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IDENTIFICACIÓN DE IMPACTOS AMBIENTALES DEL PROCESO DE COMPOSTAJE DE MATERIALES ORGÁNICOS DEL SECTOR FLORICULTOR LUISA FERNANDA BAUTISTA VANEGAS FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AMBIENTAL BOGOTÁ, D.C. 2005 IAMB 20052001 IDENTIFICACIÓN DE IMPACTOS AMBIENTALES DEL PROCESO DE COMPOSTAJE DE MATERIALES ORGÁNICOS DEL SECTOR FLORICULTOR LUISA FERNANDA BAUTISTA VANEGAS Tesis presentada como requisito para optar el título de Ingeniera Ambiental Asesor EDNA LORENA DELGADO HURTADO Ingeniera Agrónoma FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AMBIENTAL BOGOTÁ, D.C. 2005 IAMB 20052001 AGRADECIMIENTOS El autor expresa sus agradecimientos a: Dios y a mis Padres. EDNA LORENA DELGADO, Asesora de tesis, por su apoyo y ayuda durante el desarrollo del presente trabajo. Los ingenieros JUAN GONZALO PIEDRAHITA, MARTHA CONSUELO RODRIQUEZ, OLGA PARRA, HEDUYN RODRIGUEZ y la Ecóloga MARIA FERNANDA ROJAS, encargados del proceso de compostaje en los cultivos visitados. Los ingenieros HUGO FERNANDO MONTERO, JUAN CARLOS ISAZA, de Asocolflores y JULIA CASTELLANOS exfuncionaria de Asocolflores, por la información suministrada. Las empresas COMPOSTAR LTDA., GESTIÓN ORGÁNICA E.U. y TERRAVIVA Ltda., empresas que realizan procesos de compostaje en el sector floricultor. Al Laboratorio Ambiental de la Universidad de los Andes, Centro de Investigación y Asesorías Agroindustriales de la Universidad Jorge Tadeo Lozano y Laboratorio de análisis químicos AGRILAB, por los datos suministrados. IAMB 20052001 TABLA DE CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÓN 1 OBJETIVOS 3 1. MARCO TEÓRICO 5 1.1 COMPOSTAJE 5 1.2 ETAPAS DEL PROCESO DE COMPOSTAJE 6 1.2.1 Acondicionamiento de materias primas 6 1.2.2 Digestión o estabilización 7 1.2.3 Acabado 9 1.3 ASPECTOS AMBIENTALES DEL COMPOSTAJE 9 1.3.1 Humedad 9 1.3.2 Aireación 9 1.3.3 Temperatura 10 1.3.4 pH 11 1.3.5 Relación Carbono/Nitrógeno 11 1.3.6 Control patógenos 12 1.4 MÉTODOS PARA LA OBTENCIÓN DE COMPOST 13 1.4.1 Compostaje en hilera o pila activa 14 1.4.2 Compostaje en pila estática aireada 16 1.4.3 Compostaje en reactor 16 1.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO DE COMPOSTAJE 18 1.6 ANTECEDENTES EN COMPOSTAJE DE RESIDUOS VEGETALES EN EL SECTOR FLORICULTOR 19 1.7 NORMATIVIDAD NACIONAL E INTERNACIONAL RELACIONADA CON EL PROCESO DE COMPOSTAJE. 39 1.7.1 Norma Nacional 39 1.7.2 Normas internacionales 41 2. METODOLOGÍA 44 2.1 REVISIÓN LITERARIA 44 2.2 ESTUDIO DE CAMPO 45 2.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PARA CADA CASO 45 IAMB 20052001 2.4 IDENTIFICACIÓN DE IMPACTOS GENERADOS POR EL PROCESO DE COMPOSTAJE 45 2.5 PROPUESTA PARA LA CUANTIFICACIÓN DE LOS IMPACTOS GENERADOS EN EL PROCESO DE COMPOSTAJE 46 3. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 47 3.1 CARACTERIZACIÓN GENERAL DE LOS CULTIVOS ENCUESTADOS 47 3.2 ESTUDIO DE CASOS 49 3.2.1 Cultivo 1 49 3.2.2 Cultivo 2 55 3.2.3 Cultivo 3 57 3.2.4 Cultivo 4 62 3.2.5 Cultivo 5 66 3.2.6 Empresas externas encargadas de realizar el proceso de compostaje. 71 3.2.7 Laboratorios encargados de analizar muestras de compost. 74 3.3 IMPACTOS GENERADOS POR EL PROCESO DE COMPOSTAJE EN EL SECTOR FLORICULTOR 77 3.3.1 Proceso de compostaje optimo 79 3.3.2 Proceso de compostaje no optimo 81 3.4 DIAGRAMA DE REDES 84 3.4.1 Proceso de compostaje optimo 84 3.4.2 Proceso de compostaje no optimo 86 3.5 PROCEDIMIENTO PROPUESTO PARA LA CUANTIFICACIÓN DE LOS IMPACTOS GENERADOS POR EL PROCESO DE COMPOSTAJE EN EL SECTOR FLORICULTOR 88 3.5.1 Análisis de laboratorio propuesto para cuantificar el impacto por lixiviados. 88 3.5.2 Análisis de laboratorio propuesto para cuantificar el impacto por las emisiones de CO2. 89 3.5.3 Análisis de laboratorio propuesto para cuantificar el impacto sobre la fertilidad del suelo. 90 CONCLUSIONES 91 RECOMENDACIONES 94 BIBLIOGRAFÍA 95 ANEXOS 99 IAMB 20052001 LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Contenido de nitrógeno y relaciones de C/N nominales de diferentes materiales compostables seleccionados (base seca). 12 Tabla 2. Temperatura y tiempo de exposición necesarios para destrucción de algunos patógenos y parásitos comunes. 13 Tabla 3. Ventajas y desventajas de los métodos de compostaje. 17 Tabla 4. Ventajas y desventajas generales del proceso de compostaje. 18 Tabla 5. Propiedades físico-químicas de las materias primas y el compost final de la mezcla. 20 Tablas 6. Propiedades físico-químicas subproductos del cultivo de flores y la granja avícola. 21 Tabla 7. Productos adicionados durante el proceso de compostaje y compostaje + lombricultura. 23 Tabla 8. Características físicos-químicas del producto final del compostaje y del compostaje + lombricultura. 24 Tabla 9. Materiales adicionados y tiempo de compostaje. 27 Tabla 10. Caracterización fisicoquímica de los materiales. 27 Tabla 11. Norma Técnica Colombiana NTC 5167 39 Tabla 12. Limites de metales pesados internacionales, en mg/Kg en base seca. 41 Tabla 13. Limites establecidos por la norma 2880-2004 de Chile. 43 IAMB 20052001 Tabla 14. Caracterización fisicoquímica del compost final del cultivo 1. 52 Tabla 15. Resultado del análisis microbiológico de una muestra de compost del cultivo 1. 53 Tabla 16. Resultados del análisis microbiológicos de hongos fitopatógenicos, Entomopatógenos y plagas en el suelo de una muestra del compost del cultivo 1. 54 Tabla 17. Análisis químico de los lixiviados del cultivo 3. 60 Tabla 18. Caracterización físico química del compost del cultivo 3. 61 Tabla 19. Análisis físico químico del compost del cultivo 5. 70 Tabla 20. Características físico-químicas del compost final realizado por compostar Ltda.* 72 Tabla 21. Características físico-químicas del compost final realizado por Terraviva Ltda. 72 Tabla 22. Características físico-químicas del compost final realizado por Gestión Orgánica. 73 Tabla 23. Caracterización físico-química del compost de rosa realizado por el CIAA 74 Tabla 24. Caracterización físico-química del compost de Rosa realizado por Agrilab (Muestra 1) 75 Tabla 25. Caracterización físico-química del compost de Rosa realizado por Agrilab (Muestra 2) 75 Tabla 26. Caracterización físico-química del compost de Gerbera realizado por Agrilab 75 Tabla 27. Caracterización físico-química de los lixiviados de compost de Gerbera realizado por Agrilab. 76 IAMB 20052001 Tabla 28. Matriz de impactos del proceso de compostaje óptimo. 79 Tabla 29. Matriz de impactos del proceso de compostaje no óptimo. 81 IAMB 20052001 LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Compostaje en hilera o pila activa. 15 Figura 2. Gráfica contenido de Nitrógeno y Sumatoria de elementos mayores y secundarios totales y disponibles. 29 Figura 3. Gráfica sumatoria de Microelementos Totales y disponibles residuos vegetales. Encuesta año 1998 y 1999. 29 Figura 4. Manejo de los residuos vegetales entre 1997 y 1998. 30 Figura 5. Porcentaje de cultivos que procesan sus residuos vegetales entre 1998 y 1999. 31 Figura 6. Porcentaje de cultivos que realizan compostaje de los que procesan sus residuos vegetales Encuesta año 1998 y 1999. 31 Figura 7. Manejo de los residuos vegetales en el sector floricultor año 2000. 32 Figura 8. Porcentaje de otras alternativas de manejo de los residuos vegetales. 33 Figura 9. Porcentaje de residuos vegetales que son sacados de la empresa. 33 Figura 10. Destino de los residuos vegetales que son sacados de los cultivos. 34 Figura 11. Tiempo deduración del proceso de compostaje dentro del cultivo. 34 Figura 12. Numero de volteos/mes realizados durante el proceso de compostaje. 35 IAMB 20052001 Figura 13. Área destinada para realizar el proceso de compostaje. 36 Figura 14. Manejo de los residuos vegetales en el sector floricultor año 37 2001. Figura 15. Numero de empresas encuestadas y porcentaje de empresas que realizaban compostaje durante el periodo de 1998-2001. 38 Figura 16. Proceso de compostaje desarrollado en el cultivo 1. 50 Figura 17. Depósitos de agua entre las pilas (Cultivo 1). 52 Figura18. Proceso de compostaje desarrollado en el Cultivo 2. 55 Figura 19. Depósitos de agua entre las pilas (Cultivo 2). 56 Figura 20. Proceso de compostaje desarrollado en el Cultivo 3. 57 Figura 21. Maquina volteadora en el cultivo 3. 59 Figura 22. Tanque recolector de lixiviados en el cultivo 3. 60 Figura 23. Zona de compostaje del cultivo 4. 62 Figura 24. Maquina picadora de residuos vegetales. 63 Figura 25. Tanque recolector y distribuidor de lixiviados. 64 Figura 26. Maquina cernidora de material final. 65 Figura 27. Compost final producido en el cultivo 4. 66 Figura 28. Zona de compostaje del cultivo 5. 67 Figura 29. Transportador de los desechos vegetales del cultivo 5. 68 Figura 30. Maquina trituradora del material del cultivo 5. 68 Figura 31. Compost final en el cultivo 5. 67 IAMB 20052001 LISTA DE ANEXOS Pág. Anexo A. Encuesta manejo del proceso de compostaje 99 Anexo B. Cuadro comparativo del proceso de compostaje desarrollado en cada cultivo. 105 IAMB 20052001 1 en cada cultivo. INTRODUCCIÓN Uno de los problemas ambientales que se presentan en el sector floricultor, es la cantidad de residuos sólidos que se generan. Se estima que semanalmente se produce una tonelada de desechos vegetales por hectárea sembrada, sin embargo esta cifra varía según el tipo de flor y la edad de la planta. Al mismo tiempo, se están generado otros residuos como plásticos, papel, cartón, madera, metal, capuchón, caucho y otros, aunque estos últimos en menor proporción. (3) Los residuos vegetales, producto del manejo y ciclo vital de las plantas ofrecen a la vez una amenaza y una oportunidad, de acuerdo al manejo que se les dé. Por esta razón, esta industria procura establecer un manejo integral de estos residuos para evitar o minimizar los impactos al medio ambiente. Este manejo integral va desde la generación hasta la disposición final, incluyendo procesos de tratamiento. Dentro de los riesgos que se presenta por un mal manejo de estos residuos se incluye, la eutroficación de cuerpos de agua cercanos por el aporte de lixiviados ricos en nutrientes, principalmente fósforo y nitrógeno, olores molestos que se generan al ser quemados indebidamente, disminución de la vida útil de los rellenos sanitario utilizados para la disposición final, bioacumulación de compuestos nocivos en la cadena trófica si estos desechos son utilizados como alimento para el ganado y otros animales. En la actualidad, la práctica más comúnmente utilizada para el aprovechamiento y buen manejo de los residuos vegetales es el compostaje, actividad que reincorpora los desechos al proceso productivo en forma de compost, el cual es considerado como acondicionador de suelos y no como IAMB 20052001 2 fertilizante, ya que contiene bajas concentraciones de nutrientes. Sin embargo, es uno de los productos más económicos que ayudan a mejorar la estructura y condiciones físicas y químicas del suelo. Durante el proceso de compostaje se debe garantizar el buen desarrollo de diferentes etapas para obtener un producto maduro y útil al suelo, teniendo en cuenta, parámetros como la temperatura, la humedad, el contenido de nutrientes, el pH, entre otros. Sin embargo, tanto el proceso de compostaje como la aplicación del compost final generan impactos positivos y negativos para el medio ambiente, dentro de los que se encuentran los cambios físicos y químicos del suelo, infiltración de lixiviados a las aguas subterráneas, originando eutroficación en cuerpos de agua superficiales, generación de gases que alteran la calidad de aire y cambios en la micro fauna y micro flora. El nivel de impacto y su efecto dependen del adecuado control y seguimiento del proceso. Este trabajo propone identificar estos impactos sobre el medio ambiente que genera el proceso de compostaje de los residuos vegetales en la industria floricultura, a través de una encuesta diseñada y dirigida a los cultivos, y un estudio de caso de las empresas encuestadas y visitadas. IAMB 20052001 3 OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Realizar una identificación de los impactos ambientales, que se generan por el proceso de compostaje en el sector floricultor del departamento de Cundinamarca; teniendo en cuenta, diferentes escenarios, materias primas, condiciones ambientales, metodologías aplicadas, caracterización de los residuos y usos de producto final. OBJETIVOS ESPECIFICOS Revisar los antecedentes del proceso de compostaje con materiales vegetales, determinar la importancia de este proceso y su evolución en el sector floricultor. Realizar un estudio de caso para las empresas que fueron encuestadas y visitadas, en el cual se establece el estado del proceso de compostaje que se lleva a cabo en cada una de estas, teniendo en cuenta las metodologías utilizadas para realizar el proceso, condiciones de la zona de compostaje, control y registro de parámetros, y uso final del producto. Comparar las características físicas químicas del compost producido por las empresas encuestadas y visitadas, con la norma técnica colombiana (NTC 5167) para abonos orgánicos, abonos orgánicos mineral sólido y abonos líquidos, y algunas normas internacionales. IAMB 20052001 4 Determinar los posibles impactos ambientales, sociales y económicos que se generan por el proceso de compostaje óptimo y no óptimo mediante matrices de impactos y diagramas de redes. Recomendar la metodología más adecuada para cuantificar los posibles impactos que se generan en el proceso de compostaje y con la aplicación del compost en el sector floricultor. IAMB 20052001 5 1. MARCO TEÓRICO 1.1 COMPOSTAJE El compostaje es un proceso biológico oxidativo en el cual intervienen microorganismos que degradan la materia orgánica biodegradable presente en los residuos sólidos urbanos, agrícolas e industriales, hasta convertirla en un producto denominado compost. El compostaje es un proceso aerobio por lo cual requiere la presencia de oxigeno. Este proceso se puede representar mediante la ecuación: Proteínas Aminoácidos Lípidos Hidratos de carbono + O2 + Nutrientes + Microorganismos Compost + Celulosa Lignina Células Muertas Ceniza Células nuevas + CO2 + H2O + NO - 3 + SO 2- 4 + Calor (31) La materia orgánica esta compuesta principalmente por proteínas, aminoácidos, lípidos, hidratos de carbono, celulosa, lignina y ceniza. En el proceso las células nuevas que se producen se convierten en parte de la biomasa activa implicada en la conversión de la materia orgánica y cuando se mueren se convierten en parte del compost. (31) El compost es una sustancia estable, similar al humus, considerado como un acondicionador de suelos, mas no como un fertilizante ya que la concentración de nutrientes es considerablemente baja. Las características físicas y químicas de este producto dependen de la naturaleza del material original, las IAMB 20052001 6 condiciones en las cuales se desarrolla el proceso y la extensión de la descomposición. Sin embargo,las propiedades más representativas que lo diferencian de otros materiales orgánicos son: (31) (27) • Baja relación carbono-nitrógeno. • Naturaleza continuamente cambiante debido a la acción de microorganismos. • Alta capacidad para el intercambio de cationes y para la absorción de agua. • Es un material sólido y no lodoso. • Contiene gran cantidad de oligoelementos, tales como el cobalto, cobre, manganeso, zinc, boro y molibdeno. • Incrementa la porosidad de los suelos e impide la percolación de los nutrientes. 1.2 ETAPAS DEL PROCESO DE COMPOSTAJE 1.2.1 Acondicionamiento de materias primas. En caso de manejar residuos sólidos urbanos, esta primera etapa consiste en recibir los desechos para luego seleccionar los materiales netamente orgánicos y remover aquellos que puedan aportar metales pesados u otras sustancias toxicas que alteren las propiedades físicas y químicas que se requieren para el producto final. Dentro de estos materiales que son removidos se encuentran las pilas gastadas, materiales ferrosos, baterías usadas, aceites usados, insecticidas, solventes orgánicos, además de remover productos de vidrio, plástico, aluminio, entre otros. (22) El paso siguiente es la trituración y/o picado del material, esto con el fin de mejorar la homogeneidad del material y su posibilidad de descomposición y mezcla. Además, un tamaño de partícula reducido, incrementa la velocidad de las reacciones bioquímicas durante un proceso de compostaje aerobio. (31) IAMB 20052001 7 Posteriormente, se ajustan las propiedades químicas del sustrato, tales como, la humedad, esta propiedad puede ser balanceada adicionando agua, o mezclando con otros materiales. Igualmente son ajustados el contenido de nutrientes especialmente la relación carbono:nitrógeno y el pH. (22) 1.2.2 Digestión o estabilización. El material orgánico es dispuesto en pilas y los microorganismos inician su descomposición, en esta etapa del proceso se presentan varias fases en las cuales ocurren variaciones en el pH, la humedad, la población microbiana, los nutrientes y la temperatura. • Fase mesofílica. Es la fase en la cual se inicial la descomposición de la materia por parte de hongos y bacterias. La flora microbiana que posee enzimas que ayudan a consumir la materia disponible son las que predominan el hábitat. En esta fase de colonización se convierte la materia orgánica en CO2 y H2O. La temperatura se incrementa rápidamente pero se mantiene por debajo de los 40ºC, mientras que el pH decae pero se incrementa inmediatamente. (29) (27) (2) • Fase termófilica. Predominan las bacterias termófilas esporógenas que pertenecen al genero bacillus sp y actinomycetes termófilos. Sin embargo, disminuye la diversidad microbiana debido a un aumento en la temperatura. En esta fase entre los 40 a 50ºC se consumen los azucares disponibles y los materiales fácilmente biodegradables. Luego, se incrementa la temperatura entre los 50 a 65ºC durante los cuales se degradan sustancias más complejas como la celulosa y algo de lignina, se eliminan patógenos y semillas de maleza. (29) (27) (2) IAMB 20052001 8 El pH se estabiliza y disminuye la relación Carbono:Nitrógeno. Se presenta una alta demanda biológica de oxigeno por la actividad biológica. La temperatura puede alcanzar 70ºC, esto es conveniente durante un tiempo prudente para eliminar los organismos patógenos, sin embargo temperaturas mayores generan la disminución de la actividad microbial ya que la tasa de lysis (muerte microbial) es mayor a la de crecimiento por tal razón la pila de material debe ser aireada para mantener la temperatura en el rango óptimo. También a altas temperaturas se genera la volatilización de los compuestos orgánicos. (29) (27) (2). Debido al aumento de las temperaturas se pierde humedad y se puede convertir en un factor limitante del proceso razón por la cual se debe si es necesario humedecer el material. • Fase de enfriamiento. En esta instancia del proceso el carbono es un factor limitante, ya que se agotan los compuestos fácilmente degradables quedando los que son lentamente degradables principalmente hemicelulosas y ligninas provocando una disminución de la actividad microbiana y por lo tanto de liberación de calor. La temperatura disminuye, los hongos y las bacterias mesófilos recuperan la predominancia. Esta recolonización proviene de las partes externas de la pila, las cuales se encuentran mas frías. Además, aparecen meso y macro organismos que inician parte de la bioestructuración del compost y empieza la concentración de sustancias húmicas. (29) (2) • Fase de maduración o curado. Durante esta etapa, se termina la generación de compuestos húmicos. Debido a la reducción del sustrato, se disminuye la actividad de los microorganismos y por lo tanto la temperatura, sin embargo esta ultima logra estabilizase. Inicialmente el pH disminuye como resultado de la liberación de ácidos orgánicos durante la digestión. Luego, el pH se eleva y finalmente se neutraliza en un rango de 5.5 a 8. (11) (2) IAMB 20052001 9 1.2.3 Acabado. El material es triturado y tamizado para mejorar la apariencia final del compost. Este debe quedar granulado, fino y suelto para ser empacado y almacenado. (11) 1.3 ASPECTOS AMBIENTALES DEL COMPOSTAJE Teniendo en cuenta que el compostaje es un proceso biológico, este se encuentra influenciado por factores ambientales que afectan la actividad microbiológica. Por esta razón, es necesario considerar algunos aspectos para desarrollar un buen proceso de compostaje. 1.3.1 Humedad. La humedad de la masa de residuos tiende a disminuir a lo largo del proceso, debido principalmente a la evaporación durante la fase termófilica, por esta razón este aspecto es ajustado mediante la adición de agua. Si la humedad es muy baja se produce un secado rápido de la pila produciendo una disminución en la actividad microbiana, conduciendo a un producto físicamente estable, pero inestable biológicamente. Si la humedad es muy elevada, el oxigeno disminuye produciéndose de esta manera una descomposición anaerobia. El contenido de humedad optimo para el compostaje aerobio esta en el rango de 50 a 60%. (20) (11) 1.3.2 Aireación. Los organismos encargados del proceso de descomposición, principalmente son heterótrofos aerobios, por lo tanto en condiciones en las cuales se promueve el crecimiento microbiano aumenta de igual manera la demanda de oxigeno. Además, el consumo de oxigeno en la masa de compostaje depende de otros factores: estado del proceso, temperatura, grado de volteo y aireación de la masa, composición de la masa y contenido de humedad. (29) (11) IAMB 20052001 10 Sin embargo, la excesiva aireación puede afectar negativamente la compostación, favorece la evaporación disminuyendo el contenido de humedad por debajo de lo necesario. De otra parte, cuando el porcentaje de oxigeno es menor se favorece la descomposición anaerobia, generando subproductos como el metano y gases de azufre, sustancia que producen malos olores. (29) (2) El consumo de oxigeno esta directamente relacionado con los cambios en la temperatura y el contenido de humedad. Los requerimientos de oxigeno son mayores para las fases mesófila y termófila, debido al incremento de la actividad de los microorganismos especialmente por el crecimientos de las poblaciones que realizan la ruptura de las cadenas de compuestos de carbono mas rápidamente disponibles. (29) (11) 1.3.3 Temperatura. La temperatura en el compostaje es producida por una reacción exotérmica debido a la oxidación de la materia orgánica por parte de los microorganismos, estos rompen las moléculas complejas de carbono orgánico para convertirlas en sustancias más simples, mediante procesos enzimáticos, liberandoCO2 y energía. (29) Si la temperatura es demasiado alta (mayor a 80ºC), se registra una inhibición en la actividad vital de la mayoría de los microorganismos, solo logran resistir algunos organismos termófilos. Si por el contrario, la temperatura es muy baja, indica que la actividad de los microorganismos diminuyo y se requiere practicar volteo, para mantener una temperatura media más elevada. (20) La temperatura es un indicador relevante para el control de los patógenos, por lo tanto es considerado un aspecto importante para la calidad del producto final. IAMB 20052001 11 1.3.4 pH. El pH optimo para el crecimiento de las bacterias y otros organismos del compostaje esta en el rango de 6 a 8 unidades. Sin embargo, el pH al igual que la temperatura varía con el tiempo durante el proceso de compostaje. El pH inicial de la materia orgánica esta normalmente entre 5 y 7. En la etapa mesófílica, el pH cae debido a la producción de ácidos orgánicos. En la etapa termófilica el pH sube, para luego en la etapa de enfriamiento cae ligeramente. Cuando el grado de aireación no es adecuado el pH se cae rápidamente retrasando el proceso. (31) (11) 1.3.5 Relación Carbono/Nitrógeno. El carbono orgánico contenido en la materia orgánica provee de distintas fuentes de energía a los microorganismos descomponedores. La disponibilidad de esta fuente de energía depende del tipo de compuesto que prevalecen en el material, los azucares simples son los compuestos que mayor energía proporcionan seguidos de hemicelulosas, celulosas, ligninas, grasas, ceras y otros. (29) Por otro lado, el nitrógeno es usado por los microorganismos para elaborar proteínas indispensables para su crecimiento y funcionamiento. Las fuentes solubles son las de mayor disponibilidad, sin embargo representan un porcentaje muy bajo de nitrógeno total. (29) La relación Carbono:Nitrógeno provee un indicador de la tasa de descomposición de la materia orgánica. Los microorganismos generalmente requieren para su metabolismo 30 partes de carbono por cada parte de nitrógeno, por lo tanto se estima que el rango óptimo se encuentra entre 25 y 30. Si esta relación es muy alta la descomposición se vuelve más lenta a medida que el nitrógeno se vuelve limitante del crecimiento. Y si este aumento esta acompañado de humedad baja y las principales fuentes de carbono son ligninas, se puede presentar autocombustión formando cenizas. Caso contrario IAMB 20052001 12 si la relación Carbono:Nitrógeno es muy baja se presta para la perdida por volatilización de nitrógeno en forma de amonio molecular. 35 Tabla 1. Contenido de nitrógeno y relaciones de Carbono:Nitrógeno nominales de diferentes materiales compostables (bases seca). Material Porcentaje N Relación C:Na Residuos de frutas 1,52 34,8 Residuos mezclados de mataderos 7,0-10,0 2,0 Lodos activados digeridos 1,88 15,7 Lodos activados crudos 5,6 6,3 Madera (pino) 0,07 723,0 Papel mezclado 0,25 173 Papel de periódico 0,05 983 Papel marrón 0,01 4490 Revistas comerciales 0,07 470 Recortes de césped 2,15 20,1 Hojas (caídas recientemente) 0,5-1,0 40,0-80,0 Jacinto de agua 1,96 20,9 Hierba de bermuda 1,96 24 Estiércol de vaca 1,7 18,0 Estiércol de cerdo 3,75 20,0 a Relación C :N basada en pesos secos totales. A daptado de la referencia 31 1.3.6 Control de Patógenos. La tasa de mortalidad de los patógenos esta en función del tiempo y la temperatura. En la tabla 2 se resumen los tiempos y las temperaturas a las cuales los organismo patógenos son eliminados. IAMB 20052001 13 Tabla 2. Temperatura y tiempo de exposición necesarios para la destrucción de algunos patógenos y parásitos comunes. Organismos Observaciones Salmonella typhosa Sin crecimiento por encima de 46ºC; muerte dentro de 30 minutos a 55- 60ºC, destruida en poco tiempo en un ambiente de compost Salmonella sp. Muerte dentro de 1 hora a 55ºC y dentro de 15-20 minutos a 60ºC Shigella sp. Muerte dentro de 1 hora a 55ºC Escherichia histolytica cysts Muerte dentro de pocos minutos a 45ºC y dentro de pocos segundos a 55ºC Eschericha coli La mayoría mueren dentro de 1 hora a 55ºC y dentro de 15-20 minutos a 60ºC Taenia saginata Mueren dentro de pocos minutos a 55ºC Trichinella spiralis larva Mueren rápidamente a 55ºC e instantáneamente a 60ºC Brucella abortus Mueren dentro de 3 minutos a 62-63ºC y dentro de 1 hora a 55ºC Micrococcus pyogenes var. Aureus Mueren dentro de 10 minutos a 50ºC Streptococcus pyogenes Mueren dentro de 10 minutos a 54ºC Mycobacterium tuberculosis var. Hominis Mueren dentro de 15-20 minutos a 66ºC o después de calentamiento momentáneo a 67ºC Corynebacterium diphtheriae Mueren dentro de 45 minutos a 55ºC Nacator americanus Mueren dentro de 50 minutos a 45ºC Ascaris lumbricoides huevos Mueren en menos de 1 hora a temperaturas por encima de 50ºC (31) 1.4 MÉTODOS PARA LA OBTENCIÓN DE COMPOST Los métodos de compostaje varían según la manipulación y configuración que se haga al material orgánico a compostar. Estos métodos se clasifican en dos sistemas principales: IAMB 20052001 14 • Sistemas abiertos: la masa de compostaje se dispone en compartimientos o superficies abiertas, en donde se mueve periódicamente para introducir oxigeno, controlar la temperatura y mezclar el material con el fin de obtener un producto más uniforme; en algunos casos el material no se mueve. Dentro de este sistema se encuentra el método en hilera, pilas activas y pilas estáticas. (29) • Sistemas cerrados: el material permanece confinado en compartimientos cerrados, se manipula las entradas de aire, agua y temperatura. A este grupo pertenece los reactores verticales y horizontales. (29) 1.4.1 Compostaje en hilera, windrow (el nombre en ingles) o pila activa. Se debe tener en cuenta importantes consideraciones en la planeación de las hileras: (33) (32) (31) • El tamaño de las hileras las cuales deben tener masa suficiente para mantener la temperatura. • La composición de los residuos sólidos y el clima son determinantes importantes del tamaño. • La forma de la hilera esta relacionada con el tipo de aireación que se este usando y del tipo de equipo utilizado para airear. • El cubrimiento de las hileras depende del clima y del contenido de humedad. • El espacio entre las hileras depende del tamaño del sitio y del tipo de equipo utilizado. Los sistemas de pila activa requieren volteo manual o mecánico de las hileras, mediante palas o con equipos como bulldozers, tractores o maquinas de volteo. El volteo genera la entrada de aire a las pilas, mezcla los materiales, ayuda a IAMB 20052001 15 reducir el tamaño y previene el excesivo calentamiento hasta el punto de una combustión espontánea. Un sistema de pila activa requiere: (33) (32) • Gran extensión de tierra. • Gran cantidad de trabajo dependiendo de si el volteo es manual o mecánico. • Un bajo costo de capital y bajo a moderado costo de operación. • Puede ser desarrollada sin la compra de equipos especializados, el volteo mecánico puede ser hecho por montacargas o bulldozers. • Requiere infraestructura física limitada. • Podría utilizar una gran variedad de materiales de compostaje. Figura 1. Compostaje en hilera o pila activa. Fuente: http://compost.css.cornell.edu/gifs/24.gif La ventaja de utilizar maquinas es poder obtener un compost mucho más uniforme que con sistemas manuales. Aunque disminuyen los costos de operación, aumentan los costos de capital. Sin embargo, comparadas con los bulldozers, éstas resultan más efectivas en la aireación y por lo tanto son una mejor alternativa en una relación beneficio-costo. (33) (32) IAMB 20052001 16 1.4.2 Compostaje en pila estática aireada. Este método consiste en mantener las pilassin movimiento, la aireación se suministra de manera natural (pasiva) o forzada (activa). Es posible que se presenten zonas de la pila con anaerobiosis, generando olores, gases y líquidos indeseables. Este método es utilizado con más frecuencia para el compostaje de lodos de aguas residuales. Este tipo de compostaje puede ser activo o pasivo. (31) (29) • Compostaje en pila estática con ventilación pasiva. La materia orgánica es dispuesta en pilas y se airea de forma pasiva a través de una red de tuberías de escape que se colocan en la parte inferior de la pila. Esta es recubierta con una capa de compost maduro, tamo y/o paja, lo cual garantiza la recuperación de amonio, retención de olores y control de la humedad. Al iniciar el proceso se debe realizar una mezcla adecuada para asegurar la porosidad y estructura que permita una buena aireación. (31) (29) • Compostaje en pila estática con ventilación activa. En este sistema se requiere un soplador que succiona el aire hacia el exterior y/o lo inyecta al interior. El soplador además de controlar la aireación de la pila también permite enfriarla. Este método requiere además del soplador, red de tuberías, válvulas y sistemas de control de presión de aire, temperatura y humedad, lo que lo hace tener un valor económico mucho mayor. (10) 1.4.3 Compostaje en reactor. El compostaje en reactor se lleva a cabo dentro de un contenedor o recipiente cerrado. Se ha utilizado como reactor todo tipo de contenedores, incluyendo torres verticales, depósitos horizontales, rectangulares y circulares. Se puede dividir los sistemas de compostaje en reactor en dos categorías: flujo-pistón y dinámico (lecho agitado). En sistemas flujo-pistón, la relación entre las partículas de la masa permanece igual durante IAMB 20052001 17 todo el proceso y el sistema funciona bajo el principio de salida según orden de entrada. En un sistema dinámico, la materia se mezcla mecánicamente durante el procesamiento. Se diseñan sistemas mecanizados para minimizar los olores y el tiempo de elaboración mediante el control de condiciones ambientales como son el flujo de aire, la temperatura y la concentración de oxigeno. Durante los últimos años se ha visto incrementada la popularidad de los sistemas de compostaje en reactor, debido al control de olores, a los menores costes de mano de obra y a los menores requisitos de mano de obra. (31) Tablas 3. Ventajas y desventajas de los métodos de compostaje. Método de compostaje Ventajas Desventajas Hilera o pila activa - Se descompone gran cantidad de materia orgánica. - Se obtiene un mejor secado y mezcla del material comparado con las pilas estáticas. - Menores costos de capital y de operación. - Se obtiene un compost mas uniforme. - Gran extensión de tierra. - Mayor generación de olores. - Influencia de efectos climáticos. - Requiere mayor trabajo operacional. Pila estática con ventilación pasiva - No se requiere trabajo manual. - Menores costos de operación que con ventilación activa. - Buena conservación de nitrógeno. - Buen manejo de moscas y olores. - Poca homogenización. - Poco control de patógenos. - Requiere buena mezcla y porosidad inicial. - No se puede usar mezclas muy húmedas. - Influencia de efectos climáticos Pila estática con ventilación activa - Buena homogenización. - Bueno manejo de moscas - Mayores temperaturas por lo tanto mejor control de patógenos. - Mayores costos de operación. - Requiere buen picado y mezcla. - Requiere un mayor control sobre la humedad. - Influencia de efectos climáticos Reactor - No hay influencia del clima - Se requiere menor espacio - El proceso de descomposición es - Aumentan los costos operacionales y de capital. IAMB 20052001 18 mas rápido - Mayor control de olores. (33) (32) (31) (29) (10) 1.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO DE COMPOSTAJE Tabla 4. Ventajas y desventajas generales del proceso de compostaje. Ventajas Desventajas - Aprovechamiento de los residuos sólidos orgánicos para obtener un producto final. - Reducción de los residuos sólidos orgánicos a disponer en rellenos sanitarios, aumentando la vida útil de estos. - Disminución de la quema de los residuos sólidos que generan emisiones atmosféricas, perjudiciales para el medio ambiente. - Es un medio económico para producir un compuesto húmico. - El compost sirve como acondicionador y recuperador de suelos por su alto contenido orgánico. - Aumenta la capacidad de retención del agua en el suelo. - Favorece el retorno de nutrientes al suelo, diminuyendo el uso de fertilizantes y de esta manera reduce costos. - Incrementa los niveles de micro y macronutrientes esenciales. - Incrementa la porosidad y la permeabilidad del suelo. - Reduce los problemas de compactación y susceptibilidad de erosión. - Aumenta la capacidad de intercambio catiónico, y el contenido de materia orgánica. - Incrementa la microflora y mesofauna como protozoos, rotíferos, nemátodos y artrópodos. - Reduce la producción de patógenos, a través de mecanismos biológicos antibiosis, parasitismo y competencia. - Requiere de más área que otros sistemas alternativos de tratamiento. - La calidad de compost varía de acuerdo con la composición de los residuos frescos. - Puede existir un aumento en la lixiviación de nitratos a las aguas superficiales y subterráneas. - Generación de malos olores por una mala aireación de la masa, generando zonas anaeróbicas e inmadurez del compost. - La inmadurez del compost produce efectos sobre las cosechas, disminuyendo la concentración de oxígeno a nivel radicular, bajos niveles de nitrógeno generando competencia entre los microorganismos y las plantas, el aumento de la temperatura del suelo. - Producción de dióxido de carbono y gas metano, compuestos que contribuyen al problema del efecto invernadero. - Toxicidad por metales pesados como Cobre, Zinc, Cadmio, Plomo, Níquel, Mercurio y Cobalto. (35) (33) (32) (11) (10) IAMB 20052001 19 1.6 ANTECEDENTES EN COMPOSTAJE DE RESIDUOS VEGETALES DEL SECTOR FLORICULTOR Varios han sido los estudios que se han realizado hasta el momento sobre el proceso de compostaje de residuos vegetales. En los cuales se incluye comparaciones entre procesos con diferentes sustratos y mezclas de estos, además de incluir la caracterización química y física del producto final. En la actualidad poco se ha analizado a cerca de los impactos potenciales que se generan por la práctica de compostaje en las empresas floricultoras. Sin embargo, los análisis de caracterización son una base importante para la evaluación de los efectos que se producen por esta actividad de aprovechamiento de los residuos vegetales. En un estudio realizado en el año 2000 (2), se determino la caracterización y la factibilidad del compost a partir de residuos vegetales, gallinaza y su mezcla, provenientes de un cultivo de rosas y una granja avícola, respectivamente. Además, de comparar las características del producto final otro de los objetivos de este estudio era determinar las variables más importantes para el proceso y su efecto cualitativo sobre el producto final. El lugar de experimentación fue un cultivo de rosas ubicado en Cajica (Cundinamarca). Se construyeron 24 cajones de 80 cm. de ancho, 50 cm. de largo y 120 cm. de alto, estos fueron instalados en la zona aledaña al espacio destinado para el compostaje. En total se realizaron 18 ensayos, los cuales se repartieron aleatoriamente en los cajones. Las variables a analizar durante el proceso fueron la frecuencia de volteo, la relación carbono:nitrógeno y la altura inicial. En base a esto se determino la proporción de gallinaza y residuos de flores a mezclar. De acuerdo a estaproporción variaban las propiedades físico-químicas de la mezcla inicial, la IAMB 20052001 20 frecuencia de volteo fue desde 2 hasta 26 días, la altura inicial se encontró en un rango de 0,5 a 1 metro y la relación carbono nitrógeno varió de 20 a 35. Los resultados obtenidos después del proceso de descomposición de la mezcla de los residuos vegetales de flores y la gallinaza con una relación carbono:nitrógeno inicial de 25 y con un tiempo de compostaje de 2 meses aproximadamente, fueron los siguientes (Resultados expresados en base seca): (2) Tabla 5. Propiedades físico-químicas de las materias primas y el compost final de la mezcla. Materias primas Producto final Características Gallinaza húmeda Residuos de flores Compost final Nitrógeno Total, expresado como N (%) 2,46 0,52 2,39 Carbono orgánico (%) 25,66 52,19 49,13 Relación Carbono:Nitrógeno 10,43 100,37 20,56 Humedad (%) 64,72 66,72 30 Cenizas (%) 53,8 6,06 11,55 C.I.C. (meq/100g) - - 89,78 Tabla 6. Propiedades físico-químicas Subproductos del Cultivo de flores y la granja avícola. Características Gallinaza seca Compost de flores Nitrógeno Total, expresado como N (%) 1,43 1,13 Carbono orgánico (%) 23,17 40,58 Relación Carbono:Nitrógeno 16,20 23,40 Humedad (%) 19,87 38,48 Cenizas (%) 58,30 26,95 C.I.C. (meq/100g) 69,32 35,91 IAMB 20052001 21 En cuanto a las materias primas, el contenido de humedad es apropiado para iniciar el proceso de compostaje ya que se encuentra alrededor del 60%, se observa una baja concentración de nitrógeno en los residuos de flores, pero alto contenido de carbono, mientras que con la gallinaza ocurre lo contrario. Durante el proceso en la mayoría de los ensayos las temperaturas iniciales superaron los 55ºC, garantizando la eliminación de los organismos patógenos, de acuerdo con la literatura. Se observó la fase termófilica con temperaturas de 50 a 65ºC y la fase de enfriamiento, en donde disminuyó la temperatura por el agotamiento de las reservas energéticas disponibles para los microorganismos. La humedad varió a lo largo del proceso, se observa mayor pérdida en aquellos ensayos donde se tenia alta frecuencia de volteo, esto es coherente, ya que la aireación favorece la evaporación del agua contenida en los residuos y de esta manera se reduce la actividad microbiana. Del estudio se concluyó que el proceso de compostaje de la mezcla es mejor que el compostaje realizado con solo residuos vegetales, debido a que con el primero se obtiene una relación carbono:nitrógeno menor y por lo tanto a la hora de adicionarlo al suelo se tiene mayor contenido de nitrógeno, beneficiando de esta manera el crecimiento de las plantas. Además, el compost de solo flores presenta un tiempo de procesamiento largo, respecto al tiempo de descomposición de la mezcla, debido al bajo contenido de nitrógeno produciendo una disminución en la actividad de los microorganismos, los cuales deben utilizar las reservas de nitrógeno contenidas en la misma población, principalmente en las células muertas. La gallinaza seca no es adecuada para ser adicionada a los suelos, por ser un material no estabilizado y con posibilidades de poseer microorganismos peligrosos para cualquier tipo de cultivo. (2) IAMB 20052001 22 En cuanto a las variables optimas para el buen desarrollo del proceso, se encontró que las relaciones carbono:nitrógeno deben estar entre 25 y 30, lo cual es coherente con la literatura, la altura de mezcla debe estar por encima de 1m y la frecuencia de volteo debe ser de 15 días, garantizando la conservación de la humedad. En 1997 fue realizado otro estudio (20), cuyo objetivo era caracterizar el proceso de compostaje mediante parámetros químicos en condiciones aerobias utilizando residuos de la post-cosecha de un cultivo de rosas y establecer cual de estos parámetros sirve para definir el estado óptimo de madurez del compost. Para este análisis se realizaron dos procesos de descomposición, el primero por medio de compostaje y el segundo por medio de compostaje y lombricultura. En el primero el residuo (aproximadamente 1 tonelada) fue dispuesto en un contenedor de plástico desde el principio, mientras que en el segundo el residuo fue distribuido en dos contenedores de madera de 3,10m x 1,10m x 1,60m cada uno, en los cuales se colocaron tubos de PVC agujereados, para facilitar la aireación. Posteriormente, la masa fue dispuesta en un contenedor de plástico. A lo largo de los dos procesos fueron adicionados diferentes productos de la siguiente manera: (20) IAMB 20052001 23 Tabla 7. Productos adicionados durante el proceso de compostaje y compostaje + lombricultura. Compostaje Compostaje +Lombricultura Producto Día Cantidad Día Cantidad NH4NO3 1 20 litros 1 33 86 20 litros 10 litros 10 litros Ca(OH)2 1 4 Kg 1 4 Kg Caldo microbiano 1-155 24 litros c/semana 1-55 61-153 20 litros c/semana 24 litros c/semana Lombriz de tierra 68 90 80 Kg 60 Kg Melaza 68 1 litro El caldo microbiano se adiciono con el fin de enriquecer la población microbial y el Ca(OH)2 para alejar los mosquitos de la superficie del contenedor. El proceso se llevo acabo durante 162 días, tiempo en el cual se midieron los diferentes parámetros para el compostaje y para el proceso de compostaje + lombricultura, hasta obtener los siguientes resultados: (20) Tabla 8. Características físicos-químicas del producto final del compostaje y del compostaje + lombricultura. Compost final Característica Sustrato Compostaje Compostaje + lombricultura Temperatura (ºC) 17,1 18,5 18 Humedad % 35,48 69,34 73,29 pH 5,66 5,70 7,42 Materia Orgánica (%) 91,45 64,09 67,81 C.I.C (meq/100g) 59,24 190,68 174,37 Carbono orgánico total (%) 38,18 27,29 28,21 Nitrógeno (%) 1,6 2,68 2,64 Relación C/N 23,86 10,18 10,69 Hierro (ppm) 98 42 36 Calcio (%) 0,99 0,97 1,13 IAMB 20052001 24 Potasio (%) 1,04 0,79 0,85 Fósforo (%) 0,52 0,46 0,43 Sodio (ppm) 242 278 286 Magnesio (%) 0,28 0,30 0,33 Manganeso (ppm) 180 155 138 Porcentajes en base seca En el proceso de compostaje + lombricultura, la fase termófilica tuvo mas duración, esto no puede ser atribuido a el sustrato, ya que en ambos casos era el mismo, esto se debe a la forma del contenedor y el grado de compactación en el sistema, favoreciendo así el mantenimiento de altas temperaturas en el centro de la pila. La humedad del sustrato es bastante baja con respecto al rango optimo referenciado en la literatura (50-60%), esto puede causar un secado rápido de la pila y por lo tanto una disminución en la actividad microbiana. Durante los primeros días fue necesario adicionar agua para controlar este parámetro. La relación C/N del sustrato es baja de acuerdo con la literatura, que plantea una relación C/N alrededor de 100 para residuos de flores, esto se debe principalmente a la adición de NH4NO3 para ambos procesos, aportando nitrógeno a la composición y disminuyendo la relación. De otro lado, la adición de Ca(OH)2 el primer día, no permitió observar el comportamiento natural del pH durante los primeros días. Dentro de las principales conclusiones obtenidas después del proceso de descomposición se incluyeron: La relación C/N del producto final de ambos proceso se encuentra alrededor de 10, esto indica, según la literatura, que el proceso de descomposición ha sido satisfactorio, el producto aportara nitrógeno al suelo beneficiando el crecimiento de las plantas y no se alterara la bioquímica del suelo. IAMB 20052001 25 En ambos procesos se observo el efecto de los microorganismos, a través de la variación en el porcentaje de materia orgánica, la relación carbono:nitrógeno y la formación de ácidos húmicos a partir de ácidos fúlvicos y otras sustancias. Por el contrario la incorporaciónde la lombriz de tierra no mejoro el grado de humificación del material orgánico como tampoco su mineralización. Por lo anterior, es posible establecer que la actividad de las lombrices no mejora la calidad del compost final. Los productos finales presentaron un buen contenido de materia orgánica entre el 64 y 68%, una proporción de cenizas relativamente baja cercana al 35% y un buen contenido de lignina alrededor del 25% que generan posteriormente sustancias húmicas al ser aplicados al suelo. (20) El tiempo óptimo de maduración se estableció de acuerdo a la mínima variación de los parámetros de un día a otro, por lo anterior, se determinó que a partir del día 162 el material estaba maduro. Sin embargo, este tiempo puede ser reducido a 100 días como máximo, ya que a partir de este día los cambios que se produjeron en el material fueron mínimos. Se corroboró que el color es el parámetro menos apropiado para determinar el grado de madurez del compost. Mientras que algunas variables como el porcentaje de cenizas, la capacidad de intercambio catiónico, el contenido de carbono orgánico total, entre otros, aparecen como las mas apropiadas desde el punto de vista químico. En este mismo año fue publicada una investigación (13) cuyo objetivo era determinar y evaluar parámetros fisicoquímicos y nutricionales en humus de lombriz y compost derivado de diferentes sustratos. Además, de demostrar y comprobar cual material era más apto para ser aplicado en la agricultura. IAMB 20052001 26 Los materiales analizados fueron humus de lombriz de pulpa de café, de basuras biodegradables, de desechos de cocina y huerta, de residuos de rosas, compost de residuos de rosas y compost de residuos de clavel. Todos estos materiales fueron suministrados por los productores. Durante el proceso se adicionaron diferentes sustancias y organismos a cada material, en la siguiente tabla se muestra los detalles sobre la adición y el tiempo de duración del proceso con cada material: (13) Tabla 9. Materiales adicionados y tiempo del proceso. Materiales Adición Tiempo (semanas) 1 Humus de lombriz de pulpa de café Lombriz Roja Californiana. 16 2 Humus de lombriz de basuras biodegradables Lombriz Roja Californiana 14 3 Humus de lombriz de desechos de cocina y huerta Lombriz Roja Californiana 20 4 Humus de lombriz de residuos de rosas Lombriz Roja Californiana, caldo microbiano, melaza, NH4NO3 (20% N) y CaCO3. 23 5 Compost de residuos de rosas Caldo microbiano, NH4NO3 (20% N) y Ca(OH)2 17 6 Compost de residuos de clavel Melaza, úrea y CaCO3 20 El material final fue secado al aire y tamizado en una malla No. 60, luego secado en una estufa a 80ºC para ser envasado. Los parámetros fisicoquímicos analizados para cada muestra se observan en la siguiente tabla: (13) IAMB 20052001 27 Tabla 10. Caracterización fisicoquímica de los materiales Característica Muestra1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Muestra 6 Humedad (%) 75,5 53,7 50,2 40,8 75,6 64,4 pH 7,10 7,03 7,05 7,32 6,09 9,36 Cenizas (%) 32,99 56,52 73,65 45,58 20,27 59,85 Materia Orgánica (%) 67,01 43,48 26,35 54,42 79,73 40,15 Conductividad eléctrica (dS/m) 5,30 2,00 7,10 3,80 5,10 12,00 C.I.C. (meq/100g) 192 154 195 184 138 81,2 Resultados expresados en base seca, son el promedio de tres replicaciones En cuanto al contenido de humedad, el material más adecuado para ser utilizado en el suelo de acuerdo a este parámetro es el humus de lombriz de residuos de rosas, ya que el valor se encuentra en el rango óptimo de 30-40% (13). Los otros materiales presentan humedad alta, lo cual indica que el tiempo del proceso no fue suficiente para permitir el secado completo del material, produciendo así un material inmaduro. El menor valor de pH lo presentó el compost de rosas que se encontró ligeramente por debajo del intervalo óptimo de 6,5 a 8,0 (13); el mayor valor es evidente que correspondió al compost de residuos de clavel, debido a la adición de carbonato de calcio al inicio del compostaje. Los otros materiales presentaron valores de pH dentro del rango. (13) En cuanto al contenido de materia orgánica el compost de residuos de rosas presenta el valor más alto, por lo cual es posible decir que el tiempo de duración no fue suficiente para descomponer la lignina y la celulosa presentes en este tipo de residuos. Es importante mencionar que de acuerdo con la literatura (13) los suelos con conductividades mayores a 4 dS/m presentan problemas de salinidad, por lo IAMB 20052001 28 tanto los materiales más inadecuados para ser adicionados de acuerdo a este parámetro, son el compost de residuos de clavel y en el humus de lombriz de desechos de cocina y de huerta. Las siguientes gráficas muestran el contenido de nitrógeno total, elementos mayores (P, K) y secundarios (Ca, Mg, S) y micro nutrientes: (13) Figura 2. Gráfica contenido de Nitrógeno y Sumatoria de Elementos Mayores y Secundarios Totales y Disponibles. Fuente: Referencia 13 Figura 3. Gráfica sumatoria de Microelementos Totales y Disponibles. Fuente: Referencia 13 IAMB 20052001 29 El mayor contenido de nitrógeno lo presento el compost de residuos de rosas, sin embargo este material durante el proceso recibió adición de NH4NO3 (20% N). De acuerdo con la literatura el contenido de nitrógeno debe ser mayor a 2% para garantizar el proceso de humificación y mineralización en el suelo, así es que los materiales provenientes de basuras biodegradables, desechos de cocina y huerta y de clavel se encontraron con porcentajes inferiores a tal valor, lo que podría causar inmovilización de este elemento en el suelo donde se adicionen. (13) En cuanto a los elementos mayores y secundarios tanto totales como disponibles, los materiales que mayor contenido presentan son los de compost de clavel y compost de rosa. De la misma manera, el compost de clavel presenta un alto contenido de micronutrientes. Teniendo en cuenta lo anterior es posible concluir al hacer un balance de todas las variables y parámetros analizados, que el humus de lombriz de residuos de rosas se encontró en mejores condiciones de madurez para ser adicionado a un suelo. (13) Además por el contenido de nutrientes el compost de clavel y rosa son adecuados siempre y cuando se aumente el tiempo de descomposición. Por otro lado, ASOCOLFLORES en los últimos años ha realizado encuestas a las empresas floricultoras afiliadas, cuyo objetivo es ampliar la información acerca del proceso de compostaje realizado con los desechos vegetales que se producen en cada cultivo, teniendo en cuenta, el área destinada, los principales residuos que se generan, que procesos son utilizados para manejar sus desechos, entre otros. En el periodo de 1997-1998 fue desarrollada una encuesta en las empresas con el fin de saber quienes realizaban compostaje, obteniendo los siguientes resultados: (5) IAMB 20052001 30 Figura 4. Manejo de los residuos vegetales entre 1997 y 1998. Hace compostaje 43,24% No hace compostaje 56,76% De 37 cultivos encuestados el 43,24% manejaba sus residuos mediante el compostaje, el compost resultante era utilizado como acondicionador del suelo. Los residuos que se trataba resultaban principalmente de las cosechas de rosa, clavel, Pompón, Alstroemeria, Limonium, Gypso. El otro 56,76% no realizaba compostaje y utilizaban gallinaza, melaza, porquinaza, abono verde y humus de lombriz para acondicionar al suelo. Entre 1998 y 1999 se realizo otra encuesta a un mayor número de empresas, con la cual se buscaba obtener más información acerca de las metodologías utilizadas para manejar los residuos vegetales. A continuación se presentan los resultados obtenidos: (16) IAMB 20052001 31 Figura 5.Porcentaje de cultivos que procesan sus residuos vegetales entre 1998 y 1999. Procesa 62,79% n.s/n.r 20,93% No procesa 16,28% Figura 6. Porcentaje de cultivos que realizan compostaje de los que procesan sus residuos vegetales Encuesta año 1998 y 1999. Compostan 92,59% No compostan 7,41% De las 43 empresas encuestadas el 62,79% procesaban sus residuos vegetales y de este porcentaje el 92,79% manejaba sus residuos mediante el compostaje. Es decir que el 58,26% del total de empresas encuestadas realizaban IAMB 20052001 32 compostaje internamente. El compost era agregado a las camas de los diferentes cultivos, junto con gallinaza, abono verde, humus de lombriz, entre otros. Posteriormente, en el primer semestre del año 2000 se realizo una encuesta a 127 empresas de la sabana de Bogotá, dentro de los principales resultados se encontró que 113 cultivos procesaban sus desechos y de estos 105 realizaban compostaje para manejar los residuos vegetales que producían. Es importante mencionar que los residuos totales generados de las empresas encuestadas, proviene de una área total cultivada de 2055,3 hectáreas. A continuación se hace una descripción del estado del proceso de compostaje en el año 2000: (6) Figura 7. Manejo de los residuos vegetales en el sector floricultor año 2000. Hace compostaje 82,70% No hace compostaje 17,30% En la figura 7 se observa que el 17,3% de los cultivos encuestados no realizó compostaje para manejar sus residuos vegetales, de este porcentaje el 59% enviaban sus desechos a depósitos donde no se practicaba ningún tipo de tratamiento para su manejo. Como se presenta en la figura 8 otras alternativas IAMB 20052001 33 de manejo son aplicar los residuos como abono verde, realizar lombricultura, enviar los desechos al relleno sanitario, entre otros. Figura 8. Porcentaje de otras alternativas de manejo de los residuos vegetales en el año 2000. Lombricultura 9,10% Relleno 13,70% Abono verde 13,70%No maneja 59,00% Otros 4,50% Figura 9. Porcentaje de residuos vegetales que son sacados de la empresa. No sacan sus residuos 79,10% Sacan sus residuos 20,90% IAMB 20052001 34 Figura 10. Destino de los residuos vegetales que son sacados de los cultivos. Compostaje externo 77% Botadero 23% Figura 11. Tiempo de duración del proceso de compostaje dentro del cultivo. 36,15% 15,66% 2,41% 1,20% 1,20% 10,84% 6,02% 26,52% 1-5 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-40 n.s /n.r De los 105 cultivos que realizan compostaje para manejar sus residuos, 22 sacan los residuos vegetales de la empresa, esto corresponde al 20,9%. De IAMB 20052001 35 este ultimo porcentaje el 77,3% envía sus desechos a empresas externas encargadas de realizar el proceso de descomposición y el 22,7% destina parte de sus desechos a botaderos y otra parte es tratada dentro de la empresa para realizar compostaje. Figura 12. Numero de volteos/mes realizados durante el proceso de compostaje. 6,02% 36,14% 20,48% 8,43% 13,25% 1,20% 14,46% 0 1 2 3 4 12 n.s/n.r En la figura 9 se observa que el 79,1% de los cultivos que realizaban compostaje en el año 2000, lo hacían dentro de las instalaciones de la empresa. Este porcentaje corresponde a 83 cultivos de los encuestados. Teniendo en cuenta lo anterior y la información suministrada por las encuestas, en la figura 11 se presenta el tiempo de duración del proceso de compostaje desarrollado internamente. Se observa que el tiempo más frecuente es de 11 a 15 semanas con un porcentaje de 36,14%, seguido por 6 a 10 semanas con el 26,51%; al comparar este tiempo con la literatura, se comprueba que es un tiempo prudente para garantizar un buen proceso y un compost maduro, lo cual indica que la mayoría de los cultivos que realizo su propio compostaje lo hizo de manera adecuada. IAMB 20052001 36 De acuerdo con la figura 12, el 36,14% de los cultivos realizaban 1 volteo por mes, el 20,48% realizaba 2 volteos por mes durante el proceso de descomposición de los residuos. Figura 13. Área destinada para realizar el proceso de compostaje. 38,55% 39,76% 10,84% 1,20% 2,41% 2,41% 4,82% < 1000 1000-4000 4000-8000 8000-12000 12000-16000 16000-20000 n.s/n.r En la figura 13 se presenta los rangos del área destinada para compostar en los diferentes cultivos, el 39,76% de los cultivos utilizaban un área entre 1000 a 4000 m2 para realizar el proceso de compostaje internamente, el 38,55% de los cultivos utilizaban un área menor a 1000 m2, seguida por 10,84% con un área de 4000 a 8000 m2. En términos generales en el primer semestre del año 2000 existía un número representativo de cultivos de flores que manejaban adecuadamente los desechos vegetales que producían mediante el compostaje, de acuerdo con los datos analizados de las encuestas, la mayoría de cultivos realizaban buenas IAMB 20052001 37 prácticas del proceso, con suficiente aireación, adecuado tiempo para madurar el material y un área apta para desarrollar el proceso. Consecutivamente, en el año 2001 se realizo una nueva encuesta a 131 empresas de la sabana de Bogotá, dentro de los principales resultados se encontró que 122 cultivos procesaban sus desechos y de estos 90 realizaban compostaje para manejar los residuos vegetales que producían, estos últimos representan el 73,70% de los cultivos que procesan sus residuos y 68,70% del total de empresas encuestadas. El 26,30% manejaban sus residuos vegetales mediante la lombricultura, aplicación como abono verde o eran enviados directamente a los rellenos sanitarios. Figura 14. Manejo de los residuos vegetales en el sector floricultor año 2001. Hace compostaje 73,70% No hace compostaje 26,30% IAMB 20052001 38 Figura 15. Numero de empresas encuestadas y porcentaje de empresas que realizaban compostaje durante el periodo de 1998-2001. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 97-98 98-99 2000 2001 Años % d e em pr es as q ue co m po st an 0 20 40 60 80 100 120 140 N o. d e em pr es as en cu es ta da s Compostan Encuestadas Al comparar los resultados de las encuestas realizadas en los diferentes años se observa y comprueba que hubo un aumento progresivo desde el 97 hasta el 2001 de empresas que fueron encuestadas, sin embargo en el año 2000 se presento un pico de las empresas que realizaban compostaje para manejar sus residuos vegetales, este podía ser desarrollado interna o externamente. En el 2001 se observa una disminución respecto al año 2000, en el porcentaje de cultivos que compostaban sus residuos vegetales. De acuerdo a las entrevistas con algunos funcionarios ambientales de Asocolflores, actualmente el proceso de compostaje que se realiza en las empresas floricultoras puede ser realizado por empresas contratistas encargadas de prestar el servicio. El proceso puede ser desarrollado dentro o fuera del cultivo, bajo la metodología de hilera o pila activa, y si este se realiza dentro del cultivo las condiciones de la compostera depende de cada empresa. IAMB 20052001 39 1.7 NORMATIVIDAD NACIONAL E INTERNACIONAL RELACIONADA CON EL PROCESO DE COMPOSTAJE. 1.7.1 Normas nacionales Tabla 11. Norma Técnica Colombiana NTC 5167 Fertilizantes o abonos orgánicos, orgánico minerales y enmiendas orgánicas Fertilizantes o abonos orgánicos Clasificación del producto Indicaciones relacionadas con la obtención y los componentes principales Parámetros a caracterizar • Perdidas por volatilización %* • Contenido de cenizas máximo 60%* • Contenido de humedad Para materiales de origen vegetal, máximo 35% • Contenido de carbono orgánico oxidable total mínimo 15% • N, P2O5, K2O totales (declararlos si cada uno es mayor de 1%) • Relación C/N • Capacidad de intercambiocatiónico, mínimo 30cmol(+)/Kg (meq/100g) • Capacidad de retención de humedad, mínimo su propio peso • pH mayor de 4 y menor de 9 • Densidad máximo 0,6 g/cm3 • Limites máximos en mg/Kg (p.p.m) de los metales pesados expresados a continuación: Arsénico (As) 41 Cadmio (Cd) 39 Cromo (Cr) 1200 Mercurio (Hg) 17 Níquel (Ni) 420 Plomo (Pb) 300 Abono orgánico Producto sólido obtenido a partir de la estabilización de residuos animales vegetales o residuos sólidos urbanos (separados en la fuente) o mezcla de los anteriores, que contienen porcentajes mínimos de materia orgánica expresada como carbono orgánico oxidable total y los parámetros que se indican. * La suma de estos parámetros debe ser 100 IAMB 20052001 40 Fertilizantes o abonos orgánicos- minerales Clasificación del producto Indicaciones relacionadas con la obtención y los componentes pr incipales Parámetros a caracter izar • Perdidas por volatilización %* • Contenido de cenizas %* • Contenido de humedad máximo 15% • Contenido de carbono orgánico oxidable total, > 5% y < 15% • N, P2O5, K2O, CaO, MgO, Elementos menores, reportar si la riqueza total de cada elemento mínimo es 2% • Densidad y pH reportar • Residuo insoluble en ácido, máximo 50% del contenido de cenizas • Contenido de sodio reportar • Conductiv idad eléctrica reportar • Limites máximos en mg/Kg (p.p.m) de metales (solo para productos de mezcla con residuos de PTAR) Arsénico (As) 41 Cadmio (Cd) 39 Cromo (Cr) 1200 Mercurio (Hg) 17 Níquel (Ni) 420 Plomo (Pb) 300 Abono orgánico mineral sólido Producto sólido obtenido de la mezcla o combinación de algunos minerales y orgánicos de origen animal, vegetal, pedogenético (geológico) o provenientes de lodos de tratamiento de aguas residuales, que contienen porcentajes mínimos de materia orgánica expresada como carbono orgánico oxidable total y de los parámetros que se indican. * La suma de estos parámetros debe ser 100 Abono orgánico mineral liquido Producto liquido obtenido por adición de agua a un abono orgánico, orgánico mineral sólido o mezcla de los anteriores, con posterior extracción al que puede o no, añadírsele un fertilizante mineral y que cumple con los parámetros que se indican. • Sólido suspendidos máximo 4% • Contenido de carbono orgánico oxidable mínimo 20 g/ • N total + P2O5 + K2O, mínimo 40 g/l • Potasio máximo 50 g/l de K2O • Limites máximos en mg/Kg (p.p.m) de metales pesados Arsénico (As) 41 Cadmio (Cd) 39 Cromo (Cr) 1200 Mercurio (Hg) 17 Níquel (Ni) 420 Plomo (Pb) 300 (25) IAMB 20052001 41 1.7.2 Normas Internacionales Tabla 12. Limites de metales pesados internacionales, en mg/Kg en base seca País Institución Clase Tipo Cd Cr tot CrVI Cu Hg Ni Pb Zn As Granjas orgánicas 0.7 70 - 70 0.4 25 45 200 - Uso agrícola jardinería 1 70 - 150 0,7 60 120 500 - Austria Compost Ordinance (FGL II Nr.92/2001) Paisajístico recuperación de suelos Ley 3 250 - 500 3 100 200 1800 - Bélgica Ministerio de agricultura Biodesechos y desechos verdes Ley 1.5 70 - 90 1 20 120 300 - Francia Ministerio del agricultura y forestal (46/94) NF Compost urbano Voluntario 3 - - - 8 200 800 - - Alemania RAL GZ Compost/ Digestion Voluntario 1.5 100 - 100 1 50 150 400 - Irlanda Limites en licencias recientes Licencias 1.5 100 - 100 1 50 150 350 15 Limites fracción orgánica sólida 10 500 10 600 10 200 500 2500 10 Italia Ley de Fertilizantes 747/84 Compost desechos mezclados y verdes Ley 1,5 - 0,5 150 1,5 50 140 500 - Países bajos Decreto de Fertilizantes Compost (alta calidad) Ley 0,7 50 - 25 0,2 10 65 75 5 España Ministerio de agricultura Ordenanza sobre fertilizantes Ley 10 400 - 450 7 120 300 1100 - IAMB 20052001 42 País Institución Clase Tipo Cd Cr tot CrVI Cu Hg Ni Pb Zn As Suecia RVF Compost y residuos de digestión Voluntario 1 100 - 100 1 50 100 300 - Estados Unidos Rodale Calidad de compost orgánico 4 100 - 300 0,5 50 150 400 10 Eco-label 2001/688/EC 1 100 - 100 1 50 100 300 10 Comunidad Europea EC Eco-agri 2092/91EC- 1488/98EC 0.7 70 0 70 0,4 25 45 200 - Chile Instituto Nacional de Normalización NCh 2880-2004 Norma 1 60 - 50 1 10 50 60 10 (34) A continuación se presentan rangos establecidos por la norma chilena 2880-2004 para algunos parámetros para dos clases de compost: (19) Compost Clase A: producto de alto nivel de calidad que cumple con la exigencias establecidas en esta norma para el compost Clase A. Este producto no presenta restricciones de uso, debido a que ha sido sometido a un proceso de maduración. Compost Clase B: producto de nivel intermedio de calidad que cumple con las exigencias establecidas por esta norma para el compost clase B. Este producto presenta algunas restricciones de uso. Para ser aplicado a macetas, requiere ser mezclado con otros elementos adecuados. IAMB 20052001 43 Tabla 13. Limites establecidos por la norma 2880-2004 de Chile. Parámetro Compost Clase A Compost Clase B Coniformes Fecales < a 1000 NMP por gramo de compost en base seca Salmonella sp 3 NMP en 4 gramos de compost en base seca Numero de Helmintos viables 1 en 4 gramos de compost en base seca Nitrógeno total ≥ 0,5% en base seca Humedad 30-45% de la masa del producto pH 5-8,5 Materia orgánica ≥ 20% Presencia de semillas viables de maleza Máximo 2 propágulos de maleza por litro de compost, en cámara de crecimiento por 7 días. Densidad aparente ≤ 0,7 Evolución de CO2 (Respiración) ≤ 8mg de C-CO2/g de materia orgánica/día Absorción de O2 ≤ 150mg de oxigeno/Kg de sólidos volátiles/hora Relación amonio/nitrato ≤ 3 Concentración de Amonio ≤ 500mg/Kg Conductividad Eléctrica <1,5 dS/m en dilución 1:5 3/8 dS/m en dilución 1:5 Relación C/N ≤ 25 ≤ 30 (29) IAMB 20052001 44 2. METODOLOGÍA 2.1 REVISIÓN LITERARIA En esta primera etapa, se consulto en la literatura temas relacionados con el proceso de compostaje, teniendo en cuenta generalidades, etapas, factores ambientales que influyen, metodologías utilizadas, ventajas y desventajas de este proceso de descomposición y antecedentes del compostaje en el sector floricultor. Para esta investigación se consultaron libros relacionados con el manejo de los residuos sólidos, artículos publicados, material de soporte de estudios realizados con abonos orgánicos en el Centro de Investigación y Asesorías Agroindustriales (CIAA); documentos realizados en el Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo Territorial; tesis realizadas en años anteriores relacionadas con el proceso de compostaje en el sector floricultor, teniendo en cuenta diferentes sustratos, comparación entre los diferentes tipos de proceso de descomposición y análisis de los parámetros físicos y químicos. Además, se obtuvo información de algunos laboratorios encargados de realizar análisis fisicoquímicos de muestras provenientes del proceso de compostaje. Igualmente, se considero información contenida en encuestas realizadas en los años 1999, 2000 y 2001 por el programa ambiental y social de la Asociación Colombiana de Exportadores de Flores (ASOCOLFLORES). De estas encuestas se dedujo principalmente el estado del proceso de compostaje en los diferentes cultivos. IAMB 20052001 45 2.2 ESTUDIO DE CAMPO Para esta etapa se diseño una encuesta (Ver Anexo A), cuyo fin fue establecer los aspectos más importantes del proceso de compostaje en los cultivos de flores. Dentro de los temas que se desarrollaron fueron principalmente generalidades, acondicionamiento del material, caracterización del producto final, control del proceso y problemas relacionados con el compostaje. Esta encuesta fue enviada a ASOCOLFLORES, para luego ser remitida a las empresas de la sabana de Bogotá afiliadas a esta asociación. Posteriormente, se realizo una visita de campo a los cultivosque contestaron la encuesta para observar el proceso realizado en cada cultivo. 2.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PARA CADA CASO Teniendo en cuenta que la respuesta a las encuestas fue escasa, se realizo una breve descripción de las condiciones generales y la situación del proceso de compostaje en los cultivos encuestados. Posteriormente se realizo un estudio de caso, en el cual se explican las diferentes etapas y generalidades del proceso desarrollado en los cultivos que fueron encuestados y visitados. Con lo anterior logrando determinar el estado actual del compostaje en cada cultivo y de esta manera establecer los posibles impactos generados por el proceso. 2.4 IDENTIFICACIÓN DE IMPACTOS GENERADOS POR EL PROCESO DE COMPOSTAJE Para la identificación de los impactos negativos y positivos que se generan en el sector floricultor por el proceso de compostaje, se desarrollo una matriz simple propia, en la cual se presenta los diferentes elementos ambientales, sociales y económicos que pueden ser afectados con el proceso y con la aplicación del compost, el cambio que sufre cada elemento al iniciar y finalizar el proceso y el IAMB 20052001 46 efecto que produce en cada uno de estos factores. Posteriormente, se analizo la información de la matriz y se desarrollo un diagrama de redes cuyo objetivo es integrar las causas y consecuencias que se generan a través las interrelaciones de las acciones causales y los factores ambientales que reciben el impacto. Para el desarrollo de la matriz y el diagrama de redes, se tuvo en cuenta el proceso de compostaje óptimo y no óptimo. 2.5 PROPUESTA PARA LA CUANTIFICACIÓN DE LOS IMPACTOS GENERADOS EN EL PROCESO DE COMPOSTAJE Para la cuantificación de los impactos que se generan en el proceso de compostaje, se tuvo en cuenta los diferentes elementos ambientales, sociales y económicos que son afectados por esta actividad. En esta etapa, se propuso los posibles análisis de laboratorio que deberán ser realizados para poder obtener resultados cuantitativos de los efectos e impactos que produce el proceso de compostaje en el sector floricultor. Además de incluir propuestas de estudios en campo. IAMB 20052001 47 3. RESULTADOS Y ANALISIS DE RESULTADOS 3.1 CARACTERIZACIÓN GENERAL DE LOS CULTIVOS ENCUESTADOS Es importante mencionar que la encuesta fue contestada voluntariamente por los cultivos asociados a Asocolflores, sin embargo no se obtuvo la respuesta esperada. Pese a esto, se analizara la información que proporciona siete cultivos que respondieron a las encuesta y se realizara un estudio mas profundo con cinco de estos cultivos que permitieron una visita a la zona de compostaje. Los cinco cultivos de flores analizados están ubicados principalmente en el departamento de Cundinamarca, al occidente de Bogotá. Estos se encuentran en una zona en la cual la precipitación promedio anual varía entre 200 a 1000 mm, la humedad relativa se encuentra entre 35% y 100%, y la temperatura ambiente entre 5ºC a 20ºC. (8) En cuanto al proceso de compostaje realizado en cada empresa, los desechos vegetales que se procesan provienen principalmente de la cosecha y poscosecha de cultivos de Clavel, Miniclavel, Rosa, Alstroemeria, Pompón y Gerbera. En promedio, la cantidad de residuos vegetales a compostar es de 2000 toneladas por año, sobre un área que varia entre 400m2 y 10000m2. Cuatro de los siete cultivos desarrollan el proceso de descomposición en una zona al aire libre, sobre suelo arcilloso y franco-limoso, sin embargo dos de estos cuatro protegen el suelo con plástico. Los otros tres de los siete cultivos cubren el área de compostaje con polietileno y solo dos de los tres protegen el suelo con placas de cemento. La metodología utilizada por cuatro cultivos es hilera o pila activa, mientras que los otros tres forman pilas estáticas con ventilación pasiva. En promedio estas pilas tienen dimensiones de 2 m de ancho por 1,5 m de alto y 50 m de largo. De los IAMB 20052001 48 cultivos que manejan hileras o pilas activas realizan volteos con una frecuencia que va desde cada 15 días hasta cada mes. La presencia de olores durante los volteos es común en todas las composteras, además se ha presentado en una de las empresas zonas anaeróbicas por la falta de ventilación y exceso de humedad. En general, de las empresas encuestadas solo cuatro realizan una trituración previa del material, utilizando picadoras de tracción mecánica de las cuales se obtiene partículas de 5 a 10 centímetros de largo. Así mismo, al iniciar el proceso de compostaje una empresa adiciona a la materia prima sustancias para acelerar el proceso y disminuir el tiempo de duración, esta sustancias es Composter. (8) Solo tres empresas cuentan con cierto control y registro del proceso de compostaje, teniendo en cuenta parámetros como temperatura, humedad, aireación, olor y tiempo. En cuanto a la temperatura, se ha registrado un máximo de 90ºC y un mínimo de 25ºC durante la descomposición. De igual manera, en la humedad es controlada, cuando se presenta pocas precipitaciones o el material tiene una apariencia seca se adiciona agua. El criterio más utilizado para determinar que el proceso de descomposición ha terminado y el producto final esta maduro, son las características organolépticas como el color, el olor y la textura de material. Solo un cultivo tiene en cuenta que la relación carbono nitrógeno sea próxima a 12 y el carbono orgánico sea mayor a 15, de acuerdo con la norma técnica ICONTEC NTC 5117- Productos agrícolas, abonos. En cuatro cultivos el proceso finaliza en un tiempo mayor a dos meses. (8) El problema que mas se presenta al procesar los desechos vegetales mediante compostaje, es la generación de lixiviados durante la lluvia y la descomposición del material, solo en un cultivo se ha realizado un análisis de la composición de estos lixiviados. Sin embargo, en todos los cultivos son tratados para minimizar el impacto que generan. En tres cultivos se recirculan nuevamente a las pilas, en dos IAMB 20052001 49 no se realiza ningún tipo de tratamiento, en uno son depositados como abono liquido en las zonas aledañas al cultivo y solo en uno no se genera lixiviados. El producto final del proceso de descomposición es utilizado principalmente para mejorar praderas, jardines, cultivos, campos de golf, frutales, entre otros. Además, se utiliza para adecuar y acondicionar algunos suelos. 3.2 ESTUDIO DE CASOS Como se mencionó anteriormente, debido a la escasa respuesta a las encuestas, se determinó presentar la información detallada en forma de estudios de caso de cinco cultivos que permitieron visitar la zona de compostaje. También se presenta la información suministrada por empresas contratistas del proceso de compostaje, y laboratorios de análisis de compost. 3.2.1 Cultivo 1. El cultivo 1 esta ubicado al occidente de la ciudad de Bogotá, con 30 hectáreas que corresponden al área total de dos fincas. La temperatura mínima es 5ºC y máxima de 20ºC. Se cultiva miniclavel y clave estándar, produciendo 2000 toneladas por año de desechos vegetales que se generan de las labores como siembra, raleo, descabece, cosecha y poscosecha. Es importante mencionar que el proceso de compostaje inicia dentro de este cultivo y luego es enviado a la zona de compostaje de una empresa externa para ser finalizado. Inicialmente, los desechos son transportados y dispuestos en hileras o pilas activas, las cuales se encuentran en una zona de 0,5 hectáreas para cada finca. Estas pilas tienen dimensiones de 1,5 m de alto x 1,5 m de ancho x 85 m de largo, garantizando un área apropiada para mantener la temperatura al interior de cada una. El área de disposición esta al aire libre y el suelo es franco-arenoso sin ningún tipo de impermeabilización.IAMB 20052001 50 Figura 16. Proceso de compostaje desarrollado en el cultivo 1 Fuente: Archivo propio La zona donde finaliza el proceso, es similar a la del cultivo, ya que el suelo no esta impermeabilizado y los desechos son dispuestos nuevamente en pilas activas, sin embargo el área esta cubierta con polietileno. En este cultivo el acondicionamiento del material antes de iniciar el proceso es mínimo, ya que este se dispone en las pilas sin triturar, el tamaño de la partícula disminuye cada vez que se voltean las pilas, esto es realizado por un maquina de la empresa externa. Es importante mencionar que durante el proceso de fertilización en cultivo se adicionan enmiendas y caldos microbianos: como Purin, Agroplus y microorganismos eficientes (EM), el director de medio ambiente de la empresa menciona que los residuos vegetales que resultan de la cosecha para compostar están acondicionados con estos materiales, los cuales aceleran el proceso. En la primera fase del proceso (fase mesofílica), se alcanzan temperaturas de 25ºC a 40ºC. Una temperatura máxima de 70ºC se registra durante 3 días lo cual indica IAMB 20052001 51 que el proceso se encuentra en la fase termófilica. Luego, se inicia la fase de curado en la cual tanto la temperatura como la humedad disminuyen. Cuando las precipitaciones son escasas y el material tiene una apariencia seca, se hace necesaria la adición de agua, para aumentar la humedad y de esta manera crear un ambiente apropiado para los microorganismos. En cuanto a la aireación el primer volteo se realiza a las 2 semanas de iniciar el proceso, luego se realiza mínimo 6 en el tiempo restante generando olores en cada volteo. El tiempo promedio de terminado el proceso es de 66 días, de los cuales 45 días permanece en fase activa y 21 días en fase de curado a temperatura ambiente. El criterio utilizado para determinar este tiempo es la relación carbono nitrógeno, cuando esta es mayor que 12 y el carbono se encuentra por encima de 15, el proceso ha finalizado. Lo anterior según la norma Técnica ICONTEC NTC 5117- Productos agrícolas, abonos. Los lixiviados se generan durante la lluvia y el proceso de descomposición del material vegetal. Sin embargo, según la información de la encuesta la producción de lixiviado por la descomposición de la materia orgánica es mínima, pero de acuerdo con la visita se observaron depósitos de agua (ver figura 17) ya que la noche anterior había llovido. Con estos lixiviados no se realiza ningún tipo de tratamiento, pese a esto se mide la salinidad del suelo superficial y a 20 cm. de profundidad, esto con el fin de comprobar que la filtración y el impacto generado por los lixiviados en nivel freático es mínimo. Hasta el momento no se realizan análisis químicos de estos. IAMB 20052001 52 Figura 17. Depósitos de agua entre las pilas (Cultivo 1). Fuente: Archivo propio. El compost que resulta es comercializado externamente y utilizado para acondicionar praderas, campos de golf, jardines, forestales y frutales. Hasta el momento no se ha utilizado en los cultivos de la empresa, pese a esto se planea utilizar el compost en los cultivos hidropónicos como acondicionador. La empresa encargada de finalizar el proceso, realiza análisis físico-químicos y microbiológicos del producto final. A continuación se presentan algunos resultados analít icos de diferentes muestras del compost del cultivo 1: (1) Tabla 14. Caracterización fisicoquímica del compost final del cultivo 1. Característica Resultado Humedad (%) 30 Cenizas (%) 39,4 Carbono orgánico oxidable (%) 14,6 Densidad (g/c.c – Base seca) 0,66 pH 7,97 Conductividad eléctrica (dS/m) 23,5 IAMB 20052001 53 Capacidad de intercambio catiónico me/100g 53 Capacidad de retención de humedad (%) 85 Nitrógeno orgánico (%) 1,06 Nitrógeno amoniacal (%) 0,04 Fósforo (%) 1,76 Potasio (%) 2,33 Calcio (%) 2,77 Magnesio (%) 0,52 Azufre (%) 0,25 Boro (p.p.m) 38 Sodio (p.p.m) 1120 Zinc (p.p.m) 126 C/N 13 Tabla 15. Resultados del análisis microbiológicos de una muestra del compost del cultivo 1. Análisis Resultados Características microscópicas Recuento Heterótrofos 13 x 106 UFC/ml Cocos y Bacilos Gram positivos Rto Hongos y levaduras 91 x 107 UFC/ml Levaduras Rto de actynomices Ausente Rto bacterias anaerobias 33 x 106 UFC/ml Bacilos y cocos Gram positivos, bacilos Gram negativos Aislamiento e identificación de Azotobacter sp Presencia 12 x 105 UFC/ml Quistes Bacilos Gram negativo Aislamiento e identificación de Azospirillum sp Ausente Aislamiento e identificación de Rhizobium sp Presencia 9 x 106 UFC/ml Bacteroides Bacterias solubilizadores <100 Rto. Pseudomonas Presencia 6 x 106 UFC/ml Bacilos Gram negativos (30) IAMB 20052001 54 Tabla 16. Resultados del análisis microbiológicos de hongos fitopatógenicos, Entomopatógenos y plagas en suelos de una muestra del compost del cultivo 1. Hongos: Fusarium spp Hongos saprofiticos Plagas del suelo En 100gr. (-) NEGATIVO a Fusarium oxysporum 40 UFC/gr: Fusarium solani 42 x 104 UFC/gr.: Chrysosporium sp. 3 x 103 UFC/gr.: Rhizopus sp. 2 x 103 UFC/gr.: Aspergillus sp. (-) NEGATIVO a Simphylidos (-) NEGATIVO a Collembollos Observaciones: Se encontró una pequeña población de F. Solani , especie que generalmente se presenta como patógeno secundario; es patógeno importante principalmente en solanáceas, cucurbitáceas y cítricos. No se detectaron estructuras infectivas (micelo o esporas) de los microorganismos Rhizoctonia solani y Pythium sp. (30) Teniendo en cuenta la norma técnica NTC 5167, es posible determinar que las características del compost producido en el cultivo 1 cumplen con los rangos establecidos por la norma para abono orgánico mineral sólido. El porcentaje de humedad se encuentra por debajo de 35%, el contenido de cenizas es de 39,4% valor que es menor que 60%, la capacidad de intercambio catiónico es mayor que 30 meq/100g, el pH se encuentra en un rango de 4 a 9. Sin embargo, el contenido de carbono orgánico oxidable es levemente menor que 15% de acuerdo con la norma, la densidad es mayor a 0,6 g/cm3. En términos generales el compost producido en el cultivo 1 se puede considerar como un abono orgánico mineral sólido según la norma NTC 5167. De acuerdo con la norma chilena para compostaje NCh 2880-2004, el compost final de este cultivo, cumple con los parámetros establecidos para ambas clases de compost. IAMB 20052001 55 3.2.2 Cultivo 2. El cultivo 2 esta situado en el municipio de Puente Piedra en el departamento de Cundinamarca, con una temperatura mínima de 8ºC y máxima de 20ºC. Cuenta con 8,92 hectáreas cultivadas con rosa y miniclavel, de las cuales se generan 370 toneladas por año de residuos vegetales. Estos residuos son compostados mediante pilas estáticas aireadas, las cuales se ubican en un área no cubierta de 2800 m2. Estas pilas tienen un tamaño promedio de 2,0 m de alto x 2,0 m de ancho x 100 m de largo. Se cree que el suelo sobre el cual se composta es arcilloso, sin embargo es impermeabilizado con plástico. Figura 18. Proceso de compostaje desarrollado en el Cultivo 2. Fuente: Archivo propio Los residuos son transportados hasta la zona de compostaje y depositados formando pilas. Al iniciar el proceso el material no es triturado ni acondicionado. En este cultivo es escaso el control y registro que se realiza durante el proceso, ya que no se cuenta con mediciones de la temperatura, la aireación depende de los vientos que se presentan en la zona; la generación de olores desagradables es bastante frecuente, debido a que se producen zonas anaeróbicas en las pilas de IAMB 20052001 56compostaje. En cuanto a la humedad, no se adiciona agua durante el proceso y este parámetro depende de las lluvias y los lixiviados. La generación de lixiviados se debe principalmente a la descomposición natural del material vegetal y a las precipitaciones. No se cuenta con un análisis de la composición de estos. La empresa menciona que los lixiviados son recogidos en canaletas ubicados alrededor de la zona y se recirculan a las pilas aunque esto actualmente no se esta realizando. Durante la visita se observó que no hay un buen sistema de recolección de lixiviados, y estos se ven acumulados a los lados de las pilas (ver figura 19). Para determinar el tiempo en el cual el proceso de descomposición ha finalizado se observa el color y la textura de los residuos, cuando el material es de color negro o café oscuro, esto indica que el compost final es apto para ser comercializado fuera del cultivo. El proceso tiene una duración de un mes a dos meses aproximadamente. Figura 19. Depósitos de agua entre las pilas (Cultivo 2). Fuente: Archivo propio. IAMB 20052001 57 El principal uso del compost final es como acondicionador de suelos, sin embargo este no es utilizado dentro del cultivo, es comercializado por una empresa externa. Hasta el momento no se cuenta con análisis físico-químicos del compost final. 3.2.3 Cultivo 3. El cultivo 3 esta situado al sur occidente de Bogotá, en el municipio de Funza. Esta empresa esta certificada por el sistema de gestión ambiental bajo la norma ISO 14001. La temperatura promedio máxima es de 20ºC, la humedad relativa mínima es de 45 y máxima de 95. Cuenta con 50 hectáreas distribuidas en dos fincas, en las cuales se cultiva Alstroemeria, Gerbera, Miniclavel y Aster. Se producen 430 toneladas al año de residuos vegetales que provienen principalmente de la cosecha y poscosecha de los cultivos de Alstroemeria. Figura 20. Proceso de compostaje desarrollado en el Cultivo 3. Fuente: Archivo propio. La zona destinada para realizar el proceso de compostaje tiene un área de 3440m2, cubierta con polietileno y el suelo sobre el cual se desarrolla el proceso es IAMB 20052001 58 una placa de cemento (Ver figura 19). El método utilizado para procesar los residuos es hilera o pila activa, las cuales tienes dimensiones de 2 m de ancho x 1,60 m de alto x 9 m de largo. Los residuos vegetales que se generan, se acumulan en los centros de acopio, la empresa cuenta con 24 centros de acopio en total distribuidos en ambas fincas. De este lugar son transportados en lonas hasta la compostera para ser dispuestos en forma de pilas. El material actualmente no es triturado antes de iniciar el proceso, sin embargo, de acuerdo a la entrevista con el ingeniero agrónomo se tiene planeado a corto plazo triturar el material, ya que estos reduce el volumen inicial de los residuos, acelerando la descomposición. Al iniciar el proceso la temperatura varia entre 40 a 50ºC, durante la fase termófilica, se alcanza una temperatura de 68ºC durante 8 días, con esto se garantiza la eliminación de microorganismos patógenos. Posteriormente, la temperatura disminuye entre 45 a 50ºC. Durante el proceso no se adiciona ninguna sustancia para el control de la humedad, al finalizar el compostaje se elimina un 80% de agua en forma de vapor, de acuerdo a la respuesta del ingeniero. Esto gracias a las mezcla que se realiza inicialmente entre material verde con alto contenido de agua y material seco con muy baja humedad. En cuanto a la aireación, el material se voltea cada ocho días con una maquina que pertenece a la empresa (Ver figura 21), sin embargo en ocasiones por inconvenientes se realizan los volteos cada 15 días. Uno de los problemas que se presenta en la compostera de esta empresa, es la generación constante de olores desagradables, que proviene principalmente de la descomposición natural del material y la generación de lixiviados. Durante los volteos se agudizan estos olores. Las moscas son otro factor importante a considerar, ya que en todo momento se percibe la presencia de estos organismos. IAMB 20052001 59 Figura 21. Maquina volteadora en el cultivo 3. Fuente: Archivo propio. Los lixiviados se generan por la descomposición del material con mayor frecuencia los primeros quince días hasta la quinta semana. Para el tratamiento de estos, el terreno tiene pendientes a lado y lado para facilitar la evacuación hacia una canaleta ubicada en la mitad de la zona (Ver Figura 20). De este canal, los lixiviados van hacia dos tanques ubicados a cada extremo de la compostera. Algunas pilas están ubicadas encima de un canal de aireación, que consiste en rejillas que permiten el paso de los lixiviados que arroja la pila y los evacua también hasta los tanques de los extremos. De estos tanques el lixiviado es bombeado hasta un tanque recolector con capacidad de 7000 lt (Ver Figura 22), de donde el lixiviado diluido en agua (1:10) se reincorpora en forma de riego al área de Eucaliptos ubicada en la entrada de la empresa. Actualmente, se esta estudiando la idea de aplicar los lixiviados a los cultivos de la empresa como abono liquido. Esta empresa cuenta con análisis químicos de los lixiviados, tanto puro como diluido. En la tabla 17 se describen algunos parámetros de estos análisis. (1) IAMB 20052001 60 Figura 22. Tanque recolector de lixiviados en el cultivo 3. Fuente: Archivo propio. Tabla 17. Análisis químico de los lixiviados del cultivo 3. Elemento Lixiviado puro Lixiviado diluido 1:10 Carbono orgánico oxidable (g/l) 10,8 2,12 Nitrógeno (NT) (g/l) 2,73 0,73 Fósforo (P2O5) (g/l) 0,20 0,0082 Potasio (K2O) (g/l) 10,7 1,23 Calcio (CaO) (g/l) 0,65 0,14 Magnesio (MgO) (g/l) 0,53 0,08 Azufre (g/l) 0,59 0.07 Hierro (p.p.m.) 22 4,0 Manganeso (p.p.m.) 4,8 0,6 Cobre (p.p.m.) 0,2 0,1 Zinc (p.p.m.) 1,4 0,4 Boro (p.p.m.) 6,9 0,9 Sodio (g/l) 1,30 0,19 pH 7,01 6,93 Conductividad Eléctrica (dS/m) 31,0 4,57 Densidad (g/c.c) 1,011 1,000 IAMB 20052001 61 El criterio para determinar el tiempo final del proceso es cuando el olor a amoniaco ha desaparecido en un 90% o más y la temperatura oscila entre 35 a 45ºC. El proceso tiene una duración de dos meses y medio a tres meses. Sin embargo, actualmente, las pilas que se mezclan con material seco y se disponen encima del canal de aireación terminan el proceso en un mes y medio. El compost final es utilizado como acondicionador de los suelos de los cultivos de Alstroemeria y miniclavel, ya que se garantiza la ausencia de Fusarium oxysporum microorganismos considerados como plaga para estos cultivos. Esta empresa también realiza análisis físico-químicos y microbiológicos del producto final. A continuación se presenta una tabla con algunos parámetros: Tabla 18. Caracterización físico química del compost del cultivo 3. Característica Compost final Tamaño de partícula 0,63 Humedad (%) 17,60 pH 8,34 Conductividad eléctrica (dS/m) 55,5 Amonio (p.p.m.) 61 Nitratos (p.p.m.) 252 Fósforo (p.p.m.) 442 Sodio (p.p.m.) 2800 Microorganismos 18 x 10² de Agrobacterium 65 X 104: Pseudomonas Observaciones: Negativo nematodos, colembolos y sinfilidos. De acuerdo a la norma NTC 5167, el compost producido por el cultivo 3 cumple con los rangos permitidos para ser utilizado como abono orgánico según los parámetros reportados, la humedad es menor que 35% y el pH se encuentra entre 4 y 9. En cuanto a los lixiviados, según la norma, no cumple con los parámetros para ser clasificado como abono orgánico mineral liquido, ya que el carbono IAMB 20052001 62 orgánico oxidable es menor que 20 g/l y la suma del el contenido de nitrógeno total, Potasio (K2O) y Fósforo (P2O5) es menor que 40 g/l. 3.2.3 Cultivo 4. El cultivo 4 esta ubicado al norte de la ciudad deBogotá, en el municipio de Chia. En esta zona la temperatura máxima es de 20ºC y mínima de 5ºC. El cultivo cuenta con 7,39 hectáreas, en las que se cultiva únicamente Pompón, distribuido en 1200 camas de las cuales solo 96 son hidropónicas. El 30% de la planta cultivada resulta como desecho, en el año se producen de 200 a 250 toneladas de material para compostar. Los desechos son dispuestos en hileras o pilas activas de 2,50 m ancho x 2,50 m de alto x 7 m de largo. Estas pilas se ubican en una zona de 260 m2, no cubierta y tiene un suelo arcilloso impermeabilizado con 40 cm. de recebo en la parte superficial. Figura 23. Zona de compostaje del cultivo 4. Fuente: Archivo propio IAMB 20052001 63 El material es transportado hasta la compostera en un tractor propio de la empresa, luego parte del material es triturado en una maquina que también pertenece al cultivo (Ver Figura 24). El tamaño de las partículas trituradas es de 5 a 10 cm., el material que no es triturado tiene un tamaño de 10 a 30 cm., luego son armadas las pilas con los desechos. Figura 24. Maquina picadora de residuos vegetales. Fuente: Archivo propio Actualmente, no se tiene ningún registro ni control de parámetros como la temperatura y la humedad, estudios realizados anteriormente muestran que la temperatura máxima es de 70ºC y la mínima varia entre 35 a 40ºC. Durante el proceso se adiciona agua en época de verano, en caso contrario se adiciona únicamente los lixiviados que se generan durante el proceso. En cuanto a la aireación el primer volteo es realizado a los 15 días de haber armado la pila, y la frecuencia de volteo es cada 15 días, esto se lleva a cabo con una retroexcavadora que pertenece a una empresa externa. IAMB 20052001 64 Durante la visita, no se percibió ningún tipo de olor generado por las pilas, se observo moscas alrededor de estas. Sin embargo, según los comentarios del ingeniero encargado, durante los volteos se presentan olores fuertes por el proceso normal de descomposición. Los lixiviados se generan durante el proceso de descomposición y por las precipitaciones en la zona. Estos son recogidos en canaletas que se encuentran en la parte posterior de la compostera, para luego ser enviados a un tanque que contiene una bomba (Ver Figura 25), de este tanque son nuevamente enviados a las pilas, cumpliendo un proceso de recirculación con estos líquidos. Hasta el momento no se cuenta con análisis de caracterización físico química. Figura 25. Tanque recolector y distribuidor de lixiviados. Fuente: Archivo propio El criterio utilizado para determinar que el proceso ya ha finalizado es el número de volteos, cuando se han realizado de 8 a 10 volteos el material esta listo para ser aplicado, esto se puede comprobar con la textura y olor. El proceso tiene una duración de tres meses y medio. Cuando el material esta maduro, se pasa por una maquina cernidora (Ver Figura 26) que se encarga de dejar el compost con un IAMB 20052001 65 tamaño de partícula menor a 5 cm., el material que no logra pasar por la maquina se devuelve nuevamente a las pilas en desarrollo. El compost final tiene un conductividad que varia entre 3,5 a 4 dS/m y un pH de 7,5 a 8. El material maduro es utilizado dentro de la empresa, como parte de una mezcla que es agregada al cultivo, esta mezcla contiene turba, cascarilla y compost. Semanalmente se produce 24 m3 de compost cernido listo para ser aplicado, sin embargo se requiere 50 m3 de compost a la semana. Figura 26. Maquina cernidora de material final. Fuente: Archivo propio IAMB 20052001 66 Figura 27. Compost final producido en el cultivo 4. Fuente: Archivo propio 3.2.5 Cultivo 5. El cultivo 5 se encuentra al norte de Bogotá en el municipio de Chia, con una precipitación promedio anual de 277mm. El cultivo cuenta con 15,56 Hectáreas bajo invernadero de cultivo de Rosa, de las cuales solo 5 Hectáreas son hidropónicas. En este cultivo los residuos vegetales provienen principalmente de la poscosecha de donde sale en su mayoría hojas, invernaderos de los cuales resultan tallos, y de poda césped y ornaméntales. Anualmente se produce 3650 m3 de desechos vegetales a compostar, estos son dispuestos en zona cubierta de 540 m2, con suelo arcilloso no impermeabilizado. La metodología utilizada es pila estática con ventilación pasiva, esta pilas tiene un tamaño de 2 metros de alto x 2 metros de ancho x 3 metros de largo. IAMB 20052001 67 Figura 28. Zona de compostaje del cultivo 5. Fuente: Archivo propio El material es transportado a la zona de compostaje desde la zona de poscosecha y de los invernaderos, utilizando un tractor propio de la empresa (Ver Figura 29) con capacidad de 5 m3 por viaje, diariamente se realiza en promedio 2 viajes, es decir se transporta 10 m3 al día. Antes de armar las pilas, el material es triturado mecánicamente (Ver Figura 30) quedando con un tamaño de partícula de 4 a 8 cm. Durante el proceso se adiciona melaza y agua cada 15 días para tener un buen manejo de la humedad del material. Sin embargo, no se tiene ningún registro de la humedad, ni de la temperatura, por estudios realizados anteriormente la máxima temperatura que se alcanza es de 70ºC por 5 días, de esta manera se garantiza la eliminación de patógenos. En cuanto a la aireación, a las pilas se les introduce un metro de tubo para facilitar la aireación, luego a las 8 semanas de haber iniciado el proceso se voltea el material de forma manual. Finalizando el proceso las pilas se desarma y se vuelve a picar para obtener una mejor textura del compost final. IAMB 20052001 68 Figura 29. Transportador de los desechos vegetales del cultivo 5. Fuente: Archivo propio Figura 30. Maquina trituradora del material del cultivo 5. Fuente: Archivo propio Durante la visita no se percibió ningún tipo de olor desagradable, el único olor presente es el olor constante a melaza. El criterio utilizado para determinar que el IAMB 20052001 69 proceso ha finalizado es la textura y el tiempo de descomposición, el proceso tiene una duración en promedio de 4 meses. Cuando el compost esta maduro se distribuye al cultivo especialmente a las camas hidropónicas. Figura 31. Compost final en el cultivo 5. Fuente: Archivo propio En este caso donde se composta residuos vegetales de Rosa, el problema de lixiviación es poco frecuente, ya que esta planta es mas seca a comparación del Clavel y la Alstroemeria. Durante la visita, no se observo lixiviados en el suelo, por lo tanto no cuenta con un sistema recolector. Esto se debe también a que la compostera es cubierta y se evita exceso de agua por precipitaciones. Una parte del compost final utilizado dentro del cultivo como preparador de suelos en las camas contenidas e hidropónicas y otra parte es utilizada por los socios de la empresa en terrenos de ganadería. IAMB 20052001 70 A continuación se presenta análisis físico químico del compost final que se produce en este cultivo: Tabla 19. Análisis físico químico del compost del cultivo 5. Característica Resultados Humedad (%) 27,2 Cenizas (%) 36,6 Perdidas por volatilización (%) 36,2 Carbono orgánico (%) 15,9 pH 7,72 Capacidad de retención de humedad (%) 113 Conductividad eléctrica (dS/m) 12,2 Capacidad de intercambio catiónico (me/100g) 50 Densidad (Base seca) (g/c.c.) 0,55 Nitrógeno (%) 1,75 C/N 9,1 Elementos Potasio (K+) (p.p.m.) 2550 Calcio (Ca2+) (p.pm.) 346 Magnesio (Mg2+) (p.p.m.) 163 Sodio (Na+) (p.p.m.) 470 Amonios (N-NHa +) (p.p.m.) 169 Cationes Bicarbonatos (HCO3 -) (p.p.m.) 1118 Cloruros (Cl-) (p.p.m.) 1156 Fosfatos (P-H2PO4 -)* (p.p.m.) 281 Sulfatos (S-SO4 2-)*(p.p.m.) 956 Nitratos (N-NO3 -)* (p.p.m.) 171 Aniones Boro (p.p.m.) 0,26 Hierro (p.p.m.) 5,50 Manganeso (p.p.m.) 1,18 Cobre (p.p.m.) 0,42 Zinc (p.p.m.) 0,71 * La expresión de resultados en partes por millón se refiere al elemento y en mili equivalentes por litro a la especie iónica. Los elementos, los aniones y los cationes están disponibles en solución acuosa. De acuerdo a la norma Técnica Colombiana (NTC 5168), el compost producido por el cultivo 5 cumple con los requisitos para ser utilizado como abono orgánico, ya IAMB 20052001 71 que parámetros como contenido de humedad, contenido de carbono orgánico oxidable, relación C/N, pH, capacidad de intercambio catiónico y densidad, se encuentran dentro del rango. Al mismo tiempo, los parámetros de pH, Nitrógeno Total y Humedad se encuentran dentro del rango establecido por la norma Chilena 2880-2004. 3.2.6 Empresas externas encargadas de realizar el proceso de compostaje. Como anteriormente se menciono en la actualidad algunos cultivos de flores manejan el proceso de compostaje por medio de empresas externas, dentro de las que se encuentra Compostar Ltda., Terraviva y Gestión Orgánica, a continuación se presenta una breve descripción del servicio que ofrece cada una de estas empresas. Compostar Ltda. realiza el proceso de compostaje siguiendo etapas como acondicionar el material para iniciar el proceso, realizar el volteo durante la descomposición, recoger y distribuir el material al final. Emplean tecnología americana, la cual consiste en una maquina compostadora de acople a tractor que mediante un sistema de aspas que giran en sentido hélice y a una velocidad de mil revoluciones por minuto, realiza simultáneamente la labor de picado, volteo y aireación, generando el oxigeno necesario que requieren los microorganismos para realizar el proceso de descomposición. Este sistema permite que las pilas de material alcancen temperaturas hasta 85ºC eliminando cualquier patógeno o residuo de semillas indeseables para los cultivos. (16) Compostar Ltda. ofrece su servicio dentro del cultivo. De esta manera las condiciones en las cuales se desarrolla el proceso dependen de la zona de compostaje destinada en cada cultivo. La siguiente tabla muestra los valores típicos de los parámetros físico-químicos del compost final: (16) IAMB 20052001 72 Tabla 20. Características físico-químicas del compost final realizado por compostar Ltda.* Característica Compost final (%) pH 7,8 Conductividad eléctrica 3,4 Humedad 25-30 Nitrógeno total 1,0 Materia orgánica 30 Carbono orgánico 33,14 Relación C/N 14,4 Fósforo 1,03 Azufre 0,19 Boro 0,02 Potasio 1,0 Calcio 1,66 Magnesio 0,4 Hierro 1,11 Manganeso 0,03 Zinc 0,02 *Promedios obtenidos en análisis practicados en el ICA, COLINAGRO y Soil and Plant, U.J.T.L. y U.N.C. Al igual que Compostar Ltda., la empresa Terraviva Ltda. ofrece su servicio dentro de los cultivos, este empresa alquila las maquinas de acople a tractor para realizar el proceso. Las condiciones en las cuales se desarrolla el compostaje dependen del cultivo. A continuación se presenta la caracterización del compost producido por esta empresa: Tabla 21. Características físico-químicas del compost final realizado por Terraviva Ltda.* Característica Compost final pH 7 – 7,3 Humedad máxima 22% Nitrógeno total 1,0 – 1,5% Carbono orgánico oxidable 15 – 20% Relación C/N 12 – 15 Fósforo Total 0,8 – 1,3% IAMB 20052001 73 Potasio (K2O) 1,5 – 2,5% Cenizas 30 – 35% Densidad 500 – 600 Kg/m3 Capacidad de intercambio catiónico 50 – 55 meq/100gr Capacidad de retención de humedad 140 – 160% Resultados expresados en base seca Por otro lado, Gestión orgánica utiliza la tecnología de Open Windrow bajo el esquema CMC (Compostaje microbiológicamente controlado) cumpliendo con las siguientes etapas: Armado de pilas, Fase mesofílica, Fase termófilica o Activa y Fase de curado; la aireación es mecanizada y se sigue un control diario y registro de la humedad y la temperatura. El proceso de descomposición inicia en el cultivo bajo las condiciones establecidas internamente y finaliza en la compostera de Gestión orgánica, la cual esta cubierta y el suelo no es impermeabilizado ya que los lixiviados no representan un problema. Durante el proceso se alcanzan temperaturas entre los 55-75°C por un periodo mínimo de 15 días, eliminando la incidencia de patógenos y residuos de semillas. El producto final denominado Soil- aid esta elaborado a partir de residuos sólidos vegetales (80%), residuos sólidos animales (15%) y fuentes minerales naturales (5%). La tabla 22 presenta algunos parámetros físico-químicos del compost final producido por Gestión Orgánica: (21) Tabla 22. Características físico-químicas del compost final realizado por Gestión Orgánica. Característica Compost final pH 6,0-7,0 Humedad máxima <35% Nitrógeno total >2% Carbono orgánico oxidable >24% Cenizas <41% Relación C/N >12 Fósforo Total (P2O5 ) >3,7% IAMB 20052001 74 Potasio (K2O) >4,5% Calcio (CaO) >5,6% Sílice Orgánico >30% Densidad 0,6g/cm3 Capacidad de intercambio catiónico >80 meq/100gr Capacidad de retención de humedad >100% Resultados expresados en base seca Es importante mencionar que en ninguna de las empresas externas se tiene análisis de caracterización inicial de los residuos orgánicos utilizado para compostar. 3.2.7 Laboratorios encargados de analizar muestras de compost. Existen laboratorios encargados de realizar los análisis fisicoquímicos de muestras de diferentes proyectos y cultivos, es el caso del Centro de Investigación y Asesorías Agroindustriales de la Universidad Jorge Tadeo Lozano - CIAA y el laboratorio Agrilab. A continuación se presenta la caracterización de muestras analizadas en estos laboratorios al iniciar y finalizar el proceso de compostaje, cabe mencionar que no se cuenta con información a cerca de la metodología utilizada para obtener el compost a analizar: Tabla 23. Caracterización físico-química del compost de Rosa realizado por el CIAA Característica Tallos de rosa Compost de rosa Fósforo (%) 0,18 0,32 Potasio (%) 0,73 1,30 Nitrógeno total (%) 1,80 1,70 Carbono orgánico total (%) 40,5 23,0 Relación C/N 22,5 13,5 Resultados expresados en base seca IAMB 20052001 75 Tabla 24. Caracterización físico-química del compost de Rosa realizado por Agrilab (Muestra 1) Característica Inicial Final Humedad (%) 55,5 28,5 Carbono orgánico oxidable (%) 22,1 12,8 Hemicelulosa (%) 6,76 2,36 Ligno-celulosa (%) 13,6 17,4 pH 7,43 8,63 Conductividad eléctrica (dS/m) 6,52 34,1 Capacidad de intercambio catiónico me/100g 37 31 Nitrógeno (%) 1,44 0,97 Fósforo (%) 0,51 1,08 Potasio (%) 0,55 2,93 C/N 15 13 Resultados expresados en base húmeda. Tabla 25. Caracterización físico-química del compost de Rosa realizado por Agrilab (Muestra 2) Característica Inicial Final (1)* Final (2)* Humedad (%) 34,1 68,8 66,0 Cenizas (%) 36,1 9,61 10,6 Perdidas por volatilización (%) 29,8 21,6 23,4 Carbono orgánico (%) 11,6 8,80 10,3 Nitrógeno Total (NT) (%) 1,17 0,67 0,79 Fósforo (P2O5) (%) 2,08 0,59 0,54 Potasio (K2O) (%) 1,66 1,08 1,20 Calcio (CaO) (%) 9,62 2,42 0,70 Magnesio (MgO) (%) 0,73 0,17 0,19 Azufre (%) 0,90 0,14 0,17 Hierro (%) 0,82 710 859 Manganeso (p.p.m.) 741 117 100 Cobre (p.p.m.) 34 6.2 7,8 Zinc (p.p.m.) 162 126 40 Boro (p.p.m.) 37 8,1 5,8 Sodio (p.p.m.) 1371 663 621 Resultados expresados en base húmeda. * A l final del proceso de compostaje se realizo el análisis de dos muestras del mismo compost IAMB 20052001 76 Tabla 26. Caracterización físico-química del compost de Gerbera realizado por Agrilab Característica Inicial A los 32 días Humedad (%) 31,8 46,3 Cenizas (%) 49,236,2 Perdidas por volatilización (%) 19,0 17,5 Carbono orgánico (%) 7,71 7,41 pH 7,60 7,51 Capacidad de retención de humedad (%) 53 55 Conductividad eléctrica (dS/m) 9,25 5,61 Capacidad de intercambio catiónico (me/100g) 23 33 Densidad (Base seca) (g/c.c.) 0,76 0,68 Nitrógeno (%) 0,87 0,72 C/N 8,8 10 *Resultados expresados en base humedad. Tabla 27. Caracterización físico-química de los lixiviados de compost de gerbera realizado por Agrilab. Elemento Lixiviado 1 Lixiviado 2 Carbono orgánico oxidable (g/l) 7,07 6,66 Nitrógeno (NT) (g/l) 2,07 2,16 Nitrógeno Amoniacal (N-NHa) (g/l) 0,48 0,55 Nitrógeno nítrico (N-NO3) (g/l) 0,03 0,04 Fósforo (P2O5) (g/l) 0,36 0,21 Potasio (K2O) (g/l) 6,30 6,96 Calcio (CaO) (g/l) 2,33 0,64 Magnesio (MgO) (g/l) 0,69 0,52 Azufre (g/l) 0,34 0,28 Hierro (p.p.m.) 16 12 Manganeso (p.p.m.) 3,7 3,4 Cobre (p.p.m.) 0,5 0,4 Zinc (p.p.m.) 1,8 1,6 Boro (p.p.m.) 5,5 3,9 Sodio (g/l) 1,2 1,13 pH 7,74 7,09 Conductividad Eléctrica (dS/m) 25,8 25,3 Densidad (g/c.c) 1,014 1,003 Nota: Estos lixiv iados prov ienen de una nuestra de compost diferente a la anterior, IAMB 20052001 77 El compost producido por Compostar Ltda. y la muestra de compost de Rosa analizada por CIAA cumplen con los rangos establecidos en la norma NTC 5167 para ser utilizado como abono orgánico. Las dos muestras de compost de rosa y el compost de Gerbera a los 32 días registran un bajo contenido de carbono orgánico oxidable según la norma (< 15%), además el contenido de humedad es alto, lo cual indica que se debe aumentar el tiempo de maduración del material. En cuanto a los lixiviados producidos en la descomposición de la Gerbera el contenido de carbono orgánico oxidable es menor que 20 g/l y el contenido de nitrógeno total, fósforo y potasio es bajo, por lo tanto estos lixiviados no pueden ser clasificados como abono orgánico mineral liquido. 3.3 IMPACTOS GENERADOS POR EL PROCESO DE COMPOSTAJE EN EL SECTOR FLORICULTOR. Los impactos que se generan por el proceso de compostaje y la aplicación del compost dependen de las condiciones en las cuales se desarrolle dicho proceso. En este caso se entiende por proceso óptimo, el que se realiza en una zona cubierta, con suelo impermeabilizado, con sistema de recolección de lixiviados, adecuada frecuencia de volteo del material, cuerpo de agua superficial alejados de la zona de compostaje y relación C/N inicial entre 25 y 30. El caso contrario se denomina proceso de compostaje no óptimo Sin embargo existen consideraciones especiales sobre estos procesos que se mencionaran más adelante. Otro de los parámetros a considerar es el contenido de humedad de la materia prima a compostar, debido a que esta directamente relacionado con la generación de lixiviados y los impactos potenciales que estos puedan generar sobre aguas superficiales y subterráneas. De acuerdo a las encuestas y a las entrevistas con el personal encargado del proceso en cada una de las empresas, los cultivos que mayor problema presenta con la excesiva generación de lixiviados son los que manejan residuos vegetales de Alstroemeria, seguidos por los que procesan Clavel IAMB 20052001 78 y Mini clavel y en una misma categoría se encuentran residuos vegetales de Rosa, Gerbera, Pompón y otros. A continuación se presentan los impactos que se generan por el proceso de compostaje con materiales vegetales, con el respectivo cambio que se produce sobre el elemento ambiental, social o económico involucrado. Además de incluir el efecto que se produce expresado por una escala que caracteriza y determina la magnitud del impacto. La escala se define de acuerdo a los siguientes códigos: B+= Impacto significativamente beneficioso, representa un cambio bastante deseable en cuanto a mejorar la calidad del factor ambiental. B= Impacto beneficioso, representa un cambio positivo en cuanto a mejorar la calidad del impacto ambiental. A+= Impacto significativamente adverso, representa un cambio no deseable generando degradación en la calidad del elemento ambiental. A= Impacto adverso, representa un cambio negativo en cuanto a la degradación del elemento ambiental. O= No se genera impacto, la acción no genera cambio ni benéficos ni adversos sobre el elemento. IAMB 20052001 79 3.3.1 Proceso de compostaje óptimo Tabla 28. Matriz de impactos del proceso de compostaje óptimo. Elementos ambientales Cambio Efecto El compost con una relación C/N similar a la del suelo (cercana a 10), aumenta la capacidad de intercambio catiónico en el suelo y la liberación lenta de nutrientes, aporta materia orgánica la cual ayuda a retener y liberar iones. B+ Cuando el compost aplicado tiene una capacidad de intercambio catiónico moderadamente alta, se favorece la disponibilidad de nutrientes como el nitrógeno amoniacal, aluminio, calcio, magnesio, sodio y potasio. B+ Químico El compost aplicado con un pH cercano a la neutralidad, facilita la absorción de fósforo por parte de las plantas. B Un compost maduro con relación C/N cercana a 10, aporta materia orgánica, ayudando a mejorar las propiedades físicas del suelo, como la porosidad. B+ Suelo Físico Un compost maduro reduce los problemas de compactación y susceptibilidad de erosión debido al aumento de la porosidad, retención de humedad y permeabilidad del suelo. B+ Agua Superficial En el caso de un proceso óptimo, la escorrentía superficial no se presenta debido al adecuado manejo y recolección de los lixiviados que se generan durante el proceso. O Debido a que el suelo es impermeabilizado adecuadamente, la percolación de lixiviados a las agua subterráneas no representa un problema considerable. O Agua Subterránea El compost maduro aplicado favorece la retención de humedad, impidiendo la percolación de agua y nutrientes. Además de elevar la eficiencia del agua de irrigación. B+ IAMB 20052001 80 Cuando el proceso de compostaje se desarrolla sin la presencia de zonas anaerobias, se generan CO2 y vapor de agua, siendo el CO2 un gas de efecto invernadero. A Atmósfera Calidad (gases) Un aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera beneficia el crecimiento de las plantas, ya que aumenta la tasa fotosintética de estas y produce una disminución de la evapotranspiración y por lo disminuya el agua de consumo por parte de la planta. B Durante la fase termófilica se alcanza temperaturas lo suficientemente altas como para eliminar los organismos patógenos y semillas de maleza. B+ Microfauna y microflora En el caso de los cultivos, cuando los suelos han sido tratados con pesticidas, la fauna microbiana se reduce, al agregar el compost este reinocula poblaciones de microorganismos benéficos para las plantas. B+ El compost maduro tiene una relación C/N similar a la del suelo, de esta manera se libera lentamente los nutrientes como carbono y nitrógeno, favoreciendo el crecimiento de las plantas. B Macrofauna El compost mejora la porosidad de esta manera se facilita la entrada de aire y agua, generándose un ambiente propicio para el crecimiento de las plantas. B+ Paisajismo Cuando la zona de compostaje es cubierta, se genera un impacto visual, sin embargo esto es amortiguado con la cantidad de invernaderos que se distribuyen en todo el cultivo. O Elemento económicos Cambio Efecto El compost maduro que se produce dentro del cultivo puede remplazar materiales como cascarilla y turba, generando una reducción de costos de los materiales adicionados para acondicionar el suelo. B Económico El compost maduro aporta a los suelos nutrientes, de esta manera se reduce la cantidad de fertilizante que se debe aplicar, así mismo se reducen los costos de fertilización. B (23) (12) IAMB 20052001 81 3.3.2 Proceso de compostaje no óptimo Tabla 29. Matriz de impactos del proceso de compostaje no óptimoElementos ambientales Cambio Efecto Si el compost aplicado tiene una relación C/N muy baja (< 10), se presenta un exceso de nitrógeno y deficiencia en cuanto al carbono, nutriente esencial para la fertilidad del suelo. A+ Si al principio del proceso se inicia con una relación C/N muy alta y el tiempo de descomposición es muy corto, se produce un compost inmaduro con un exceso de carbono que al aplicarse al suelo puede generar secuestro de nitrógeno. A+ En un proceso de compostaje no óptimo, la generación de lixiviados es más frecuente generando durante el proceso cambios tanto físicos como químicos en la zona de compostaje. A El compost con conductividades eléctricas muy elevadas (> 4 dS/m), pueden causar problemas de salinización a los suelos. A Químico El exceso de nitrógeno sales de amonio (amoniaco > 5 p.p.m.), favorece la nitrificación, esto causa acidificación del suelo al liberar iones hidrogeno. A+ Los lixiviados ricos en sales (especialmente sodio), utilizados para riego pueden causar una pérdida de estructura del suelo, disminución de la porosidad, impidiendo la aireación y el flujo de agua. A+ Suelo Físico Al aplicar compost inmaduro, el proceso de descomposición continúa en el suelo, aumentando la temperatura normal de este. A+ IAMB 20052001 82 Los lixiviados que se generan durante el proceso, pueden infiltrarse si el suelo no es impermeabilizado o compactado. Los lixiviados infiltrados pueden llegar a aguas subterráneas con alto contenido de elementos mayores, secundarios y micro nutrientes, aumentando de esta manera la carga de las agua subterráneas, además puede lixiviarse compuestos orgánicos de los pesticidas aplicados. A+ Agua Subterránea Si el proceso de compostaje se desarrolla en un suelo arcilloso no impermeabilizado, se puede presentar la percolación de aniones, ya que las arcillas tienen capacidad de almacenar cationes. Los aniones como los nitratos se filtran fácilmente llegando a las aguas subterráneas. A+ Un nivel freático poco profundo puede aportar aguas con niveles altos de nutrientes (del lixiviado filtrado del compost) a los cuerpos de agua superficial cercanos, produciendo a su vez eutrofización y contaminación por compuestos orgánicos en estos últimos. A+ Agua Superficial El proceso de escorrentía superficial con exceso de lixiviados genera problemas en las aguas superficiales de eutroficación, por el excesivo aporte de nutrientes. A + Cuando el proceso se realiza con una frecuencia baja de volteo y un exceso de humedad se presenta una descomposición anaerobia, en estas condiciones se genera metano (CH4), compuestos azufrados estos últimos produce olores fuertes y desagradables. El CH4 es un gas de efecto invernadero. Se produce CO2. A+ El metano es explosivo a una concentración de 5 a 15% en volumen en aire, así se produce riesgo de incendio en la zona de compostaje y sus alrededores. A + Durante un proceso de descomposición anaerobia también se produce gases como el H2 y NH3, este último produce olores fuertes y desagradables. A+ Durante la fase de maduración o decrecimiento y/o la descomposición anaerobia se producen ácidos grasos volátiles remanentes en el material produciendo olores desagradables. A Atmósfera Calidad (gases) Si el contenido de nitrógeno total disponible en el material a compostar es muy alto, se presenta la volatilización de este elemento en forma de amoniaco, produciendo olores desagradables en la zona de compostaje. A IAMB 20052001 83 Microfauna y microflora Cuando es aplicado compost inmaduro el proceso de descomposición continua en el suelo sobre el cual es aplicado, las temperaturas aumentan afectando la Microfauna normal del suelo. A Macrofauna Un compost inmaduro con relación C/N alta al ser aplicado, toma nitrógeno del suelo, se produce una deficiencia de este nutriente para consumo de las plantas, por la competencia entre la planta y los microorganismos del compost. A+ Paisajismo En este tipo de proceso la recolección de lixiviados es deficiente, por lo tanto se genera un impacto visual por los depósitos de agua alrededor de las pilas. A Elemento social Cambio Efecto Social Los olores fuertes y desagradables de los gases que se producen durante el proceso de compostaje afectan el trabajador encargado del proceso y las poblaciones aledañas al cultivo. A+ (29) (12) (3) IAMB 20052001 84 3.4 DIAGRAMA DE REDES 3.4.1 Proceso de compostaje óptimo Zona de compostaje Área cubierta Fase termófilica Generación de gases Suelo impermeabilizado Temperatura CO2 Recolección Eliminación Atmósfera de lixiviados Patógenos Recirculación Abono Efecto invernadero Mejora productividad de lixiviados liquido de las plantas Nutrientes Efecto negativo Efecto positivo IAMB 20052001 85 Área de aplicación de compost Suelo Materia Orgánica Inoculación Percolación Porosidad Disponibilidad Microorganismos Retención Retención de iones de humedad de nutrientes Eficiencia agua Permeabilidad Intercambio de irrigación catiónico Agua y aire Disponibilidad de nutrientes Evita compactación Crecimiento No Erosión de plantas Fertilidad Efecto negativo Efecto positivo IAMB 20052001 86 3.4.2 Proceso de compostaje no óptimo Zona de compostaje Generación de Generación de Lixiviados Gases Escorrentía Percolación Productividad CO2 CH4 NH3 Gases Superficial olorosos Suelo Agua subterránea Atmósfera Explosivo Efecto Bienestar Efecto trabajador Agua superficial Aprovechamiento Invernadero A. subterránea Comunidad Cuerpos de agua Usos del agua Riego Consumo Consumo Consumo Agrícola humano Efecto negativo Efectos en salud Efecto positivo IAMB 20052001 87 Área de aplicación de compost Suelo Cambios físicos Cambios químicos Cambios biológicos Estructura Macroflora Microfauna Disponibilidad Salinización de Nutrientes Porosidad (Nitrógeno) Competencia No patógenos Patógenos Aireación Humedad Crecimiento de la planta Fertilidad Efecto negativo Efecto positivo IAMB 20052001 88 3.5 PROCEDIMIENTO PROPUESTO PARA LA CUANTIFICACIÓN DE LOS IMPACTOS GENERADOS POR EL PROCESO DE COMPOSTAJE EN EL SECTOR FLORICULTOR. Anteriormente, se realizó una descripción cualitativa de los impactos generados por el proceso de compostaje y laaplicación del compost final. A continuación se presenta una propuesta metodológica para la evaluación de los impactos adversos y benéficos considerados de mayor relevancia a evaluar. 3.5.1 Análisis de laboratorio propuesto para cuantificar el impacto por lixiviados. Para la cuantificación de los impactos generados principalmente por los lixiviados que se producen durante el proceso, se debe tener en cuenta los resultados de las concentraciones de los análisis de laboratorio y las concentraciones de la normatividad que existe en suelo, agua, y a nivel nacional e internacional, para posteriormente realizar una comparación. Los análisis de laboratorio deben ser realizados con los lixiviados, el suelo y agua freática, esto con el objetivo de determinar la presencia de lixiviados en la zona de compostaje y en los elementos ambientales involucrados. El análisis de cuantificación de lixiviados comprende un análisis preliminar de presencia ausencia de compuestos orgánicos con el objeto de identificar los compuestos orgánicos presentes, posteriormente análisis de la cuantificación de plaguicidas, herbicidas, fungicidas. También un análisis de elementos iónicos especialmente aniones que pueden percolar hasta aguas freáticas como Cloruros, Nitritos y Nitratos, además de determinar el pH y la conductividad eléctrica. Los análisis de suelos deben contener una muestra y un blanco en las cuales se determine la presencia o ausencia de macro nutrientes y micro nutrientes, para luego realizar la cuantificación de estos, análisis de la flora microbiana, resultados del pH, conductividad eléctrica y capacidad de intercambio catiónico. IAMB 20052001 89 Adicionalmente análisis de propiedades físicas del suelo como textura, estructura, permeabilidad, densidades, etc. En cuanto al agua freática, el análisis debe constar de presencia o ausencia de compuestos orgánicos, nitritos, nitratos, y cloruros, incluir resultados de pH y conductividad eléctrica y para cuerpos de agua superficial es recomendable realizar análisis de materia orgánica (DBO y DQO). Estos análisis deben ser realizados especialmente en los cultivos que no se lleva a cabo un proceso de compostaje no óptimo, ya que es proceso de precolación es más frecuente y el impacto sobre las agua freáticas, subterráneas y superficiales es significativo. 3.5.2 Análisis de laboratorio propuesto para cuantificar el impacto por las emisiones de CO2. En cuanto a la cuantificación del impacto positivo que se genera por las emisiones de CO2 sobre la producción en los cultivos, se recomienda realiza trabajos de campo, que consisten en destinar un sitio para compostar los residuos vegetales producidos, junto a un área de cultivo bajo invernadero. Para garantizar la entrada de CO2 se debe diseñar la compostera totalmente cubierta, con tubos conductores que tomen el CO2 y lo transporten al invernadero. Al mismo tiempo, se debe tener como control un invernadero que se encuentre alejado de la zona de compostaje, de esta manera se garantiza que la concentración de CO2 no excede la concentración normal en el ambiente. Para realizar la cuantificación de este impacto se debe comparar y medir parámetros como el crecimiento de la planta, la productividad neta de biomasa, la tosa fotosintética máxima. (23) IAMB 20052001 90 3.5.3 Análisis de laboratorio propuesto para cuantificar el impacto sobre la fertilidad del suelo. Se ha mencionado anteriormente que la aplicación de compost reduce la cantidad de fertilizante que debe ser aplicado en las camas cultivadas, para realizar esta evaluación se debe escoger un cultivo con un buen proceso de compostaje. Realizar un análisis completo del compost incluyendo análisis de estabilidad y maduración. Para esta evaluación se debe escoger un suelo con características homogéneas, con un cultivo de la misma variedad, edad. Se debe hacer un diseño estadístico basado en un análisis de fertilidad del suelo con aplicaciones de diferentes dosis de fertilizantes y compost, y medición de parámetros agronómicos. IAMB 20052001 91 CONCLUSIONES De acuerdo a la información suministrada y analizada en las encuestas de ASOCOLFLORES, durante el periodo de 1997 hasta el 2000, se presento un aumento progresivo del porcentaje de cultivos que realizaron compostaje para procesar sus residuos vegetales, aunque en el año 2001 disminuyo un poco, es un proceso importante dentro del manejo de los desechos orgánicos generados. En cuanto a las encuestas diseñas y enviadas a los cultivos asociados a ASOCOLFLORES, para obtener información del estado actual del proceso de compostaje de los residuos vegetales, no se obtuvo la respuesta esperada. Pese a esto, la información proporcionada por los siete cultivos encuestados y cinco de estos visitados, suministra datos relevantes para la identificación de impactos. En dos de los cultivos visitados se compostan residuos de Clavel y Alstroemeria respectivamente, en estos cultivos se presentan problemas considerables con los lixiviados, ya que este tipo de residuos vegetales presentan exceso de humedad comparativamente con residuos de Rosa, Pompón y otros. El cultivo que composta Alstroemeria (Cultivo3) a pesar de estar cubierto e impermeabilizado el suelo presenta generación de lixiviados, olores y moscas, lo cual demuestra que además de esto es requerido un buen acondicionamiento inicial del material (para mejorar tamaño, humedad, y nutrientes) y control durante el proceso como una mayor frecuencia de volteo. Los olores afectan directamente el personal que trabaja en la zona y la población vecina. En el cultivo que composta residuos de clavel (cultivo 1), en el cual se generan lixiviados y no existe control, no se encuentra impermeabilizado y se mencionó que el suelo es franco-arenoso, sin embargo no fue posible establecer cual es la IAMB 20052001 92 magnitud e importancia del proceso de percolación que se presenta en la zona de compostaje y no se tuvo información sobre nivel freático. Los cultivos en los cuales se tritura el material al iniciar el proceso de compostaje, desarrollan un mejor proceso, el tener un acondicionamiento final como triturado, genera un producto final de una mejor apariencia, en este caso los cultivos 4 y 5 cumplen con estas condiciones, sin embargo en el cultivo 4 se obtiene un compost de mejor calidad ya que se tamiza al final de la descomposición. Al comparar los dos mejores cultivos visitados por la calidad del proceso y el compost obtenido, se observa una reducción en el tiempo de compostaje con el sistema de hilera o pila activa que con el sistemas de pila estática con ventilación pasiva, en este caso cultivo 4 y 5 respectivamente. Aunque el cultivo 5 desarrolla un proceso de compostaje bastante eficiente, el tiempo de descomposición de material vegetal es demasiado alto, presentándose la acumulación de residuos y la reducción de espacio en la zona de compostaje. De los cinco cultivos visitados, el cultivo 2 en el cual se composta residuos de rosa y miniclavel en un sistema de pila estática con aireación pasiva fue en el que se observaron mayores deficiencias, asociadas a la generación de lixiviados. Aunque impermeabilizan la zona con plástico, se genera lixiviado de forma abundante y no cuenta con un sistema de recolección eficaz, se acumula material ya que no se tiene un criterio establecido para determinar el tiempo final del proceso. Teniendo en cuenta los análisis de los parámetros físicos y químicos del compost producido por las empresas floriculturas visitadas y al ser comparados con los rangos establecidos por la norma técnica colombiana (NTC 5167), el IAMB 20052001 93 compost producido en los cultivos cumplen con dichos rangos, permitiendo ser clasificadoscomo abono orgánico. De acuerdo a la revisión literaria y las visitas a los cultivos, se determinó que un proceso de compostaje deficiente puede generar impactos negativos dentro de los cuales los más relevantes son, cambios en la estructura del suelo causada por los lixiviados generados en la zona de compostaje, al mismo tiempo se afecta las aguas subterráneas y superficiales por el aumento de nutrientes y compuestos orgánicos, provenientes de los lixiviados que se percolan y fluyen, emisiones de metano a la atmósfera cuado se desarrolla un proceso de descomposición anaerobia, además de presentarse olores fuertes y desagradables alrededor de la zona. En cuanto a la adición de un compost inmaduro, el impacto que mas afecta es el secuestro de nutrientes en el suelo afectando el crecimiento de las plantas y la fertilidad. Por el contrario cuando se desarrolla un proceso de compostaje eficiente se generan impactos positivos al adicionar el compost maduro resultante, mejora las condiciones del suelo sobre el cual es aplicado, aumentando la capacidad de retención de humedad, la disponibilidad de nutrientes, aumenta la porosidad y de esta manera mejora la estructura del suelo. Aunque, se genera un impacto negativo durante el proceso como es la producción de CO2, sin embargo este impacto puede volverse positivo si se logra aprovechar este incremento dentro del cultivo, mejorando así la producción de biomasa. Un proceso óptimo de compostaje no esta estandarizado ya que pueden existir diferentes métodos apropiados para compostar residuos vegetales, esto depende de diferentes características como tipo de residuos vegetales, sistema de compostaje, tipo de suelo, condiciones ambientales en la zona, control durante el proceso, entre otros. IAMB 20052001 94 RECOMENDACIONES Para la cuantificación de impactos generados en el proceso de compostaje es recomendable realizar los análisis mencionados en el numeral 3.5 del presente trabajo. Sin embargo, es importante ampliar la cantidad de empresas floricultoras encuestadas y visitadas, de esta manera se obtiene una mejor elección de los escenarios más críticos, en los cuales se puede realizar los análisis correspondientes. IAMB 20052001 95 BIBLIOGRAFÍA 1. AGRILAB, Servicios ambientales y agrícolas. Laboratorio de análisis químicos. Informe de control de calidad. Insumos agrícolas. Análisis de compost consultados en Noviembre de 2005. 2. ALONSO, Carlos A. Estudio para el desarrollo del proceso de compostaje de gallinaza y de residuos sólidos en un cultivo de rosa. Santafé de Bogotá, 2000, 70p. Trabajo de grado (Ingeniero Agrónomo). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería. 3. Asociación colombiana de exportadores de flores, ASOCOLFLORES, Ministerio del Medio Ambiente. Guía Ambiental para la Floricultora. Manejo de residuos sólidos convencionales del proceso productivo. Mayo 2002. (En linea) Disponible en:http://www.colombianflowers.com/info/IParteGAF.pdf?PHPSESSID=77d561c 0e2742f351d74476f0bc17179. Documento consultado en Septiembre de 2005 4. ________. Programa ambiental y social de Asocolflores, FloreVerde. Auto- regulación ambiental y social. Instrumento de auditoria 2ª. Visita. Fase III. Bogotá. Encuesta. 1998-1999 5. ________. Programa ambiental y social de Asocolflores, FloreVerde. Protecto grupo piloto. Lista de chequeo: Suelos y Fertilización. Bogotá. Encuesta. 1997- 1998 6. ________. Programa ambiental y social de Asocolflores, FloreVerde. Sistema de Registro. Bogotá. Encuesta. 2000-I 7.________. Programa ambiental y social de Asocolflores, FloreVerde. Sistema de Registro. Bogotá. Encuesta. 2001-I 8.________. Universidad de los Andes. Bogotá. Encuesta manejo del proceso de compostaje. 2005-II. 9. ATDSR. Agencia para sustancias toxicas y el registro de enfermedades. Resumen de salud pública. Amoniaco. (En línea) Disponible en: www.atdsr.cdc.gov/es/phs/es_phs126.html. Documento consultado en diciembre de 2005. IAMB 20052001 96 10. AVENDAÑO, Daniella A. El Proceso de Compostaje. Septiembre de 2003. Pontifica Universidad Católica de Chile. Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal. Departamento de Fruticultura y Enología. Chile. (En linea) Disponible en:http://www.puc.clagronomiad_investigacionProyectosProyectosTitulospdfDan iellaAvendano.pdf. Documento consultado en Septiembre de 2005. 11. BÁRCENAS, Jairo. Gestión Integral de Residuos Sólidos: Manual para la Gestión de los Residuos Sólidos en Cundinamarca. Red de Educación Ambiental de Cundinamarca (REAC). Universidad Central. Bogotá, D.C, 2002. 12. BARRERA, Sergio F. Introducción a la problemática del medio ambiente. Santafé de Bogotá: Universidad de los Andes, 1999. 13. 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United Nations Environment Programme (UNEP) Division of Technology, Industry and Economics. Newsletter and Technical Publications: Municipal Solid Wasted Management – Sound Practices: Composting. (En linea) disponible en: http://www.unep.or.jp/ietc/ESTdir/Pub/MSW/SP/SP4/SP4_1.asp Documento consultado en Septiembre de 2005. 33. United Nations Environment Programme (UNEP) Division of Technology, Industry and Economics. Newsletter and Technical Publications: Municipal Solid Wasted Management – Sound Practices: Composting. (En linea) disponible en: http://www.unep.or.jp/ietc/ESTdir/Pub/MSW/SP/SP4/SP4_2.asp Documento consultado en Septiembre de 2005. 34. Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de ingeniería civil y ambiental. Centro de investigaciones en ingeniería Ambiental- CIIA. Laboratorio Ambiental. Informe: Análisis de muestra de compost y lombricompuesto incluye revisión normas internacionales de compost, para la empresa Bioagricola del Llano. 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Temperatura promedio: _______________ 2. Tipos de plantas cultivadas Planta Área 3. Condiciones generales del proceso de compostaje a. Los desechos vegetales proviene principalmente de los cultivos de: _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ b. La cantidad de desechos a compostar es _______________________________ c. ¿Cuál es la metodología utilizada para el desarrollo de compostaje? ___Hilera o Pila activa IAMB 20052001 100 ___Pila estática con ventilación pasiva ___Pila estática con ventilación activa ___Otra Cual: _________________________________ d. El área destinada para el proceso de compostaje es de: _______________________________________________________________________ e. ¿Qué dimensiones tiene la pila o hilera de los desechos a compostar? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Especificaciones ( aireación, otros): _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ f. ¿El área destinada para el proceso de compostaje tiene alguna cobertura? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ g. ¿Se tiene conocimiento a cerca del tipo de suelo en el cual se realiza el proceso de compostaje? ____________________________ h. Si la respuesta anterior es afirmativa, ¿Qué tipo de suelo es? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ i. ¿Tiene algún conocimiento de la profundidad a la que se encuentra el nivel freático en la zona destinada para el proceso de compostaje? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ j. ¿El suelo del área destinada para el proceso de compostaje se impermeabiliza con: ___Arcilla ___Geotextil ___Plástico ___Compactación ___Otros Cuales____________________________ 3.1 Acondicionamiento del material a. ¿La materia prima es triturada antes de iniciar el proceso? _____________ IAMB 20052001 101 b. Si la respuesta anterior es afirmativa, ¿Cuál es el método de trituración y qué tamaño de partícula tiene la materia después de triturar? c. ¿Qué materiales son adicionados para acondicionar la materia prima antes del iniciar el proceso? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ d. ¿Durante el proceso de compostaje se adicionan otros materiales? si la respuesta es Sí, ¿Cuáles? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ e. Las características del sustrato y el producto final son: Característica Inicio del proceso Final del proceso (compost) Tamaño de partícula Humedad (%) Relación C/N pH C.I.C (me/100g) Nitrógeno Carbono orgánico Fósforo Sodio Microorganismos f. El producto final es utilizado en: _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ IAMB 20052001 102 3.2 Control del proceso de compostaje 3.2.1 Temperatura a. ¿Se tiene algún registro de la temperatura? _______ b. Si la respuesta anterior es afirmativa, ¿Cuál es la temperatura máxima que se ha registrado durante el proceso? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ c. ¿Cuánto tiempo ha permanecido el material con la temperatura máxima? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ d. Luego de alcanzar la temperatura máxima, ¿Cuánto tiempo el material permanece a la temperatura ambiente? __________________________________________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________ e. Si la respuesta es negativa, ¿Cuáles son las características que muestran la variación de la temperatura durante el proceso? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 3.2.2 Aireación a. De acuerdo al método utilizado para compostar el material vegetal, ¿Cuál es la frecuencia de aireación del material? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 3.2.3 Humedad a. ¿Se tiene algún registro de control de humedad? _______ b. ¿Qué cantidad de agua es adicionada para el control de la humedad y en que momento se adiciona? _________________________________________________________________ IAMB 20052001 103 _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 3.2.4 Generación de olores a. ¿Durante el proceso de compostaje se perciben olores? ____________ b. ¿Qué tipo de olores se perciben? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ c. Si la respuesta anterior es afirmativa, ¿En que etapas o bajo que condiciones se generan los olores? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 3.2.5 Tiempo a. ¿Cuál es el criterio utilizado para determinar el tiempo en el cual el proceso de descomposición se ha terminado? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ b. ¿En cuanto tiempo termina el proceso de compostaje? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 4. Problemas relacionados con el proceso de compostaje a. ¿Se ha observado lixiviación durante el proceso y en que momentos? (durante la lluvia, la descomposición del material, otros.) _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ b. Si la respuesta anterior es afirmativa, ¿Se ha realizado análisis de la composición de los lixiviados generados? ________________ c. Si la respuesta anterior es afirmativa, ¿Cuál es la composición típica de los lixiviados? IAMB 20052001 104 _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ d. ¿Qué tratamiento se le hace a los lixiviados o como son manejados durante el proceso? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Observaciones:__________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ IAMB 20052001 105 ANEXO B. Cuadro comparativo del proceso de compostaje desarrollado en cada cultivo. Cultivo 1 Cultivo 2 Cultivo 3 Cultivo 4 Cultivo 5 Cultivo 6 Cultivo 7 Área de compostaje 1 ha, al aire libre. 2800 m2, al aire libre. 435 m2, cubierta con polietileno. 260 m2, al aire libre. 540 m3, cubierta con polietileno. 2775 m2, al aire libre. 3440 m2, cubierta con polietileno. Desechos vegetales que se compostan Miniclavel y clavel estándar, 2000 toneladas al año. Rosa y miniclavel, 370 toneladas al año. Clavel y miniclavel. Pompón, 200-250 toneladas al año. Rosa, 3650 m3 al año. Rosa y miniclavel, 450m3 al mes. Alstroemeria , gerbera, miniclavel, 430ton/año Suelo Franco- arenoso, no impermeabil izado. Arcilloso, impermeabil izado con plástico. Placa de cemento. Arcilloso, con 40 cm. de recebo. Arcilloso, no impermeabil izado. Franco limoso, impermeabil izado con plástico. Placa de concreto. Metodo de compostaje o sistema Hilera o pila activa, de 1.5 m x 1.5 m x 85 m. Pila estática aireada, de 2 m x 2m x 100 m. Hilera o pila activa, 1.5 m x 1.5 m. Hilera o pila activa, de 2.5m x 2.5 m x 7 m. Pila estática con ventilación pasiva, de 2m x 2m x 3m. Pila estatica con ventilación pasiva, de 2m x 1.5m x 1.5 m. Hilera o pila activa, 2m x 1.6 m x 9m. Trituración No hay trituración antes de iniciar el proceso. No hay trituración antes de iniciar el proceso. Se tritura con picadora, tamaño de partícula de 4-2 cm. Se tritura con picadora, tamaño de partícula de 5-10 cm. Se tritura con picadora, tamaño de partícula 4-8 cm. Se tritura con picadora, tamaño de partícula de 10cm. No hay trituración antes de iniciar el proceso. IAMB 20052001 106 Temperatura máxima 70ºC durante 3 días. No hay registro ni control. 90ºC. 70ºC 70ºC 70ºC. 68ºC durante 8 días. Materiales adicionados durante el proceso Agua. Ninguno Composter en cada volteo. Agua. Melaza. Bacterias termofilicas, agua, melaza, leche, kumis, soya. Ninguno Aireación y olores Entre 7 y 8 volteos durante el proceso, generando olores. La aireación depende de los vientos. Olores frecuentes por la generación de zonas anaeróbicas. Se voltea cada 15 días, generando olores. Se voltea cada 15 días, generando olores. Presencia de moscas. Se voltea cada 8 semanas, generando olores. Constante olor a melaza. Se voltea cada mes, generando olores, estos también se generan cuando hay exceso de humedad. Cada 8 días, generando olores, también se producen en las etapas iniciales. Humedad Se adiciona agua cuando el material esta seco. No se adiciona agua durante el proceso. No se adiciona agua durante el proceso. Se adiciona agua en época de verano. No se adiciona agua durante el proceso. Se adiciona agua cuando el material esta seco. No se adiciona agua durante el proceso. Tiempo Criterio: Carbono orgánico > a 15 y la relación C/N > a 12. El proceso demora 2.5 meses. Criterio: la textura y el color del material. El proceso demora de 1 mes a 2 meses. Criterio: la textura y el color del material. El proceso demora de 2 mes a 2.5 meses. Criterio: Numero de volteos, textura y color. El proceso demora de 3 a 3.5 meses. Criterio: Textura y tiempo. El proceso demora 4 meses. Criterio: disminuyela temperatura , la textura del material. El proceso demora 2.5 meses. Criterio: disminuye el olor a amoniaco 90%, la temperatura oscila entre 35-45ºC. De 2.5 a 3 meses. IAMB 20052001 107 Lixiviación No se realiza ningún tratamiento, generación durante la lluvia y por descomposi ción No se realiza ningún tratamiento, generación durante la lluvia y por la descomposi ción. Recirculació n a las pilas, generación durante la descomposi ción. Recirculació n a las pilas generación durante la descomposi ción y lluvias. No se generan lixiviados durante el proceso. Recirculació n a las pilas, generación durante la lluvia y la descomposi ción. Se incorpora en forma de riego a zona de eucaliptos. Durante la lluvia y la descomposi ción. Usos Acondiciona dor de praderas, jardines, campos de golf, frutales. Comercializa do externamen te y utilizado como acondiciona dor de suelos. Mejoramient o de jardines, pasto y cultivo interno de limonium. Se utiliza como acondiciona dor del suelo dentro del cultivo. Se utiliza como acondiciona dor en las camas hidropónicas Ns/nr. Enmiendo de suelos de los cultivos internos. Nota: Los cultivos 6 y 7 no fueron visitados, solo fueron encuestados.
