Contenido principal del artículo

Autores

El compostaje es una de las alternativas biotecnológicas más aplicadas para el tratamiento y valorización de los residuos verdes (RV). Sin embargo, su transformación es un reto, debido a las características fisicoquímicas de los RV que afectan los tiempos del proceso y la calidad del producto. Esto limita la aplicación de esta tecnología en países en desarrollo como Colombia. Este artículo presenta aportes alrededor de los avances en la investigación del compostaje de RV, con base en resultados de seis años de estudios realizados por los autores. Se aborda una reflexión sobre: i) el análisis de la calidad fisicoquímica de los sustratos, ii) la evaluación de estrategias para mejorar el proceso y la calidad del producto, y iii) las perspectivas sobre las alternativas implementadas hasta el momento. Los resultados de las investigaciones muestran que las estrategias a diferentes escalas han sido efectiva para reducir los tiempos de proceso (entre 43 y 67 días), mejorar las condiciones para la higienización del material (temperatura en rangos termofílico por mayor tiempo (6 días adicionales) comparado con tratamientos sin estrategias) y un cumplimiento de los estándares de calidad del producto. La reflexión propone nuevas perspectivas para continuar con los estudios de mejoramiento del compostaje de RV, entre los que se abordan temas asociados a uso de co-sustratos, de aditivos, de inóculos bacterianos, así como la evaluación de la calidad del producto y el empleo de herramientas de optimización en el compostaje de RV. Estos estudios ayudan a posicionar el compostaje de RV como una opción adecuada para el manejo de la fracción lignocelulósica presente en los residuos sólidos municipales (RSM).

1.
Parra-Orobio BA, Soto-Paz J, Oviedo-Ocaña ER. Avances en investigación sobre el mejoramiento del compostaje de residuos verdes en países en desarrollo: experiencias desde Colombia. inycomp [Internet]. 28 de febrero de 2024 [citado 27 de abril de 2024];26(1):e-40113143. Disponible en: https://revistaingenieria.univalle.edu.co/index.php/ingenieria_y_competitividad/article/view/13143

Langsdorf A, Volkmar M, Holtmann D, Ulber R. Material utilization of green waste: a review on potential valorization methods. Bioresources and Bioprocessing. 2021;8(1). doi: 10.1186/s40643-021-00367-5. DOI: https://doi.org/10.1186/s40643-021-00367-5

Kan X, Yao Z, Zhang J, Tong YW, Yang W, Dai Y, et al. Energy performance of an integrated bio-and-thermal hybrid system for lignocellulosic biomass waste treatment. Bioresource Technology. 2017;228:77-88. doi: 10.1016/j.biortech.2016.12.064. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.12.064

Liu X, Xie Y, Sheng H. Green waste characteristics and sustainable recycling options. Resources, Environment and Sustainability. 2023;11:100098. doi: https://doi.org/10.1016/j.resenv.2022.100098. DOI: https://doi.org/10.1016/j.resenv.2022.100098

Parra-Orobio BA, Soto-Paz J, Hernández-Cruz JA, Gómez-Herreño MC, Domínguez-Rivera IC, Ocaña-Oviedo ER. Evaluation of biochar as an additive in the co-composting of green waste and food waste. Sustainability. 2023 doi: 10.3390/su15097437. DOI: https://doi.org/10.3390/su15097437

BM, MVCT. Tratamiento de residuos sólidos en el marco del servicio público de aseo. In: Banco Mundial-Ministerio de Vivienda CyT, editor. Bogotá D.C.2021.

García BRA. Alternativas para el aprovechamiento de los residuos de poda del arbolado urbano de Valledupar según su impacto en el inventario del ciclo de vida. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. Barranquilla: Universidad del Norte 2021.

Wei Y-S, Fan Y-B, Wang M-J, Wang J-S. Composting and compost application in China. Resources, Conservation and Recycling. 2000;30(4):277-300. doi: https://doi.org/10.1016/S0921-3449(00)00066-5. DOI: https://doi.org/10.1016/S0921-3449(00)00066-5

Morales AB, Bustamante MA, Marhuenda-Egea FC, Moral R, Ros M, Pascual JA. Agri-food sludge management using different co-composting strategies: study of the added value of the composts obtained. Journal of Cleaner Production. 2016;121:186-97. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.02.012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.02.012

Reyes-Torres M, Oviedo-Ocaña ER, Dominguez I, Komilis D, Sánchez A. A systematic review on the composting of green waste: Feedstock quality and optimization strategies. Waste Management. 2018;77:486-99. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.04.037. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.04.037

Komilis DP, Ham RK. The effect of lignin and sugars to the aerobic decomposition of solid wastes. Waste Management. 2003;23(5):419-23. doi: https://doi.org/10.1016/S0956-053X(03)00062-X. DOI: https://doi.org/10.1016/S0956-053X(03)00062-X

López MJ, Elorrieta MA, Vargas-Garcı́a MC, Suárez-Estrella F, Moreno J. The effect of aeration on the biotransformation of lignocellulosic wastes by white-rot fungi. Bioresource Technology. 2002;81(2):123-9. doi: https://doi.org/10.1016/S0960-8524(01)00112-2. DOI: https://doi.org/10.1016/S0960-8524(01)00112-2

Oviedo-Ocaña ER, Soto-Paz J, Domínguez I, Sanchez-Torres V, Komilis D. A systematic review on the application of bacterial inoculants and microbial consortia during green waste composting. Waste and Biomass Valorization. 2022;13(8):3423-44. doi: 10.1007/s12649-022-01687-z. DOI: https://doi.org/10.1007/s12649-022-01687-z

Hernández-Gómez A, Calderón A, Medina C, Sanchez-Torres V, Oviedo-Ocaña ER. Implementation of strategies to optimize the co-composting of green waste and food waste in developing countries. A case study: Colombia. Environmental Science and Pollution Research. 2021;28(19):24321-7. doi: 10.1007/s11356-020-08103-w. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-020-08103-w

Oviedo-Ocaña ER, Hernández-Gómez AM, Ríos M, Portela A, Sánchez-Torres V, Domínguez I, et al. A Comparison of two-stage and traditional co-composting of green waste and food waste amended with phosphate rock and sawdust. Sustainability. 2021 doi: 10.3390/su13031109. DOI: https://doi.org/10.3390/su13031109

Oviedo-Ocaña ER, Daza-Torres M, Marmolejo-Rebellón LF, Osorio-Ortiz A, Torres-Lozada P. Influencia de la incorporación de pasto estrella como material de soporte (Cynodon Plectostachyus) en el compostaje de biorresiduos de origen municipal. Revista Científica Ingeniería y Desarrollo. 2013;31:251-71.

Oviedo-Ocaña ER, Dominguez I, Komilis D, Sánchez A. Co-composting of green waste mixed with unprocessed and processed food waste: influence on the composting process and product quality. Waste and Biomass Valorization. 2019;10(1):63-74. doi: 10.1007/s12649-017-0047-2. DOI: https://doi.org/10.1007/s12649-017-0047-2

Oviedo-Ocaña ER, Soto-Paz J, Torres VS, Castellanos-Suarez LJ, Komilis D. Effect of the addition of the Bacillus sp., Paenibacillus sp. bacterial strains on the co-composting of green and food waste. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2022;10(3):107816. doi: https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.107816. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.107816

Soto-Paz J, Oviedo-Ocaña ER, Angarita-Rangel MA, Rodríguez-Flórez LV, Castellanos-Suarez LJ, Nabarlatz D, et al. Optimization of lignocellulolytic bacterial inoculum and substrate mix for lignocellulose degradation and product quality on co-composting of green waste with food waste. Bioresource Technology. 2022;359:127452. doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127452. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127452

Oviedo-Ocaña ER, Soto-Paz J, Sanchez-Torres V, Sánchez A. Incorporation of substrates and inoculums as operational strategies to promote lignocellulose degradation in composting of green waste—a pilot-scale study. Processes. 2023 doi: 10.3390/pr11010241. DOI: https://doi.org/10.3390/pr11010241

Stentiford E., M DB. Composting process. United Kingdom: Blackwell Publishing Ltd; 2010. DOI: https://doi.org/10.1002/9780470666883.ch34

Oviedo-Ocaña ER, Marmolejo-Rebellón LF, Torres-Lozada P. Avances en investigación sobre el compostaje de biorresiduos en municipios menores de países en desarrollo. Lecciones desde Colombia. Ing Invest y Tecnol. 2017;18(1):31-42. DOI: https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2017.18n1.003

Camacho AD, Martinez L, Ramírez SH, Valenzuela R, Valdés M. Potencial de algunos microorganismos en el compostaje de residuos sólidos. Terra Latinoam. 2014;32(4):291-300.

Soto-Paz J, Oviedo-Ocaña ER, Manyoma PC, Marmolejo-Rebellón LF, Torres-Lozada P, Barrena R, et al. Influence of mixing ratio and turning frequency on the co-composting of biowaste with sugarcane filter cake: a mixture experimental design. Waste and Biomass Valorization. 2020;11(6):2475-89. doi: 10.1007/s12649-019-00592-2. DOI: https://doi.org/10.1007/s12649-019-00592-2

Wei Z, Zhao Y, Zhao L, Wang L, Wu J. The contribution of microbial shikimic acid to humus formation during organic wastes composting: a review. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2023;39(9):240. doi: 10.1007/s11274-023-03674-5. DOI: https://doi.org/10.1007/s11274-023-03674-5

Kang J, Yin Z, Pei F, Ye Z, Song G, Ling H, et al. Aerobic composting of chicken manure with penicillin G: Community classification and quorum sensing mediating its contribution to humification. Bioresource Technology. 2022;352:127097. doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127097. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127097

Vargas-Pineda OI, Trujillo-González JM, Torres-Mora MA. El compostaje, una alternativa para el aprovechamiento de residuos orgánicos en las centrales de abastecimiento. ORINOQUIA. 2019;23:123-9. DOI: https://doi.org/10.22579/20112629.575

Xu M, Sun H, Chen E, Yang M, Wu C, Sun X, et al. From waste to wealth: Innovations in organic solid waste composting. Environmental Research. 2023;229. doi: 10.1016/j.envres.2023.115977. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.115977

Bustamante MA, Ceglie FG, Aly A, Mihreteab HT, Ciaccia C, Tittarelli F. Phosphorus availability from rock phosphate: Combined effect of green waste composting and sulfur addition. Journal of Environmental Management. 2016;182:557-63. doi: 10.1016/j.jenvman.2016.08.016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.08.016

Vandecasteele B, Boogaerts C, Vandaele E. Combining woody biomass for combustion with green waste composting: Effect of removal of woody biomass on compost quality. Waste Management. 2016;58:169-80. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.09.012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.09.012

Sánchez ÓJ, Ospina DA, Montoya S. Compost supplementation with nutrients and microorganisms in composting process. Waste Management. 2017;69:136-53. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.08.012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.08.012

Dura-Baron R, Ropain K, Picon F, Taborda J. Producción de compost a partir de residuos de poda para reducir el impacto ambiental en la ciudad de Valledupar (Colombia). Valledupar Universidad Popular del Cesar 2017. p. 1-8.

Albarracín SDM, Roa PAL, Ortega SF, Montañez AG. Producción de abono orgánico mediante el compostaje aerotérmico de residuos de poda. Revista Bistua Facultad de Ciencias Básicas 2018 16(1):156-62. DOI: https://doi.org/10.24054/01204211.v1.n1.2018.3203

Cardona CS, Hernández RLJ. Aprovechamiento de residuos de podas mediante compostaje en la escuela militar de aviación “Marco Fidel Suárez”. Departamento de Ciencias Ambientales. Cali: Universidad Autónoma de Occidente; 2008.

Pizarro-Loaiza CA, Torres-Lozada P, Illa J, Palatsi J, Bonmatí A. Effect of harvesting age and size reduction in the performance of anaerobic digestion of pennisetum grass. Processes. 2020 doi: 10.3390/pr8111414. DOI: https://doi.org/10.3390/pr8111414

Cadavid-Rodríguez LS, Bolaños-Valencia IV. Grass from public green spaces an alternative source of renewable energy in tropical countries. Revista ION. 2016;29(1):109-16. DOI: https://doi.org/10.18273/revion.v29n1-2016009

Zhang L, Sun X. Food waste and montmorillonite contribute to the enhancement of green waste composting. Process Safety and Environmental Protection. 2023;170:983-98. doi: https://doi.org/10.1016/j.psep.2022.12.080. DOI: https://doi.org/10.1016/j.psep.2022.12.080

Zhang L, Sun X. Influence of bulking agents on physical, chemical, and microbiological properties during the two-stage composting of green waste. Waste Management. 2016;48:115-26. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.11.032. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.11.032

Awasthi MK, Duan Y, Liu T, Awasthi SK, Zhang Z. Relevance of biochar to influence the bacterial succession during pig manure composting. Bioresource Technology. 2020;304:122962. doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.122962. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.122962

Chen H, Awasthi MK, Liu T, Zhao J, Ren X, Wang M, et al. Influence of clay as additive on greenhouse gases emission and maturity evaluation during chicken manure composting. Bioresource Technology. 2018;266:82-8. doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.06.073. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.06.073

Awasthi SK, Liu T, Awasthi MK, Zhang Z. Evaluation of biochar amendment on heavy metal resistant bacteria abundance in biosolids compost. Bioresource Technology. 2020;306:123114. doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123114. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123114

Cui L, Yan J, Yang Y, Li L, Quan G, Ding C, et al. Influence of biochar on microbial activities of heavy metals contaminated paddy fields. BioResources. 2013;8(4):5536-48. doi: 10.15376/biores.8.4.5536-5548. DOI: https://doi.org/10.15376/biores.8.4.5536-5548

Haddad SA, Mowrer J, Thapa B. Biochar and compost from cotton residues inconsistently affect water use efficiency, nodulation, and growth of legumes under arid conditions. Journal of Environmental Management. 2022;307. doi: 10.1016/j.jenvman.2022.114558. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.114558

Manyoma CP. Utilización de residuos orgánicos lignocelulósicos provenientes de actividades industriales para la producción de hongos comestibles Pleurotus spp. en el distrito especial de Buenaventura, Colombia. Departamento de Ciencias Ambientales. Cali: Universidad Autónoma de Occidente; 2013.

Rodríguez-Castro B, torres-Moreno F: Evaluación de Penicillium sp como degradador de celulosa en el proceso de compostaje de residuos orgánicos de origen vegetal en la localidad 20 de Bogotá. (2018). Accessed Julio 2023.

Obando GA, Vásquez GA, Benavides PDE, Jojoa MHF. Producción de hongo orellana (Pleurotus ostreatus) sobre residuos agrícolas y pastos generados en la comunidad de Obonuco, Nariño. Revista Colombiana de Investigaciones Agroindustriales. 2022;9(2):42-54. DOI: https://doi.org/10.23850/24220582.4865

Piñeros-Castro Y. Aprovechamiento de biomasa lignocelulósica, algunas experiencias de investigación en Colombia. Bogotá: Fundación Universidad de Bogotá Jorge Tadeo Lozano; 2014. DOI: https://doi.org/10.2307/j.ctv2rcnqc5

Torres-Lozada LK, Escobar-Medina D, Soto-Paz J, Daza-Torres MC, Torres-Lozada P. Evaluación de la mineralización del nitrógeno en un suelo ácido bajo fertilización inorgánica y orgánica. Ingeniería. 2021;26(2):197-212. DOI: https://doi.org/10.14483/23448393.16954

Zhang L, Sun X, Tian Y, Gong X. Effects of brown sugar and calcium superphosphate on the secondary fermentation of green waste. Bioresource Technology. 2013;131:68-75. doi: 10.1016/j.biortech.2012.10.059. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.10.059

SSPD. Informe nacional de disposición final de residuos sólidos. In: Domiciliarios SdSP, editor. Bogotá: SSPD; 2021. p. 94.

Li Y, Xue Z, Li S, Sun X, Hao D. Prediction of composting maturity and identification of critical parameters for green waste compost using machine learning. Bioresource Technology. 2023;385:129444. doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.129444. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.129444

Recibido 2023-08-15
Aceptado 2024-01-29
Publicado 2024-02-28