The Practical Handbook of Compost Engineering
Sobre este libro
El Manual Práctico de Ingeniería del Compostaje de Roger T. Haug, publicado por Lewis Publishers (un sello de CRC Press) en 1993, sigue siendo uno de los tratamientos de ingeniería más exhaustivos y sistemáticos del proceso de compostaje jamás compilados. En un momento en que el compostaje estaba pasando de una práctica agrícola relativamente informal a una operación industrial regulada que maneja residuos sólidos municipales, lodos de depuradora y biosólidos industriales, el volumen de Haug proporcionó a los operadores, diseñadores y reguladores el marco cuantitativo necesario para pasar de la regla empírica al diseño racional de procesos.
Haug define el compostaje como la descomposición biológica y estabilización de sustratos orgánicos bajo condiciones que permiten el desarrollo de temperaturas termófilas como resultado del calor producido biológicamente, con el objetivo de producir un producto estable, higiénico y similar al humus adecuado para la aplicación en tierra. Esta definición captura las tres características esenciales que distinguen el compostaje de la simple biodegradación: la gestión deliberada de las condiciones térmicas, la estabilización biológica para reducir la fitotoxicidad y los niveles de patógenos, y la producción de una enmienda de suelo comercializable en lugar de la simple eliminación de residuos. La contribución central del manual es proporcionar los modelos matemáticos de proceso, los balances de masa y energía y las correlaciones empíricas necesarias para diseñar, dimensionar y controlar los sistemas de compostaje de manera sistemática.
La microbiología del compostaje se trata con considerable rigor. La comunidad descomponedora activa en un montón de compost es una sucesión de gremios microbianos cuya composición cambia a medida que la temperatura sube a través de las fases mesófila (20–40 °C), termófila (40–70 °C) y de enfriamiento. En la fase termófila, clave para la destrucción de patógenos y la rápida transformación de la materia orgánica, dominan las bacterias tolerantes al calor incluyendo miembros de Bacillus, Thermus y géneros relacionados.
Los hongos y actinomicetos se vuelven más prominentes durante las fases de enfriamiento y maduración, produciendo los olores terrosos y las sustancias húmicas características del compost maduro. Haug presenta modelos cinéticos para la actividad microbiana que relacionan las tasas de descomposición con la disponibilidad del sustrato, la temperatura, la humedad y la concentración de oxígeno. El control de humedad y oxígeno se identifica como las dos variables operativas más críticas.
La actividad microbiana requiere agua libre para el metabolismo celular; con contenidos de humedad por debajo de aproximadamente el 40% las tasas de descomposición caen bruscamente, mientras que por encima de aproximadamente el 65% los espacios de poro se llenan de agua, restringiendo la difusión de oxígeno y promoviendo condiciones anaeróbicas que producen compuestos malolientes incluyendo sulfuro de hidrógeno, mercaptanos y amoníaco. El rango óptimo del 50–60% de humedad debe mantenerse durante todo el período de compostaje activo mediante una cuidadosa mezcla de materiales y, en algunos sistemas, la adición controlada de agua. De manera similar, el oxígeno debe reponerse continuamente ya que los microorganismos lo consumen en la respiración aeróbica; las concentraciones de oxígeno por debajo de aproximadamente el 5% en el gas de los poros desencadenan el metabolismo anaeróbico.
Haug proporciona un tratamiento detallado de tres configuraciones principales de sistemas. El compostaje en pilas alargadas (windrow) organiza el material en montones triangulares o trapezoidales alargados que se voltean periódicamente mediante maquinaria especializada. El compostaje en recipientes (in-vessel) encierra el proceso en túneles agitados, tambores giratorios o reactores cerrados equipados con aireación forzada y monitorización automática de temperatura, permitiendo un control mucho mayor del proceso y reduciendo el área de terreno necesaria, las emisiones de olores y la sensibilidad climática.
Los sistemas de pila estática aireada representan un enfoque intermedio en el que el material se forma en pilas estáticas sobre una red de tuberías perforadas a través de las cuales se impulsa o extrae aire, evitando el requisito de volteo mecánico de las pilas alargadas mientras se logra una mejor uniformidad de aireación que las pilas pasivas. Las ecuaciones de diseño de proceso que cubren las dimensiones de la pila, el dimensionamiento de las tuberías de aireación, la selección de sopladores, el ajuste de humedad y el tiempo de compostaje se presentan de forma accesible. El manual aborda los estándares de calidad del compost en términos de índices de madurez, pruebas de estabilidad, límites de metales pesados y requisitos de verificación de reducción de patógenos que estaban emergiendo en los marcos regulatorios de principios de la década de 1990.
El valor duradero de la obra reside en su síntesis de ciencia biológica y práctica de ingeniería en una metodología de diseño coherente que ha informado a generaciones de diseñadores de instalaciones de compostaje.