En el suelo se producen procesos de transformación de los restos vegetales y animales que dan como fruto la mineralización de nutrientes y la formación de materia orgánica. El proceso de compostaje utiliza estos procesos naturales, pero se diseña de forma que se aceleren y sean eficientes.
En este artículo vamos a hacer un repaso de los factores claves: físicos, biológicos y químicos que afectan al proceso de compostaje.
Compostaje Aeróbico Vs Anaeróbico
Como hemos dicho antes, cuando se lleva a cabo un proceso de compotaje, se imitan los procesos naturales del suelo, pero de forma controlada y acelerada. Aunque nos vamos a centrar en la descomposición aeróbica, vamos a tratar ligeramente las diferencias entre ésta y la fermentación anaeróbica.
► Fermentación anaeróbica
Es algo similar a lo que ocurre en muchos vertederos en los que se depositan los restos orgánicos en ausencia de oxígeno. En este tipo de fermentación se producen gases como el metano, el amoniaco y el CO2 y un residuo llamado digestato. Todo el proceso es articulado por la acción de microorganismos que trabajan sin necesidad de oxígeno.
Si el proceso se realiza en condiciones controladas y con la tecnología adecuada se puede producir metano que puede ser utilizado como combustible en calderas que calientan agua para producir vapor de agua que se turbina para generar energía. El digestato se puede usar como compost.
El inconveniente de este proceso es que se necesita una tecnología costosa y es muy complicado llevar a cabo a pequeña escala. Además, se producen compuestos por reducción, como los mercaptanos que provocan malos olores.
► Digestión Aeróbica
Cuando restos de plantas (o animales) están en contacto con oxígeno, favorecido por distintos tipos de microorganismos y unas condiciones de las que hablaremos posteriormente, dan lugar a la formación de materia orgánica, vapor de agua y CO2.
Esto es lo que ocurre de manera natural en el suelo y el hombre, imitando este proceso ha sido capaz de obtener sistemas de compostaje aeróbico que se puede realizar a distintas escalas, partiendo de diferentes materias primas y con medios técnicos relativamente sencillos.
Diferencias Fermentación Anaeróbica y Digestión Aeróbica
| Fermentación Anaeróbica | Digestión Aeróbica |
|---|---|
| Se lleva a cabo Sin Oxígeno | Se lleva a cabo Con Oxígeno |
| Se producen gases Metano (CH4) y CO2 | Se produce gas CO2 |
| Necesita tecnología avanzada | No requiere una tecnología muy avanzada |
| Sí se obtiene combustible (CH4) | No se obtiene combustible |
| El digestato se usa como abono | El compost se usa como abono |
| Sí se producen mercaptanos (mal olor) | No se producen mercaptanos |
Como hemos comentado, este proceso necesita de bacterias y hongos, que a través de su metabolismo son capaces de realizar esta transformación. Las bacterias necesitan por un lado compuestos de Carbono para liberar energía y compuestos de Nitrógeno que les permite crecer y perpetuar el ciclo. Eso sí, las cantidades de Carbono y Nitrógeno tienen que estar en una relación o equilibro adecuado. Lo que se conoce como Relación Carbono / Nitrógeno, de la cual tendremos noticias muy pronto.
Para que se lleve a cabo de manera eficiente un proceso de compostaje, la Relación C/N ha de estar dentro de un intervalo.
Repaso de Ideas Básicas
- La descomposición de la materia orgánica se puede llevar a cabo con presencia de oxígeno o no.
- La descomposición sin oxígeno se conoce como fermentación anaerobia.
- La descomposición con oxígeno se conoce como digestión aeróbica.
- Se necesita más tecnología para llevar a cabo una fermentación aeróbica de forma eficiente.
- Es importante partir de una relación Carbono / Nitrógeno adecuada.
El Compostaje Aeróbico: Lo Básico
El compostaje aeróbico se lleva a cabo en un sistema abierto, en presencia de oxígeno. Si queremos adentrarnos en la aventura del compostaje, antes tenemos que conocer ciertos conceptos. Vamos a ello.
► Tipos de Microorganismos y Temperatura
De manera natural, aunque también se pueden añadir, existen varios tipos de microorganismos que en función de la temperatura a la que mejor se desarrollan se clasifican como:
- Microorganismos Mesófilos:
Este tipo de bacterias se desarrollan entre 20 y 45 ºC, siendo las que tienen más actividad al principio del proceso de compostaje. En su ciclo metabólico, estas bacterias van desprendiendo calor, lo que aumenta la temperatura del sistema.
Durante el proceso de compostaje, una de las reacciones que se produce es la oxidación de la molécula de glucosa (C6H12O6) presente en las plantas y se puede esquematizar así:
C_6H_{12}O_6\,+\,6O_2\longrightarrow6CO_2\,+\,6H_2O\,+\,Energía\,Térmica- Microorganismos Termófilos:
Conforme avanza el proceso, la temperatura va subiendos y es cuando empiezan otro tipo de microorganismos a tomar protagonismo. Son las bacterias termófilas que tienen su pico de actividad entre los 40 y 65 ºC.
Tengamos en cuenta que durante todo el proceso están presentes todos los microorganismos, aunque su actividad y desarrollo depende de la temperatura del medio. Al principio predominan los mesófilos, conforme sube la temperatura toman el mando los termófilos y al final del proceso vuelven a tomar protagonismos los mesófilos de nuevo.
La importancia de la Temperatura en el proceso de compostaje
La mayoría de las bacterias patógenas son aniquiladas a temperaturas a partir de 55 ºC. Por otro lado, las semillas de malas hierbas se destruyen a partir de los 63ºC.
De ahí la importancia que tiene que el proceso de compostaje sea capaz de llegar a las temperaturas alrededor de los 63 – 65 ºC.
► La Curva del Proceso de Compostaje
► Las Fases del Compostaje Aeróbico
El compostaje aeróbico, de forma genérica, consta de las siguientes fases:
- Fase de Preparación: En esta fase de acondicionan y mezclan los elementos, se ajusta la humedad y el tamaño de partículas, para tener unas condiciones de partida favorables. Incluída la Relación C/N
- Descomposición Mesófila (<40ºC): Se degradan azúcares y aminoácidos por bacterias tipo Bacillus y Thermus.
- Descomposición Termófila (40 – 60 ºC): Se degradan ceras, hemicelulosa y polímeros por actinomicetos.
- Descomposición Mesófila de Enfriamiento (<40ºC): Se degradan ceulolosas y ligninas por ciertas familias de hongos y bacterias.
- Maduración: Se estabiliza y polimeriza el humus a temperatura ambiente. Baja el consumo de oxígeno y se elimina la fitotoxicidad.
- Afino: Se mejora la granulometría, se eliminan los elementos no transportables, se regula la humedad y se realizan los análisis para su control de calidad y etiquetado.
► Factores Limitantes en el Compostaje
Existen dos factores químicos limitantes para la elaboración del compost:
- Aporte de Oxígeno: Las bacterias que realizan la transformación del compost necesitan oxígeno para llevar a cabo el proceso. Si no se adoptan medidas para el aporte de oxígeno a la pila de compostaje, el proceso se paralizará .
- La Relación C/N: Las cantidades de Carbono y Nitrógeno tienen que cumplir unos requisitos para que se puede llevar a cabo el proceso de transformación de la materia orgánica.
En los siguientes puntos desarrollaremos estos y otros conceptos pero nos tiene que quedar clara cual es la terna de factores clave:
- Temperatura.
- Relación C/N.
- Oxígeno.
El proceso de compostaje se lleva a cabo correctamente solo si existe un equilibrio entre ciertos factores físicos, químicos y biológicos.
Para saber más…
En la agricultura se usan compost, muchas veces ricos en Ácidos Húmicos y Fulvicos para mejorar el suelo. En este artículo le ayudamos a reconocer un buen compost.
Repaso de Ideas Básicas
- La actividad metabólica de las bacterias hace que se desprenda calor (y se elimine agua).
- Es importante que se llegue a unos 63 ºC para que se produzca el compost y se eliminen las bacterias patógenas presentes en la materia orgánica.
- En función de la temperatura y fase se descomponen unas u otras sustancias.
- El aporte de oxígeno y la relación C/N de la materia de partida son limitantes.
- Cuando se termina el proceso es necesario realizar análisis de control para verificar riqueza, calidad y ausencia de patógenos en el compost.
La Biología del Compost
En el compost hay millones de microbios y otros microorganismos beneficiosos que hacen que la pila de compostaje esté viva.
Existe una cantidad asombrosa de organismos en un simple puñado de compost. Podemos encontrar hormigas, nematodos, ácaros, arañas, escarabajos, gusanos, hongos, actinomicetos y bacterias los cuales participan, de una u otra manera, en la descomposición de la materia orgánica.
Estas criaturas están organizadas en tres niveles, según de cual sea su fuente de alimentación. Los organismos que se alimentan directamente de la materia vegetal en descomposición se conocen como consumidores primarios. Los que comen consumidores primarios son consumidores secundarios, y los que se comen a los consumidores secundarios son los consumidores terciarios.
► El papel de los microorganismos
Podemos citar los siguientes tipos de microorganismos en el compost:
- Bacterias: Son las protagonistas del compostaje
- Actinomicetos: Responsables del “olor a tierra” del compost
- Hongos: Muy importantes en muchas etapas del proceso.
Cuando oímos hablar de bacterias y hongos, casi siempre pensamos en que son perjudiciales para nuestra salud, nada más lejos de la realidad. En la cadena de la descomposición de la materia orgánica son claves e imprescindibles. Sin estos microorganismos jamás se podría fabricar un compost.
Las bacterias funcionan bien descomponiendo material orgánico sencillo, pero no van muy bien con tejidos más fibrosos como celulosa, lignina y hemicelulosa. Como hemos comentado, existe un gran espectro de microorganismos que actúan en diferentes rangos de temperatura. Los mecanismos de formación del humus son complejos y serán tratados en otro artículo.
► Los macroorganismos del compost
Muchas de estas criaturas no son consumidores primarios, como las diversas bacterias, hongos y actinomicetos. En cambio, se alimentan de esas criaturas o entre sí. Mientras que los microorganismos transforman químicamente el material de compostaje, muchos macroorganismos son descomponedores físicos, triturando el material orgánico en pedazos más pequeños, lo que luego facilita el trabajo de los microorganismos.
Podemos citar los siguientes tipos de macroorganismos:
- Nematodos: Los nematodos son los “más abundantes” de los descomponedores físicos; varios millones pueden habitar un puñado de compost.
- Lombrices: Aunque no son las más numerosas, las lombrices se encuentran entre los macroorganismos más grandes del compost y hacen más trabajo de compostaje que cualquiera de los otros macroorganismos.
- Ácaros: Algunos ácaros comen materia orgánica en descomposición, algunos comen hongos, algunos comen nematodos, larvas de insectos, huevos y colémbolos. Algunas especies son parásitos.
¿Cómo se fabrica el humus de lombriz?
El compostaje de lombrices consiste en utilizar lombrices para reciclar restos de comida y otros materiales orgánicos en una valiosa enmienda para el suelo llamada vermicompost o compost de lombrices. Los gusanos comen restos de comida, que se convierten en abono a medida que pasan por el cuerpo de la lombriz.
La técnica de producción es conocida como lombricultura.
Repaso de Ideas Básicas
- En el compost existen millones de microorganismos beneficiosos.
- Se clasifican como consumidores primarios, secundarios y terciarios.
- Los microorganismos más importantes son las bacterias, los hongos y los actinomicetos.
- En cuanto a macroorganismos podemos encontrar nematodos, lombrices y ácaros.
- Las bacterias metabolizan bien los hidratos de carbono y aminoácidos.
- Los hongos y actinomicetos se encargan de celulosa y polímeros.
La Química del Compost
Vamos a hablar un poco del papel de los niveles de oxígeno y pH, las proporciones de carbono y nitrógeno y otras relaciones químicas en la pila de compostaje.
► La Relación Carbono / Nitrógeno
Toda la materia orgánica se compone de cantidades sustanciales de carbono (C) combinadas con cantidades menores de nitrógeno (N). El equilibrio de estos dos elementos en un organismo se denomina relación carbono-nitrógeno (relación C/N).
Para un mejor rendimiento, la pila de compost, o más concretamente, los microorganismos de compostaje, requieren la proporción correcta de carbono para la energía y nitrógeno para la producción de proteínas.
En los libros y web que hablan de cómo fabricar compost, se menciona siempre una relación entre la cantidad de carbono y nitrógeno entre 25 y 40.
Durante el proceso de compostaje, parte del carbono del material se va convirtiendo en CO2, pero la cantidad de nitrógeno permanece constante. De esta manera, durante el proceso de compostaje, la relación C/N va disminuyendo, encontrado valores óptimos entre 8 – 15.
► Materiales Marrones y Materiales Verdes
A continuación se encuentran las relaciones promedio de C/N para algunos materiales orgánicos comunes que se puede compostar. Para nuestros propósitos, los materiales que contienen altas cantidades de carbono se consideran “marrones” y los materiales que contienen altas cantidades de nitrógeno se consideran “verdes”.
Relación C/N Sustancias Marrones (ricas en Carbono)
| Material | Relación C/N |
|---|---|
| Alpeorujo | 44 |
| Hojín / Poda Olivar | 36 |
| Poda Olivar | 75 |
| Residuos de Fruta | 35 |
| Hojas | 60 |
| Periódico Triturado | 175 |
| Cáscaras de cacahuete | 75 |
| Agujas de Pino | 80 |
| Cáscara de Arroz | 49 |
| Paja | 75 |
| Astillas de Madera / Serrín | 400 |
Relación C/N Sustancias Verdes (ricas en Nitrógeno)
| Material | Relación C/N |
|---|---|
| Alfalfa | 12 |
| Trébol | 23 |
| Café Molido | 20 |
| Desperdicio de Alimentos | 20 |
| Purín | 13 |
| Gallinaza | 12 |
| Heno | 25 |
| Estiércol | 12 – 15 |
| Algas | 19 |
| Restos de Hortícolas | 25 |
► Oxígeno
Los microorganismos que participan en la transformación de materia orgánica fresca en compost necesitan oxígeno. Muchas de las sustancias de partida contienen oxígeno, pero los microorganismos requieren de oxígeno atmosférico para su metabolismo.
Mantener un flujo de aire suficiente durante el compostaje es necesario, pero si aumentamos mucho la superficie en contacto con el aire o hacemos que la temperatura de la pila baje mucho, se puede provocar que el proceso de compostaje no se lleve a cabo.
► Valor de pH
Las primeras etapas del compostaje producen cantidades significativas de ácidos orgánicos que pueden reducir el pH a alrededor de 5,5. Estas condiciones ácidas eliminan algunos patógenos (virus, bacterias y hongos) que pueden dañar tanto a las plantas como a las personas. También se fomentan algunos hongos y actinomicetos que descomponen materiales particularmente duros como la lignina y la celulosa.
A medida que avanza el compostaje, el pH aumenta, a veces por encima del valor 8, pero por lo general vuelve a caer sin ninguna interferencia. El pH del compost terminado suele estar entre 7 y 8
Repaso de Ideas Básicas
- Para que se puede desencadenar el proceso de compostaje el valor de Relación C/N ha de estar entre 25 – 40.
- El valor C/N va descendiendo conforme se fabrica el compost. A partir de niveles por debajo de 20 se considera adecuado.
- El valor óptimo de C/N es entre 8 y 15.
- En necesario un flujo de oxígeno en la pila de compost para que los microorganismos puedan metabolizar la materia orgánica.
- Un flujo excesivo de oxígeno (aire) puede provocar un descenso de temperatura y el proceso se paraliza.
- El pH desciende al principio por la formación de ácidos orgánicos. En la fase termófila aumenta para estabilizarse en valores entre 7 y 8 para un compost maduro.
La Física del Compost
Existen una serie de factores físicos como puede ser el tamaño de partícula, la humedad o el tamaño y forma de la pila de compostaje también son importantes. Veámoslo.
► Tamaño de partícula
Es cierto que si el grado de molienda de los componentes es alto, el compostaje se realiza más rápido. Esto es porque los microorganismos que realizan el trabajo de compostaje solo llegan al exterior de la partícula. Cuanta más superficie disponible tengan, más rápido pueden hacer su trabajo.
En pilas de compostaje con tamaños finos de partículas se alcanza rápido una temperatura óptima de compostaje.
Por tanto, el tamaño de partícula influye en la velocidad de compostaje, pero no influye en si se llevará el proceso a cabo o no. Como estamos viendo en este texto, hay otros elementos limitantes.
► Tamaño y Forma de la Pila
El tamaño y la forma de la pila también influyen en las tasas y temperaturas de compostaje, nuevamente a través de la relación entre el volumen interior y el área de la superficie exterior. Pero mientras que el objetivo de las partículas es maximizar el contacto con su entorno (maximizando su área de superficie), el objetivo de las pilas es precisamente el contrario.
Existen varios métodos de construcción de pilas de compostaje en cuanto a disposición y dimensiones. Por otro lado, se aconseja utilizar plástico o malla negra, con las siguientes ventajas:
- Protege la pila frente a variaciones bruscas de temperatura.
- Disuade a animales que puedan entrar en la pila.
- Evita el contacto directo de la pila con la radiación solar.
- Protege la pila de la lluvia.
- Permite que el calor se escape menos y se mantenga la temperatura.
► Humedad
Como todas las criaturas vivientes, los microbios en una pila de abono necesitan agua. Si los ingredientes están inicialmente saturados con agua, no es necesario regar más y, de hecho, se podrían lixiviar algunos de los nutrientes de la pila. Por eso es una buena idea proteger la pila de la lluvia. En cualquier pila expuesta al aire, la capa exterior tenderá a secarse y protegerá al resto de la pila.
¿Que significa Lixiviar?
El lixiviado es el lavado de los elementos solubles o susceptibles de ser arrastrados por agua hacia capas más profundas.
En el caso de una pila de compost se entiende como el lavado de nutrientes por acción del agua de lluvia, lo que provoca que el compost pierda parte de sus propiedades nutricionales y como enmienda del suelo.
El agua es el medio de transporte de las sustancias solubles que sirven de alimento a las células, así como los productos de desecho de esa reacción.
La humedad de la pila se ha de mantener dentro de unos rangos:
- La humedad óptima para el crecimiento de los microorganismos está entre 50 – 70 %.
- Si la humedad está por debajo del 30 % la actividad bacteriana desciende.
- Si la humedad está por encima del 70% se desplaza el aire de los poros del compost y se produce putrefacción (anaerobiosis).
Repaso de Ideas Básicas
- El tamaño de partícula influye en la velocidad del compostaje. A menor tamaño, más superficie efectiva para los microorganismos y mayor velocidad de procesado.
- La forma y dimensiones de la pila influyen en el proceso de compostaje.
- Tapar la pila con un plástico o malla negra aporte beneficios al proceso y evita posibles inconvenientes.
- La cantidad de agua es importante. Si el material está muy seco, la actividad de la microbiota desciende y el proceso no se desarrolla correctamente.
- Si la pila está muy húmeda, se produce putrefacción de la materia y el proceso no continúa.
Conclusiones
- Está claro que los protagonistas del compost son los microorganismos.
- Para que se pueda llevar a cabo el compostaje la relación C/N de partida ha de ser adecuada.
- Se ha de controlar que la humedad sea adecuada y la temperatura esté en los rangos deseados en cada fase.
- Es importante realizar un análisis del compost una vez terminado el proceso: pH, Conductividad, Materia Orgánica, Materia Mineral, Riqueza en NPK, Extracto Húmico, etc.
Referencias y Contenido Extra
- El Compost: tu basura, un tesoro natural (inglés)
- La ciencia del compost (inglés)
- Guía de Compostaje (Junta de Andalucía)
- Manual de Compostaje – Amigos de la Tierra (Ministerio de M. Ambiente, M. Rural y Marino)
- Física y BIoquímica del Proceso de Compostaje (Inglés)
► La importancia del Compost en el Olivar
Esta conferencia, organizada por la Denominación de Origen Estepa en colaboración con el proyecto SUSTAINOLIVE, trata de la importancia que tiene el compost en el olivar.𝐂𝐨𝐧𝐜𝐞𝐩𝐜𝐢𝐨́𝐧 𝐆𝐚𝐫𝐜𝐢́𝐚, Técnico Especialista Principal del IFAPA, aborda, entre otros, temas como los siguientes:- La importancia de la materia orgánica.
- Los posibles aprovechamientos del alperujo.
- Qué es el compostaje y sus ventajas.
- Los beneficios del aprovechamiento del compost.
- Proceso de elaboración del compost y su aplicación.
