INTRODUCCIÓN A nivel mundial, la gran cantidad de residuos sólidos generados por el crecimiento demográfico en las últimas décadas ha causadoimpactos negativos sobre el hombre y el medio ambiente. En Colombia, esta problemática es grande porque la disposición final de dichos residuos se realiza con poco control en la mayoría de municipios, por tal motivo fue primordial buscar una salida integral que contribuyera al manejo adecuado y al aprovechamiento de estos desechos. La Universidad Industrial de Santander propuso como posible solución a esta problemática usar los residuos de alimentos y materiales orgánicos provenientes de la poda de árboles y jardines para la producción de compost; proceso que degrada residuos orgánicos por la acción de microorganismo los cuales digieren los materiales transformándolos en beneficios para el suelo. Esta alternativa es la más usada debido a que permite tratar cantidades altas de residuos. El compostaje como producto final de este proceso de descomposición es de gran utilidad para el suelo y las plantas debido a su gran aporte de nutrientes, a la reducción de la contaminación por exceso de fertilizantes, a la regulación del balance hídrico del suelo, y a la disminución de problemas de erosión del mismo, contribuyendo a la recuperación del deterioro ecológico. En el presente trabajo abordaremos la temática del proceso de compostaje aerobio teniendo en cuenta las etapas involucradas, las variables del proceso, las ventajas y las desventajas para finalmente darle un enfoque industrial e ingenieril al resultado obtenido de la investigación del artículo. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la Universidad Industrial de Santander presentó un problema con los residuos de alimentos y materiales vegetales provenientes de podas y mantenimiento de jardines recolectados semanalmente debido a que “el carrasco” estableció no recibir dichos residuos, surgiendo la necesidad de encontrar tecnologías alternativas para manejarlos de forma sencilla y a su vez darles un aprovechamiento global en los jardines. ENFOQUE TEORICO Compost: El compost es el producto que se obtiene de la descomposición de restos orgánicos como restos de comida, restos de animales o residuos urbanos, los cuales se convierten en elementos nutritivos más asimilables para las plantas. El proceso para la transformación de dicha materia orgánica para obtener el compost se llama compostaje. El compostaje puede ser obtenido por descomposición aeróbica de la materia orgánica o por la descomposición anaeróbica. Microorganismos que intervienen en el proceso de compostaje Una amplia diversidad de microorganismos conforman las poblaciones mixtas del proceso de compostaje. Las más importantes son bacterias, Actinomycetes y hongos filamentosos. En términos generales. la tolerancia al pH y el oxígeno demandado. se encuentran en el suelo como parte de la microbiota normal. etc. debido a la capacidad enzimática para degradar compuestos orgánicos complejos (celulosa. lignina. Se trata de un grupo de gran diversidad metabólica.). participando en la degradación aeróbica de la materia orgánica debido a su alta capacidad lignocelulolítica. que utilizan un amplio rango de enzimas que degradan químicamente una gran variedad de compuestos orgánicos. Tabla 1: Distribución de la microbiota durante las diferentes etapas del compostaje expresado en unidades formadoras de colonias por gramo (Haug. Cada especie de microorganismo tiene un intervalo de temperatura óptima en el cual su actividad es mayor y más efectiva. Asimismo. Asimismo. El nivel de acidez durante el proceso debe estar balanceado porque de otra manera se generarían . Figura 2: Variaciones de temperatura y pH en un montón de compost (Gray y Biddlestone. implicados en procesos de degradación y solubilización de compuestos orgánicos complejos y compuestos inorgánicos. las poblaciones de microorganismos que participan varían entre: el rango de temperatura en el que actúan.Las bacterias son las más numerosas en el proceso de compostaje. debido a que existe una relación directa entre la degradación y la temperatura. muchas de las especies que participan en este proceso son tolerantes a las temperaturas que alcanza el compost durante el proceso de degradación aeróbica. La participación de los Actinomycetes durante el proceso de modificación de la materia orgánica del compost es relevante. 1993). y constituyen entre el 80% y el 90% de los microorganismos existente en el compost. 1981) pH: El pH tiene una gran influencia en el desarrollo del proceso del compostaje. los sustratos que utilizan. Factores que intervienen en el proceso de compostaje Temperatura: Por la evolución de la temperatura se puede determinar la eficiencia y la estabilización en la cual está el proceso. Los hongos filamentosos pueden estar implicados durante el proceso de compostaje. La descomposición de la materia orgánica depende del contenido de humedad. Relación carbono nitrógeno La relación que los microorganismos necesitan es una relación C/N de veinticinco partes de carbono por una de nitrógeno (25:1). lo que favorece la aparición de hongos mesofílicos más tolerantes a las variaciones del pH y humedad. ya que este es necesario para la respiración de los microorganismos aerobios y para oxidar determinadas moléculas orgánicas en la fermentación. esta relación favorece un rápido y eficiente proceso. a través de la membrana celular.coli). también se desarrollan en éstas condiciones numerosas bacterias formadoras de esporas y actinomicetos. EL pH varía desde 5. e inician la degradación los organismos termófilos. En los seis primeros días la temperatura debe llegar y mantenerse a más de 40°C para reducir o eliminar patógenos (desaparición de patógenos como la E. que la relación sea baja debido a la falta de carbono los microorganismos fijan menos nitrógeno. escasamente la lignina y la celulosa. En ésta etapa se degradan ceras. Remoción del calor generado durante la descomposición orgánica con el fin de controlar el aumento de temperatura. y esto provocará que el proceso no tenga una maduración adecuada. En esta etapa la relación C/N es de especial importancia ya que el carbono aportara la energía a los microorganismos y el nitrógeno es esencial para la síntesis de nuevas moléculas. En caso de que esto no sea así. desde la temperatura ambiente hasta aproximadamente 40ºC. mueren las malas hierbas.5 hasta 7. es decir. El porcentaje óptimo de esta variable se encuentra entre el 50% y el 60%. Aireación: La aireación es otro parámetro fundamental en el proceso del compostaje.6 debido a la descomposición de lípidos y glúcidos en ácidos pirúvicos y de proteínas en aminoácidos. evitando así una anaerobiosis y por tanto una ralentización en el proceso. proteínas y hemicelulosas y. Humedad: Los microorganismos utilizan el agua como un vehículo para el transporte de alimentos y elementos energéticos. desaparecen los organismos mesófilos.5 donde permanecerá casi constante hasta el - - . Cumple tres propósitos fundamentales: Satisfacer la demanda de oxígeno necesaria para la descomposición del material orgánico: La cantidad de oxígeno limita la velocidad de descomposición de residuos. el pH disminuye desde un valor neutro hasta 5. Etapa Termófila: En ésta fase la temperatura sube de 40 a 70 °C.5 . Valores menores de humedad dificultan el transporte de sustancias energéticas a los microorganismos y un exceso de humedad reduce la transferencia de oxígeno y puede generar anaerobiosis. se percibe un aumento de la temperatura. si existe un nivel de nitrógeno mínimo (excedente de carbono) hará que el nitrógeno sea el reactivo límite. Regular el contenido de humedad del sustrato: El aire suministrado arrastra el exceso de humedad de sustratos en los cuales se está bloqueando la circulación del oxígeno. Etapas del proceso de compostaje Etapa Mesófilica: Es la primera fase y se caracteriza por la presencia de bacterias y hongos. siendo las primeras quienes inician al proceso por su gran tamaño. como pérdidas de nitrógeno.pérdidas significativas en compuestos fundamentales para el compostaje. OBJETIVOS ESPECIFICOS: . si el pH es ácido nos indica que el compost no está aún maduro. como es el caso de las variables de tipo microbiológico o condiciones de estado. la actividad de los microorganismos termófilos disminuye. con el fin de utilizarlos en el cuidado de los mismos. además ya no se debe reconocer los residuos iniciales. (Lozano Urbina. y como consecuencia la temperatura de las Heras desciende desde los 70ºC hasta la temperatura ambiente. - Figura 3: Fases del proceso de compostaje (http://proyectogestionderesiduos. la temperatura y pH se estabilizan.final del proceso. 2008). Los actinomicetos adquieren especial importancia en la formación ácidos húmicos y son frecuentemente productores de antibióticos que inhiben el crecimiento de bacterias y patógenos. El color del producto final debe ser negro o marrón oscuro y con olor a tierra de bosque. provocando así la muerte de los anteriores y la reaparición de los microorganismos mesófilos al pasar por los 40-45ºC. dando a conocer su importancia en el ámbito ambiental y biotecnológico. & Roja Camargo. el color del compost se pone más oscuro paulatinamente y el olor original se comienza a sustituir por olor a tierra.com/2 009/12/15/etapas-del-proceso-de-compostaje/) ENFOQUE METODOLÓGICO OBJETIVO GENERAL Estudiar el proceso de compostaje teniendo en cuenta las etapas y variables que lo afectan.Buscar una alternativa para tratar de forma sencilla los materiales provenientes de podas y mantenimiento de jardines de la Universidad Industrial de Santander. Realizar prácticas de compostaje a partir de lombriz roja california y el bioaumento de microorganismos aceleradores nativos aislados de los residuos vegetales. - .wordpress. Etapa de Enfriamiento: Una vez que los nutrientes y energía comienzan a escasear. 2008). Etapa de Maduración: Es la etapa final del proceso de fermentación donde se disminuye la actividad metabólica. Zabala Joya. Zabala Joya. Desarrollar una investigación para determinar el mejor proceso para obtener un ‘’bioabono mejorado e higiénicamente sano a partir de los residuos vegetales de la UIS’’ (Lozano Urbina. estos dominarán el proceso hasta que toda la energía sea utilizada. & Roja Camargo. que a su vez son productores de celulasas. Agar kanamicina y Agar Mac Conkey con el fin de identificar y clasificar las bacterias contenidas en ella a partir de tinción diferencial y pruebas bioquímicas. La otra parte del caldo se sembró en Agar Extracto de Malta. 2008) 2. El material residual vegetal anteriormente molido se distribuyó en dos colinas a las que se agregó 10mL del bioaumento por cada 100 gramos de este material en base materia seca (bms). ‘’Los residuos fueron analizados con el fin de identificar la microbiota presente en ellos para luego seleccionar los microorganismos autóctonos que conformarían el caldo enriquecido que ayudaría al desarrollo del compostaje’’. tomada cada 24 horas. & Roja Camargo. química y biológica del material: Para la caracterización microbiológica se homogenizo la muestra de residuos vegetales en solución peptonada estéril y luego parte de dicha muestra se sembró en caldo de tioglicolato. en los que se desarrolló el bioaumento de los microorganismos manteniendo su temperatura en 36ºC y una aireación constante con bombas de acuario. (Lozano Urbina. las cuales se evaluaron de la siguiente . Zabala Joya. los residuos vegetales que resultaron de la poda de árboles. Pre-compostaje en cuatro Heras: Se evaluó y analizó el efecto de la aireación y el enriquecimiento con microorganismos del material vegetal con el fin de determinar el proceso que generara mejores resultados para la obtención de compost. Caracterización física. prados y jardines de la Universidad Industrial de Santander. prados y jardines fueron utilizados como ‘materia prima’ para la investigación. bacterias y actinomicetos con actividad celulítica capaces de descomponerlos. Para el bioaumento se prepararon dos litros de Caldo (un litro de Caldo extracto malta y otro de Caldo nutritivo) y se distribuyeron en frascos estériles de 50mL en los que se sembraron los hogos y bacterias seleccionados en el medio correspondiente. Recolección del residuo vegetal: La recolección se realizó en las labores de limpieza diarias de la universidad. Para analizar estas variables independientes se dispusieron cuatro heras o secciones de material vegetal. se llevó a cabo la adición a los frascos del inoculo con los microorganismos autóctonos seleccionados y por último se dispusieron dichos frascos en biorreactores a escala de laboratorio. se llevó a cabo una investigación para la cual se desarrolló la siguiente metodología: 1. 3. La cantidad de microorganismos obtenidos del bioaumento fueron cuantificados en cámara Neubauer a partir del análisis microscópico de las muestras provenientes de los frascos. seguidamente. Agar para dextrosa y Agar modificado logrando así la identificación de hongos y levaduras presentes en la muestra.Métodos de investigación: Con el fin de reutilizar los residuos vegetales resultantes de la poda de árboles. como aspergillus o trichoderma. De los microorganismos autóctonos aislados y caracterizados se seleccionaron los que tenían la capacidad producir enzimas degradadoras de los residuos vegetales a tratar. Estos microorganismos son de gran importancia pues son productores de antibiótico. que permite mantener. Actinomicetos: Es un grupo de microorganismos unicelulares filamentosos que se encuentran en suelos o aguas estancadas y casi siempre en lugares donde los restos vegetales se descomponen aeróbicamente. a una especie domesticada de lombriz. lo cual proporcionará a las bacterias una fuente accesible de aminoácidos para su metabolismo. CONCEPTOS NUEVOS Ensilaje: Es un método de conservación de pastos y forrajes basado en la fermentación anaeróbica (sin aire) de la masa forrajera mediante el control regulado de una serie de cambios bioquímicos ocurridos en el hacinamiento del material verde. Se tomaron cuatro muestras de cada hera: al inicio del proceso. El cambio de la temperatura facilito la identificación de los periodos o fases del compostaje y el efecto del metabolismo de los microorganismos sobre el sustrato. la tercera aireación artificial sin caldo enriquecido y la cuarta aireación artificial con caldo enriquecido.fenalce. A partir de los análisis de las muestras se logró determinar las condiciones para la subsistencia de la lombriz en el sustrato y se evaluó el beneficio de su presencia en el mismo para el proceso de compostaje. http://www. lo cual se manifiesta en notables mejoras de las cualidades organolépticas de frutos y flores. crecen a temperatura de 25°C y a PH alcalino (9).pdf La fertilización foliar: Es una práctica común de suministrar nutrientes a las plantas a través de su follaje. recicla todo tipo de materia orgánica obteniendo como fruto de este trabajo humus. Se trata de rociar fertilizantes disueltos en agua directamente sobre las hojas. La lombricultura: Es una biotecnología que utiliza. la temperatura promedio por día y el crecimiento de microorganismos sobre el contenido de cada era (el sustrato). y mayor resistencia a los agentes patógenos.org/arch_public/ensilaje98. Cámara de Neubauer: Es un instrumento de vidrio óptico especial de precisión utilizado para el conteo de células u otras partículas en suspensiones por medio del microscopio. carne y harina de lombriz. Es eficiente para la recuperación de suelos de las zonas rurales. la segunda volteo con caldo enriquecido.manera: La primera hera recibió volteo sin caldo enriquecido con microorganismos. Durante el proceso de análisis se midieron variables de respuesta como el pH. Vermicompost: Es abono obtenido de la descomposición los residuos orgánico e utilizando la lombriz californiana. La acción de la lombriz produce un agregado notable de bacterias que actúan sobre los nutrientes macromoleculares. . la calidad que tenía el forraje en el momento del corte. elevándolo a estados directamente asimilables por las plantas. en la etapa de enfriamiento (35 días) y al final del Lombricompostaje (75 días). durante periodos prolongados de tiempo. Solución de peptona estéril: Es básicamente una solución de péptidos de cadena corta. al inicio de la etapa termofílica (9 días). como una herramienta de trabajo. A partir de lo anterior y conociendo experimentalmente que la temperatura de las heras tratadas con aireación fue menor que la presentada en las tratadas por volteo (lo que no favorece el compost. esto se dio debido a la adición de microorganismos a el sustrato. Área foliar: Es la proporción de hojas que cubren la proyección de ellas en el suelo. porque no se puede garantizar la ausencia de patógenos) y que además el pH (6. se logra solucionar la problemática planteada al inicio de la investigación (mejorar el sistema de manejo de los residuos sólidos) y mejorar la estructura de los suelos realizando un abonado 100% orgánico económicamente rentable.vitaminas y participa en procesos como descomposición de residuos animales y vegetales. al intervenirlos en un proceso de lombricompostaje altamente rentable y de mucha utilidad en la recuperación de los nutrientes del suelo. Anova: El análisis de la varianza (o Anova: Analysis of variance) es un método muy flexible que permite construir modelos estadísticos para el análisis de los datos experimentales cuyo valor ha sido constatado en muy diversas circunstancias. Es un indicador útil de la capacidad fotosintética de la comunidad vegetal bajo pastoreo. El rendimiento del producto final de este proceso es del 50%. CONCLUSIONES Esta investigación ofreció resultados satisfactorios. En la etapa termofílica aumentó la obtención de sustancias húmicas a partir de la transformación de lignina. Del análisis de la evolución de las heras se concluye que en el proceso las primeras etapas presentaron lenta degradación de lignina debido a la intervención de microorganismos que utilizan carbohidratos y compuestos de fácil descomposición en su metabolismo. materia orgánica del suelo. las cuales son los constituyentes principales del humus. La etapa termofílica y segunda mesofílica o etapa de enfriamiento se lograron a los 8 y 35 dias respectivamente. mineralización del humus.9) cumplió con los valores de las normas establecidas para compost maduros. se concluye que el tratamiento por volteo con adición de microorganismos es el . en las etapas posteriores el aumento fue debido al volteo del mismo. El lombricompost obtenido por volteo con adición de microorganismos no produce olores desagradables. Consisten en complejas agrupaciones macromoleculares en las que las unidades fundamentales son compuestos aromáticos de carácter fenólico procedentes de la descomposición de la materia orgánica y compuestos nitrogenados. Ácidos húmicos y fúlvicos: Son unos de los principales componentes de las sustancias húmicas. se logró resolver la problemática presente en la universidad debido al exceso de residuos materiales. tanto cíclicos como alifáticos sintetizados por ciertos microorganismos presentes en suelo. por su color oscuro se puede determinar que se están presentando las reacciones de humificación y la evolución de temperatura durante su proceso de formación y su estabilización al final del mismo indica la presencia de los microorganismos y su actividad metabólica en el sustrato. & Roja Camargo. (Diciembre de 2008). 7(2). fosforo y potasio necesarios para su recuperación y mejoramiento. UIS Ingenierias. Bibliografía Lozano Urbina. . A. Proceso de descomposicion de los residuos vegetales de la Universidad Industrial de Santander mediante compostaje. Zabala Joya. A. L.más favorable para obtener compost que devuelva al suelo los componentes húmicos y pequeñas cantidades de nitrógeno. F.. I. 227-236..