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CONFERENCIAS ATEGRUS GESTIÓN DE LODOS DE EDAR Y SU VALORIZACIÓN
ENERGÉTICA MADRID, 7-8 mayo 2014
LODOS EDAR: ALGO MÁS QUE VALORIZACIÓN ENERGÉTICA
CARLOS GARCIA IZQUIERDO, CEBAS-CSIC T. Hernandez y JL Moreno Grupo de Enzimología y Biorremediación de Suelos y Residuos Orgánicos CEBAS-CSIC. Campus Universitario de Espinardo. Apartado 164, 30100 Murcia (Spain);
e-mail: [email protected]
FJ Murcia y Encarnación Molina Dirección General de Calidad Ambiental Comunidad Autónoma de Murcia
Grupo Biorremediacion de Suelos y Residuos Orgánicos CEBAS-CSIC
Laboratorios científicos Cámaras de cultivo
Finca experimental
OBJETIVO::Ofrecer mediante biotecnologías de bajo coste, una salida racional, ambiental y económica a diversos residuos orgánicos (urbanos,
agrícolas, agroalimentarios).
VALORIZACION: 1) Uso de residuos orgánicos como enmiendas que ayuden a conservar la productividad y fertilidad de los suelos. 2) Obtención de
energía. 3) Productos con valor añadido
MURCIA
ANTECEDENTES
SITUACIÓN DE DÉFICIT HÍDRICO NUEVOS RECURSOS
AGUAS REGENERADAS: APROVECHAMIENTO
AGUAS residuales BRUTAS: DEPURACION i) procesos aerobio ii) digestión anaerobia, con obtención de biogás
PROBLEMÁTICA: ESCASEZ DE AGUA
(Necesidad de depurar nuestras aguas)
LODOS DIGERIDOS: UN RESIDUO ORGANICO A VALORIZAR
CONSECUENCIA DE LA DEPURACIÓN DE AGUAS
RESIDUALES: Lodos (Digeridos)
LODOS DE DEPURADORA
“Son residuos orgánicos procedentes de la depuración de aguas residuales, cuya materia orgánica puede ser objeto de empleo agrícola. Se les puede llamar Biosólidos basándose fundamentalmente en sus características de
material biológico”
PRETRATAMIENTO
TRATAMIENTO PRIMARIO
TRATAMIENTO SECUNDARIO
TRATAMIENTO TERCIARIO
EFLUENTE: Agua Residual
INFLUENTE
LODOS PRIMARIOS
LODOS SECUNDARIOS
LODOS MIXTOS
ESTABILIZACION
DESHIDRATACIÓN
ACONDICIONAMIENTO
ESPESAMIENTO
Depuración Biológica
Digestión
anaerobia
LODOS (DIGERIDOS O NO)
¿CÓMO PODEMOS VALORIZAR LOS LODOS ANAEROBIOS? a) Como enmienda orgánica (uso directo en agricultura; después de un
proceso de compostaje. b) Como co-sustrato de otros procesos de biometanización c) Obteniendo de ellos productos con un valor añadido (aminoácidos)
ENERGÍA SÍ O NO. No es el debate desde la investigación.
A favor de la valorización energética, pero siendo conscientes de que una parte de la materia orgánica de calidad, es necesaria para nuestros suelos.
LODOS-DIGERIDOS (después de digestión anaerobia de LODOS EDAR):Residuo líquido fundamentalmente, con sólidos en suspensión, materia orgánica y buen conteniendo nutrientes.
LOS LODOS PUEDEN SER ANAEROBIOS O AEROBIOS. LOS ANAEROBIOS SON CONOCIDOS COMO “DIGERIDOS” AL HABER SUFRIDO UNA BIOMETANIZACIÓN.
PARÁMETRO LODO 1 LODO 2 LODO 3
% Humedad del producto fresco (105 C) % Humedad de trabajo (105 C) pH (Relación 1/10) Conductividad eléctrica (dS/m)(1/10) % Materia orgánica total (Calcinación) % Carbono orgánico total (Dicromato) % Nitrógeno total % Fósforo total % Potasio total ADN Genética, Compuestos orgánicos (LAS, PAH,s…)
81 2,00 7,10 2,23 66 27
3,46 3,97 0,22
78 3,40 7,14 2,11 60 20
3,44 2,56 0,35
84 2,50 6,99 2,69 63 22
3,20 3,23 0,46
PARÁMETROS LODO 1 LODO 2 LODO 3 Niveles Propuesta
% Magnesio total % Sodio total Hierro total (mg/Kg) Cobre total (mg/Kg) Zinc total (mg/Kg) Cromo total (mg/Kg) Plomo total (mg/Kg) Níquel total (mg/Kg) Cadmio total (mg/Kg)
0,47 0,28 5245 186 490 81 123 45 4
0,58 0,19 4236 135 432 91 101 36 3
1,11 0,37
10205 116 341 83 115 52 6
1750 4000 2000 1200 400 40
1000 2500 1000 750 300 10
LODOS DIGERIDOS: fuente de materia orgánica y nutrientes
Caracterización exhaustiva de LODOS: hemos estudiado su diversidad microbiana, sus contaminantes orgánicos e inorgánicos (disminución en metales últimos años),… Procesos de higienización bajo investigación: efectos secundarios
Metales pesados = parámetros limitantes. Evitar riesgos de acumulación innecesarios. Los valores medios, expresados en mg/kg, se encuentran dentro de los límites del RD 1310/1990. Zonas con influencia minera e industrial. NO DEPENDIENTE DE LA BIOMETANIZACIÓN
METALES PESADOS: EN LODOS DIGERIDOS Y SIN DIGERIR: COMPARATIVA CON LA LEGISLACIÓN ACTUAL
Ni
0
50
100
150
200
250
300
350
ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V
mg
/kg
Cd
0
5
10
15
20
25
ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V
mg
/kg
Zn
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V
mg
/kg
Cr
0
200
400
600
800
1000
1200
ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V
mg
/kg
Hg
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V
mg
/kg
Pb
0
100
200
300
400
500
600
700
800
ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V
mg
/kg
Cu
0
200
400
600
800
1000
1200
ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V
mg
/kg
Ni Hg
Cr
Zn
Pb Cu
Cd
COMPUESTOS ORGANICOS EMERGENTES EN LODOS DIGERIDOS
NPE
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V
mg/
kg
DEPH
0
5
10
15
20
25
30
35
40
ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V
mg
/kg
PAH
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
ZONA I ZONA II ZONA III ZONA IV ZONA V
mg
/kg
Datos sobre 20 EDAR PAH = 6 NPE = 50 DEPH = 100
< nivel propuesto
Los lodos digeridos pueden haber degradado ciertos contaminantes orgánicos debido a su mineralización por poblaciones microbianas
Las cantidades de Estreptococos fecales así como de Coliformes fecales son muy abundantes en aquellos lodos EDAR cuyo tratamiento de desinfección ha sido con hipoclorito sódico; aquellos que usan Ultravioleta cuentan con menor cantidad de bacterias. La biometanización no incide de manera definitiva en la higienización, a no ser que se realice a temperatura y durante un periodo prolongado de tiempo
E. coli
MICRORGANISMOS PATÓGENOS EN LODOS DIGERIDOS Y SIN DIGERIR
Favorece la disponibilidad de los nutrientes, aumentando su absorción por las raíces de las plantas
LODOS Y ESTABILIZADOS A PARTIR DE DICHOS LODOS
USO EN AGRICULTURA Y EN PROCESOS DE RESTAURACIÓN DE SUELOS
Aumenta los niveles de materia orgánica total y humificada (Acidos húmicos y ácidos fúlvicos) del suelo
FIJA C EN EL SUELO (mitiga efecto invernadero)
Aumentos de hongos, actinomicetos, bacterias aerobias, celulolíticos, etc, en el suelo proporcional a la dosis aplicada. Favorece formación micorrizas: ENZIMAS
Origen del influente. Variaciones estacionales del caudal. Proceso de depuración del influente.
La variabilidad de las características físico-químicas del lodo gira en torno a los siguientes aspectos básicos:
FUENTE DE MATERIA ORGÁNICA Y DE ELEMENTOS FERTILIZANTES para su utilización en la actividad agraria, que resulta ser la vía más adecuada para su eliminación, al permitir su incorporación a los ciclos naturales de la materia y la energía.
LODO DIGERIDO = CAPACIDAD FERTILIZANTE. Menos N que el aerobio, y C mas estable
LODO DIGERIDO: VALOR AGRONÓMICO
ENSAYOS AGRONÓMICOS: CULTIVO CÉSPED (MICROCOSMO: laboratorio)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
Peso
(g)
Control 20l/ha 40 l/ha 60 t/ha 8' t/ha 120 t/ha
PESO HUMEDO (MDS=0,07)
PESO SECO (MDS=0,03)
Ensayo con lodo digerido A
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3Pe
so (g
)
Control 20 l/ha 40 lt/ha 60 l/ha 80 l/ha 120 t/ha
Peso Húmedo (MDS=0,19)Peso Seco (MDS=0,07)
Ensayo con lodo digerido B
Mayor problema; exceso de salinidad (dosis)
SEWAGE SLUDGE--DIGESTATE
♦Antibiotics induction by organic products ♦Competitive action between microorganisms ♦Enzyme productions with biopesticide activity ♦Systemic resistance induction for plants
Fungal supression to avoid root rooting and necrosis
Fusarium sp. Pythium sp.
Biopesticide effect
POSIBILIDAD DE USO DE LODOS DIGERIDOS COMO
BIOPESTICIDAS
Without organic product
Organic product
Air Windrow Static Windrow
Reactors
Composting process: Aerobic process to obtaining COMPOST:Stabilised organic matters, free of pathogens and toxic organic product.
COMPOSTING PROCESS: organic amendments (SANITIZATION, STABILIZATION)
ORGANIC MATERIALS “COMPOST”: C FIXATION
PROYECTO EUROPEO “WASTEREUSE”
Proyecto Europeo LIFE+ Environment Policy & Governance
LIFE 10 ENV/GR/594
Mejores Prácticas para el Tratamiento y Reutilización de Residuos Agrícolas en los Países
Mediterráneos
Objectivos:
Evaluación de técnicas, tanto innovativas como tradicionales para el tratamiento de residuos orgánicos (RO)
Establecimiento de las Mejores Práctica de Manejo para la aplicación de RO a los principales cultivos del mercado
Proteción de la calidad del suelo con el desarrollo de prácticas de cultivo con adición de RO medioambientalmente aceptables
Reducción de la “huella de C” mediante el reciclado de RO y la minimización del empleo de fertilizantes inorgánicos
PROBLEMÁTICA: DEGRADACIÓN DEL SUELO
EROSION CONTAMINACION
¿QUÉ “PERDEMOS” CON EL SUELO?: MATERIA ORGÁNICA (PROTECCIÓN DEL SUELO: FERTILIDAD, PRODUCTIVIDAD)
Control de flujos de agua Vida microbiana Alimentos
NECESIDAD DE ADICIONAR ENMIENDA ORGÁNICA A LOS SUELOS: BÚSQUEDA DE ENMIENDAS ORGÁNICAS DE CALIDAD
.
ADICIÓN DE MATERIA ORGÁNICA SANEADA A LOS SUELOS
SUBRPODUCTOS ORGÁNICOS
BINOMIO SUELO-ENMIENDA ORGÁNICA
BÁSICA
APLICADA
ESTRATEGIA PARA MEJORAR LA CALIDAD BIOLÓGICA Y LA ECOLOGIA DE SUELOS DEGRADADOS
PROYECTO EUROPEO life+ “BIOREM”
CEBAS-CSIC (MURCIA) (Environmental Project)
Proyecto Europeo LIFE+ Environment Policy &
Governance
Project LIFE11 ENV/IT/113
“Innovative System for the Biochemical Restoration and Monitoring of Degraded
Soils“ (Reciclado de lodos EDAR en suelos para
evitar su degradación) Objectivos: Demostración del método innovador de vigilancia del suelo a
través de una caracterización de las condiciones del suelo iniciales, que también proporcionará un marco de referencia para las siguientes acciones
Demostración de la adición de materia orgánica exógena (LODOS EDAR) a 10 tipos diferentes de suelo.
La demostración de la innovadora metodología de control bioquímico a través de cuatro campañas de muestreo y de medición que conduzcan a una caracterización dinámica de la situación y evolución de los suelos tratados
La iniciativa y sus resultados se difundirán ampliamente en los países involucrados y en la UE a través de una campaña de comunicación estructurada, completa y consistente
PROPUESTA
SI “CON CONDICIONES” A LA APLICACIÓN EN EL SUELO DE FERTILIZANTES DE NUEVA GENERACION (LODOS EDAR)
USO RACIONAL Y COHERENTE DE DICHOS MATERIALES ORGANICOS: “NO TODO VALE”
-- Análisis exhaustivo del material (LODO) (MONITORIZACIÓN) -- Optimización de dosis y forma de empleo (CLAVE) -- Conocimiento del suelo receptor -- Control sucesivo después de la enmienda y de los riegos -- CODIGO DE BUENAS PRÁCTICAS AGRÍCOLAS
EVITAR RIESGOS INNECESARIOS PARA EL MEDIO AMBIENTE Y HUMANOS
INFORMACIÓN // INVESTIGACIÓN // NORMATIVA
APLICACIONES DIGERIDO- ALTERNATIVAS RECIENTES:
QUÉ HACER CON LOS LODOS BRUTOS
VALORIZACION DE LODOS-DIGERIDOS
a) Fertilizante orgánico-enmienda (en función de sus características y con conocimiento de uso) b) Obtener productos de valor añadido (biohidrolisis para obtención de aminoácidos, etc.). c) Posible uso como co-sustratos en otros
procesos energéticos)
ENERGÍA
LODOS
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN