Tema 6. Control de la biodeterioració (2010)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Ambientales - 3º curso
Asignatura Microbiologia ambiental
Año del apunte 2010
Páginas 8
Fecha de subida 31/08/2014
Descargas 3
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 6. CONTROL DE LA BIODETERIORACIÓ ™ Introducció Residu: qualsevol substància o objecte del qual es seu posseïdor es desprengui o tingui la intenció o obligació de desprendre’s, tant residus municipals com industrials.
Tractament de residus: aprofitament de materials i recursos energètics continguts en els residus i deposició d’aquests d’una forma ambiental segura.
RSU (Residus sòlids urbans): • La matèria orgànica és la part més important d’aquests residus.
• La matèria orgànica (marró) i inorgànica (verd), s’ha de tractar, això pot fer-se mitjançant incineració, o bé mitjançant una degradació microbiana, que consisteix en: 1. Abocador (anaeròbic).
2. Compostatge (aeròbic).
3. Digestió anaeròbica Æ no en parlem perquè passa el mateix que a l’abocador i que al tractament de l’aigua.
™ ABOCADOR És un tractament finalista, que busca dipositar de manera ambiental segura el producte. Aquest sistema s’hauria d’evitar, ja que és l’última mesura.
Les deixalles de la fracció resta, s’enterren sota terra de baix cost, de la mateixa manera que s’ha de col·locar una barrera subterrània per evitar que els lixiviats contaminin l’ambient natural, a més, s’han d’incorporar xemeneies per què surtin els gasos.
Això es deixa cobert per què tingui lloc un procés de digestió anaeròbica que té com a finalitat mineralitzar/estabilitzar els residus d’una manera no controlada, per tant, el procés triga entre 15 i 30 anys en acabar.
Aquests abocadors, han d’estar legalitzats i existeix una legislació europea que estipula els aspectes necessaris que regulen la gestió de l’abocador.
S’han de controlar paràmetres com: 1. Ubicació: ha de ser de baix cost.
2. Protecció del sòl i de l’aigua.
3. Control de l’aigua i gestió dels lixiviats.
4. Evitar molèsties i riscos: aparició de rosegadors, insectes...
5. Estabilitat.
6. Aïllament a persones no autoritzades.
51 - - - - - Construcció d’un abocador 1. Fer un forat.
2. Posar una capa d’argiles + poliestirè d’elevada densitat (PEA) Æ evita que travessin àcids i lixiviats.
3. Capa de graves Æ recullen els lixiviats i els porten a canalitzacions que els porten a l’exterior per tal de tractar-los.
4. Capa de Geotextil (poliester) Æ permeable però resistent que per marcar la interfase entre residus i lixiviats.
• La ubicació és un gran problema, ja que s’ha d’aconseguir un terreny per poder construir-lo, cosa complicada.
• Un cop s’aboquen els residus amb un camió, es tapen amb terra o amb altres capes depenent del tipus de residu, tot i això es compacta i es col·loquen xemeneies i conductes. Finalment, quan està tot ple, el que s’ha de fer és clausurar-lo cosa que s’aconsegueix tapant-lo amb les mateixes capes que s’han posat a la seva base.
Biogas • És una barreja de molts gasos.
• A mesura que augmenten els residus, més gas es produeix. Aquest gas es recull i és tractat per descontaminar-lo, o bé utilitzar-lo per tal de generar energia (electricitat...).
• El biogas sobrat es crema en una torxa.
Lixiviats • Es recull a la capa de graves, a partir de la qual, mitjançant un sistema de conductes és recollit i portat a plantes de tractament.
• Legislació Æ depenent dels residus que volem abocar, aquest abocador ha de tenir un sistema o un altre de impermeabilització i de clausura.
Al costat de l’abocador s’ha de tenir un sistema de monitorització i presa de mostres de l’ambient que envolta l’abocador, per veure que no hi ha contaminació de l’aigua o bé de la terra.
Digestió anaeròbica • Al principi hi ha O2, però aquest es consumeix ràpidament.
• En un abocador, no s’ha d’afegir cap microorganisme perquè aquests ja estan presents en els productes de rebuig.
• Trobem microorganismes iniciadors capaços de degradar els polímers complexes, com per exemple Pseudomonas, Clostridium.
• Els monòmers produïts, estaran a l’abast de més microorganismes que fermentaran i produiran certs productes (acetat + H2 + CO2) usats pels metanògens per tal de produir metà i CO2 (biogas).
• Això triga tant perquè no es controla res, per tant, la distribució de nutrients no és correcta, tampoc es mira la mida de les partícules, ni 52 la temperatura, ni la humitat... Per tant, hi haurà èpoques que el procés anirà més ràpid o més lent.
- • Hi ha 2 paràmetres clau que intervenen en la velocitat: 1) Humitat Æ quan plou, el tractament es dóna més ràpidament ja que els microorganismes estaran més actius.
2) pH Æ limita als metanògens ja que tenen un rang de pH limitat, per tant, encara que vagi molt ràpid, hi ha una acidificació i els metanògens no poden actuar.
• Existeixen textos que descriuen el procés i proposen la presència de 4 tipus de microorganismes necessaris per un correcte funcionament: a. Hidrolitzadors.
b. Fermentadors.
c. Acetogènics Æ són un tipus de fermentadors.
d. Metanògens.
Clausura • Un cop es clausura, s’ha de restaurar la zona on està l’abocador, per tal que no sigui massa diferent amb l’ambient circundant.
• En el cas de la Vall d’en Joan, s’ha fet un sistema de terrasses les quals estabilitzen el terreny i han permès fer plantacions.
• Encara que estigui clausurat, hi ha molts residus i encara es produeix biogas i lixiviats, els quals s’han de tractar o utilitzar per treure algun benefici.
™ COMPOSTATGE - Característiques i definició • És un sistema per tractar la fracció orgànica.
• És un mètode controlat útil per obtenir un producte amb una certa utilitat.
• La recollida selectiva de deixalles orgàniques, ha augmentat molt en els últims anys i ha ajudat a realitzar aquest sistema.
• Compostatge Æ agafar la part orgànica de les escombraries i mitjançant un tractament biològic, aeròbic i controlat, passa a ser un producte valoritzat. Actuen microorganismes mesòfils i termòfils que actuen sota condicions controlades.
• Els microorganismes que actuen, ja hi són, és a dir, no cal afegir cap tipus de microbi, només cal aireja per que s’incorpori O2 i proporcionar humitat.
• Utilitat del compost Æ fertilitzant, reforestació, evitar erosió i desertització.
53 - - Procés de compostatge • És un procés controlat en el qual intervenen molt paràmetres.
• Si ens fixem en els paràmetres, com per exemple la temperatura, veiem que presenta diferents fases: a. Fase mesòfila: s’inhibeixen a 40-45 ºC.
b. Fase termòfila Æ produeixen el recanvi dels mesòfils i no cal incorporar-los, sinó que ja hi són a la pila. La temperatura màxima s’ha de controlar (no ha de superar els 60º©) per tal de què els microorganismes no morin.
c. Fase de refredament Æ la temperatura comença a disminuir a mesura que es consumeix la matèria orgànica. Tornen a activarse els mesòfils.
d. Fase de maduració.
• La temperatura òptima de treball és la que es situa entre els 55-65 ºC, això permet una maximitzar la higiene i que el producte sigui homogeni.
Microorganismes que intervenen • N’hi ha de molts tipus, no obstant, la majoria es troben en el grup dels fongs o els eubacteris (sobretot actinomicets). Podem trobar aquests microorganismes: i. Bacteris NO Actinomicets ƒ N’hi ha tant mesòfils com termòfils, poden ser grampositius o gramnegatius.
ƒ Encara que són anaeròbics, també trobem Clostridium situats en microhàbitats.
ƒ Són els encarregats de descomposar la matèria orgànica més simple i que els hi permet pujar la temperatura, així doncs, alhora s’encarregues de la higienització (reducció de patògens per la temperatura).
ƒ Intervenen en la fase mesòfila i termòfila.
ii. Actinomicets ƒ Hi ha sobretot mesòfils, però també termòfils (fins a 65 ºC com a màxim).
ƒ Són importants en fases tardanes per degradar compostos difícils de descomposar.
iii. Fongs ƒ Es troben molt abundantment en fases tardanes del compostatge (refredament i maduració) per utilitzar els compostos de difícil degradació.
54 iv. Altres ƒ També podem trobar vertebrats com per exemple ocells i rates.
ƒ Invertebrats Æ es troben en sistemes oberts i són responsables de petites coses. Són sobretot insectes, els quals trenquen la matèria vegetal i produeixen compostos que són usats pels microorganismes. A més, generen canalitzacions que airegen el substrat.
- - Formació del compost • Per compensar els valors de C i N (ha de ser 30:1), es fa una barreja entre residus orgànics urbans i matèria vegetal (65-75% matèria orgànica, 25-35% matèria vegetal).
• La matèria vegetal arriba en forma de branques o troncs que són triturats per tal de fer una bona barreja.
• Les deixalles orgàniques, si la recol·lecta fos perfecta, s’hauria de triturar (ossos grans,etc), però normalment abans s’ha de fer un screening per separar el que és compost i el que no. Actualment, pot no fer-se screening ja que el compost resultant no té gaire diferència.
• Descomposició Æ diferents sistemes.
• Maduració Æ s’ha de fer en tots els processos. Té una durada mínima d’un mes.
• Screening final i venta del producte. Els productes de gran mida, es tornen a compostar o es porten a l’abocador.
Tecnologies de compostatge • Sistemes oberts Æ econòmic, es formen piles i és difícil controlarlos.
• Sistemes tancats Æ usats quan tenim molta quantitat de residus.
S’ha de fer en reactors i tenen un cost elevat.
SISTEMES OBERTS ƒ Exemple.: Widrow 9 És un terreny molt gran.
9 Usen residus agrícoles, per això no cal tractar gaire el terreny, en canvi, si fossin residus urbans, s’hauria d’aïllar per tal d’evitar contaminacions.
9 Fan les piles i les deixen, així, el procés dura aproximadament un any en donar-se i la temperatura puja fins al 80 ºC.
Aleshores, les piles tindran diferents característiques a l’interior i a l’exterior.
ƒ Les plantes de compostatge han d’estar cobertes per tal de què no es mullin amb la pluja.
55 ƒ ƒ Per obtenir un bon producte, cal voltejar les piles a diferents freqüències depenent de la fase i el residu inicial.
Piles airejades Æ les piles tenen conduccions connectades amb un ventilador, el qual pot modular la temperatura, l’oxigen i produeix dessecació (s’ha de regar per compensar-la). És un sistema molt més ràpid, ja que en uns 21 dies s’aconsegueix la descomposició, per tant, sumant-li a aquest temps, la maduració, el compost està llest en uns 50 dies.
SISTEMES TANCATS ƒ Serveixen per tractar més residus en menys temps.
ƒ Exemple.: Reactor vertical: 9 El material entra per dalt i per sota, apliquem un flux d’aire (aerobiosi).
9 El problema és que l’alçada és molt gran i crea gradients molt heterogenis, fent que sigui difícil el control dels paràmetres.
ƒ Exemple.: Reactors horitzontals: 9 Es controlen les condicions de temperatura i humitat, entre altres paràmetres.
9 El que es fa és aplicar un sistema rotatori, cosa que permet fer la descomposició en 2-6 dies, encara que després ha de madurar.
ƒ Exemple.: Túnels: 9 Són com naus industrials on es fica el material, el terra pot ser fix o mòbil per desplaçar el material. Es pot fer la descomposició en 2 setmanes i la maduració té lloc en el mateix túnel.
9 El terra està airejat per diverses obertures.
- - Depenent del mètode que s’utilitzi, podem obtenir temps de descomposició molt diversos.
Paràmetres a controlar 1) Mida de la partícula: 1.7-7.6 cm.
• S’ha de triturar per augmentar la superfície i per incrementar la particulació.
• Si es fa una pols molt fina, la difusió d’oxigen serà molt dolenta.
2) Temperatura • Depenent del sistema usat ha de ser una o una altra (aproximadament ha d’estar sobre els 60 ºC).
• Serveix per descomposar i per higienitzar (eliminar patògens).
56 • • S’ha de mantenir una temperatura que permeti la major diversitat, però al mateix temps, que sigui la més elevada possible.
En sistemes tancats, es pot aconseguir un bon control d’aquest paràmetre.
3) Aireació • Permet l’aportació necessària d’oxigen perquè es doni el procés.
• S’aconsegueix voltejant o bé, incorporant aire.
• Efectes Æ control de la temperatura i l’O2 però també provoca dessecació.
• L’òptim d’oxigen és d’aproximadament el 10%.
4) pH Æ No es controla, sinó que es pot modular al producte final.
5) Humitat • Excés: provocarà una mala aireació i una disminució de la temperatura.
• Defecte: a menys del 40% provocarà una disminució de la diversitat microbiana.
6) Relació C:N • Si hi ha poc N, no hi haurà creixement, ja que aquest és un element essencial pels microorganismes.
• En canvi, si hi ha molt N, es produeixen olors desagradables, a més, es forma molt NH3 que dóna lloc a un producte final de poca qualitat.
- Utilitats • Recuperació de sòls malmesos.
• Estabilització i regeneració de talussos en autopistes i carreteres.
• Replantació de terrenys.
• Preparació dels terrenys per a noves plantacions.
• Utilització com a substrat i suport orgànic en grans superfícies.
• Restauració de terrenys denudats.
• Lluita enfront de l´erosió.
• Plantacions extensives d´arbrat.
• Formació de pantalles i barreres vegetals, etc.
57 - Propietats • Té un doble caràcter d’esmena i adob orgànic.
• És asèptic, lliure de bactèries patògenes.
• Té un elevat contingut en matèria orgànica, evitant el desgast natural i l’empobriment de les terres, restaurant el seu vigor i les millors condicions de fertilitat.
• Condiciona i manté les característiques necessàries del terreny de conreu, harmonitzant les condicions físiques i biològiques dels sòls, estalviant fertilitzants.
• Aporta el substrat adequat per als microorganismes beneficiosos per al procés del sòl.
• És portador de la quantitat suficient d’oligoelements (Na, Fe, Mn, Cu, Zn, Mg, etc.) per tal d’evitar malalties que la manca d’aquests elements pot originar als conreus.
• Els seus elements nutritius estan en forma d’humus, fàcilment assimilables.
• Beneficia les terres de compactació excessiva i especialment les argiloses, contribuint a fer més esponjosa la textura del terreny, i facilita la seva laboriositat.
• Millora el règim de distribució de l’aigua al sòl.
• Augmenta el poder de retenció i absorció de l’aigua de la pluja.
• Als conreus on només s’han fet servir fertilitzants químics fa augmentar la productivitat, al mateix temps que disminueix la quantitat de fertilitzant químics a utilitzar.
™ DIGESTIÓ ANAERÒBICA Només es realitza en els Ecoparcs.
D’aquest procés s’obté: 1. Biogas.
2. Residu sòlid Æ pot ser usat com a adob orgànic.
És el mateix procés que es dóna en la digestió anaeròbica d’aigües.
58 ...