Compost

Los organismos pueden descomponer la materia orgánica en el compost si se les proporciona la mezcla correcta de agua, oxígeno, carbono y nitrógeno. ^{[ 3 ]} Se dividen en dos grandes categorías: descomponedores químicos, que realizan procesos químicos sobre los residuos orgánicos, y descomponedores físicos, que procesan los residuos en fragmentos más pequeños mediante métodos como la trituración, el desgarro, la masticación y la digestión. ^{[ 3 ]}

En condiciones ideales, el compostaje se desarrolla a través de tres fases principales: ^{[ 16 ] [ 17 ]}

1. Fase mesófila: La fase inicial, mesófila, es cuando la descomposición se lleva a cabo a temperaturas moderadas por microorganismos mesófilos . De 2 a 8 días.
2. Fase termófila: A medida que aumenta la temperatura, comienza una segunda fase termófila, en la que varias bacterias termófilas llevan a cabo la descomposición a temperaturas más altas ( 50 a 60 °C (122 a 140 °F) ).  
3. Fase de enfriamiento (también llamada mesófila II)
4. Fase de maduración: A medida que disminuye el suministro de compuestos de alta energía, la temperatura comienza a descender.

El semicompostaje es el proceso de degradación que maneja volúmenes de residuos orgánicos inferiores a los recomendados para el compostaje y, por lo tanto, no presenta una etapa termófila , ya que los microorganismos mesófilos son los únicos responsables de la degradación de la materia orgánica . ^{[ 18 ] [ 19 ]}

El tiempo necesario para compostar el material depende del volumen del mismo, del tamaño de las partículas (por ejemplo, las astillas de madera se descomponen más rápido que las ramas) y de la cantidad de mezcla y aireación. ^{[ 3 ]} Generalmente, las pilas más grandes alcanzan temperaturas más elevadas y permanecen en una etapa termófila durante días o semanas. Este es el compostaje en caliente y es el método habitual en grandes instalaciones municipales y explotaciones agrícolas.

El método Berkeley produce compost terminado en 18 días. Requiere la preparación inicial de al menos 1 metro cúbico (35 pies cúbicos ) de material y debe voltearse cada dos días después de una fase inicial de cuatro días. ^{[ 20 ]} Estos procesos cortos implican algunos cambios con respecto a los métodos tradicionales, como el uso de partículas más pequeñas y homogeneizadas en los materiales de entrada, el control de la relación carbono-nitrógeno (C:N) a 30:1 o menos, y un control riguroso del nivel de humedad.  

El compostaje en frío es un proceso más lento que puede tardar hasta un año en completarse. ^{[ 21 ]} Se produce en pilas más pequeñas, incluidas muchas pilas de compost domésticas que reciben pequeñas cantidades de residuos de cocina y jardín durante períodos prolongados. Las pilas de menos de 1 metro cúbico (35 pies cúbicos ) tienden a no alcanzar ni mantener temperaturas elevadas. ^{[ 22 ]} No es necesario voltear la pila en el compostaje en frío, aunque existe el riesgo de que algunas partes se vuelvan anaeróbicas al compactarse o saturarse de agua.  

El compostaje puede destruir algunos patógenos y semillas al alcanzar ciertas temperaturas. El manejo de compost estabilizado —es decir, material compostado en el que los microorganismos han terminado de digerir la materia orgánica y la temperatura ha alcanzado entre 50 y 70 °C (122 y 158 °F) — presenta muy poco riesgo, ya que estas temperaturas matan los patógenos e incluso hacen que los ooquistes sean inviables. ^{[ 23 ]} La temperatura a la que muere un patógeno depende del patógeno, del tiempo que se mantiene la temperatura (de segundos a semanas) y del pH. ^{[ 24 ]}  

Se ha descubierto que los productos de compost, como el té de compost y los extractos de compost, tienen un efecto inhibidor sobre Fusarium oxysporum , especies de Rhizoctonia y Pythium debaryanum , patógenos vegetales que pueden causar enfermedades en los cultivos. ^{[ 25 ]} Los tés de compost aireados son más efectivos que los extractos de compost. ^{[ 25 ]} La microbiota y las enzimas presentes en los extractos de compost también tienen un efecto supresor sobre los patógenos fúngicos de las plantas. ^{[ 26 ]} El compost es una buena fuente de agentes de biocontrol como B.  subtilis , B.  licheniformis y P.  chrysogenum que combaten los patógenos de las plantas. ^{[ 25 ]} La esterilización del compost, el té de compost o los extractos de compost reduce el efecto de supresión de patógenos. ^{[ 25 ]}

Al voltear el compost que no ha pasado por fases en las que se alcanzan temperaturas superiores a 50 °C (122 °F) , se debe usar una mascarilla y guantes para protegerse de las enfermedades que se pueden contraer al manipular el compost, incluidas: ^{[ 27 ]}  

• aspergilosis
• Pulmón del granjero
• Histoplasmosis : un hongo que crece en el guano y los excrementos de las aves.
• Legionelosis
• Paroniquia : infección alrededor de las uñas de las manos y de los pies.
• Tétanos : una enfermedad del sistema nervioso central.

Los ovocitos se vuelven inviables a temperaturas superiores a 50 °C (122 °F) . ^{[ 23 ]}  

Las dos grandes categorías de residuos sólidos orgánicos son los verdes y los marrones. Los residuos verdes se consideran generalmente una fuente de nitrógeno e incluyen los residuos de alimentos pre y postconsumo , los recortes de césped, los restos de poda y las hojas frescas. ^{[ 1 ]} Los cadáveres de animales, los animales atropellados y los residuos de carnicería también se pueden compostar y se consideran fuentes de nitrógeno. ^{[ 32 ]}

Los residuos marrones son una fuente de carbono. Ejemplos típicos son la vegetación seca y el material leñoso como hojas caídas, paja, astillas de madera, ramas, troncos, agujas de pino, aserrín y ceniza de madera, pero no la ceniza de carbón vegetal. ^{[ 1 ] [ 33 ]} Los productos derivados de la madera, como el papel y el cartón común, también se consideran fuentes de carbono. ^{[ 1 ]}

En muchas granjas, los ingredientes básicos para el compostaje son el estiércol animal generado en la granja como fuente de nitrógeno y la cama como fuente de carbono. La paja y el aserrín son materiales comunes para la cama. También se utilizan materiales no tradicionales, como papel de periódico y cartón triturado. ^{[ 1 ]} La cantidad de estiércol compostado en una granja ganadera suele estar determinada por los programas de limpieza, la disponibilidad de terreno y las condiciones climáticas. Cada tipo de estiércol tiene sus propias características físicas, químicas y biológicas. El estiércol de vacas y caballos, cuando se mezcla con la cama, posee buenas cualidades para el compostaje. El estiércol de cerdo, que es muy húmedo y generalmente no se mezcla con material de cama, debe mezclarse con paja o materias primas similares. El estiércol de aves de corral debe mezclarse con materiales ricos en carbono y bajos en nitrógeno. ^{[ 34 ]}

Las excretas humanas , a veces llamadas "humanura" en el contexto del compostaje, ^{[ 35 ] [ 36 ]} pueden agregarse como insumo al proceso de compostaje ya que son un material orgánico rico en nutrientes. El nitrógeno, que sirve como componente básico para importantes aminoácidos de las plantas, se encuentra en los desechos humanos sólidos. ^{[ 37 ] [ 38 ]} El fósforo, que ayuda a las plantas a convertir la luz solar en energía en forma de ATP, se puede encontrar en los desechos humanos líquidos. ^{[ 39 ] [ 40 ]}

Los desechos humanos sólidos pueden recolectarse directamente en inodoros de compostaje o indirectamente en forma de lodos residuales después de su tratamiento en una planta depuradora . Ambos procesos requieren un diseño adecuado, ya que es necesario gestionar los posibles riesgos para la salud. En el caso del compostaje doméstico, las heces pueden contener una amplia gama de microorganismos, incluyendo bacterias, virus y gusanos parásitos, y un procesamiento inadecuado puede representar riesgos significativos para la salud. ^{[ 41 ]} En el caso de grandes plantas de tratamiento de aguas residuales que recogen aguas residuales de diversas fuentes residenciales, comerciales e industriales, existen consideraciones adicionales. Los lodos residuales compostados, denominados biosólidos , pueden estar contaminados con diversos metales y compuestos farmacéuticos. ^{[ 42 ] [ 43 ]} Un procesamiento insuficiente de los biosólidos también puede generar problemas cuando el material se aplica al suelo. ^{[ 44 ]}

La orina se puede agregar a pilas de compost o usar directamente como fertilizante. ^{[ 45 ]} Agregar orina al compost puede aumentar la temperatura, por lo que puede aumentar su capacidad para destruir patógenos y semillas no deseadas. A diferencia de las heces, la orina no atrae moscas que propagan enfermedades (como moscas domésticas o moscas azules ), y no contiene los patógenos más resistentes, como los huevos de gusanos parásitos . ^{[ 46 ]}

Los cadáveres de animales pueden compostarse como opción de eliminación. Este material es rico en nitrógeno. ^{[ 47 ]}

• El vermicompost (también llamado humus de lombriz , estiércol de lombriz o excremento de lombriz) es el producto final de la descomposición de la materia orgánica por las lombrices de tierra. ^{[ 65 ]} Se ha demostrado que estos humus contienen niveles reducidos de contaminantes y una mayor saturación de nutrientes que los materiales orgánicos antes del vermicompostaje. ^{[ 66 ]}
• Las larvas de la mosca soldado negra ( Hermetia illucens ) pueden consumir rápidamente grandes cantidades de materia orgánica y pueden utilizarse para tratar desechos humanos. El compost resultante aún contiene nutrientes y puede utilizarse para la producción de biogás , o para compostaje tradicional o vermicompostaje ^{[ 67 ] [ 68 ].}
• El bokashi es un proceso de fermentación, no de descomposición, por lo que conserva la energía, los nutrientes y el carbono de la materia prima. Para que la fermentación se complete, debe haber suficientes carbohidratos, por lo que este proceso se aplica generalmente a los residuos alimentarios, incluidos los no compostables. Los carbohidratos se transforman en ácido láctico, que se disocia naturalmente para formar lactato, un portador de energía biológica. El resultado conservado es consumido fácilmente por los microorganismos del suelo y, posteriormente, por toda la red trófica del suelo, lo que conlleva un aumento significativo del carbono orgánico del suelo y una mayor turbidez. El proceso se completa en semanas y restablece la acidez normal del suelo.
• El co-compostaje es una técnica que procesa residuos sólidos orgánicos junto con otros materiales de entrada, como lodos fecales deshidratados o lodos de depuradora . ^{[ 10 ]}
• La digestión anaeróbica combinada con la separación mecánica de flujos de residuos mixtos se utiliza cada vez más en los países desarrollados debido a las regulaciones que controlan la cantidad de materia orgánica permitida en los vertederos. El tratamiento de los residuos biodegradables antes de que ingresen a un vertedero reduce el calentamiento global causado por el metano fugitivo ; los residuos sin tratar se descomponen anaeróbicamente en un vertedero, produciendo gas de vertedero que contiene metano, un potente gas de efecto invernadero . El metano producido en un digestor anaeróbico puede utilizarse como biogás . ^{[ 69 ]}
• Las pequeñas explotaciones agrícolas y las granjas orgánicas también pueden producir pilas de compost aeróbico para la preparación de los lechos de cultivo mediante una técnica de "pila volteada" en la que las pilas se forman con las proporciones adecuadas de materiales nitrosos, carbonosos y neutros, se comprueban con un termómetro y se voltean a mano a intervalos semanales. ^{[ 70 ] [ 71 ]}

En terrenos abiertos destinados al cultivo de trigo , maíz , soja y cultivos similares , el compost puede esparcirse sobre la superficie del suelo mediante camiones esparcidores o esparcidoras remolcadas por un tractor. Se espera que la capa esparcida sea muy delgada (aproximadamente 6 mm (0,24 pulg.) ) y se incorpore al suelo antes de la siembra. No es raro aplicar dosis de 25 mm (0,98 pulg .) o más cuando se intenta regenerar suelos pobres o controlar la erosión. ^{[ 72 ]} En países como Alemania, donde la distribución y esparcimiento de compost están parcialmente subvencionados en las tasas originales de residuos, el compost se utiliza con mayor frecuencia en terrenos abiertos bajo el concepto de "sostenibilidad" de nutrientes. ^{[ 73 ]}    

En la plasticultura , las fresas , los tomates , los pimientos , los melones y otras frutas y verduras se cultivan bajo plástico para controlar la temperatura, retener la humedad y controlar las malas hierbas. El compost se puede aplicar en bandas (en franjas a lo largo de las hileras) e incorporar al suelo antes de la preparación del terreno y la siembra, aplicarse al mismo tiempo que se construyen los bancales y se coloca el plástico, o utilizarse como abono superficial.

Muchos cultivos no se siembran directamente en el campo, sino que se inician en bandejas de semillero en un invernadero. Cuando las plántulas alcanzan cierta etapa de crecimiento, se trasplantan al campo. El compost puede formar parte de la mezcla utilizada para el cultivo de las plántulas, pero normalmente no se utiliza como único sustrato de siembra. El cultivo en particular y la sensibilidad de las semillas a los nutrientes, sales, etc., determinan la proporción de la mezcla, y la madurez es importante para asegurar que no se produzca falta de oxígeno ni queden fitotoxinas residuales. ^{[ 74 ]}

El compost se puede agregar a la tierra, la fibra de coco o la turba como mejorador de la estructura , aportando humus y nutrientes. ^{[ 75 ]} Proporciona un medio de cultivo rico como material absorbente. Este material contiene humedad y minerales solubles, que brindan soporte y nutrientes . Aunque rara vez se usa solo, las plantas pueden prosperar en suelos mixtos que incluyen una mezcla de compost con otros aditivos como arena , gravilla, virutas de corteza, vermiculita , perlita o gránulos de arcilla para producir tierra franca . El compost se puede incorporar directamente al suelo o al medio de cultivo para aumentar el nivel de materia orgánica y la fertilidad general del suelo. El compost listo para usar como aditivo es de color marrón oscuro o incluso negro con un olor a tierra. ^{[ 1 ] [ 75 ]}

En general, no se recomienda sembrar directamente en compost debido a la rapidez con que puede secarse, la posible presencia de fitotoxinas en compost inmaduro que pueden inhibir la germinación, ^{[ 76 ] [ 77 ] [ 78 ]} y la posible fijación de nitrógeno por la lignina parcialmente descompuesta. ^{[ 79 ]} Es muy común ver mezclas de 20-30% de compost utilizadas para trasplantar plántulas .

El compost puede utilizarse para aumentar la inmunidad de las plantas a enfermedades y plagas. ^{[ 80 ]}

El compost también se puede utilizar para la recuperación de tierras y arroyos, la construcción de humedales y la cobertura de vertederos . ^{[ 89 ]}

Las temperaturas generadas por el compost se pueden utilizar para calentar invernaderos , por ejemplo, colocándolo alrededor de los bordes exteriores. ^{[ 90 ]}