Oportunidades de valorización mediante compostaje de los residuos orgánicos de origen urbano y afines en Ecuador: propuesta de gestión para la provincia de Chimborazo

Abstract

Esta Tesis Doctoral pretende contribuir a una mejor gestión de la fracción orgánica asociada a los residuos urbanos-municipales y afines en regiones en vías de desarrollo de la zona latinoamericana mediante compostaje. Para ello se han seleccionado varios cantones de la provincia de Chimborazo-Ecuador con el fin de brindar una alternativa a la actual disposición en vertedero. Con este fin, en esta tesis se han realizado diferentes fases de investigación, incluyendo diferentes escenarios de compostaje y co-compostaje, así como la validación de los compost en usos agrícolas, incluyendo como ingredientes en medios de cultivo sin suelo para especies hortícolas. La identificación y caracterización de fuentes de materia orgánica disponibles en la región permitió conocer que estos residuos presentan niveles aceptables de nutrientes, alta biodegradabilidad y baja concentración de metales pesados lo que los hace aptos para ser sometidos a procesos de compostaje. En función de la composición se configuraron diferentes procesos de compostaje, uno inicial, donde se establecen condiciones ideales (fracciones orgánicas clasificadas y recolectadas separadamente y en origen junto a agentes estructurantes puros y separados por especies vegetales), y en una segunda fase procesos de compostaje más próximos a la realidad de una recogida no selectiva de la fracción orgánica. En todos los escenarios planteados se produjo un correcto proceso de compostaje destacando una intensa actividad biodegradativa, y una dependencia directa del proceso en función de la naturaleza de la fracción orgánica residual utilizada (ej. contenido de impropios, agentes estructurantes) alcanzándose una calidad promedio en los compost finales homologable a compost de orígenes similares. Se planteó la validación de algunos de estos compost en cultivo en contenedor para el desarrollo de plántulas desde semilla, donde se observó que el progresivo reemplazo de turba por compost influyó en las propiedades del sustrato, disminuyendo su calidad con respecto a la turba. Considerando de forma conjunta la germinación y la producción de biomasa (que aumentó con la adición del compost) podemos concluir que el nivel de sustitución ideal se sitúa en el 25% para todos los cultivos y tipos de compost. Estas condiciones de sustitución podrían generar una reducción del 23% en el coste del sustrato y el margen bruto empresarial se incrementaría en un 2,9%. El valor económico equivalente de los nutrientes NPK contenidos en los compost elaborados en ambos experimentos de compostaje, se estableció entre 24 y 46 €/tonelada, dependiendo este valor del contenido de P y especialmente de K, que son los de mayor valor equivalente. Esto demuestra que los procesos de compostaje concentran estos nutrientes aumentando el valor de los flujos residuales y facilitando el tránsito de residuo a recurso

This Doctoral Thesis intends to contribute to a better management by composting of the organic fraction associated to municipal-urban wastes in developing regions in the Latin American area. For this, different Cantons of the province of Chimborazo have been selected to provide an alternative to the current disposal in the landfill. With this objective, different research phases have been developed, including different composting and co-composting scenarios, as well as the validation of the composts obtained with agricultural purposes, using them as ingredients in growing media for horticultural plant production. The identification and characterization of the available organic matter sources in the studied region showed that these wastes presented acceptable nutrient contents, a high biodegradability and a low concentration of heavy metals, aspects that make them suitable to be managed by composting processes. According to the composition of these wastes, different composting processes were designed: an initial study, where the ideal conditions were established (organic fractions classified and separately collected and source-separated together with non-mixed bulking agents separated by type of plant species) and a second study, in which were developed composting processes closer to a real scenario that considers the unclassified organic fraction. In all the established scenarios was observed a suitable development of the composting process, highlighting an intense biodegradative activity, and a direct dependence of the process on the nature of the organic fraction used (e.g. content of unfit material, bulking agent used), reaching an average quality in the end-products obtained equivalent to composts with similar origin. In addition, some of the obtained composts were validated as growing media for the soilless seedling production, where it was observed that the progressive replacement of peat by compost influenced the substrate properties, decreasing its quality in relation to peat. Considering together the germination and the biomass production (which increased with the compost addition), we can conclude that the ideal substitution level is of 25% for all the plant species and compost types. These conditions of substitution could generate a reduction of 23% in the cost of the substrate and an increase of 2.9% in the business contribution margin. The economic value associated to the nutrients NPK contained in the composts elaborated in both composting studies, was established between 24 and 46 €/ton, depending this value on the P content and especially, on the K content, which are the nutrients with the highest equivalent value. This demonstrates that the composting processes concentrate these nutrients, increasing the value of these residual streams and thus, making easier the transition from waste to resource