universidad nacional agraria de la selva · el “ensilado” de pescado es una alternativa para el...
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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA
FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES
FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS AMBIENTALES
INFORME FINAL DE PRACTICAS PREPROFESIONALES
EVALUACIÓN DE LA REACTIVIDAD DEL COMPOST (3 ,4 y 5 meses) Y
LODOS MEDIANTE EL TEST DE LA ACTIVIDAD RESPIRATORIA (AT4)¨ EN
EL CIQTOBIA DE LA UNALM
Ejecutor : VALENCIA ALBITRES, Christian Eduardo
Asesor : Ing. BETETA ALVARADO, Victor
Lugar de Ejecución : Centro de investigación en química ,toxicología
y biotecnología (CIQTOBIA)
Fecha de inicio : 13 de Enero del 2014
Fecha de término : 13 de Abril del 2014
TINGO MARIA – PERÚ
2014
ii
AGRADECIMIENTOS
Mi sincero agradecimiento a:
A la Universidad Nacional Agraria de la Selva, Facultad de Recursos Naturales
Renovables por lo aprendido en sus aulas y laboratorios que me formaron
profesionalmente.
A mi familia por estar apoyándome en cada momento de la realización de mi
practica :Mi abuela ,mi tia Josefa y mi hermana la Dr Vanessa.
Al asesor Ing.Victor Beteta Alvarado por apoyo en la ubicación de las
prácticas.
Al Mg Sc. Lizardo Visitación Figueroa por su constante apoyo, dedicación y por
sus sabios consejos.
A la Mg Sc. Mary Flor Cesare y la Ing. Quím. Lena Tello ,Ing Elsa
Huamán por sus consejos y apoyo en la etapa de investigación.
Al Laboratorio de análisis químicos con el apoyo con el uso de sus
instalaciones.
iii
ÍNDICE GENERAL
Pág.
I. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 1
1.1. Objetivo general ..................................................................................... 2
1.1.1. Objetivos Específicos ................................................................ 2
II. REVISIÓN DE LITERATURA ......................................................................... 3
2.1.1. Residuos sólidos orgánicos ....................................................... 4
a) Actividad agropecuaria .............................................................. 5
b) Actividad agroindustrial.............................................................. 5
c) Industria de la pesca ................................................................. 5
d) Industria forestal ........................................................................ 6
e) Residuos sólidos urbanos .......................................................... 6
2.2. Ciclo de los residuos sólidos .................................................................. 7
2.2.1. Generación ................................................................................ 7
2.2.2. Recolección ............................................................................... 7
2.2.3. Transporte ................................................................................. 8
2.2.4. Disposición final ......................................................................... 8
iv
2.3. Generación de residuos sólidos en el Perú ............................................ 8
2.4. Manejo de residuos sólidos: ................................................................. 10
2.4.1. Problemática del manejo de residuos sólidos .......................... 12
2.4.2. Residuos sólidos urbanos ........................................................ 13
2.4.3. Programas de manejo de residuos sólidos en el Perú ............ 16
2.4.4. Manejo biomecánico de residuos sólidos ................................ 17
2.5. . Potencial energético de los residuos sólidos ...................................... 18
2.6. Metodologías para describir la reactividad biológica de los
residuos sólidos.................................................................................... 21
2.6.1. Actividad respiratoria (AT4) ..................................................... 22
2.7. Antecedentes ....................................................................................... 24
III. MATERIALES Y MÉTODOS ........................................................................ 28
3.1.1.Lugar de ejecución .............................................................................. 28
3.2. Equipos y materiales ............................................................................ 29
3.2.1. Equipos .................................................................................... 29
3.2.2. Materiales ................................................................................ 29
3.3. Metodología ......................................................................................... 29
a) Preparación de las muestras ................................................... 29
b) Construcción del sistema ......................................................... 30
v
d) Determinación de la Humedad ............................................... 32
e) Determinación del carbono-Método Loi ................................... 33
IV. RESULTADOS ............................................................................................. 34
4.1. Resultados actividad respiratoria (AT4) ................................... 34
V. DISCUSION .................................................................................................. 48
VI. CONCLUSIONES ......................................................................................... 51
VII. RECOMENDACIONES ................................................................................. 53
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................. 54
vi
ÍNDICE DE CUADROS
Pág.
1. Datos de los Tratamientos analizados mediante el Test de
reactividad – AT4 ................................................................................... 30
2. Datos de la humedad obtenido del compost de 3 meses .................... 34.
3. Datos de la humedad obtenido del compost de 4 meses.¡Error! Marcador no definido.5
4. Determinacion de la humedad de la muestra del lodo a nivel
de laboratorio. ......................................... ¡Error! Marcador no definido.5
5. Determinacion de parámetros adicionales de la solución
NaCl de la muestra de lodos. .................. ¡Error! Marcador no definido.6
6. Determinacion de parámetros adicionales de la solución
NaOH. ......................................................... ¡Error! Marcador no definido.6
7. Datos monitoreados del equipo AT4 con el compost 3
meses. ......................................................... ¡Error! Marcador no definido.7
8. Resultados acumulados del mgCO2/gS a partir de los datos
monitoreados ........................................... ¡Error! Marcador no definido.7
9. Datos del compost de 4 meses. ............. ¡Error! Marcador no definido.8
10. Datos monitoreados del AT4 de 4 meses.¡Error! Marcador no definido.9
11. Resultados acumulados del CO2/gS por los datos
monitoreados. ......................................................................................... 40
12. Datos del compost de 5 meses. ............................................................ 40
vii
13. Monitoreo de los gastos generados por el compost (5 meses) .............. 42
14. Datos del muestreo de lodos .................................................................. 43
15. Monitoreo mediante el gasto de los lodos. ........................................... 44
16. Resultados totales de los gastos del compost de (3 meses,4
meses y 5 meses) y lodos. ..................................................................... 45
viii
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
1. Generación de Residuos Sólidos por Regiones. ....................................... 9
2. Esquema del Tratamiento de Residuos Sólidos. ..................................... 19
3. Croquis De Ubicación Del Centro de investigación en química
,toxicología y biotecnología (CIQTOBIA). Fuente .Google Maps
2014.. ....................................................................................................... 28
4. Diseño utilizado en la evaluación de la reactividad de compost y
lodos mediante el método de actividad respiratoria –AT4. ......................... 31
5. Representacion gráfica entre el mgCO2 por día...................................... 38
6. Representación gráfica entre el mgCO2/gS por los días
evaluados. .................................................................................................. 39
7. Representación gráfica entre el mgCO2 por día...................................... 40
8. Representación gráfica entre el mgCO2/gS por los días
evaluados. .................................................................................................. 41
9. Relación del mg CO2 /grS en función del tiempo. .................................. 43
10. Relación del mgO2acumulado/grS en función del tiempo
(Días). ......................................................................................................... 44
11. Relación de la concentración de mg CO2 en función del tiempo
muestreado (días). ..................................................................................... 46
ix
12. Relación del mgO2acumulado/grS en función del tiempo (Días) ............. 46
13. Muestra de compost utlilizada. ................................................................ 60
14. Muestra de compost utlilizada………………………………………………60
15. Determinación de la humedad , según Ö-NORM S 2022 y
S2200. ........................................................................................................ 61
16. Homogenizacion de la muestra de compost. ........................................... 61
17. Instalacion y diseño del equipo AT4 ,teniendo como sustrato el
compost. ..................................................................................................... 62
18. Titulación para la determinación del gasto consumido (ml) o CO2 consumido (mg)…………………………………………………….… 62
I. INTRODUCCIÓN
La generación de residuos sólidos municipales ha ido
incrementándose en los últimos años, por ejemplo, en el Perú, en el año 2001
se tenía una generación promedio de 0.711 Kg/hab/día, para el año 2007 la
generación aumento a 1.08 Kg/hab/día. Por otro lado, de este tipo de residuos
a nivel nacional, el 55.14 % es materia orgánica y el 25.93 % son residuos
reaprovechables (papel, cartón, plástico, metal, vidrio, entre otros). Por otro
lado, el 71.52 % de los residuos sólidos generados son dispuestos en
botaderos que no cuentan con medidas para la prevención de la contaminación
MINAM (2008).
Cuando los residuos sólidos orgánicos son dispuestos finalmente
en rellenos sanitarios, producto de los procesos de degradación, se generan
diversos lixiviados volátiles, más del 90 % de la desintegración de las
sustancias orgánicas sale en forma de Dióxido de carbono y Metano, este
último tiene 21 veces más impacto como "gas de efecto invernadero" respecto
al dióxido de carbono, Binner et al. (1997).
La realización del presente informe escrito de las prácticas pre-
profesionales realizada en la Universidad Nacional Agraria La Molina –
UNALM en convenio con la Universidad Nacional Agraria de la Selva – UNAS
2
mediante la aplicación de Test Bioquímico de la Actividad Respiratoria AT4 y
evaluar la actividad de la degradación de los residuos sólidos (Lodos y
compost 3 ,4 y 5 meses) a partir del consumo de oxígeno por unidad de tiempo.
1.1. Objetivo general
- Evaluar de la reactividad del compost (3 ,4 y 5 meses) y lodos
mediante el test de la actividad respiratoria (AT4) en el Centro De
Investigación En Química ,Toxicología y Biotecnología (CIQTOBIA)
de la Universidad Nacional Agraria De La Molina.
1.1.1. Objetivos Específicos
- Determinar el porcentaje de humedad de los residuos de Lodos y de
compost (3 ,4 y 5 meses)) de composta.
- Determinar el pH de los residuos (Lodos y compost( 3 ,4 y 5 meses).
- Determinar la cantidad de /L generado en el equipo.
3
II. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1. Definición de residuos sólidos
Según la legislación peruana, Ley N° 27314 (Ley General de
Residuos Sólidos), se define Residuo Sólido como:
“…Aquellas sustancias, productos o subproductos en estado sólido
o semisólido de los que su generador dispone, o está obligado a disponer, en
virtud de lo establecido en la normatividad nacional o de los riesgos que causan
a la salud y el medio ambiente, para ser manejados, a través de un sistema
que incluya, según corresponda, las siguientes operaciones o procesos:
4
Existen otras definiciones de residuo sólido, por ejemplo, según
TCHOBANOGLOUS, (1994), residuo sólido, son todos los residuos que surgen
de las actividades humanas y animales, que normalmente son sólidos y que se
desechan como inútiles o no deseados.
EPA (Environmental Protection Agency), define el término “residuo
Sólido” como cualquier lodo que provenga de alguna planta de tratamiento de
residuos, de alguna planta de tratamiento de agua potable, o de cualquier
planta de control de contaminación de aire y cualquier otro material descartado,
excluyendo a los sólidos o material disuelto en aguas residuales domésticas o
sólidos o materiales disueltos en excedentes de irrigación o de descargas
liquidas industriales.
2.1.1. Residuos sólidos orgánicos
El término residuo orgánico se refiere a los compuestos de materia
orgánica que tiene un tiempo de descomposición bastante menor que los
inertes (residuos prácticamente estables en el tiempo), entre ellos se tienen a
los restos de cocina, maleza, poda de jardines, entre otros
TCHOBANOGLOUS, (1994).
Según la OPS (1999) menciona que las principales actividades de
donde provienen comúnmente los residuos sólidos orgánicos son:
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a) Actividad agropecuaria
En esta actividad, se generan una gran variedad de residuos de
origen vegetal y animal. Los residuos vegetales están integrados por restos
de cosechas y cultivos (tallos, fibras, cutículas, cáscaras, bagazos,
rastrojos, restos de podas, frutas, etc., procedentes de diversas especies
cultivadas. El contenido de humedad de este tipo de residuos es relativo
dependiendo de varios factores, entre ellos: características de las especies
cultivadas, ciclo del cultivo, tiempo de exposición a los factores climáticos,
manejo, condiciones de la disposición, etc. Entre los residuos animales, se
incluyen excrementos sólidos y semisólidos (estiércoles) y líquidos purines.
Desechos de faena, cadáveres, sobrantes de suero y leche, etc.
b) Actividad agroindustrial
Existe una gran diversidad de residuos generados en la
actividad agroindustrial. Las características cuantitativas y cualitativas de los
mismos dependen de numerosos factores, entre otros: Características de las
materias primas, Procesos de industrialización, Intensidad de la producción,
Características de los productos obtenidos.
c) Industria de la pesca
Parte de los residuos generados en esta industria son
utilizados para la producción de harina de pescado, que es usada en la
6
fabricación de raciones para alimentación animal. El “ensilado” de pescado es
una alternativa para el tratamiento de residuos o descartes de plantas que
tiene amplias posibilidades de desarrollo, ya que no requiere maquinaria ni
instalaciones especiales. Es un proceso mediado por microorganismos
que permite obtener un alimento para consumo animal con niveles
vitamínicos altos, que hasta el momento no ha tenido una gran difusión.
d) Industria forestal
Es una agroindustria en franco desarrollo, que genera
volúmenes muy importantes de residuos (corteza, costaneros, serrines, etc.).
Los residuos representan aproximadamente un 40 a 50% de la materia
bruta. Las alternativas de aprovechamiento que se han implantado hasta
el momento están enfocadas a la recuperación energética de estos
residuos.
e) Residuos sólidos urbanos
En este tipo de residuo predomina el componente orgánico. Su
porcentaje en peso puede variar entre un 55 a 70% del peso total, el resto
corresponde a residuos abióticos. Dentro de esta fracción orgánica, en
términos generales predominan los desechos de origen vegetal. La
relación residuos vegetales/animales está sujeta a variaciones de tipo
estacional muy marcadas en algunas regiones.
7
Si bien los Residuos Sólidos urbanos representan
cuantitativamente una fuente muy importante de materia orgánica, la
separación de esta fracción libre de restos inorgánicos ofrece dificultades lo
que encarece los costos de recuperación.
2.2. Ciclo de los residuos sólidos
Según la Ley general de Residuos Sólidos (2000), el ciclo de los
residuos sólidos comprenden las actividades asociadas a la gestión de
residuos sólidos desde el punto de generación hasta la disposición final.
A continuación se describen las etapas del ciclo:
2.2.1. Generación
La generación de residuos es una consecuencia directa de
cualquier tipo de actividad desarrollada por el hombre, en la que los materiales
son identificados como objetos sin ningún valor adicional.
2.2.2. Recolección
Incluye la recogida misma tanto de elementos sólidos como
reciclables, y también el transporte de estos materiales al lugar de disposición
final. Este lugar puede ser una instalación de procesamiento de materiales, una
estación de transferencia o un relleno sanitario.
8
2.2.3. Transporte
Puede comprender los siguientes pasos:
La transferencia de residuos sólidos desde un vehículo de recogida
pequeño hasta un equipo de transporte más grande.
El transporte subsiguiente de los residuos normalmente a través de
grandes distancias a un lugar de procesamiento o disposición final.
2.2.4. Disposición final
Es el destino final de todos los residuos, bien sea residuos urbanos
recogidos y transportados directamente a un lugar de disposición, o materiales
residuales de instalaciones de recuperación de materiales o rechazos de la
combustión de residuos sólidos o compost, u otras sustancias de diferentes
instalaciones de procesamiento de residuos sólidos.
Un relleno sanitario no es un botadero; es una instalación de
ingeniería utilizada para la evacuación de residuos sólidos en el suelo o dentro
del manto de la tierra, sin crear peligros para la seguridad, la salud pública y el
medio ambiente.
2.3. Generación de residuos sólidos en el Perú
Según el último informe anual de gestión de residuos sólidos en el
Perú realizado por el MINAM (2010) el incremento de la generación de residuos
9
sólidos a nivel nacional se ha visto afectada por: el crecimiento económico del
país, el crecimiento demográfico, entre otros. El informe menciona que si bien
la generación per cápita de residuos municipales en nuestro país es inferior a la
de otros países, en su mayoría, el volumen diario sobrepasa la capacidad de
gestión e instalaciones para el manejo ambientalmente adecuado de los
mismos. Nos afirma además que la tendencia en el incremento de la
generación de residuos municipales puede variar, dependiendo de la localidad
y la gestión de los residuos realizada. (Ver Figura 1).
En la Figura 1 podemos notar que la región que tuvo mayor
generación de residuos en el año 2009 fue la Región Lima (7918.1 Ton.), y la
de menor cantidad de residuos generados fue la región Madre de Dios (73.4
Ton.), en ambos casos consecuencia de la cantidad de habitantes. Lima es la
región más poblada y Madre de Dios la menos poblada.
Figura 1. Generación de Residuos Sólidos por Regiones
FUENTE: MINAM (2010).
10
2.4. Manejo de residuos sólidos:
La Ley General de Residuos Sólidos, define al Manejo de
Residuos Sólidos como:
“Toda Actividad operativa de residuos sólidos que involucre
manipuleo, acondicionamiento, transporte, transferencia, tratamiento,
disposición final o cualquier otro procedimiento operativo utilizado desde la
generación hasta la disposición final.”
JARABO F. (2000) define el manejo de residuos sólidos como el
conjunto de operaciones que se llevan a cabo para reducir al mínimo su
impacto sobre el medio ambiente englobándose en tres etapas: Recolección,
Transporte, Tratamiento.
El tratamiento de los residuos puede esquematizarse de la
siguiente manera:
Figura 2. Esquema del Tratamiento de Residuos Sólidos
FUENTE: JARABO F. (2000)
11
Según KIELY (1998), para el buen manejo de los residuos sólidos y
lograr la minimización de los mismos, se hace necesario incluir los siguientes
conceptos dentro del esquema del ciclo de los residuos sólidos:
- Minimización:
Hoy en día la generación de residuos es una actividad poco
controlable. La reducción en el origen o minimización es un buen método para
limitar las cantidades de residuos generados. Según la Ley General de
Residuos sólidos Minimización es: “Acción de reducir al mínimo posible el
volumen y peligrosidad de los residuos sólidos, a través de cualquier estrategia
preventiva, procedimiento, método o técnica utilizada en la actividad
generadora.”
- . Segregación:
Según la Ley General de Residuos sólidos Segregación es: “Acción
de agrupar determinados componentes o elementos físicos de los residuos
sólidos para ser manejados en forma especial.”. Este proceso frecuentemente
incluye: La separación de objetos voluminosos, la separación de los
componentes de los residuos por tamaño, la separación manual de los
componentes de los residuos; la reducción de tamaño mediante trituración; la
separación de elementos metálicos, etc.
12
- Reaprovechamiento:
Según la Ley General de Residuos sólidos Reaprovechamiento es:
“Volver a obtener un beneficio del bien, articulo, elemento o parte del mismo
que constituye residuo sólido. Se reconoce como técnica de
reaprovechamiento el reciclaje, recuperación o reutilización.”. Los procesos de
reaprovechamiento se emplean para reducir el volumen y el peso los residuos
que han de evacuarse y para recuperar productos de conversión de energía. La
fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos puede ser transformada
mediante una gran variedad de procesos químicos y biológicos. Un proceso de
transformación química que se utiliza comúnmente es la incineración, donde se
recupera energía en forma de calor. El proceso de transformación biológica
más comúnmente utilizado es el compostaje aerobio y la digestión anaerobia
para la producción de biogás, biol y biosol. La selección del método dependerá
de los objetivos buscados en la gestión de residuos.
2.4.1. Problemática del manejo de residuos sólidos
El problema de Contaminación causado por un mal manejo de los
residuos sólidos, sigue siendo un tema poco desarrollado en países del tercer
mundo.
Según JARABO F. (2000) menciona que el problema con los
residuos sólidos nace de su permanencia en el lugar donde son depositados,
ya que los agentes geológicos son apenas capaces de dispersarlos.
13
Históricamente se han podido eliminar los residuos sólidos del lugar de
generación depositándolos en lugares alejados o enterrándolos. Pero su
potencial valor como fuente de recurso y como fuente de una peligrosa
contaminación ha obligado a la sociedad a un replanteamiento de las
soluciones.
2.4.2. Residuos sólidos urbanos
Hoy en día hay una creciente y masiva concentración de
habitantes en los núcleos urbanos ha ocasionado que en muchas zonas del
mundo existan problemas relativos a la gestión y manejo de los residuos
sólidos producidos TAYLOR (2000).
Según la OPS (1999) menciona que la denominación Residuos
Sólidos Urbanos hace referencia, en términos generales, a los residuos
generados por cualquier actividad en los centros urbanos y en sus zonas
de influencia. Estos son: residuos sólidos domiciliarios, residuos
provenientes de la limpieza y barrido de áreas públicas, residuos del
mantenimiento de arbolado, áreas verdes, recreativas públicas y privadas.
A continuación se describen algunos escenarios dentro de la
región, para darnos una idea del Manejo actual que se le dan a los residuos
sólidos urbanos, respecto a la generación y disposición de residuos sólidos
urbanos:
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a) Argentina
Según el Observatorio Nacional para la Gestión de Residuos
Sólidos Urbanos. 2010, respecto a:
Recolección de Residuos Sólidos:
En Argentina el 15% de las localidades más pequeñas, de entre
2.000 y 10.000 habitantes, tiene recolección selectiva y plantas de tratamiento
de los residuos para su posterior reciclado y compostaje en el caso de los
residuos.
Disposición Final de Residuos Sólidos:
Más del 70% de los municipios de poblaciones menores a 10.000
habitantes, vierten sus residuos en botaderos ambientalmente no aptos. Los
porcentajes continúan elevados hasta las poblaciones de 100.000 habitantes,
donde el uso de este tipo de botaderos para la disposición final todavía supera
el 50%. Más aún se estima que como mínimo el 44% del total de los residuos
sólidos urbanos que se generan son vertidos en forma inadecuada, en sitios
que no cuentan con los controles mínimos requeridos para una adecuada
preservación de la salud humana y del ambiente.
b) . Chile
Según el Primer reporte del manejo de residuos sólidos. Comisión
Nacional del Ambiente Chile. CONAMA (2010), respecto a:
15
Recolección de Residuos Sólidos:
En Chile la tasa de recolección de residuos sólidos, que considera
recolección en zonas urbanas, semiurbanas y rurales, se estima que es de un
95%. La cantidad estimada de residuos municipales recolectados aumentó un
36% entre 2000 y 2009, pasando de 4,5 a 6,2 millones de toneladas.
Disposición Final de Residuos Sólidos:
En materia de disposición final de residuos sólidos municipales
recolectados, cerca del 60% es dispuesto en instalaciones con Resolución de
Calificación Ambiental. Por otro lado los botaderos ambientalmente no aptos
han disminuido en un 64% durante el periodo 2000 a 2009. La eliminación de
los Residuos sólidos urbanos se realiza mediante 4 operaciones: rellenos
sanitarios, vertederos, basurales e incineración sin recuperación de energía. De
estas actividades la más significativa es la eliminación en rellenos sanitarios.
En el 2009 se gestionó por esta vía el 60% de los residuos destinados a
eliminación.
c) Perú
Según el último Informe Anual de Residuos Sólidos Municipales y
no Municipales en el Perú, Gestión 2009, MINAM (2010), respecto a:
Recolección:
Con respecto a la recolección de residuos sólidos de las 338
16
Municipalidades que informaron sobre su Gestión de Residuos, se tiene que
281 realizan la recolección de sus residuos sólidos.
Disposición Final de Residuos Sólidos:
En la etapa disposición final se cuenta con escasas infraestructuras
de disposición final con licencia de funcionamiento. La situación de la gestión y
manejo de residuos sigue siendo crítica y prioritaria en su intervención, eso se
refleja con mayor énfasis en la cantidad de municipios que no disponen de
infraestructura de disposición final de residuos sólidos. De las 08
infraestructuras de disposición final en el país, solamente 04 son operadas por
gobiernos locales, las 04 restantes son de propiedad y manejo de la empresa
privada.
2.4.3. Programas de manejo de residuos sólidos en el Perú
Según el segundo Informe de Gestión Anual de Residuos Sólidos
MINAM (2009), en las regiones del Perú se están adoptando actividades para
el manejo de residuos sólidos. Éstos se han podido clasificar según las
actividades que desarrollan, es así que el 43% de las regiones desarrollan
actividades de segregación en la fuente y reciclaje, el 17% desarrollan
actividades de segregación, recolección selectiva y formalización de
recicladores, un 15% solo actividad de segregación.
Las regiones que registraron un mayor número de ciudades con
programas de segregación en la fuente, fueron Lima con 28 distritos incluyendo
17
el cercado de Lima, Cusco con 18 incluyendo Machupicchu, Ancash con 16 y
Piura con 11, un listado con detalles por regiones, provincias y distritos.
Por otro lado, según MINAM (2009) existen 96 programas de
reaprovechamiento de residuos sólidos orgánicos consistentes básicamente en
tratamiento para la elaboración de compost y humos y 128 de inorgánicos,
dentro de los cuales las regiones de Lima, Cusco, Piura, Ancash y San Martín
cuentan con un mayor número de programas que reaprovechan residuos
sólidos inorgánicos y en el caso de orgánico los procedentes de las regiones de
Ancash, Cusco y San Martín.
2.4.4. Manejo biomecánico de residuos sólidos
Según CASTRO (2009), el objetivo de un manejo biomecánico de
residuos sólidos es tratar dichos residuos según su destino final, utilizando
tecnologías de selección mecánica y procesos biológicos. El tratamiento de los
residuos, tiene el objetivo de obtener un beneficio máximo y se encuentra en
función de:
- Tipo de residuo a tratar.
- Composición y cantidad del residuo.
- Legislación aplicable y Requisitos del Cliente.
18
La directiva de la Comunidad Europea 2008/98/CE, anexo II,
menciona que una forma biomecánica de reutilizar el residuo es para utilización
principal como combustible u otro modo de producir energía
Alguna de las ventajas que pueden obtenerse por el tratamiento
biomecánico de residuos se nombran a continuación, Castro (2009):
- Disminuir el volumen a confinar y así minimizar el tamaño del
relleno sanitario o prolongar su vida útil.
- Eliminar la actividad biológica en la degradación de la fracción
orgánica de los residuos sólidos hasta que en el relleno
sanitario no existen potenciales reales de producción de
biogás.
- Disminuir la cantidad de residuos que se tiene que confinar o
incinerar.
2.5. . Potencial energético de los residuos sólidos
En la actualidad, los combustibles líderes para la generación de
energía son el petróleo, carbón y gas natural. Estos cubren el 90% de las
necesidades energéticas del mundo. Estos recursos son considerados como no
renovables y en vías de extinción debido a un acelerado consumo PALOMINO
(2007).
El abuso en la utilización de los recursos no renovables para
generar energía ha tenido grandes impactos ambientales, originando una
19
preocupación sobre el uso eficiente de energías así como, la generación de
energías limpias. Los altos índices de contaminación originados por el uso de
combustibles fósiles han tenido un fuerte impacto, debido a la generación de
gases de efecto invernadero, los cuales se consideran como una de las
principales causas de contaminación atmosférica y del calentamiento global
AGUILAR-VIRGEN (2009).
Por otro lado, la fermentación y descomposición anaeróbica de los
Residuos sólidos orgánicos que no son reaprovechados y que son depositados
en rellenos sanitarios, genera reacciones que reducen la materia a formas más
estables, de tipo húmico, sin embargo, son en estos procesos de reducción los
que hacen que se generan residuos secundarios, gaseosos y líquidos. Estos
residuos secundarios contienen CH4, CO2, mercaptanos y compuestos
orgánicos intermedios, los que constituyen una fuente de emisiones de gases
de efecto invernadero a la atmosfera. También es frecuente encontrar
presencia de compuestos de azufre en los residuos sólidos, generándose
además considerables cantidades de H2S y compuestos volátiles azufrados
que se emiten a la atmosfera según ZAROR Z (2010).
Además existen actividades humanas como la agropecuaria que
generan grandes cantidades de emisiones de gases de efecto invernadero a la
atmosfera. Según FAO (2002), en el caso de la ganadería, el estiércol
producido contiene materia orgánica la cual, bajo condiciones anaeróbicas
(como en fosas de almacenamiento de estiércol y en lagunas) se convierte a
20
biogás, que contiene metano y dióxido de carbono. Tanto el metano, como el
dióxido de carbono, son gases de efecto invernadero causantes del
calentamiento global. En general, los gases producidos en el sector
agropecuario contribuyen con más de un 30 % de dicho efecto QUESADA R.
(2007).
Según QUESADA R. (2007), hoy en día se hace necesario crear
mecanismos de desarrollo que permita una forma de generar energía limpia y
reducir el consumo de combustibles fósiles reaprovechando los residuos
orgánicos generadores de gases de efecto invernadero.
Esto puede ser posible con la utilización de la biomasa,
entendiendo a ésta como una extensa gama de materia biológica, cuya energía
puede obtenerse en estado líquido mediante la fermentación de azúcares o
gaseoso a través de la descomposición anaeróbica de la materia orgánica
ZAROR Z (2010).
Para AGUILAR-VIRGEN. (2009), el termino biomasa incluye todos
los materiales que producen energía provenientes de fuentes biológicas, tales
como madera o residuos de madera, productos residuos de la industria
alimenticia, agua residual, residuos sólidos urbanos y otros materiales
biológicos.
21
2.6. Metodologías para describir la reactividad biológica de los
residuos sólidos
Debido a una preocupación sobre el potencial impacto que pueden
generar la disposición de residuos orgánicos en rellenos sanitarios,
considerando que más del 90% del carbono presente en dichos residuos se
transforman en CO2 y CH4 (gases de efecto invernadero), BINNER ET AL.
(1997), en países como Austria y Alemania se han desarrollado diversas
investigaciones para poder describir de la mejor manera la reactividad de los
residuos. Entre ella se encuentran las realizadas por la Universidad de BOKU,
Austria, donde han venido desarrollando metodologías como el Test de
Incubación, que permiten de manera efectiva determinar la reactividad de los
residuos orgánicos, evaluando del potencial de generación de gases de los
mismos y su actividad respiratoria en condiciones de laboratorio.
Se debe tener presente que en países de Europa, actualmente la
disposición de residuos orgánicos dentro de rellenos sanitarios se encuentre
normada, limitando, según normas como la DVO, BGBl. Nr. 164/96 y la AWG,
BGBl. Nr. 325/90, la concentración de carbono de los residuos que se
disponen, a aproximadamente solo un 5% de la materia seca; otro parámetro
normado es la perdida de ignición que debe ser menor a un 8% de materia
seca, BINNER (2002).
Los parámetros biológicos utilizados en las metodologías
desarrolladas para medir reactividad de residuos sólidos, corresponden, en
22
gran medida, a los procesos que ocurren naturalmente en la biodegradación de
materia orgánica. Según BINNER et al. (1997), los Test desarrollados toman en
consideración la actividad de la respiratoria de los microorganismos producto
de la descomposición, que proporciona información sobre la reactividad en un
ambiente aeróbico, y una prueba de incubación y fermentación, lo que refleja
comportamientos en condiciones anaeróbicas.
Según BINNER et al. (1999 a.) La determinación experimental del
potencial de generación de biogás es muy apropiada para evaluar la
reactividad de los residuos ya que este método experimental permite la
reproducción de la mayoría de las "condiciones naturales" en el laboratorio.
2.6.1. Actividad respiratoria (AT4)
Este test consiste en una prueba aeróbica para evaluar la
reactividad del residuo, considerando el consumo de oxígeno momentáneo y la
generación de dióxido de carbono por unidad de tiempo, permitiendo así,
estimar como progresa la degradación aeróbica de los residuos y la actividad
de los microorganismos en el tiempo. para generar gas, sino más bien su
actividad biológica.
Según CARMONA et al. (2006) la actividad respiratoria del residuo
orgánico contribuye a la descomposición, junto a otros procesos como la
humificación y la fragmentación.
23
2.6.2. Determinación de la humedad
El contenido de humedad de la muestra es para algunos
autores(US DEPARTMENT OF AGRICULTURE AND COUNCIL,2001;ADAS
CONSULTING Ltd.,2003) el factor más influyente a la hora de determinar los
índices respirométricos. WENEN.P (2002) realizaro un estudio donde se
demuestran que el consumo de oxigeno está directamente relacionado con el
contenido en humedad de la matriz sólida. Para poder obtener resultados
reproducibles es esencial que la humedad de las muestras sea optimizada y
preparada de manera que pueda ser reproducible. En general las muestras de
compost que presentan un contenido de humedad por debajo del 35 % serán
biológicamente inactivas .
La humedad de la masa de compostaje debe ser tal que el agua no
llegue a ocupar totalmente los poros de dicha masa (MIYATAKE Y COL.,
2006), para que permita la circulación tanto del oxígeno (ya que el proceso
debe desarrollarse en condiciones aerobias), como la de otros gases
producidos en la reacción. La humedad óptima para el crecimiento microbiano
está entre el 50-70%; la actividad biológica decrece mucho cuando la humedad
está por debajo del 30%; por encima del 70% el agua desplaza al aire en los
espacio libres existentes entre las partículas, reduciendo la transferencia de
oxígeno y produciéndose una anaerobiosis. Cuando las condiciones se hacen
anaerobias se originan malos olores y disminuye la velocidad del proceso.
24
El exceso de humedad puede ser reducido con una mayor
aireación (HAUG, 1993). A su vez, con un buen control de la humedad y de la
aireación, puede llevarse a cabo el control de la temperatura. Esto es debido a
que durante el proceso de compostaje se debe llegar a un equilibrio entre los
huecos entre partículas (de tamaño variable) que pueden llenarse de aire o de
agua. Por lo tanto, la humedad óptima depende del tipo de residuo; así se ha
encontrado que, para la paja de cereales está entre 75 y 85%, para astillas de
madera entre 75 y 90% y para residuos sólidos urbano (RSU) entre 50 y 55%
(HAUG, 1993). Además se usó el método según Ö-NORM S 2022 y S2200, se
encuentra entre 25 – 50 % de humedad.
2.7. Antecedentes
- Ley General de Residuos Sólidos
En Julio del 2000 el Gobierno del Perú publica la Ley Nº. 27314,
Ley General de Residuos Sólidos, ésta recalca la importancia y el deber de la
gestión de residuos sanitaria y ambientalmente adecuadas
El artículo 13° de la presente ley, menciona:
“El manejo de residuos sólidos realizado por toda persona natural o
jurídica deberá ser sanitaria y ambientalmente adecuada. Con sujeción a los
principios de prevención de impactos negativos y protección de la salud. Así
como a los lineamientos de política...”.
El artículo 41° inciso tres de la misma ley, sobre la obligación de la
población, menciona lo siguiente:
Es obligación de la población: “…Almacenar los residuos sólidos
25
con sujeción a las normas sanitarias y ambientales para evitar daños a terceros
y facilitar su recolección…”
Refiriéndonos a la misma ley, El Artículo 17°, menciona lo
siguiente:
“…Todo tratamiento de residuos previo a su disposición final, será
realizado mediante métodos o tecnologías compatibles con la calidad ambiental
y la salud, de acuerdo a lo establecido en el Reglamento y a las normas
específicas…”
- ITINETC
Los primeros trabajos sobre manejo de desechos orgánicos
realizados en el Perú corresponden al Instituto de Investigación Tecnológica
Industrial y de Normas Técnicas – ITINTEC a partir del año de 1976, donde
fueron desarrollados programas de energías renovables dentro del cual se
incluyó el aprovechamiento de biomasa para la producción de biogás.
. Según FERRER et al. (2009). Muchos de esos Biodigestores
instalados se encuentran actualmente en desuso. En el año de 1984 con apoyo
de ITINTEC, se construyó un biodigestor modelo chino de 5m3 de capacidad.
- Trabajos de Investigación
Actualmente en el Perú se han realizado diferentes estudios sobre
el manejo biomecánico de desechos orgánicos para la producción de biogás,
biol y biosol.
- Algunos de ellos:
26
En el 2004, se presentó un Estudio sobre el Manejo de los
Residuos Sólidos provenientes de los puestos de servicio de comida de la
Universidad Nacional Agraria, En este estudio se realiza un diagnóstico de la
situación del manejo de los residuos de los puestos y se proponen alternativas
para su tratamiento.
En el 2006 se presentó el tema: “Mecanismo de Desarrollo Limpio
Estudio de Biodigestores, desarrollado por Alfredo Teobaldo Ramos en la
Universidad Nacional de Ingeniería donde nos muestra la factibilidad de
implementar los Biodigestores en una Zona Rural del País
En el 2010 se presenta una alternativa biomecánica para el
tratamiento de los residuos orgánicos provenientes del comedor Universitario
de la Universidad Nacional Agraria La Molina para la producción de Biogás y
Biol.
- Ley Federal N º 164/96. Austria
En Austria en el año de 1996 se creó la legislación
(“Deponieverordnung”, BGBl 164/96 1996) cuyo objetivo fue prohibir la
eliminación de residuos sólidos urbanos sin tratar. Esto nació como
consecuencia de la preocupación del país por la reactividad de los residuos y la
contribución de generación de gases como el CO2 y CH4, producto de la
descomposición de residuos en los rellenos sanitarios, en el efecto de
calentamiento global. Mediante esta ley Austria se ha preocupado porque los
residuos tratados garanticen la reducción y estabilización de los residuos de
materia orgánica con alta concentración de carbono antes de verterlos en
27
Rellenos Sanitarios, ya que mediante estos métodos se garantiza una
disminución considerable de las emisiones y una reducción en la reactividad
de los residuos.
- “MBA-Richtlinie” (Guía para el tratamiento Bio-mecánico de los
residuos sólidos)
En el año 2002 se desarrolló en Austria la “Guía para el
Tratamiento Biomecánico de los Residuos Sólidos” (“MBA-Richtlinie”) y se hizo
efectiva según la comunicación No. 2001/423/A. Esta guía recomienda los
siguientes parámetros que deben presentar los residuos orgánicos que reciben
tratamiento biomecánico para asegurar la calidad del tratamiento.
- Actividad respiratoria.
AT4 < 7 mg O2/g DM,
- Potencial de generación de gas mediante incubación
GS21 < 20 Nl/kg DM
- Potencial de generación de gas mediante fermentación
GB21 < 20 Nl/kg DM
Donde:
DM: Dry Matter, (Materia seca).
28
III. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Descripción del lugar de estudio
3.1.1. Lugar de ejecución
La presente practica preprofesionales se llevó a cabo en el Centro
de investigación en química ,toxicología y biotecnología (CIQTOBIA) de la
Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Agraria de la Molina
políticamente ubicado en el distrito de la Molina, provincia de Lima y región
Lima.
Figura 3. Croquis De Ubicación Del Centro de investigación en química
,toxicología y biotecnología (CIQTOBIA). Fuente .Google Maps 2014.
CIQTOBIA
29
3.2. Equipos y materiales
3.2.1. Equipos
- Test de Actividad Respiratoria (AT4)
- Balón de oxígeno con manómetro, vasos de vidrio, tubos ,
mangueras,2 frascos herméticos que soportan altas presiones, silicona de tubo
3.2.2. Materiales
a) Muestra
El material que fue objeto de nuestro estudio, fueron los residuos
de la planta de compostaje que se encuentra en Distrito de San Juan de
Lurigancho en el primer y segundo intento se trabajó con 100 gr de
muestra(compost y lodos ) , con un diseño que ya habían elaborado y en el
tercer y cuarto intento se trabajó con 25 gr de muestra (compost y lodos) con
un diseño mejor elaborado.
b) Reactivos
- Hidróxido de Sodio 0,1N; Ácido Clorhídrico 0,1N; Fenolftaleína al 0,1N.
3.3. Metodología
a) Preparación de las muestras
Para el test de actividad respiratoria se prepararon 2 muestras de
25 gr de compost (3,4 y 5 meses) y lodos respectivamente.
30
Cuadro 1 .Datos de los Tratamientos analizados mediante el Test de
reactividad – AT4
Composición Tiempo(meses ) Repeticiones Cantidad
(gr)
Lodos 4 2 25
Compost
5 2 25
4 2 25
3 2 25
FUENTE: Elaboración propia
b) Construcción del sistema
Se utilizó para ello la metodología del Test de Actividad
Respiratoria by Sapromat descritas en Binner et al. (1999). Se construyó un
sistema donde se colocaron las muestras saturadas con agua en vasos de
vidrios herméticos y sellados con silicona. De acuerdo con Carmona et al.
(2006) se construyó un sistema donde se colocaron las muestras saturadas
con agua en frascos de vidrios herméticos (400 ml ) y sellados con silicona de
tubo. Los envases de vidrio fueron conectados mediante mangueras a otros
envases colectores de CO2 llenos con una solución de Hidróxido de Sodio
0.1N.
Las muestras fueron aireadas con oxígeno durante todo el periodo
de trabajo, la inyección de oxígeno se realizaba cuatro veces al día, en cada
31
una de las muestras, durante 30 segundos aproximadamente. El sistema se
encontraba a una temperatura promedio de 20°C.
Figura 4. Diseño utilizado en la evaluación de la reactividad de compost y lodos
mediante el método de actividad respiratoria –AT4
c) Medición del CO2
Se realizó la medición de producción del CO2, a través, de la
titulación de la solución de hidróxido de sodio expuesta al dióxido de carbono
(NaOH + CO2), con una solución de ácido clorhídrico (HCl 0.1N), donde la
diferencia del resultado con el blanco (NaOH), representó el volumen de CO2
producido. Por cada titulación, se tomó una alícuota de 20ml de solución de
NaOH con el CO2 disuelto, filtrando el carbonato de sodio precipitado para
evitar interferencias en la titulación. Como indicador de la neutralización, se
adicionó dos gotas de fenolftaleína al 0.1% a la solución. Para la titulación del
Frasco a
presión de
gas –AT4
32
blanco se realizó el mismo procedimiento. Éste procedimiento se realizó cuatro
veces al día.
Para hacer el cálculo de oxígeno consumido por unidad de tiempo,
según GUEVARA E. et al. (1996) se tomó como referencia un coeficiente
respiratorio (CO2 liberado/O2 consumido) igual a 1. Guevara nos indica que
para sustratos como legumbres, cereales o materiales con contenidos altos de
sacarosa, fructosa, glucosa o almidón; sin mayor contenido de aceites y
grasas, el volumen de O2 absorbido es igual al volumen de CO2 liberado.Para
convertir los ml de CO2 a mg de CO2, se tomó como referencia, según los
cálculos realizados, que a 20°C, se tiene que 1000mg de CO2 equivale a 546ml
de CO2.
d) Determinación de la Humedad
El contenido de humedad de la muestra y asegurarse que no hay
limitaciones de la actividad por encontrarse el material demasiado húmedo o
demasiado seco(disminuirá la actividad potencial de los microorganismos) de
las muestras en el laboratorio de análisis químico-bachiller Karina. El valor
recomendado, según Ö-NORM S 2022 y S2200, se encuentra entre 25 –
50 % de humedad.
33
e) Determinación del carbono-Método Loi
Este método es proporcional al carbono orgánico basado en el
Método: ÔNORM S 2023, Analytical methods and quality control of compost,
1986 donde se realizó lo siguiente:
Pesar las capsula de porcelana y colocar sobre esta 10 g de la
muestra a analizar. Con el objetivo de evitar que la temperatura exceda los
550°C, se queman las muestras previamente con unos 350°C, para que el
valor de calentamiento pueda utilizarse, las muestras secas se van
extinguiendo durante 5 horas bajo una temperatura ligeramente por debajo
de 550°C en la mufla. Es sumamente importante mantener la temperatura
máxima a 550°C puesto que a partir de 550°C se quebrantan “cada vez más
carbonatos”, pretendiendo de este modo una pérdida por calcinación más
elevada. Sacar las muestras del horno y transferirlas a un desecador,
permitiendo su enfriamiento a temperatura ambiente. Se pesa la
capsula. La pérdida por calcinación se calcula según la fórmula siguiente:
%MS=%Muestra seca
34
IV. RESULTADOS
Se estimó la cantidad de oxígeno consumido por cada 25 gr de
residuo seco, utilizando la metodología de actividad respiratoria AT4. BINNER
et al. (1999). Cada tratamiento se hizo por duplicado por un periodo de 4 días.
Para el presente Test según GUEVARA E. et al. (1996). asumimos un
coeficiente de respiración (CO2 / O2) igual a uno, por lo que asumimos que el
oxígeno consumido era igual al dióxido de carbono liberado.
4.1. Resultados actividad respiratoria (AT4)
4.1.1. Datos obtenidos de la evaluación de la Humedad
Cuadro 2. Datos de la humedad obtenida del compost de 3 meses
Datos Humedad
N°
mu
es
tra
Muestra
Peso
crisol
(G)
gr.
Muestra
(W)
Peso
final
estufa
Peso de
la
muestra
105°C
(B)
%
Humedad
% H
um
ed
ad
Pro
me
dio
7 Compost
3 meses
42.44 5.04 42.76 0.26 94.7 70.61
13 41.41 5.17 44.19 2.73 46.5
Fuente: Elaboración propia
35
Cuadro 3. Datos de la humedad obtenida del compost de 4 meses
Datos Humedad
N°
mu
estr
a
Muestra
Peso
crisol
(G)
gr.
Muestra
(W)
Peso
final
estufa
Peso de
la
muestra
105°C (B)
%
Humedad
% H
um
ed
ad
Pro
me
dio
21 Compost
4 meses
41.77 5.22 43.36 1.59 69.5 69.71
39 39.68 5.06 41.18 1.52 69.9
Fuente: Elaboración propia
Los datos obtenidos de la humedad del compost de 4 meses y del
compost de 3 meses están dentro del rango normal .
Cuadro 4. Determinación de la humedad de la muestra del lodo a nivel de
laboratorio
Datos Humedad
N° muestra
Muestra Peso crisol
(G)
gr. Muestra
(W)
Peso final
estufa
Peso de la
muestra 105°C
(B)
% Humedad
% Humedad Promedio
30 Lodos
41.40 5.03 43.68 2.27 54.8 54.89
23 42.47 5.13 44.79 2.31 55.0
Fuente: Elaboración propia
En el Cuadro 4 se observa que es mayor de 35 % lo que nos indica
que el lodo esta reactivo con un 54.89% , dado que si estuviera debajo del
valor mencionado inicialmente la muestra de compost será biológicamente
inactivas y el coeficiente de respiración será bajo.
36
4.1.2. Datos obtenidos de la evaluación del pH
Cuadro 5. Determinación de parámetros adicionales de la solución NaCl de la muestra de lodos
Muestra NaCl
Muestra Temperatura Conductividad pH Promedio pH
Lodos 26.00 °C >1100 mS/cm 9.17 7.55
26.50 °C >1100 mS/cm 5.92
Fuente: Elaboración propia
El pH promedio determinado en el lodo salió 7.55 de modo que
salió básico lo que indica que no hay presencia de HCO3 en el agua con NaCl.
Cuadro 6. Determinación de parámetros adicionales de la solución NaOH
Muestra NaOH
Muestra Temperatura Conductividad pH Promedio pH
Lodos 26.00 °C >1100 mS/cm 9.17 7.55
26.50 °C >1100 mS/cm 5.92
Fuente: Elaboración propia
El pH promedio determinado en el lodo salió básico lo que indica
que no hay presencia de HCO3 en el agua con NaOH, por lo que la
conductividad es alta. El pH salió igual al de la solución NaCl que también es
básico lo que indica que los datos salieron correlacionados.
4.1.3. Datos obtenidos de la evaluación del compost (3meses ,4 meses y 5 meses) y lodos
a) Muestra del compost de 3 meses
37
Cuadro 7. Datos del compost de 3 meses
Datos
HCl (M) 0.1
NaOH (M) 0.1
Caudal O2 inicial (l/m) 5
Volumen inicial NaOH (ml) 200
Peso del Frasco compost 1 (g) 401.1
Peso del Frasco compost 2 (g) 401.7
Peso del Compost 1 (g) 25
Peso del Compost 2 (g) 25
Volumen de agua destilada(ml) 200
Tiempo de oxigenación (seg) 15-20
Cuadro 8. Datos obtenidos en el monitoreo del equipo AT4 con el compost 3 meses
Fuente: Elaboración propia *Blanco=10ml
Compost 3 meses - AT4
Muestreo
Gasto(ml) Promedio diario CO2
muestra
2
CO2
muestra
1 C1 C2 C1 C2
1 10.00 10.00 9.70 9.83 21.63 21.34
1 9.60 9.80
1 9.50 9.70
2 8.50 9.30 8.30 9.13 20.09 18.26
2 8.30 9.20
3 8.10 8.90
3 8.00 8.60
3 7.20 8.10 6.93 7.93 17.45 15.25
4 7.00 7.90
4 6.60 7.80
4 6.50 7.90 6.60 7.85 17.27 14.52
AT4 Compost 2 XRB-11 Peso del Frasco: 401.7 g Peso Muestra: 25 g. Hora y Fecha de Inicio: 12 pm. el 21/02/14
AT4 Compost 1 XRA-11 Peso del Frasco: 401.1 g Peso Muestra: 25 g. Hora y Fecha de Inicio: 12 pm. el 21/02/14
38
Cuadro 9. Resultados acumulados del mgCO2/gS a partir de los datos
monitoreados
mg CO2 Acumulado mg CO2 /gS
M1 M2 Suma1 Suma2 1 2
21.34 21.63 21.34 21.63 0.63 0.62
18.26 20.09 39.60 41.73 1.21 1.15
15.25 17.45 54.85 59.18 1.72 1.60
14.52 17.27 69.37 76.45 2.22 2.02
Fuente: Elaboración propia
Figura 5.Representacion gráfica entre el mgCO2 por día
En la Figura 5 en los 3 primeros días hay una degradación de la
materia orgánica por actividad microbiana en el 4 día entra a un proceso de
estabilización.
39
Figura 6.Representación gráfica entre el mgCO2/gS por los días evaluados
b) Muestra del compost de 4 meses
Cuadro 10. Datos del compost de 4 meses
Datos
HCl (M) 0.1
NaOH (M) 0.1
Caudal O2 inicial (l/m) 5
Volumen inicial NaOH (ml) 200
Peso del Frasco compost 1 (g) 402.1
Peso del Frasco compost 2 (g) 401.6
Peso del Compost 1 (g) 25
Peso del Compost 2 (g) 25
Volumen de agua destilada(ml) 200
Tiempo de oxigenación (seg)
15-
20
- Compost 4 meses :Se diluyó 750 gr en 250 ml de agua destilada
AT4 Compost 2 XRB-11 Peso del Frasco: 401.6 g Peso Muestra: 25 g. Hora y Fecha de Inicio: 11 am. el 25/02/14
AT4 Compost 1 XRA-11 Peso del Frasco: 402.1 g Peso Muestra: 25 g. Hora y Fecha de Inicio: 11 am. el 25/02/14
40
Cuadro 11.Datos monitoreados del AT4 de 4 meses
Compost AT4
Muestreo
Hora
Gasto(ml)
Promedio diario
CO2 muestra 1
CO2 muestra 2
C1 C2 C1 C2
1 12:00pm 10 10 9.83 9.83 21.63 21.63
1 2pm 9.7 9.8 1 04:00 p.m. 9.8 9.7 2 09:00 a.m. 9.8 9.7 9.85 9.65 21.23 21.67
2 12:00 p.m. 9.9 9.6 3 2pm 9.5 9.7 9.23 9.17 20.17 20.31
3 5pm 9.1 9 3 10:30 9.1 8.8 4 12:30 9.1 8.85 9.03 8.88 19.54 19.87
4 03:30 8.9 8.8 4 10:00 9.1 9
Fuente: Elaboración propia *Blanco=10ml
Cuadro 12 .Resultados acumulados del CO2/gS por los datos monitoreados
mgCO2 Acumulado mgCO2/gS
M1 M2 Suma1 Suma2 1 2
21.63 21.63 21.63 21.63 0.8652 0.8652
21.23 21.67 42.86 43.30 1.7144 1.732
20.17 20.31 63.03 63.61 2.5212 2.5444
18.54 19.87 81.57 83.48 3.2628 3.3392
Fuente: Elaboración propia
Figura 7.Representación gráfica entre el mgCO2 por día
41
En la Figura 7 en el Compost 1 y el Compost 2 fueron bajando la
concentración promedio de mgCO2 en función del tiempo por la pendiente.
Figura 8.Representación gráfica entre el mgCO2/gS por los días evaluados
Acá se observa que los datos están muy correlacionados esto
significa que el compuesto analizado no ha estado muy reactivo, ha logrado la
estabilidad y según las referencias bibliográficas si concuerda con lo expuesto.
En la Figura 8 se puede apreciar que tiende a una correlación casi igual a 1 ,
que indica que los errores entre los datos tienden a la similitud. En cambio en
la Figura 7 se observa que en el día 3 el compost 1 emite cantidad de mgCO2
casi similar en comparación con el compost 2 esto se da en el compost de 4
meses.
42
c) Muestra de compost (5 meses)
Cuadro 13.Datos del compost de 5 meses
Fuente: Elaboración propia(2014)
Fuente: Elaboración propia
Cuadro 14.Monitoreo de los gastos generados por el compost (5 meses)
*Blanco=10.2 ml
Datos
HCl (M) 0.1 NaOH (M) 0.1 Caudal O2 inicial (l/m) 5 Volumen inicial NaOH (ml) 200 Peso del Frasco compost 1 (g) 400.5 Peso del Frasco compost 2 (g) 401.1 Peso del Compost 1 (g) 25 Peso del Compost 2 (g) 25 Volumen de agua destilada(ml) 200
Tiempo de oxigenación (seg) 15-20
Compost AT4
Muestreo Hora Gasto(ml)
Promedio diario
C1 C2 C1 C2 CO2 muestra
1 CO2 muestra
2
1 09:00 10.2 10.2 9.73 9.80 21.41 21.56
1 12:00pm 9.5 9.5 1 2: 00pm 9.6 9.7 2 09:00 a.m. 9.2 9.6 9.09 9.35 19.99 20.57
2 12:00 p.m. 9 9.3 2 2:00pm 9.15 9.2 2 5:00pm 9 9.3 3 10:30am 9.4 8.7 9.23 9.07 20.31 19.95
3 12:30pm 9.2 9.2 3 03:30pm 9.1 9.3 4 10:00am 8.75 9 8.48 8.93 18.65 19.64
4 12 :00pm 8.2 8.85
AT4 Compost 2 XRB-11 Peso del Frasco: 400.5 g Peso Muestra: 25 g. Hora y Fecha de Inicio : 8:30 am el 29/02/14
AT4 Compost 1 XRA-11 Peso del Frasco: 401.1 g Peso Muestra: 25 g. Hora y Fecha de Inicio: 8:30 am el 29/02/14
43
Cuadro 15.Monitoreo de los gastos generados acumulados por el compost (5 meses)
mg CO2 Acumulado mg CO2 /gS
M1 M2 suma1 suma2 1 2
21.41 21.56 21.41 21.56 0.8564 0.8624
19.99 20.57 41.40 42.13 1.656 1.6852
20.31 19.95 61.71 62.08 2.4684 2.4832
18.65 19.64 80.36 81.72 3.2144 3.2688
Figura 9. Relación del mg CO2 /grS en función del tiempo
En la Figura 9 la pendiente del compost 1 como del compost 2 son
negativos con -0.7978 y -0.6405 donde se observó que la disminución de la
concentración de mgCO2 en el 3 día hubo una variación en el compost 1
debido a que hubo entrada del gas de O2.
44
Figura 10. Relación del mgO2acumulado/grS en función del tiempo (Días)
En la Figura 10 se puede apreciar que tiende a una correlación
casi igual a 1 , que indica que los errores entre los datos tienden a la similitud.
d) Muestra de Lodos
Cuadro 15 .Datos del muestreo de lodos
Datos
HCl (M) 0.1
NaOH (M) 0.1
Caudal O2 inicial (l/min) 5
Volumen inicial NaOH (ml) 200
Peso del Frasco Lodos 1 (g) 403.5
Peso del Frasco Lodos 2 (g) 401.93
Peso del Lodo en Lodos 1
(g) 25
Peso del Lodo en Lodos 2
(g) 25
Fuente: Elaboración propia
45
Cuadro 16.Monitoreo mediante el gasto de los lodos
Muestreo Gasto (ml)
Gasto diario
promedio Gasto(ml) CO2 (mg)
lodos 1 lodos 2 Lodos 1 Lodos 2 Lodos 1 Lodos 2
1 10.2 10.2 9.93 9.90 21.85 21.78
1 9.8 9.9
1 9.8 9.6
2 8.9 9 8.30 8.27 18.26 18.19
2 8.4 8.2
2 7.6 7.6
3 7 3.8 6.22 3.17 13.68 6.97
3 6.5 3
3 5.15 2.7
4 4.5 1.5 4.00 1.23 8.80 2.70
4 3.5 0.95
*Blanco=10.2 ml - Fuente: Elaboración propia
Cuadro 17.Monitoreo de los gastos generados por el compost (5 meses)
mg CO2 Acumulado mg CO2 /gS
M1 M2 suma1 suma2 1 2
21.85 21.78 21.85 21.78 0.874 0.8712
18.26 18.19 40.11 39.97 1.6044 1.5988
13.68 6.97 53.79 46.94 2.1516 1.8776
8.80 2.70 62.59 49.64 2.5036 1.9856
Fuente : Elaboración propia
46
Figura 11.Relación de la concentración de mg CO2 en función del tiempo
muestreado (días).
En la Figura 11 en el lodo 1 la pendiente del lodo 1 es -4.3743 y del
lodo 2 es -6.8475 lo que me indica el consumo de la materia orgánica por la
presencia de la actividad microbiana.
Figura 12. Relación del mgO2acumulado/grS en función del tiempo (Días)
47
Cuadro 18.Resultados totales de los gastos del compost de (3 meses,4 meses y 5 meses) y lodos
Lodos Compost
3 meses 4 meses 5 meses
Gasto (ml) Gasto(ml) Gasto(ml) Gasto(ml)
lodos 1 lodos 2 C1 C2 C1 C2 C1 C2
10.2 10.2 10 10 10 10 10.2 10.2
9.8 9.9 9.6 9.8 9.7 9.8 9.5 9.5
9.8 9.6 9.5 9.7 9.8 9.7 9.6 9.7
8.9 9 8.5 9.3 9.8 9.7 9.2 9.6
8.4 8.2 8.3 9.2 9.9 9.6 9 9.3
7.6 7.6 8.1 8.9 9.5 9.7 9.15 9.2
7 3.8 8 8.6 9.1 9 9 9.3
6.5 3 7.2 8.1 9.1 8.8 9.4 8.7
5.15 2.7 7 7.9 9.1 8.85 9.2 9.2
4.5 1.5 6.6 7.8 8.9 8.8 9.1 9.3
3.5 0.95 6.5 7.9 9.1 9 8.75 9
- - - - - - 8.2 8.85
Fuente: Elaboración propia
48
V. DISCUSION
Según BINNER et al. (1999 ) menciona que este test consiste en
una prueba aeróbica para evaluar la reactividad del residuo, considerando el
consumo de oxígeno momentáneo y la generación de dióxido de carbono por
unidad de tiempo, permitiendo así, estimar como progresa la degradación
aeróbica de los residuos y la actividad de los microorganismos en el tiempo. En
comparación con los resultados obtenidos los lodos y los compost de 3
meses,4 meses y 5 meses presentan reactividad cuando se hizo la titulación.
Según CARMONA et al. (2006) menciona que la actividad
respiratoria del residuo orgánico contribuye a la descomposición, junto a otros
procesos como la humificación y la fragmentación. En el año 2002 se desarrolló
en Austria la “Guía para el Tratamiento Biomecánico de los Residuos Sólidos”
(“MBA-Richtlinie”) y se hizo efectiva según la comunicación No. 2001/423/A.
Esta guía recomienda los siguientes parámetros que deben presentar los
residuos orgánicos que reciben tratamiento biomecánico para asegurar la
calidad del tratamiento en la Actividad respiratoria (AT4 < 7 mg O2/g DM) en
comparación con mis resultados durante el tratamiento se obtuvieron datos
que fueron menores a la tasa máxima de consumo de oxígeno ,que están
en el Cuadro 9,Cuadro 12 , Cuadro 15 , Cuadro 17 ,donde se menciona los
49
datos promedios diarios de los compost de 3 meses fue (muestra 1:2.22
mgCO2/gS y muestra 2:2.202mgCO2/gS),en el compost de 4 meses fue
(muestra 1:3.2628 mgCO2/gS y muestra 2:3.392mgCO2/gS), en el compost de
5 meses (muestra 1:3.2144 mgCO2/gS y muestra 2:3.2688 mgCO2/gS) y en
los lodos (muestra 1:2.50 mgCO2/gS y muestra 2:1.98 mgCO2/gS),donde se
observa que todos los datos están dentro del rango y aptos para su disposición
final sin perjudicar la calidad ambiental y calidad de vida de los seres vivos.
El contenido de humedad de la muestra es para algunos
autores(US DEPARTMENT OF AGRICULTURE AND COUNCIL,2001;ADAS
CONSULTING Ltd.,2003) el factor más influyente a la hora de determinar los
índices respirometricos . La humedad de la masa de compostaje debe ser tal
que el agua no llegue a ocupar totalmente los poros de dicha masa
(MIYATAKE Y COL., 2006), para que permita la circulación tanto del oxígeno
(ya que el proceso debe desarrollarse en condiciones aerobias), como la de
otros gases producidos en la reacción. La humedad óptima para el crecimiento
microbiano está entre el 50-70%; la actividad biológica decrece mucho cuando
la humedad está por debajo del 30%; por encima del 70% el agua desplaza al
aire en los espacio libres existentes entre las partículas, reduciendo la
transferencia de oxígeno y produciéndose una anaerobiosis. En comparación
con lo mencionado con el autor en el Cuadro 2 y Cuadro 3 el contenido de
humedad se encuentran dentro de las condiciones para el crecimiento
microbiano con un 70.81%(3 meses) y 68.71% (4 meses ) y de Lodos con un
54.89%.
50
Según WENEN.P (2002) realizo un estudio donde se demuestran
que el consumo de oxigeno está directamente relacionado con el contenido en
humedad de la matriz sólida. En general las muestras de compost que
presentan un contenido de humedad por debajo del 35 % serán biológicamente
inactivas .En el caso de la humedad del compost presente en el Cuadro 2 y
Cuadro 3 el contenido de humedad se excedió a lo mencionado por el autor
con un 70.81%(3 meses) y 68.71% (4 meses ). El exceso de humedad puede
ser reducido con una mayor aireación (HAUG, 1993) y para residuos sólidos
urbano (RSU) entre 50 y 55% (HAUG, 1993). Además se usó el método según
Ö-NORM S 2022 y S2200, se encuentra entre 25 – 50 % de humedad que es
de la Unión Europea están fuera del rango con un 70.81%(3 meses) y 68.71%
(4 meses ) y de Lodos con un 54.89% es debido al excederse el contenido de
agua destilada a nivel de laboratorio.
51
VI. CONCLUSIONES
1. Hubo mayor reactividad en la muestra de lodos en comparación con las
muestras de compost (3 meses, 4 meses y 5 meses), debido a que se
generaba más mg CO2 que se fijaba en el NaOH (0.1M).
2. Se generó una disminución de mg CO2 en las muestras del compost y
lodos en función del tiempo (4 días); debido a la degradación y consumo de
la materia orgánica por la actividad microbiana.
3. Existe una excelente correlación en el test aeróbico, lo cual demuestra el
gran potencial de generación de mg CO2 de estos residuos (lodos y
compost (3,4 y 5meses)).
4. Los porcentajes de humedad del compost de 3 meses es 70.81 % y 69.71
% de 4 meses y del lodo con un 54.89%, lo que indica que la humedad es
óptima para el crecimiento microbiano y mejora la transferencia de oxígeno
produciéndose una aerobiosis. Además se usó el método según Ö-NORM S
2022 y S2200, se encuentra entre 25 – 50 % de humedad.
52
5. El pH evaluado al NaCl es de 7.55 y NaOH es 7.55 en la submuestra de
lodos ,ya que este compuesto es altamente reactivo y los datos se
encuentran dentro del rango optimo (6.5-8.5) .
53
VII. RECOMENDACIONES
- Utilizar compost como acelerador de crecimiento de las plantas, por ser un
abono orgánico que tiene impacto negativo mínimo contra el suelo en
comparación con los lodos de aguas residuales que son más reactivas.
- Realizar trabajos similares a la práctica para mejorar el método ya que se
está aplicando en el Perú a distintas condiciones de Austria.
- Se recomienda controlar el pH y humedad durante el desarrollo del test de
reactividad AT4 de los lodos y compost.
- Realizar un análisis de calidad de las muestras de compost y lodos para el
correctivo monitoreo.
- Se recomienda la evaluación constante del equipo por cada dos horas para
el correspondiente monitoreo de datos.
54
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Universidad de Concepción Chile. pp 150 – 160.
59
ANEXOS
60
Anexo 1. Panel fotográfico
Figura 13.Muestra de compost utlilizada
Figura 14.Muestra de lodos usada de la Planta de tratamiento de aguas
residuales de Carapongo .
61
Figura 15. Determinación de la humedad , según Ö-NORM S 2022 y S2200.
Figura 16.Homogenizacion de la muestra de compost
62
Figura 17.Instalacion y diseño del equipo AT4 ,teniendo como sustrato el
compost
Figura 18.Instalacion y diseño del equipo AT4 ,teniendo como sustrato los lodos
63
Figura 19.Titulacion para la determinación del gasto consumido (ml) o CO2
consumido (mg).