- Microorganismos
- Humedad
- Aireación
- Temperatura
- Relación Carbono/Nitrógeno
- Tamaño de partículas
- pH
1. Microorganismos
La conversión de la materia orgánica cruda biodegradable en materia orgánica humificada es un proceso microbiológico, llevado a cabo por microorganismos: bacterias, hongos y actinomicetes.
En el comienzo de la descomposición, en la fase mesófila aerobia, predominan bacterias y hongos productores de ácidos. Al aumentar la temperatura y pasar a la fase termófila predominan bacterias, actinomicetes y hongos termófilos y termotolerantes. Las poblaciones microbianas se ubicarán según el oxígeno disponible en la masa. Los microorganismos que pueden protegerse encapsulándose o formando esporas pueden soportar temperaturas de hasta 75°C o más.
Pasando la fase termófila, el compost va perdiendo calor retornando a la fase mesófila, generalmente más larga y efectiva que la primera, terminando en la fase criófila, cuando la temperatura es igual a la del ambiente. En esta podemos observar una variada fauna saprófita: hormigas, ciempiés, gusanos blancos, etc. todos éstos, indicadores de la finalización del compost.
Residuos muy pajosos y/o pobres en microorganismos, pueden compostarse si los impregnamos con algún inoculante (microorganismos) de estiércoles animales, residuos domiciliarios, tortas oleaginosas etc. entrando en degradación inmediata por el doble efecto que causa la inoculación y la regulación de la relación C/N.
En condicionesque sean favorables, los microorganismos autóctonos se multiplican rápidamente, especialmente con buena aireación y humedad.
Los hongos y actinomicetes, menos exigentes en humedad, abundan en los primeros 5-15 cm. y se visualizan en forma de finos hilos de color blancuzco en forma de tela de araña.
Las bacterias generalmente se ubican en el centro de la pila, con temperaturas de 60-70°C, ocurriendo allí las mayores alteraciones de la materia orgánica.
Los hongos y actinomicetes descomponen los materiales mas resistentes de la celulosa, hemicelulosa, lignina y quitina (material constituyente del esqueleto de los insectos)
2. Humedad
El agua es imprescindible para las necesidades fisiológicas de los microorganismos.
Saturando una masa de materia orgánica, los espacios vacíos se inundarán con agua sin lugar para el aire. Inversamente, deshidratándola, todos los espacios vacíos serán ocupados por el aire.
Cuanto más finas sean las partículas del compost, mayor será la retención del agua, así por ej. la turba llega a absorber más del 90% de agua; los estiércoles pueden retener de 70 a 80% de agua, las cáscaras, pajas y otros materiales fibrosos y groseros, retienen de 60 a 70% de agua. A medida que el material se va humificando va aumentando la retención de agua.
La materia orgánica en compostaje tiene una humedad óptima cercana al 60%, (si un puñado de material se aprieta fuertemente y apenas gotea la humedad es la correcta) siendo sus límites entre 70 y 40%.
Materiales más gruesos y fibrosos pueden iniciar el proceso de descomposición aerobio sin peligro de anaerobiosis con porcentajes de humedad superiores al 60%. Los materiales más finos tienen tendencia a compactarse necesitando que la humedad inicial para el compostaje sea inferior al 60%.
El riego debe darse por aspersión para permitir que la masa absorba el agua evitando así el pasaje rápido del líquido y formación de barro en la parte inferior de la pila.
Debajo del 12% de humedad, cesa prácticamente la actividad microbiológica tornándose el proceso de descomposición muy lento. Por ello es muy importante el control de la humedad. La acción del viento es más eficiente para la extracción de humedad que la acción del sol.
Se recomienda realizar el compostaje en terrenos altos que evite anegamientos en épocas de lluvias, sobre todo hacia el final del proceso (la granulometría es más fina y absorbe más agua).
En estiércoles puros se retiene demasiada humedad, mientras que con mucha paja no hay humedad suficiente. Habrá que regar, remover y eventualmente agregar materiales más finos. Ayuda a conservar la humedad la cobertura de la pila con polietileno negro de 100 micrones (en estos casos el plástico dificulta la diseminación de los vapores propios del compostaje).
3. Aireación
Necesitamos que proliferen microorganismos aeróbicos que requieren oxígeno para efectuar su metabolismo. Si proliferan los anaeróbicos, tendremos sus productos metabólicos como metano, ácido sulfídrico y amoníaco con su resultado de malos olores, moscas y sus larvas.
No se aconseja que la altura de la pila exceda 1,2-1,5 m. pues el peso conduce a la compactación y tiende a la anaerobiosis. De aquí que sea tan importante la remoción periódica con horquilla.
Se arma la pila sobre tubos perforados, palos, postes o ladrillos separados. Así, moviendo dicha estructura, mejora la aireación la aireación y drenaje logrando con la presencia de aire una rápida oxidación de la materia orgánica que permite una transformación sin malos olores ni presencia de moscas.
El consumo de oxígeno depende de la temperatura, humedad, granulometría, composición química de la masa y de las remociones decididas en función de las temperaturas muy altas.
Realizando un corte transversal en la pila, vemos una gran variación en los porcentajes de aire en los espacios vacios. Las camadas externas contienen un 18-20% de aire. Hacia el interior de la pila y a los 60 cm de profundidad el tenor de aire baja hasta el 0,5-2%.
En el compostaje artesanal, donde todo el trabajo se realiza en forma manual, se utilizan varios métodos para oxigenar el medio, pero el más difundido es el de la remoción periódica de la pila.
Si la pila es grande y compacta tenderá a la anaerobiosis. Si la altura es la recomendada (0,7 m) poco densa y con una pequeña cantidad de materiales groseros que producen alta porosidad, los cambios se darán con rapidez, la temperatura se elevará fácilmente y el tiempo de compostaje será menor.
La relación ideal entre porosidad y contenido de agua para residuos a compostar está entre 30 y 35% de porosidad y un 55-65% del peso en agua.
4. Temperatura
El metabolismo de los microorganismos aerobios es exotérmico existiendo cierto grupo de microorganismos que tienen una franja de temperatura óptima de desenvolvimiento.
La actividad microbiana del material trabajado en grandes montones puede elevar la temperatura hasta los 80°C. Estas temperaturas son deseables para destruir larvas, huevos, semillas de malezas y muchos organismos patógenos, aunque no es bueno tener muchos días de temperaturas de 75ºC por la pérdida de nitrógeno, restricción del número de microorganismos, pueden insolubilizarse proteínas solubles en agua y provocar desprendimiento de amonio, sobre todo si la relación C/N es baja. En este caso se agrega material rico en carbono, como el material leñoso o se puede bajar la altura de la pila para disipar calor.
Si por el contrario la pila no eleva la temperatura, agregamos material rico en nitrógeno como los estiércoles (la cobertura con polietileno ayuda a mantener elevada la temperatura).
Es interesante la experiencia llevada a cabo en Nicaragua, donde pudieron comprobar que los plásticos transparentes logran un aumento mayor de la temperatura que el negro, aunque este último favorece la reproducción de las lombrices mejor que el anterior.
Tales datos nos sirven para tomar la decisión sobre qué cobertura colocar, según sea la pila de compost o en cunas con lombrices, es decir, según qué es lo que queremos priorizar en nuestro emprendimiento.
La temperatura óptima de descomposición se ubica en los 50-70°C (60°C es lo más indicado)
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Clasificación de bacterias según rango óptimo de temperaturas
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Temp. Mínima
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Temp. óptima
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Temp. Máxima
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| Termófilos |
25-45°C
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50-55°C
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85°C
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| Mesófilos |
15-25°C
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25-40°C
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43°C
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La temperatura ambiente no tiene mucha influencia sobre la temperatura de la pila (salvo en casos extremos). En días fríos la masa permanecerá caliente desprendiendo calor y vapor de agua que se percibirá fácilmente. Las pérdidas de calor son proporcionales a las dimensiones de la pila: más largas y altas tienen superficie de exposición menor proporcionalmente y mayor relación volumen/área, perdiendo menos calor que los montones pequeños.
El desenvolvimiento de la temperatura está relacionado con varios factores:
- Contenido de proteínas
- Relación C/N baja eleva más la temperatura
- Materiales molidos con granulometría fina, elevan menos la temperatura
La figura anterior muestra un patrón de temperatura que parte de la temperatura ambiente, pasa rápidamente a la fase mesófila, sube a termófila formando un plateau al mantenerse un tiempo más largo que la fase anterior. Prosiguiendo la descomposición sin déficit de humedad y oxígeno, la temperatura bajará a un nuevo plateau de mayor período de tiempo que el anterior.
En unos 100-120 días se llega a la total humificación de la materia orgánica, finalizando el período de compostaje donde la temperatura bajará aprox. a la del ambiente. Como la temperatura varía según la profundidad de la pila, se recomienda medirla siempre a la misma altura (unos 40 cm) y en diferentes puntos para tener un valor promedio.
Para bajar la temperatura se recomienda regar el compost en forma de lluvia fina, removerlo, ambas acciones conjuntas o reducir la dimensión de la pila. Cuando el compost se encuentra en proceso de descomposición la temperatura bajará por efecto de las remociones. En unas 6-12 horas podría recuperar el calor que poseía con anterioridad.
No es aconsejable remover el compost frecuentemente de modo que no pueda recuperar la temperatura perdida pues, alterando la faja de calor, perjudicaríamos a los microorganismos dominantes.
En la práctica, inicialmente tenemos un rápido calentamiento de la pila a medida que los microorganismos se multiplican.
Al pasar los 40ºC la flora mesófila es reemplazada por la termófila, lo que ocurre en dos o tres días. La temperatura llega hasta unos 70ºC, descendiendo luego hasta la temperatura ambiente. En pilas más pequeñas se observa un mayor contraste entre las temperaturas en el centro y en la superficie de la pila.
5. Relación Carbono/Nitrógeno
En términos generales, los microorganismos absorben 30 partes de C por cada parte de N. El carbono se utiliza como fuente de energía siendo 10 partes incorporadas al protoplasma celular y 20 partes eliminadas como dióxido de carbono (CO2). Esta razón de 10:1 que tienen los microorganismos es la misma que tiene el humus.
Un ejemplo ayudará a comprender: supongamos que 100 Kg de materia orgánica tengan aproximadamente 52% de carbono; los microorganismos asimila 1/3 de él en sus protoplasmas, incorporarando 17,3 kg de carbono y eliminando 34,7 kg.
Como para la incorporación es necesaria la relación 10:1, para asimilar 17,3 kg de carbono hace falta 1,73 kg de nitrógeno. Si existe exceso de C en relación al N (relación C/N alta), el carbono se consume o elimina en cuanto que el nitrógeno va siendo reciclado, pues los microorganismos que mueren cederán el nitrógeno de sus esqueletos. De ese modo, un material con una relación 80/1, por descomposición va perdiendo carbono. A medida que el nitrógeno se recicla, baja la relación hasta llegar a 10/1, cuando se estabiliza en forma húmica.
Cuando un compuesto orgánico con una relación C/N alta se aplica al suelo, sucede que los microorganismos utilizan el nitrógeno de los que mueren y también del suelo en donde se encuentra en forma nítrica y amoniacal procurando con ello reducir la elevada proporción de carbono en relación al nitrógeno. Se dice que existe hambre de nitrógeno, pues los microorganismos han utilizado el nitrógeno disponible para los vegetales.
Cuando el exceso de carbono fue eliminado, el material húmico estará siendo mineralizado de manera que el nitrógeno orgánico estará en formas inorgánicas solubles, estando en estos momentos disponible para las plantas.
La figura anterior muestra como ocurren las fases de descomposición, verificándose que la materia orgánica, con relación C/N igual a 60 dispondrá de 30 a 60 días para ser bioestabilizada. En el rango de 60 a 33 se inmovilizará nitrógeno, esto es, de las formas solubles nítricas y amoniacales a las formas orgánicas insolubles.
Para llegar a la bioestabilidad (de 33 a 17) pueden pasar 15-30 días y en este período los microorganismos no obtendrán nitrógeno del suelo, pero tampoco habrá mineralización de las formas orgánicas. El nitrógeno se devolverá a los vegetales a partir de una relación C/N de 17.
Los materiales orgánicos con elevada relación C/N pueden producir, al ser aplicados al suelo, deficiencias de nitrógeno con síntomas de clorosis, pudiendo llegar en los casos más extremos a la muerte de las hojas y del vegetal. Si esto ocurre, se recomienda aplicar un fertilizante nitrogenado por la vía más conveniente.
Si sucede el caso opuesto, relación C/N baja (5/1-10/1), común en residuos de frigorífico, los microorganismos eliminan el exceso de nitrógeno en forma amoniacal hacia la atmósfera.
Esto se acelera cuando se quiere compostar en breve plazo, realizando más aireaciones revolviendo, ya que el material llega a compactarse con mucha facilidad. El desprendimiento de amoníaco puede ser tan intenso que llega a sentirse su olor cada vez que se lo revuelve.
Cuando se tiene mucho residuo rico en proteínas se recomienda incorporar restos celulósicos para elevar la relación C/N hasta llegar a 33/1, aproximadamente (puede usarse viruta).
Se considera el rango 26-35 como el óptimo para un rápido y eficiente compostaje.
Relaciones bajas causan pérdidas prácticamente inevitables de nitrógeno amoniacal, en cuanto a las altas relaciones tornan el proceso más prolongado.
6. Tamaño de partículas
La descomposición puede ser acelerada por la molienda de los materiales porque permite mayor superficie de contacto facilitando la invasión microbiana.
7. pH
El pH inicial en las pilas de compost es ligeramente ácido (pH 6) como la savia y el líquido celular de muchas plantas. La producción de ácidos orgánicos causa su acidificación durante la etapa inicial de la maduración del compost, pero al aumentar la temperatura también aumenta el pH, estabilizándose en valores de 7.5 y 8.5
Resumiendo, podemos encontrar cuatro etapas en el compostaje:
- Criófila: hasta 35º C. Dura entre 4 o 5 días.
- Mesófila: entre 35º y 45ºC. Actúan hongos y bacterias mesófilas. El pH es de 7 o menos. Dura de 5 á 10 ó 12 días más.
- Termófila óptima: 70ºC. Cuando la temperatura es mayor a 70–75ºC los microorganismos se inactivan, acarrea pérdida de nitrógeno, libera oxígeno y los microorganismos mueren. Sostenida entre 50º y 70º grados se rompen las cadenas proteicas y se eliminan los microorganismos patógenos. A 70º hay fermentación y no hay oxidación, actúan bacterias y hongos como los actinomicetes que se presentan como ceniza. El pH es mayor de 7 hasta 8. Dura de 10 a 20 días. La última etapa es llamada bioestabilización: luego que se voltea (a veces no se necesita más que un solo volteo) se reinician la 2º y 3º etapas hasta que la temperatura baja y al voltear nuevamente se estabiliza.
- Bioestabilizacion: El pH es alrededor de 7 y la temperatura entre 10 y 20ºC máximo. Aparece fauna saprófita como hormigas, ciempiés, bichos bolita, arañas y colémbolos. Son esperables y juzgan el desarrollo del proceso. La actividad microbiana eleva la temperatura de la pila hasta 80ºC, (óptima 65º), destruyendo larvas, huevos y organismos patógenos indeseables.
Debemos recordar que la granulometría de 1 a 5 cm permite buena absorción y oxigenación (2/3 de agua, 1/3 de aire). También tenemos que confeccionar desde el inicio la curva de temperatura en distintos puntos y a una misma profundidad, obteniendo así un valor promedio.
La propia experiencia nos demostró que los tiempos previos para la siembra de lombriz varían entre los 25 y los 45 días.
Nótese que los lechos se disponen en forma paralela y continua. Esta alineación se justifica si el objetivo es lograr que las lombrices californianas se pasen de cama a medida que van consumiendo el alimento que posee la pila que las aloja.
En casos de emprendimientos realmente grandes, es necesario preveer calles de ingreso de camiones, tanto para traer el alimento como para retirar el humus.
Guia de Lombricultura 