1. Biología del compostaje
Leslie Cooperband
Departamento de Ciencias de Suelo
Universidad de Wisconsin-Madison

2. ¿Por qué biología?
• PORQUE EL COMPOSTAJE
ES UN PROCESO BIOLÓGICO

3. Definición del Compostaje
• Transformación de materiales orgánicos
crudos en un producto biológicamente
estable, “semejante” al humus, apto
para distintos usos suelo-planta.

4. • Proceso biooxidativo que involucra:
un sustrato orgánico heterogéneo en
estado sólido;
una etapa termofílica y liberación
temporaria de fitotoxinas;
una etapa de maduración que finaliza
en materia orgánica estabilizada y
minerales
DEFINICION U.E. 1987

5. Factores más importantes para un
compostaje adecuado:
composición química de los insumos o
materia prima
tamaño y forma de la materia prima
(porosidad)
población de organismos involucrados

6. Los microorganismos
degradan compuestos
orgánicos para obtener
energía y nutrientes para
sus procesos vitales

7. Los procesos de liberación de
energía incluyen:
• Respiración aeróbica : uso del O2
como agente oxidante primario
• Respiración anaeróbica : uso de
compuestos inorgánicos distintos del O2
como agentes oxidantes (ej., nitrato)
• Fermentación: uso de un compuesto
orgánico como agente oxidante
(produce por ej., ácido acético)

8. La respiración aeróbica es el proceso
más eficiente en términos de rendimiento
energético y es la forma más rápida de
alcanzar la estabilidad biológica.
El “calor” generado en el compostaje es
un producto de la respiración microbiana.

10. Organismos involucrados
en el proceso de
compostaje

11. Mesofauna
(“dientes y lengua”)
• Babosas, caracoles, ácaros, bicho
bolita, lombrices, hormigas, cienpies,
nematodes, escarabajos
• Efectúan la degradación mecánica
inicial del material orgánico, reduciendo
el tamaño de las partículas

12. Microorganismos
(“estómago e intestino”)
• Bacterias, hongos, actinomicetes,
protozoarios
• Mayores responsables del proceso de
compostaje
• Presentes en la materia prima, en el
suelo, o pueden ser agregados como
inóculo

13. Los microorganismos se
pueden clasificar según:
• Consumo de O2 (aeróbicos, anaeróbicos)
• Rango de temperatura en el cual actúan
(termofílicos, mesofílicos)
• Calidad de los compuestos que consumen
(proteolíticos, celulolíticos, glucolíticos, etc.)

14. Patógenos
Las temperaturas de la etapa termofílica
son las que producen la reducción de
patógenos.
No se sabe nada acerca del efecto del
compostaje sobre los priones (“vaca loca”).

15. Calidad del sustrato
(materia prima) y compostaje

16. Degradabilidad de los
compuestos carbonados:
carbohidratos > hemicelulosa >
grasas/aceites > celulosa =
quitina > lignina

17. Restos de frutas y verduras son
fácilmente degradables porque
contienen una alta proporción de
azúcares y almidón.
Las hojas, tallos, cáscaras de nueces,
corteza y troncos son más resistentes
porque contienen celulosa,
hemicelulosa y lignina.

18. Nitrógeno
• Aminoácidos y proteínas
• Fuentes de N:
– tejido de plantas verdes (hojas y tallos verdes,
frutas, verduras)
– residuos de origen animal (carne, plumas,
pelo, piel, sangre, vísceras, orina, materia
fecal).

19. Fósforo
• Azúcares fosforilados (ácidos nucleicos);
fitatos (pared celular); fosfolípidos
(membrana celular); fosfatos.
• El P de origen vegetal está generalmente
en formas orgánicas, el P de residuos
animales en formas inorgánicas.

20. Relación Carbono:Nitrógeno (C:N)
• Suministro de C total en relación a N total
• Si la relación es demasiado alta, el proceso
de compostaje es más lento (ej., material
leñoso)
• Si la relación es demasiado baja, aumenta la
pérdida de N en forma de amonio gaseoso
(ej., residuos animales)

21. La relación C:N determina
“umbrales” de actividad microbiana:
• C:N > 20:1 predomina inmovilización de
N (retención)
• C:N < 20:1 predomina mineralización
de N (liberación)
• Rango ideal inicial para el
compostaje 25:1-35:1

22. Relación C:N de la materia prima
5-25Estiércol
15-25Pasto
20Borra de café
15-20Restos de verdura
C:N RatioMateriales ricos en N
560Diario o cartón
150-200Papel
100-130Corteza
100-500Chip, viruta o aserrín
40-100Paja
30-80Hojas senescentes
C:N RatioMateriales ricos en C

23. Los microorganismos necesitan P
además de N para generar biomasa
La relación C:P también regula el
proceso de compostaje
C:P >100:1 predomina inmovilización
de P

24. Otros factores que afectan
el proceso de compostaje

25. Oxígeno
• El O2 en el aire de la pila no debería ser
< 5%. Nivel óptimo: 10%.
• A medida que aumenta la temperatura
de la pila, aumenta el consumo de O2.

26. Humedad
• Rango óptimo: 45-60% (en peso).
• Para la actividad microbiana: < 45%
humedad insuficiente; > 60% O2 insuficiente.
• Evita combustión espontánea y voladuras de
material.
Material muy húmedo se composta con
estructurante seco de alto contenido de C.

27. Temperatura
• A mayores temperaturas, mayor
velocidad de descomposición de la
materia orgánica.
• Temperaturas demasiado altas (> 70
oC) inhiben el proceso de
descomposición.
• La temperatura ambiente no afecta el
proceso.

28. pH
• La mayor actividad bacteriana se produce
a pH 6,0-7,5
• La mayor actividad de los hongos se
produce a pH 5,5-8,0
• Rango ideal: 5,8-7,2
• pH > 7,5 puede promover pérdida de
amonio gaseoso.

29. • Algunas materias primas pueden
aumentar el pH (residuos del procesado
de papel, polvo de cemento, cenizas), y
otros disminuirlo (residuos de comida).
• La producción de ácidos orgánicos y las
condiciones anaeróbicas pueden
producir pH < 4,5, limitando la actividad
microbiana.

30. Tamaño de partículas
• La actividad microbiana está relacionada con la
facilidad de acceso al sustrato.
• Las partículas pequeñas tienen una mayor
superficie específica, lo cual facilita el acceso al
sustrato.
• SIN EMBARGO, partículas demasiado finas
crean poros pequeños flujo restringido del
aire anaerobiosis.
• El chip crea porosidad, pero el C no está
disponible para los microorganismos.

31. Tamaño de la pila
• El tamaño de la pila afecta el
contenido de O2 y la temperatura.
– Pilas pequeñas mantienen mayor
concentración de O2 que pilas grandes.
– Pilas grandes mantienen mayor
temperatura que pilas chicas.
• Alto ideal de la pila: 1,60-2,40 m.

32. Resumen: requerimientos para
compostaje aeróbico y termofílico
55-60 oC45-66 oCTemperatura
6.5-8.05.5-9.0pH
variable3-13 mmTamaño de
partícula
~10%> 5%Conc. O2
50-60%40-65%Humedad
25:1-30:120:1-40:1Relación C:N
Rango idealRango
aceptable
Parámetro