Optimalizace surovinové skladby při kompostování zbytkové biomasy

Anotace

Vývoj legislativy a stav zemědělské půdy v České republice nás nutí vracet se ke kompostování. Kompostování je ideální způsob stabilizace a využití organického odpadu a zároveň zdroj živin pro zemědělské kultury. Pro účelné kompostování je potřeba dodržet několik podmínek. Hlavní a prvotní podmínkou je stanovení správné surovinové skladby kompostu.

Summary

We are bound to return to composting by development of legislative and by agricultural land state. The composting is a perfect way of stabilization and utilization of organic waste. The composting is an ideal plant food' source. A few conditions must be observed for effective composting. The primary condition is optimal raw material composition of compost.

1. Úvod

Blížící se vstup do EU je spojen s implementací směrnic Evropského společenství do naší legislativy. Co se týče kompostování, nejvýznamnější je Směrnice rady 99/31/EC "o skládkování odpadů", která mimo jiné členským státům ukládá snížení množství skládkovaných biologicky rozložitelných odpadů na 35% do roku 2016, vztaženo k r. 1995. Tento cíl je rozfázován do několika kroků postupného snižování množství skládkovaných biodegradabilních odpadů, a to na 75% do r. 2006, 50% do r. 2009 a zmíněných 35% do r. 2016. ČR je však umožněn odklad splnění těchto cílů o 4 roky ve všech fázích. Ve vyhlášce ministerstva životního prostředí č. 383/2001 Sb. "o podrobnostech nakládání s odpady" je již zakotven zákaz ukládat na skládky všech skupin kompostovatelné odpady s výjimkou těchto odpadů v komunálních odpadech (Příloha č. 8). Je zde také uvedeno i zmiňované postupné omezování biodegradabilního podílu komunálního odpadu ukládaného na skládky stanovené v programu odpadového hospodářství ČR a krajů viz. Příloha č. 9 této vyhlášky.

V roce 1995 bylo v ČR vyprodukováno téměř 1,4mil. t biologicky rozložitelného odpadu, v r. 2020 bude tedy možné likvidovat skládkováním pouze 490tis. t.r^-1 tohoto odpadu a je třeba hledat kapacity pro jeho odstranění jinde. Kompostování jako materiálové využití biologicky rozložitelných odpadů je na prvním místě v hierarchii postupů odpadového hospodářství pro nakládání s již vzniklým odpadem.

Z agronomického pohledu je předností kompostování zejména udržování půdní úrodnosti jako souboru vlastností umožňujících a podporujících růst rostlin. Obsah humusu, který je v půdě spotřebováván mineralizačními pochody, je základní podmínkou půdní úrodnosti. Humus vzniká např. přeměnou organické hmoty dodané organickým hnojením do půdy. Účinnost tvorby humusu lze zvýšit kompostováním, které umožňuje cílenou optimalizaci podmínek pro růst mikroorganismů, jenž organickou hmotu v trvalé humusové látky přeměňují. Kompostování maximalizuje množství získaného humusu a zároveň umožňuje zpracování veškerých organických zbytků a hnojivých odpadů.

Kompostování je tedy 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.

2. Optimalizace surovinové skladby při kompostování zbytkové biomasy

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 (čím vyšší pórovitost - tím vyšší vlhkost). 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 kompostování zemědělských odpadů, jakými jsou např. chlévská mrva a kejda, je třeba zajistit dostatečnou tepelnou hygienizaci (udržení teploty 55°C uvnitř kompostové hromady po dobu alespoň 21 dní). Takové materiály mohou obsahovat patogenní mikroorganismy. Kompostování rybničního bahna nebo kalů z ČOV může být ovšem také rizikové a to z hlediska obsahu těžkých kovů.

Pro stanovení surovinové skladby kompostu je podstatným kriteriem poměr uhlíku (C) k dusíku (N). Poměr C:N zásadně ovlivňuje intenzitu činnosti mikroorganismů, a tím tedy i 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). Před započetím kompostování je tedy potřeba zjistit druhy a množství organických hmot a odpadů, které chceme kompostovat. Dále je nutné odhadem či chemickými rozbory stanovit vlhkost, obsah organických látek, dusíku a fosforu (P₂O₅) jednotlivých hmot a odpadů. Minimální množství fosforu (0,2% P₂O₅ v sušině) k zabezpečení tvorby humusu je většinou v odpadech a stájových hnojivech zaručeno.

Jsou-li známy výše uvedené vlastnosti kompostovaných materiálů, lze optimalizovat surovinovou skladbu dle následujícího vztahu nebo pomocí databázového programu KOMPOST 1.00:

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

Program KOMPOST 1.00 je volně přístupný na internetových stránkách občanského sdružení CZ BIOM www.biom.cz.

3. Mechanické zpracování kompostové zakládky

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 (klest, 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.).

4. Program KOMPOST 1.00

Program obsahuje databázi organických materiálů s jejich základními vlastnostmi pro optimalizaci surovinové skladby kompostové zakládky. Tuto databázi je možné libovolně rozšiřovat o další materiály vhodné pro kompostování samotným uživatelem programu. Lze tak stanovit skladbu kompostu dle individuálních potřeb každého z uživatelů.

Vlastní tělo programu (kompost.exe) je vytvořeno v programovacím jazyku Visual Basic. Bylo tak dosaženo nenásilného vzhledu oproti ostatním aplikacím v operačním systému Microsoft Windows. Současná verze programu KOMPOST 1.00 obsahuje minimální množství funkcí (výpočet poměru uhlíku a dusíku kompostové zakládky, výpočet vlhkosti kompostové zakládky, výpočet obsahu fosforu v podobě P₂O₅, úpravu současných a vkládání nových dat do databáze organických materiálů), pracuje se však na zdokonalení programu. Je plánováno rozšíření o další funkce, jakými jsou např. charakteristika určené kompostové zakládky z hlediska rizika obsahu těžkých kovů, vyhodnocení předpokládaného množství a kvality kompostu (obsah živin), výstup dat i v tištěné podobě formou protokolu atd.

Databáze organických materiálů (org_mat.mdb), která je programem (kompost.exe) využívána je záměrně vytvořena v aplikaci Microsoft Acces. Je tak pro některé uživatele zjednodušena možnost rozšiřování databáze. Ukládat nové materiály lze však i ve vlastním programu KOMPOST 1.00. Při vkládání většího množství organických materiálů do databáze je však práce v programu zbytečně zdlouhavá.

Pro zdárný běh programu je také důležitý doplňkový soubor (vb5db.dll). Všechny tři soubory musí být umístěny ve společném adresáři či podadresáři viz. obr. 1.

5. Práce s programem KOMPOST 1.00

Po spuštění souboru kompost.exe se zobrazí okno s názvem "Databáze organických materiálů" (viz. obr. 2.) rozdělené na dvě části. Levá část je určena k listování v databázi a k výběru materiálů pro sestavovanou surovinovou skladbu kompostové zakládky, pravá část ohraničená rámečkem znázorňuje kompostovou zakládku. Vlevo dole umístěný rolovací pruh umožňuje pohyb v databázi materiálů pro kompostování. Současně s každou změnou materiálu v horním bílém textovém poli se vyobrazí v nižších textových polích vlastnosti tohoto materiálu důležité pro správné stanovení surovinové skladby. Je-li materiál vybrán, je třeba stisknout tlačítko "Vlož", a tím je materiál aplikován do imaginární kompostové zakládky.

V rolovacím poli s názvem "Komponenta" lze vybrat kterýkoli z materiálů a stanovit jeho množství v zakládce vepsáním do textového pole "množství". Během této činnosti se stále mění zobrazené vlastnosti zakládky (poměr C:N, vlhkost a obsah P₂O₅) v závislosti na podílu jednotlivých materiálů v zakládce, což dovoluje jednoduchou optimalizaci surovinové skladby. Ještě snadnější optimalizace lze dosáhnout, použitím jezdce v pruhu umístěném podél pravého okraje okna. Pohybem jezdce směrem dolů se zvyšuje množství vybraného materiálu a naopak. V případě optimálního poměru C:N je tento údaj vyobrazen zeleně, v opačném případě červeně.

Literatura:

VÁŇA, J.: Výroba a využití kompostů v zemědělství. 2. vyd. Praha: Institut výchovy a vzdělávání Mze ČR 1997. 40s. ISBN 80-7105-144-6

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

Příspěvek pro seminář "BIOODPAD 2002 - biologické metody využívání zemědělských odpadů"

Obr. 2: Pracovní plocha programu KOMPOST 1.00

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