Optimalizace surovinové skladby při kompostování zbytkové biomasy

Kompostování je ideální způsob zužitkování zbytkové biomasy z údržby parkové zeleně či zpracování organických odpadů produkovaných zejména zemědělskými provozy. Pro účelné kompostování je ale třeba dodržet několik hlavních zásad. Kompost není jakákoli homogenizovaná směs organického materiálu, a proto je třeba stanovit vhodnou surovinovou skladbu budoucího kompostu. Budou tak zaručeny optimální průběh aerobní fermentace a tvorba humusu, což představuje opravdovou stabilizaci organických látek v kompostu. Dodržením správných podmínek kompostování lze zabránit pozdějšímu rychlému uvolňování a vyplavování živin do spodních vod.

Jak již bylo řečeno, receptura zakládky musí být optimalizována tak, aby se docílilo co nejvyšší účinnosti tvorby humusových látek. V surovinovém složení kompostu je nejdůležitějším elementem organická hmota rozložitelná mikroorganismy, které svou činností realizují transformační procesy.

Základním předpokladem správného kompostování je udržení přiměřené vlhkosti kompostové hromady na počátku a během celého procesu. Tato vlhkost je závislá zejména na pórovitosti zpracovávaného materiálu. Jak uvádí Jaroslav Váňa (1997), optimální vlhkost u čerstvého kompostu pro zemité komposty s obsahem organických látek do 20% v sušině (např. na bázi rybničního bahna) je 45 - 50%. Komposty ze zemědělských odpadních hmot s obsahem 30 - 40% organických látek v sušině vyžadují počáteční vlhkost 55 - 60%. Organické komposty ze stromové kůry, dřevních odpadů a při kompostování chlévské mrvy se zeminou, kdy obsah organických látek v sušině je v rozmezí 50 - 70%, vyžadují vlhkost 60 - 70%.

Je nutné ale zdůraznit, že kompostování zemědělských odpadů, jakými jsou např. zmíněná chlévská mrva a kejda, nelze provádět na malých hromadách (s výškou do 1,5m) z důvodu nižší hygienizace. Takové materiály mohou obsahovat patogenní mikroorganismy. V malých hromadách vždy nelze udržet potřebnou teplotu po dostatečně dlouhou dobu (55°C minimálně 21 dní) a nedochází tedy k hygienizaci kompostu. Při výrobě registrovaného kompostu určeného k prodeji není zatím ČSN 46 5735 ani dovoleno kompostování na tak malých hromadách. Kompostování rybničního bahna nebo kalů z ČOV může být ovšem také rizikové a to z hlediska obsahu těžkých kovů.

Počáteční vlhkost kompostové hromady by měla být vyšší než vlhkost zralého kompostu. Pórovitost se činností mikroorganismů zmenšuje, a tím klesá i potřeba vlhkosti. Prakticky je lépe udržovat vlhkost blíže k nižší hranici potřebného rozmezí, zvýšit ji lze snadno, opačná procedura je však dosti problematická a v některých podmínkách i nemožná. Nadměrná vlhkost zabraňuje přístupu vzdušného kyslíku a aerobní fermentace přechází v anaerobní.

Při stanovování surovinové skladby kompostu je podstatným kriteriem poměr uhlíku (C) k dusíku (N). Poměr C:N zásadně ovlivňuje intenzitu činnosti mikroorganismů a tím tedy dobu zrání kompostu, tvorbu humusových látek a samozřejmě také výslednou kvalitu kompostu. Abychom dosáhli u zralého kompostu C:N v rozmezí 25 - 30:1 (vysoká stabilita a agronomická účinnost), je třeba optimalizovat C:N v čerstvém kompostu v rozmezí 30 - 35:1 (Váňa, 1997).

K tomuto účelu byl vytvořen databázový program (obr. 1), ve kterém jsou obsaženy vybrané organické materiály s jejich základními vlastnostmi, jakými jsou vlhkost, obsah organických látek, obsah uhlíku a obsah dusíku. Tyto materiály lze vkládat do okénka, které značí kompostovou zakládku, a udávat jejich množství. Ve zmíněném okénku se zobrazí poměr C:N celé této zakládky a ten lze korigovat výběrem některého z materiálů a úpravou jeho množství. Množství lze upravit přepsáním či pohybem jezdce umístěného vedle tohoto údaje. Je-li zadaná receptura z hlediska C:N výhodná pro kompostování, číslo udávající tento poměr změní barvu z červené na zelenou. Organické materiály uložené v této databázi jsou převzaté z publikace "Výroba a využití kompostů v zemědělství" a jsou zobrazené v tab. 1.

(Program je možné stáhnout v sekci Soubory ke stažení)

Odchylky od doporučeného poměru C:N prodlužují dobu zrání kompostu. Během kompostování je produkován oxid uhličitý (CO₂), s nímž se část uhlíku obsaženém v zakládce ztrácí. Z tohoto důvodu je poměr C:N v zakládce vyšší než ve finálním zralém kompostu. Nadměrné množství dusíku způsobuje jeho únik ve formě amoniaku. Tento proces se projevuje zápachem, který kompostování doprovází. Jak je popsáno Miroslavem Kalinou (1999), ztráty dusíku ve formě plynného amoniaku mohou představovat 20% a únik uhlíku do vzduchu ve formě oxidu uhličitého činí asi 30%.

Rozhodujícími faktory ovlivňujícími průběh kompostování nejsou jen vlhkost a poměr C:N, je jím také obsah fosforu. V zemědělských odpadech je jeho minimální obsah (0,2% P₂O₅ v sušině) převážně zaručen. Výjimečně doplňujeme P₂O₅ přídavkem superfosfátu (maximálně 2kg na 1t odpadu) u kompostů s převažujícím podílem stromové kůry, dřevní štěpky a pilin (Váňa, 1997).

Aby stanovení správné surovinové skladby kompostu neztrácelo smysl, je samozřejmě nevyhnutelné zajistit po navážce dokonalou homogenizaci celé hromady. V případě, že by k tomuto nedošlo, byla by v kompostové hromadě jádra jednotlivých složek. Kompostování by tak probíhalo za jiných než optimálních podmínek, kterých se recepturou snažíme dosáhnout. Prodloužila by se doba fermentace a finální produkt by byl nevalné kvality.

Dalším požadavkem je zpřístupnit všechny látky obsažené v surovinách, proto je nevhodné dávat do kompostu celé části dřevin (klacky, větve apod.) i rostlin (vysoká tráva, seno, sláma, apod.) a je na místě jejich desintegrace např. nadrcením či nasekáním.

Je-li složení kompostu, jeho vlhkost a pH příznivé pro rozvoj vhodné mikroflóry, je také nutné zaručit přítomnost těchto mikroorganismů v zakládce. Naočkování hromady půdními mikroorganismy lze dosáhnou přidáním alespoň minimálního množství zeminy či vyzrálého kompostu. Správného procesu nelze dosáhnout pouze aplikací hnoje či močůvky. Tyto materiály obsahují střevní nikoli půdní mikroflóru.

V případě kompostování surovin či odpadů s velkou kyselostí je vhodná úprava pH před homogenizační překopávkou např. vápencem. Je třeba si uvědomit, že přebytek vápence nevadí a že hotový kompost podle ČSN 46 5735 má mít pH = 6,0 - 8,5 a že jen smícháním samotného vápence se zeminou v poměru 1:1 se dostaneme k hodnotě pouze kolem pH = 8,6 (Gergel a kol.).

Tab. 1 Organické materiály a jejich základní vlastnosti pro optimalizaci zakládky (Váňa, 1997)

* v původní hmotě

V tabulce nejsou uvedeny obsahy uhlíku (C) jednotlivých materiálů. Obsah uhlíku v sušině organického materiálu je převážně roven polovině obsahu spalitelných látek v sušině tohoto materiálu.

K výběru vhodných komponent zakládky a k určení jejich množství dle poměru C:N lze použít níže uvedený vztah (1).

(1)

• n - počet komponent [-]
• Mi - množství jednotlivých komponent [kg]
• Ci - obsah uhlíku, C, v sušině [%hm.]
• Ni - obsah dusíku, N, v sušině [%hm.]
• Wi - vlhkost [%]

Postup při volbě optimální surovinové skladby zakládky je nejlépe znatelný z následujícího příkladu:

Příklad:

Údržbou parkové zeleně vzniká odpadní biomasa ve formě čerstvé trávy a zetlelého shrabaného listí s trávou (shrabky). Jsou-li známy alespoň přibližně vlastnosti těchto organických materiálů jako vlhkost, obsah uhlíku, dusíku a množství, lze přistoupit k přibližnému stanovení receptury zakládky.

Produkty z údržby zeleně a jejich vlastnosti jsou následující:

• Čerstvá tráva:
  pH 6,2; vlhkost 82,4%; C:N 13,3; C v suš. 42,85%; N v suš. 3,23%; produkce 32t.měs^-1
• Shrabané zetlelé listí s trávou:
  pH 7,8; vlhkost 51,1%; C:N 21,2; C v suš. 28,61%; N v suš. 1,35%; produkce 18t.měs^-1

Celková bilance uhlíku a dusíku tedy je:
Množství uhlíku, C: 2,41 t + 2,52 t = 4,93 t
Množství dusíku, N: 0,18 t + 0,12 t = 0,3 t

Při zpracovávání výše uvedených komponent je třeba upravit poměr uhlíku k dusíku, C:N, který je dle výpočtu 16,4. Nejlepší a nejdostupnější surovinou pro zvýšení obsahu uhlíku v zakládce je dřevní štěpka. Celkový obsah organických látek v sušině zakládky je 68,4%. Výpočtem dle vzorce (1) nebo použitím zmíněného databázového programu lze dospět k závěru, že při zpracovávání celého objemu produkce zbytkové biomasy je vhodná např. aplikace alespoň 20-ti tun dřevěných pilin.

Použitá literatura:

• GERGEL, J., KOLÁŘ, L., KUKLÍK, M. Využití sedimentů z rybníků a drobných vodních toků k zúrodnění zemědělských půd. www.ceu.cz/puda/Metodika/default.htm
• KALINA, M. Kompostování a péče o půdu. Praha: Grada, 1997
• VÁŇA, J. Výroba a využití kompostů v zemědělství. 2. vyd. Praha: Institut výchovy a vzdělávání Mze ČR 1997. 40s. ISBN 80-7105-144-6, http://www.vurv.cz/czbiom/publikace/kompost/index.html

Tweet

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu

Biometan se vyplatí a má budoucnost