Jornada tècnica sobre restauració de les activitats extractives. 19 de juny de 2012. L’aplicació de fangs de depuradora com a esmena orgànica en la restauració d’activitats extractives (programa RESTOFANGS)

1. L’aplicació de fangs de depuradora com a esmena
orgànica en la restauració d’activitats extractives
(programa RESTOFANGS)
Josep M. Alcañiz i Oriol Ortiz
Jornada Tècnica sobre restauració d’activitats extractives
Barcelona, 19 de juny de 2012

2. Els antecedents
• Treballs de W. E. Sopper a
Pennsylvania (USA). 1975-1993
– Aplicacions de fangs en l’àmbit
forestal i mineria del carbó
– Dosis altes (de 20 a 500 t/ha)
• 1988 – 1992. Assaigs en laboratori,
incubacions de sòl i fang fins a
dosis elevades. Projecte NAT-91-0340,
CICYT, 1991-1993. (IQS, ESAB, CREAF)
– Estudis activitat biològica, nitrificació,
anàlisi contaminants, etc.
– Efectes sobre propietats físiques i
químiques del sòl adobat
1993

3. Les primeres proves de camp a Catalunya
• 1988. Assaig de diversos residus orgànics, inclòs un fang EDAR (parcel·la a La Fou,
Vallirana)
• 1992. Primera aplicació experimental de fangs EDAR estabilitzats en una activitat
extractiva (El Castellot, Rubau S.A.)
– Dues dosis (200 i 400 t/ha) i dues formes d’aplicació
– Seguiment intensiu tres anys, seguiment puntual a mitjà i llarg termini (5, 10, 17 anys)
• 1993-1996. Proves pilot a vàries activitats extractives (una vintena)
– Varietat de substrats i clima
– Dosis relativament altes
– Seguiment dels efectes sobre la vegetació i l’erosió

4. La primera guia tècnica
1996
Manual de restauració d’activitats
extractives amb fangs de depuradora,
recuperació de terrenys marginals.
(Junta de Sanejament)
1996

5. Projectes de recerca relacionats
• “Efectos de altas dosis de lodos de depuradora en la
regeneración de suelos de cantera degradados”.
Ref: AMB95-0728, CICyT, 1995-98. (IQS, ESAB, CREAF)
– Efectes sobre l’estructura del sòl i l’erosionabilitat
– Balanç de nitrogen i control del procés de nitrificació
– Respiració del sòl
– Efectes sobre la vegetació i
alguns grups de fauna
– Absorció de metalls en la
vegetació i cucs de terra
• Convenis amb la
Junta de Sanejament –
Agència Catalana de l’Aigua

6. Alguns resultats: metalls pesants (1/6)
Els contaminants presents als fangs no suposen un risc rellevant per a
les zones restaurades: Els metalls queden immobilitats al sòl
Concentracions de metalls en zones restaurades amb fangs EDAR (mg/kg)
Zona avaluada Cadmi Coure Crom Mercuri Níquel Plom Zinc
Calvari <0,1 <5 7 <0,04 <10 <10 18
Aiguamolls T1 <0,1 12 18 <0,04 12 11 58
Ponderosa <0,1 15 19 <0,04 13 13 59
Antonieta <0,1 16 19 <0,04 16 <10 95
Lázaro <0,1 17 22 <0,04 21 16 61
Orpí T1 <0,1 16 25 <0,04 19 13 58
Montlleó <0,1 13 15 <0,04 12 <10 49
Falconera <0,1 22 35 0,041 22 40 95
Vallcarca T1 <0,5 30 22 0,085 19 31 100
Cubetas <0,1 22 35 0,041 22 40 95
Cuevas T1 <0,1 18 40 <0,04 29 27 79
Cuevas T2 <0,1 28 33 0,097 23 39 99
Límits UE sòls pH≥7* 1,5 100 100 1 70 100 200
NGR CAT 0.6 55 85 2.0 45 60 110
Increment mitjà nd 0,3 1,8 nd 2,1 2,1 4,4
Increment màxim nd 2 11,5 nd 12 11,5 14,5
* Proposta de límits esborrany UE, més restrictius que aplicacions actuals de fangs en agricultura

7. Alguns resultats: contaminants orgànics (2/6)
Els contaminants orgànics es degraden o queden incorporats a la
matriu organo-mineral del sòl
Degradació de LAS (tensioactius) en zones restaurades amb fangs
160
140
120
100
mg/kg suelo
80 LAS
60
40
20
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400
días
Vaquero i Comellas (1998), IQS, Dos Maries (Mont-Ral)

8. Alguns resultats: activitat biològica (3/6)
La major part de la matèria orgànica del fang es degrada a curt termini i és
substituïda per la d’origen vegetal:
-Estímul de l’activitat biològica del sòl receptor
-Fertilització en nitrogen i fòsfor, excés a l’inici
-Segrest efectiu de carboni en el sòl a mig termini
Activitat respiratòria dels sòls esmenats amb fangs EDAR en comparació amb d’altres
Flux de CO2
57 parcel·les
18 pedreres
Projecte Avaluació ambiental restrospectiva de les restauracions
(CE-FEDER), UB, ESAB, CREAF, EEZA Edafología 8(3), pp 71-81, 2001

9. Alguns resultats: revegetació (4/6)
- Control molt efectiu de l’erosió
- Bona producció vegetal, però menys
riquesa florística
- Exclusió de lleguminoses, afavoreix les
plantes nitròfiles
- Retard en l’entrada d’espècies natives
per competència
2007 2009 La Falconera (Garraf)

10. Alguns resultats: control de l’erosió (5/6)
Millora de les propietats físiques del sòl o substrat:
•Estructura més estable i major resistència a l’erosió.
•Major retenció d’aigua i nutrients
2006
2007
Las Cubetas, Begues

11. Alguns resultats: control de l’erosió (6/6)
25
d
20 Franco
Arenoso
c
15
2
g/m
bc
10 bc
5 B
A A
A
0
Suelo control Compost de Lodo digerido Lodo seco
lodo
Erosió hídrica en parcel·les de dos tipus de sòl, un franc-llimós i un altre arenós, adobats
amb una dosi equivalent a 10 t ha-1 de tres tipus de fangs de depuradora: fang digerit
anaeròbiament, el mateix fang compostat o bé assecat tèrmicament.

12. 2008
Manual d’utilització de fangs EDAR en restauració disponible a:
http://aca-web.gencat.cat/aca/documents/ca/publicacions/protocol_fangs.pdf

13. Principals diferències de la nova edició
• És el fruit de bastants treballs de recerca específics
realitzats a Catalunya
• Criteris de dosificació més acurats (anàlisis
ecotoxicològiques)
• Limitacions per metalls i altres aspectes
ambientals més exigents
• Ajudes per als càlculs de les dosis
• Sistema de gestió i control de les aplicacions
realitzades (SIG RESTOFANGS)

14. Valoració de l’aptitud: l’activitat extractiva (1/3)
Aspecte a considerar Puntuació
0 1 2 3
Freqüentació de
l’indret
Nul·la Poca Bastant Molta
Proximitat a nuclis
habitats (m)
>500 300-500 100-300 <100
Accessos Bons Acceptables Dolents Molt dolents
Espai per a fangs i
terres (m2)
>5000 3000-5000 1000-3000 <1000
Proximitat a pous i
corrents d’aigua >200 100-200 50-100 <50
(m)
Profunditat nivell
freàtic (m)
>10 3-10 <3 Inundable
Zona vulnerable
contaminació No Si
nitrats
Utilització ramadera Nul·la Ocasional Freqüent Intensa
Disponibilitat de
maquinària
Permanent Temporal Ocasional Escassa

15. Valoració de l’aptitud: el sòl receptor (2/3)

16. Valoració de l’aptitud: els fangs (3/3)

17. Dosi de fang a incorporar
Objectiu:
Aportar al sòl una quantitat suficient de matèria orgànica, tot
limitant la quantitat de matèria orgànica làbil que hi incorporem
CRITERI PROPOSAT: Aportació màxima de 5 g kg-1 de MOL
Recomanació:
utilitzar fangs
amb GE >30%

18. Limitacions a les aportacions de fangs
NO APORTAR MÉS D’UN 0,5% DE MATÈRIA ORGÀNICA LÀBIL AL TECNOSOL PREPARAT
Per raons de prevenció de riscos
ambientals:
NO SUPERAR LA DOSI DE
50 t ha-1 (matèria seca)
ALTRES RESTRICCIONS:
• Concentracions màximes de metalls en sòl i fangs
• Barreges fang/terres no més concentrades que 1:10 (v:v)
• Gruix màxim de sòl esmenat amb fangs, 40 cm
• Superfície màxima a restaurar en un any, 2 ha

19. Transport i dipòsit temporal a les activitats extractives
(màxim 5 dies)

20. La mescla amb terres o estèrils
(barreja prèvia)

21. L’estesa de les mescles estèril-fangs
Aplicació tipus agrícola, 2009, Act. Ferrera (Calonge de Segarra)

22. Informació disponible al web gencat.cat

23. Gestió i control de les aplicacions: SIG RESTOFANGS
Exemple de consulta per localització al fitxer vectorial RESTOFANGS.pol sobre ortofotomapa 1:5000 de l’ICC.

24. Dades aplicacions de fangs en restauració a Catalunya
• Superfície restaurada amb fangs: 104 ha
• Dosis mitjanes:
– Aplicacions experimentals (1992-96): 209 t/ha
– Aplicacions 1997-2007: 103 t/ha
– Aplicacions 2008- 2011: 32 t/ha
• Nombre d’aplicacions de fangs: 108
• Nombre d’activitats extractives on s’ha aplicat fangs: 48
• Nombre d’aplicacions / activitat: 2,25

25. Exemple de zona restaurada amb terres adobades amb fangs EDAR
Dos Maries, Mont-Ral, restauració amb fangs oct. 1996
Setembre2008
Maig 1996

26. Dos Maries, Mont-Ral, restauració amb fangs, oct. 1996
2004
2010

27. Dos Maries: parcel·les amb ampli gradient de dosis (0-80%)
1995-2010

28. Balanç de C orgànic en els primers 15 anys de vida del tecnosol,
en funció de la dosi de fangs aportada
Guanys en dosis
baixes o moderades
Pèrdues en
dosis altes

29. Quantitat i qualitat del C orgànic als 15 anys de vida del tecnosol,
en funció de la dosi de fangs aportada
C orgànic (g/kg) C estable (g/kg)

30. Resultats similars en altres condicions:
El Castellot (Rubau, S. A.), 1992-2009
Parcel·les esmenades amb
un 1% o 2% de fangs EDAR
incorporats a un sòl residual
franc, calcari.
1992
2009

31. El Castellot 1992-2009: canvis en la quantitat i qualitat del C orgànic
SOC (g/kg) (g/kg)
C orgànic C estable (%)
NH-C (%)
16 c
c Time=0 80 c
Time=0
14 Time=17 Time=17
b b
12 b b
60
10
ab
8 a a
a
40 a
6
4
20
2
0
S0 S1 S2 0
S0 S1 S2

32. Adobat amb fangs de plantacions deficients de pi blanc
(Dos Maries, Mont-Ral)
1994 1996
1995
2004

33. Creixement dels pins
Pinus halepensis
2004
Alçada arbres (cm)
R= regòlit control
R+S = regòlit + sòl
R+S+S= regòlit +suelo + 22 t/ha de fangs

34. Eficàcia reproductiva

35. Maig 2006 Plantació sobre regòlit + sòl + fangs
2004

36. En resum...
• Correctament aplicats, els fangs EDAR poden ser utilitzats en
la rehabilitació d’activitats extractives.
• L’ús de fangs EDAR és especialment indicat quan no es
disposa de sòls de bona qualitat i les terres disponibles o els
materials de rebuig són molt deficients.
• Els fangs milloren la resistència del substrats als processos
erosius i acceleren el recobriment vegetal herbaci, per tant
són molt indicats quan la prioritat és combatre l’erosió.
• Els fangs milloren el segrest de carboni orgànic al sòl restaurat
(quantitat i qualitat)
• La densa cobertura herbàcia que es forma a les zones
adobades pot retardar l’entrada de plantes arbustives
autòctones, si bé s’accelera el creixement i eficàcia
reproductiva dels pins quan ja estan arrelats.