Factores que condicionan la producción del Compostaje

1. Mateo Blás M.
Factores que condicionan
la producción del
Compostaje

2. Factores relativos al propio proceso de
compostaje
Entre los factores relativos al propio proceso de compostaje
se incluyen los siguientes:
- Temperatura
- Humedad
- Aireación
- Balance de nutrientes
- pH
- Microbiota

4. Temperatura
Los restos de animales y plantas se descomponen por la acción de los
microorganismos mesófilos que utilizan los hidratos de carbono y
proteínas más fácilmente asimilables. Cuando los restos orgánicos se
amontonan, el efecto aislante del material tiende a guardar el calor y
elevar la temperatura, alcanzándose un máximo en un tiempo
determinado, el cual va a depender de una serie de factores que se
comentan a continuación.
La figura 1 muestra las variaciones de temperatura y de pH que se
producen en el centro de la pila de compostaje.
Como se observa este proceso se divide en cuatro etapas: mesofílica,
termofílica, enfriamiento y maduración. Al comienzo del proceso la masa
está a temperatura ambiente y, por lo general, es ligeramente ácida.
Conforme la población mesofílica indígena se multiplica, la temperatura
crece rápidamente. Entre los productos que se forman en esta etapa inicial,
existen ácidos orgánicos sencillos que causarán un descenso del pH.

5. Temperatura
A temperaturas superiores a 40ºC, la actividad mesofílica cesa y la
degradación entra en la fase termofílica. A 60ºC los hongos termófilos
mueren y la reacción se lleva a cabo por las bacterias formadoras de
esporas y los actinomicetos. Aunque a estas temperaturas la celulosa y la
lignina se atacan muy poco, las ceras, proteínas y hemicelulosas se
degradan rápidamente. Conforme se consumen los materiales fácilmente
degradables, la reacción se ralentiza y el calor que se genera es menor que
el que se pierde, comenzándose a enfriar la masa.
Cuando la temperatura desciende de 60ºC, los hongos termófilos de los
lugares menos calientes de la pila reinvaden la masa y comienza el ataque
de la celulosa. La hidrólisis y subsiguiente asimilación de polímeros por
los microorganismos es un proceso relativamente lento y, por tanto, la
generación de calor decrece hasta alcanzar la temperatura del medio
ambiente. Alrededor de los 40ºC los organismos mesófilos reemprenden
su actividad.

6. Temperatura
Las tres etapas del ciclo de compostaje tienen lugar en un tiempo
relativamente corto (de días a semanas), pero la etapa de madurez requiere
períodos mayores (meses). Esta última tiene lugar a temperatura ambiente,
predominando los organismos mesófilos y apareciendo la mesofauna. En
esta etapa, la producción de calor y la pérdida de peso son escasas, y se
producen complejas reacciones secundarias de condensación y de
polimerización, que dan lugar al “humus” como producto final.

7. Figura 1. Evaluación de la temperatura y pH durante las diferentes etapas del
compostaje (Dalzell et al., 1981).

8. Humedad
Cuando este parámetro es escaso, la actividad de los microorganismos
disminuye. La humedad y la aireación están íntimamente relacionadas,
pues el aire de los intersticios es desplazado por el agua, pudiendo alterar
el estado de agregación y estructura del material de partida. Resulta muy
difícil establecer una humedad óptima, ya que en este factor, al igual que
en los considerados antes, influye el tamaño y estado físico de las
partículas, así como el sistema empleado en la realización del compostaje.
La humedad debe de ser alta durante la etapa de descomposición, en la
que prevalecen las bacterias. Si esta humedad desciende por debajo del
35-40%, la actividad microbiana desciende, pudiendo llegar hasta la
inhibición. En la etapa de estabilización, el contenido en humedad
requerido es menor, puesto que lo que prevalecen son actinomicetos y
hongos.

9. Humedad
Por encima del 60%, el agua desplaza al aire de los espacios libres
existentes y las condiciones se hacen anaerobias, produciéndose la
emisión de malos olores y disminuyendo la velocidad del proceso. Se cree
que una humedad óptima oscila entre el 50-60%, dependiendo del
material empleado. En la práctica, el exceso de humedad puede ser
reducido con la aireación por volteos. De acuerdo con Golueke (1975),
una humedad menor del 40% reduce la actividad de los microorganismos,
principalmente de las bacterias, y si es menor del 30% se convierte en un
factor limitante para la descomposición; por debajo del 12% cesa,
prácticamente, toda la actividad biológica, siendo el proceso
extremadamente lento.

10. Aireación
Para conseguir que las diferentes etapas del compostaje se desarrollen en
condiciones aerobias, los microorganismos existentes deben tener oxígeno
suficiente, ya que de no ser así son sustituidos por los anaerobios con el
consiguiente retardo del proceso de compostaje y producción de H2S en el
medio; además, los procesos de reducción anaerobios se desarrollan
mediante rutas metabólicas y con poblaciones microbianas diferentes a los
aerobios. Por tanto, en el compostaje es necesaria la aireación de las pilas,
pero siempre dentro de unos límites, ya que un exceso de ventilación
podría provocar el enfriamiento de la masa con la consiguiente reducción
de la actividad metabólica de los microorganismos.
El consumo de oxígeno está relacionado con la temperatura, la humedad,
los materiales de partida y el tamaño de los mismos. En la masa de
compostaje, el dióxido de carbono se incrementa gradualmente, mientras
que el oxígeno decae. La suma de los dos suele estar entorno al 20% del
total de la masa, siendo mayoritario el oxígeno (15-20%). Cuando el
oxígeno baja de estos niveles, los microorganismos anaerobios comienzan
a sustituir a algunos aerobios.

11. Aireación
El oxígeno no sólo es necesario para la respiración de los
microorganismos y el metabolismo aerobio, sino también para oxidar
algunas moléculas orgánicas presentes en la masa que se desea compostar.
El consumo de oxígeno es directamente proporcional a la actividad
microbiana y por tanto existe una relación directa entre éste y la
temperatura. En el rango de 28-55ºC se alcanza el máximo de actividad
microbiana y el mayor consumo de oxígeno.

12. pH
Muchas veces este parámetro se ha considerado como indicativo de la
evolución del proceso de compostaje dado que se ha demostrado que
existe uma correlación directa entre el pH y la calidad y cantidad del
humus.
En los primeros momentos del proceso de compostaje, el pH inicial puede
sufrir un descenso, debido a que los microorganismos actúan sobre la
materia orgánica más lábil, produciéndose una liberación de ácidos
orgánicos. Posteriormente tiene lugar una subida del pH como
consecuencia de un aumento en la concentración del ión amonio.
Conviene tener presente que un gran aumento del pH, acompañado de
fuertes subidas de temperatura, puede suponer la pérdida de nitrógeno en
forma de amoníaco. Conforme se estabiliza el material, los valores de pH
suelen situarse entre 7 y 8 (Carnes y Lossin, 1970; Nogales et al., 1982).

13. pH
En general, se pueden compostar materiales dentro de un amplio rango de
valores de pH (desde 3 hasta 11) sin embargo, los comprendidos entre 5 y
8 son los que se consideran óptimos. Mientras que las bacterias prefieren
un pH cercano al neutro, los hongos se desarrollan mejor en medio ácido.

14. Balance de Nutrientes
El carbono y el nitrógeno son los dos constituyentes básicos de la materia
orgánica. Por ello para obtener un compost de buena calidad es importante
que exista una relación equilibrada entre ambos elementos. Teóricamente
una relación C/N de 25-35 es la adecuada, pero esta variará en función de
las materias primas que conforman el compost. Si la relación C/N es muy
elevada, disminuye la actividad biológica. Una relación C/N muy baja no
afecta al proceso de compostaje, perdiendo el exceso de nitrógeno en
forma de amoniaco. Es importante realizar una mezcla adecuada de los
distintos residuos con diferentes relaciones C/N para obtener un compost
equilibrado. Los materiales orgánicos ricos en carbono y pobres en
nitrógeno son la paja, el heno seco, las hojas, las ramas, la turba y el
serrín. Los pobres en carbono y ricos en nitrógeno son los vegetales
jóvenes, las deyecciones animales y los residuos de matadero.

16. Microbiota o Inoculación
Ya que el compostaje es un proceso fundamentalmente microbiológico, la
naturaleza y densidad de población microbiana -bacterias, hongos y
actinomicetos-, así como el desarrollo de su metabolismo, afectan al
proceso de transformación de la materia orgánica inicial en humus.
Existen experimentos que confirman que las bacterias se encargan de
descomponer fundamentalmente los carbohidratos y las proteínas,
mientras que los hongos y los actinomicetos actúan preferentemente sobre
las celulosas y las hemicelulosas.
El contenido inicial de microorganismos rara vez es un factora limitante
en el proceso, debido a su velocidad de multiplicación, por lo que para el
desarrollo del proceso de compostaje no es necesaria la adición externa de
microorganismos.