Výskyt a rozklad pesticidů během anaerobní digesce

Anaerobní digesce je velice perspektivní metoda pro zpracování biologicky rozložitelných komunálních odpadů (BRKO), průmyslových biologických odpadů či vedlejších zemědělských produktů. S těmito materiály se však může do reaktoru dostávat i množství nežádoucích látek jako například těžkých kovů, ropných produktů nebo látek na ochranu rostlin [1]. Ty pak mohou mít negativní vliv jak na činnost mikroorganismů v reaktoru, tak na aktivitu půdních mikroorganismů či kvalitu podzemních vod po aplikaci digestátu na zemědělskou půdu [2]. Velká pozornost je, určitě právem, ze zákona dávána těžkým kovům, polychlorovaným bifenylům a polyaromatickým uhlovodíkům. Obsah pesticidních látek ale prakticky sledována není [7].

Výskyt pesticidů

Výzkum, který před několika lety probíhal na území Německa, sledoval koncentrace pesticidů v bioodpadu a zjistil úzké spojení mezi množstvím a koncentrací pesticidů s druhem bioodpadu měnící se v závislosti na ročním období a místem vzniku. Z výsledků tohoto výzkumu vyplývá, že nejvyšší koncentrace byly v tropickém ovoci a okrasných rostlinách, v průměru 3,8 pesticidů na zkoumaný vzorek. Na druhou stranu tohoto materiálu bylo v celkovém objemu do 15 %. Kuchyňské bioodpady a zelenina byla celkově méně kontaminovaná. Velký rozdíl také vznikal mezi městskými a mimoměstskými oblastmi s těsnou závislostí na ročním období. Celková koncentrace pesticidů v BRKO se pak pohybovala v rozmezí 828-1829 μg/kg surového materiálu, což odpovídá zhruba 2360-5213 μg/kg sušiny (převedeno podle údajů použitých autorem v článku [3]). Mezi dominantními pesticidy byly zjištěny: Thiabendazole, Dicofol, Endosulfan, Dodemorph, Methiocarb, Captan, Chlorothanoline a Methidathion [3]. Většina těchto látek jsou fungicidy sloužící hlavně k ošetření ovoce, zeleniny a okrasných rostlin během přepravy. Další pesticidní látky jsou „standardní“ chemické přípravky k ošetření zemědělských plodin či okrasné zeleně [3].

Legislativa České republiky sice upravuje druhy a množství přípravků na ochranu rostlin, ale nepočítá s přípravky, které se používají v jiných státech během pěstování či k ošetření během transportu dováženého ovoce, zeleniny či okrasných rostlin [8]. Tímto způsobem se na české území může dostat látka, která je pro své toxické účinky na našem území zakázána. Zpracovaný materiál pak může po aplikaci digestátu či kompostu znamenat „skrytý vstup“ pesticidů na zemědělskou půdu [3].

Obr. 1: Chemická struktura pesticidu Dodemorph (dostupné z: www.alanwood.net)

Degradace a rozložitelnost pesticidů

Degradace těchto látek během anaerobní digesce závisí hlavně na povaze a stabilitě jednotlivých pesticidů [3]. Například při experimentu rozložitelnosti Methidathionu byla prokázána rozložitelnost velké části této látky již v mezofilních podmínkách a úplný rozklad v termofilních podmínkách do 20 dnů [4]. Jiný experiment naopak ukázal nulovou rozložitelnost pesticidu Dodemorph během anaerobní digesce, avšak poukázal na vliv hodnoty pH, která ovlivňuje přechod pesticidu mezi pevnou a kapalnou fází zpracovávaného materiálu [5]. Tento fakt může hrát významnou roli po aplikaci digestátu a perkolátu na zemědělskou půdu.

Zajímavou možností k minimalizaci či úplnému odstranění pesticidů z digestátu je kombinace anaerobní digesce a kompostování, při které se zvyšuje aktivita mikroorganismů a tím pádem i degradace pesticidů. Zkušenosti s kompostováním digestátu v plném provozu mají například ve Švýcarsku, kde během 112 dní zpracování bioodpadů snížili množství pesticidních látek zhruba pětkrát z původní koncentrace 36-101 μg/kg sušiny na konečných 8-20 μg/kg sušiny [6].

Obr. 2: Chemická struktura pesticidu Methidathion (dostupné z: www.alanwood.net)

Závěr

Velká pozornost je dávána především obsahu těžkých kovů v digestátu či kompostu, což je pochopitelné vzhledem k jejich povaze a vlivu na životní prostředí. Neměli bychom však zapomínat na další rezidua, která mohou znamenat velká rizika pro životní prostředí, kvalitu podzemních vod nebo mohou působit fytotoxicky na některé kulturní plodiny [2].

Výsledky a zkušenosti z provozu ukazují, že je možné výrazně snížit obsah pesticidních látek během anaerobní digesce či během následného kompostování digestátu. Jsou zde však látky, které jsou vysoce perzistentní vůči biologickému rozkladu a prakticky se během digesce nerozkládají. Tento fakt může znamenat „skrytý vstup“ pesticidů na zemědělskou půdu [3,4,5,6]. I přesto je však „skrytý vstup“ pesticidů přes bioplynovou stanici podstatně menší než běžně používané dávky v zemědělství.

Pilířem mezinárodní legislativní ochrany je Skockholmská úmluva, která omezuje výrobu a používání persistentních organických polutantů ve všech zemích, jež ji ratifikovaly. Česká republika ji ratifikovala v roce 2002 a v platnost vstoupila 17. Května 2004. Ke konci roku 2008 byl celkový počet států, které tuto úmluvu přijaly 162 [9]. I přesto bychom měli stále věnovat pozornost minimalizaci aplikace doposud povolených pesticidů v závislosti na jejich toxicitě a perzistenci.

Literatura

1. Chen Y., Cheng J. J., Creamer K. S.: Inhibition of anaerobic digestion process: A review, Bioresource Technology 99, 4044-4054, 2008
2. Koubová D.: Funkce půdy ve vztahu k fytotoxicitě herbicidů, k dispozici on-line na www.agronavigator.cz, článek: 42935, vydáno: 26.1. 2006
3. Taube J., Vorkamp K., Förster M., Herrmann R.: Pesticide residues in biological waste, Chemosphere 49, 1357-1365, 2002
4. Vorkamp K., Kellner E., Taube J., Möller K. D., Herrmann R.: Fate of methidathione residues in biological waste during anaerobical digestion, Chemosphere 48, 287-297, 2002
5. Vorkamp K., Taube J., Dilling J., Kellner E., Herrmann R.: Fate of the fungicide dodemorph during anaerobic digestion of biological waste, Chemosphere 53, 505-514, 2003
6. Kupper T., Bucheli T. D., Brändli R. C., Ortelli D., Edder P.: Dissipation of pesticides during composting and anaerobic digestion of source-separated waste at full-scale plants, Bioresource Technology 99, 7088-7994, 2008
7. Vyhláška č. 341/2008 Sb. o podrobnostech nakládání s biologicky rozložitelnými odpady
8. Státní rostlinolékařská správa: Věstník 01/2010 Seznam registrovaných přípravků a dalších prostředků na ochranu rostlin 2010, Praha 2010
9. Internetové stránky české neziskové organizace Arnika: www.arnika.org

Odpadové hospodářství: Pozitivní trendy a výzvy do budoucna

Novinky z Prodevalu: zkapalňování CO2, Valopur DFM a nová výrobní linka na jihu Francie

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky