Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. La depuración de las aguas tiene por objeto evitar problemas de contaminación asociados a los vertidos, sin embargo, como subproducto de dicha depuración aparecen los lodos o fangos, cuya gestión ha de ser racional para evitar así que la depuración suponga simplemente trasladar el problema de un medio a otro. La solución más usada es llevarlos a vertedero, trasladando el problema, por lo que se propone su revalorización para darle una utilidad práctica a los lodos. A continuación se muestran una serie de fichas informativas con la intención de poner a disposición de técnicos y personas interesadas en la temática información sobre diversas opciones de valorización de este tipo de residuos basándonos en información sobre todo tipo de lodos generados en la depuración de aguas residuales, pero se ha de tener en cuenta que los lodos generados en las industrias de transformados vegetales proceden de la depuración de aguas residuales cuya carga contaminante es materia orgánica de origen vegetal. Pretratamiento La información se presenta clasificada en diferentes campos Agrónomo Suelo Materiales de construcción Valorización energética Tratamientos Inertización (para lodos especiales) Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Pretratamiento DIGESTIÓN ANAEROBIA Proceso de fermentación anaeróbica para estabilizar los lodos, disminuyendo el contenido de materia orgánica de los fangos y eliminando los microorganismos patógenos que contiene, para recibir posteriormente un tratamiento de valorización. Metodología Se trata de un proceso térmico a baja temperatura (rango mesófilo o termófilo) que se lleva a cabo en digestores, donde la fermentación es producida por bacterias que se desarrollan en atmósferas sin oxígeno. En los digestores se deben controlar ciertas condiciones de pH, presión y temperatura a fin de que se pueda obtener un óptimo rendimiento de la reacción anaeróbica. Se emplea cuando hay una gran proporción de compuestos orgánicos, de poluciones biodegradables, de nutrientes inorgánicos y de sustancias tóxicas. El digestor de lodos es aconsejable para lodos con un porcentaje de sequedad inferior al 50%, ya que el agua es necesaria para desarrollar este tipo de reacciones, por lo que no requiere un pretratamiento inicial. Ventajas: El fango resultante ocupa menos volumen y se seca más Dificultad: fácilmente que en la digestión aerobia. Admite composiciones variables. Eliminación de olores y compuestos orgánicos volátiles. Idoneidad: Requiere menos espacio que el vertedero o compostaje. Produce un combustible de alta calidad (biogás) y Viabilidad económica: ecológicamente correcto. Produce como residuo abono, rico en nutrientes y libre de microorganismos patógenos. Implantación: Reduce significativamente la cantidad de emisión de dióxido de carbono y metano, gases que causan el efecto invernadero. Inconvenientes: Inversión inicial. Precisa de bacterias concretas y muy coordinadas. Tiene menor rendimiento que la digestión aerobia. Tiene en su composición el sulfuro de hidrógeno considerado un gas tóxico. Requiere mano de obra especializada. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Observaciones: Tecnología eficiente de tratamiento de residuales líquidos y sólidos a escala industrial contribuyendo así a la descontaminación del medio ambiente. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Pretratamiento SECADO SOLAR Disminuir y minimizar el residuo para recibir posteriormente un tratamiento de valorización. Metodología En cámaras de secado tipo invernadero con un sistema de renovación de aire se introducen los lodos y se aprovecha la radiación solar para evaporar el agua de la humedad y con uso de maquinaría específica se remueve el lodo. El proceso está totalmente automatizado. No requiere un pretratamiento inicial, pero los lodos que accedan al proceso pueden ser digeridos. Ventajas: Reducción de los costes de explotación y de gestión posteriores. Sistema sencillo, no requiere mano de obra especializada. Dificultad: El proceso está altamente automatizado. Tiempo de tratamiento corto si se trabaja por lotes. Idoneidad: Reducción de olores. Posibilidad de variar las características de los lodos sin afectar Viabilidad económica: al proceso. No hay riesgo de explosión. Bajo consumo específico de energía. Implantación: Puede utilizar calor residual de otros procesos (centrales térmicas, bombas de calor, instalaciones de cogeneración, incineración, gasificación de lodos de depuración, etc.) Inconvenientes: Inversión inicial. Disponibilidad de terreno. Condiciones climatológicas favorables. Necesidad de supervisión y mantenimiento para evitar problemas en los automatismos. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Observaciones: Comercializado el proceso con plantas en funcionamiento (Proceso THERMO SYSTEM). Tecnologías similares: Eras de secado al aire libre. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Pretratamiento SECADO TÉRMICO Disminuir y minimizar el residuo para recibir posteriormente un tratamiento de valorización. Metodología Con un sistema de secado cerrado se reduce el agua contenida en los fangos por evaporación mediante la aportación de calor externo en un reactor. El calor necesario para desarrollar el proceso de secado puede proceder de calderas o de los gases de combustión de motores de generación de energía eléctrica asociados a la planta –cogeneración-. Requiere una preparación previa o estar acondicionados para la deshidratación eficiente. Los lodos que accedan al proceso pueden ser digeridos. Se obtiene mayor rendimiento si en tratamientos previos se utiliza el calor residual del proceso. Ventajas: Dificultad: Permite valorización energética. Lodo libre de patógenos, por lo que es apto para uso agrícola. Gran reducción de la masa a tratar. Menores costes de transporte. Bajos requisitos de superficie por tonelada tratada con Idoneidad: Viabilidad económica: respecto al compostaje o secado solar. Se puede aprovechar el CO2 de los gases de combustión. Inconvenientes: Gran consumo energético, a no ser que se utilice calor Implantación: Observaciones: Proceso conocido y aplicado a nivel industrial. El sistema puede ser de secado directo, indirecto, mixto, por atomización, de lecho fluidizado, etc. residual. Bajos rendimientos de evaporación. Posibilidad de instalar un sistema de cogeneración. Precisa sistema de recogida de polvo. Tecnología Operación más compleja. DRYER tiene otras ventajas: no precisa ajuste de humedad, el Riesgo de explosión o incendio. producto sale fermentado, no requiere pretratamientos, etc. Necesita personal cualificado y con formación específica. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. comercializada: El OKADORA – CYCLONE Valorización de lodos de industrias alimentarias COMPOSTAJE ABIERTO. Campo.- Agrónomo Pilas dinámicas ventiladas Producir compost estabilizando la materia orgánica del lodo de forma que se mineralice y se transforme en un producto nutritivo para aplicaciones agrícolas: fertilizante o enmienda del suelo. Metodología Tratamiento mediante fermentación aerobia controlada donde la aireación tiene lugar por convección natural (parámetros de control: temperatura, humedad, oxígeno, pH, textura y relación C/N). El proceso productivo consiste en la formación y manutención de pilas que se voltean periódicamente con una máquina específica (sistema dinámico), estando compuestas por lodos acondicionados con otros materiales a fin de mejorar sus características estructurales y nutricionales. Precisa materia prima con alto contenido en materia orgánica biodegradable y libre de metales pesados y compuestos tóxicos, como es el lodo agroalimentario. No necesita pretratamiento previo. Necesita materiales estructurantes para aumentar la relación C/N, que pueden ser restos vegetales de la propia industria. Ventajas: Manejo sencillo. Baja inversión inicial en obra civil. Permite obtener un fertilizante de manera racional, Dificultad técnica: económica y segura. Eliminación de patógenos. Idoneidad: Permite tratar grandes volúmenes. Admite ser combinado con otros procesos. Viabilidad económica: Tiene numerosas aplicaciones. Escasa mano de obra. No requiere personal técnicamente especializado. Implantación: Inconvenientes: Necesidades de grandes extensiones de terreno. Baja capacidad de tratamiento por unidad de superficie. Problemas de olores, moscas y roedores. Difícil control de las condiciones ambientales. Emisión de CO2 y otros gases. Presenta la dificultad inicial de manejar grandes volúmenes al tener que mezclar con otros restos vegetales o agentes estructurantes. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Observaciones: Es una técnica ampliamente conocida y frecuentemente utilizada. Existen similares valorizaciones, como el compostaje en meseta que pueden agilizar el proceso por tratar al mismo tiempo mayor cantidad de materia biodegradable. Valorización de lodos de industrias alimentarias COMPOSTAJE ABIERTO. Campo.- Agrónomo Pilas estáticas ventiladas Producir compost estabilizando la materia orgánica del lodo de forma que se mineralice y se transforme en un producto nutritivo para aplicaciones agrícolas. Así, se mejora ampliamente las características biológicas del biosólido. Metodología Tratamiento mediante fermentación aerobia controlada (parámetros de control: temperatura, humedad, oxígeno, pH, textura y relación C/N). El proceso productivo consiste en la formación y manutención de pilas estáticas aireadas forzando un flujo de aire por las mismas, estando compuestas por lodos acondicionados con otros materiales, de forma homogénea ya que no se realiza mezcla mecánica de materiales, a fin de mejorar sus características estructurales y nutricionales. Precisa materia prima con alto contenido en materia orgánica biodegradable y libre de metales pesados y compuestos tóxicos, como es el lodo agroalimentario. No necesita pretratamiento previo. Necesita materiales estructurantes para aumentar la relación C/N, que pueden ser restos vegetales de la propia industria. Ventajas: Rapidez en el proceso de compostaje. Tratamiento de bajo coste. Dificultad: Ideal para plantas de pequeñas dimensiones. anea el producto. Posibilidad de eliminación de olores mediante instalación de Idoneidad: biofiltros. Control de los parámetros del proceso. Viabilidad económica: Admite ser combinado con otros procesos. Tiene numerosas aplicaciones. Implantación: Escasa mano de obra. No requiere personal especializado. Inconvenientes: Mayores inversiones iniciales que el sistema dinámico. Observaciones: Técnica ampliamente conocida. Requiere una mayor proporción de estructurante que los Existen similares valorizaciones, como el compostaje en trincheras, túneles, etc. a pesar de clasificarse sistemas dinámicos. Requiere de atención especial para no sufrir compactación, cortocircuitos en el sistema de aire, ni descomposición desequilibrada. Coste energético mayor que en el sistema dinámico por el coste de ventilación. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. como sistemas semicerrados. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Agrónomo COMPOSTAJE SEMICERRADO Producir compost estabilizando la materia orgánica del lodo en sistemas que combinan la aireación forzada y el volteo para transformarla en un producto nutritivo para su aprovechamiento agronómico. Metodología Tratamiento mediante fermentación aerobia controlada (parámetros de control: temperatura, humedad, oxígeno, pH, textura y relación C/N). Son estructuras aisladas, como trincheras o túneles, donde el material está estático, pero que cuentan con mecanismos de volteo, mezcla, aireación forzada, reutilización del líquido drenado de la propia biomasa, etc., lo que aumenta la velocidad del proceso. Tiene la posibilidad de realizar un proceso continuo. Precisa materia prima con alto contenido en materia orgánica biodegradable y libre de metales pesados y compuestos tóxicos, como es el lodo agroalimentario. No necesita pretratamiento previo. Necesita materiales estructurantes para aumentar la relación C/N, que pueden ser restos vegetales de la propia industria. Ventajas: Dificultad: Control de las emisiones al medio, con biofiltros para la depuración del aire. Condiciones y parámetros de control muy controlados. Supone un ahorro de espacio. Presencia externa limpia y aséptica. Idoneidad: Viabilidad económica: Escaso personal. Implantación: Inconvenientes: Mayor gasto de inversión que el sistema convencional. La mezcla fermentada en los túneles requiere de una etapa de maduración y, por lo tanto, de espacio adicional. Mano de obra más especializada. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Observaciones: Combinando las ventajas de los sistemas ventiladas. de pilas dinámicas y estáticas Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Agrónomo COMPOSTAJE EN REACTORES Producir compost estabilizando la materia orgánica del lodo en reactores (In-Vessel composting) de forma que se mineralice y se transforme en un producto nutritivo para su aprovechamiento agronómico. Metodología Tratamiento mediante fermentación aerobia controlada (parámetros de control: temperatura, humedad, oxígeno, pH, textura y relación contenedores C/N). cerrados Son estructuras totalmente que aisladas cuentan o con mecanismos de volteo, mezcla, aireación forzada, reutilización del líquido drenado de la propia biomasa, etc., lo que aumenta la velocidad del proceso. Pueden utilizarse contenedores aireados en discontinuo y la maduración en pilas bajo techo, o realizar el compostaje en reactores rotatorios (tambores). Precisa materia prima con alto contenido en materia orgánica biodegradable y libre de metales pesados y compuestos tóxicos, como es el lodo agroalimentario. No necesita pretratamiento previo. Necesita materiales estructurantes para aumentar la relación C/N, que pueden ser restos vegetales de la propia industria. Ventajas: Compost en menos tiempo que el compostaje tradicional. Requiere baja superficie disponible. Bajo consumo energético. Mejora ampliamente las características biológicas del Dificultad: biosólido. Reducción de olores. Condiciones muy controladas, dirigidas y optimizadas. Aislamiento de condiciones externas y los microorganismos generados no se difunden al ambiente y no llegan a los Idoneidad: Viabilidad económica: trabajadores. Requiere escaso personal. Implantación: Inconvenientes: Mayor gasto de inversión que el sistema convencional. Sistema costoso de construir, operar y mantener. Existen problema si no se mezclan bien los materiales antes de introducirlos en los reactores (Silos) El producto que sale no está acabado, debe pasar por un periodo de maduración. No trata grandes volúmenes al mismo tiempo. Mano de obra más especializada. Difícil manejo para pequeños productores. Producto, en ocasiones, no es competitivo. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Observaciones: Este tipo de compostaje se engloba dentro de los sistemas cerrados, combinando las ventajas de los sistemas de pilas dinámicas y estáticas ventiladas. Existe una amplia gama de reactores. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Agrónomo COMPOSTAJE DIRIGIDO Producir compost estabilizando la materia orgánica del lodo de forma que se mineralice y se transforme en un producto nutritivo para su aprovechamiento agronómico aumentando el valor añadido para las diferentes alternativas de uso. Metodología Tratamiento mediante fermentación aerobia controlada (parámetros de control: temperatura, humedad, oxígeno, pH, textura y relación C/N) donde se adicionan diferentes aditivos (compuestos alumínicos, microorganismos, hongos, mezcla con compost maduro,…) que proporcionan mejoras en las características físico-químicas del compost y aceleran el potencial del proceso. Precisa materia prima con alto contenido en materia orgánica biodegradable y libre de metales pesados y compuestos tóxicos, como es el lodo agroalimentario. No necesita pretratamiento previo. Necesita materiales estructurantes para aumentar la relación C/N, que pueden ser restos vegetales de la propia industria. Ventajas: Dificultad: Aumenta el valor añadido del producto. Mayor control del proceso y mayor velocidad degradativa. Reducir/Eliminar el uso de productos químicos. Capaces de biodegradar compuestos orgánicos (plaguicidas, etc.) Idoneidad: Viabilidad económica: Mejora la resistencia natural de las plantas a algunas plagas. Resto ventajas del compostaje. Implantación: Inconvenientes: Control más especializado. Costes en aditivos. Otros del compostaje. Observaciones: Es una modificación de otros tipos de compostaje. Incrementa las ventajas del compostaje para aplicaciones concretas. El Compost Microbiológico Controlado (CMC) se podría incluir dentro de este tipo de valorización, donde se inocula o incorpora microorganismos específicos al compost. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Agrónomo RIZOCOMPOSTAJE Sistema natural para deshidratar y a la vez estabilizar el fango de depuradora mediante eras de secado con carrizo para obtener un compost que se pueda aplicar a agricultura. Metodología Las eras de secado se sitúan en recintos y están constituidas por capas de materiales drenantes como grava o arena que filtran y deshidratan los lodos por evaporación producida por las diferencias de presiones de vapor, además se aprovechan las propiedades del carrizo. Las raíces de las cañas en contacto con el fango y el oxígeno favorecen el crecimiento de especies bacterianas mediante la reducción de los sólidos volátiles. La mayor parte del agua se extrae por drenaje, razón por a cual es fundamental disponer de un sistema de drenaje adecuado. No requiere productos químicos ni energía para su funcionamiento, por lo que es totalmente biológico. Para el tratamiento de lodos en pequeña cantidad. Ventajas: Dificultad: Sistema económico. Técnicamente sencillo. Bajo coste energético. Escasa mano de obra. No personal especializado. Idoneidad: Viabilidad económica: Implantación: Inconvenientes: Requiere gran superficie de terreno. No se obtiene compost de gran calidad. Condiciones climáticas deben ser favorables. Para ciudades con poblaciones superiores a los 20.000 habitantes se deben considerar otras alternativas Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Observaciones: Está comercializado, pero depende de las condiciones climáticas de la zona, los días de exposición de los lodos y las características del lodo. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Agrónomo VERMICOMPOSTAJE Estabilización de residuos orgánicos aprovechando la capacidad detritívora de las lombrices en combinación con microorganismos para obtener un vermicompost con gran contenido de nutrientes. Metodología Combinación entre el compostaje y la acción controlada de las lombrices. Sólo hay que mantener una adecuada humedad del material orgánico. Primero, los restos orgánicos son descompuestos y, posteriormente, estos son digeridos por las lombrices. El proceso tiene lugar en vermicompostadores que son dispositivos estancos, ventilados y opacos donde las lombrices no se escapan y donde se favorecen las condiciones para poder vivir. El fango no necesita pretratamiento previo ni secado, pero sí preparación del fango para alimentar a las lombrices y que permita su desplazamiento, además de tener que estar aireado porque una elevada concentración de amonio es tóxica para las lombrices. Es ventajoso cuando la biodegradabilidad es compleja. Ventajas: Obtención de un abono orgánico de gran calidad y valor añadido. Se consigue rendimientos de cosecha de los cultivos similares Dificultad: e incluso superiores a los que ocasiona el compost. Técnica de bajo costo. Idoneidad: No precisa gran consumo de energía. No produce olores. Tolera amplios rangos de temperatura y humedad. Viabilidad económica: Ahorro en mano de obra por no necesitar volteos. Mejora la resistencia natural de las plantas a algunas plagas, Implantación: al igual que si se adicionan aditivos. Posee una gran biodiversidad microbiana y puede aportar así una mayor capacidad metabólica para la degradación de contaminantes orgánicos. Los excedentes de lombrices se pueden comercializar para alimentación animal. Observaciones: Esta comercializado, sobre todo con lombrices rojas californianas. No muy difundido por necesitar inicialmente capital de riesgo. Puede Inconvenientes: usarse para procesar otros residuos orgánicos generados en la región. Mayor especialización del personal. Inversión en la cría de lombrices o su adquisición. Manejo de otros subproductos. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Suelo ACONDICIONADOR DE SUELOS Los lodos generados en los procesos de tratamiento de aguas residuales, se consideran inductores de mejoras condiciones químicas y físicas del suelo, debido a la incorporación de materia orgánica y como en las fuente potencial de macronutrientes y micronutrientes por lo que podrían resultar buenos agentes acondicionadores de suelos. Metodología Incorporación de lodos a los suelos tanto directamente, como compostados o mezclados con otro tipo de residuos, generalmente vegetales, para obtener productos de menor carga contaminante. Confiere una alta porosidad al suelo mejorando su estructura o bien puede adicionarse materiales cementantes que retengan los contaminantes del suelo. Lodos secos lo más estabilizados posibles, por lo que se deben utilizar lodos digeridos que cumplan con la normativa para usos agrarios. Ventajas: Técnicamente sencillo. Bajo coste. Mejora de las características físicas, químicas y biológicas del Dificultad: suelo. Mayor facilidad para el laboreo. Idoneidad: Mejor suministro de oxígeno por la mejora de las características del suelo. Aumenta la permeabilidad del suelo y por tanto facilita el Viabilidad económica: suministro de agua. El suelo tiene mayor resistencia a la erosión. Implantación: Aporta nutrientes (N, P, K) al suelo. Inconvenientes: Observaciones: Se utiliza comercialmente para Olores emitidos. los Aumento de la salinidad del suelo. fabricación de papel prensa a partir de papel Riesgo de lixiviación de nitratos si hay exceso de abono. reciclado y con lodos compostados. Riesgo de la contaminación de aguas superficiales y de Similares valorizaciones: Reforestación de suelos áridos, percolación profunda. Si no está lo suficientemente estabilizado existe posibilidad de transmitir enfermedades o afectar al cultivo. lodos destintado generados en la Regeneración de suelos contaminados (microorganismos transforman los contaminantes del suelo en productos inocuos), etc. En definitiva, restauración de espacios degradados. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. de Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Suelo RESTAURACIÓN DE CANTERAS. Reforestación o (recuperar suelos forestales degradados) Utilización de lodo cuando se controla la erosión de zonas restauradas y se quiere favorecer un rápido recubrimiento vegetal, se considera el lodo como una enmienda orgánica. Metodología Realizar una evaluación de la zona y después mezclar materiales de rechazo de las canteras con la enmienda orgánica para mejorar la fertilidad de las tierras. Dejar reposar unos días para que se equilibre la mezcla y su manipulación sea más fácil, y finalmente se extiende dotando al suelo de un contenido mínimo de materia orgánica. Lodos lo más estabilizados posibles, por lo que se deben utilizar lodos digeridos que cumplan con la normativa para usos agrarios. Ventajas: Dificultad: Técnicamente sencillo. No supone un gran coste. Idoneidad: Mejora la estructura del suelo. Estimula la actividad microbiana en el suelo. Viabilidad económica: Aporta nutrientes (N, P, K) al suelo. Mejora la retención de agua. Implantación: Inconvenientes: Manipulación de Observaciones: Práctica limitada en la actualidad por grandes cantidades mezclar restos cantera y enmienda orgánica. Olores emitidos. Aumento de la salinidad del suelo. por desconocimiento del sector, pero comprobadas sus ventajas. Posibilidad de reutilización de tierras de rechazo poco fértiles, en caso de carencia de tierra vegetal. Similares valorizaciones: Reforestación de suelos áridos, Recuperación de suelos contaminados (microorganismos transforman los contaminantes del suelo en productos inocuos), etc. En definitiva, restauración de espacios degradados. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Suelo REVEGETACIÓN DE TALUDES Utilización de lodo como sustrato seco semillado en lugares áridos donde las características agronómicas del terreno son muy desfavorables y conseguir un efecto directo en la reducción de la erosión de los terraplenes, además de proporcionar a los suelos estabilidad estructural y mantener su porosidad. Metodología Se trata de adicionar semillas para fijación y revegetación de taludes mediante tres posibles presentaciones: forma granulada, compactada a las que se añaden sustancias aglutinantes o materiales cementantes y en forma de loseta compactada. Los métodos de aplicación pueden ser mediante hidrosiembra (mejorando la estabilización), proyectado en seco o proyectado por vía húmeda. Lodos lo más estabilizados posible, por lo que se deben utilizar lodos digeridos que cumplan con la normativa para usos agrarios. Ventajas: Técnicamente sencillo. Dificultad: Bajo coste. Mejora la retención de agua y disminuye la erosión. La vegetación que se desarrolla disminuye la erosión por Idoneidad: salpicaduras y además reduce el impacto ambiental causado por la construcción de caminos. Los materiales cementantes que pueden emplearse o las propias plantas que se desarrollen pueden actuar como elementos fijadores de las sustancias potencialmente Viabilidad económica: Implantación: contaminantes contenidas en los lodos. La capacidad fertilizante de los lodos favorece el crecimiento de vegetación. Inconvenientes: Olores emitidos. Posibles lixiviados ingresan fácilmente en los cursos de agua de la zona por las fuertes pendientes de los taludes y es posible que arrastren sustancias contaminantes de los lodos. Si la relación C/N es alta debe aportarse una fuente de nitrógeno que favorezca el rendimiento. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Observaciones: Como aplicación reduce el impacto ambiental causado por la construcción de caminos. Aplicaciones industriales: Lodos del reciclado del papel prensa con la ventaja de que contienen organismos con intensa actividad celulolítica que aceleran la germinación de semillas y su alto contenido en carbonato cálcico es ideal para recuperar suelos ácidos. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Suelo BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS Utilización de lodo como esponjante para favorecer la actividad bacteriana en la recuperación de suelos contaminados por hidrocarburos, metales pesados, etc. Metodología Se trata de acelerar la tasa de degradación natural de hidrocarburos, etc. adicionando lodos que aporten nitrógeno y fósforo o bien añadir lodos compostados mediante compostaje dirigido que están enriquecidos en microorganismos capaces de biodegradar compuestos orgánicos acelerar la recuperación de para suelos contaminados. El proceso de degradación requiere control de variables operacionales tales como nutrientes, humedad y oxígeno. Lodos lo más estabilizados posibles, por lo que se deben utilizar lodos digeridos que cumplan con la normativa para usos agrarios. Ventajas: Técnicamente sencillo. Bajo coste. Mejora la retención de agua y disminuye la erosión. No transfiere los contaminantes de un medio a otro, Dificultad: Idoneidad: como ocurre en otras tecnologías. La capacidad fertilizante de los lodos favorece el Viabilidad económica: crecimiento de vegetación. Implantación: Inconvenientes: Observaciones: Si se realiza compostaje dirigido Olores emitidos. para un compuesto tóxico en particular, el proceso Posibles lixiviados. requiere de un estudio previo mediante el cual optimizar el proceso, con la selección de aquellos microorganismos capaces de degradarlo. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Materiales de construcción LADRILLOS ECOBRICK® Obtener materiales de construcción ligeros, a partir de reciclaje cerámico de lodos de depuradora para lograr, además, aislamiento térmico y acústico. Metodología Formar ladrillos como mezcla de lodo de depuradora y residuo forestal para disminuir la plasticidad, y arcilla. Tras la cocción se crean unos poros cerrados que darán lugar a propiedades de aislamiento, la materia orgánica se destruye y los compuestos inorgánicos quedan inertizados en la matriz cerámica. Se pueden utilizar residuos muy ligeros, básicamente orgánicos y con toxicidad limitada, pero tiene interés cuando el lodo contiene metales pesados por la ventaja del proceso de ceramización, ya que en ese caso el lodo no se puede emplear como compost. No es necesario pretratamiento, pero se puede llevar a cabo a partir de lodo seco o incinerado. Ventajas: Técnica sencilla. Dificultad: Obtención de un material ecológico. Aislamiento térmico y acústico elevado debido a su Idoneidad: porosidad. Disminución de la densidad y de la resistencia mecánica a Viabilidad económica: la compresión del ladrillo, debido a la porosidad. Bajos costes de transporte por su menor densidad. Bajo consumo energético en su cocción o secado. Implantación: No requiere personal especializado. Inconvenientes: Durante el secado y cocción del material se emiten olores Observaciones: Proceso listo para fabricación a provenientes de pequeñas concentraciones no tóxicas de escala industrial tras estudios y pruebas a escala compuestos orgánicos volátiles. piloto. Proceso registrado y con marca propia. Se deben conocer las interacciones que se desarrollarán Valorizaciones similares: Si se mezcla el lodo con cal entre los minerales de arcilla y los diversos componentes del y cemento se construyen elementos de seguridad vial, fango. relleno para señalizaciones y apantallamientos. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Materiales de construcción FABRICACIÓN DE HORMIGÓN Emplear lodo de depuradora junto con cemento Pórtland para formar una estructura sólida y porosa que estabilice y solidifique los residuos. Metodología Mezclar lodos de depuradora como materia prima junto a cemento e incluso restos procedentes de derribo, ya que el cemento consta principalmente de óxidos de calcio, silicio, aluminio, hierro, magnesio, sodio y potasio, y sulfato de calcio, de tal forma que, por el proceso de hidratación, con pH básico, se favorezca la solidificación física y química de los residuos. Interesa lodo con contaminantes tóxicos ya que no puede ser compostado. El lodo seco térmicamente y digerido anaeróbicamente es el que más se utiliza. Según el porcentaje de lodo utilizado se obtienen hormigones resistentes o pobres. Ventajas: Garantiza la inertización y la reducción de contaminantes en el medio. Baja inversión porque se adapta a la industria cementera. Dificultad: Reducción de costes en industria cementera al ahorrar en materias primas. Idoneidad: Mejora la resistencia mecánica del material ya que compacta y densifica la estructura interna del material, disminuyendo su Viabilidad económica: porosidad. Mejora la deformación del material. Mejora la resistencia a la compresión. Implantación: No necesita personal especializado. Inconvenientes: El contenido de materia orgánica actúa como retardador del fraguado. Afecta negativamente a la resistencia del cemento. Algunos metales pesados intervienen en las reacciones de endurecimiento. La presencia de minerales arcillosos puede afectar a la durabilidad del hormigón o pieza prefabricada. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Observaciones: Esta técnica está en uso a nivel de proyecto, pues ya está demostrada en laboratorio, y se está desarrollando para pavimentos de hormigón. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Valorización energética DIGESTIÓN ANAEROBIA. Obtención biogás Mediante proceso de fermentación anaeróbica de los componentes orgánicos de los residuos, denominado metanización, se produce un biogás rico en metano y CO2, para la generación de energía renovable. Metodología Se trata de un proceso térmico a baja temperatura (rango mesófilo o termófilo) que se lleva a cabo en digestores, donde la fermentación es producida por bacterias que se desarrollan en atmósferas sin oxígeno. En los digestores se deben controlar ciertas condiciones de pH, presión y temperatura a fin de que se pueda obtener un óptimo rendimiento de la reacción anaeróbica. Se emplea cuando hay una gran proporción de compuestos orgánicos, de poluciones biodegradables, de nutrientes inorgánicos y de sustancias tóxicas. El digestor de lodos es aconsejable para lodos con un porcentaje de sequedad inferior al 50%, ya que el agua es necesaria para desarrollar este tipo de reacciones. Puede incorporar otros sustratos para aumentar el rendimiento de obtención de biogás. Ventajas: Mayor reducción de volátiles. Reduce microorganismos en menor tiempo que otros tratamientos, disminuyendo el riesgo de enfermedades. Disminuye las emisiones de gases de efecto invernadero. Reduce los olores producidos por la descomposición de la Dificultad: materia orgánica. El biogás es rico en metano y con alto poder energético Idoneidad: para su uso como combustible, transformarse en electricidad, Viabilidad económica: etc. Rendimientos económicos de la comercialización de los subproductos generados. Implantación: Inconvenientes: Para grandes instalaciones. Complejidad tecnológica por la sensibilidad a alteraciones biológicas. Observaciones: Proceso muy estudiado y utilizado. Interesa en continuo. Posibilidad de recuperar nutrientes a Tiene elevados costes de inversión. partir de los efluentes líquidos procedentes del proceso. El proceso puede verse afectado por metales tóxicos, que Se han incorporado opciones para incrementar la producción de biogás: pretratamientos como hidrólisis térmica; ultrasonidos; rango termófilo; digestión en dos etapas; codigestión; y digestión de alto rendimiento. afecten a los microorganismos. Posibilidad de formación de espumas y depósitos minerales en el equipo. Potencial producción de olores de sulfhídrico. Peligrosidad de los gases inflamables producidos. Necesita personal especializado. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Supone aumento de numerosas mejoras. inversión, pero aporta Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Valorización energética HORNO DE CEMENTERA Utilizar lodos de depuradora como sustituto de combustibles fósiles en la fabricación de cemento. E incorporar la materia mineral del lodo al clinker. Metodología El fango seco, como combustible alternativo, se introduce en hornos de fabricación de clinker junto con el combustible habitual o no para la producción de cemento. El lodo necesita un tratamiento de presecado para adicionarse al horno con un porcentaje de sequedad superior al 50%. No hay impacto añadido por el uso de lodo u otros residuos industriales. Ventajas: Dificultad: Proceso técnicamente sencillo. Ahorro en materias primas. Idoneidad: Ahorro en el balance energético de la planta. Reduce la emisión de los gases de efecto invernadero a la atmósfera. Viabilidad económica: Destrucción total de compuestos orgánicos por las altas Implantación: temperaturas. Inconvenientes: Es una alternativa costosa económicamente. Gasto en construir nuevas instalaciones en la industria para Observaciones: Práctica asentada. Es una valorización experimentada y empleada en plantas a el nuevo combustible. Necesidad de instalación de sistemas de control de emisiones acordes con la incineración de residuos peligrosos. nivel industrial tras estudios positivos. Empleo de numerosos residuos, principalmente peligrosos. No más hay efectos negativos en cuanto a emisiones en el contaminantes que los regulados para la fabricación de medio ambiente ni riesgos resultantes para la salud cemento mediante combustibles fósiles. humana por su empleo. Valores límite de emisión mas estrictos Requiere personal cualificado. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. y para Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Valorización energética INCINERACIÓN Combustión con la que generar energía térmica y eléctrica, sustituyendo parcialmente a los combustibles fósiles. Metodología Es una oxidación de la materia orgánica que tiene lugar con exceso de oxígeno. Se hace en hornos de lecho fluidificado y se aprovecha la capacidad calorífica del fango (proceso autotérmico). De esta forma se recupera energía y se obtienen cenizas como producto final, que pueden ser utilizadas en otros procesos. Es un proceso térmico a alta temperatura y requiere un elevado porcentaje de materia seca, aunque no un pretratamiento. Ventajas: Dificultad: Proceso muy conocido y de elevada implantación. Producción de energía eléctrica y calorífica de hasta el 85%. Idoneidad: Ahorro de combustibles fósiles. Reduce el residuo un 90%. Viabilidad económica: Implantación: Inconvenientes: Sistema bastante caro. Eventuales problemas de olores y humos. Observaciones: Genera productos inquemados no oxidados. utilizada, pero se intenta dejar atrás por sus Emisión de metales pesados y óxidos de metales. inconvenientes. Emisión de CO2. Producción de escorias y cenizas. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Es una opción ampliamente Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Valorización energética -Investigación- GASIFICACIÓN Conversión termoquímica que genera un gas combustible de moderado poder calorífico a elevada temperatura, a partir de un sólido con carácter orgánico sustituyendo totalmente a los combustibles fósiles. Metodología El proceso de gasificación tiene lugar en un gasificador de lecho fluidizado donde tiene lugar una combustión parcial en una atmósfera reductora y que abarca tres etapas: oxidación primaria, producción del gas de síntesis y oxidación del gas de síntesis. Dicho gas de síntesis producido, una vez lavado, puede ser valorizado energéticamente para producción de calor aprovechable en el secado del propio lodo y para producción combinada calor/electricidad. Es un proceso térmico a alta temperatura que exige que los fangos ya deshidratados reduzcan su contenido en agua, por lo que debe secarse previamente hasta llegar al 2025% de humedad. pretratamiento previo. Admite todo tipo de residuos, pero necesitan de un Ventajas: Plantas de menor tamaño. Bajas emisiones, no contribuye al efecto invernadero. No consume combustible fósil. Bajo impacto ambiental, con respecto a la combustión. Buenos rendimientos. Dificultad: Idoneidad: Recuperación energética elevada (85%). Menor cantidad de gas residual que en la incineración. Viabilidad económica: Inconvenientes: Implantación: Costes e inversión elevados. No es de aplicación universal. Problemas de generación de alquitranes. Problemas de limpieza del gas de síntesis, etc. Mejoras: Gasificación a altas temperaturas Genera producto inquemados no oxidados. - La gasificación a alta temperatura permite inertizar total y definitivamente los residuos más contaminantes. - La alta temperatura necesaria para una Observaciones: Tecnología aún en desarrollo. Es gasificación de este tipo se consigue mediante un proceso compatible y complementario de otras - No requiere tratamiento de gases de cola. tecnologías. antorchas de plasma. - Operación a presión atmosférica, lo que reduce los costes de inversión y de operación. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Tratamientos -Investigación- MATERIALES ADSORBENTES Utilizar lodos de depuradora para obtener materiales adsorbentes (carbón activado) eliminando los compuestos causantes de olores, como sulfhídrico o adsorción de metales pesados, como plomo y cromo. Metodología Se trata de un proceso a alta temperatura (gasificación y pirólisis) donde se produce primero la activación química del residuo con hidróxidos alcalinos para obtener materiales adsorbentes con superficies específicas cercanas a las del carbón. Las elevadas eficiencias de eliminación se atribuyen básicamente a la presencia de especies catalíticamente activas tales como los óxidos mixtos de calcio y hierro determinados por DRX en las muestras tratadas térmicamente. Se ha estudiado para lodos de EDAR´s hasta el momento, siendo necesario un tratamiento térmico previo. Los materiales resultantes también son muy atractivos para ser utilizados como adsorbentes/ catalizadores de otros contaminantes (COVs, Hg, NH3...). Ventajas: Dificultad: Capacidad de eliminación elevada que se puede comparar a carbones y materiales adsorbentes comerciales. Se evita que grandes cantidades de lodo se depositen en los vertederos. Cerrar el ciclo utilizando los lodos para adsorber olores de Idoneidad: Viabilidad económica: la planta de tratamiento de aguas residuales. Implantación: Inconvenientes: Desarrollo de la porosidad puede ser bajo. Observaciones: A nivel de investigación en laboratorio, se ha de estudiar su coste De aplicación en aguas residuales de la industria cervecera. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Inertización VITRIFICACIÓN Obtener un residuo final estable química, térmica y radiactivamente, formando enlaces moleculares difíciles de romper. Metodología El proceso consiste en mezclar un formador de vidrio y un modificador del retículo. El conjunto se echa en un horno que se calienta hasta llegar a la fusión total. Una vez el líquido ha adquirido una viscosidad baja, se vierte sobre agua. El enfriamiento brusco colapsa la estructura vítrea y la convierte en un sólido inerte. Se puede decir, que la vitrificación consiste en la fabricación de un vidrio lo más resistente a la lixiviación realizando la fusión en hornos convencionales u hornos eléctricos. La vitrificación es una tecnología que parte de materiales inorgánicos. Por lo tanto, el fango que se utiliza para este proceso debe someterse, una vez seco, a un tratamiento previo para eliminar la fracción orgánica mayoritaria. Sólo interesa para residuos altamente tóxicos. Ventajas: Dificultad: No hay peligro de lixiviación. Si se emplea fusión eléctrica no se generan gases que deban ser depurados. Mayor calidad y homogeneidad del material fundido si se emplea fusión eléctrica. Idoneidad: Viabilidad económica: Implantación: Inconvenientes: Costes de inversión, operación y mantenimiento elevados. Alto coste energético. Observaciones: Proceso desarrollado y utilizado Baja eficiencia calorífica si no se emplea fusión eléctrica. principalmente para residuos de elevada peligrosidad, La materia orgánica es uno de los principales problemas en la como los radiactivos. Este proceso se puede unir con fabricación de vidrio convencional. Emisiones de material particulado, pero en hornos eléctricos son mínimas. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. la incineración u otros. Otra alternativa es obtener pantallas reflectantes acústicas o utilizar los residuos inertes para el relleno de taludes. Valorización de lodos de industrias alimentarias Campo.- Inertización INCINERACIÓN SIN RECUPERACIÓN DE ENERGÍA Obtener un residuo final estable química, térmica y radiactivamente. Se emplea para lodos de características especiales o cuando se generen pequeños volúmenes que no haga rentable la recuperación de energía. Metodología Proceso de combustión controlada de la materia orgánica con exceso de oxígeno en un horno de funcionamiento discontinuo o continuo que transforma el residuo en gases y material inerte (cenizas y escoria). No es un método de eliminación completo, ya que tanto el material inerte como los gases han de ser tratados. Indicado para lodos especiales de naturaleza tóxica, con contaminantes difíciles de eliminar, residuos hospitalarios, etc. Es un proceso térmico a alta temperatura y requiere un elevado porcentaje de materia seca, aunque no un pretratamiento. Dificultad: Ventajas: Proceso implantado. Gran reducción de volumen del lodo a tratar. Ahorro de combustibles fósiles. Idoneidad: Viabilidad económica: Implantación: Inconvenientes: Costes de inversión y explotación elevados. Puede requerir combustible adicional si el PCI es inferior a 1000 kcal/kg. Emisiones de gases contaminantes. Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. Observaciones: Parte de las cenizas y escorias puede aprovecharse y el resto puede emplearse en el relleno de carreteras, … Generar RESIDUOS es inevitable pero se pueden APROVECHAR INDUSTRIA AGROALIMENTARIA AGRICULTURA RESIDUOS ORGÁNICOS COMPOSTAJE ABONOS ORGÁNICOS OBTENCION DE ENERGÍA OBTENCION DE EXTRACTOS RESIDUOS Estos residuos todavía valen Para más información contacte con Luis Miguel Ayuso García, CTC. ayuso@ctnc.es Consejo Superior de Investigaciones Científicas Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura Dpto Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos.