Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka     

Vermikompostovatelnost odpadů z celulózo-papírenského průmyslu

Antonín SLEJŠKA

Komposty - Biohnojiva - Biopreparáty - 1996 -Deštné v Orlických horách

ÚVOD

Odpady z celulózo papírenského průmyslu máme na mysli zejména sekundární papírenský biokal (SPB), primární papírenský kal (PPK), kůru (zejména smrkovou) a zelí (odpad vzniklý při výrobě dřevoviny).

Aktivované kaly či biokaly jsou pro vermikompostování vhodný substrát (Neuhauser et al. 1980). Problémy způsobují často se v biokalech vyskytující těžké kovy (TK) (Hartenstein 1981) a také stabilizace kalu, která vzniká v průběhu stárnutí kalu (Hartenstein 1985).

Snížit množství TK v substrátu můžeme buď smíšením s materiálem s velmi nízkým obsahem problematického elementu (VÁŇA 1994), nebo některou z elektrokinetických metod, což je ovšem nákladnější.

V SPB jsou nejproblematičtější TK Cd a Zn (Johanovský 1995). Poměr C:N u SPB ze SEPAPu Štětí a.s. se pohybuje kolem 12:1, což vybízí k přidání materiálu se širokým poměrem C:N. Například při přidání PPK v poměru přibližně 1:1 k SPB bývá C:N okolo 20:1, což je optimální hodnota pro vermikompostování (Zajonc 1992). V takovémto substrátu by Cd bylo mírně pod limitem pro komposty I. třídy, Zn by však i nadále svůj limit překračoval (vyvozeno z hodnot od Johanovského (1995)). Když k tomu připočteme velkou variabilitu v obsazích TK v kalech, rýsuje se nám dosti těžko řešitelný problém.

Reichlová (1995) prokázala vermikompostovatelnost samotného PPK. Elwira et al. (1995) zkoušel míchat PPK s čistírenskými kaly, králičím, drůbežím a prasečím hnojem. Nejlepších výsledků dosáhl při směsi PPK s prasečím hnojem v poměru 5:1. V tomto substrátu byl růst dešťovek téměř dvojnásobný oproti klasickému substrátu - kravskému hnoji.

Samotná smrková kůra je, dle našich předchozích zjištění, substrát pro vermikompostování nevhodný, i když v ní dešťovky přežívají a dokonce i mírně rostou. Snižovat poměr C:N kůry pomocí kejdy není vhodné, jelikož to má, pravděpodobně vysokým obsahem čpavku, za následek úhyn dešťovek a to i po předběžném předkompostování.

Cílem našich experimentů nebylo pouze najít vhodné složení substrátů pro vermikompostování, ale také vyzkoušet různé metodiky a najít jednoduchou metodu pro stanovování vermikompostovatelnosti rozličných substrátů, použitelnou pro malo i velkovýrobce vermikompostu.

EXPERIMENT 1

V tomto pokusu jsme zjišťovali úbytky na hmotnostech, počty kokonů a změny pH substrátů po třech týdnech vermikompostování v závislosti na poměru SPB/kůře.

metodika

Smrkovou kůru i SPB jsme odebrali v SEPAPu Štětí a.s. Kůru jsme rozfrakcionovali na tři frakce: kůra prošlá sítem se čtvercovými oky o straně 6.3 mm, kousky kůry velikosti do 5 cm a zbytek (ten v pokusu použit nebyl). Po stanovení sušiny, jsme namíchali dvě série po šesti 250 gramových vzorcích s těmito poměry SPB/kůra přepočtenými na sušinu: 100/0, 85/15, 70/60, 55/45, 40/60 a 25/75, dovlhčených na 80% relativní vlhkosti. V první sérii jsme k SPB přimíchávali kůru prošlou sítem a do druhé série jsme přidávali kousky kůry velikosti do 5 cm. Paralelně s tím jsme na 10 gramových vzorcích se stejnými složeními substrátů změřili pH dle ČSN 46 5735. Do každého vzorku jsme přidali 3 pohlavně zralé dešťovky druhu Eisenia foetida. Po třech týdnech v termostatu při teplotách periodicky kolísajících mezi 18 a 25°C, jsme váhovou metodou stanovili úbytky na hmotnostech substrátů, spočetli kokony a změřili pH.

diskuse

Jak je možno vidět z grafu 1., největší úbytky hmotností substrátů byly dosaženy při poměru SPB/kůra 40/60 a dále při 25/75 a 100/0. Výraznější hmotnostní úbytky byly zaznamenány u směsí SPB s drobnou kůrou, kterou byly dešťovky schopny snáze pozřít. Z toho lze vyvodit, že dešťovky pro uspokojení svých metabolických potřeb musí ztrávit (“zbiodegradovat”) větší množství kůry než SPB, což je celkem logické, uvědomíme-li si, že zatímco SPB je téměř čistá biomasa mikroorganismů, tak kůra je složena převážně z celulózy, hemicelulóz, tříslovin a ligninu, tedy z látek, které sice mají velkou energetickou kapacitu, ale jsou málo výživné.

Větší kousky kůry jsme využili v pokusu proro, abychom ověřili naši domněnku o zvýšení rychlosti vermikompostování při vytvoření pórovitější struktury substátu. Ukázalo se však, že dešťovky si jsou schopny vytvořit vhodnou strukturu prostředí sami a materiál s většími rozměry jim spíše překáží.

Závislost počtu kokonů na složení substrátu (Graf 2.) byla přesně opačná oproti úbytkům na hmotnosti. Největší produkce kokonů byla u poměrů SPB/kůra 100/0, 85/15 a 70/30. Drobná kůra brzdila tvorbu kokonů a tím i celý reprodukční proces dešťovek. Když vezmeme do úvahy obě závislosti, můžeme shrnout, že smrková kůra nezlepšuje vermikompostovatelnost SPB, ale zároveň ji také neinhibuje.

Zajímavou informaci nám podává graf 3., na kterém je znázorněno, jak si dešťovky v průběhu vermikompostování upravili pH na pro ně optimální hodnoty okolo 7.

To že dešťovky byly schopny přežít i pH pod 5 a dokonce se při něm i rozmnožovat a pH si upravit, je v rozporu s konstatováními některých autorů, kteří uvádějí krajní hodnoty pH pro život dešťovek Eisenia foetida např.: 6-8.2 (Gorodnij at. al. 1990), či 5-9 (Zajonc 1992).

experiment 2

V druhém pokusu jsme zjišťovali hmotnostní úbytky substrátu, přírůstky dešťovek a změny pH v závislosti na času a na složení substrátu, který byl tvořen různými poměry SPB, PPK a zelí (z brusíny dřevoviny).

metodika

Všechny testované materiály jsme získali v SEPAPu Štětí a.s. Po stanovení sušiny jsme připravili dvě série po osmi vzorcích, které měli tyto poměry SPB/PPK/zelí: 100/0(/0), 75/25(/0), 50/50(/0), 25/75(/0), 0/100(/0), 50/0/50, 25/25/50, 0/50/50. Do první série ze vzorků 250 gramových jsme vložili 5 dospělých dešťovek druhu Eisenia foetida a do druhé série ze vzorků 100 gramových jsme vložili po dvou čersvě narozených a jedné maličko větší dešťovce E. foetida. Substráty jsme dovlhčili na 80% relativní vlhkosti a změřili pH stejně jako v předchozí metodice. Všechny vzorky jsme umístili do termostatu. První sérii vzorků jsme po dobu 8 týdnů vždy po 7 dnech zvážili. Z této série jsme vypočetli pouze úbytky na hmotnostech.

Přírůstky mladých dešťovek jsme určovali z druhé série v 21, 35 a 51 dni pokusu. Vážení jsme provedli, po očištění dešťovek vložením do nádobky s křemenným štěrkem a vodou a osušení na filtračním papíře, na digitálních analytických vahách. Vážili jsme pouze jednu dešťovku z každé nádobky, jelikož ve většině vzorků přežila do prvního vážení pouze jedna dešťovka (pravděpodobně vždy ta největší použila ty menší coby vítané zpestření svého jídelníčku). Průběžně jsme také zaznamenávali přítomnost plísní a na konci pokusu pohlavní vyspělost dešťovek (dle přítomnosti opasku).

diskuse

Nejvyšších úbytků hmotnosti v první sérii vzorků (250 gramových) dosáhl, jak můžeme pozorovat v grafu 4., substrát s poměrem SPB/PPK 25/75. Tedy substrát, ve kterém při relativním dostatku bílkovinných živin ze SPB bylo mnoho materiálu na bázi celulózy. Naopak nejnižší hodnoty hmotnostních úbytků byly zaznamenány u substrátů s poměry SPB/PPK/zelí 50/0/50 a 100/0(/0). Úbytky hmotností ostatních vzorků se pohybovali přibližně na stejných hodnotách.

Zajímavé výsledky ukazuje graf 5., do kterého jsou vyneseny hodnoty hmotnostních přírůstků dešťovek z druhé série vzorků (100 gramových). V sedmém týdnu byly největší dešťovky chované v substrátech s poměry SPB/PPK 50/50 a 75/25. Téměř žádné přírůstky nezaznamenali dešťovky ve vzorcích s poměrem SPB/PPK/zelí 0/50/50 a 0/100(/0). To odpovídá i přibližnému vizuálnímu posouzení množství mladých dešťovek a kokonů ve vzorcích první série (250 gramových), kde byla po ukončení experimentu pozorována reprodukční aktivita dešťovek dle poměru složek substrátu SPB/PPK/zelí od nejvyšší po nejnižší v tomto pořadí: 50/50, 75/25, 25/75, 100/0, 50/0/50, 25/25/50, 0/100 spolu s 0/50/50. Z dospělých dešťovek uhynula pouze jediná a to ve vzorku 0/50/50.

I když se přídavek PPK k SPB jeví velmi pozitivně, tak při vizuálním hodnocení vzorků první série jsme zjistili, že zatímco SPB byl v substrátech smíšených z SPB a PPK téměř dokonale přepracován dešťovkami do formy koprolytů, tak větší kousky PPK zůstaly nedotčeny. Vzorky s PPK byly také náchylnější k plísním, i když ty postupně opět mizely. Přídavek zelí k SPB či PPK se ukázal pro vermikompostování nevhodný.

závěr

Smrková kůra i zelí (z brusírny dřevoviny) se ukázaly být, pro účely vermikompostování, nevhodný přídavný materiál k SPB. Jako optimální substrát se jevila směs SPB s PPK v poměru 50/50 až 75/50. Problémem pro kompostování papírenských kalů však zůstávají i nadále TK a to zejména Zn a Cd.

Obě metodiky použité v našich experimentech mají celkem dobrou vypovídací schopnost, liší se však v pracnosti a v době potřebné na pokus. Pro menší výrobce vermikompostu je vhodná zejména metodika z prvního experimentu, která je krátkodobější, jednodušší, méně pracná (odpadá vážení dešťovek, i když počítání kokonů také není žádná slast) a nejsou zde třeba přesné analytické váhy. Stačí kvalitní předvažovačky s přesností na ± 0,05g, sušárna, termostat (dá se obejít i bez něj, ovšem se ztrátou na reprodukovatelnosti pokusu), pH metr, exikátor a pár drobností jako např. umělohmotné nádobky, hodinová sklíčka a pod.

Seznam literatury

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

ELWIRA, C.; DOMÍNQUEZ, J.; SAMPEDRO, L.; MATO, S.: (1995): Vermicomposting for the paper pulp industry. Biocycle, June, pp. 62-63.

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

HARTENSTEIN, R. a NEUHASER, E.F.: (1985): J.Wat. Polllut. Control. Fed., 56, 1136, 1985.

HARTENSTEIN, R.: (1981): Sludge decomposition and stabilization. Science, 212, 743.

JOHANOVSKÝ: (1995): Nepublikováno.

NEUHAUSER, E.F.; KAPLAN, D.L., MALECKI, M.R.; HARTENSTEIN R. (1980) (cit. Stamatiadtis et al., 1994): Materials supporting weight gain by earthworm Eisenia foetida in waste conversion systems. Agricultural Wastes, 2, pp.43-60.

REICHLOVÁ, E.: (1995): Osobní komunikace.

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

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