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• Wilmer Rurush Tolentino

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UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO

INGENIERIA SANITARIA

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN I. GENERALIDADES 1.1. TITULO “COMPARACION DE COMPOSTERAS CIRCULARES Y RECTANGULARES UTILIZANDO RESIDUOS SOLIDOS DOMESTICOS EN LA PRODUCCCION DEL COMPOST “ 1.2. PERSONAL INVESTIGADOR: PARTICIPANTE

DEPARTAMENTO

FACULTAD

CATEGORÍA

CÓDIGO

RETUERTO ACERO MAIKOL OLIVER ROSALES HUINCHO JOSE

Ingeniería

Ciencias del

Estudiante

112.0704.044

sanitaria

ambiente

Ingeniería

Ciencias del

Estudiante

151.0704.825

sanitaria

ambiente

RURUSH TOLENTINO WILMEER SANCHEZ PEREZ FRANZ

Ingeniería

Ciencias del

Estudiante

131.0704.075

sanitaria

ambiente

Ingeniería

Ciencias del

Estudiante

091.0704.054

sanitaria

ambiente

1.3. TIPO DE INVESTIGACIÓN 1.3.1. De acuerdo a la orientación: 1.3.1.1.

Básica El presente trabajo de investigación es básico ya que esta consiste en ampliar el conocimiento de una manera sistemática y metódica.

1.3.2. De acuerdo a la técnica de contrastación: 1.3.2.1.

Explicativa Debido a que los datos que se obtendrán serán experimentalmente, estas según las condiciones que necesitemos para la investigación.

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1.4. RÉGIMEN DE INVESTIGACIÓN: 1.4.1. Libre

Debido a que fue elegido por los integrantes del grupo de manera libre según nuestro interés.

1.5. LOCALIDAD E INSTITUCIÓN DONDE SE EJECUTARÁ EL PROYECTO. 1.5.1. Localidad: Casa del alumno Retuerto Acero Maikol Oliver, Av. Los Eucaliptos Jrn. Los Quizuares – Shancayan - distrito de Independencia Huaraz, departamento de Ancash. 1.5.2. Institución: Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo – laboratorio de Ciencias del Ambiente. 1.6. CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO ETAPAS Semanas

OCTUBRE 1

2

X

X

3

4

NOVIEMBRE

DICIEMBRE

1

1

2

3

4

2

3

4

ENERO 1 2 3 4

Recolección de datos, Elaboración y entrega del plan de investigación. Corrección y entrega del plan. Obtención de composteras circulares y rectangulares.

X X

Obtención la muestra de los residuos sólidos orgánicos domésticos.

X

Trituración y homogenización de los residuos sólidos domésticos.

X

Compostificación y almacenamiento. Obtención y análisis de los resultados e interpretación. PROCESOS BIOLOGICOS

X x

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Desarrollo del informe final Sustentación del trabajo de investigación.

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x x

1.7. FECHA DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN:  Fecha de inicio: Octubre del 2017  Fecha de término: Enero del 2018 1.8. RECURSOS DISPONIBLES: 1.8.1. Personal:  Técnico de laboratorio de ciencias del ambiente y la Blga. Polo Salazar Rosario docente del curso.

1.8.2. Materiales y equipos:  Baldes de pintura de 4 litros.  Cajas de fruta  Taladro  Wincha  Regla  Marcador  Tubos de ventilación(PVC)  Hojas secas  Tierra negra  Abono  Pala  Residuos sólidos orgánicos domésticos (cascaras de papa sancochada y cruda, cascara de huevo, residuos de ensaladas, restos de arroz cocido, restos vegetales de verduras, bolsas de té.) 1.8.3. Locales:  Laboratorio de Ciencias de Ambiente que se encuentra en el pabellón B, aula B302 de la Ciudad Universitaria – UNASAM, Shancayan, distrito de Independencia, provincia de Huaraz, departamento de Ancash.

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1.9. RECURSOS NO DISPONIBLES Y PRESUPUESTO: 1.9.1. Autofinanciación:

MATERIALES CAJAS BALDES INTERNET E IMPRESIONES

1.10.

CANTIDAD 4 2 …………………

PRECIO (Soles) Und. total 1.00 4.00 5.00 10.00 7.00 ----Total acumulado: 21.00

FINANCIACIÓN:

1.10.1.

Con recursos universitarios: La Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo nos proporcionará el Laboratorio de Ciencias del Ambiente para utilizar los materiales y equipos disponibles, de esta forma concretar el proyecto de investigación.

1.10.2.

Con recursos externos: Los recursos no disponibles serán financiados por cada alumno perteneciente al grupo de trabajo.

II. PLAN DE INVESTIGACIÓN 2.1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACION 2.1.1. ANTECEDENTES: En nuestro país se produce grandes toneladas de basura orgánica e inorgánica, que se mezclan indiscriminadamente, y aunque existen programas de separación de basura, hasta el día de hoy los camiones colectores siguen mezclando todo tipo de residuos, con ello se evita que se aprovechen materiales útiles que pueden ser comercializados, reutilizados o procesados. Existen diferentes alternativas para

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reutilizar basura orgánica, una de ellas es el compostaje, que utiliza la materia orgánica generada a partir de diferentes actividades desarrolladas por el ser humano, la cual es desperdiciada en tiraderos, en lugar de ser aprovechada en la regeneración de suelo agrícola, como sustrato para jardines y/o macetas. 2.1.2. JUSTIFICACION: La mala disposición de los residuos sólidos orgánicos domésticos genera diversos problemas para la salud pública y el medio ambiente. Actualmente el hecho de que la gestión de residuos sólidos sea una inmensa cantera de oportunidades de negocio para cualquier país, provoca que en muchas situaciones se olviden los fundamentos biológicos del compostaje. La gestión de la mayoría de residuos orgánicos puede plantearse a través de su utilización en suelos de distintos tipos y usos, pero estableciendo claramente cómo elegir los que pueden ser aplicados directamente o los que deben previamente tratarse. El fuerte incremento en la producción de residuos sólidos orgánicos y la dificultad y el costo de verterlos en lugares adecuados, favorece el intento de usar los suelos como vertederos encubiertos. 2.2. PROBLEMA: La mala disposición de los residuos sólidos domésticos orgánicos genera diversos problemas para la salud pública y el medio ambiente. ¿Las composteras circulares serán más eficientes que las composteras rectangulares en la obtención compost? 2.3. OBJETIVOS: 2.3.1. Objetivo general:  Comparar la eficiencia de composteras circulares y rectangulares en la obtención del compost. 2.3.2. Objetivo específico:  Determinar los parámetros fisicoquímicos (Temperatura, PH, Humedad), que permiten el crecimiento de microorganismos para producción de compost.  Comparar la eficiencia de la degradación de residuos sólidos domésticos en la producción de compost en condiciones anaeróbicas y aeróbicas. PROCESOS BIOLOGICOS

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2.4. MARCO TEÓRICO: DEFINICIONES:  COMPOSTAJE: El compostaje es un proceso dinámico, biológico, aerobio y en consecuencia termófilo donde se necesita: materia orgánica población microbiana inicial y las condiciones óptimas para que esta se desarrolle con multiplicidad de funciones y actividades sinérgicas y para ello deberá mantener una serie de equilibrios: aire/agua, biopolímeros y nutrientes. Abate A. 1996. Seminario Internacional sobre el tratamiento y reciclaje en agricultura de los subproductos de la industria oleícola. Lecce 1996. Italia  COMPOSTERA: La compostera es el artefacto donde se disponen los residuos orgánicos. En algunos casos el artefacto es un pozo en el suelo o directamente sobre el mismo. El artefacto busca garantizar los factores que garantizan un compostaje eficiente (con adecuada humedad, temperatura y aireación). Existen distintas composteras o sistemas de compostaje, a continuación, se describen los principales modelos. Ferruzzi C. 1987. Manual de Lombricultura. Ediciones Mundi-Prensa, Madrid, 138p.  TAMAÑO DE PARTICULA: A menor tamaño de partícula, mayor es la superficie de contacto con los microorganismos y consecuentemente se clasifica en la degradación de la materia orgánica. Además, facilita la homogenización y mezcla de los materiales.  NUTRIENTES: Además de C, N, P y K existen micronutrientes, estos tienen un importante papel en la síntesis de enzimas, metabolismo de los microorganismos y los mecanismos de transporte intra y extracelular.El carbono es necesario en la síntesis celular para la formación del protoplasma, lípidos, grasas y carbohidratos constituye el 50 % de las células. De los microorganismos y el 25% del anhídrido carbónico que se desprende en la respiración el nitrógeno es un elemento esencial para la reproducción celular debido a la naturaleza proteica del protoplasma.

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 MATERIA ORGANICA: Durante el compostaje la materia orgánica tiende a descender debido a su mineralización y a la consiguiente pérdida de carbono en forma de anhídrido carbónico; pueden llegar a 20% en peso de la masa compostada. Este descenso transcurre en dos etapas. En la primera se produce un rápido decrecimiento de los carbohidratos. En la segunda etapa se van degradando lentamente y/o transformando en compuestos húmicos. Yepsen, R.B. Yepsen, R.B. sen, R.B. 1984. P. 267-271 In: The encyclopedia of natural insect and disease control. Revised Edition. Rodale press.  RESIDUOS ORGÁNICOS: Son biodegradables (se descomponen naturalmente). Son aquellos que tienen la característica de poder desintegrarse o degradarse rápidamente, transformándose en otro tipo de materia orgánica. Ejemplo: los restos de comida, frutas y verduras, sus cáscaras, carne, huevos.  Aproximadamente el 50% de los residuos domiciliarios son orgánicos. En los rellenos sanitarios las bacterias los descomponen y producen un líquido que al mezclarse con agua de lluvia y otros desechos, forman una sustancia conocida como lixiviado. Esta se acumula en la parte inferior de los vertederos y puede filtrarse hasta llegar a aguas subterráneas, contaminándolas.  Si separamos los residuos orgánicos, y evitamos que lleguen a los rellenos sanitarios, se reduce la contaminación por lixiviado. Así también se requiere menos transporte para la recolección, ahorrando emisiones de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera.  Para generalizar, podemos decir que los residuos domiciliarios se dividen en orgánicos y no-orgánicos o inorgánicos.  RESIDUOS NO ORGÁNICOS (O INORGÁNICOS): Son los que por sus características químicas sufren una descomposición natural muy lenta. Muchos de ellos son de origen natural pero no son biodegradables, por ejemplo, los envases de plástico. Generalmente se reciclan a través de métodos PROCESOS BIOLOGICOS

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artificiales y mecánicos, como las latas, vidrios, plásticos, gomas. En muchos casos es imposible su transformación o reciclaje; esto ocurre con el termopar, que seguirá presente en el planeta dentro de 500 años. Otros, como las pilas, son peligrosos y contaminantes. JARAMILLO Jorge. 2003. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente; Efectos de la inadecuada gestión de Residuos sólidos; Universidad de Antioquía, Medellín.  EL COMPOST: El compost es el producto resultante de la degradación de material orgánico mediante el compostaje y está constituido principalmente por materia orgánica estabilizada, está libre de patógenos y semillas de plantas. Al ser aplicado al suelo produce mejoras en sus características físicas, químicas y biológicas. Algunas de sus características son: Color oscuro, casi negro Gran capacidad de retención de agua Olor parecido al de tierra húmeda Agrega nutrientes esenciales al suelo y no lo nitrifica ni acidifica como los fertilizantes químicos. PROCESO DEL COMPOSTAJE a) Etapa Mesofílica: El material de partida comienza el proceso de compostaje a temperatura ambiente y en pocos días (e incluso en horas), la temperatura aumenta hasta los 45°C. Este aumento de temperatura es debido a actividad microbiana, ya que en esta fase los microorganismos utilizan las fuentes sencillas de C y N generando calor. La descomposición de compuestos solubles, como azúcares, produce ácidos orgánicos y, por tanto, el pH puede bajar (hasta cerca de 4.0 o 4.5). Esta fase dura pocos días (entre dos y ocho días). b) Etapa Termofílica: Cuando el material alcanza temperaturas mayores que los 45°C, los microorganismos que se desarrollan a temperaturas medias (microorganismos mesófilos) son reemplazados por aquellos que crecen a mayores temperaturas, en su mayoría bacterias (bacterias termófilas), que actúan facilitando la degradación de fuentes más complejas de C, como la celulosa y la lignina. PROCESOS BIOLOGICOS

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Estos microorganismos actúan transformando el nitrógeno en amoníaco por lo que el pH del medio sube. En especial, a partir de los 60 ºC aparecen las bacterias que producen esporas y actinobacterias, que son las encargadas de descomponer las ceras, hemicelulosas y otros compuestos de C complejos. Esta fase puede durar desde unos días hasta meses, según el material de partida, las condiciones climáticas y del lugar, y otros factores. Esta fase también recibe el nombre de fase de higienización ya que el calor generado destruye bacterias y contaminantes de origen fecal como Escherichia coli y Salmonella sp. Igualmente, como se verá en el capítulo 3.4, esta fase es importante pues las temperaturas por encima de los 55°C eliminan los quistes y huevos de helminto, esporas de hongos fitopatógenos y semillas de malezas que pueden encontrarse en el material de partida, dando lugar a un producto higienizado. c) Etapa de Enfriamiento: Una vez que los nutrientes y energía comienzan a escasear, la actividad de los microorganismos termofílicos disminuye, consecuentemente la temperatura en la pila desciende desde los 75ºC hasta la temperatura ambiente, provocando la muerte de los anteriores y la reaparición de microorganismos mesofílicos al pasar por los 40-45ºC, estos dominarán el proceso hasta que toda la energía sea utilizada. d) Etapa de maduración: La temperatura y pH se estabilizan, si el pH es ácido nos indica que el compost no está aún maduro. El color del producto final debe ser negro o marrón oscuro y su olor a tierra de bosque, además ya no debemos reconocer los residuos iniciales. Algunos compostadores poseen sistema de volteo. Este ayuda a mantener la concentración de oxígeno, porosidad, temperatura y humedad uniforme en toda la pila de residuos ya que, los materiales próximos a la superficie tienden a recibir mayor aporte de oxígeno, pero alcanzan menos temperatura mientras que los materiales del interior poseen menor porosidad debido a la presión de los materiales que les rodean y alcanzan mayor temperatura y humedad.

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FACTORES INFLUYENTES EN EL PROCESO Teniendo en cuenta que, en el proceso de compostaje, los responsables o agentes de la transformación son los seres vivos, todos aquellos factores que puedan limitar su vida y desarrollo, limitarán también al propio proceso. Los factores que intervienen son complejos, pero podemos señalar como más importantes la temperatura, el PH, la humedad, la aireación y la relación C/N o balance de nutrientes.  TEMPERATURA: Cada especie de microorganismos (bacterias, hongos, etc.) tiene una temperatura óptima de desarrollo. El grupo que resulte favorecido por una temperatura concreta descompondrá la materia orgánica del residuo, utilizándola como fuente de energía y de obtención de materiales para reproducirse. Se consideran óptimas las temperaturas del intervalo de 35ºC a 55ºC para conseguir la eliminación de patógenos, parásitos y semillas, aunque a veces estas temperaturas sean superadas espontáneamente por la misma dinámica del proceso. A temperaturas excesivamente altas, muchos microorganismos interesantes para el compostaje mueren y otros no actúan. La transformación óptima sería con 15 días a 45ºC y después dejar subir la temperatura a 60-70ºC para higienizar.  PH: Afecta a todos los tipos y cantidades de microorganismos presentes en la masa sometida a compostaje. En general los hongos toleran un amplio rango de margen de pH (de 5 a 8) al contrario que las bacterias, que tienen un margen menor (de 6 a 7,5). Para regular el pH de los materiales de partida, podemos mezclar residuos del pH complementario. La variación de pH a lo largo del proceso de compostaje es importante. En la primera fase, la mesofílica, el pH puede disminuir por la formación de ácidos libres (la disminución sería mucho mayor en el caso de las fermentaciones anaeróbicas), pero después va aumentando. Subidas fuertes de pH pueden facilitar la pérdida de nitrógeno en forma amoniacal. El pH óptimo sería neutro, entre 7 y 8.

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 HUMEDAD: Este factor es indispensable para la nutrición de los microorganismos, ya que el agua es el medio en que se disuelvan los nutrientes. Teóricamente una descomposición aeróbica puede realizarse entre unos valores de humedad del 30 al 70%, siempre que se pueda asegurar una buena aireación, que dependerá tanto del método de aireación como de la textura del residuo o residuos utilizados (fibrosos, granulosos, pulverulentos, etc.) En la práctica del compostaje siempre se tiene que evitar una humedad elevada porque ocuparía el aire de los espacios entre partículas del residuo, y el proceso pasaría a ser anaeróbico. Por otra parte, si la humedad es excesivamente baja, disminuye la actividad de los microorganismos y el proceso se retrasa. La humedad disminuye debido a la alta temperatura a la que transcurre el proceso. Se consideran niveles óptimos, humedades del 40 al 60%, pero pueden cambiar si los materiales son más o menos fibrosos o más o menos compactos.  AIREACIÓN: El oxígeno es necesario para que los microorganismos puedan descomponer eficazmente la materia orgánica. Debe ser suficiente para mantener la actividad microbiana, sin que aparezcan condiciones anaerobias, que además de entorpecer el proceso, dan lugar a la aparición de olores y a un producto de inferior calidad. Por debajo del 10% se dan las condiciones anaerobias. Es el mínimo al que podemos mantener la compostera para que no inicie un proceso anaerobio. Obtener la cantidad de oxígeno necesaria por día y por masa de material es posible, pero hay que tener en cuenta que depende del tipo de material, de la textura y humedad, de si se voltea o no y de la frecuencia de volteo. La concentración óptima se encuentra entre el 5% y el 15% en volumen de O2. La aireación facilita la pérdida de CO2. El volteo de una pila de compostaje es necesario, no tan solo para airear, sino también para homogeneizar la mezcla e intentar que todas las zonas consigan una temperatura uniforme. Cada volteo consigue disminuir de 5ºC a 10ºC la temperatura, lo cual puede ser muy importante si se exceden los 60ºC.

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 RELACIÓN C/N: Los materiales introducidos en la compostera tienen que presentar nutrientes, pero más importante que las cantidades es la proporción existente entre el carbono y nitrógeno, lo que se conoce como relación C/N. Este aspecto es muy importante para que funcione el compostaje y para que se aprovechen y se retengan al máximo los nutrientes. La cantidad de carbono necesaria es considerablemente superior a la de nitrógeno, ya que los microorganismos la utilizan como fuente de energía (se pierde en forma de CO2) y porque está en el material celular en una cantidad muy superior a la del nitrógeno (necesario para la síntesis de proteínas). Se dice que una relación C/N entre 25/1 y 35/1 es la adecuada. Si la fermentación durante el compostaje es correcta, la relación C/N disminuirá a lo largo del proceso. Si el exceso de carbono es muy grande, la actividad biológica disminuye, y se alarga la fermentación. Si la relación C/N es muy baja se produce un fenómeno de autorregulación en el cual se pierde el exceso de nitrógeno como amoniaco. Es un fenómeno que no afecta negativamente al compostaje en si mismo, pero como consecuencia se pierden nutrientes. La mezcla de distintos residuos con distinta relación C/N puede solucionar este problema. Avendaño, D., Daniella, A., & Bonomelli, C. (2003). El proceso de compostaje. Formato PDF.(En línea). CL. Consultado, 10. 2.5.

HIPÓTESIS:

Las composteras rectangulares son más eficientes que las composteras circulares en cuanto a la obtención del compost en un ambiente aerobio. 2.6.

VARIABLES:  Variable dependiente: 

El compost.

 Variable independiente: 

Residuos sólidos orgánicos domésticos (cascaras de papa sancochada y cruda, cascara de huevo, residuos de ensaladas, restos de arroz cocido, restos vegetales de verduras, palomitas de maíz, bolsas de té.)

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2.7. -

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: Avendaño, D., Daniella, A., & Bonomelli, C. (2003). El proceso de compostaje. Formato PDF.(En línea). CL. Consultado, 10.

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JARAMILLO Jorge. 2003. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente; Efectos de la inadecuada gestión de Residuos sólidos; Universidad de Antioquía, Medellín.

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Aire/agua,

biopolímeros y nutrientes.

Abate

A. 1996.

Seminario

Internacional sobre el tratamiento y reciclaje en agricultura de los subproductos de la industria oleícola. Lecce 1996. Italia -

Qué es el compostaje. [Fecha de Consulta: 30 de septiembre 2017]. Disponible en: < http://www.compostadores.com/descubre-elcompostaje/que-es-el-compostaje.html>

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¿Qué es el compostaje? [Fecha de Consulta: 30 de septiembre 2017]. Disponible en:

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Manual de compostaje del agricultor. [Fecha de Consulta: 30 de septiembre 2017]. Disponible en:

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Manual de compostaje. [Fecha de Consulta: 30 de septiembre 2017]. Disponible en: < http://www.mapama.gob.es/es/calidad-y-evaluacionambiental/publicaciones/manual_de_compostaje_2011_paginas_124_tcm7-181450.pdf>

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El proceso de compostaje. [Fecha de Consulta: 30 de septiembre 2017]. Disponible en: < http://www.innova.es/lifeverd/proceso_cont2.htm>

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Factores que influyen en el proceso de compostaje. [Fecha de Consulta: 30 de septiembre 2017]. Disponible en:

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Factores que influyen en el proceso de compostaje. [Fecha de Consulta: 30 de septiembre 2017]. Disponible en:

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