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Control de temperatura durante el compostaje

Contexto

En la industria de la agricultura, existe un segmento en particular referido a los fertilizantes. El proceso de biodegradación de los residuos orgánicos es una práctica documentada desde la antigüedad, y el producto se utiliza como abono. Para mantener las características nutritivas del producto, es necesario efectuar control sobre el proceso (compostaje) como sobre el producto (compost). Solo así se puede lograr una calidad óptima a costo mínimo.

El compostaje en la acción de diversos microorganismos aerobios que actúan sobre la materia orgánica, produciendo elevadas temperaturas, pérdida de volumen, pérdida de peso, humidificación y oscurecimiento. Al ser un proceso bioxidativo, exige condiciones específicas para lograr que el ciclo concluya lo más pronto posible. Los parámetros de control son esencialmente de dos tipos: de seguimiento y de los relativos a la naturaleza del sustrato. En el primer caso, se trata de parámetros que se deben controlar durante todo el proceso tales como el pH, temperatura, aireación, humedad, etc. y en el segundo caso son parámetros que se deben medir al inicio y al final como ser: el contenido de nutrientes, tamaño de partícula, conductividad eléctrica, etc.

Es el parámetro de seguimiento referido a la temperatura del que se tratará en el presente artículo. Cuando se dispone el material, normalmente en forma de pilas, si las condiciones son las adecuadas, la actividad microbiana comenzará, un síntoma claro de esto es el incremento de la temperatura del sustrato, motivo por el cual este parámetro se considera fundamental, los cambios, incluso mínimos, en la temperatura representan mayor afectación en la actividad microbiana que los cambios de pH o la relación carbono/nitrógeno (C/N). Existe una relación directa entre la temperatura y la magnitud de la degradación, a partir de esta se juzga la eficiencia del proceso y la estabilidad del producto. Incluso, cuando la temperatura es muy elevada puede inhibir el crecimiento microbiano, este fenómeno se conoce como “suicidio microbiano”.

La temperatura define tres fases de este proceso. Una fase inicial denominada “mesófila inicial”, que suele durar entre 2 a 3 días, esta se lleva a cabo a temperaturas menores a 45°C, durante esta fase de producen ácidos orgánicos y al terminar la producción de estos, termina la fase e inicia la siguiente fase denominada “termófila”. Durante 15 a 20 días se lograrán valores por encima de 45°C hasta 65°C, tradicionalmente. Cuando el sustrato comienza a bajar de estos valores elevados comienza la fase “mesófila final” que dura entre 1 a 2 semanas para finalizar todo el proceso cuando se alcanza la temperatura inicial. En cada fase existe un microrganismo que se ve beneficiado, al existir una colonia grande y de amplia variedad en algunas fases algunos microorganismos tendrán mayor acción que otros. El conocer el comportamiento de la temperatura define el tipo de pila a usar, el sistema de aireación y las condiciones ambientales requeridas.

Caso de éxito

Una universidad en la ciudad de El Alto – Bolivia, está llevando a cabo proyectos de reciclaje de basura, esta es utilizada como materia prima para el proceso de compostaje. En una primera etapa del proyecto se requiere medir temperaturas y tener un registro constante de estas para poder diseñar las pilas ya que las condiciones ambientales son extremadamente adversas, las corrientes de frío son fuertes y gélidas, así como la humedad es baja. Medir de manera puntual, puede ser insuficiente, puesto que se requiere conocer el comportamiento de la pila durante todo el proceso. Se requiere de un equipo capaz de guardar datos de manera automática y sea capaz de reportar esta información sin necesidad de un operario que esté físicamente presente para este fin. Por la naturaleza de la materia prima, se trata de un ambiente agresivo que se debe considerar a la hora de seleccionar el sensor adecuado.

En este sentido se recurre a Hanna Instruments que recomienda el uso del equipo HI 148-3 Datalogger de temperatura. Este equipo cuenta con dos canales de medición, uno para cuantificar la temperatura del medio ambiente y otro para cuantificar la temperatura de una muestra externa, esto último lo realiza mediante una sonda de 1 metro de longitud y un sensor de acero inoxidable. Todos los datos de temperatura registrados son almacenados en su memoria, pudiendo lograr hasta 16000 lecturas en total (8000 por canal). Esta información es posible de ver tanto en el software controlador del equipo HI 92148, como una tabla y como un gráfico de temperatura vs tiempo susceptibles a ser impresos, así como puede ser exportado a una hoja de cálculo en Microsoft Excel, para el tratamiento estadístico necesario.

Este equipo cuenta con protección IP67, que lo hace adecuado para el medio de trabajo, es completamente versátil y portátil, totalmente programable a gusto del cliente. Los tiempos de encendido, intervalos de almacenamiento, alarmas, entre otros son personalizables según las necesidades de trabajo.

El cliente apreció la función de gráfico que el equipo permite generar, ya que de esta manera es posible esbozar un perfil de temperaturas e identificar la duración de cada etapa para definir su eficiencia y controlar las condiciones. Pese al medio de trabajo y la naturaleza de la muestra el equipo opera con normalidad.

Bibliografía

  • Marquez, P., Diaz, M., Cabrera, F. (S/F). Factores que afectan al proceso de compostaje. Departamento de Ingeniería Química, Química Física y Química Orgánica. Universidad de Huelva. Facultad de Ciencias Experimentales. Campus El Carmen. 21071. Huelva.



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