El uso de biochar en el compostaje
Visita el sitio del IBI con el texto en el idioma original https://biochar-international.org/wp-content/uploads/2023/01/Compost_biochar_IBI_final.pdf
Por Marta Camps, Universidad de Massey; y Thayer Tomlinson, Iniciativa Internacional del Biocarbón Febrero de 2015; para más información, véase www.biochar-international.org.
Revisado por Mariluz Cayuela y M.A. Sánchez-Monedero.
Tanto el compostaje como la producción de biochar son métodos para utilizar y reciclar residuos orgánicos. Este documento ofrece información sobre el uso del biochar en la composta y destaca sus posibles beneficios, entre los que se incluyen la capacidad de acelerar el proceso de compostaje y reducir la pérdida de nutrientes, entre otros.
El compostaje es una tecnología de tratamiento y eliminación de residuos biodegradables. Casi todos los residuos alimentarios, industriales y lodos de depuración pueden compostarse. Las principales ventajas del compostaje son la reducción del volumen de residuos, la eliminación de la mayoría de los compuestos orgánicos tóxicos, patógenos y plagas (potencialmente presentes en el residuo original); la transformación de la materia orgánica y los nutrientes asociados en un producto que actúa como fertilizante de liberación lenta (denominado "estabilización" en la bibliografía sobre compostas).
El biochar es un material sólido obtenido a partir de la conversión termoquímica de la biomasa en un entorno con oxígeno limitado. Tiene una mayor persistencia que la biomasa precursora no carbonizada. El biochar puede utilizarse como producto en sí o como ingrediente dentro de un producto mezclado, con una serie de aplicaciones potenciales como agente mejorador del suelo. Cuando se utiliza el biochar adecuado añadido al suelo adecuado, el biochar puede, entre otros beneficios, mejorar la eficiencia en el uso de los recursos, remediar y/o proteger los suelos frente a determinadas contaminaciones ambientales y convertirse en una vía para la mitigación de los gases de efecto invernadero (GEI)(1).
Composta y biochar: ¿En competencia por las materias primas?
Aunque tanto el biochar como la composta utilizan residuos orgánicos como materia prima, ambas operaciones no tienen por qué ser una u otra opción, sino que pueden combinarse para una producción y utilización sinérgicas. Por ejemplo, muchos materiales que constituyen una buena composta, como los residuos alimentarios y el estiércol húmedo, no son fáciles de utilizar para la producción de biochar, ya que se necesitaría una gran cantidad de calor para secar los materiales antes de producir biochar. Las materias primas ideales para el compostaje tienen entre un 60 y un 70% de humedad, altos niveles de nutrientes y bajo contenido en lignina (2). Las materias primas ideales para el biochar tienen entre un 10 y un 20% de humedad y un alto contenido en lignina, como los residuos del campo o la biomasa leñosa.
Beneficios del biochar para los procesos de compostaje
Con base en los resultados actuales, los beneficios de añadir biochar al proceso de compostaje pueden incluir tiempos de compostaje más cortos; tasas reducidas de emisiones de GEl (metano, CH4 y óxido nitroso, N2O); pérdidas reducidas de amoníaco (NH3); la capacidad de servir como agente de carga para la composta; y reducir el olor. En cuanto al propio material de biochar, someterlo a compostaje ayuda a cargarlo de nutrientes sin descomponer la sustancia de biochar en el proceso.
La adición de biochar puede mejorar el proceso de compostaje:
Acelerando el proceso de compostaje
Reduciendo las emisiones de GEI
Reduciendo la pérdida de amoníaco
Sirviendo como agente de carga para la composta
Reduciendo el olor
Se ha probado una amplia gama de porcentajes de aplicación de biochar a la composta, desde el 5-10% hasta el 50% (basado en la masa) o más (3,4). No se recomienda una dosis de biochar superior al 20-30% (basado en la masa), ya que una cantidad excesiva en relación con el material de compostaje podría interferir en la biodegradación. En dosis adecuadas, se ha comprobado que el biochar acelera el proceso de compostaje, principalmente mejorando la homogeneidad y la estructura de la mezcla y estimulando la actividad microbiana en la mezcla de compostaje. Esta mayor actividad se traduce en un aumento de la temperatura y en una reducción del tiempo necesario para el desarrollo de la composta (5). Esto puede tener importantes implicaciones económicas, ya que la aceleración del compostaje es un efecto deseable.
Ilustración 1. El biochar aumenta la temperatura en un proceso de compostaje, acelerando el tiempo necesario para la descomposición del material (4, 6, 7)
Uno de los retos de las operaciones de compostaje es la pérdida de nutrientes y la emisión de GEI durante el proceso, concretamente CH4 y N2O. La adición de un 3% de biochar (basado en la masa) a una mezcla de estiércol de cerdo, virutas de madera y aserrín redujo las emisiones de N2O en un 26% (8). En cuanto al metano, un estudio reciente demostró que la adición de biochar reducía las emisiones de CH4 de las pilas de compostaje de estiércol de aves de corral (9). Sin embargo, otros estudios han demostrado que el biochar no tiene ningún impacto en las emisiones globales de GEI, ya que estas emisiones se ven compensadas por la mayor actividad microbiana de la mezcla de compostaje que contiene biochar(10).
La naturaleza porosa del biochar puede reducir la densidad aparente de la composta y facilitar la aireación de la mezcla de compostaje. Para las materias primas con alto contenido en nitrógeno (N), como los estiércoles animales, el biochar ofrece la oportunidad de reducir la pérdida total de N durante el proceso, especialmente la de NH3. Los problemas de olor causados por la pérdida de NH3 durante el compostaje no sólo son desagradables, sino que pueden reducir la aceptación de una instalación de compostaje por parte de la comunidad. La adición de un 20% (basado en la masa) de biochar a la cama de las aves de corral redujo la concentración de NH3 en las emisiones hasta un 64% y las pérdidas de N hasta un 52% sin influir negativamente en el proceso de compostaje (11, 12).
Un problema común durante el compostaje del estiércol es la formación de grandes grumos durante el secado que detienen el proceso. La adición de un 3% (basado en la masa) de biochar de madera al estiércol de aves de corral co-compostado con paja pudo reducir significativamente la formación de grumos grandes en la pila, mejorando el proceso de compostaje y la estructura general de la composta final (13).
Biochar y composta: Hacia un uso comercial más amplio
Aunque las primeras publicaciones muestran beneficios mensurables sobre el impacto del biochar en el compostaje, el número de estudios es aún muy limitado. Muchos de los índices tradicionales utilizados para evaluar la calidad ("estabilidad") de la composta (por ejemplo, la relación carbono/nitrógeno, C/N) no son válidos cuando se incluye biochar en la mezcla (6), ya que los biochares tienen propiedades muy diferentes a las del resto del material de compostaje (por ejemplo, alta relación C/N, que no disminuirá durante el proceso de compostaje en contraste con el resto del material orgánico) y pueden incluso influir en los análisis de calidad de la composta si se controla el biochar (por ejemplo, el C soluble en agua puede adsorberse al biochar). El establecimiento de índices de calidad de la composta que tengan en cuenta los beneficios del biochar podría ayudar a aumentar el uso comercial de esta actividad.
En este momento no hay una industria significativa para la composta enmendada con biochar, aunque muchos productores actuales de biochar venden una mezcla de biochar y composta. El informe de 2013 del IBI sobre el estado de la industria reveló que la composta era el aditivo más común del biochar cuando este se vendía como parte de una mezcla(14). Hay algunas empresas que están asumiendo activamente un papel de liderazgo en la comercialización de mezclas de biochar enmendado con composta mediante la producción de biochar in situ y la utilización de materias primas para la producción de biochar que serían menos ideales para el compostaje.
Aumentar el uso de biochar en las operaciones de compostaje requiere educación sobre los beneficios del biochar para los productores, no sólo en la reducción de emisiones y olores, sino también en los beneficios económicos potenciales de la aceleración del tiempo de compostaje para compensar el precio adicional de la producción/compra de biochar.
Referencias
1. International Biochar Initiative (IBI) (2014a). Standardized Product Definition and Product Testing Guidelines for Biochar That Is Used in Soil; accessed at http://www.biocharinternational. .org/sites/default/files/IBI_Biochar_Standards_V2%200_final_2014.pdf
2. Gajalakshmi, S.; Abbasi, S. A. (2008). Solid Waste Management by Composting: State of the Art. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 38:311‐400.
3. Jindo, K., Suto, K., Matsumoto, K., Garcia, C., Sonoki, T. and Sanchez‐Monedero, M.A. (2012). Chemical and biochemical characterization of biochar‐blended composts prepared from poultry manure. Bioresource Technology. 110:396‐404.
4. Dias, B.O., Silva, C.A., Higashikawa, F.S., Roig, A. and Sánchez‐Monedero, M.A. (2010). Use of biochar as bulking agent for the composting of poultry manure: Effect on organic matter degradation and humification. Bioresource Technology. 47:1239‐1246.
5. Fischer, D. and Glaser, B. (2012). Synergism between compost and biochar for sustainable soil amelioration, management and organic waste, in S. Kumer (ed.), Management of Organic Wastes, In Tech, pp 167 – 198.
6. Khan, N., Clark, I., Sánchez‐Monedero, M.A., Shea, S., Meier, S. and Bolan, N. (2013). Maturity indices in co‐composting with biochar. 2nd International Conference on Solid Waste 2013: Innovation in Technology and Management, Hong Kong.
7. Zhang, Lu, and Sun Xiangyang (2014). Changes in physical, chemical, and microbiological properties during the two‐stage co‐composting of green waste with spent mushroom compost and biochar. Bioresource Technology. 171:274 – 284.
8. Wang, C., Lu, H., Dong, D., Deng, H., Strong, P.J., Wang, H. and Wu, W. (2013). Insight into the Effects of Biochar on Manure Composting: Evidence Supporting the Relationship between N2O Emissions and Denitrifying Community. Environmental Science & Technology. 47:7341‐7349.
9. Sonoki, T., Furukawa, T., Jindo, K., Suto, K., Aoyama, M. and Sánchez‐Monedero, M.A. (2012). Influence of biochar addition on methane metabolism during thermophilic phase in composting. Journal of Basic Microbiology. 52:1‐5.
10. Lopez‐Cano, I., Roig, A., Cayuela, M.L., Alburquerque, J.A., Sanchez‐Monedero, M.A. (2015).Biochar impact on olive mill waste composting. Proceedings of the III International Symposium on Organic Matter Management and Compost Use in Horticulture. Murcia, Spain.
11. Steiner, C., Das, K.C., Melear, N. and Lakely, D. (2010) Reducing Nitrogen Loss During Poultry Litter Composting Using Biochar. Journal of Environmental Quality. 39:1236‐1242.
12. Steiner, C., Melear, N., Harris, K. and Das, K.C. (2011). Biochar as bulking agent for poultry litter composting. Carbon Management. 2:227‐230.
13. Sánchez‐García, M., Alburquerque, J.A., Sánchez‐Monedero, M.A., Roig, A., Cayuela, M.L. (2015). Biochar accelerates organic matter degradation and enhances N mineralisation during composting of poultry manure without a relevant impact on gas emissions. Bioresource Technology 192, 272‐279.
14. International Biochar Initiative (IBI) (2014b). 2013 State of the Biochar Industry; accessed at http://www.biocharinternational.org/sites/default/files/State_of_the_Biochar_Industry_2013.pdf
Créditos: El ILBI agradece al International Biochar Initiative, por la donación del texto original.
Proofread para la versión en Español: Sofía Farías.
