Proyecto de Gestión de Residuos Sólidos y Peligrosos. Ingeniería Ambiental

Compostaje y agricultura urbana, una manera integral y sustentable para la gestión de los residuos domiciliarios.

Proyecto de Gestión de Residuos Sólidos y Peligrosos.
Ingeniería Ambiental.

Presentado por:
Jeison Arias Rátiva.

Presentado a:
Ing. Lina Maria Aguirre Otalvaro.

Universidad Antonio Nariño.
Bogotá, 2020.

• Objetivo General.
  

Gestionar de una manera integral y sustentable los residuos orgánicos y de plástico y otros reaprovecharles generados en el hogar.

• Objetivos Específicos.

-Cuantificar el porcentaje de los diferentes residuos generados, para su reaprovechamiento.

-Elaborar compost utilizando como sustrato los residuos orgánicos.

-Construir un huerto urbano con residuos plásticos e inorgánicos que se puedan reaprovechar.

• Justificación.

Debido a la creciente generación de residuos orgánicos producidos en los hogares, por el crecimiento demográfico, el aprovechamiento de los residuos generados comienza a tener complicaciones, estos son destinados principalmente al relleno sanitario, siendo los orgánicos un gran porcentaje, afectando negativamente el medio ambiente. Existen metodologías como el compost para convertir esa materia orgánica en abono para el suelo, aportándole nutrientes y mejorando su estructura (Ruiz, Acero, & Ortuño, 2015), como un complemento del compost, la agricultura urbana, con el fin de reaprovechar los residuos como plásticos para construcción de huertos comunitarios y caseros, los orgánicos convertirlos en biofertilizantes para la producción de alimentos como hortalizas, siendo una producción sustentable, logrando un manejo integral y racional de los recursos (Vorraber, 2014). Con el fin de no destinar los residuos reaprovecharles botadero, se busca nuevas metodologías para implementarlas en el hogar.

• Metodología.

• Se caracteriza la cantidad y porcentaje de residuos generador en el hogar por cuarteo.
• Con los residuos como el plástico e icopor, se construirá un huerto para la siembra de plantas y hierbas aromáticas entre otros, los recipientes de plásticos serán destinados como macetas.
• Con la materia orgánica que se genera, realizar un proceso de compost.
  - se trituran para acortar el tiempo de maduración.
  - Agente de carga será cascarilla de arroz y tierra.
  - Su aireación se realizara manualmente diario, para evitar malos olores
• Cuando el compost este maduro, se utilizara plantaran las semillas.

• Estado del conocimiento.

En la investigación Rappid Insitu Composting of Household Food Waste (Zhou et al., 2020), se evaluó un nuevo modelo de compostaje casero dado que los desechos de alimento se pueden compostar y por ende reducir el volumen de residuos domésticos, utilizándolos como biofertilizantes. Ya que el ciclo del compostaje es largo y la generación de olores que sucede durante la degradación, este modelo se diseñó con un volumen para tratar 20 L contando con una trituradora, contenedor de compost, calentador, agitador en espiral, desodorizador, recolector de lixiviados y un sistema de control de funcionamiento, El contenedor contaba con las secciones de calentamiento, compostaje mesófilo, termófilo y enfriamiento de compostaje , El desodorizador contaba con un ventilador , luz UV, longitud de onda 185nm. Los desechos  que se utilizaron para compostar, se obtuvieron del comedor de la Universidad de Zhejiang, Chin. Se añadió  1 Kg, 4 veces por día , se trituraba menor de 5 mm ya que ayuda al metabolismo microbiano, por medio del agitador en espiral se rotaban durante 5 minutos cada 2 horas durante todo el proceso, En la sección de calentamiento alcanzó una temperatura de 50 °C. Se inoculo un agente microbiano proveniente de los mismo residuos, estos son capaces de degradar almidón, celulosa, grasa y proteínas, seleccionando 10 microorganismos que se cultivaron en medio líquido y se mezcló con los residuos en el calentador. El ciclo del compostaje fue de 4 y 10 días y el compost maduro se expulsa por la salida de la sección de enfriamiento. Las emisiones de olores se controlaron con luces UV . Se evaluaron 3 escenarios, el compostaje a altas temperaturas con agente microbiano, sin agente microbiano y con agente microbiano a temperatura ambiente. Se dio como resultado que el porcentaje de humedad disminuyó al triturarlos y pasaron de un 70% a un 62%, el agua libre y residuos húmedos se volatilizan en el calentamiento. En los escenarios 1 y 2 donde se calentó la humedad disminuyo de 64 al 20 % y en el escenario con temperatura ambiente se redujo de 64% al 52%. La actividad microbiana de detuvo cuando la humedad era inferior a 20% y el escenario con más eficiente fue el 1 quien trató 4 Kg de residuos por día durante los 4 días.

• (Guidoni et al., 2018) en su investigación Home composting using different ratios of bulking agent to food waste, estimaron los efectos que tienen las diferentes proporciones de cascarilla de arroz como agente de carga y residuos de frutas y verduras crudas, durante un proceso de compostaje con el fin de observar cómo afecta el proceso. Utilizando tres escenarios con diferentes proporciones de cascarilla :  Residuos de frutas y verduras de Tratamiento (T1) 70 : 30 ; T2 50 : 50; T3 30 : 70 con un tiempo de 60 días en 9 birreactores de 50 L ya que se hicieron 3 repicas de cada concentración de cascarilla : residuos, Donde se añadieron 4 L de mezcla de cascarilla de arroz y residuos de frutas y verduras durante los primeros 10 días hasta completar un volumen final de 40 L. Al terminar el proceso se observó que se redujo el volumen del material añadido en sus diferentes proporciones T1: 31%.  T2:34% y T3: 51.19%, la composición de estos desechos pueden influir en la porosidad, humedad y disponibilidad de nutrientes, por ende la reducción del peso se puede justificar por las proporciones adecuadas a la micro biota en el compost, como también la liberación de calor, vapor, CO2 entro otros gases, pueden contribuir a la reducción de volumen y peso. La humedad no tuvo gran variación, la más elevada en los 3 escenarios al día 10 fue de 35.38°C y 41°C  y este último al tener mayor temperatura se debe a la actividad microbiana de la etapa inicial. La relación C/N fue ideal en T3. El Ph en todos los casos se elevó a más de 8.0. La generación de lixiviados se redujo cuando la cascarilla de arroz fue de proporciones altas, así como la generación de los malos olores y disminuye la fitotóxicidad durante el compostaje en T1.
• Community-scale composting for food waste: A life-cycle assessment-supported case study (Keng et al., 2020), es un estudio en el cual se realizó un compostaje en pila abierta  a escala comunitaria con el fin de reducir de reducir el desperdicio de alimentos al vertedero, debido a esto se escogió la Universidad de Nottingham, Malacia, ya que el campus es de 100 acres con capacidad para 5000 personas, lo que equivale a una comunidad pequeña y adecuada para el estudio de caso. Utilizando los residuos de la cafetería y hojarasca como agente de carga que se recolecto alrededor  del campus. Consistió en la formación de 5 pilas, las cuales se llenan después que la anterior se haya llenado, por un tiempo de 7 meses cada pila de compost. El proceso cuenta con 4 etapas, preparación. Alimentación, control y curado y acabado. Los parámetros que se evaluaron fueron la temperatura, pH, humedad, materias orgánica total, fosforo y potasio. Se compostaron 6 toneladas de residuos orgánicos por mes. Este proceso cuenta con diferentes fases, en primer lugar la fase mesófila donde los microorganismos aumentan la respiración y metabolizan materiales orgánicos como azucares, proteínas y lípidos, por ende emite gran cantidad de calor elevando la temperatura aproximadamente a unos 50°C en un mes; la segunda fase es la termófila aumentando la temperatura a 62°C durante 3 meses y se disminuye a 48°C en el quinto mes y este aumento de temperatura se debe al crecimiento microbiano y por eso se debe voltear la pila 2 veces por semana para controlar el nivel de humedad entre un 55% - 60% ; la tercera fase es de enfriamiento y maduración en la cual se disminuye la temperatura hasta llegar a la misma del ambiente y los desechos degradados se convierten en humus, el cual dio un resultado exitoso, ya que este cumplió la norma de fertilizantes orgánicos SIRIM MS 1517 . 2012 de Malacia, con una composición del 12%, C/N 52,5%, Nitrógeno total 2,62%,fosforo 3,39% y potasio 0,58 % , siendo este compost socialmente aceptado, presentando una técnica factible para el control de desperdicios de alimentos.

• Se Comparó las propiedades bioplaguicidas inoculando Bacillus Thuringiensis (Bt) en compost casero en el estudio Adding value to home compost: Biopesticide properties through Bacillus thuringiensis inoculation (Ballardo, Vargas-García, Sánchez, Barrena, & Artola, 2020) contra un compost sin inoculación, asiq ue se determinó la viabilidad de producir compost de buena calidad inoculando un bioplaguicida como Bt con el fin de aportar doble beneficio. Se utilizó las sobras de las frutas y verduras como residuo orgánico y residuos de podas como agente de carga, triturándolos y tamizados a 2 y 4 cm y una cepa de Bt Kurstak (CECT 4497). Los contenedores de compost tienen una capacidad de 400L, HC1 = compost  con inoculo, HC2 = compost sin inoculo, colocando una capa de tierra de 10 cm y una capa de cascarilla de madera de 5 cm en el fondo para mejorar la aireación y proporcionar una mejor porosidad para los lixiviados y se realiza a temperatura ambiente, en cada uno de los contenedores se añadió 20 kg de residuos de frutas y verduras y 7 kg de residuos de poda, y en HC1 agrega 13,2 kg de inóculo previamente preparado y en HC2 Con 12 kg de una mezcla de residuos de poda y de frutas y verduras la cual se trató en un reactor de 50 L para alcanzar las condiciones similares a HC1. en el inóculo se preparó en reactores de 50 L con un contenido de celular de Bt 1.3±  UFC / g. al evaluar los parámetros relacionados como uso de fertilización no hubo diferencia coincidiendo con los valores sugeridos en la normatividad española donde el contenido de materia orgánica es de 60%, humedad menor al 40% entre 33% y 38%, una relación de C/N de 13 y un alto nivel de nitrógeno mayor al 3%, potasio 2% y fosforo 0,5%. Para evaluar su toxicidad se mide la estabilidad biológica la cual se obtiene un registro menor a 1 gO2/kg cercano a valores sugeridos en el reglamento de productos fertilizantes y el índice de germinación para determinar su madurez del compost los cuales arrojaron un índice de germinación superior al 100% en todas las muestras lo cual dice que el compost está maduro y se asegura la ausencia de sustancias fitotóxicas. No se encontraron diferencias entre HC1 y HC2 ambos cumpliendo los estándares de calidad. HC1 contiene  UFC / g  y cristales paraesporales que corresponden a la toxina Bt, sin embargo no mostró cambios importantes en la población microbiana, aunque alteró la estructura de cada filo dando una redistribución de abundancia relativa de especies.[pic 1][pic 2][pic 3]
• En la investigación El compostaje, una alternativa para el aprovechamiento de residuos orgánicos en las centrales de abastecimiento (Vargas-Pineda, Trujillo-González, & Torres-Mora, 2019), Se evalúo la calidad de compostaje generado en las centrales de abastecimiento donde se estimó la generación de residuos orgánicos, con el fin de encontrar una mejor alternativa para la gestión de estos desechos y poder mitigar los efectos adversos al medio ambiente, puesto que el 18% se destinan a los rellenos sanitarios en Colombia y el estudio se realizó en la central de abastecimiento en acacias-Colombia donde cuentan con 352 establecimientos los cuales 158 comercializan con comida y son los responsables de la generación de residuos orgánicos, con un promedio de 14,3 kg/día en los que se escogieron 20 establecimientos donde se caracterizaron por cuarteo. Los residuos que generan los días de mayor comercialización se llevan a compostar. El compostaje se distribuyó en 3 filas con un metro de distancia de separación, el rendimiento se evaluó calculando la relación del peso final de compost vs el peso inicial de los desechos a compostar punto se analizó la calidad nutricional mediante el pH, materia orgánica, fósforo, potasio y magnesio. La producción de compost por establecimiento fue de 0.75 kg/día, con un rendimiento del 61.7% con respecto al peso inicial. Se puede utilizar este compost producido por residuos generados en las centrales de abastecimiento como abono orgánico en las actividades agrícolas, ya que su resultado es ideal para estas actividades.
• Evaluación de Activadores Naturales para Acelerar el Proceso de Compostaje de Residuos Orgánicos en el Municipio de Quillacollo (Azurduy et al., 2016), se realizó este estudio con el fin de encontrar el mejor activador natural para el proceso de compostaje ya que se tarda en un promedio de 4 a 6 meses y dependiendo de la cantidad de residuos orgánicos a compostaje. Se realizó en el vivero del municipio con residuos del mercado, los activadores utilizados fueron: activador TC, té de compost, fermento de estiércol; activador BC, harina de hueso, torta de soya con salvado de arroz, melaza, biofertilizante; activador LC, levadura fresca, melaza; activador CM, microorganismos efectivos. Se realizaron 7 pilas en las cuales las primeras cuatro tenían el activador, residuos orgánicos, flores de cementerio y tierra, la cinco estaba compuesta por residuos orgánicos con una capa de estiércol de vaca, flores de cementerio y tierra en las últimas dos se aplicó residuos orgánicos, flores de cementerio y tierra, los parámetros a evaluar fueron en los físicos; el color, olor, humedad. Los parámetros químicos como la materia orgánica, nitrógeno total, fósforo total, potasio y la relación C/N. En su parámetro biológico se hizo por medio de un bioensayo con cebada y evaluar posibles compuestos fitotoxicos en las macetas con los sustratos y 10 semillas. Su proceso tardó 78 días y se observó como la pila 1 redujo un 84% de volumen inicial este siendo el que más redujo. La pila 1 tiene el activador TC, la pila dos tiene el activador BC, la fila 3 tiene el activador LC y la pila 4 con microorganismos efectivos, en los resultados de los parámetros las pilas uno, dos, tres, cuatro y cinco tiene las condiciones óptimas de un compost de buena calidad, las pilas 6 y 7 obtuvieron un compost de calidad regular fuera de los rangos que propone la OMS y la FAO.
• Se expone en el estudio de La Gestión Integral De Los Residuos Sólidos Urbanos En El Desarrollo Sostenible Local (Colomina, 2005), la problemática de la generación de los residuos urbanos debido a la acelerada tasa de crecimiento en la población con un 75% en las ciudades. La recolección de los residuos sólidos urbanos se encarga la municipalidad. La mala gestión de los residuos puede repercutir negativamente como la transmisión de enfermedades por vectores, al disponer estos residuos en un botadero los cuales también generan gases de efecto invernadero provocado una grave contaminación del aire. Se generan lixiviados contaminando acuíferos subterráneos y por arrastre de lluvias hacia los ríos y aguas superficiales, se genera una contaminación en el suelo y un problema paisajístico. Se requiere un manejo integral como el propuesto en la agenda 21 en las Naciones Unidas y en la Cumbre mundial sobre el desarrollo sostenible en Johannesburgo en el 2002. Algunas de las alternativas respecto al manejo integral es la agricultura urbana, siendo socialmente aceptada, procurando conservar los suelos, aguas y el aprovechamiento de la materia orgánica para sustituir los productos químicos. Otra alternativa es el reciclaje donde se recupera y se valorizan los residuos que se pueden volver aprovechar y el compost  que es un abono orgánico siendo un proceso de degradación de materia orgánica por medio de microorganismos donde se descomponen los residuos alimenticios producidos por el hombre.
• En el artículo Aprovechamiento de los residuos sólidos a través del compostaje en la Escuela Tecnológica ITC (Mejía, Montero, Arango, Bermúdez, & Chacón, 2018), se implementa un tratamiento de compostaje a la escuela debido a su mala gestión de residuos sólidos que generan, siendo el 12% orgánico, producido en la cafetería. Se inició dando un curso de agricultura urbana y después se procedió a la realización del compostaje de los residuos orgánicos, se seleccionaron los materiales y algunos por su tamaño se licuaron. Llevando a cabo la selección se observó que el día jueves es donde se da la mayor generación de residuos  entre 18 y 20 libras, mezclándose posteriormente en los residuos de frutas, verduras tubérculos y adición de insumos como tierra y aserrín, una base líquida de leche y mezcla de agua y panela, cuando éste se encontraba seco para tener la humedad. Se realizaron 6 experimentos; compost 1, fruta licuada; compost 2, verduras y hortalizas troceadas; compost 3, tubérculos enteros; compost 4, verduras, frutas y tubérculos troceados; compost 5, tubérculos enteros y compost seis verduras, frutas y tubérculos troceados. Esto se realiza en dos lugares, sobre el baldosín y en una zona de demolición, esto arrojó un resultado positivo para el compost producido en el baldosín, puesto que se aisló de los insectos y roedores manteniendo una humedad adecuada y favoreció el tiempo de maduración, que se redujo entre 40 y 50% del peso inicial de residuos orgánicos. Se realizó una prueba del índice de germinación con semillas de Mora donde se muestra que el compost 1 2 y 3 logran una buena germinación, lo contrario de los compost 4, 5 y 6. Se produjo a diario 4 kg equivalente a 80 kg mensuales, los cuales pueden aprovecharse como materia prima en factor del cuidado del suelo. Con este resultado la institución dedicó un espacio para el desarrollo de la agricultura urbana.
• Se evaluó en la investigación Efecto del compost de residuos orgánicos domiciliares, vegetales y estiércol en el crecimiento de lechuga (Ferreira et al., 2018), las características físico-químicas y biológicas del compost producido mediante residuos orgánicos domiciliarios, vegetales y estiércol bovino. Y se evaluó el desempeño en el desarrollo del cultivo de lechuga, en un invernadero. Los residuos domiciliarios fueron tomados de un restaurante, los residuos vegetales fueron de podas de árboles trituradas y el estiércol de un área de bovinos, se tuvo un montículo de 1.60 m de altura, 2 m de diámetro, con un peso de 550 kilogramos y su mezcla para la aireación se realizó cada 3 días y luego cada 10 después de iniciar el compostaje. las propiedades químicas que se analizaron fue fósforo, potasio, calcio, magnesio, hierro, cobre, manganeso, zinc, cadmio, níquel y plomo en dos etapas al terminar la construcción del montículo y al final del proceso; el carbono orgánico total se midió los días 0,30,60 y 90 como también, sustancias húmicas, nitrógeno total, relación C/N y su caracterización microbiológica se realizó por el método de conteo a través del número más probable. En la producción de lechuga se utilizó para evaluar la viabilidad del compuesto con 5 tratamientos y 3 repeticiones consistiendo en diferentes dosis, se evaluaron los parámetros de crecimiento de los micros y macronutrientes y parámetros microbiológicos en las plantas de lechuga. Se obtuvo una reducción en los macro y micronutrientes y metales pesados a excepción de nitrógeno, hierro, magnesio y zinc, los cuales tuvieron valores altos en el compost producido, pero aun estando en los estándares requeridos, se redujo el carbono orgánico a través de la actividad microbiana en descomposición de materia orgánica además, se le añadió al compost para evaluar la producción de lechuga, fibra de coco, lo cual favoreció esta producción, así mismo el incremento en su altura fue de 69% y un 75% en el número de hojas siendo el compost su única fuente de nutrientes.
• (Margaritis et al., 2018) en su estudio Improvement of home composting process of food waste using different minerals, compara el efecto de 4 aditivos diferentes en el proceso de compostaje para lograr una mayor efectividad. En este estudio se utilizaron astillas de madera, Perlita, vermiculita y zeolita. Compostando residuos orgánicos domésticos separados en el origen, utilizando un compostador doméstico cada uno con diferente aditivo y un último con sólo residuos orgánicos como blanco. Estos aditivos, si bien aún no participan en el proceso bioquímico, aportan una buena estructura del suelo evitando la producción anaerobia y por ende malos olores y emisión de gases. A cada biorreactor que se utilizó como compostera casera, se llenaron con la misma carga de masa inicial (12 kg) y cada uno con un aditivo a una proporción de 10% p/p, en el primer biorreactor S, astillas de madera ; en el segundo Z, zeolita y astillas ; en el tercero V, vermiculita y astillas ; en el cuarto P, Perlita. Se trituran los recibos para mejorar su evolución en el compostaje. El tiempo para todos los biorreactores en obtener compost fue de 21 días. Se evaluaron los parámetros como temperatura, conductividad eléctrica, humedad, pH, sólidos volátiles, carbono orgánico total, nitrógeno total, nitritos y amoniacos, relación C/N, contenido nutritivo y su fitotoxicidad, como seguimiento del proceso. Los parámetros permanecen estables después del día 18 a 20, concluyendo que ya está en su maduración el compost, obteniendo un resultado con una cantidad de nutrientes satisfactorios concordando a la literatura internacional.
  
• Entrega #2.

• Caracterizar los residuos generados en su hogar, separándolos por composición física.

• Se utilizó el método de cuarteo:
  1. Se pesó la muestra de residuos utilizando la báscula = 5 Kg.

[pic 4][pic 5]

2. Se separó en 4 partes.

[pic 6][pic 7]

3. se hizo dos montos de residuos.

[pic 8]

4. Se procedió a separarlos por sus características: Plástico, Papel, cartón y Residuos Orgánicos.

[pic 9][pic 10]

5. Se pesaron cada uno de los residuos y se tomó su peso y el porcentaje.

- Plástico:[pic 11]

198g * = 0.198 Kg.
 *100% = 3.96 %[pic 14][pic 12][pic 13]

- Papel.

161g * = 0.161 Kg.
 *100% = 3.22 %[pic 17][pic 15][pic 16]

- Cartón.

33g * = 0.033 Kg.
 *100% = 0.66 %[pic 20][pic 18][pic 19]

- Residuos Orgánicos.