Utilización de residuos inertes y fermentables en la elaboración de suelos artificiales
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UTILIZACIÓN DE RESIDUOS INERTES Y FERMENTABLES EN
LA ELABORACIÓN DE SUELOS ARTIFICIALES
CONVOCATORIA EKINBERRI
Nº EXPEDIENTE: 7/12/EK/2005/39
Departamento de Agroecosistemas y Recursos Naturales
Utilización de residuos inertes y fermentables en la elaboración de suelos artificiales
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INTRODUCCIÓN
La cantidad de residuos producidos por el hombre se ha visto incrementada de
forma considerable en los últimos tiempos. La sociedad exige objetivos de producción
y calidad cada vez más altos y esto desencadena mayores volúmenes de residuos,
con el consiguiente aumento de los riesgos de contaminación por parte de los mismos.
Así, la obligatoriedad de la depuración de las aguas residuales en los núcleos urbanos
propuesta en la nueva Directiva europea (Directiva 91/271/CEE) está incrementando
enormemente esta situación y obligando a utilizar nuevas extensiones de suelos para
su gestión, dado que existe una mayor presión legislativa sobre el vertido a sistemas
fluviales, aguas marinas costeras, y el incremento de los costes en la gestión a través
de los vertederos controlados y procesos de incineración. En este sentido, la UE ha
establecido unos principios generales como marco para que los Estados Miembros
definan su estrategia relativa a la gestión de los residuos de la manera más sostenible
posible (Directiva 442/75/CEE y su enmienda 156/91/CEE; y la nueva Directiva
2006/12/EC), que establecen un orden de gestión en el que se prioriza la minimización
seguida de la reutilización, reciclado, valorización energética y por último, el vertido
con garantías sanitarias. Esta jerarquización de opciones se ha venido incorporando a
la legislación española, tal y como aparece contemplada en la Ley de Residuos
10/1998, del 21 de abril. Aspectos a definir mejor son entre otros, qué procedimientos
de gestión deben utilizarse, cuáles son los costes económicos de cada proceso, y
cuáles son sus efectos en el sistema ambiental.
Para conseguir una correcta reutilización y el reciclado de residuos deben
desarrollarse nuevos y más eficientes métodos de utilización y valorización de éstos
que permitan la rápida integración de sus componentes en los ciclos biogeoquímicos
superficiales de forma sanitaria y ambientalmente correcta. Sin duda, gran parte de
estos objetivos pueden realizarse a través de los sistemas edáficos pero, en todo
caso, debe realizarse de forma compatible con la conservación de la calidad y
funciones relevantes de estos sistemas. La Estrategia Temática Europea para la
Protección del Suelo (Van Camp y col., 2004) señala que la producción de materia
orgánica exógena en Europa supera ya los 1000 millones de toneladas al año,
exigiendo la adopción de medidas de gestión eficaces que eviten o mitiguen el
deterioro de los sistemas superficiales es decir, del agua, aire, suelo y biota, pero con
una capacidad de amortiguación finita y diferente para cada tipo de suelo que debe ser
conocida, conservada y en lo posible, mejorada. La utilización del suelo como
depuradora o almacén de residuos es una opción cuya viabilidad pasa por la garantía
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de la sostenibilidad de sus funciones. Ello exige un conocimiento preciso de la
capacidad depuradora para cada tipo de contaminante en cada tipo o proceso que se
realice y de los efectos ambientales de los diferentes componentes añadidos. A pesar
de ello, los conocimientos disponibles indican que (i) una adecuada gestión ambiental,
(ii) la recuperación de suelos contaminados y/o degradados, (iii) el reciclaje de
nutrientes esenciales, y (iv) el incremento de la cantidad y estabilidad de carbono
orgánico acumulado en suelos y biomasa pueden lograrse en gran medida a través de
una gestión adecuada de determinados residuos potenciando en esta concepción
integral tanto la mejora de la calidad ambiental como la economía de los diferentes
procesos.
La adición antrópica de restos orgánicos al suelo a lo largo de la historia ha
sido una consecuencia natural y lógica de las ventajas asociadas a su adición: por una
parte, la propia eliminación de los residuos y sobre todo, por la mejora en las
condiciones físicas (estructurales) del suelo y en el incremento de la disponibilidad de
nutrientes para la biomasa del suelo y a través de ella, para las plantas cultivadas. De
esta forma, todas las culturas antiguas basaron el mantenimiento de la fertilidad de los
suelos cultivados en los aportes periódicos de sustancias orgánicas procedentes de
diferentes orígenes: restos forestales, excrementos, cadáveres, residuos de cosecha
más o menos transformados, etc., que venían a compensar las pérdidas de fertilidad y
contenido de carbono orgánico del suelo que se producían a consecuencia del laboreo
y la cosecha sin que, normalmente, se produjesen problemas en la estabilidad del
sistema por exceso de aportes. De hecho y, tal como se refleja en la clasificación de
suelos de la WRB (FAO/ISRIC/ISSS, 1998), los suelos antropogénicos se han formado
a lo largo del tiempo y en determinadas situaciones, han llegado a producir suelos de
mayor fertilidad, capacidad productiva y calidad de sus funciones que los suelos
naturales presentes en las mismas condiciones edafoclimáticas (Sombroek y col.,
1993). Es el caso de muchos suelos definidos como “Plaggen-soils” en las zonas
costeras del centro y norte de Europa o de suelos como los denominados “Terra Preta
do Indio” en Brasil, elaborados a partir de la mezcla de residuos de las actividades
humanas, incluyendo los excrementos humanos y animales en los que comienzan a
cultivar algunas tribus amazónicas. Estos suelos se incluyen dentro de la WRB
(FAO/ISRIC/ISSS, 1998) como Antrosoles y en ambos casos, su formación está
relacionada con la continua aplicación de residuos orgánicos. Sin embargo, durante
las últimas décadas se han producido problemas medioambientales relacionados con
la adición de residuos a los suelos debido principalmente a (i) cambios en el tipo de
residuos añadidos a los suelos (p.e., residuos industriales y urbanos) y (ii) al hecho de
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que a menudo el objetivo final de la adición de residuos a los suelos se realiza con el
objetivo de la eliminación de los residuos más que para incrementar los suelos.
En este proyecto de investigación se parte como hipótesis inicial de que la elaboración
de suelos a partir de residuos puede ser una alternativa importante y viable para
reutilizar productos de desecho y restaurar
áreas degradadas y, al mismo tiempo,
reciclar nutrientes esenciales y estabilizar la
materia orgánica presente en estos
residuos, siempre que estos sean de calidad
adecuada y se apliquen de acuerdo con las
“buenas prácticas”. Los problemas
ambientales pueden evitarse si las
características de los materiales utilizados,
así como la evolución en el tiempo de las
mezclas obtenidas a partir de los mismos
son bien conocidas y adecuadas para tales
propósitos, y si además las características
de los productos finales obtenidos son
adecuadas para las condiciones
edafoclimáticas y para los usos del suelo del
área a restaurar.
Fig. 1: Suelo de Terra Preta do Indio (Brasil). Kämpf y Kern (2003)
Terra Preta do Indio
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Inventario de residuos del Território Histórico de Bizkaia
En una primera fase del estudio se ha llevado a cabo un inventario de residuos
del Territorio Histórico de Bizkaia. Para ello, se ha realizado una búsqueda y
recopilación de la información existente sobre los principales residuos de origen
industrial y agroalimentario generados en Bizkaia en lo referente a las cantidades
producidas y a sus características físico-químicas más importantes. Se cuenta con
información publicada por IHOBE (www.ihobe.net), por el Consorcio de Aguas de
Bilbao-Bizkaia, entre otras entidades, y por la información generada por NEIKER sobre
residuos orgánicos. En las Figuras 2, 3 y 4, y en las Tablas 1 y 2 están representadas
las cantidades de residuos orgánicos generados en Bizkaia, de los que en el presente
proyecto para la fase experimental, se han utilizado lodos de depuradora (anaerobios,
aerobios y aerobios encalados), paja de cereales y cenizas de combustión de
biomasa. Dentro de los residuos inertes generados en este territorio histórico se han
utilizado los relacionados con el sector de la fundición y metalurgia, principalmente
arenas de fundiciones, rebaba, granalladora, y escorias de acería. En un estudio
iniciado en el año 1994 dentro del sector de la fundición, se detectó que las arenas
usadas suponían el 90% de los residuos del sector, generándose 175.000 t/año de
residuos inertes. Dentro de los objetivos ambientales de este sector se incluye la
mejora de la gestión de los residuos generados y la regeneración de los residuos
inertes para su reutilización, en un principio, en el mismo sector (reutilización interna),
pero en este caso, se propone su utilización como materia prima en otro sector,
relacionado con la restauración ambiental de zonas degradadas.
Fig. 2: Cantidad de residuos con una gestión adecuada en Bizkaia. Se ha considerado que los orujos y heces de vinificación se llevan a alcoholera, que el lactosuero se destina a alimentación de ganado porcino, que las grasas y aceites de conservera también se valorizan. No se incluyen residuos que no se pudieron cuantificar a nivel municipal.
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Fig. 3: Cantidad de residuos con una gestión actual adecuada en Bizkaia (se han omitido los residuos de papelera). Se ha considerado que los orujos y heces de vinificación se llevan a alcoholera, que el lactosuero se destina a alimentación de ganado porcino y que las grasas y aceites de conserveras también se valorizan. No se incluyen residuos que no se pudieron cuantificar a nivel municipal.
Fig. 4: Cantidad de residuos con una gestión actual mejorable en Bizkaia. No se incluyen residuos que no se pudieron cuantificar a nivel municipal.
A continuación se indican, en la Tabla 1, las toneladas de lodo de depuradora
generadas en el Territorio Histórico de Bizkaia durante el año 2003, por estaciones de
depuradoras de aguas residuales (EDAR). El total de lodos asciende a más de
122.000 tm, de las cuales 77.000 se generan en la E.D.A.R. de Galindo. De estos
datos se deduce la existencia de suficiente materia prima para la posible
implementación, en un futuro, de las tecnologías que se han desarrollado en este
proyecto.
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Tabla 1: Toneladas de fango generado en las distintas EDAR del Territorio Histórico de Bizkaia (Fuente: Consorcio de Aguas Bilbao Bizkaia)
Estaciones depuradoras de Aguas Residuales
Fango Producido Año 2003EDAR
Tm seq. % Galindo 77.025,00 32,44Mungia 6.374,66 6,57Muskiz 5.631,00 4,89Amorebieta 2.492,06 39,97Durango 6.538,36 20,80Elorrio 5.208,00 4,06Bedia 8.355,00 2,90Arboleda 780,00 2,87Abanico 96,00 1,50Larrabetzu 2.169,00 1,50Urduliz 1.386,00 1,50Loiu 22,00 1,50Fika 649,00 1,50Umbe 1 25,00 1,50Umbe 2 26,00 1,50Otxandio 418,00 2,00*Kobaron -- --*Triano 22,00 2,00*El Regato 88,00 2,00*Artebakarra 42,00 2,00*Altzuste-Zeanuri 22,00 2,00Gorliz 3.070,10 5,71Güeñes 1.612,13 25,29Andrakas 20,00 1,50*Aresti II 19,00 1,50*Ubidea 22,00 1,50TOTALES 122.112,31 * Rendimiento calculado con influente estándar
En cuanto a los residuos urbanos cabe señalar que, en lo referente a los residuos
domésticos, sólo un 22% de los residuos son reciclados actualmente mientras que, en
cuanto a los Residuos Industriales, Comerciales e Instituciones Asimilables a Urbanos
(RICIA), el porcentaje es mayor, 59,30% (Tabla 2).
Tabla 2: Producción de los residuos urbanos en la provincia de Bizkaia y porcentajes de reciclaje de los Residuos Domésticos y de los Residuos Industriales, Comerciales e Instituciones Asimilables a urbanos (RICIA).
Distribución residuos urbanos en la provincia de Bizkaia
Residuos Producidos Residuos Reciclados
Residuos Domésticos 469.373 Tn 21,94% Reciclaje y
recogida selectiva Residuos Urbanos 672.569 Tn
Residuos RICIA 203.196 Tn 59,30% Reciclaje y recogida selectiva
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Inventario de suelos degradados y/o contaminados de la CAPV
Se ha recopilado información existente en cuanto a suelos degradados y/o
contaminados de la CAPV a partir de las publicaciones de IHOBE (www.ihobe.net) y
del cuarto Inventario Forestal Vasco (Tablas 3-5). De los datos que se aportan se
refleja la existencia de una superficie importante de suelos susceptibles de ser
restaurados con las mezclas que se pueden elaborar con la tecnología desarrollada en
este estudio.
Tabla 3: Superficie destinada a minería, escombreras y vertederos de la CAPV. Fuente: Inventario Forestal Nacional 2005.
Superficie destinada a los usos de Mineria-Escombreras-Vertederos (ha)
Superficie % Publicos Alaba 706 45.6Bizkaia 351 14.6Gipuzkoa 658 7.9TOTAL 1715 17.5
Tabla 4: Superficie estimada de suelos contaminados de la CAPV. Fuente: IHOBE. Superficie con suelos contaminados (ha)
Superficie % Alaba 1364 16,6Bizkaia 3521 42,8Gipuzkoa 3345 40,6TOTAL 8.230 100,0
Tabla 5: Volumen de explotaciones mineras abandonadas. Fuente: IHOBE. Superficie con suelos contaminados (m3) Volumen % Alaba 8493302 9,3Bizkaia 75195061 82,9Gipuzkoa 7053355 7,8TOTAL 90741718 100,0
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Resultados y discusión de los experimentos realizados
Tal y como se informó a la Diputación Foral de Bizkaia (DFB) en su momento,
además de la financiación recibida por parte de esta entidad, el grupo de investigación
responsable de este trabajo y liderado por la investigadora Marta Camps Arbestain ha
recibido financiación por parte del Ministerio de Medio Ambiente para trabajar en la
misma línea de investigación. La temática general de ambos proyectos de
investigación es similar, si bien los objetivos no son los mismos pero si
complementarios. Aprovechando las sinergias de ambos proyectos, en este apartado
se describe el conjunto de resultados más relevantes obtenidos durante estos dos
últimos años, siempre teniendo en cuenta que el objetivo final del proyecto financiado
por la DFB es la elaboración de estos suelos a partir de residuos aptos para la
recuperación de suelos degradados de Bizkaia Los experimentos se han llevado a
cabo en tres fases: (i) en una primera fase se han realizado incubaciones de mezclas
binarias de lodos de depuradora con otros residuos, denominados condicionantes,
dentro de los cuales se han incluido arena verde de fundición (AV), escoria de acería
(LD), granalladora (GR), rebaba ( RB), cenizas de combustión (CC) y paja de cebada
(PC) (Fig. 5); (ii) una segunda fase en la que se han realizado mezclas binarias y
mezclas de tres componentes (de arenas de fundición, escorias de acería y lodos de
depuradora) en columnas para estudiar la evolución de la composición de los
lixiviados en el tiempo, simulando una precipitación similar a la media del Territorio
Histórico de Bizkaia (Fig. 6), y (iii) una última fase en la que se han formulado mezclas
múltiples (de arenas de fundición, escorias de acería, cenizas de combustión, paja de
cebada y lodos de depuradora), a partir de los resultados obtenidos en fases
anteriores, y en las que se ha llevado a cabo la siembra de ray-grass (Fig. 7). Se eligió
esta especie por ser la más adaptada a las condiciones edafoclimáticas de los pastos
del Territorio Histórico de Bizkaia.
Fig 5: Primera fase: incubaciones de mezclas binarias a capacidad de campo y sin drenaje
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Fig 6: Segunda fase del experimento. Mezclas de dos y tres componentes con recogida de lixiviados.
Fig 7: Tercera fase del experimento con mezclas múltiples de residuos en las que se sembró ray-grass.
El primer experimento consistió en la realización de incubaciones de mezclas binarias
entre distintos tipos de lodos (lodo aerobio con cal, lodo anaerobio, y mezcla de
ambos) con distintos tipos de condicionantes (AV, LD, GR, RB, CC, y PC), en dos
proporciones distintas 85:15 y 65:35, a excepción de las mezclas con PC en las que
las proporciones fueron 99:1 y 97:3. Las muestras se incubaron durante un mes a
capacidad de campo, en tarrinas sin drenaje. El segundo experimento, consistió en
realizar mezclas de dos tipos de lodo (aerobio y anaerobio) con distintos residuos
inertes (AV, LD y mezcla de ambos residuos), en las proporciones que se indican en la
Tabla 6 con dichas mezclas se rellenaron unas columnas de lixiviación en las que se
llevaron a cabo los estudios. El experimento tuvo una duración de dos meses.
Finalmente, el tercer experimento ha consistido en la formulación de mezclas más
complejas trabajando con distintos tipos de lodos (aerobio, anaerobio, y aerobio con
cal) a los que se adicionaron cuatro condicionantes (AV; LD, CC, y PC) a todas las
mezclas pero en dos proporciones distintas (mezcla 1 y mezcla 2) (Tabla 7). Las
mezclas se dejaron estabilizar a capacidad de campo durante dos meses y
posteriormente se procedió a la siembra con ray grass.
LODO ANAEROBIOCONTROL MEZCLA 1 MEZCLA 2
LODO ANAEROBIOCONTROL MEZCLA 1 MEZCLA 2
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Tabla 6. Diferentes combinaciones de mezclas y los correspondientes proporciones utilizados en el experimento de las columnas de lixiviados (en peso seco).
Residuo orgánico Residuo inorgánico
1.- AE+AV Lodo de depuradora aerobio (56%) Arena verde (44%)
2.- AE+EA Lodo de depuradora aerobio (56%) Escoria de acería (44%)
3.- AE+AV+EA Lodo de depuradora aerobio (56%)
Arena verde (22%) y Escoria de acería (22%)
4.- AE Lodo de depuradora aerobio (100%)
5.- ANA+AV Lodo de depuradora anaerobio (56%) Arena verde (44%)
6.- ANA+EA Lodo de depuradora anaerobio (56%) Escoria de acería (44%)
7.- ANA+AV+EA Lodo de depuradora anaerobio (56%)
Arena verde (22%) y Escoria de acería (22%)
8.- ANA Lodo de depuradora anaerobio (100%)
Tabla 7. Diferentes combinaciones de mezclas y los correspondientes proporciones utilizados en el experimento de invernadero (en peso seco).
Residuo orgánico Condicionante
Control 1.- AE Lodo de depuradora aerobio (100%)
Control 2.- ANA Lodo de depuradora anaerobio (100%)
Control 3.- AEC Lodo de depuradora aerobio con cal (100%)
Arena verde (5%), Escoria de acería (10%), Ceniza (23%) y Paja (2%)
Mezcla 1.- AE+AV+EA+CC+PC
Lodo de depuradora aerobio (60%)
Arena verde (5%), Escoria de acería (10%), Ceniza (23%) y Paja (2%)
Mezcla 2.- ANA+AV+EA+CC+PC
Lodo de depuradora anaerobio (60%)
Arena verde (5%), Escoria de acería (10%), Ceniza (23%) y Paja (2%)
Mezcla 3.- AEC+AV+EA+CC+PC
Lodo de depuradora aerobio con cal (60%)
Arena verde (5%), Escoria de acería (10%), Ceniza (33%) y Paja (2%)
Mezcla 4.- AE+AV+EA+CC+PC
Lodo de depuradora aerobio (50%)
Arena verde (5%), Escoria de acería (10%), Ceniza (33%) y Paja (2%)
Mezcla 5.- ANA+AV+EA+CC+PC
Lodo de depuradora anaerobio (50%)
Arena verde (5%), Escoria de acería (10%), Ceniza (33%) y Paja (2%)
Mezcla 6.- AEC+AV+EA+CC+PC
Lodo de depuradora aerobio con cal (50%)
Arena verde (5%), Escoria de acería (10%), Ceniza (33%) y Paja (2%)
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Las conclusiones que se extraen del conjunto de estos tres experimentos son
las siguientes:
1) Las mezclas de lodos de depuradora con cenizas de combustión favorecen la
estabilización de la materia orgánica presente en los primeros, al tiempo que
aportan una fuente de carbono orgánico estable al sistema (carbón). Esto se
refleja en un aumento en el contenido total de carbono orgánico de la mezcla, así
como en una menor oxidabilidad del mismo mediante el uso de un oxidante como
es el permanganato potásico (Fig. 7).
Fig. 7: (a) Carbono orgánico total presente en las mezclas binarias después de un mes de incubación (AN+AE: mezcla de lodo anaerobio y aerobio; AN: lodo anaerobio; AE: lodo aerobio). (b) Oxidabilidad del carbono orgánico presente en las mezclas (Camps Arbestain y col., 2007). GR – Granalladora; RB – Rebaba; LD – Escoria de Acería; AV – Arena Verde; CC – Cenizas de Combustión; PC – Paja de Cebada.
Esta mayor estabilización se atribuye a los siguientes factores: (i) presencia de
aluminosilicatos amorfos en las cenizas de combustión caracterizados por su elevada
superficie reactiva y capacidad de interacción con grupos funcionales de la materia
orgánica, (ii) presencia de material carbonoso que, por un lado, aumenta el contenido
de carbono orgánico total y por otro lado, favorece la fijación de grupos funcionales de
la materia orgánica en sus superficies. La presencia de formas carbonosas se ha
constatado mediante resonancia magnética nuclear y por estudios termograviméticos
(Camps Arbestain y col., 2007). El interés medioambiental de un incremento en la
estabilización de las formas de carbono en estas mezclas es múltiple. Por un lado, el
incremento de la materia orgánica en los suelos mejora la calidad de los mismos, tanto
desde el punto de vista de sus propiedades físicas, como químicas, y biológicas. Por
otro lado, al estabilizar estas formas de C en los residuos, se impide su
descomposición (al menos, a corto plazo) mitigando las emisiones de CO2 a la
atmósfera. Además, la presencia de formas carbonosas es de gran interés, dada la
elevada estabilidad, a largo plazo (como es el caso de los suelos Terra Preta do Indio)
del C presente en las mismas (Kämpf y Cern, 2003).
C org (g kg-1) (65:35)
0
50
100
150
200
250
300
GR RB LD AV CC PC
AN+AEANAE
MnoxC/Corg (%) (65:35)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
GR RB LD AV CC PC
AN+AEANAE
a b
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2) La inmovilización del nitrógeno presente en los lodos de depuradora con la
adición de un residuo orgánico con una elevada relación C/N (paja de cebada)
(Fig. 8). Ello se atribuye a la inmovilización del N disponible de los lodos por parte
debido al crecimiento de la biomasa microbiana que tiene lugar al adicionar
materia orgánica fresca, pero deficitaria en N (paja de cebada), a los lodos de
depuradora.
De esta forma, se consigue, por un lado, evitar problemas de eutrofización de
aguas por enriquecimiento de compuestos nitrogenados lixiviados a través del
perfil y, por otro lado, la presencia de un nutriente, el N, disponible en los suelos
elaborados.
Fig. 8: Porcentaje de Nitrógeno total en las mezclas bnarias al final de un mes de incubación (AN+AE: mezcla de lodo anaerobio y aerobio; AN: lodo anaerobio; AE: lodo aerobio). GR – Granalladora; RB – Rebaba; LD – Escoria de Acería; AV – Arena Verde; CC – Cenizas de Combustión; PC – Paja de Cebada.
Las mezclas con materiales arenosos (arena de fundición, escorias de acería)
favorecen el drenaje de las columnas de lixiviación. La presencia de material inerte de
grano grueso (Tabla 8), como es el caso del presente en las escorias de acería (LD) y
las arenas de fundición (AV), favorecen el drenaje de las mezclas evitando de esta
manera que se produzcan condiciones anóxicas que impidan el crecimiento de las
plantas.
N total (g kg-1) (65:35)
0
5
10
15
20
25
GR RB LD AV CC PC
AN+AEANAE
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Tabla 6: Composición mineralógica de las escorias de acería y de las arenas de fundición utilizadas en los estudios de drenaje (Camps Arbestain y col., 2007).
Residuo Mineralogía Arena
Gruesa (%)
Arena Fina (%)
Limo (%)
Arcilla (%)
Escoria de acería-LD
Wustita (FeO), Portlandita (Ca(OH)2) Calcita (CaCO3), Larnita (Ca2SiO4)
Aragonito (CaCO3) 44.8 35.9 16.5 2.9
Arena verde de fundición
Cuarzo (SiO2), Microclima (KAlSi3O8), Bentonita (Nax(Al,
Mg)2Si4O10(OH)2-zH2O) 24.8 46.3 8.5 20.4
3) La mezcla de los lodos de depuradora con material encalante, como es la escoria
de acería (LD-slag), aumenta la capacidad de neutralización de ácidos de la
mezcla resultante (Fig. 9a). La existencia de una elevada capacidad de
neutralización de ácidos es importante cuando las condiciones edafoclimáticas de
los suelos a los que se pretende coinciden con ambientes percolantes, con
elevada pluviometría. Bajo esas condiciones, el suelo artificial que se utilice para
restaurar va a sufrir un lavado importante de bases, y ello va a inducir a un
proceso de acidificación. Dado que estas mezclas tienen un determinado
contenido de metales pesados (aunque siempre por debajo de los límites de la
legislación vigente), el que se produzca una acidificación en el sistema, va a
inducir a una movilización de los metales pesados catiónicos, tal y como se
comenta en el punto 7. Sin embargo, la cantidad de material encalante a añadir a
las mezclas debe ser la adecuada para impedir otro tipo de problemas que se
discuten en los puntos 5, 6, y 8.
Fig. 9: (a) Evolución de los valores de pH de los lixiviados a lo largo del estudio de columnas. Se observa el efecto tampón asociado a la adición de escorias de acería, (b) evolución de la concentración de NO3 en los lixiviados a lo largo del estudio de columnas (Santesteban y col., 2006). AE – Lodo Aerobio; AE+FS – Mezcla de Lodo Aerobio y Arena Verde; AE+LD – Mezcla de Lodo Aerobio y Escoria de Acería; AE+FS+LD – Mezcla de Lodo Aerobio, Arena Verde y Escoria de Acería.
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0 10 20 30 40 50 60Días
pH
AE AE+AV AE+EA AE+AV+EA
a
0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40 50 60Días
NO 3- -N
(mg
L-1)
AE AE+AV AE+EA AE+AV+EA
b
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4) Se ha observado un retraso en los procesos de nitrificación en presencia de
material encalante (Fig. 9b). Ello se atribuye al efecto negativo de los elevados
valores de pH sobre la actividad microbiana, con efecto incluso esterilizante. En
los sistemas no tamponados, sin embargo, la nitrificación dio lugar a un proceso
de acidificación importante, con un descenso a valores de pH de 5, o incluso
inferiores.
6) A elevados valores de pH se produce movilización de materia orgánica (carbono
orgánico disuelto (Fig. 10a), con posible movilización de metales pesados con
carácter complejante, como el Cu (Fig. 10b), aunque esta movilización es mucho
menor a la asociada a una acidificación del sistema. Este efecto se ha observado
en los tres experimentos realizados, aunque sólo se muestran los datos de la
analítica obtenida en los lixiviados.
0
2
4
6
8
10
12
0 10 20 30 40 50 60
Días
DO
C (g
L-1)
AE ANA AE+AV+EA ANA+AV+EA
Fig. 10: (a) Evolución de la concentración de carbono orgánico disuelto (DOC) en g/L en los lixiviados a lo largo del estudio de columnas, (b) evolución de la concentración de Cu en los lixiviados (Santesteban y col., 2006). AE – Lodo Aerobio; AE+FS – Mezcla de Lodo Aerobio y Arena Verde; AE+LD – Mezcla de Lodo Aerobio y Escoria de Acería; AE+FS+LD – Mezcla de Lodo Aerobio, Arena Verde y Escoria de Acería.
7) La acción ausencia de material encalante en las mezclas aumenta la
susceptibilidad de éstas frente al impacto de una hipotética acidificación del
sistema y, por lo tanto, al impacto de una importante movilización de metales pesados. Ello es de especial importancia en sistemas edafoclimáticos como los
del Territorio Histórico de Bizkaia. En la figura 11, se muestran los datos de las
mezclas binarias de las incubaciones del experimento 1, en las que se adicionó
una determinada cantidad de ácido acético. En los lodos no encalados, a
excepción de los lodos en los que se había adicionado escoria de acería, se
observó una elevada solubilización del Zn, además de la de otros metales
catiónicos.
0
10
20
30
40
50
60
0 20 40 60
Utilización de residuos inertes y fermentables en la elaboración de suelos artificiales
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Fig. 11: Incremento de la solubilización del Zn en los lodos no encalados tras la acidificación de las mezclas con ácido acético (Camps Arbestain col., en revisión) en mezclas preparadas con una proporción 85:15 (a) y 65:35 (b). GR - Granalladora; RB – Rebaba; LD – Escoria de Acería; AV – Arena Verde; CC – Cenizas de Combustión; PC – Paja de Cebada.
8) Otro factor que hay que tener en cuenta al realizar ajustes de pH es la pérdida de solubilidad de nutrientes, como el fosfato. La presencia de material encalante,
disminuye en gran manera la movilización de los fosfatos en la disolución del
suelo. En la figura 12a se observa, como en presencia de material encalante
(escoria de acería), se produce un incremento de la concentración de Ca en los
lixiviados, sobre todo, al inicio del experimento, disminuyendo posteriormente
como resultado de los lavados continuos a los que fueron sometidos las columnas.
Una elevada concentración de Ca, conlleva la precipitación de fosfatos en forma
de fosfato cálcico, debido a que el producto de solubilidad de este compuesto es
muy bajo. Eso se aprecia en la Fig. 12b, en la que se observan concentraciones
de PO4 muy bajas en los lixiviados de las columnas de las mezclas con escoria de
acería.
AN+AE con cal AN+AE con cal AE con calAN+AE con cal AN+AE con cal AE con cal
Utilización de residuos inertes y fermentables en la elaboración de suelos artificiales
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Fig. 12: (a) Concentraciones de Ca y (b) PO4 en los lixiviados a lo largo del estudio de las columnas (Santesteban y col., 2006). AE – Lodo Aerobio; AE+FS – Mezcla de Lodo Aerobio y Arena Verde; AE+LD – Mezcla de Lodo Aerobio y Escoria de Acería; AE+FS+LD – Mezcla de Lodo Aerobio, Arena Verde y Escoria de Acería.
9) Finalmente, los resultados obtenidos mediante formulación de mezclas múltiples
(de arenas de fundición, escorias de acería, cenizas de combustión, paja de
cebada y lodos de depuradora) y siembra de ray-grass (es la especie pratense
más adaptada a las condiciones edafoclimáticas del Territorio Histórico de Bizkaia)
reflejaron un mayor crecimiento de este cultivo en las mezclas formuladas con
respecto a los controles en los que sólo se utilizó lodo (Fig. 13), de lo que se
deduce que la elaboración de mezclas para la restauración de zonas degradadas
puede suponer una alternativa al uso de otros sistemas de restauración,
favoreciendo a un rápido crecimiento de las especies vegetales y, con ello,
minimizando problemas de erosión, y a una rápida restauración de la zona con los
aportes que estas especies realicen a los suelos a lo largo de su ciclo de vida.
Fig. 13: Experimento con mezclas múltiples de residuos en las que se sembró ray-grass.
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500
1000
1500
2000
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0 10 20 30 40 50 60
Days
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0 10 20 30 40 50 60
Days
Ca(mg L-1)
PO4(mg L-1)
AE AE+FS AE+LD AE+FS*LD
LODO ANAEROBIOCONTROL MEZCLA 1 MEZCLA 2
LODO ANAEROBIOCONTROL MEZCLA 1 MEZCLA 2
Utilización de residuos inertes y fermentables en la elaboración de suelos artificiales
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Bibliografía
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