El compostatge.manresa febrer 2012

El Compostatge com a eina didàctica

Josep Saña

Manresa, 29 de febrer de 2012

TROBADES AMB LES CIÈNCIES EXPERIMENTALS

2

Idees Bàsiques sobre el Compostatge El compostatge és un sistema :

Tan antic com l’agricultura.

Que es va sistematitzar fa mig segle.

Que ha près relevància darrerament per la necessitat de buscar solucions a la gestió dels residus orgànics urbans.

Té un fonament molt simple i és molt robust i versàtil, de manera que:

pot aplicar‑se a molts tipus de materials i mescles,

a escales de treball ben distintes i

emprant equips molt o gens sofisticats.

El Compostatge com a eina didàctica. Febrer 2012

3

Idees Bàsiques sobre el Compostatge

El compostatge :

És una biotecnologia en quant correspon a una explotació industrial del potencial dels microorganismes.

És una ecotecnologia perquè facilita:


el retorn al sòl de la matèria orgànica i dels nutrients vegetals, introduint‑la de nou en els cicles biològics

l’eliminació de residus

4

Definició del Procés de Compostatge

El compostatge és un sistema :

de tractament en fase sòlida

de materials orgànics biodegradables,

basat en una activitat microbiològica complexa,

realitzat en condicions controlades (sempre aeròbies i majoritàriament termòfiles)

i que genera un producte estable que es pot emmagatzemar sense inconvenients, i sanitàriament higienitzat.

Aquest producte :

És habitualment utilitzable com adob, esmena o substrat en agricultura o jardineria, i se l’anomena compost.

Ocasionalment pot ser un producte inapropiat per a usos agrícoles, i és el que a vegades rep el nom de compost gris.


5

El Procés de Compostatge

AIGUA

MATÈRIA ORGÀNICA

DEGRADABLE

MATÈRIA ORGÀNICA

NO DEGRADABLEMATÈRIA MINERAL

AIGUA

MATÈRIA ORGÀNICA

NO DEGRADABLE

MATÈRIA MINERAL

Degradació de la M.O.Degradació de la M.O.Degradació de la M.O.Degradació de la M.O.

MicroorganismesMicroorganismesMicroorganismesMicroorganismes

Productes de descomposició: COProductes de descomposició: CO22; H; H22O i NHO i NH33Productes de descomposició: COProductes de descomposició: CO22; H; H22O i NHO i NH33

ENERGIA: CALORENERGIA: CALORENERGIA: CALORENERGIA: CALOR

QQ11 : Escalfar aire circulant : Escalfar aire circulantQQ11 : Escalfar aire circulant : Escalfar aire circulant

QQ22 : Evaporar aigua : Evaporar aiguaQQ22 : Evaporar aigua : Evaporar aigua

QQQQ

OO22 (aire) (aire)OO22 (aire) (aire)


6

Avantatges (sentit) del Compostatge de Residus Sòlids

El producte final:

És fàcil i còmode d’emmagatzemar: matèria orgànica estabilitzada:

Menys molèsties al veïnat.

S’amplia el ventall d’usuaris potencials.

Està higienitzat:

Eliminació de patògens animals i humans i destrucció de larves d’insectes: millora de la salut.

Eliminació de patògens vegetals.

Eliminació de llavors de males herbes: reducció de costos de desherbat.


7

Avantatges (sentit) del compostatge de Residus Sòlids

El producte final:

És menys voluminós:


8

Reducció de volum durant el compostatge de deshidratat de purí

de vaca

0

20

40

60

80

100

0 40 80 120 160

Dies

%V

in

icia

l


9

Reducció de volum durant el compostatge 100 kg totals

A- MATERIAL DE PARTENÇA 20% Matèria seca 85% Matèria orgànica (sobre pes sec) Relació Carboni/Nitrogen = 34

B- COMPOST FRESC 32 kg totals 34% Matèria seca 73% Matèria orgànica (poc humificada) Relació Carboni/Nitrogen = 16

C- COMPOST MADUR 16 kg totals 50% Matèria seca 62,5% Matèria orgànica (molt humificada) Relació Carboni/Nitrogen = 10

80 kg aigua

21 kg aigua

8 kg aigua

17 kg MO

8 kg MO

5 kg MO

3 kg MM

3 kg MM

0,25 kg N

0,25 kg N

0,25 kg N

3 kg MM


10


El producte final:


Increment de la capacitat d’emmagatzematge.

Reducció dels costos d’aplicació del producte.


11


El producte final:


Increment de la capacitat d’emmagatzematge.

Reducció dels costos d’aplicació.

Reducció dels costos d’exportació de nutrients.


12

El procés de compostatge en sentit estricte Finalitat:

Convertir un residu orgànic en un adob o en un millor adob.

Conservant al màxim els nutrients.

Minimitzant els problemes que el residu pugui generar

Definició: Estabilització microbiològica de residus orgànics sòlids en condicions aeròbies, controlades i amb una fase d’alta temperatura (termòfila)

Estabilització (humificació incomplerta).

Microbiològica (ni química ni física)

En presència d’aire (no anaeròbia)

Amb fase termòfila per higienitzar.

Sota condicions controlades.


13

El procés de compostatge casolà

Estabilització de la MO: SI

Microbiològica: SI

Aeròbia: No sempre ni a tot arreu

Amb fase termòfila per higienitzar: Gairebé mai

Sota condicions controlades: Molt observat


14

Evolució d’alguns paràmetres descriptius del procés de compostatge

Evolució de la temperatura i la humitat de la massa durant el compostatge de deshidratat de purí de vaca.

20

30

40

50

60

0 40 80 120 160Dies

Te

mp

era

tura

(ºC

)

40

50

60

70

80

90

% H

um

ita

t

Temperatura

% Humitat


15


Evolució de la temperatura de la massa durant el compostatge de fems de conill.

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

0 10 20 30 40 50 60Dies de procés

Tem

per

atu

ra º

C

Pila fems mares

Pila fems setembre a gener 2005Pila fems gener 2005 a juny


16


Disminució de la concentració de matèria orgànica, expressada sobre mostra seca, durant el compostatge de

deshidratat de purí de vaca.

75

80

85

90

95

0 40 80 120 160

Dies

% M

atè

ria

org

ànic

a s

ms


EL COMBUSTIBLE DEL PROCÉS

17


Evolució del Grau d’Estabilitat de la matèria orgànica durant el compostatge d’un deshidratat de purí de vaca.

25

30

35

40

45

50

0 40 80 120 160

Dies

% G

rau

d'E

sta

bili

tat


18


Evolució de la salinitat, expressada com a conductivitat elèctrica, en el compostatge d’un deshidratat de purí de vaca.

0

1

2

3

4

5

0 40 80 120 160

Dies

Co

nd

uct

ivit

at e

lèct

rica

(d

S/m

)


19

Condicions generals per a un bon desenvolupament del procés de compostatge

Afavorir al màxim les condicions adequades al desenvolupament dels microorganismes.

Sempre que sigui possible, conservar els elements fertilitzants que contenen els residus.

Evitar problemes ambientals i molèsties.


El compostatge casolà ho compleix força bé¡¡¡

20

Condicions generals per a un bon desenvolupament del procés de compostatge de

Residus Sòlids


pH inicial entre 6 i 8. SI Població microbiana inicial. SI Suficient matèria orgànica degradable. SI, però amb comentaris Assegurar uns nivells mínims d’Oxigen. No sempre ni arreu

Necessitat d’un material estructurant per donar‑li porositat. Recomanable Mantenir la temperatura dins dels marges adequats. Aquí hi ha el problema Humitat adequada (ni poca ni massa). A l’inici, SI


21


Residus Sòlids Afavorir al màxim les condicions adequades al desenvolupament dels

microorganismes.

Assegurar uns nivells mínims d’O2 (superiors al 10%)


22

Variació dels nivells d’oxigen a l’interior d’un residu orgànic de 2 i 8 dies d’edat, després

d’un volteig

3

6

9

12

15

18

21

0 10 20 30 40 50 60

Minuts

% O

2

Material de 2 diesMaterial de 8 dies

El volteig no és suficient

Necessitat de ventilació forçada durant les primeres setmanes de procés

Els sistemes casolans de compostatge no tenen sistema de ventilació forçada


23

Evolució al llarg del temps de la concentració d’Oxigen a l’interior de dues piles del mateix fem, la una estàtica amb aireig forçat i l’altra

sotmesa a volteigs freqüents

0

5

10

15

20

25

0 40 80 120 160

Dies

%O

2

Pila estàtica amb ventilació forçada

Pila voltejada


24

Aspecte de l’interior d’una pila de deshidratat de purí de vaquí després de 7 dies de ventilació forçada. El color marró

fosc de tot el perfil de la pila indica una important transformació microbiana, impulsada per una elevada

concentració d’oxigen


25

Aspecte de l’interior d’una pila de deshidratat de purí de vaquí després de 7 dies de procés sense ventilació forçada. L’efecte xemeneia no ha aconseguit mantenir una concentració suficient d’oxigen a l’interior de la pila, i el material ha evolucionat poc, mantenint el seu color verdós original. En canvi, la part superficial de la pila –uns 20‑25 cm‑ ha patit una important transformació microbiana –color marró fosc‑ perquè la concentració d’oxigen s’hi ha mantingut alta perquè s’ha difós des de la superfície


26

Evolució de la temperatura de 2 piles del mateix fem sotmeses a diferents

manipulacions

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Dies

Te

mp

era

tura

(ºC

)

Airejada no voltejada

Voltejada

VolteigVolteig

VolteigVolteig

Final de l'aireig


27

Percentatge de la matèria orgànica present inicialment en el deshidratat de purí vaquí que

descompon al llarg del compostatge, segons les condicions en que es duu a terme aquest procés

(Lloreda‑2004)

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50 60

Dies de procés

% M

atè

ria

Org

àn

ica

de

sc

om

po

sta

re

sp

ec

te M

O in

icia

l

Airejada

Voltejada


28


Residus Sòlids Afavorir al màxim les condicions adequades al desenvolupament dels

microorganismes.

Assegurar uns nivells mínims d’O2 (superiors al 10%)

Millor remenar que no fer-ho:

• Es renova la part superficial, més oxigenada i freda, per la interior, més calenta però que ha evolucionat amb poc oxigen.• S’esponja el material, cosa que afavoreix la instauració de l’efecte xemeneia. (en el compostadors casolans hi ha el problema de la T) • Té un cert efecte trinxant, que facilita l’atac microbià.


29


Residus Sòlids


Recomanable un material estructurant –estella- per augmentar la porositat i facilitar l’efecte xemeneia.


30


Residus Sòlids


Mantenir la temperatura dins dels marges adequats. Una fase d’higienització a T elevades,

Una temperatura entre 40 i 50ºC per afavorir l’activitat microbioana i l’efecte xemeneia.


31

Relació Superfície/Massa


32


Residus Sòlids


Humitat adequada (ni poca ni massa).

Massa humitat: poca porositat i elevada calor específica.

Poca humitat: poca activitat microbiana.

Una referència: entre 40 i 60%.


33

El compostatge casolà: un resum

Limitacions:

Si s’aporta el residu orgànic poc a poc, no hi ha prou energia per arribar a la fase termòfila: No hi ha higienització i procés és més lent.

Si s’aporta el residu orgànic en massa, acostuma a faltar Oxigen: Risc de males olors i procés és més lent.


A controlar: la humitat

Correcta a l’inici.

Risc de que s’assequi el material en avançar el procés.

Malgrat les limitacions:

Amb el temps s’aconsegueix estabilitzar la matèria orgànica: S’obté compost però no higienitzat

´És un procés molt didàctic.

34

Un Compostador per realitzar assaigs


Caixa de 100-150 L de capacitat

´De material resistent a l’aigua (plàstic, aglomerat DM, metall)

Aillada.

Amb punts de mesura de la T de l’aire d’entrada, de sortida i de la massa.

Amb un ventilador temporitzat.

Sofisticacions: control de la ventilació per la temperatura

Ventilador temporitzat

Punt de mesura de T

Xemeneia

Punt de mesura de T ZONA AMB EL

MATERIAL EN COMPOSTATGE

Sortida aire calent i

pobre en O2

Entrada d'aire fresc i fred

Planxa perforada

Tapa practicable

Desguàs de lixiviat

Càmara de repartiment d'aire

35

Un exemple d’assaig en minicompostador: L’efecte de la ventilació forçada

Comprovar si:

La descomposició de la matèria orgànica és més ràpida quan el compostatge es realitza amb aportació forçada d’aire.

Canvia l’aspecte final del producte segons s’hagi aplicat o no ventilació forçada.


Material: Planta de blat de moro tendre trinxada –per ensitjar-

Material homogeni, reproduible i trinxat.

Humitat i relació C/N semblant a la de la matèria orgànica dels residus urbans.

També serviria la gespa.

2 assaigs successius en el mateix compostador i idèntic material:

Un amb ventilació forçada.

L’altre amb el tiratge natural de l’efecte xemeneia.

36


Paràmetres quantitatius:

Masses inicials i finals

Volums inicials, intermedis i finals

Humitat inicial i final

Temperatures (freqüència més o menys diària):


Paràmetres qualitatius:

Aspecte (color, olor, pH,...) del producte final

De l’aire d’entrada

De l’aire de sortida

En diferents punts de la massa.

37



Indicadors (per a un mateix període de temps de procés):

% Reducció de volum: quan més elevat sigui, més actiu el procés.

% Pèrdua de massa: quan més elevat sigui (aigua evaporada de l’aigua i matèria orgànica descomposta), més actiu el procés.

% d’aigua evaporada: quan més elevat sigui la quantitat d’aigua evaporada, més energètic el procés.

% de matèria seca perduda: quan més elevat sigui, més gran haurà estat la descomposició de materia orgànica.

Aigua evaporada/ matèria seca descomposta: és un índex de l’energia generada en el procés.

38



0

10

20

30

40

50

60

70

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

Hores

Tem

per

atu

ra (

ºC)

T mitjana compost

T compost a dalt

T compost al mig

T compost a baix

T aire entrada

T aire sortida

39



Reducció del volum al llarg del proces aeròbi

24/08/05

31/08/05

04/09/05

11/09/05

19/09/05

31/10/05

03/12/05

0

50

100

150

200

250

16/08/05 05/09/05 25/09/05 15/10/05 04/11/05 24/11/05 14/12/05

litresReducció del volum al llarg del procés anaerobic

214,95

178,92

149,10142,88

109,687

73,125

0

50

100

150

200

250

25/09/05 05/10/05 15/10/05 25/10/05 04/11/05 14/11/05 24/11/05 04/12/05 14/12/05

Litres

40



0

10

20

30

40

50

60

70

80%

Pèr

dua

devo

lum

% P

èrdu

a de

mas

sa

% P

èrdu

ad'

aigu

a

% P

èrdu

a de

Mat

èria

Org

ànic

a

Aig

uaev

apor

ada/

MS

desc

ompo

sta

Aeració forçada

Sense aeració forçada

El compostatge.manresa febrer 2012

Education

Transcript of El compostatge.manresa febrer 2012