Compostaje descentralizado de residuos orgánicos domiciliarios a pequeña escala: estudio del proceso y del producto obtenido

Las más recientes políticas europeas en materia de residuos contemplan un sistema jerárquico de opciones de gestión, en el cual las acciones de prevención constituyen la más alta prioridad. Desde los años noventa el compostaje "in situ" a escala doméstica o comunitaria (autocompostaje) se está afirmando como vía de reducción de la generación de residuos en origen, presentando claras ventajas en términos medioambientales, económicos y sociales. Sin embargo, la literatura científica sobre los aspectos operativos del compostaje a pequeña escala cuenta todavía con un número exiguo de publicaciones. El objetivo de la presente tesis doctoral es profundizar en el estudio de aspectos operativos de las técnicas del compostaje a pequeña escala para favorecer su sostenibilidad y difusión como instrumento de prevención de residuos. En la primera parte de la tesis se realizó un "estudio de potencialidades" para identificar los aspectos técnicos a investigar en la parte experimental. Este estudio ha sido desarrollado a través de una revisión bibliográfica de trabajos de investigación, reports de entidades públicas y memorias de proyectos, con especial atención a aspectos medioambientales y económicos, y mediante la posterior realización de un análisis SWOT (DAFO). En este último se identificaron, a través de opiniones de expertos, técnicos gestores, educadores ambientales y participantes en iniciativas de autocompostaje recogidas en conferencias encuestas y entrevistas, los principales elementos de Fortaleza, Debilidad y posibles Amenazas y Oportunidades. Los resultados obtenidos en este estudio han puesto de manifiesto una serie de elementos de incertidumbre, problemas de carácter técnico y dudas sobre el manejo del proceso a pequeña escala, que son objeto de los diferentes ensayos desarrollados en la parte experimental de la tesis. El primer aspecto técnico abordado en la parte experimental ha sido el de determinar en qué difiere el compostaje doméstico del compostaje a escala industrial. Para este fin, se realizaron 4 ensayos comparando el compostaje del mismo tipo de residuo a escala industrial en pilas(> 1300 t) y doméstico en composteras (320 L), en términos de desarrollo del proceso y características del compost obtenido. Los primeros dos ensayos fueron realizados, respectivamente, con residuos agroindustriales y fracción orgánica de residuos municipales (FORM), utilizando el mismo material estructurante y la misma frecuencia de volteo. Durante estos primeros ensayos se observó un limitado desarrollo del proceso de compostaje a escala doméstica, ya que el tamaño del estructurante utilizado era demasiado grueso y la frecuencia de volteo insuficiente para el compostaje en composteras. Posteriormente, se realizaron un tercer y un cuarto ensayo compostando FORM a ambas escalas, modificando, en la escala doméstica, el tamaño del estructurante empleado y la frecuencia de volteo adoptada. En estos 4 ensayos se ha observado una mayor intensidad del proceso en las primeras fases de compostaje en composteras domésticas, afectando positivamente a la evolución del compost, mientras las características químico-fisicas y la madurez de los compost obtenidos al final del proceso fueron similares en ambas escalas. Asimismo se observó una mayor dependencia de la temperatura externa del compostaje en composteras, respecto al proceso realizado en pilas de grandes dimensiones. Adecuando el calendario de volteo y el tamaño de estructurante a escala doméstica se pudieron conseguir prestaciones incluso superiores al compostaje industrial, en términos de desarrollo de temperatura, reducciones de peso y volumen, madurez y composición del compost final. Posteriormente, se han realizados ensayos específicos sobre el proceso de compostaje en composteras domésticas: Por un lado se han evaluado distintos regímenes de alimentación de las composteras, comparando distintas frecuencias con la que se realizan los aportes y distintas cantidades de material orgánico adicionado con cada aporte. Se ha observado un mayor desarrollo de la temperatura y una mayor actividad microbiana durante el compostaje con aportes de mayor tamaño. Por otro lado, se han estudiado los efectos de la aportación de alimentos cárnicos, comparando diferentes mezclas de restos orgánicos iniciales obtenidas combinando dos proporciones distintas de carne/vegetal con dos dosis diferentes de estructurante. La presencia de restos cárnicos ha aumentado la temperatura durante el proceso, mejorando la madurez y el grado de humificación del compost, sin afectar negativamente a su conductividad eléctrica, pH, contenido en metales pesados ni a su fitotoxicidad. Un adecuado manejo del proceso es efectivo para reducir el riesgo microbiológico. A su vez, en otro ensayo se han evaluado cuatro materiales (3 vegetales y 1 mineral) para su utilización como estructurante en composteras domésticas. Las propiedades de los diferentes materiales estructurantes influyeron sobre el desarrollo del proceso afectando a la evolución de las características del compost. Los restos de poda triturados, habitualmente empleados en la práctica del autocompostaje, han sido los que proporcionaron mejores prestaciones en términos de calidad del compost y desarrollo del proceso. Paralelamente, se ha evaluado la capacidad de control del proceso de compostaje a escala doméstica sobre la vitalidad de semillas, mediante dos experimentos. En el primer experimento, se colocaron en el interior de las composteras unos contenedores metálicos con semillas de distintas plantas que fueron retiradas al término del proceso de compostaje para ponerlas a germinar. En el segundo experimento, se incubó compost doméstico en condiciones óptimas para poder observar la eventual germinación de semillas. Se concluye que el proceso de compostaje en composteras, alcanzando temperaturas termófilas, ha sido capaz de controlar la germinación de semillas. No obstante, son necesarios volteos suficientes, que aseguren que todo el material compostado sea sometido a condiciones de proceso. Con el material obtenido en los anteriores experimentos de compostaje se han realizado ensayos de cultivo en macetas, evaluando diferentes compost domésticos como fertilizante (en lechuga y espinaca) y como ingrediente para sustrato de cultivo (en pensamiento). A la luz de los resultados obtenidos en ambos ensayos, es posible concluir que el compost producido a nivel doméstico puede ser utilizado con toda seguridad como fertilizante o en la formulación de sustratos de cultivos, incluso en dosis más elevadas con respecto a compost industriales. Además, se investigó si la trituración de restos de poda, empleados como estructurante, puede constituir una fuente de metales pesados presentes en el compost. Para ello, se ha analizado el material triturado con 15 biotrituradoras móviles (con distintos tamaños, sistemas de corte y alimentación) y se han calculado las posibles concentraciones finales en el compost obtenido. Los materiales triturados presentaron bajos contenidos de metales pesados y su utilización no constituye una fuente significativa de contaminantes para el compost producido a nivel doméstico o comunitario. Finalmente, se ha realizado el seguimiento de un proyecto piloto de compostaje comunitario asistido por gallinas realizado en Noáin (Navarra) en colaboración con el ayuntamiento y 30 familias de dicha localidad. A la luz de los resultados obtenidos en los primeros tres años de funcionamiento, ha sido posible concluir que el manejo del compostaje ha sido técnicamente válido, con un correcto desarrollo del proceso y una alta calidad del compost producido. El sistema propuesto ha conseguido reducir satisfactoriamente una cantidad considerable de residuos orgánicos municipales destinados a la recogida y tratamiento centralizado, proporcionando, además, beneficios económicos, medioambientales y sociales. El autocompostaje en composteras de pequeñas dimensiones se ha revelado como herramienta eficaz para la prevención de residuos orgánicos domiciliarios, presentando, desde un punto de vista técnico, un correcto desarrollo del proceso. El compost obtenido presentó características adecuadas para su utilización doméstica. No obstante, para avalar y potenciar su difusión, sería interesante abordar en futuros estudios también aspectos sociales, demográficos, políticos, económicos y medioambientales asociados a estas prácticas.The most recent European waste policies include a hierarchical system of management options, in which prevention efforts are the highest priority. Since the 1990s, “in-situ” composting on a home or community scale has been asserted as a way of reducing waste generation at source, presenting clear environmental, economic and social advantages. However, there are still few publications to be found in the scientific literature on the operational aspects of small-scale composting. The objective of this doctoral thesis is to look more deeply into these operational aspects of small-scale composting techniques, to promote their sustainability and raise awareness of them as a tool for waste prevention. Composting in small bins is therefore an effective tool for preventing household organic waste, correctly developing the process from a technical perspective. The characteristics of the compost obtained make it suitable for domestic use. However, to support and promote the awareness of this practice, it would be interesting for future studies to address the associated social, demographic, political, economic and environmental aspects.Este trabajo de investigación ha recibido financiación del Ministerio de Economía y Competitividad (Proyectos: AGL2009-13339-C02-02; AGL2012-37815-C05-05). La realización de la presente tesis ha sido posible gracias a la financiación recibida a través de las Ayudas Predoctorales de la Universidad Pública de Navarra (2013-2017).Programa Oficial de Doctorado en Agrobiología Ambiental (RD 1393/2007)Ingurumen Agrobiologiako Doktoretza Programa Ofiziala (ED 1393/2007