Tratamiento y revalorización de sandach procedentes del sector productivo de la avicultura de puesta mediante compostaje

Resumen

La avicultura de puesta representa en España una actividad ganadera de primer orden, suponiendo el 1,8 % de la producción final agraria y el 4,9 % de la producción final ganadera en el año 2014. Según el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente de España, en el 2014 un total de 856,8 millones de huevos se pusieron a incubar, lo que supone un aumento de más 27 millones con respecto al 2013. Este crecimiento va acompañado de la producción de grandes cantidades de residuos de incubadora, formados principalmente por huevos infértiles enteros, pollos muertos, cáscaras de huevo eclosionados y polluelos no comerciales. La eliminación de estos residuos de forma segura y viable económicamente es una de las grandes preocupaciones actuales del sector avícola. El compostaje es uno de los pocos procesos naturales capaces de estabilizar los residuos orgánicos. Este proceso de estabilización destruye la mayoría de los parásitos, patógenos y virus contenidos en los residuos. En la gestión de los residuos por medio del compostaje se debe considerar el valor agronómico potencial del producto final y su idoneidad para el cultivo de plantas, mediante la evaluación de sus características agroquímicas y su grado de madurez y estabilidad. En el presente trabajo se ha estudiado a escala pre-industrial la viabilidad del co-compostaje de estiércol avícola con viruta de madera (cama de gallinas ponedoras) y residuos de incubadora. La mezcla se preparó en una proporción 1:2 (residuos de incubadora: cama de gallinas ponedoras). La fase bio-oxidativa del proceso se llevó a cabo utilizando un bioreactor cerrado discontinuo diseñado y construidos dentro de la Universidad de Valladolid. La humedad de la mezcla se mantuvo entre el 50-60%. La fase de maduración se llevó a cabo en pilas de compostaje al aire libre. Para el estudio de los efectos de la aireación se realizaron dos tratamientos, en el tratamiento TA24 se aireó la mezcla durante cinco minutos cada 24 horas, mientras que en el tratamiento TA12 la aireación de 5 minutos se realiza cada 12 horas. Para ambos tratamientos la evolución del compostaje se caracterizó por un aumento del pH y la capacidad de intercambio catiónico y una disminución del carbono orgánico hidrosoluble, la demanda química de oxígeno y la conductividad eléctrica. Las pérdidas de MO fueron importantes, llegando a pérdidas del 43,36% para el tratamientos TA24 y del 44,52% para el TA12, estas pérdidas siguieron un modelo cinético de primer orden (R2 ≥99%). El contenido de N total también disminuyo durante el proceso de compostaje, observándose pérdidas de nitrógeno total del 68,8 y 70,8% en los composts maduros para los tratamientos TA24 y TA12, respectivamente. Estas elevadas pérdidas se pueden deber al alto contenido inicial NH4+-N, lo cual favorece la volatilización en forma de amoniaco. La evolución de los índices de humificación fue claro indicativo de los procesos de reorganización y condensación molecular propios de este proceso, que conllevó al progresivo predominio de los AH como fracción más polimerizada de la MO. Los cuatros índices de humificación (RH, IH, PAH y GP) presentaron valores finales superiores a los iniciales. Sin embargo, el RH tuvo un comportamiento errático durante el proceso, provocado por la co-extracción de compuestos no húmicos. Los análisis espectroscopicos UV-vis y FTIR también mostraron la presencia de ácidos húmicos maduros. En cuanto a los parámetros biológicos y bioquímicos del proceso, en ambos tratamientos el carbono de biomasa microbiana (CBM) aumentó gradualmente al principio del compostaje hasta alcanzar valores máximos y posteriormente se redujo hasta alcanzar un relativo equilibrio al final del compostaje, la actividad fosfatasa alcalina presentó este mismo comportamiento. Por su parte la actividad deshidrogenasa aumentó, para los dos tratamientos, al principio del proceso de compostaje coincidiendo con la fase termófila y posteriormente disminuyo gradualmente hasta el final del proceso. Para ambos tratamientos la evolución de la tasa de consumo de oxigeno (OUR) fue disminuyendo durante todo el compostaje hasta alcanzar su valor mínimo al final del mismo. Por último, el índice de germinación (IG) disminuyó durante los primeros 15 días en ambos tratamientos, posteriormente aumentando hasta el final del proceso. El tratamiento TA12 presentó mayores valores de actividad enzimática y CBM en los primeros días de compostaje, lo que sugiere que una mayor aireación favoreció la actividad microbiana del proceso. El IG presentó correlaciones altamente significativas (P≤0,01) con el resto de parámetros bioquímicos y biológicos. Ambos compost obtenidos presentaron un importante contenido de MO parcialmente humificada. En cuanto a su contenido en nutrientes, destacaron por sus altas concentraciones de N y Ca. Mientras que por su contenido en metales pesados se clasificaron como Clase B (Real Decreto 506/2013), a pesar de que solo el Zn se encuentra por encima de los valores límites de la Clase A. Por otro lado, teniendo en cuenta la clasificación propuesto por el California Composts Quality Council (CCQC), el compost TA12 presenta mayor grado madurez que el compost TA24. Los compost obtenidos encajan dentro de las categorías de Abono orgánico NPK de origen animal y vegetal y de Enmienda orgánica de compost de estiércol (Real Decreto 506/2013). Por último, el compost de residuos de incubadora se utilizó como biosorbente eficiente para la eliminación de metales pesados presentes en soluciones acuosas. Se estudió la adsorción individual y competitiva de Cd (II) y Pb (II) sobre el compost. Se encontró que el pH 5 correspondía al pH óptimo de la solución acuosa para la absorción de Cd (II) y Pb (II). El modelo de pseudo-segundo orden mostró una mejor descripción de la cinética del proceso de adsorción. Todos los datos de equilibrio obtenidos a diferentes temperaturas mostraron un mejor ajuste a un modelo de Sips frente a los modelos de Freundlich y Langmuir. Las capacidades máximas de adsorción calculadas mediante la aplicación del modelo de Sips fueron 32,3 mg/g para el Cd (II) y 142,6 mg/g para el Pb (II) a 25ºC. En las soluciones binarias de iones metálicos, se observó una disminución en la capacidad de adsorción de ambos metales pesados. Los estudios individuales y competitivos de adsorción mostraron una mayor afinidad del absorbente por el Pb (II) frente al Cd (II). Parámetros termodinámicos como ΔG0, ΔH0 y ΔS0 mostraron que el proceso de adsorción fue factible, espontáneo y endotérmico. La caracterización mediante espectrometría FT-IR demostró que los grupos carboxilo e hidroxilo estaban implicados en la adsorción de los iones metálicos. El análisis SEM-EDX confirmó que Cd (II) y Pb (II) pueden reemplazar Ca (II) de la superficie biosorbente. Por lo tanto, los resultados sugieren que el compost de residuos de incubadora se puede utilizar como un biosorbente económica para la eliminación de Pb (II) y Cd (II) en soluciones acuosas.