Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka     

Využití zemědělských odpadů biologickými metodami (1997)

Antonín SLEJŠKA

ÚVOD

Současný stav životního prostředí převážné většiny zemí nutí člověka přehodnotit jeho vztah a začlenění do přírody. Pozorujíce cyklické vztahy uvnitř a mezi systémy, snaží se lidé napodobovat miliardy let utvářené přirozené pochody látek v přírodě. Jednou z nejstarších a nejrozšířenějších člověkem řízenou recyklací je kompostování, které zintenzivňuje a optimalizuje běžné půdní mikrobiologické procesy.

Pomocí kompostování je možné z rozličných organických odpadů získat kvalitní organicko-minerální hnojivo, jenž nejenom zvyšuje výnosy zemědělských plodin, ale zároveň při vhodné aplikaci zlepšuje strukturu půdy, a může také inhibovat rozvoj půdních patogenů. Pro tento účel jsou vhodné zejména kvalitní kůrové komposty, ale také komposty z rašeliny, živočišných exkrementů a posklizňových zbytků.

Další možností využití odpadní organické hmoty je výroba bioplynu. Což je v podstatě anaerobní fermentace za vzniku plynu o přibližném složení: 55-70% CH₄, 27-44% CO₂, 1-3% H₂, 0,1-1% H₂S atd. (Jonáš et al. 1988)

Většina technologií výroby bioplynu je určena pro tekuté odpady jako je kejda, různé odpadní vody apod. Existují však i technologie schopné produkce bioplynu z tuhých organických látek, např. z hnoje.

KOMPOSTOVÁNÍ

Kompostování je řízený mikrobiální rozklad organické hmoty za vzniku kompostu, v průběhu kterého se uvolňují plynné produkty mikrobiálního metabolismu (zejména CO₂) a teplo.

Dle objemu kompostování je možno komposty rozdělit na zahrádkářské, zemědělské a průmyslové. Nejmenší zahrádkářské komposty by neměly, z důvodu udržení teploty, být menší než 1m³.

Dle technologie výroby rozeznáváme kompostování v překopávaných hromadách, v aerovaných hromadách, v bioreaktorech, plošné kompostování a vermikompostování.

Výroba kompostu začíná přivezením materiálů na kompostárnu, jejich rozdrcením, smícháním, dovlhčením a uložením na hromadu, či do bioreaktoru. Tímto se dosáhne vyváženého poměru C/N, vhodné vlhkosti, vhodného množství živin, správné struktury a dostatečné přítomnosti prospěšných mikroorganismů. Následuje samotné kompostování. Výroba kompostu bývá ukončena odstraněním nadrozměrných částic většinou přeséváním, a popřípadě balením kompostu do spotřebitelského obalu.

Některé doporučené charakteristiky klasického kompostování v překopávaných hromadách a vermikompostování jsou načrtnuty v tabulce 1.

Optimalizace procesu kompostování

V průběhu procesu je možno kompostování regulovat pomocí aerace, teploty, vlhčení a inokulace mikroorganismy.

U klasického kompostování na překopávaných hromadách je možné určit doby překopávek např. těmito způsoby:

- překopávat vždy při dosažení určené teplotní hranice (např. 60°C);

- překopávat v přesně stanovených časových intervalech (např. vždy po 3-4 dnech v prvních 2-3 týdnech a potom po týdnu);

- překopávat až poté, co teplota v hromadě začne klesat, což signalizuje vyčerpání kyslíku. tato metoda je v České republice doporučována.

U aerovaných hromad či bioreaktorů je možné regulovat teplotu hromad přesným dávkováním přiváděného vzduchu, a popřípadě i recirkulací plynu, čímž se zamezí tepelným ztrátám. Takto je možno regulovat kompostovací proces na určitou teplotu nebo dle potřeby na dvě či více teplotních fází.

Přesné rozvržení teplotních fází záleží na účelu kompostování a na legislativních požadavcích. Přibližně je možno vliv teplot na procesy kompostování znázornit takto:

V některých evropských státech jsou tyto požadavky na sanitaci kompostů (ORCA 1992¹,ČSN 66 5735²):

Výhodou překopávek oproti aeraci je promíchání všech složek kompostu, takže se minimalizuje teplotní i vlhkostní nehomogenita, která je běžná při aeraci.

Aerace se provádí buď sáním nebo tlačením vzduchu do hromady pomocí čerpadla a soustavy perforovaných trubek v základně hromad nebo perforované podlahy bioreaktoru. U hromad se většinou upřednostňuje sání, aby se vzduch prošlý kompostem mohl hnát přes biofiltr, zatímco u bioreaktorů je výhodnější tlačení vzduchu přes kompost, čímž se zamezuje kondenzaci vody v potrubí.

Vlhčení je možno provádět kropením hromad, vlhčením vzduchu při tlakové aeraci, injektováním vody do hromad, přehozením za současného přídavku vody apod.

Spotřebu kyslíku je možné měřit u hromad se sáním vzduchu skrz hromadu a u bioreaktorů (se sáním i s tlačením vzduchu) přímo v odplynu. U ostatních způsobů kompostování je možno kontinuálně či diskontinuálně odebírat vzorky plynu z hromad. Měří se buď obsah CO₂ nebo O₂ v plynu.

Inokulace kompostů mikroorganismy se provádí buď na začátku kompostování nebo po skončení termofilní fáze. Na začátku kompostování je účelem inokulace urychlení počátečních fází kompostování a intenzifikace celého procesu kompostování. Tato inokulace se provádí přídavkem mikrobiálních startérů, zralého kompostu, kvalitní ornice apod. V případě, že se kompostují substráty s dostatečným mikrobiálním osídlením (hnůj, kejda, biokal, ...), není třeba počáteční inokulaci provádět.

Účelem inokulace po skončení termofilní fáze je buď vnést do kompostu určitý druh mikroorganismů, jenž má za úkol zvýšit hodnotu kompostu (např. inhibicí patogenních mikroorganismů), a nebo zabezpečit lepší degradaci některých organických polutantů (např. zaolejovanosti). Při termofilní fázi dojde totiž k usmrcení převážné většiny netermofilních organismů, takže když tato fáze skončí, je kompost ideálním prostředím pro rozmnožení se vnesených mikrobů.

Plošné komposty

Plošné komposty bývají, s ohledem na jejich výšku okolo 50 cm, překopávány hlubokou orbou. Zakládají se vrstevnatě z chlévské mrvy, posklizňových zbytků a dalších organických hmot. Zavlažují se většinou močůvkou. Výhodné je zakládání těchto kompostů na souvratích, kde je možno tyto komposty po dobu prvních 2-3 let používat jako tučný hon pro pěstování teplomilných zelenin či krmných plodin, při čemž obdělávání těchto kultur nahrazuje zčásti překopávku.

Nevýhodou je nedostatečná možnost regulace kompostovacích procesů a dlouhá doba kompostování. Tento způsob kompostování však nevyžaduje žádnou speciální mechanizaci a zabezpečuje dokonalé využití prostoru.

Vermikompostování

Vermikompostování využívá schopnost některých druhů dešťovek (Eisenia foetida, E. andrei, Lumbricus rubellus, Eudrilus eugenie, Perionyx excavatus atd.) zintenzivňovat mikrobiální procesy v organické hmotě. Zjednodušeně by se dalo říci, že jsou to malé biofermentory s kontinuálním chodem, které ještě navíc přispívají k udržení rovnoměrné vlhkosti a provzdušňování vermikompostu.

Klasická metoda vermikompostování spočívá v přidávání 2-3 cm substrátu (nejlépe předkompostovaného) každý týden na vermikompostovací lůžko. Existují však i metody výroby vermikompostu v na sobě poskládaných boxech, či v automatických vermikompostérech s násypkou substrátu v horní části a cyklickým odebíráním vermikompostu ze spodku vermikompostéru pomocí pohyblivého síta.

LITERATURA

ČSN 46 5735: (1991): Průmyslové komposty. Vydavatelství norem, Praha.

GORODNIJ, N.M.; MELNIK, I.A.; POUCHAN, M.F.: (1990): Biokonversija organičeskych otchodov v biodinamičeskom chozjajstve. Urožaj, Kijev, 254 s.

HARTENSTEIN, R.; BISESI, M.S.: (1989): Use of earthworm biotechnology for the management of effluents from intensively housed livestock. Outlook on agriculture, 18 (2), s. 72-76.

ORCA: (1992): A review of compost standards in Europe. ORCA technical publication No 2, published by ORCA, Brussels, December 1992.

VÁŇA, J.: (1994):Výroba a využití kompostů v zemědělství. Institut výchovy a vzdělávání MZe ČR v Praze, Agrodat, 40 s.

VÁŇA, J.: (1996): Kompostování odpadů. In: Odpady, jejich využití a zneškodňování. VŠCHT, Praha, s. 57-58.

ZAJONC, I.: (1992):Chov žížal a výroba vermikompostu. Animapress, Povoda, okres Dunajská Streda, 59 s.