LI Curso Internacional de Edafología y biología Vegetal

1. Compostaje de
Residuos
Orgánicos
Agroindustriales
Dr. Germán Tortosa
Grupo de investigación
“Metabolismo del Nitrógeno”.
Estación Experimental del Zaidín
(EEZ), CSIC. Apartado Postal 419,
18080-Granada
http://www.compostandociencia.com
LI Curso Internacional de
Edafología y Biología
Vegetal
Granada, 13 de mayo de 2014

2.  Importancia de la materia orgánica en la agricultura
 Generación de residuos
 Fuentes de materia orgánica para la agricultura
 Compostaje
 Definición del proceso
 Microbiología
 Tecnología del compostaje
 Usos del compost
 Ejemplos de compostaje de residuos agroindustriales:
 Industria extractiva del aceite de oliva en España
Índice

3. ●
Incremento exponencial de la
población mundial en los últimos
60 años (ONU: 10 000 millones
para 2050)
●
“Revolución verde”. Incremento
en la utilización de:
– Fertilizantes
– Fitosanitarios
– Antibióticos
●
Generación de un aumento productivo
notable productos agropecuarios y
mejora del rendimiento para atender a
la demanda
Materia orgánica

4. ●
Fertilización inorgánica vs fertilización orgánica
¿Cambio de paradigma?
●
Limitaciones “revolución verde”
– Pocos cultivos dan el máximo rendimiento
– Uso en zonas agrícolas “ideales”
– Pocos agricultores asumieron el coste de los
productos
– Efectos medioambientales
●
¿Segunda revolución verde?
– Incremento de la demanda de
agroquímicos más estable
– Mantener o mejorar el rendimiento
– Cambio de modelo orientado a la
sostenibilidad (Ecología) y a la equidad:
todo tipo de suelos, climas, cultivos y
agricultores
Una de las estrategias eficaces actualmente:
ELEVAR CONTENIDO EN MO EN EL SUELO
Materia orgánica

5. ●
La materia orgánica (MO) en el suelo
●
Factor limitante de la fertilidad
●
Mejora propiedades físicas:
– Estabilidad estructural (acción cementante)
– Mejora la porosidad
– Control de la temperatura y radiación
●
Mejora propiedades químicas:
– Capacidad de cambio iónico
– Capacidad tamponante
– Procesos redox
●
Mejora propiedades biológicas:
– Biodiversidad
Materia orgánica

6. ●
HUMUS y Sustancias Húmicas (SH):
– MO presente en el suelo (investigadores principio siglo
XIX)
– Proviene de la degradación biológica y bioquímica de
restos animales y vegetales, así como productos del
metabolismo de los microorganismos
●
Dos categorías de MO en la
naturaleza
– Sustancias no húmicas
●
Estructura química definida
(carbohidratos, péptidos, aminoácidos,
grasas, lípidos, etc.)
– Sustancias húmicas (SH)
●
Las SH se encuentran en todos los
ambientes terrestres y acuáticos, siendo
aproximadamente el 50% de la MO total
del suelo.
Sustancias húmicas

7. ●
Para el estudio propiedades químicas y
coloidales de las SH
– Tipos de Sustancias húmicas (SH)
●
Es necesario su extracción con
disolventes. Según su solubilidad,
se clasifican en tres grupos con
características químicas
diferenciadas:
ÁCIDOS HÚMICOS:ÁCIDOS HÚMICOS:
Extraíbles en medio básico
e insolubles en medio
ácido
ÁCIDOS FÚLVICOS:ÁCIDOS FÚLVICOS:
Solubles en medio ácido
HUMINAS:HUMINAS:
Insolubles en disoluciones
alcalinas
●
Punto de vista nutricional
de las SH:
– Relación directa entre SH y
fertilidad
– Fracción más activa de la MO
– Favorece la germinación,
estimulan procesos bioquímicos,
etc.
– Gran gama de productos
agroquímicos comerciales

8.  Agricultura tradicional:
 Abonado orgánico (estiércoles, residuos
orgánicos, etc.
Algunas prácticas agrícolas motivan una pérdida continuada de
materia orgánica en el suelo
 Agricultura intensiva:
 Fertilización mineral
 Suelo como mero soporte físico
 Ruptura del frágil equilibrio de los suelos agrícolas
 Pérdida de la calidad química y biológica del suelo
 Compactación, degradación, desertificación,
contaminación
 Mala práctica agrícola (uso excesivo de fertilizantes
minerales, y productos fitosanitarios)
Agricultura, fertilidad
y materia orgánica
 Agricultura Ecológica:
 Importancia del abonado orgánico.
 Agricultura Integrada:
 Entre la intensiva y la ecológica

9. ●
Moderna sociedad de consumo:
– Crecimiento demográfico
– Desarrollo industrial y producción de residuos
(orgánicos e inorgánicos)
●
Residuos orgánicos:
– Sector primario: agrícolas, ganaderos,
forestales, etc.
– Sector secundario: industriales,
agroindustriales, textiles, etc.
– Sector terciario: RSU, lodos de depuradora, etc.
Residuos orgánicos

10. 10/05/14
PROBLEMÁTICA RESIDUOS RESIDUOS: Grave impacto ambiental
SOLUCIONES:
- Reducir la producción en origen (la más dificil)
- Reutilizar los residuos (la más práctica)
Residuos orgánicos

11. 10/05/14
TIPOS DE RESIDUOS (según su naturaleza química):
- ORGÁNICOS (BIODEGRADABLES)
- INORGÁNICOS (POCO BIODEGRADABLES)
Residuos orgánicos

12. 10/05/14
TIPOS DE RESIDUOS (según su naturaleza química):
- ORGÁNICOS (BIODEGRADABLES)
- INORGÁNICOS (POCO BIODEGRADABLES)
Residuos orgánicos

13. 10/05/14
RESIDUOS ORGÁNICOS:
- GRAN IMPACTO AMBIENTAL
- GRAN VOLUMEN DE PRODUCCIÓN
- FUENTE DE MATERIA ORGÁNICA
- NECESIDAD DE TRATAMIENTO (COMPOSTAJE)
Residuos orgánicos

14. 10/05/14
¿QUÉ ES EL¿QUÉ ES EL
COMPOSTAJE?COMPOSTAJE?
Compostaje

15. 10/05/14
“La adaptación, en condiciones
controladas, del proceso
natural de descomposición
de la materia orgánica “
- Sencillo y tecnológicamente
asequible
- Proceso microbiológico
- Temperatura, factor selectivo de
Microorganismos (eliminación
de patógenos)
- Aeróbico (Proceso bioxidativo)
- Liberación de vapor de agua
CO2 y nutrientes
- Producto estable con características
húmicas llamado COMPOST
Inicio del compostaje
8 semanas
Maduro
Compostaje

16. 10/05/14
- El compostaje es una práctica
milenaria
- Difícil atribuirle a una persona o
sociedad
- Asociado inicialmente a la
agricultura
- Primeras evidencias apuntan al
Imperio Acadio (Mesopotamia,
XXIV A.C.).
Evidencias romanas, griegas y
tribus de Israel:
- Marcus Cato (agricultor y científico)
- Lucius Junio Moderatus Columea
(año 42) en sus “Doce libros de la
agricultura“
- Biblia y Talmud (III A.C.-V D.C.)
- Escritores árabes del siglo X-XII
- Textos medievales y del Renacimiento
Compostaje

17. 10/05/14
Ibn aI Awam (XI), Moses Maimonides (1135-1204), Miquel Agustí (XVII), Olivier
de Serres (1600), Francis Bacon (1620), Emile Zola (1873), Victor Hugo (1862),
Mahatma Gandhi (1869-1948),...
Shakespeare (1606) en Hamlet: “Do not spread the compost on the weeds, to
make them ranker“
Sir Albert Howard (1930), primer agrónomo que hizo la primera
aproximación científica del compostaje. En 1940 publica “An
Agricultural Testament“, con el que se inició el movimiento de
agricultura ecológica...
Compostaje

18. Microbiología

19. Tecnología

20. Tecnología

21. Tecnología

22. Tecnología

23. Tecnología

24. Tecnología

25. Tecnología

26. Tecnología

27. Tecnología

28. Tecnología

29. 10/05/14
USOS DELUSOS DEL
COMPOSTAJECOMPOSTAJE
Y DEL COMPOSTY DEL COMPOST
(gracias al(gracias al
conocimientoconocimiento
científico)científico)

30. 10/05/14
LA CIENCIA DEL COMPOST GOZA DE BUENA
SALUD

31. 10/05/14
TRATAMIENTO DE RESIDUOS URBANOS
R.S.U.

32. 10/05/14
R.S.U.

33. 10/05/14
- Mejora la calidad de un suelo (propiedades
físicas, químicas y biológicas).
- Materia orgánica como factor fundamental de
la fertilidad.
- Fuente de sustancias húmicas.
- ¿Agricultura intensiva vs. abonado tradicional
(orgánico)?
- Reducir la contaminación ambiental por
exceso de fertilización sintética
“Una agricultura respetuosa con el
medio ambiente sin afectar al
rendimiento de la misma“
MO en agricultura

34. 10/05/14
MATERIA ORGÁNICA PARA AGRICULTURA
No solo como abono orgánico...
MO en agricultura

35. 10/05/14
COMO ENMENDANTE DE SUELOS
Enmiendas

36. 10/05/14
COMPOSTAJE DOMÉSTICO
Manzana, 7 descargas de inodoro
Hamburguesa, 17 baños
Al año, caudal medio del río Mississippi
Concienciación ciudadana:
¡¡Peppa Pig composta!!
Compostaje doméstico

37. 10/05/14
Compostaje doméstico

38.  Producción de abonos orgánicos sólidos y líquidos de
interés comercial mediante compostaje de orujo de oliva
de dos fases
 Otras líneas:
 Estudio de la microbiología del proceso
 Analizar el empleo del compost como bioinoculante
 Identificar en el composts bacterias que estimulen el crecimiento
de las plantas (PGPRs)
 Interacción entre la materia orgánica y la fijación biológica de
nitrógeno
Trabajos de investigación

39. Alperujo●
Principal subproducto de la extracción del aceite de oliva:
●
Orujo de oliva de dos fases (alperujo):
– Alta humedad (difícil manejo)
– Residuo ácido
– Propiedades muy fitotoxicas (polifenoles)
– Rico en carbono orgánico y K
– Pobre en N y en P

40. Calidad agronómica
●
Correcta valorización agronómica de los
composts
●
Normativa para evaluar su calidad.
Estandarización internacional compleja.
Legislación variable: ECN-QAS en Europa, la STA
en EEUU, la RAL en Alemania, la PAS 100 en
Inglaterra, etc.
●
Parámetros para clasificación.
●
Tres criterios utilizados:
●
Presencia de patógenos
●
Metales pesados
●
Materiales inertes
●
¿Y sus propiedades agroquímicas?

41. Legislación española sobre fertilizantes
●
LEGISLACIÓN ESPAÑOLA:
– Real Decreto 506/2013, sobre
productos fertilizantes
●
Amplísima gama de categorías
de productos fertilizantes.
●
Referente internacional:
enmiendas y abonos
inorgánicos y orgánicos al
englobarlas conjuntamente

42. Categorías comerciales
●
Posibles categorías para los composts o derivados (cerca de
30):
●
GRUPO 2. Abonos orgánicos
– Abonos orgánicos nitrogenados de origen vegetal
– Abonos orgánicos NPK de origen animal y vegetal
●
GRUPO 3. Abonos órgano-mineral:
– Nitrogenado, Nitrogenado con Turba, Nitrogenado con lignito o Leonardita,
Nitrogenado líquido y Nitrogenado líquido con Turba
– NPK, NPK con Turba, NPK con lignito o Leonardita, NPK líquido y NPK líquido
con Turba
– NP, NP con Turba, NP con lignito o Leonardita, NP líquido y NP líquido con
Turba
– NK, NK con Turba, NK con lignito o Leonardita, NK líquido y NK líquido con
Turba
– PK, PK con Turba, PK con lignito o Leonardita, PK líquido y PK líquido con
Turba
●
GRUPO 6. Enmiendas orgánicas:
– Enmienda orgánica húmica
– Enmienda orgánica composts
– Compost de AlperujoCompost de Alperujo (Reconocimiento importancia agronómica)

43. Objetivo del
trabajo
Viabilidad técnica de la
elaboración de enmiendas y
abonos orgánicos sólidos y
líquidos de interés comercial
mediante el compostaje del
alperujo

44. Sobre pesoSobre peso
fresco (%)fresco (%)
Sobre pesoSobre peso
seco (%)seco (%)
AL+GAL+G 51 + 4951 + 49 37 + 6337 + 63
AL+G+FeAL+G+Fe 51 + 48 + 151 + 48 + 1 36 + 62 + 236 + 62 + 2
AL+G+PAL+G+P 51 + 48 + 151 + 48 + 1 36 + 62 + 236 + 62 + 2
AL+SAL+S 65 + 3565 + 35 57 + 4357 + 43
AL+S+FeAL+S+Fe 65 + 34 + 165 + 34 + 1 56 + 42 + 256 + 42 + 2
AL+S+PAL+S+P 65 + 34 + 165 + 34 + 1 56 + 42 + 256 + 42 + 2
●
Compostaje del alperujo con estiércoles
● COT/NT entre 25-30
●
Máquina retroexcavadora
●
Pilas trapezoidales
●
Volteos mecánicos
●
Control de humedad
Desarrollo del compostaje

45. Resultados
Proceso del compostaje

46. Compostaje

47. ● Caracterización
agroquímica de los
composts:
– pH alcalino (menor con
aditivos)
– CE baja (aditivos la
aumentan pero sin limitar
el potencial agronómico)
– Elevado contenido en MO
(lignocelulósica)
–
–
– Alto grado de
humificación (25-40% AH)
– NORG predominante (2%)
(AL+G>AL+S)
– Incremento cuantitativo
de Fe y P
– Metales pesados:
● Clase A: AL+G
● Clase B: El resto
IG>70%, exento de
fitotoxicidad y madurez
Caracterización de los composts

48. El coste total para producir 60 t de composts de AL fue de 2150 € (36 € por
t de compost obtenido ó 31 € por t de AL tratado). Los costes se
distribuyeron de la siguiente manera:
– 1. Materia prima utilizada: Seis pilas de 20 t cada una (120 t en total),
distribuidas de la siguiente manera: 69,6 t de AL, 29,0 t de G, 20,6 t de S,
0,4 t de Fe y 0,4 t de P. El AL fue suministrado por la almazara sin coste
alguno. Los estiércoles y los aditivos minerales ricos en Fe y P costaron
1050 € en total (incluido el transporte).
– 2. Maquinaria de compostaje: El compostaje se llevó a cabo en una
instalación al aire libre cerca de la almazara dedicada al almacenamiento
del AL (sin costo adicional). Se utilizó una máquina retroexcavadora para
la preparación de las mezclas de compostaje y los volteos de las pilas.
Todo ello representó un total de 25 horas de trabajo (240 €)
– 3. Coste laboral: Se necesitaron dos operarios para llevar el manejo de
las pilas. El tiempo total de trabajo requerido fue de 35 horas, con un coste
total de 630 €.
– 4. Consumo de agua: Se instaló un sistema de riego por aspersión para
mantener la humedad de las pilas al 40%, que costó 200 €. El consumo
total de agua fue de 40 m3, con un coste de 30 €.
Coste de producción

49. Resultados
Extracción líquida de
materia orgánica

50. Extracción de carbono orgánico
●
KOH 1M consiguió
el doble que 0,1M
●
AH, la principal
componente
●
Tiempo de
extracción
aumentó el
carbono orgánico
(24h)
●
Más concentrado a
relaciones de
extracción bajas
●
Calor aumenta el
carbono orgánico
(2-4 horas)

51. Extraction Ratio (Weight to Volume)
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35
TOC
/TN
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
H2O (25ºC)
1M KOH (25ºC)
1M KOH (70ºC)
Caracterización agroquímica
de los extractos
●
KOH 1M mucho más que
con agua, especialmente
con calor
●
Gran parte incorporada en
los AH
●
Calor y relación de
extracción aumenta los
nutrientes

52. Resultados
Evaluación según la
legislación vigente

53. Tabla 4.5.1.1. Principales características de los composts de AL (s.m.s.) en relación con los
requisitos mencionados en el Real Decreto 824/2005, de 8 de julio, sobre productos fertilizantes (y
la correspondiente Orden PRE/630/2011, de 23 de marzo, por la que se modifican los anexos I, II,
III, IV, V y VI de dicho Real Decreto).
AL+G AL+G+Fe AL+G+P AL+S AL+S+Fe AL+S+P (1) (2) (3) (4)
1,2,3MO (%) 74 76 75 56 57 59 45 25 35
2Extracto húmico
total (%)
7 14 9 9 8 7 5
1Polifenoles(%) 0,2 0,2 0,3 0,2 0,1 0,1 <0,8
2AH(%) 5 11 6 7 5 4 3
1,3,4COT/NT 19 19 19 13 14 15 <20 <20 <15
4NT (%) 2 2 2 2 2 2 1
4P2O5 (%) 1 1 1 1 1 1 1
4K2O (%) 3 2 2 3 3 2 1
4NT +P2O5
+K2O (%)
6 5 5 6 6 5 4
1Composts de AL, 2Enmienda orgánica húmica, 3Enmienda orgánica compost y 4Abono
orgánico NPK de origen animal y vegetal.
Nota: los contenidos mínimos en nutrientes están referidos según la legislación a porcentaje en masa del
producto comercial.
– Grupo 2. Abono orgánico NPK de
origen animal y vegetal
– Grupo 3. Abonos órgano-minerales
– Grupo 6. Compost de AL
– Grupo 6. Enmienda orgánica
húmica
– Grupo 6. Enmienda orgánica
compost
Todos los composts
●
Adecuación para enmiendas y abonos orgánicos sólidos:
AL+G y AL+S
AL+G y AL+S
Ninguno (Fe y P): N, P y K
AL+S
Abonos sólidos

54. Tabla 4.5.2.1. Principalescaracterísticasde losextractos obtenidosa partir de loscomposts de AL
en relación con losrequisitosdel Real Decreto 824/2005, de 8 de julio, sobre productos
fertilizantes (y la correspondiente Orden PRE/630/2011, de 23 de marzo, por la que se modifican
losanexos I, II, III, IV, V y VI de dicho Real Decreto).
AL+G AL+G+Fe AL+G+P AL+S AL+S+Fe AL+S+P
MOH(25ºC) NT (%) 0,07 0,06 0,05 0,06 0,06 0,06
COT (%) 0,68 0,60 0,53 0,55 0,57 0,62
P2O5 (%) 0,01 0,01 0,02 0,01 0,01 0,02
K2O (%) 0,09 0,08 0,09 0,13 0,13 0,13
P2O5 +K2O (%) 0,10 0,09 0,11 0,14 0,15 0,15
NT+P2O5 +K2O (%) 0,17 0,15 0,16 0,19 0,20 0,20
MOAS(25ºC) NT (%) 0,37 0,38 0,39 0,38 0,35 0,33
COT (%) 3,75 3,80 3,97 3,89 3,64 3,54
P2O5 (%) 0,02 0,05 0,05 0,02 0,02 0,02
K2O (%) 4,33 4,34 4,33 4,39 4,23 4,23
P2O5 +K2O (%) 4,35 4,38 4,37 4,41 4,25 4,25
NT+P2O5 +K2O (%) 4,72 4,76 4,76 4,79 4,60 4,58
MOAS(70ºC) NT (%) 0,65 0,64 0,60 0,60 0,60 0,61
COT (%) 6,35 6,41 6,30 6,32 6,23 6,12
P2O5 (%) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
K2O (%) 4,58 4,64 4,57 4,59 4,57 4,59
P2O5 +K2O (%) 4,63 4,69 4,62 4,64 4,61 4,64
NT+P2O5 +K2O (%) 5,28 5,33 5,22 5,24 5,21 5,25
●
Grupo 3. Abonos órgano-minerales: NPK Líquido, NP Líquido, NK
Líquido y PK Líquido
NINGUNO: No N y P
MOAS (70ºC): sí COT y K
– Mezcla con otros abonos inorgánicos y orgánicos se conseguirían
hasta 20 posibilidades más
Abonos líquidos

55. Conclusiones

56. ●
Compostaje es una técnica viable y económica para producir
abonos y enmiendas orgánicas de interés comercial a partir de
alperujo
●
Composts de alperujo, Enmienda orgánica húmica, Enmienda
orgánica compost, Abono órgano-mineral NPK de origen animal y
vegetal y 19 categorías de Abonos órgano-minerales, tanto en su
forma sólida como líquida (mezcla con otros abonos
orgánicos/inorgánicos)
●
La principal desventaja de su uso como fertilizante líquido está en el
contenido en nitrógeno (principalmente de naturaleza orgánica) y el
fósforo, no en el K o el carbono orgánico
●
Recomendaciones para la elaboración de abonos líquidos:
– KOH 1M, 24 horas de extracción, relación de extracción de 1:3-
1:5, pocas horas de calor (70ºC) y fuente adicional de N y P (ej:
ácido nítrico y fosfórico)
Conclusiones

57. Experiencias con pimiento

58. Compostaje de
Residuos
Orgánicos
Agroindustriales
Dr. Germán Tortosa
Grupo de investigación “Metabolismo
del Nitrógeno”. Estación Experimental
del Zaidín (EEZ), CSIC. Apartado Postal
419, 18080-Granada
http://www.compostandociencia.com
LI Curso Internacional de
Edafología y Biología
Vegetal
Granada, 13 de mayo de 2014