El Servicio Nacional de Aprendizaje (SENA), regional Distrito Capital, sede Paloquemao, en función de ofrecer conocimientos a los colombianos, dispone de cuatro centros denominados: Centro de Gestión Industrial, Centro de Diseño y Metrología, Centro para la Industria de la Comunicación Gráfica y Centro Nacional de Hotelería, Turismo y Alimentos, los cuales están conformados por una infraestructura de ambientes de aprendizaje, así como de tecnologías de información y comunicación, donde se pueden encontrar establecimientos alimentarios y grandes cocinas que hacen parte de los ambientes de aprendizaje del hotel. La población estudiantil utiliza y consume a diario alimentos que generan gran variedad de residuos orgánicos. Como resultado de ello, se presentan dificultades durante su manejo interno como la acumulación y la mezcla con residuos inorgánicos, que ocasiona el dasaprovechamiento de los residuos orgánicos o que disminuya el potencial de aprovechamiento de otros materiales. A la vez, ello genera distintas problemáticas en el complejo. Algunas de las más comunes son deterioro del centro de almacenamiento temporal, malos olores, proliferación de vectores y lixiviados.

En consecuencia, al no aprovecharse los residuos orgánicos, su disposición final va a rellenos sanitarios, lo que dificulta aún más su manejo y operación. Todo esto evidencia la necesidad de aportar soluciones que reduzcan dichos efectos negativos.

A través del aprovechamiento de los residuos el ser humano puede abastecerse de recursos renovables y mitigar así grandes impactos ambientales. Los residuos orgánicos se generan en diferentes actividades humanas, como excretas, residuos de frigoríficos y mataderos o residuos urbanos de diferentes actividades productivas.

Entre las alternativas más frecuentes de aprovechamiento se encuentra la producción de abonos orgánicos a través de diferentes alternativas como el compostaje y el vermicompostaje. Con ello se busca obtener un producto final estable para mejorar las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo.

El compostaje, según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), es la mezcla de materia orgánica en descomposición, en condiciones aeróbicas (en presencia de oxígeno), que se emplea para mejorar la estructura fisicoquímica del suelo y proporcionar nutrientes. Este involucra procesos metabólicos complejos, realizados por microrganismos que, en presencia de oxígeno, toman el nitrógeno (N) y el carbono (C) presentes para producir su biomasa. Así mismo, en este proceso los microrganismos generan calor y sustrato sólido, para obtener así un producto estabilizado [1].

Durante el proceso de compostaje, los microrganismos desprenden calor medible a lo largo del tiempo. Por lo tanto, según la temperatura, se distinguen tres etapas principales de compostaje, además de una etapa de maduración. A continuación, se describen las etapas del proceso según el Manual de compostaje del agricultor, experiencias en América Latina de la FAO [2]:

En el proceso de compostaje y vermicompostaje es necesario controlar variables como: oxígeno, humedad, temperatura, pH, relación C/N y tamaño de partícula, para asegurar la degradación del material, el consumo de este por las lombrices y la buena calidad del producto final.

Teniendo en cuenta la acumulación de residuos en el complejo, se planteó como alternativa implementar un sistema de tratamiento de residuos orgánicos que reduzca el tiempo de precompostaje y vermicompostaje, a efectos de aprovechar los residuos biodegradables generados en el SENA-complejo Paloquemao, convirtiéndolos en abono. Este proceso consta del diseño y desarrollo de una planta procesadora de la cual se obtiene abono orgánico, que se caracterizó en cada etapa de elaboración. El aprovechamiento de los residuos orgánicos (figura 1) inicia con la reducción del tamaño de partícula que proviene de los centros de formación, a un tamaño entre los 2 y los 5 cm, acorde a lo propuesto por Albarracín, Roa, Solano y Montañez [3]. A continuación, se procede con la mezcla experimental de materiales que permitan una correcta relación C/N, necesaria para el proceso de precompostaje con tiempos de operación calculados a partir de las variables. Por último, el material precompostado se ingresa a las bandejas de vermicompostaje industrial y de ellos se obtiene un material que, de acuerdo con lo citado por López [4], le aporta propiedades antibióticas y potenciadores radiculares.

Figura 1

A partir de los cuarteos realizados en las unidades de almacenamiento temporal del SENA- complejo Paloquemao, se determinó la composición promedio de los residuos sólidos generados, que puede observarse en la tabla 3.

Tabla 3

Los residuos que principalmente se generan son orgánicos y plásticos y representan aproximadamente el 75% del total; sin embargo, el Plan de Gestión Integral de Residuos Sólidos cataloga los materiales plásticos como un material aprovechable, que dentro de las actividades adelantadas por el centro requieren su separación en la fuente para posteriormente ser entregados a asociaciones que realizan su valoración junto con materiales como papel, vidrio, cartón, entre otros.

A partir de la información recolectada en la primera etapa, se diseñó y puso en marcha la planta para el procesamiento de los residuos orgánicos generados, tal como se puede observar en la figura 3.

Figura 3

Durante el proceso de precompostaje de los residuos orgánicos se realizó el seguimiento a los parámetros más importantes en el proceso, como lo son: pH, humedad, temperatura, C y N, los cuales están ampliamente documentados de acuerdo con lo citado en su estudio por Oviedo, Marmolejo y Torres [10]. Ello permite comparar los resultados con valores teóricos que aseguran que el residuo permanece en una primera fase mesófila, en la que los residuos se mantienen en un rango de temperatura de 20 a 35 °C, tal y como lo exponen Campos, Peralta y Morales [11]. Esto con el fin de proporcionar un material que no esté totalmente degradado a las bandejas de vermicompostaje. La variación para las tres mezclas se observa en las figuras 4, 5 y 6.

Figura 4

Figura 5

Figura 6

La variación en el pH afecta el crecimiento de microrganismos en el proceso de compostaje. El pH alcalino es un parámetro importante para evaluar la madurez del compostaje y su estabilidad. Un pH ácido afecta la tasa de respiración de los microrganismos y reduce la tasa de degradación [12].

La evolución de la temperatura representa muy bien el proceso de precompostaje, pues se ha comprobado que pequeñas variaciones de temperatura afectan más la actividad microbiana que pequeños cambios de la humedad, pH o C/N [13] y la intención principal del proyecto se basa en evitar que los residuos alimenticios pasen de fase mesófila a la termófila para acelerar el proceso de digestión de las lombrices en la etapa de vermicompostaje.

En cuanto la humedad (figura 6), Iriri de Soto [14] cita que el agua es uno de los factores más importantes en el proceso de compostaje. Si su contenido es muy bajo, se detiene la actividad microbiológica del proceso; y si es muy alto, se dan condiciones anóxicas porque el agua desplaza al aire de los espacios libres existentes.

En cuanto a la relación C/N, el material fluctuó según lo esperado para el contenido biodegradable proveniente de los alimentos del complejo, con porcentajes de C del 16,25 % y de N del 0,65% al inicio, según el rango más alto analizado, a una relación de C: 14,44% y N: 1,01 % para la M2 en la fase de maduración del material. Ello proporciona una variabilidad significativa en las tres mezclas, como lo muestra la figura 7, que mantiene un rango favorable en cuanto a los nutrientes disponibles para el abono a lo largo del proceso dentro de la planta piloto, teniendo en cuenta lo establecido en las técnicas convencionales [2], [13], [15].

Figura 7

Una vez transcurridos 20 días en el proceso de precompostaje, el material se usó como alimento de las lombrices en el proceso de vermicompostaje bajo condiciones de ingreso a las bandejas de entre el 50 y el 70% de humedad, de 22 a 24 °C y un pH de 8 a 8,8, tal y como lo muestran las figuras de la 4 a la 6 y la figura 7 para C/N. Así, se obtuvo un producto final estabilizado en menor tiempo (32 días), en comparación con las técnicas tradicionales, que pueden estar alrededor de los 90 días, e incluso no alcanzar la maduración en este tiempo [16]. El producto obtenido se sometió a una caracterización que obtuvo los valores mostrados en la tabla 4.

Tabla 4

En los cuarteos mensuales desarrollados cada dos semanas a lo largo del 2017, se evidenció durante la primera fase que el potencial aprovechable del 30%, correspondiente al material orgánico, provenía sobre todo de las cocinas del Hotel SENA, donde la generación diaria permitía alimentar la planta piloto de manera continua. De esta forma, se establecieron cinco variables de control continuo para la operación de la planta (temperatura, humedad, pH, C y N), las cuales reflejaron que para las condiciones climáticas de la zona no era posible realizar un compostaje completo pues, según la figura 8, en la fase termófila la temperatura se acerca a los 70 ^aC [17] y en la figura 4 no existe un aumento de temperatura similar para los tres tipos de muestra; se mantiene alrededor de los 24 ^aC como pico más alto dentro del proceso.

Figura 8

En ese orden de ideas, se interrumpió el proceso de compostaje tradicional, tal y como se muestra en la figura 9, en cuanto a la duración de sus fases, precompostando los residuos dentro de la planta piloto en tan solo 20 días, donde hay una acidificación del material dentro de la primera semana (figura 5) y el pH llega a un promedio de 4,4 en las muestras base.

Figura 9

En los siguientes 15 días, el material elevó el pH a 8,5 en promedio para las tres muestras. De esta forma se adaptó hasta obtener un producto en proceso que asegure las condiciones adecuadas para la sobrevivencia de la Eisenia foetida en el momento en que son inoculadas en las bandejas de vermicompostaje [18]. En la tercera semana, cuando no ocurre una fase termófila debido a la falta de elevación de la temperatura y manteniendo una humedad constante durante todo el proceso, tal y como se muestra en la figura 6, se da inicio a la etapa de vermicompostaje, con el objeto de que el material (residuos triturados de frutas y verduras crudas) pueda entrar en una fase de estabilización en un tiempo menor de 3 meses, como lo establece la FAO [2], a fin de favorecer la fácil digestión de los residuos por parte de las lombrices californianas. Por consiguiente, la adaptación de las dos técnicas permite obtener un producto terminado en un tiempo de 32 días, como se evidencia en las figuras 4, 5, 6 y 7, que, en comparación con los 120 días mostrados en la figura 10, refleja una disminución significativa en el tiempo de estabilización del abono orgánico de 88 días, con estándares de calidad aptos para el contexto colombiano según la NTC 5167 (2011), tal y como lo reflejan los resultados de la tabla 4.

Figura 10

Durante el desarrollo de la primera fase se realizó la debida caracterización de los residuos mediante la técnica de cuarteo en los centros de almacenamiento temporal de residuos sólidos. Se determinó una tasa de producción promedio de 2,20 t/mes de residuos orgánicos. Este fue el principal constituyente de los residuos generados en el complejo.