Compostaje de alperujo (I): Efecto del sistema de aireación en el consumo de agua

Hola a todos. Con esta entrada empezaremos una serie de entradas relacionadas con mi investigación científica sobre el compost y que podéis ver en la sección Mi Investigación.
Espero que os guste.
El compostaje es un proceso aeróbico que requiere una buena distribución del oxígeno en las pilas de compostaje. Esta aireación no siempre es sencilla de llevar a cabo ya que dependiendo de las dimensiones de las mezclas a compostar, se pueden crear “bolsas anóxicas”, sobre todo en el fondo de las pilas que puede afectar a la microbiología del proceso. 
Para llevar a cabo la oxigenación de las pilas, se puede proceder de varias formas como la de insuflar aire a presión (“ventilación forzada”) o aplicar volteos mecánicos. El primer sistema se basa en un sistema de tubos perforados dentro de las pilas que están acoplados a una máquina de aire forzado controlada por una sonda de temperatura, la cual se programa para que se active cuando las pilas alcanzan una determinada temperatura, insuflando aire y así rebajando la temperatura. Este sistema también se conoce como sistema Rutgers, donde fue inventado. El segundo sistema es mucho más sencillo ya que se basa en la acción de una máquina volteadora que remueve las mezclas.
Lógicamente, cada sistema tiene sus ventajas e inconvenientes, como el coste económico y energético (mayor en el primero) y el tiempo del proceso (menor en el primero). A parte de estas consideraciones, hay algunas diferencias entre estos sistemas en cuanto a la evolución de la temperatura y el consumo de agua. 
Por eso, estudiamos dos compostajes, uno sometido a volteos mecánicos (Pile 1) y otro con volteos mecánicos más ventilación forzada (Pile 2). El residuo orgánico compostado es alperujo, mezclado con cama fresca de vaca y un poco de compost maduro que sirvió como inoculante. 
En la Figura puede verse la evolución de la temperatura de las pilas de compostaje y el contenido en humedad, así como el consumo de agua del proceso. Se observa que el control de la temperatura con el sistema de ventilación forzada (Pile 2) fue efectivo (siendo generalmente menor que la Pila 1) y al mismo tiempo, la mayor oxigenación incrementó la demanda de agua de las pilas (un 21% más).

¿Cuál fue el motivo? 

El incremento de la oxigenación favorece la actividad microbiológica que degrada la materia orgánica, por lo que el proceso se aceleró, tal y como veremos en las siguientes entradas. 
A rapid increase in temperature was recorded in both piles during the first days of composting (Fig. 1), which suggested a clear improvement of the physical structure of the composting substrate due to the addition of the bulking agent to AL. Moreover, FCB also provided an available nutrient source and had an inoculum effect similar to MC. Mechanical turning also favoured the increase of temperature by reducing compaction and homogenising and re-inoculating the substrates, since other AL composting experiments have demonstrated that forced ventilation alone is scarcely effective for the advance of the process (Baeta-Hall et al., 2005; Alburquerque et al., 2005, 2006). Temperatures in both piles clearly reached thermophilic range, and pile 1 showed higher, less variable thermophilic temperatures for a longer duration than in pile 2. This could be explained by the cooling effect from the forced ventilation that caused greater water evaporation in pile 2, particularly during the ventilation demand. At the end of the 24th week, the temperatures progressively fell in both piles to reach the mesophilic phase and continued to cool down until the end of maturation.

In the periods of maximum activity, the forced ventilation treatment was unable to maintain the temperature below 55ºC in the central zone of pile 2, probably due to the excessive pile size. In spite of the above fact, the average temperature in pile 2 was still lower than in pile 1 most of the composting time, thus forced ventilation most likely favoured more diverse microbial activity in pile 2, as it is known that temperature acts as a selective factor for microbial populations. Moreover, the heat dissipated by the ascending air currents could have generated large thermic variations in the vertical profile of pile 2, also favouring the existence of greater microbial diversity in the different layers of this pile which was subjected to both forced ventilation and turning. Also, it is to be noted that forced ventilation of pile 2 enhanced the process performance during the initial stages of composting, when the oxygen was more limited due to the intense microbial activity. On the contrary, pile 1 was submitted to a less constant oxygenation and higher temperatures; both are factors which contribute to the delay of OM decomposition (Sikora and Sowers, 1985; Darbyshire et al., 1989; Nakasaki et al., 1990; Vuorinen and Saharinen, 1997).

As mentioned by Li et al. (2004), an ideal aeration system must reach an optimal balance between the enhancement of airflow (oxygen supply) and other factors, including moisture, in order to achieve the maximum biodegradation. Thus, an undesirable consequence of using the forced ventilation technique was the difficulty in maintaining a suitable level of moisture in pile 2, which showed moisture values under 40% during most of the initial weeks of the process, coinciding with the long ventilation demand. Adding abundant quantities of water only raised the moisture content close to 40% at the beginning of the third month. The values of this parameter remained almost the same during the rest of the experiment in both piles (Fig. 1). The results show that the forced air pile needed approximately 21% more water during the whole process.
La fuente: 

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