Výzkum snížení emisí zátěžových plynů procesem řízeného mikrobiálního kompostování

Článek je převzat ze sborníku z mezinárodní vědecké konference "Zemědělská a zahradnická technika z hlediska environmentální politiky státu", která se konala 29.-30. kvetna 2003 v Lednici.

Abstract

Research of degradation drag gases by operated composting proces

Operated microbial composting is one of the way how to noticebly decrease the negative influence of residual biomass on environment. But operated microbial composting is especialy in the firt part accompanied by formation of drag and greenhouse gases. Reducing this process gives a wider preconditions for implementation this technology.

Keywords: Operated microbial composting, Drag gases, Environmental preparations, Gases emission

Abstrakt

Mikrobiální řízené kompostování je jednou z možností, jak výrazně snížit nepříznivý vliv organické zbytkové biomasy na životní prostředí. Proces mikrobiálního řízeného kompostování je však hlavně v první části procesu provázen vznikem zátěžových a skleníkových plynů. Snížení vývoje těchto plynů dává předpoklad k širšímu rozšíření této technologie.

Klíčová slova: řízené mikrobiální kompostování, zátěžové plyny, environmentální přípravky, emise plynů.

Úvod

Emise  plynů ze zemědělské činnosti výrazně ovlivňují životní prostředí. Zemědělství je nejen významným producentem toxického amoniaku (NH₃), ale při zemědělské činnosti vzniká i celá řada dalších plynů, zvláště pak metan (CH₄),  oxid uhličitý (CO₂), oxid uhelnatý (CO), oxidu dusíku (N₂O), oxidy dusíku (NO_x), sirovodík (H₂S) a další odérové plyny.

Hlavním producentem těchto plynů je jednak chov hospodářských zvířat a na něj navazující manipulace, skladování a aplikace organických odpadů - chlévského hnoje, kejdy nebo trusu a v rostlinné výrobě je to zejména používání pesticidů a herbicidů, ale také proces dlouhodobého kompostování.

Jedna z možností, jak snížit poměrně velké úniky amoniaku a metanu do ovzduší, je využití procesu řízeného mikrobiálního kompostování, někdy také nazývaným jako proces rychlokompostování.

Omezeni emisí metanu procesem řízeného mikrobiálního kompostování

Kompost je všestranné statkové hnojivo obsahující všechny druhy rostlinných živin včetně humusových a půdotvorných látek oživených edafonem. Kompost se v současné době vyrábí buď klasickým způsobem na zemědělských  a kompostářských závodech, nebo procesem řízeného mikrobiálního kompostování na malých hromadách ve formě tzv. faremního kompostování.

Proces rychlokompostování umožňuje významně snížit emise amoniaku a metanu. Při výrobě kompostu lze zužitkovat nejrůznější zbytkové suroviny, vyskytující se nejen v zemědělství, ale i v komunálních službách. Dobrý kompost musí být složen z minerálních látek (např. z dobré zeminy), organických látek (rašeliny, rostlinných zbytků, natě apod.) a jejich směs oživena. Aby tyto složky na sebe mohly působit co nejúčinněji, mají být ještě před zakládáním kompostu dobře rozmělněny a smíchány, aby jejich styčný povrch byl co největší.

Kompostování je biologický proces. Je to aerobní termofilní samozáhřevný biologický rozklad biologicky degradovatelného materiálu. Při kompostování přeměňují mikroorganismy surový materiál na humus a jeho složky. Řádné kompostování vyvíjí dostačující teplo k ničení semen plevelů, patogenních baktérií, redukuje obsah vody a objem materiálu.

Je to jednoduchý proces ovlivňovaný základními podmínkami prostředí, které ovlivňují všechny biologické činnosti. Při procesu zrání kompostu vznikají plynné emise. Při experimentech byly zjištěny následné plynné emise: NH₃, CH₄, CO₂, CO, N₂O, NO_x, H₂S. Je zřejmé, že obsah plynných emisí se bude lišit podle jednotlivých surovin použitých do skladby zakládky kompostu, ale vzhledem k potřebě zachovat vhodné podmínky pro průběh kompostovacího procesu je optimální dodržet poměr C : N =  30 : 1.

Výsledky experimentu snížení emisí procesem řízeného mikrobiálního kompostování

Při experimentech bylo zjištěno, že na 1 t sušiny kompostu je při klasickém způsobu kompostování (doba kompostování cca 12 měsíců, 2x překopávka) vyprodukováno 6 kg metanu za rok.

Při rychlokompostování, při kterém je kompost vyroben za 8 - 12 týdnů a provedeno cca 8 překopávek, se množství vyprodukovaného metanu sníží o polovinu, tj. na 3 kg za rok.

Je zajímavé také porovnat tvorbu metanu a amoniaku po překopávce. Tento vztah ukazují grafy na (obr. 1 a 2), pořízené při experimentech prováděných na kompostárně ve Velkých Přílepech.

Experimenty byly prováděny v rámci mezinárodní spolupráce při řešení problematiky omezení emisí plynů ze zemědělské činnosti se spolupracovníky ze SRN jejich přístrojem na principu fotoakustické spektroskopie (FAS) Brüel  (Kjaer 1302).

Z porovnání naměřených hodnot po překopávce kompostu je zřejmé, že v průběhu několika hodin se únik emisí snižuje, metan se na rozdíl od amoniaku stále částečně vyvíjí. Po každé překopávce se však snižuje maximální dosažená hodnota emisí, až ke konci procesu se již žádný amoniak ani metan netvoří. Z těchto měření lze celkem dobře usoudit na rychlost přeměny organických odpadů na humusové látky a tím pádem posoudit správnost  průběhu kompostovacího procesu.

Omezení zápachu při rychlokompostování

Rychlokompostování je jedna z možností, jak snížit emise zátěžových plynů z degradačních procesů do ovzduší. Avšak aby mohl být ještě více rozšiřován a to nejen v oblasti zemědělství, je třeba omezit jeho některé negativní vlivy na okolní prostředí.

Jedním z takových vlivů je nežádoucí zápach rychlokompostu, vznikající zejména na kompostárnách na území obcí, v městské zástavbě.

Rychlokompostování je technologie, která dobře umožňuje využívat a jednoduše aplikovat nejrůznější přípravky jednak ke stimulaci mikroorganismů čili urychlení celého procesu a jednak pro potlačení zápachu, který vzniká v první fázi kompostovacího procesu. 

Výsledky experimentu potlačení zápachu vznikajícího při procesu řízeného mikrobiálního kompostování

Za účelem ověření technologie  kompostování na malých hromadách a účinků přípravků pro ošetření kompostů bylo zřízeno experimentální pracoviště, kde byl zjišťován vliv různých přípravků na průběh zrání a snižování emisí, vznikajících během kompostovacího procesu.

Hlavním ukazatelem pro určení míry zapáchání jednotlivých hromad, ošetřených různými přípravky, byla hodnota emisí produkovaných procesem aerobního rozkladu organických surovin, jíž největší měrou ovlivňuje amoniak (NH3).

Mimo to bylo provedeno měření metanu (CH4), oxidu uhličitého (CO2), oxidu dusíku (N2O) a vlhkosti měřených plynů. Měření probíhala podle schválené metodiky VÚZT pro měření zátěžových plynů v zemědělské činnosti.

Pro ilustraci jsou na obr. 3  zaznamenány průběhy uvolňovaného amoniaku 4.den po založení zakládky.  Kompostované suroviny byly navezeny na tři hromady, z.nichž hromada č. 1 byla kontrolní - ničím neošetřená, zakrytá geotextílií, hromada č. 2 byla ošetřená jedním z  přípravků a také byla zakrytá geotextílií a hromada č. 3 byla ošetřená přípravkem, avšak v průběhu kompostovacího procesu nebyla zakrývána.

Z naměřených průběhů je viditelný pozitivní účinek přípravku na snížení produkce nežádoucích plynů. Jeho účinnost lze ještě zvýšit použitím zakrývací geotextílie.

Z dosažených výsledků je zřejmé, že při zajištění podmínek pro optimální průběh kompostovacího procesu, je možné do určité míry potlačit nežádoucí zápach kompostu, vznikající v jeho  počáteční fázi.

U všech použitých přípravků  lze konstatovat, že více nežli jako stimulátory pro urychlení kompostovacího procesu, lépe plní funkci prostředku pro potlačení zápachu.

Seznam a charakteristika přípravků pro ošetření kompostů, které byly zahrnuty do ověřovacích zkoušek a u kterých byly potvrzeny vlastnosti uváděné výrobcem, jsou uvedeny v tabulce č. 1.

Závěr

Protože je rychlokompostování jedna z možností, jak snížit emise zátěžových plynů z degradačních procesů do ovzduší, bude jeho význam v příštím období stále narůstat a pokud se podaří omezit jeho negativní vlivy na okolní prostředí, bude patřit mezi nejvýznamnější technologie pro zpracování organických zbytků ze zemědělské činnosti v rámci zákona o odpadech a zákona o ochraně ovzduší.

Literatura

1. JELÍNEK, A.; ČEŠPIVA, M.; PLÍVA, P.; HÖRNIG, G.: Composting as possibility of toxic gases emissions reduction, mainly ammonia, generated during manure storage. Zemědělská technika, 2001, č. 3, s. 82 - 91
    
2. JELÍNEK, A.; ČEŠPIVA, M.; PLÍVA, P.: "Omezení vlivu emisí toxických plynů ze stájí na životní prostředí". Výroční zpráva za řešení projektu EP0960006510. VÚZT Z-2357, 1999.
    
3. JELÍNEK, A.: "Kvalitativní a kvantitativní analýza nejnovějších zdrojů, dotčených závazky protokolu ACETO a Legislativy EU". Zpráva za etapu 2., VÚZT, říjen 2000.
    

Článek byl publikován v rámci projektu Zápach.

Obr. 2: Koncentrace metanu
Obr. 3: Produkce amoniaku u zakládky ošetřené přípravkem

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