1. Pregled
Bilo koja vrsta kvalifikovane visokokvalitetne proizvodnje organskog komposta mora proći proces fermentacije komposta.Kompostiranje je proces u kojem se organska tvar razgrađuje i stabilizira od strane mikroorganizama pod određenim uvjetima kako bi se proizveo proizvod pogodan za korištenje zemljišta.
Kompostiranje, drevna i jednostavna metoda tretiranja organskog otpada i pravljenja đubriva, privukla je veliku pažnju u mnogim zemljama zbog svog ekološkog značaja, a donosi i prednosti poljoprivrednoj proizvodnji.Prijavljeno je da se bolesti koje se prenose u tlu mogu kontrolisati korištenjem raspadnutog komposta kao legla za sjeme.Nakon visokotemperaturne faze procesa kompostiranja, broj antagonističkih bakterija može doseći vrlo visok nivo, nije lako razgraditi, stabilno je i lako se apsorbira od usjeva.U međuvremenu, djelovanje mikroorganizama može smanjiti toksičnost teških metala u određenom rasponu.Vidi se da je kompostiranje jednostavan i efikasan način za proizvodnju bioorganskog đubriva, koje je korisno za razvoj ekološke poljoprivrede.
Zašto kompost ovako funkcionira?U nastavku slijedi detaljniji opis principa kompostiranja:
2. Princip organske fermentacije komposta
2.1 Konverzija organske materije tokom kompostiranja
Transformacija organske tvari u kompostu pod djelovanjem mikroorganizama može se sažeti u dva procesa: jedan je mineralizacija organske tvari, odnosno razgradnja složene organske tvari na jednostavne tvari, drugi je proces humifikacije organske tvari, odnosno razgradnjom i sintezom organske materije za proizvodnju složenije posebne organske materije-humusa.Oba procesa se odvijaju u isto vrijeme, ali u suprotnom smjeru.U različitim uslovima, intenzitet svakog procesa je različit.
2.1.1 Mineralizacija organske materije
- Razgradnja organske tvari bez dušika
Polisaharidna jedinjenja (škrob, celuloza, hemiceluloza) se prvo hidroliziraju u monosaharide pomoću hidrolitičkih enzima koje luče mikroorganizmi.Međuproizvode kao što su alkohol, octena kiselina i oksalna kiselina nije bilo lako akumulirati, te su konačno formirali CO₂ i H2O i oslobađali mnogo toplinske energije.Ako je ventilacija loša, pod djelovanjem mikroba, monosaharid će se sporo razgraditi, proizvoditi manje topline i akumulirati neke međuproizvode – organske kiseline.Pod uslovima mikroorganizama koji odbijaju gas, mogu se proizvesti redukcijske supstance kao što su CH₄ i H₂.
- Razgradnja od organskih tvari koje sadrže dušik
Organska tvar koja sadrži dušik u kompostu uključuje proteine, aminokiseline, alkaloide, humus i tako dalje.Osim humusa, većina se lako razgrađuje.Na primjer, protein, pod djelovanjem proteaze koju izlučuje mikroorganizam, razgrađuje se korak po korak, proizvodi različite aminokiseline, a zatim formira amonijevu sol odnosno nitrat kroz amoniju i nitraciju, koje biljke mogu apsorbirati i iskoristiti.
- Transformacija organskih spojeva koji sadrže fosfor u kompostu
Pod djelovanjem raznih saprofitnih mikroorganizama, formira fosfornu kiselinu, koja postaje nutrijent koji biljke mogu apsorbirati i iskoristiti.
- Konverzija organske materije koja sadrži sumpor
Organska tvar koja sadrži sumpor u kompostu, kroz ulogu mikroorganizama u proizvodnji vodonik sulfida.Vodonik sulfid se lako akumulira u okolini koja ne voli plin, a može biti toksičan za biljke i mikroorganizme.No, u dobro prozračenim uvjetima, sumporovodik se oksidira u sumpornu kiselinu pod djelovanjem sumpornih bakterija i reagira s bazom komposta da nastane sulfat, koji ne samo da eliminira toksičnost sumporovodika, već postaje sumporne hranjive tvari koje biljke mogu apsorbirati.U uslovima loše ventilacije došlo je do sulfacije, što je dovelo do gubitka H₂S i trovanja biljke.U procesu fermentacije komposta, aeracija komposta se može poboljšati redovnim prevrtanjem komposta, tako da se može eliminisati antisumpornost.
- Konverzija lipida i aromatičnih organskih jedinjenja
Kao što su tanin i smola, složen je i sporo se razgrađuje, a konačni proizvodi su također CO₂ i voda Lignin je stabilno organsko jedinjenje koje sadrži biljne materijale (kao što su kora, piljevina, itd.) u kompostiranju.Vrlo se teško razgrađuje zbog složene strukture i aromatičnog jezgra.Pod uslovima dobre ventilacije, aromatično jezgro se može pretvoriti u hinoidna jedinjenja delovanjem gljivica i aktinomiceta, što je jedna od sirovina za resintezu humusa.Naravno, ove supstance će se i dalje razlagati pod određenim uslovima.
Ukratko, mineralizacija kompostirane organske tvari može obezbijediti hranjive sastojke koji brzo djeluju za usjeve i mikroorganizme, osigurati energiju za mikrobne aktivnosti i pripremiti osnovne materijale za humifikaciju kompostirane organske tvari.Kada kompostiranjem dominiraju aerobni mikroorganizmi, organska tvar se brzo mineralizira kako bi proizvela više ugljičnog dioksida, vode i drugih hranjivih tvari, brzo se i temeljito razgrađuje i oslobađa puno toplinske energije. Razgradnja organske tvari je spora i često nepotpuna, oslobađajući manje toplotne energije, a proizvodi razgradnje su pored biljnih hranljivih materija, lako se akumuliraju organske kiseline i reduktivne supstance kao što su CH₄, H₂S, PH₃, H₂ itd.Prebacivanje komposta tokom fermentacije stoga ima za cilj i promjenu vrste mikrobne aktivnosti kako bi se eliminirale štetne tvari.
2.1.2 Humifikacija organske materije
Postoje mnoge teorije o stvaranju humusa, koje se ugrubo mogu podijeliti u dvije faze: prva faza, kada se organski ostaci razgrađuju i formiraju sirovine koje čine molekule humusa, u drugoj fazi, polifenol se oksidira u kinon. polifenol oksidazom koju izlučuje mikroorganizam, a zatim se kinon kondenzira s aminokiselinom ili peptidom da nastane humusni monomer.Zbog fenola, kinina, aminokiselina, međusobna kondenzacija nije na isti način, pa je i formiranje humusnog monomera raznoliko.U različitim uslovima, ovi monomeri se dalje kondenzuju i formiraju molekule različitih veličina.
2.2 Konverzija teških metala tokom kompostiranja
Općinski mulj je jedna od najboljih sirovina za kompostiranje i fermentaciju jer sadrži bogate hranjive i organske tvari za rast usjeva.Ali opštinski mulj često sadrži teške metale, ti teški metali uglavnom se odnose na živu, hrom, kadmijum, olovo, arsen i tako dalje.Mikroorganizmi, posebno bakterije i gljivice, igraju važnu ulogu u biotransformaciji teških metala.Iako neki mikroorganizmi mogu promijeniti prisutnost teških metala u okolišu, učiniti kemikalije toksičnijima i uzrokovati ozbiljne probleme okoliša, ili koncentrirati teške metale i akumulirati kroz lanac ishrane.Ali neki mikrobi mogu pomoći u poboljšanju okoliša uklanjanjem teških metala iz okoline direktnim i indirektnim djelovanjem.Mikrobna transformacija HG uključuje tri aspekta, tj. metilaciju neorganske žive (Hg₂+), redukciju neorganske žive (Hg₂+) u HG0, razgradnju i redukciju metil žive i drugih organskih živinih jedinjenja u HG0.Ovi mikroorganizmi sposobni da pretvore anorgansku i organsku živu u elementarnu živu nazivaju se mikroorganizmi otporni na živu.Iako mikroorganizmi ne mogu razgraditi teške metale, oni mogu smanjiti toksičnost teških metala kontrolirajući njihov put transformacije.
2.3 Proces kompostiranja i fermentacije
Kompostiranje je oblik stabilizacije otpada, ali zahtijeva posebnu vlažnost, uvjete prozračivanja i mikroorganizme kako bi se proizvela odgovarajuća temperatura.Smatra se da je temperatura viša od 45 °C (oko 113 stepeni Farenhajta), održavajući je dovoljno visokom da inaktivira patogene i ubije sjeme korova.Brzina razgradnje preostale organske tvari nakon razumnog kompostiranja je niska, relativno stabilna i biljke je lako apsorbiraju.Miris se može znatno smanjiti nakon kompostiranja.
Proces kompostiranja uključuje mnogo različitih vrsta mikroorganizama.Zbog promjene sirovina i uslova, konstantno se mijenja i količina raznih mikroorganizama, tako da nijedan mikroorganizam uvijek ne dominira u procesu kompostiranja.Svako okruženje ima svoju specifičnu mikrobnu zajednicu, a mikrobna raznolikost omogućava kompostiranje kako bi se izbjegao kolaps sistema čak i kada se vanjski uvjeti promijene.
Proces kompostiranja uglavnom provode mikroorganizmi, koji su glavni dio fermentacije komposta.Mikrobi uključeni u kompostiranje dolaze iz dva izvora: velikog broja mikroba koji su već prisutni u organskom otpadu i vještačkog mikrobnog inokuluma.Pod određenim uslovima, ovi sojevi imaju snažnu sposobnost razlaganja nekog organskog otpada i imaju karakteristike snažne aktivnosti, brzog razmnožavanja i brzog razlaganja organske materije, što može ubrzati proces kompostiranja, skratiti vreme reakcije kompostiranja.
Kompostiranje se općenito dijeli na dvije vrste aerobnog kompostiranja i anaerobnog kompostiranja.Aerobno kompostiranje je proces razgradnje organskih materijala u aerobnim uvjetima, a njegovi metabolički proizvodi su uglavnom ugljični dioksid, voda i toplina;Anaerobno kompostiranje je proces razgradnje organskih materijala u anaerobnim uvjetima, konačni metaboliti anaerobne razgradnje su metan, ugljični dioksid i mnogi međuprodukti niske molekularne težine, kao što su organske kiseline.
Glavne mikrobne vrste uključene u proces kompostiranja su bakterije, gljive i aktinomicete.Sve ove tri vrste mikroorganizama imaju mezofilne i hipertermofilne bakterije.
Tokom procesa kompostiranja, mikrobna populacija se mijenjala naizmjenično i to: mikrobne zajednice niske i srednje temperature mijenjale su se u srednje i visokotemperaturne mikrobne zajednice, a srednje i visokotemperaturne mikrobne zajednice mijenjale su se u srednje i niskotemperaturne mikrobne zajednice.Produženjem vremena kompostiranja bakterije su se postupno smanjivale, aktinomicete postupno povećavale, a plijesan i kvasac na kraju kompostiranja značajno su se smanjivali.
Proces fermentacije organskog komposta može se jednostavno podijeliti u četiri faze:
2.3.1 Tokom faze grijanja
U početnoj fazi kompostiranja, mikroorganizmi u kompostu su uglavnom umjerene temperature i dobre atmosfere, od kojih su najčešće nesporne bakterije, sporne bakterije i plijesan.Oni započinju proces fermentacije komposta i snažno razgrađuju organske materije (kao što su jednostavni šećer, škrob, proteini, itd.) u uslovima dobre atmosfere, proizvodeći mnogo toplote i kontinuirano podižući temperaturu komposta, podizanje od oko 20 °C (oko 68 stepeni Farenhajta) do 40 °C (oko 104 stepena Farenhajta) naziva se febrilni stadijum, ili stadijum srednje temperature.
2.3.2 Tokom visokih temperatura
Topli mikroorganizmi postepeno preuzimaju tople vrste i temperatura nastavlja da raste, obično iznad 50 °C (oko 122 stepena Farenhajta) u roku od nekoliko dana, u fazu visoke temperature.U fazi visoke temperature, dobre toplotne aktinomicete i dobre toplotne gljive postaju glavne vrste.Oni razgrađuju složenu organsku tvar u kompostu, kao što su celuloza, hemiceluloza, pektin i tako dalje.Toplina se akumulira i temperatura komposta raste na 60 °C (oko 140 stepeni Farenhajta), što je vrlo važno za ubrzanje procesa kompostiranja.Nepravilno kompostiranje komposta, samo vrlo kratak period visoke temperature, ili bez visoke temperature, pa samim tim i vrlo sporo sazrevanje, u periodu od pola godine ili više, nije poluzrelo stanje.
2.3.3 Tokom faze hlađenja
Nakon određenog perioda tokom visokotemperaturne faze, većina celuloznih, hemiceluloznih i pektinskih supstanci se razgradi, ostavljajući za sobom teško razgradljive kompleksne komponente (npr. lignin) i novonastali humus, aktivnost mikroorganizama je smanjena. a temperatura se postepeno smanjivala.Kada temperatura padne ispod 40 °C (oko 104 stepena Farenhajta), mezofilni mikroorganizmi postaju dominantna vrsta
Ako faza hlađenja nastupi rano, uslovi kompostiranja nisu idealni i razgradnja biljnog materijala nije dovoljna.U ovom trenutku može se okrenuti hrpa, gomila materijala miješanja, tako da proizvodi drugo zagrijavanje, grijanje, kako bi se promoviralo kompostiranje.
2.3.4 Faza zrelosti i očuvanja đubriva
Nakon kompostiranja zapremina se smanjuje i temperatura komposta pada na malo višu od temperature zraka, tada kompost treba čvrsto pritisnuti, što dovodi do anaerobnog stanja i slabljenja mineralizacije organske tvari, kako bi se zadržalo gnojivo.
Ukratko, proces fermentacije organskog komposta je proces mikrobnog metabolizma i reprodukcije.Proces mikrobnog metabolizma je proces razgradnje organske tvari.Razlaganje organske materije proizvodi energiju koja pokreće proces kompostiranja, podiže temperaturu i suši vlažnu podlogu.
Ukoliko imate bilo kakvih drugih pitanja ili potreba, kontaktirajte nas na sljedeće načine:
WhatsApp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com
Vrijeme objave: Apr-11-2022