Aproximación científica a la

problemática de la aplicación

directa de Lodos de Depuradora en

Agricultura

Rafael López Núñez

rafael.lopez@csic.es

LA DIRECTIVA DE LODOS (The Sewage Sludge Directive 86/278/EEC)

SE ADOPTÓ PARA FOMENTAR LA APLICACIÓN DE LODOS DE

DEPURADORA EN AGRICULTURA, REGULAR SU USO Y PREVENIR

LOS EFECTOS NOCIVOS SOBRE EL SUELO, LA VEGETACIÓN, LOS

ANIMALES Y LOS HUMANOS

DESDE ENTONCES

+LODO +CONOCIMIENTO+CONTAMINANTES

UE27(2006): 10,13 millones t ms

ESPAÑA(2006): 1.064.972 t ms

ANDALUCÍA (2006): 312.500 t ms

PRODUCCIÓN DE LODOS

AGRICULTURA: UE (2006): 42% ESPAÑA (2006): 65%

ESPAÑA

•25% COMPOSTAJE y AGRÍCOLA

•40% TRAT. ANAEROBIO y AGRÍCOLA

•15% ENERGÍA

EN UE LODOS SON MENOS DEL 5% DE LA CANTIDAD TOTAL DE

ESTIÉRCOL USADO EN AGRICULTURA

Y SON APLICADOS EN MENOS DEL 5% DE LA SUPERFICIE

AGRÍCOLA

DESTINO DE LOS LODOS

PRODUCCIÓN DE LODOS EN

ESPAÑA

UTILIZACIÓN AGRÍCOLA: VENTAJAS

•ALTERNATIVA FÁCIL Y ECONÓMICA

•DISPONIBILIDAD DE TERRENOS

•SUELO ES UN BUEN REACTOR DE TRATAMIENTO

•SUELO ES UN BUEN SUMIDERO FINAL

•LOS NUTRIENTES (N, P, K, S, Cu, Zn) Y LA MO SE RECICLAN

•SE CONSERVAN RESERVAS MINERALES DE FÓSFORO

(ESCASAS) Y SE REDUCE LA INCORPORACIÓN DE CADMIO

•SE MEJORAN LOS SUELOS (MO y PROPIEDADES FÍSICAS)

•SE LUCHA CONTRA EL CALENTAMIENTO GLOBAL

COMPOSICIÓN QUÍMICA TÍPICA DE FANGOS

Parámetro Fango primario

crudo

Fango primario

digerido

Fango

activado

Inter-

valo

Valor

típico

Inter-

valo

Valor

típico Intervalo

Sólidos volátiles (%)

Materia Orgánica 60-80 65 30-60 40 59-88

Nitrógeno (%N) 1.5-4 2.5 1.6-6.0 3.0 2.4-5.0

Fósforo (%P2O5) 0.8-2.8 1.6 1.5-4.0 2.5 2.8-11.0

Potasio (%K2O) 0-1 0.4 0-3.0 1.0 0.5-0.7

pH 5.0-8.0 6.0 6.5-7.5 7.0 6.5-8.0

Resultados sobre materia seca Tomada de Metcalf y Eddy, 1995

PROPIEDADES FISICAS DEL SUELO

LA MATERIA ORGANICA

ACTUA COMO AGENTE

CEMENTANTE DE LAS

PARTICULAS

ELEMENTALES DEL SUELO,

FORMANDO AGREGADOS

MAYORES

AL AUMENTAR LA AGREGACION

AUMENTA

LA MACROPOROSIDAD (>50 m) FAVORECIENDOSE

•EL DRENAJE (-) Y LA AIREACION

•EL ESPACIO PARA HIFAS DE HONGOS Y RAÍCES

•EL MOVIMIENTO VERTICAL DE LOS

MICROORGANISMOS (MAYOR COLONIZACION)

UTILIZACIÓN AGRÍCOLA:

INCONVENIENTES

•DISTANCIA ENTRE PRODUCCIÓN

Y USO (ZONAS MÁS POBLADAS)

•CIERTOS TIPOS DE FANGOS

(CON GRASAS) PUEDEN REPERCUTIR NEGATIVAMENTE SOBRE

SUELO

•IMPACTOS EN LA BIODIVERSIDAD DEL SUELO

•POSIBILIDAD DE CONTAMINACIÓN DE ACUÍFEROS POR EXCESO

DE NUTRIENTES (NITRATO, FÓSFORO)

•GASES DE EFECTO INVERNADERO (METANO, ÓXIDO NITROSO)

SE PRODUCEN AL APLICAR RESIDUOS ORGÁNICOS AL SUELO ? •CONTAMINACIÓN POR METALES PESADOS y CONTAMINANTES

ORGÁNICOS ? •CONTAMINACIÓN MICROBIOLÓGICA (FANGOS NO

ESTABILIZADOS) ?

METALES PESADOS EN LODOS

Lodo

Compost

Lodo+

Poda

Media Lodo

UE1999

Norma actual

Directiva

86/278/EEC

Norma prop

Cu 311 228 330 1000-1750 1000

Zn 784 397 811 2500-4000 2500

Cr 145 130 73 1000-1500 1000

Ni 37 32 36 300-

400

300

Cd 3.1 <2 2 20-40 10

Pb 292 250 104 750-

1200

750

Hg 1.5 16-25 10

METALES PESADOS

•LOS LÍMITES (PROPUESTOS) SON

SUFICIENTEMENTE ALTOS COMO PARA INCLUIR LA

MAYORÍA DE LOS LODOS

•ARCILLA, CAL, OXIDOS HIERRO ACTÚAN A FAVOR

INMOVILIZACIÓN (LOS TIENEN LA MAYORÍA DE

NUESTROS SUELOS)

•NO PARECE LÓGICO DEJAR DE LADO LAS

PROPIEDADES DEL SUELO

Concentración de

metales pesados en

lombrices por la

aplicación de

biosólidos

SÍ HAY RIESGO DE

TRANSFERENCIA A

CADENA TRÓFICA

Tomada de Olness et al. 1998

Elemento

Dosis

Compost

Mg/ha

Años

Aplic.

Concentración en

lombriz

mg/kg

Control Lodo

Níquel 22.4 8 10 15

Cadmio 22.4 8 17 46

9 4 15 136

9 5 1 81

Cobre 22.4 8 11 29

9 4 11 21

9 5 10 42

Plomo 22.4 8 11 23

9 4 2.5 8.8

9 5 25 22

Zinc 22.4 8 442 475

9 4 924 1087

9 5 70 900

METALES PESADOS

•CONCENTRACIONES MUY SUPERIORES A LAS

HABITUALES EN SUELOS Y CULTIVOS

•ACUMULACIÓN DE MP EN SUELOS Y RIESGO DE

TRANSFERENCIA A LA CADENA TRÓFICA

•REALMENTE POCA PROBABILIDAD DE AUMENTAR

A NIVELES TÓXICOS LOS MP DE PARTES

COMESTIBLES DE CULTIVOS

•TENDENCIA GENERAL ES AUMENTO DE

SOLUBILIDAD DE MP A CORTO PLAZO (POR EL TIPO

DE MO DE LOS LODOS) SEGUIDA DE

INMOVILIZACIÓN

HAY UNA CLARA EVIDENCIA DE

QUE DESDE LOS AÑOS 80 LA

CONCENTRACIÓN DE METALES

PESADOS EN LODOS EN EUROPA

VIENE DECRECIENDO,

DEBIDO A LAS LEYES Y

CONTROLES SOBRE LAS

SUSTANCIAS PELIGROSAS Y A LA

MEJORA DE LAS PRÁCTICAS

INDUSTRIALES

CONTAMINANTES ORGÁNICOS

COMPUESTOS

ORGANO

HALOGENADOS

Sulfonatos de

alquilbenceno

lineal

(SURFACTANTE)

Ftalato de bis(2-

etilhexilo)

(PLASTIFICANTE)

Etoxilato de

nonilfenol)

(PRODUCTOS

LIMPIEZA)

Hidrocarburos

policíclicos

aromáticos

(ALQUITRÁNES)

Bifenilos

policlorados

(AISLANTES

ELECTRICOS)

Furanos y

dioxinas

CONTAMINANTES ORGÁNICOS

PATÓGENOS

•Por el origen de las aguas residuales y de los lodos,

estos pueden contener patógenos entéricos (esto es,

los excretados con el material fecal y que son

infecciosos por vía oral)

•La principal fuente es el ser humano, pero podría

haber también de mascotas o animales de granja

•Lon niveles y su diversidad dependerán de muchas

condiciones locales, especialmente del estado

sanitario de la población

MICROORGANISMOS PATÓGENOS

BACTERIAS PROTOZOOS VIRUS LEVADURAS

Salmonella spp. Entamoeba histolytica Poliovirus Candida albicans

Shigella spp. Giardia lambia Coxsackievirus Candida krusi

Escherichia coli * Toxoplasma gondii Echovirus Candida tropicalis

Pseudomonas aeruginosa Sarcocystis ‘Nuevo’ enterovirus Candida guillermondii

Yersinia enterolitica HELMINTOS Adenovirus Cryptococcus neoformans

Clostridium perfringens Taenia saginata Reovirus Trichosporon

Clostridium botulinum Taenia solium Hepatitis A HONGOS

Bacillus anthracis Diphyllobothrium latum Rotavirus Aspergillus spp.

Listeria monocytogenes Echinococcus gramulosus Astrovirus Aspergillus fumigatus

Vibrio cholera Ascaris lumbricoides Calicivirus Phialophora richardsii

Mycobacterium spp. Ancylostoma duodenale Coronavirus Geotrichum candidum

Leptospira spp. Toxocara canis Norovirus Trichophton spp.

Campylobacter spp. Toxocara cati Parvovirus Epidermophyton spp.

Staphylococcus Trichuris trichura V.Adeno-asociado

Streptococcus Gripe

•HAY ESCASA EVIDENCIA DE ENFERMEDAD EN

HUMANOS O ANIMALES INDUCIDA POR LA

APLICACIÓN DE BIOSÓLIDOS

•LOS POCOS CASOS DOCUMENTADOS SE HAN

DADO CUANDO LAS NORMAS LOCALES O DE

BUENAS PRÁCTICAS NO SE HAN CUMPLIDO

REDUCCIÓN DE PATÓGENOS

•PARA LA MINIMIZACIÓN DE RIESGOS

MICROBIOLÓGICOS DEL LODO SE HA USADO

TRADICIONALMENTE UNA DOBLE BARRERA:

•1º ESTABILIZACIÓN, NORMALMENTE MEDIANTE

DIGESTIÓN ANAERÓBICA MESÓFILA (33-37°C)(reduce

considerablemente pero no elimina la carga de

patógenos).

•2º REDUCCIÓN ADICIONAL DEL RIESGO POR

LIMITACIONES EN TIPO O RECOLECCIÓN DE LOS

CULTIVOS

TRATAMIENTOS AVANZADOS PARA LODOS

PROCESO PARÁMETROS

COMPOSTAJE WINDROW Los lotes de lodo (+/- estructurante) deben mantenerse

tras 3 volteos a 55ºC durante 4 horas y el proceso se

completará con un período de maduración

PILAS AIREADAS Y

COMPOSTAJE EN REACTOR El lote debe mantenerse por encima de 40º, 5 días y de

55ºC, 4 horas. Completar con maduración

SECADO TÉRMICO 80ºC durante 10 min y reducción de Humedad < 10%

DIGESTIÓN TERMOFÍLICA

(AERÓBICA O NO) 55ºC mínimo 4 horas después de última adición y antes de

su retirada. Diseño que permita una retención suficiente

para conseguir la estabilización

TRATAMIENTO TÉRMICO

SEGUIDO DE DIGESTIÓN

30 minutos a 70ºC seguida inmediatamente de digestión

anaeróbica mesofílica a 35ºC con retención mínima de 12

días

TRATAMIENTO CON CAL

(CaO)

Mezcla completa que de pH 12 y un mínimo de

temperatura de 55ºC durante 2 horas después de la

mezcla

•VARIOS ESTADOS HAN ADOPTADO CRITERIOS MÁS EXIGENTES

QUE LOS DE LA DIRECTIVA

•Y HAN PROHIBIDO LA APLICACIÓN DE LODO NO TRATADO

•LO QUE HA LLEVADO EN LA PRÁCTICA A QUE NO SE USEN EN

AGRICULTURA

MENOS INCONVENIENTES

SI SE REALIZA

UN COMPOSTAJE PREVIO

•TÓXICOS DESCOMPUESTOS

•MO ESTABILIZADA Y

HUMIFICADA

•NITRÓGENO

+ESTABLE

•DESTRUCCIÓN

PATÓGENOS

•CULTIVOS MÁS

RENTABLES

COMPOSTAJE

• Potencia los mecanismos de

degradación biológica de los

contaminantes:

– ROTURA METABOLICA

– COMETABOLISMO

– CONJUGACIÓN CON HUMUS

DEL SUELO

• MEJORA DE LAS PROPIEDADES

FÍSICAS

COMO EN EL SUELO:

LOS PRODUCTOS QUE SE DEGRADAN EN SUELO

LO HACEN EN EL COMPOSTAJE MÁS RÁPIDAMENTE

LOS MUY PERSISTENTES,

LO SON EN EL COMPOSTAJE

Zona contaminada del Guadiamar-Parcela experimental “El Vicario”

•CB: 30 Mg ha-1

Depth(cm)

0-15 15-30

Cd

(mg

kg

-1)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

a

b b

ab

ab

bb

a

b

b

ab

ab

ab

ab

Depth(cm)

0-15 15-30

Cu

(mg

kg

-1)

0

1

2

3

4

a

a a

a a

a

a

a

aa

aa

a

a

Depth(cm)

0-15 15-30Z

n(m

g k

g-1

)

0

10

20

30

40

50

60

NA

SL2

SL4

BC2

BC4

LESL2

LESL4

a

b b

ab

b

ab

b

a

bb

ab ab

ab

ab

Depth(cm)

0-15 15-30

pH

2

3

4

5

6

7

8

NA

SL2

SL4

BC2

BC4

LESL2

LESL4

a

cbc

abc

abc

abcbc

a

b

ab

ab

abab

a

•Aumento del pH de los

suelos enmendados con

compost de lodos

•Disminución de las

concentraciones de

metales pesados

disponibles

Disminución de las

concentraciones de

metales pesados en

plantas

PROYECTO LIFE “PROCESOS DE CO-COMPOSTAJE Y

APLICACIÓN DE SUS PRODUCTOS…”

www.compostandalucia.net

•COMPOST LODO-PODA (1:3), LODO-RSU-PODA (1:1:2)

•MADUROS, RELACIONES C/N 10-15

•EN NUMEROSOS ENSAYOS NO SE DETECTARON SIGNOS DE

DEFICIENCIA DE NITRÓGENO,

•AL CONTRARIO, CRECIMIENTO MUY VENTAJOSO DE LAS PLANTAS

COMPOST DE LODOS:

MENOS HUMEDAD

MÁS EQUILIBRADO EN

NUTRIENTES

MÁS “DILUÍDO” MAYOR

DOSIS

MO MÁS DIVERSA, CON MÁS

COMPONENTES SIMILARES A

LIGNINA

unidad Lodo Compost

Lodo+

Poda

Humedad % spt 70.7 31

pH 7.09 6.6

C.E. dS/m 3.43 2.38

M.O. % 49.6 26

C/N 8.1 11.4

N % N 3.05 1.1

P % P2O5 4.07 1.7

K % K2O 0.44 0.8

Ca % CaO 11.8 12.8

Mg % MgO 1.62 1.3

S % SO3 3.23 1.51

Na % Na 0.115 0.08

Ensayos con cultivos agrícolas (I)

Cultivos: sandía y tomate

Ensayos con el compost BIOSÓLIDOS+PODA+RSU a distintas dosis sustituyendo al sustrato enriquecido

Mejor calidad de las cosechas

con compost

1) Con compost en sustrato previo a plantación

Ensayos con cultivos agrícolas (II)

Se obtuvieron

producciones y calidad de

cosechas similares en todos

los tratamientos y en ambos

cultivos

2) Compost como enmiendas. Sustitutos del estiércol en

invernadero.

Cultivos: melón y tomate

Dosis de 10 Tm/ha

No existieron diferencias entre tratamientos en % de germinación ni en tamaño de planta.

Ligero aumento a dosis moderadas (30%)

Ensayos en viveros hortícolas (I)

Cultivo: sandía

Compost como sustituto de la turba

Dosis 30% y 50% compost A, B y C

Algarrobo cultivado en sustrato con compost

de lodo mezclado con turba

Retama cultivada en

sustrato con compost de

lodo mezclado al 40% con

turba

Romero cultivado en sustrato con compost

de lodo mezclado al 50% con turba

El compostaje reduce muy

significativamente los

microorganismos

indicadores en compost de

lodos

Microbiología del compost de lodos

Compost Lodo Compost

estiércol

Salmonella Ausencia en

100 g

Ausencia en

100 g

Coliformes

totales

230 ufc/100 g 240.000

ufc/100 g

Coliformes

fecales

Ausencia en

100 g

24.000

ufc/100 g

El mayor problema

en el compostaje de

lodos puede ser la

generación de

olores

GRACIAS POR

SU ATENCIÓN