Muchos residuos reesultado de l aindustrializacion, la agricultura y

133
UNIDAD X: DEGRADACIÓN DE RESIDUOS ORGÁNICOS
La acumulación de residuos de origen doméstico, agrícola e industrial es
uno de los más graves problemas ambientales de la actualidad debido a que la
tasa de degradación natural siempre es inferior a la tasa de generación de
residuos. Además, esta acumulación se ve agravada en mayor medida por el
hecho de que una gran proporción de residuos son productos sintéticos (plásticos
y otros polímeros) que no se degradan naturalmente.
Los tratamientos de residuos persiguen la aceleración de los procesos de
degradación natural con la finalidad de reducir la masa de residuo, eliminar
contaminantes y alternativamente producir energía (biogás) y otros compuestos
de interés (por ej. abonos orgánicos). Los tratamientos de residuos involucran
procesos físicos, químicos y/o biológicos. Estos últimos se utilizan en la
degradación de residuos orgánicos y consisten en la aplicación controlada de
procesos microbianos. Los residuos generados en establecimientos agrícolas
(tambos, criaderos de cerdos, aves, etc.) y en industrias agroalimentarias tienen
alto contenido de restos orgánicos lo que favorece la utilización de mecanismos
de degradación microbiana.
TRATAMIENTO DE RESIDUOS SÓLIDOS
Hay dos tipos de tratamientos biológicos de residuos sólidos según se
utilicen procesos aeróbicos o anaeróbicos:
Tratamientos aeróbicos de residuos sólidos
1. Compostaje: consiste en manejar un proceso aeróbico-termófilo de
degradación microbiana con la finalidad de:




reducir el residuo en un 50-80% del material original
degradar sin producir olor ni gases de fermentación
obtener un abono estable, con alto contenido de materia
orgánica humificada y nutrientes disponibles
eliminar los microorganismos patógenos que pudiera tener el material de
origen
Generalmente el compostaje se realiza en pilas al aire libre manejadas con
riego y ventilación. Las pilas deben tener dimensiones aproximadas de 30 m de
largo x 1.5m de alto y 2m de ancho (no pueden ser más grandes para no generar
condiciones anaeróbicas que provoquen fermentaciones, olores y gases). El
proceso puede requerir entre 3 a 6 meses de tiempo. Menos común es la
obtención de compost dentro de reactores cerrados con un control estricto de
aireación, humedad y temperatura. En estos sistemas el proceso demora solo 5 a
7 días.
134
Durante el compostaje se produce una sucesión microbiana en la cual
actúan hongos, bacterias y actinomycetes de metabolismo respiratorio que
degradan los compuestos lábiles del residuo. En la práctica se establecen dos
fases en la sucesión microbiana:
a. fase hidrolítica: en la cual hay alta actividad microbiana (metabolismo de
respiración aeróbica) que provoca aumento de temperatura (puede llegar
hasta 75°C). Esta elevación de la temperatura hace que la degradación
continúe solo mediante organismos termófilos provocando la muerte de los
organismos patógenos propios de los residuos. La fase finaliza cuando se
agotan los compuestos lábiles y solo sobreviven bacterias esporuladas.
b. fase de maduración: consiste en la recolonización del compost por
organismos mesófilos del ambiente que degradan muy lentamente la
materia orgánica recalcitrante lo que favorece la formación de humus.
En la actualidad, existen inoculantes formulados con bacterias termófilas
que se incorporan a los compost para acelerar y controlar el proceso. Sin
embargo se menciona que los resultados son poco evidentes. El control más
eficiente de la producción de compost se logra mediante la regulación de las
condiciones ambientales.
Manejo de la pila de compostaje
Al hacer la pila, generalmente se realizan mezclas de diferentes tipos de
residuos, con la finalidad de obtener un proceso más uniforme. En las mezclas se
busca que exista un balance entre compuestos lábiles y recalcitrantes y suficiente
cantidad de N (C/N = 30). Las mezclas más comunes incluyen residuos de
cosecha (paja), virutas de aserraderos, estiércol y orín de diferentes animales,
orujos de industrias frutícolas, etc. También se suele mezclar tierra arcillosa
cuando la C/N es muy baja para que el exceso de NH4+ sea retenido en las
arcillas y no se volatilice como NH3.
Otros factores que se controlan en el proceso de compostaje son: a)
tamaño del material (las mezclas se muelen), b) pH, c) humedad y d) temperatura.
Si el pH es muy bajo (menor a 6) suele agregarse cal pero cuidando que no
supere pH 8. Mientras que la humedad óptima debe estar entre 50% y 60 % del
peso del material al iniciar el compostaje y el 30% en la etapa de maduración.
Para lograr estos valores la pila se riega si falta humedad y se remueve para que
evapore si tiene humedad en exceso. Además, al remover la pila se incorpora O2
que favorece la respiración microbiana en la primera fase del compostaje. El
control de temperatura es muy importante porque indica la eficiencia del proceso:
si las temperaturas son bajas indica que hay poca actividad microbiana y si se
eleva mucho hay riesgo que se arruine el compost debido a la coagulación de
proteínas. En esos casos hay que ventilar la pila.
Utilización de los compost
Los compost se utilizan mayoritariamente como abono en cultivos
intensivos (hortícolas) porque deben colocarse altas dosis por ha para obtener
135
resultados evidentes, lo cual hace que sea muy dificultoso la movilización del
material en cultivos extensivos. También es muy utilizado en suelos pobres con la
finalidad de aumentar el contenido de materia orgánica y en cultivos orgánicos en
reemplazo de los fertilizantes químicos.
Debido a las normativas que se aplican para cultivos orgánicos, existen
normas de calidad de compost que incluyen mayoritariamente aspectos químicos
(contenido de nutrientes, humedad, pH, presencia de metales pesados, etc.). Los
requisitos de calidad microbiológica se refieren exclusivamente a aspectos de
carácter sanitario (presencia de coliformes y salmonelas), sin especificar las
características y abundancia de los microorganismos responsables de la fertilidad
y estabilidad del compost.
2. Vermicompostaje: es una variación de la tecnología de compostaje donde se
utilizan lombrices para acelerar la degradación de los residuos en condiciones
mesófilas. La lombriz realiza importantes procesos físicos sobre los residuos
(tritura, mezcla, humedece, lubrica con mucus, incorpora sus excreciones
urinarias e intestinales formando agregados de partículas: coprolitos, etc.) que
favorecen la actividad microbiana y la retención de la humedad en el abono.
En general el vermicompost es un abono de mejor calidad que el compost y
se obtiene en menor tiempo, sin embargo requiere mayor cantidad de mano de
obra debido a que se debe controlar permanentemente que no aumente la
temperatura para evitar la muerte de las lombrices.
En contraposición a los fertilizantes químicos, el compost y el
vermicompost actúan como fertilizantes de liberación lenta y de acción
prolongada, lo cual favorece la sincronización con los requerimientos de los
cultivos.
Tratamientos anaeróbicos de residuos sólidos
Producción de biogás: consiste en la degradación de los compuestos orgánicos
en digestores herméticos sin aire y sin luz con la finalidad de obtener metano.Los
biodigestores poseen un conducto para la entrada de material fresco y otro para la
salida del residuo digerido con dispositivos de hermeticidad para impedir la
entrada de aire y una campana captadora del gas para facilitar la salida del
metano producido.
El biogás se produce por la actividad de microorganismos QOH y QLA en
dos etapas. En la primera etapa actúan QOH de fermentación butírica y ácido
mixta. En la segunda etapa los productos de dichas fermentaciones (CO 2 y H2)
son utilizados por bacterias QLA oxidadoras de H2 (metanogénicas) produciendo
metano (gas).
El metano es una alternativa energética útil y barata particularmente en
establecimientos rurales donde se produce gran cantidad de estiércol (por ej.
tambos, feedlots, etc.) y que no disponen de fuentes de combustibles accesibles.
De esta manera se soluciona la eliminación de los residuos y a la vez se utiliza la
136
energía del biogás para calefaccionar y calentar el agua de lavado del tambo.
Además, en la mayoría de los casos el material digerido (barros) es utilizado
como abono en las pasturas del ganado.
TRATAMIENTOS DE EFLUENTES LÍQUIDOS
Los residuos líquidos con alta carga de compuestos orgánicos provienen
del uso domiciliario (efluentes cloacales) y agroindustrias. Los tratamientos
aplicados a este tipo de efluentes persiguen la eliminación de riesgos sanitarios y
la recuperación de la calidad original del agua para que pueda ser reutilizada o
vertida a causes superficiales o subterráneos. Para ello los tratamientos deben
reducir el contenido de materia orgánica y nutrientes a un nivel tal que impida el
crecimiento bacteriano.
Se utilizan diferentes tipos de sistemas de tratamiento que suelen llamarse
primario, secundario y terciario. Un tratamiento altamente eficiente debe tener los
tres tipos de sistemas:

Sistema primario: consiste solo en un tratamiento físico del efluente ya que
mediante filtración y decantación se elimina el material grueso y pesado
(lagunas de estabilización). No se produce reducción del contenido de
nutrientes ni de materia orgánica en solución, ni disminuye la carga de
microorganismos de riesgo sanitario. El volcamiento a diferentes cursos de
agua de este tipo de tratamiento no está permitido en las normativas
ambientales.

Sistema secundario: consiste en la degradación aeróbica de la materia
orgánica del efluente mediante mecanismos de aireación forzada para
favorecer la respiración microbiana. No elimina los nutrientes minerales.
137
Después de la aireación, el efluente se decanta para depositar el material
en suspensión (barros) que contiene alta cantidad de bacterias floculadas.
Una cierta proporción de estos barros se reincorpora a la pileta de
aireación (como inóculo) para acelerar el proceso, mientras que el resto se
lo trata como residuo sólido para la obtención de biogás y/o compost o se
coloca a secar en piletas con fondo de grava y arena.
El volcamiento del agua de salida del sistema secundario solo se
autoriza si recibe un tratamiento de Cl para eliminar todos los
microorganismos y oxidar los restos de materia orgánica soluble que
pudieran haber persistido. En las normas de calidad de efluentes suele
controlarse la cantidad de Cl residual que indica si se ha realizado la
cloración. Como el Cl se consume según la cantidad de compuestos
orgánicos oxidados, en el volcamiento siempre debe quedar un excedente
para garantizar la eliminación total de los microorganismos.

Sistema terciario: es el proceso menos difundido en nuestro país porque
son sistemas caros y complejos. Sin embargo solo mediante este sistema
se logra eliminar los nutrientes del agua y se evita el crecimiento de
organismos vivos. Básicamente hay dos mecanismos dentro del sistema
terciario: el que somete al agua a condiciones estrictamente anaeróbicas
para favorecer la volatilización de los nutrientes (denitrificación y
desulfatación) y el que utiliza los llamados biofilms. Los biofilms son
138
partículas (plásticas o grava) recubiertas por microorganismos autótrofos
(cianobacterias unicelulares) por donde se hace pasar el efluente. Las
cianobacterias producen gran cantidad de biomasa (debido a la alta carga
de nutrientes) y cuando todas las partículas están cubiertas por biomasa se
retiran, se lavan y las bacterias son secadas y utilizadas como abono
orgánico.
Biorremediación
Los sistemas convencionales de tratamiento de efluentes implican
infraestructura, procesos costosos y descarga a acuíferos o cursos de agua
superficial. En los últimos años se han desarrollado tecnologías alternativas para
el tratamiento de efluentes, conocidas como biorremediación. Mediante este tipo
de tratamientos no quedan barros ni agua residual que requieran ser retratados o
volcados en cursos superficiales o subterráneos. Asimismo, se mejora
considerablemente el valor paisajístico del lugar debido a que no hay ningún signo
visible de que sea una planta depuradora de efluentes.
La biorremediación es el uso deliberado de la capacidad de organismos
vivos para eliminar contaminantes. Las prácticas de biorremediación más
difundidas son la incorporación de bacterias degradadoras y la fitorremediación.
Con la incorporación de bacterias altamente seleccionadas y/o mejoradas
genéticamente se pretende aumentar la velocidad de degradación del
contaminante. Mientras que la fitorremediación consiste en utilizar vegetales como
filtros depuradores teniendo en cuenta la capacidad de las plantas para remover
nutrientes.
El fundamento de la biorremediación es utilizar la actividad de bacterias
aeróbicas y anaeróbicas del agua, el suelo y la rizósfera de las plantas, para
eliminar la materia orgánica y los nutrientes del efluente. Además, se aprovecha la
capacidad del humus y las arcillas para neutralizar compuestos tóxicos como los
metales pesados. El éxito de los tratamientos de biorremediación depende no solo
de la introducción de especies (bacterias o plantas) sino también del manejo
integrado del ecosistema. Por tal motivo las metodologías deben adaptarse a las
condiciones ecológicas de cada ambiente en particular manejando las especies,
el nicho ecológico y el estado fenológico de las plantas.
Generalmente los sistemas de biorremediación incluyen lagunas y canteros
de inundación rodeados de vegetación palustre y ribereña por donde circula el
agua del efluente. Por tales motivos se adapta muy bien para al tratamiento de
efluentes de establecimientos rurales debido a que utiliza prácticas agrícolas para
la instalación del sistema (siembras, borduras, etc.) y el manejo de las
condiciones de aireación del suelo (laboreos).
Los sistemas de biorremediación tienen las siguientes limitaciones: a) se
requiere una amplia superficie de terreno, b) se debe esperar un cierto tiempo
para que funcionen a pleno, c) son poco adecuados para tratar grandes
volúmenes de efluentes y d) no pueden ser utilizado en lugares con condiciones
climáticas adversas (particularmente bajas temperaturas).
139
Sistema de biorremediación de efluentes en una fábrica de electrodomésticos en
Luque Provincia de Córdoba.