 42,9 1,2 57 43 43 44 38 42 42 42 42 42,0 1,8 58 42 43 42 42 41 42 42 43 42,1 0,6 59 43 43 44 42 41 43 42 42 42,5 0,9 60 40 41 40 42 41 42 42 41 41,1 0,8 61 40 42 42 44 40 42 41 42 41,6 1,3 62 42 41 40 44 41 43 43 41 41,9 1,4 63 43 43 42 40 43 42 43 43 42,4 1,1 64 42 42 44 42 42 43 40 42 42,1 1,1 65 41 42 40 42 42 40 40 43 41,3 1,2 66 43 42 42 41 42 40 42 41 41,6 0,9 67 42 42 40 42 42 40 40 40 41,0 1,1 68 42 40 40 42 40 41 40 40 40,6 0,9 69 37 42 38 39 42 42 40 40 40,0 1,9 70 46 44 45 42 45 46 43 46 44,6 1,5 71 42 40 40 41 41 40 43 41 41,0 1,1 72 42 41 42 41 41 40 42 43 41,5 0,9 73 43 43 40 41 41 44 42 42 42,0 1,3 74 41 42 40 40 41 42 42 42 41,3 0,9 75 40 40 42 42 41 42 40 41 41,0 0,9 76 39 40 40 42 41 40 39 37 39,8 1,5 77 40 42 40 42 40 41 39 40 40,5 1,1 78 40 42 40 38 40 42 40 42 40,5 1,4 79 38 38 39 42 42 40 39 39 39,6 1,6 80 40 43 40 42 42 42 43 40 41,5 1,3 81 52 42 47 47 45 47 46 44 46,3 2,9 82 36 37 34 38 42 43 37 46 39,1 4,1 83 38 38 34 38 42 42 40 44 39,5 3,2 84 34 39 34 39 41 40 39 45 38,9 3,6 85 39 39 37 42 41 43 42 46 41,1 2,8 86 42 40 40 40 41 45 45 45 42,3 2,4 87 42 40 41 40 41 45 45 42 42,0 2,0 88 41 40 39 41 41 41 42 45 41,3 1,8 89 42 40 42 42 40 42 40 44 41,5 1,4 90 42 42 42 43 40 43 38 38 41,0 2,1 75 91 40 40 40 41 38 41 42 38 40,0 1,4 92 38 38 39 38 45 42 39 42 40,1 2,6 93 36 40 39 38 39 39 38 35 38,0 1,7 94 45 42 40 37 39 42 40 40 40,6 2,4 95 35 35 32 35 36 35 37 37 35,3 1,6 96 32 35 34 35 34 36 36 32 34,3 1,6 97 30 32 31 31 31 35 35 32 32,1 1,9 98 32 34 36 32 32 33 36 34 33,6 1,7 99 35 37 37 33 34 35 36 33 35,0 1,6 100 35 35 35 34 34 34 35 37 34,9 1,0 101 39 43 43 45 42 40 40 41 41,6 2,0 102 39 39 43 42 40 38 37 39 39,6 2,0 103 40 42 44 42 40 42 42 40 41,5 1,4 104 40 43 43 43 45 45 44 41 43,0 1,8 105 42 43 43 45 40 39 37 40 41,1 2,6 106 40 43 45 45 47 40 45 47 44,0 2,8 107 38 40 40 39 43 45 43 42 41,3 2,4 108 45 46 46 42 47 45 48 48 45,9 2,0 109 43 42 45 44 45 44 44 44 43,9 1,0 110 43 44 44 43 44 43 45 44 43,8 0,7 111 43 44 43 43 43 42 45 45 43,5 1,1 112 44 43 42 42 43 43 44 43 43,0 0,8 113 45 46 46 48 52 51 49 47 48,0 2,5 114 46 45 43 44 44 45 45 44 44,5 0,9 115 45 46 47 46 46 45 45 48 46,0 1,1 116 41 42 46 47 46 45 46 46 44,9 2,2 117 44 44 45 48 46 46 46 46 45,6 1,3 118 45 46 45 45 46 47 47 47 46,0 0,9 119 42 46 45 46 45 47 47 47 45,6 1,7 120 45 46 47 47 46 45 46 45 45,9 0,8 121 46 45 45 45 46 46 47 47 45,9 0,8 122 46 47 46 45 45 47 47 47 46,3 0,9 123 45 43 43 43 45 46 43 43 43,9 1,2 124 42 43 43 44 46 44 42 42 43,3 1,4 125 42 42 43 45 46 46 44 42 43,8 1,8 126 40 43 43 45 46 47 45 43 44,0 2,2 127 42 42 44 45 45 42 43 45 43,5 1,4 128 42 42 44 45 45 45 42 43 43,5 1,4 129 33 29 32 31 34 34 32 31 32,0 1,7 130 36 35 37 37 36 33 35 35 35,5 1,3 131 35 35 36 35 37 33 33 36 35,0 1,4 132 36 36 36 36 35 35 34 36 35,5 0,8 133 38 36 36 36 32 35 34 34 35,1 1,8 134 36 34 34 34 29 31 31 32 32,6 2,3 135 29 30 32 32 28 33 33 36 31,6 2,6 136 31 30 32 32 30 32 30 29 30,8 1,2 137 31 31 31 31 30 31 28 26 29,9 1,9 138 31 31 28 30 30 32 29 33 30,5 1,6 139 29 30 27 27 29 29 29 36 29,5 2,8 76 140 33 27 27 35 37 38 38 37 34,0 4,6 141 33 36 34 33 30 30 30 28 31,8 2,7 142 37 35 34 34 33 32 29 29 32,9 2,8 143 35 30 34 34 35 36 35 35 34,3 1,8 144 34 34 35 36 34 32 32 30 33,4 1,9 145 33 30 30 32 32 32 28 28 30,6 1,9 146 33 28 28 29 29 30 28 27 29,0 1,9 147 30 31 31 31 31 32 32 32 31,3 0,7 148 30 30 30 31 30 30 30 30 30,1 0,4 Tabla A 2. Temperaturas registradas en la sección 2 de la Pila A durante la evolución del proceso de compostaje. SECCION 2 Día T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 PROM 1 DESV EST 1 23 24 25 23 24 24,0 0,8 2 30 34 34 34 32 32 30 34 32,5 1,8 3 25 30 34 32 28 29 25 25 28,5 3,4 4 32 31 33 36 34 32 35 33 33,3 1,7 5 30 30 33 38 31 32 34 39 33,4 3,5 6 30 33 30 31 32 32 33 38 32,4 2,6 7 45 41 39 38 38 36 36 34 38,4 3,4 8 42 42 40 38 43 41 42 42 41,3 1,6 9 40 41 41 39 39 39 40 42 40,1 1,1 10 41 41 41 42 39 38 42 42 40,8 1,5 11 42 42 36 35 39 43 45 40 40,3 3,5 12 48 46 46 45 46 47 45 40 45,4 2,4 13 45 45 47 47 47 45 43 45 45,5 1,4 14 44 44 46 42 44 45 43 44 44,0 1,2 15 42 44 44 44 46 47 45 45 44,6 1,5 16 37 39 38 38 37 39 38 38 38,0 0,8 17 38 39 39 35 39 40 42 40 39,0 2,0 18 50 48 48 49 48 47 47 46 47,9 1,2 19 51 55 50 50 49 50 50 51 50,8 1,8 20 48 48 50 57 56 56 55 52 52,8 3,7 21 54 55 52 55 59 57 54 55 55,1 2,1 22 54 55 54 54 56 53 54 56 54,5 1,1 23 56 54 55 51 52 54 54 55 53,9 1,6 24 56 52 52 55 54 56 55 55 54,4 1,6 25 54 54 54 55 54 58 56 58 55,4 1,8 26 55 53 53 54 56 58 56 60 55,6 2,4 27 55 53 53 54 62 56 60 60 56,6 3,5 28 59 55 57 56 54 57 56 57 56,4 1,5 29 55 53 55 54 52 52 53 53 53,4 1,2 30 50 50 45 46 49 52 52 55 49,9 3,3 31 54 55 45 48 50 53 52 56 51,6 3,7 32 53 50 45 49 52 57 52 52 51,3 3,5 33 50 50 51 51 45 46 45 44 47,8 3,0 34 50 52 50 51 52 53 56 51 51,9 2,0 77 35 51 51 52 52 51 52 51 52 51,5 0,5 36 51 52 54 54 51 52 51 55 52,5 1,6 37 52 51 58 54 51 52 51 55 53,0 2,5 38 52 51 53 52 52 51 51 53 51,9 0,8 39 49 49 50 47 50 50 51 50 49,5 1,2 40 52 50 50 51 51 50 51 52 50,9 0,8 41 54 50 50 52 51 49 50 54 51,3 1,9 42 51 50 55 52 53 52 52 53 52,3 1,5 43 52 44 45 52 48 51 51 52 49,4 3,3 44 52 50 52 52 52 53 50 50 51,4 1,2 45 52 50 52 49 48 49 50 50 50,0 1,4 46 50 50 50 49 48 49 50 50 49,5 0,8 47 50 49 49 49 48 50 49 51 49,4 0,9 48 50 48 48 49 49 51 49 40 48,0 3,4 49 50 50 50 49 48 49 50 50 49,5 0,8 50 50 52 52 48 46 46 46 48 48,5 2,6 51 50 48 46 46 46 46 44 44 46,3 2,0 52 48 46 50 44 48 46 44 48 46,8 2,1 53 46 48 47 49 46 46 45 46 46,6 1,3 54 45 46 47 48 44 46 46 47 46,1 1,2 55 42 44 44 46 42 42 44 46 43,8 1,7 56 42 42 45 42 43 43 44 46 43,4 1,5 57 42 42 45 42 42 43 45 46 43,4 1,7 58 42 42 46 45 42 44 45 42 43,5 1,7 59 41 46 42 45 42 44 45 44 43,6 1,8 60 46 40 40 44 42 45 45 42 43,0 2,3 61 44 42 41 42 42 44 42 41 42,3 1,2 62 43 40 42 44 42 42 43 42 42,3 1,2 63 43 42 43 42 43 42 45 42 42,8 1,0 64 42 40 45 42 42 43 45 42 42,6 1,7 65 40 40 44 43 41 43 42 42 41,9 1,5 66 42 42 40 40 42 40 40 42 41,0 1,1 67 42 40 42 40 41 40 40 40 40,6 0,9 68 41 42 40 42 40 41 42 42 41,3 0,9 69 40 39 44 43 41 42 42 42 41,6 1,6 70 46 45 42 40 41 43 43 46 43,3 2,3 71 42 41 42 42 41 42 40 40 41,3 0,9 72 42 43 43 42 41 43 40 47 42,6 2,1 73 43 41 41 42 41 42 42 42 41,8 0,7 74 42 41 42 40 41 43 42 43 41,8 1,0 75 42 40 42 40 40 42 42 41 41,1 1,0 76 41 41 40 41 39 40 41 41 40,5 0,8 77 40 42 42 42 40 42 42 42 41,5 0,9 78 38 40 44 42 40 38 42 42 40,8 2,1 79 34 39 36 36 38 35 39 40 37,1 2,2 80 37 41 42 34 43 39 39 43 39,8 3,2 81 54 56 52 52 53 53 54 54 53,5 1,3 82 40 40 37 46 39 35 40 42 39,9 3,3 83 40 42 42 44 40 35 40 42 40,6 2,7 78 84 42 43 40 43 42 34 40 41 40,6 2,9 85 40 41 40 43 42 34 40 41 40,1 2,7 86 45 42 40 45 42 38 40 44 42,0 2,6 87 44 41 40 41 44 41 40 42 41,6 1,6 88 42 41 40 43 42 39 40 42 41,1 1,4 89 42 42 40 43 42 41 40 43 41,6 1,2 90 42 40 41 41 39 42 42 45 41,5 1,8 91 44 42 42 42 40 44 42 44 42,5 1,4 92 46 45 46 43 38 39 42 42 42,6 3,0 93 36 38 36 39 42 43 40 45 39,9 3,3 94 39 40 38 38 37 35 39 40 38,3 1,7 95 38 42 43 39 46 45 42 38 41,6 3,1 96 38 40 40 40 38 38 36 36 38,3 1,7 97 37 36 37 37 34 33 33 34 35,1 1,8 98 37 34 34 38 38 32 34 34 35,1 2,2 99 37 35 35 34 36 34 35 35 35,1 1,0 100 34 33 33 32 35 37 34 36 34,3 1,7 101 43 43 40 38 37 37 39 39 39,5 2,4 102 43 42 45 45 45 44 45 43 44,0 1,2 103 42 40 44 44 42 44 42 44 42,8 1,5 104 41 41 41 42 41 43 40 40 41,1 1,0 105 43 42 42 42 43 37 35 39 40,4 3,0 106 40 43 45 46 46 45 47 45 44,6 2,2 107 38 42 42 41 41 43 45 47 42,4 2,7 108 43 45 43 52 52 43 45 47 46,3 3,8 109 42 43 42 42 42 43 43 45 42,8 1,0 110 42 44 44 42 45 44 44 44 43,6 1,1 111 43 45 46 47 46 46 45 46 45,5 1,2 112 44 42 42 41 39 42 43 42 41,9 1,5 113 42 46 46 46 45 45 44 47 45,1 1,6 114 45 46 46 43 44 45 44 44 44,6 1,1 115 43 45 46 46 46 46 47 43 45,3 1,5 116 42 48 47 47 47 46 47 45 46,1 1,9 117 44 44 44 45 47 48 45 47 45,5 1,6 118 47 46 46 46 45 46 46 46 46,0 0,5 119 43 44 45 47 46 46 45 48 45,5 1,6 120 47 46 46 46 46 45 46 45 45,9 0,6 121 45 45 43 45 46 44 43 43 44,3 1,2 122 46 45 46 47 46 42 43 46 45,1 1,7 123 45 45 45 45 45 45 45 43 44,8 0,7 124 44 45 44 43 42 44 43 42 43,4 1,1 125 44 46 44 44 42 44 42 44 43,8 1,3 126 40 43 43 44 44 44 44 45 43,4 1,5 127 42 46 42 44 44 43 43 45 43,6 1,4 128 42 42 44 44 43 43 45 46 43,6 1,4 129 31 35 32 34 33 34 32 33 33,0 1,3 130 36 37 37 39 37 35 34 34 36,1 1,7 131 34 35 37 37 37 38 36 35 36,1 1,4 132 34 33 38 38 36 34 36 36 35,6 1,8 79 133 35 36 37 36 34 34 36 33 35,1 1,4 134 34 34 34 36 33 32 31 32 33,3 1,6 135 29 29 28 31 32 32 31 30 30,3 1,5 136 28 30 32 31 30 27 28 29 29,4 1,7 137 29 31 33 32 28 26 29 33 30,1 2,5 138 30 30 28 32 29 32 28 30 29,9 1,6 139 30 31 29 28 28 23 25 29 27,9 2,6 140 37 37 36 35 29 33 33 35 34,4 2,7 141 35 33 35 34 29 33 33 33 33,1 1,9 142 30 30 31 33 30 29 29 28 30,0 1,5 143 35 35 36 35 34 33 33 32 34,1 1,4 144 30 34 32 33 33 29 28 28 30,9 2,4 145 30 32 32 31 30 32 30 30 30,9 1,0 146 30 30 28 29 29 29 30 31 29,5 0,9 147 30 29 29 29 28 28 30 28 28,9 0,8 148 28 29 30 29 29 29 29 29 29,0 0,5 Tabla A 3. Temperaturas registradas en la sección 3 de la Pila A durante la evolución del proceso de compostaje. SECCION 3 Día T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 PROM 1 DESV EST 1 22 24 23 22 22 22,6 0,9 2 30 32 34 34 36 34 33 35 33,5 1,9 3 30 30 32 34 30 30 29 28 30,4 1,8 4 30 37 32 38 34 36 32 27 33,3 3,7 5 32 36 34 38 34 35 32 27 33,5 3,3 6 33 35 34 34 35 35 32 30 33,5 1,8 7 36 42 41 45 36 40 39 36 39,4 3,3 8 38 37 35 40 36 40 42 44 39,0 3,1 9 39 42 41 48 50 45 39 39 42,9 4,3 10 43 42 43 48 47 45 42 39 43,6 2,9 11 40 38 40 40 45 46 42 43 41,8 2,8 12 40 41 37 39 41 45 47 47 42,1 3,8 13 47 48 49 48 48 47 47 47 47,6 0,7 14 48 46 49 47 48 48 46 48 47,5 1,1 15 40 44 45 46 46 44 42 42 43,6 2,1 16 37 37 35 35 37 32 32 35 35,0 2,1 17 40 42 38 38 39 42 45 46 41,3 3,1 18 41 47 47 49 51 50 48 48 47,6 3,0 19 50 50 50 51 52 52 50 51 50,8 0,9 20 50 53 53 52 52 51 52 50 51,6 1,2 21 54 53 56 54 54 51 54 54 53,8 1,4 22 52 54 55 56 54 52 52 54 54,0 1,5 23 52 54 54 56 53 53 55 57 54,3 1,7 24 51 50 54 52 50 55 55 58 53,1 2,9 25 53 59 58 57 56 56 55 58 56,5 1,9 26 55 54 57 56 57 56 57 57 56,1 1,1 27 56 56 55 56 58 54 54 58 55,9 1,6 80 28 58 52 54 54 56 55 54 56 54,9 1,8 29 54 56 53 53 52 52 53 52 53,1 1,4 30 52 56 51 54 51 50 48 48 51,3 2,8 31 52 52 51 55 48 49 47 47 50,1 2,9 32 48 49 51 50 46 44 44 46 47,3 2,7 33 50 50 44 49 51 54 54 54 50,8 3,4 34 50 50 49 50 50 50 51 52 50,3 0,9 35 51 52 52 50 50 51 51 51 51,0 0,8 36 53 53 54 52 52 50 53 54 52,6 1,3 37 56 52 54 50 51 51 55 51 52,5 2,2 38 54 51 54 52 48 51 53 52 51,9 2,0 39 43 46 48 47 50 52 51 51 48,5 3,1 40 48 48 52 52 54 54 53 54 51,9 2,5 41 50 49 50 50 50 54 53 52 51,0 1,8 42 54 51 50 51 50 51 52 52 51,4 1,3 43 51 51 52 52 52 51 52 50 51,4 0,7 44 52 50 51 52 50 50 50 52 50,9 1,0 45 52 50 52 48 52 50 50 51 50,6 1,4 46 48 50 50 48 52 50 50 50 49,8 1,3 47 48 52 50 50 52 52 50 48 50,3 1,7 48 48 50 52 52 50 51 50 49 50,3 1,4 49 48 47 48 48 52 51 50 52 49,5 2,0 50 48 47 48 48 50 50 48 49 48,5 1,1 51 48 48 50 50 51 49 48 49 49,1 1,1 52 46 48 49 50 52 48 51 50 49,3 1,9 53 44 46 46 42 44 44 44 44 44,3 1,3 54 45 44 42 42 44 42 46 45 43,8 1,6 55 45 44 42 42 42 42 44 45 43,3 1,4 56 45 43 43 41 42 42 41 42 42,4 1,3 57 47 42 44 41 43 42 40 43 42,8 2,1 58 42 43 44 42 43 43 44 43 43,0 0,8 59 45 45 45 43 43 44 45 42 44,0 1,2 60 44 43 44 43 42 42 46 43 43,4 1,3 61 41 42 44 42 42 42 44 45 42,8 1,4 62 43 43 42 43 42 42 41 43 42,4 0,7 63 42 42 43 41 43 43 42 42 42,3 0,7 64 42 42 42 41 40 42 40 41 41,3 0,9 65 40 42 40 41 40 42 40 42 40,9 1,0 66 40 43 41 42 40 40 40 40 40,8 1,2 67 44 41 40 41 41 42 40 40 41,1 1,4 68 42 40 42 40 40 42 39 38 40,4 1,5 69 42 40 42 41 42 42 40 42 41,4 0,9 70 43 43 45 43 42 43 45 43 43,4 1,1 71 42 40 41 41 42 41 38 39 40,5 1,4 72 41 42 41 41 43 41 42 46 42,1 1,7 73 42 43 42 41 42 43 41 42 42,0 0,8 74 42 40 40 41 42 42 42 41 41,3 0,9 75 40 42 42 40 38 42 39 40 40,4 1,5 76 40 43 42 43 40 40 42 42 41,5 1,3 81 77 42 40 38 42 40 40 38 40 40,0 1,5 78 40 38 40 42 42 42 44 40 41,0 1,9 79 42 40 39 43 42 43 46 46 42,6 2,5 80 46 43 47 46 44 44 44 44 44,8 1,4 81 53 52 52 49 52 52 49 49 51,0 1,7 82 44 41 46 42 40 35 35 38 40,1 4,0 83 42 42 44 40 41 38 38 38 40,4 2,3 84 42 41 45 42 43 36 38 40 40,9 2,9 85 40 41 43 43 43 37 41 40 41,0 2,1 86 42 42 40 43 45 39 43 41 41,9 1,9 87 41 42 40 42 42 40 40 42 41,1 1,0 88 42 40 40 43 43 40 41 42 41,4 1,3 89 44 42 42 40 42 38 40 40 41,0 1,9 90 45 45 46 42 41 40 39 39 42,1 2,9 91 44 44 42 42 40 44 42 42 42,5 1,4 92 46 45 42 44 45 45 42 41 43,8 1,8 93 39 40 42 37 43 45 46 39 41,4 3,2 94 35 37 40 40 42 43 40 39 39,5 2,6 95 42 42 42 38 39 42 45 47 42,1 2,9 96 36 42 44 40 38 42 40 41 40,4 2,5 97 34 35 46 43 36 36 35 36 37,6 4,4 98 36 38 38 40 36 36 34 37 36,9 1,8 99 39 35 33 35 30 35 35 36 34,8 2,5 100 39 37 35 36 30 35 37 35 35,5 2,6 101 43 40 40 37 38 36 39 42 39,4 2,4 102 41 36 39 37 42 44 44 43 40,8 3,1 103 41 38 40 42 42 43 44 44 41,8 2,1 104 40 46 43 44 43 43 43 41 42,9 1,8 105 40 45 43 45 43 39 39 41 41,9 2,5 106 39 45 43 43 43 40 43 42 42,3 1,9 107 42 43 45 45 46 43 43 43 43,8 1,4 108 39 43 45 45 44 43 44 45 43,5 2,0 109 43 42 42 42 42 42 43 43 42,4 0,5 110 42 44 44 42 41 44 44 43 43,0 1,2 111 42 43 45 45 44 45 44 44 44,0 1,1 112 44 44 43 44 43 42 44 44 43,5 0,8 113 42 43 45 45 46 47 46 45 44,9 1,6 114 45 46 47 48 48 46 45 47 46,5 1,2 115 42 43 42 46 46 46 45 46 44,5 1,9 116 39 44 45 46 45 44 47 49 44,9 2,9 117 46 44 45 48 46 47 47 49 47,0 1,6 118 48 48 48 49 48 47 47 48 47,9 0,6 119 42 45 45 45 46 48 46 44 45,1 1,7 120 45 46 48 48 46 43 45 45 45,8 1,7 121 45 46 44 45 43 44 43 43 44,1 1,1 122 45 45 46 45 45 47 48 46 45,9 1,1 123 44 43 44 45 44 44 44 44 44,0 0,5 124 42 46 44 45 46 46 44 43 44,5 1,5 125 42 43 44 42 46 45 42 42 43,3 1,6 82 126 45 47 46 45 45 45 45 45 45,4 0,7 127 42 43 46 44 45 46 45 45 44,5 1,4 128 42 42 44 45 45 45 42 43 43,5 1,4 129 32 34 35 34 34 32 35 35 33,9 1,2 130 36 33 35 35 35 33 33 35 34,4 1,2 131 36 36 36 36 35 34 35 35 35,4 0,7 132 36 36 34 36 34 32 34 35 34,6 1,4 133 36 36 36 36 35 36 37 35 35,9 0,6 134 36 38 36 35 36 35 35 33 35,5 1,4 135 30 31 30 31 31 29 31 31 30,5 0,8 136 32 33 32 35 32 34 33 35 33,3 1,3 137 33 33 35 37 36 33 35 32 34,3 1,8 138 32 33 32 36 36 34 34 34 33,9 1,6 139 31 35 35 33 33 34 34 34 33,6 1,3 140 37 36 33 35 33 34 34 34 34,5 1,4 141 34 35 36 37 34 34 33 32 34,4 1,6 142 29 30 33 28 28 29 29 29 29,4 1,6 143 34 33 34 33 35 36 37 34 34,5 1,4 144 30 30 29 28 28 27 28 28 28,5 1,1 145 30 32 30 30 27 30 32 30 30,1 1,6 146 31 32 30 30 29 30 30 31 30,4 0,9 147 29 28 28 30 31 30 30 31 29,6 1,2 148 28 29 29 30 30 28 29 30 29,1 0,8 Tabla A 4. Cambios en las temperaturas de la Pila D durante la evolución del proceso de compostaje. SECCION 1 Día T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 PROM 1 DESV EST 1 22 18 21 22 20 20 19 20 20,3 1,4 2 50 51 51 51 53 53 52 53 51,8 1,2 3 54 55 55 56 55 56 54 54 54,9 0,8 4 58 62 61 62 62 61 60 60 60,8 1,4 5 60 60 61 62 62 62 63 63 61,6 1,2 6 63 60 62 62 63 65 64 64 62,9 1,6 7 62 60 60 63 62 60 62 64 61,6 1,5 8 60 61 60 60 60 61 62 63 60,9 1,1 9 60 61 59 60 60 61 61 64 60,8 1,5 10 60 63 63 63 64 65 62 63 62,9 1,5 11 61 63 62 64 64 64 64 63 63,1 1,1 12 63 64 63 63 65 67 63 65 64,1 1,5 13 63 63 64 64 65 65 64 65 64,1 0,8 14 64 64 62 64 64 65 64 66 64,1 1,1 15 65 64 63 63 63 65 64 64 63,9 0,8 16 64 64 63 62 61 62 63 65 63,0 1,3 17 60 63 64 65 64 65 65 64 63,8 1,7 18 60 62 62 61 62 63 60 60 61,3 1,2 19 60 63 63 65 66 63 62 60 62,8 2,1 20 61 61 63 60 60 60 61 62 61,0 1,1 21 44 48 46 44 46 46 44 44 45,3 1,5 83 22 45 48 48 47 48 46 50 48 47,5 1,5 23 45 46 46 49 50 50 49 50 48,1 2,1 24 50 50 51 55 50 49 50 52 50,9 1,9 25 53 53 52 51 51 52 51 53 52,0 0,9 26 52 50 59 48 49 46 50 51 50,6 3,9 27 48 48 48 47 48 47 48 47 47,6 0,5 28 48 50 46 46 48 48 50 46 47,8 1,7 29 46 48 48 48 48 50 50 48 48,3 1,3 30 47 49 50 48 48 51 49 49 48,2 1,2 31 48 50 51 49 49 50 47 52 49,5 1,6 32 49 49 48 49 49 50 48 49 48,9 0,6 33 48 49 47 49 48 51 48 50 48,8 1,3 34 48 47 47 49 46 47 48 48 47,5 0,9 35 48 47 47 49 46 47 48 48 47,5 0,9 36 48 48 46 48 48 46 49 48 47,6 1,1 37 48 48 49 49 48 47 47 48 48,0 0,8 38 49 48 49 49 49 47 48 47 48,3 0,9 39 47 47 47 48 49 48 47 47 47,5 0,8 40 48 47 48 49 49 47 47 47 47,8 0,9 41 49 47 48 47 47 48 47 46 47,4 0,9 42 48 47 48 48 50 46 48 46 47,6 1,3 43 48 47 49 48 48 48 47 48 47,9 0,6 44 47 47 46 47 48 48 49 47 47,4 0,9 45 45 47 48 47 48 47 48 47 47,1 1,0 46 48 47 48 48 49 48 48 49 48,1 0,6 47 47 47 49 47 50 49 46 48 47,9 1,4 48 46 48 48 49 50 48 48 46 47,9 1,4 49 44 46 46 48 50 47 48 48 47,1 1,8 50 46 47 47 47 48 48 46 49 47,3 1,0 51 49 47 46 47 48 48 48 48 47,6 0,9 52 47 47 46 48 48 48 47 48 47,4 0,7 53 49 47 47 47 47 47 47 47 47,3 0,7 54 48 48 47 47 48 51 48 48 48,1 1,2 55 47 49 48 47 50 50 49 48 48,5 1,2 56 46 48 50 50 48 49 51 48 48,8 1,6 57 48 50 48 50 51 46 48 46 48,4 1,8 58 48 48 47 47 48 51 49 49 48,4 1,3 59 47 49 48 47 50 50 49 48 48,5 1,2 60 48 48 47 48 49 48 49 47 48,0 0,8 61 45 46 46 46 47 48 48 47 46,6 1,1 62 46 49 47 47 46 48 48 48 47,4 1,1 63 47 49 46 48 49 48 48 50 48,1 1,2 64 48 50 46 48 48 50 50 46 48,3 1,7 65 48 48 48 49 50 49 48 49 48,6 0,7 66 48 48 50 50 48 48 50 48 48,2 1,0 67 47 48 49 49 46 47 48 48 47,8 1,0 68 48 46 47 47 49 47 48 48 47,5 0,9 69 45 48 46 48 48 49 47 48 47,4 1,3 70 47 46 46 48 46 49 47 49 47,3 1,3 71 48 46 48 49 46 47 48 47 47,4 1,1 72 47 48 48 48 46 46 47 49 47,4 1,1 73 46 46 48 48 47 47 46 48 47,0 0,9 74 45 47 47 47 48 47 46 45 46,5 1,1 84 75 48 46 45 48 49 46 46 46 46,8 1,4 76 48 46 45 48 49 46 46 46 46,8 1,4 77 48 46 45 47 46 45 45 46 46,0 1,1 78 47 47 46 46 44 45 45 46 45,8 1,0 79 47 47 46 46 44 45 45 46 45,8 1,0 80 46 49 46 47 47 47 46 46 46,8 1,0 81 47 48 45 45 46 47 48 47 46,6 1,2 82 47 48 45 45 45 46 47 46 46,1 1,1 83 49 49 52 50 49 49 52 51 50,1 1,4 84 48 46 50 53 50 50 52 50 49,9 2,2 85 50 48 48 52 51 49 52 52 50,3 1,8 86 52 51 49 50 49 48 48 50 49,6 1,4 87 52 51 51 48 50 50 50 50 50,3 1,2 88 50 50 49 49 49 49 46 49 48,9 1,2 89 50 48 48 48 47 49 46 47 47,9 1,2 90 50 48 48 48 47 49 47 46 47,9 1,2 91 48 50 46 48 47 48 48 50 48,1 1,4 92 48 47 48 48 48 50 48 46 47,9 1,1 93 48 50 49 48 49 52 50 51 49,6 1,4 Anexo B. Cambios en el porcentaje de humedad y sólidos totales en las Pilas A y D durante el proceso de compostaje. Tabla B 1. Humedades registradas en la Pila A a diferentes tiempos del proceso de compostaje (días) Muestras Humedad 1 (%) Humedad 2 (%) Humedad 3 (%) PROM DES EST Lodo 84,93 85,08 85,01 85,01 a 0,08 0 59,70 63,06 59,30 60,69 ab 2,07 30 54,50 59,28 56,89 56,89 b 2,39 60 57,96 57,39 57,68 57,68 ab 0,29 120 58,05 61,88 60,15 60,03 ab 1,92 Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. Tabla B 2. Análisis de Sólidos totales en la Pila A a diferentes tiempos del proceso de compostaje (días). Muestra ST 1 (%) ST 2 (%) ST 3 (%) PROM DES EST Lodo 15,07 14,92 14,99 14,99 a 0,08 0 40,30 36,94 40,70 39,31 ab 2,07 30 45,50 40,72 43,11 43,11 b 2,39 60 42,04 42,61 42,32 42,32 ab 0,29 120 41,95 38,12 39,85 39,97 ab 1,92 Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. 85 Tabla B 3. Humedades registradas en la Pila D a diferentes tiempos del proceso de compostaje (días) Muestra Humedad 1 (%) Humedad 2 (%) Humedad 3 (%) PROM DES EST Lodo 84,93 85,08 85,01 85,01 a 0,08 0 55,45 53,89 56,98 55,44 a 1,55 15 40,6 37,97 39,29 39,29 a 1,32 30 41,1 34,47 37,76 37,76 a 3,29 45 39,3 36,02 37,66 37,66 a 1,65 60 35,58 39,24 37,41 37,41 a 1,83 75 33,09 44,19 38,64 38,64 a 5,55 90 53,54 50,06 52,96 52,19 a 1,86 Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. Tabla B 4. Análisis de Sólidos totales en la Pila D a diferentes tiempos del proceso de compostaje (días) Muestra ST 1 (%) ST 2 (%) ST 3 (%) PROM DES EST Lodo 15,07 14,92 14,99 14,99 a 0,08 0 44,55 46,11 43,02 44,56 a 1,55 15 59,40 62,03 60,71 60,71 a 1,32 30 58,95 65,53 62,24 62,24 a 3,29 45 60,69 63,98 62,34 62,34 a 1,65 60 64,42 60,76 62,59 62,59 a 1,83 75 66,91 55,81 61,36 61,36 a 5,55 90 46,46 49,94 47,04 47,81 a 1,86 Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. Anexo C. Cambios en el pH en las Pilas A y D durante el proceso de compostaje. Tabla C 1. pH registrados en la Pila A a diferentes tiempos del proceso de compostaje (días) Muestra pH 1 pH 2 pH 3 PROM DES EST 0 6,2 6,5 6,4 6,4 0,2 10 8,0 7,9 8,1 8,0 0,1 30 8,4 8,2 8,3 8,3 0,1 60 8,8 8,9 8,7 8,8 0,1 120 6,8 7,2 7,2 7,1 0,2 86 Tabla C 2. pH registrados en la Pila D a diferentes tiempos del proceso de compostaje (días) Muestra pH 1 pH 2 pH 3 PROM DES EST 0 6,3 6,3 6,2 6,2 0,06 15 8,4 7,8 8 8,0 0,31 30 8,3 8,6 8,2 8,2 0,21 45 7,2 7 7 7,0 0,12 60 7 6 6,8 6,8 0,53 75 6,6 6,5 6,6 6,6 0,06 90 6,5 6 6,4 6,4 0,26 Anexo D. Cambios en la tasa de producción de CO2 registradas durante el proceso de compostaje de las Pilas A y D. Tabla D 1. Tasa de evolución de CO2 registrada en la Pila A a diferentes tiempos del proceso de compostaje (días) Muestra TR 1 (mg CO2/g m.s.día) TR 2 (mg CO2/g m.s.día) TR 3 (mg CO2/g m.s.día) PROM DES EST 0 1,38 1,51 1,42 1,44 0,07 30 0,89 1,20 1,23 1,11 0,19 60 0,39 0,44 0,43 0,42 0,03 120 0,42 0,39 0,40 0,40 0,02 Tabla D 2. Tasa de evolución de CO2 registrada en la Pila D a diferentes tiempos del proceso de compostaje (días) Muestra TR 1 (mg CO2/g m.s.día) TR 2 (mg CO2/g m.s.día) TR 3 (mg CO2/g m.s.día) PROM DES EST 0 1,38 1,42 1,32 1,37 0,05 15 1,27 1,43 1,35 1,35 0,08 30 1,25 1,50 1,38 1,38 0,13 45 0,62 0,64 0,60 0,62 0,02 60 0,65 0,63 0,68 0,65 0,03 75 0,60 0,62 0,68 0,63 0,04 90 0,64 0,68 0,68 0,67 0,02 87 Anexo E. Cambios en el cuociente metabólico durante el proceso de compostaje de las Pilas A y D. Tabla E 1. Cuociente metabólico registrado en la Pila A a diferentes tiempos del proceso de compostaje Muestra TR (mg CO2/g m.s.día) CB (mg CBio/g m.s.) q CO2 (mg CO2/ mg CBio.día) PROM DES EST 1,38 5,83 0,24 1,51 4,42 0,34 0 1,42 5,13 0,28 0,29 0,05 0,89 3,86 0,23 1,20 3,25 0,37 30 1,23 3,56 0,35 0,32 0,07 0,39 8,55 0,05 0,44 13,44 0,03 60 0,43 11,00 0,04 0,04 0,01 0,42 7,55 0,06 0,39 3,05 0,13 120 0,40 5,30 0,08 0,09 0,04 Tabla E 2. Cuociente metabólico registrado en la Pila A a diferentes tiempos del proceso de compostaje Muestra TR (mg CO2/g m.s.día) CB (mg CBio/g m.s.) qCO2 (mg CO2/ mg CBio.día) PROM DES EST 1,27 5,78 0,22 1,43 12,12 0,12 15 1,35 8,95 0,15 0,16 0,05 1,25 8,63 0,14 1,50 4,80 0,31 30 1,38 6,72 0,21 0,22 0,08 0,62 3,85 0,16 0,64 2,33 0,27 45 0,60 3,09 0,19 0,21 0,06 0,65 2,42 0,27 0,63 1,92 0,33 60 0,68 2,17 0,31 0,30 0,03 0,60 12,62 0,05 0,62 13,59 0,05 75 0,68 13,11 0,05 0,05 0,00 0,64 7,75 0,08 0,68 7,92 0,09 90 0,68 7,84 0,09 0,09 0,00 88 Anexo F. Cambios en el porcentaje de Sólidos Volátiles durante el proceso de compostaje para las Pilas A y D. Tabla F 1. Porcentaje de Sólidos volátiles registrados a diferentes tiempos del proceso de compostaje de la Pila A (días). Muestra SV 1 (%) SV 2 (%) SV 3 (%) PROM DES EST Lodo 72,08 71,43 71,75 71,75 ab 0,33 0 77,77 79,26 77,85 78,29 a 0,84 30 70,2 70,61 70,39 70,39 ab 0,22 60 64,46 66,01 65,23 65,23 ab 0,78 120 57,88 62,19 53,66 57,91 b 4,27 Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. Tabla F 2. Porcentaje de Sólidos volátiles registrados a diferentes tiempos del proceso de compostaje de la Pila A (días). Muestra SV 1 (%) SV 2 (%) SV 3 (%) PROM DES EST Lodo 72,08 71,43 71,75 71,75 ab 0,33 0 74,92 76,23 78,06 76,40 a 1,58 15 69,79 57,93 63,86 63,86 ab 5,93 30 62,0 63,91 62,96 62,96 ab 0,95 45 62,4 63,37 62,89 62,89 ab 0,49 60 56,09 65,21 60,65 60,65 ab 4,56 75 62,61 52,73 57,67 57,67 ab 4,94 90 45,1 52,54 55,95 51,20 b 5,55 Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. Anexo G. Cambios en el porcentaje de Carbono soluble en agua durante el proceso de compostaje de las Pilas A y D. Tabla G 1. Fracción de carbono soluble en agua a diferentes tiempos del proceso de compostaje de la Pila A (días). Muestra CSA 1 (%) CSA 2 (%) CSA 3 (%) PROM DES EST Lodo 36,71 38,10 37,41 37,41 a 0,70 0 10,67 8,10 9,39 9,39 b 1,29 30 8,10 9,78 8,94 8,94 b 0,84 60 8,10 8,00 8,05 8,05 b 0,05 120 5,82 4,83 5,33 5,33 c 0,50 Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según test de Tukey a un nivel de significancia del 5%. 89 Tabla G 2. Fracción de carbono soluble en agua a diferentes tiempos del proceso de compostaje de la Pila D (días). Muestra CSA 1 (%) CSA 2 (%) CSA 3 (%) PROM DES EST Lodo 36,71 38,10 37,41 37,41 a 0,70 15 14,83 15,33 15,08 15,08 b 0,25 30 14,24 13,84 14,04 14,04 ab 0,20 45 10,77 11,27 11,02 11,02 ab 0,25 60 9,39 8,69 9,04 9,04 ab 0,35 75 7,11 6,91 7,01 7,01 ab 0,10 90 6,71 7,50 7,11 7,11 ab 0,40 Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. Anexo H. Cambios en el porcentaje de Índice de germinación durante el proceso de compostaje para las Pilas A y D. Tabla H 1. Porcentaje de Índice de Germinación a diferentes tiempos del compostaje de la pila A Muestra IG 1 (%) IG 2 (%) IG 3 (%) PROM DES EST Lodo 41,01 28,55 39,71 36,42 ab 6,85 0 103,19 120,43 118,84 114,15 ab 9,53 30 18,84 17,51 15,34 17,23 a 1,77 60 106,81 84,92 92,32 94,68 ab 11,13 120 121,47 113,05 128,94 121,15 b 7,95 Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%. Tabla H 2. Porcentaje de Índice de Germinación a diferentes tiempos del compostaje de la pila D Muestra IG 1 (%) IG 2 (%) IG 3 (%) PROM DES EST Lodo 41,01 28,55 39,71 36,42 a 6,85 0 124,23 114,65 108,18 115,69 ab 8,08 15 70,26 56,94 65,78 64,33 ab 6,78 30 116,6 79,88 95,14 97,22 ab 18,47 45 97,3 118,06 109,18 108,16 ab 10,44 60 109,87 127,42 99,86 112,38 ab 13,95 75 118,23 128,56 107,88 118,22 ab 10,34 90 159,55 128,12 143,33 143,67 b 15,72 Letras iguales indican que no hay diferencias significativas según prueba no paramétrica de Kruskal - Wallis a un nivel de significancia del 5%.