iulie 25, 2015

Compostarea, cea mai buna metoda de valorificare a reziduurilor organice

Îngrășăminte | Pe scurt | Seminţe şi Fitosanitare

Fermierii care acceseaza fonduri europene nerambursabile prin PNDR 2020 trebuie sa respecte bunele practici agricole, printre care si cele legate de utilizarea gunoiului de grajd.

In aceste conditii, va prezentam informatii legate de compostare, care, in opinia cercetatorilor de la Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Pedologie, Agrochimie și Protecția Mediului – ICPA Bucuresti, reprezinta cea mai buna metoda de valorificare a reziduurilor organice de tot felul.

Ce este compostul?

Biroul de standardizare din Quebec defineste compostul astfel: un produs matur solid rezultat din compostare, care este un proces condus de bio-oxidare a substratului organic heterogen solid incluzand o faza termofila.

Prin compost se intelege un produs obtinut printr-un proces aerob, termofil, de descompunere si sinteza microbiana a substantelor organice din produsele reziduale, care contine peste 25% humus relativ stabil format predominant din biomasa microbiana si care in continuare este supus unei slabe descompuneri fiind suficient de stabil pentru a nu se reincalzi ori determina probleme de miros sau de inmultire a insectelor si are raportul C:N = 10-15 Indiferent de originea si natura ei, materia organica, in functie de conditiile de aeratie si umiditate, evolueaza catre o stare calitativ noua, relativ stabila fata de biodegradare, caracterizata printr-un raport C:N similar humusului.

Compostarea poate fi deci definita ca o metoda de management al procesului de oxidare biologica care converteste materiile organice heterogene in altele mai omogene, cu particule fine asemanatoare humusului.

Prin compostare se intelege totalitatea transformarilor microbiene, biochimice, chimice si fizice pe care le sufera deseurile organice, vegetale si animale, de la starea lor initiala si pana ajung in diferite stadii de humificare, stare calitativ deosebita de cea initiala, caracteristica produsului nou format, denumit compost.

Pentru fermierii ce nu dispun de suprafete suficiente pentru distribuirea produselor reziduale compostarea constituie una din metodele de tratare si degajare a dejectiilor in conditiile protejarii mediului ambiant Pentru aceasta ei trebuie sa opteze pentru un sistem intensiv de aerare a gramezii si sa dispuna de echipamentele necesare pentru amestecul gramezii.

Fazele procesului de compostare

S-au identificat trei faze principale ale procesului de compostare:

faza 1, stadiul de fermentare mezofila, care este caracterizat prin crestearea bacteriilor si temperaturi intre 25 si 400C;
faza 2 reprezinta stadiul termofil in care sunt prezente bacteriile, ciupercile si actinomicetele (primul nivel al consumatorilor) la o temperatura de 50-600C, descompunind celuloza, lignina si alte materiale rezistente; limita superioara a stadiului termofil poate fi la 700C si este necesar sa se mentina temperatura ridicata cel putin o zi pentru a asigura distrugerea patogenilor si contaminantilor;
faza 3 o constituie stadiul de maturare, unde temperaturile se stabilizeaza si se continua unele fermentatii, convertind materialul degradat in humus prin reactii de condensare si polimerizare; ultimul obiectiv este de a produce un material care este stabil si poate fi judecat cu privire la raportul C:N; materialele bine compostate au un raport C:N redus; de ex. raportul C:N poate scadea de la 30 la inceputul procesului de compostare la 15 in compostul matur.

In timpul compostarii active, descompunerea aeroba genereaza bioxid de carbon si vapori de apa. Descompunerea anaeroba activa genereaza bioxid de carbon, metan si alte produse de fermentatie care creeaza mirosuri neplacute, pH redus in gramada de compostare si inhiba cresterea plantelor. Numerosi factori afecteaza generarea de mirosuri: cantitatea de oxigen din gramada, caracteristicile materialelor supuse compostarii, pH –ul initial al amestecului si materialele utilizate ca aditivi.

Chiar daca exista o aprovizionare buna cu oxigen (obtinut prin difuzie, remaniere ori aerare fortata) in gramada de compostare tot raman unele pungi mai mici ori mai mari in care procesul se desfasoara in conditii anaerobe. Produsele din aceste pungi anaerobe se vor descompune in momentul in care ele ajung in conditii aerobe in gramada de compostare.

La conditii de pH in jur de 4,5 sau mai mici, microorganismele aerobe mor, se corodeaza echipamentele de lucru si apar mirosuri. pH-ul coborat si aparitia mirosurilor sunt cei mai buni indicatori ai nevoii de oxigen. O gramada de compostare este predominant aeroba daca concentratia oxigenului in gramada de compostare este distribuita uniform si are valori peste 5-6 %. La valori ale oxigenului sub 3 % apar mirosurile si incepe procesul de anaerobioza.

Daca se intrerupe fluxul de aer in gramada chiar si numai 2 minute atunci cand activitatea microbiana este ridicata in gramada pot sa apara procese anaerobe. In conditii anaerobe, apar mirosuri generate de alcolii si acizii organici volatili formati rapid, care coboara pH-ul gramezii. Restabilirea conditiilor aerobe printr-o aerare si porozitate corespunzatoare poate lua de la 2 la 6 zile.

Organismele microbiene necesare pentru compostare apar natural in multe materiale organice. Totusi, sunt numerosi proprietari de produse vandabile pentru a activa ori a fi folosite ca starter in compostare. Adaugarea de culturi bacteriene ori alte produse se refera la inoculare ori insamantare. Cu toate ca folosirea stimulatorilor poate stimula compostarea (in special a subproduselor care sunt relativ sterile), cei mai multi producatori de compost le considera rareori necesare.

Cele mai obisnuite tipuri de aditivi folositi pentru dirijarea compostarii si imbunatatirea calitatii produsului final sunt:

folosirea compostului care nu si-a terminat maturarea si este inca bogat in microorganisme ca inocul (pana la 10 % din masa gramezii de compostare);
folosirea carbonatului de calciu pentru corectarea deficitului de calciu si corectarea reactiei acide;
folosirea singelui si fainii de coarne pentru a asigura azotul in absenta gunoiului de grajd;
faina de oase este utilizata pentru corectarea deficitului de fosfor si calciu;
solul argilos sau argila pura sunt folosite pentru a imbunatati formarea compusilor argilohumati, in special pentru composturile ce se vor folosi pe solurile nisipoase;
gipsul este recomandat pentru imbunatatirea texturii solului;
roca fosfatica macinata se adauga pentru eliberarea lenta a fosforului accesibil;
nisipul si pulberea grosiera de granit (in cantitati mici) au rolul de reducere a texturii prea argiloase si imbunatatire a drenajului;
faina de alge marine se recomanda ca sursa de potasiu si microelemente;
organisme specifice ori preparate biodinamice, si
roci macinate ori pudra aplicate pentru asigurarea microelementelor ori argilei; de asemenea, acestea reduc mirosurile neplacute, imbunatatesc formarea humusului si drenajul.

Municipalitatea din Calgary, Canada, a folosit ureea ca amendament cu azot si prin aceasta a marit viteza de compostare si a obtinut temperaturi mai ridicate decat in variantele fara uree. Ca sursa de azot pot fi folosite si ierburile, asfel ca un amestec de frunze si ierburi composteaza in bune conditii.

Avantajele si dezavantajele compostarii

Principalele avantaje ale compostarii produselor reziduale zootehnice constau in:

asigura protectia mediului ambiant din apropierea complexelor zootehnice si in tot arealul in care acesta se aplica;
constituie o metoda eficienta de reciclare pentru reziduurile culturilor, reziduurile si mortalitatile din complexele zootehnice;
se inlocuieste un produs voluminos, cu umiditate ridicata, greu transportabil si pe o raza mica in jurul complexului cu un produs concentrat, usor transportabil la orice distanta, fara miros, liber de agenti patogeni, capabil sa controleze dezvoltarea unor boli si daunatori din sol, usor de depozitat, nu creeaza probleme cu mustele sau cu buruienile, putand fi aplicat pe teren la momentul cel mai convenabil;
conserva elementele nutritive din gunoi; compostul contine o forma organica mai stabila a azotului, care este mai putin spalat in apele freatice;
produsul final cedeaza mai greu elementele nutritive accesibile pentru plante si poate fi aplicat pe teren o perioada mai indelungata;
se obtine un ingrasamant valoros pentru agricultura, mai ales pentru sectoarele legumicol si floricol, care poate substitui mari cantitati de ingrasaminte chimice:
se obtine un produs capabil sa reduca deficitul de materie organica si microelemente in solurile agricole, sa amelioreze caracteristicile fizice, chimice si biologice ale solurilor si sa cresaca indicii de valorificare a elementelor nutritive din ingrasamintele minerale aplicate;
poate substitui asternutul;
se imbina degajarea reziduurilor cu ameliorarea solului intr-o maniera „naturala”, care nu cere un consum foarte mare de energie, dar solicita cel putin la fel de multa atentie ca operatiile de muls, manuirea oualor, controlul bolilor, etc.: compostarea nu inseamna numai punerea in gramada a unor produse reziduale si apoi sa astepti sa ai compost peste cateva saptamani;
constituie o metoda de indepartare a excesului de elemente nutritive din ferma si de reducere a suprafetei ocupate cu depunerea reziduurilor;
compostul se imprastie uniform pe terenul agricol cu masinile existente in dotarea unitatilor;
compostul este un excelent conditionator de sol, imbunatateste structura solului, are un aport important de materie organica si reduce potentialul pentru eroziunea solului; este fertilizantul ideal pentru gradina si este recomandat in special pentru rasad; compostul are un potential antifungic;
existenta unei piete a compostului face din acesta un produs foarte atractiv; principalii cumparatori sunt gradinarii, legumicultorii, cei ce se ocupa cu agricultura peisajera, cultivatorii de plante ornamentale, cei ce intretin terenurile de golf, etc.; pretul variaza considerabil deoarece este privit uneori ca un produs rezidual, dar se obtine cu 5-10 $ pe m3 si se vinde cu 50 $ fiind mult dependent de piata locala, calitatea compostului si materiile prime utilizate; poate sa aduca profit;
compostul poate fi folosit ca material pentru biofiltre;
compostarea ofera posibilitatea reutilizarii elementelor nutritive si a fractiei organice din reziduurile din ferma si conduce la obtinerea unui produs nou, vandabil, solicitat pe piata, capabil sa mareasca cantitatea si calitatea prodictiei agricole.

Ca la orice alta activitate si in cazul compostarii pot sa existe si dezavantaje. Acestea constau in:

necesita timp si bani; compostarea necesita echipament, munca si management; daca s-ar folosi numai echipamentele din ferma ar creste consumul de forta de munca; se impune deci pentru fermele mijlocii si mari sa se procure echipamente speciale pentru compostare al caror cost variaza de la minimum 10.000 $ la peste 100.000 $ pentru a putea incepe operatiunile de compostare;
necesita teren pentru desfasurarea activitatii; suprafetele necesare pentru depozitarea materiilor prime, a compostului finit si pentru desfasurarea procesului de compostare pot fi foarte mari;
este posibil sa apara mirosuri, cel putin in prima faza a procesului; produsele supuse compostarii emana deseori mirosuri neplacute, mai ales daca sunt depozitate pentru un timp inainte de pornirea procesului, unele locuri pot cere masuri de reducere a mirosurilor; mirosurile pot fi generate si printr-un management necorespunzator;
vremea poate afecta sau prelungi compostarea; vremea rece si umeda poate prelungi procesul de compostare prin reducerea temperaturii in gramada de compostare si prin cresterea umiditatii; zapada in cantitate mare si pe termen lung poate chiar bloca procesul de compostare;
este nevoie de un studiu de marcheting si de aplicare a acestuia; aceasta inplica un inventar al potentialilor cumparatori, reclama, insacuire, transport la punctele de vanzare, un management al echipamentelor si mentinerea calitatii produsului;
sunt indepartate de la productia agricola gunoiul de grajd si resturile vegetale si orientate in alte directii;
sunt posibile pierderi potentiale de azot din gunoiul de grajd; deseori compostul contine mai putin de jumatate din azotul prezent in gunoiul de grajd proaspat;
compostul cedeaza lent elementele nutritive pentru plante;
exista riscul ca activitatea sa fie tratata ca o intreprindere comerciala.

Atat gunoiul de grajd cat si compostul sunt buni conditionatori de sol si au o anumita valoare fertilizanta. De obicei gunoiul de grajd se aplica direct pe teren asigurand ameliorarea calitatilor solului la fel ca si compostul. Acest lucru face sa para nejustificat procesul de compostare. Totusi sunt unele avantaje care impun compostarea:

compostarea converteste continutul de azot din gunoiul de grajd in forme organice mai stabile;chiar daca acest lucru presupune unele pierderi de azot, ceea ce ramane este mai putin susceptibil la spalare si pierdere sub forma de amoniac;
gunoiul cu un strat gros de asternut (asa cum se intampla astazi in complexele de taurine) are un raport C:N ridicat, ceea ce face ca atunci cand este aplicat pe teren sa provoace foame de azot (excesul de carbon din gunoi conduce la utilizarea de catre microorganisme a rezervelor de azot asimilabil din sol, acesta nemaifiind accesibil pentru plantele de cultura); procesul de compostare a acestor amestecuri de gunoi cu asernut cu raport C:N ridicat conduce la reducerea raportului C:N pana la un nivel acceptabil pentru a putea fi aplicat pe teren fara a produce foame de azot;
generarea de caldura in timpul procesului de compostare reduce numarul semintelor de buruieni din gunoiul de grajd;
intr-un numar din ce in ce mai mare de ferme zootehnice, gunoiul este mai mult o povara decat un lucru valoros; depunerea gunoiului provoaca mari probleme mai ales fermelor ce cumpara o mare parte din hrana, sau acolo unde numarul de animale este necorelat cu suprafata de teren disponibil pentru aplicarea gunoiului, sau in zonele cu o densitate mare a populatiei; multe griji sunt provocate de scurgerile de gunoi de pe terenul inghetat si contaminarea cu nitrati a apelor din fantani; compostarea are posibilitatea sa reduca aceste probleme; compostarea converteste elementele nutritive in forme ce sunt mai greu levigate catre apa freatica sau sunt mai greu antrenate de scurgerile de suprafata;
utilizarea compostului conduce la reducerea poluarii difuze din agricultura;
solurile fertilizate numai cu compost ofera un surplus de elemente nutritive plantelor in lunile mai-septembrie si un deficit in restul timpului, ceea ce impune aplicarea impreuna cu ingrasamintele minerale.

Compostul constituie cel mai bun mulci si amendament natural al solului si el poate fi folosit in locul fertilizantilor comerciali. Dar cel mai important lucru este ca este un produs ieftin. Folosirea compostului conduce la imbunatatirea structurii solului, ameliorarea texturilor excesive, imbunatatirea aerarii si cresterea capacitatii de inmagazinare a apei, creste fertilitatea solului si stimuleaza dezvoltarea unui sistem radicular sanatos al plantelor. Materia organica aplicata prin compost asigura hrana pentru microorganisme, care pastreaza solul in conditii de sanatate. Azotul, potasiul si fosforul vor fi produse natural prin hranirea microorganismelor, deci nu va fi necesara aplicarea de amendamente pentru sol sau acestea vor fi putine.

Metode de compostare

In SUA se practica cel putin 5 metode de compostare:

A. compostarea pasiva in gramada deschisa;

B. compostarea pe platforma, in sire sau in gramezi folosind un incarcator pentru intoarcere, amestec si manuire;

C. compostarea pe platforma folosind echipamente speciale de remaniere a gramezii;

D. sisteme de gramezi statice aerate folosind conducte perforate;

E. sistem de compostare in container.

Primele trei metode se practica de obicei in aer liber, iar ultimele doua in spatii inchise pentru a avea un mai bun control al umiditatii, tratamentului si captarii mirosurilor.

A) Compostarea pasiva in gramada deschisa este pretabila pentru fermele de dimensiuni mici sau moderate, cu un management mai redus. Metoda implica formarea gramezii de materiale organice si lasarea ei nederanjata pana cand materialele sunt descompuse in produse stabilizate. Aceste gramezi mici au avantajul miscarii naturale a aerului. Datorita fermentarii active gramada se incalzeste in interior, aerul cald se ridica si se pierde la suprafata superioara a gramezii, fiind inlocuit cu aerul rece ce patrunde pe la baza gramezii si pe lateral, improspatand astfel aerul in gramada. In functie de marimea gramezii curentii de aer pot improspata mai repede sau mai incet aerul din gramada activand procesul de fermentatie. Pentru un schimb eficient de aer mai ales in perioada de vara si daca se composteaza materiale ce dagaja mai multa caldura cum este cazul gunoiului de la cabaline, inaltimea gramezii va fi de numai 0,9 – 1,2 m. Costul muncii si echipamentului necesar pentru a forma si amesteca gramada constituie cheltuielile operationale cele mai mari. Incarcatoarele din ferma si masinile de imprastiat gunoi sunt de obicei cele folosite in ferma. Compostarea pasiva or nederanjata este de obicei folosita pentru compostarea carcaselor animalelor din ferma.

Dezavantajul acestei metode consta in faptul ca gramada devine de negospodarit fiind prea umeda, prea uscata, prea compactata, putand deveni repede anaeroba si foarte mirositoare.

B) Compostarea pe platforma in siruri si gramezi este cea mai comuna forma de compostare. Pentru un management activ al procesului sirurile si gramezile sunt remaniate cu ajutorul unei masini speciale ceea ce evita compactarea gramezii, imbunatateste schimbul de aer, aduce la suprafata gramezii materialul din interior si introduce in gramada materialul de la suprafata gramezii. In acest mod pot fi distruse prin compostare semintele de buruieni, agentii patogeni si larvele de muste, ele ajungand in mijlocul gramezii unde temperatura este foarte mare. Intorcand si amestecand din nou cu ocazia remanierilor materialele supuse compostarii acestea se fragmenteaza in particule mai mici si le creste suprafata activa biologica de contact. Excesul de remanieri poate conduce la reducerea porozitatii gramezii daca marimea particulelor devine prea mica. Marimea gramezii (a sirului) este data de caracteristicile echipamentului ce realizeaza remanierea gramezii. La noi in tara au detinut astfel de utillaje numai unii cultivatori de ciuperci. Este timpul sa se importe astfel de echipamente daca vrem sa avansam in acest domeniu. Modul nostru de lucru, pe care il recomandam si acum este foarte greoi si se apropie mai mult de prima varianta de compostare decat de aceasta, din lipsa de echipamente specifice. Este de preferat ca platforma de compostare sa fie inconjurata de un sant pentru colectarea scurgerilor. Lichidul colectat poate fi folosit pentru umectarea gramezii la remaniere daca acest lucru este necesar sau se poate aplica pe terenul agricol ca fertilizant lichid.

In cazul unor intreprinderi mici si medii, ce composteaza de la cateva sute la cateva mii de metri cubi, in lipsa echipamentului specific de remaniere a gramezii se poate utiliza un tractor cu cupa de incarcare (tip fadroma) si benzi transportoare pentru a se putea realiza amestecul. Masinile de distributie a gunoiului pot fi utilizate si pentru distributia compostului. Un echipament pentru remaniere poate amesteca intre 400 si 4000 t pe ora. Chiar daca se dispune de acest echipament pentru remaniere tot este necesar un incarcator tip fadroma pentru organizarea initiala a gramezii, pentru incarcarea compostului in masinile de transportat sau de imprastiat etc.

C) Compostarea pe platforma folosind echipamente de remaniere specializate se practica in unitatile mari producatoare de compost. Este identica ca mod de organizare cu metoda B – compostare pe platforma in siruri si gramezi, dar este obligatorie prezente echipamentului special de remaniere.

D) Sistemul de gramada statica aerata cu conducte perforate – se poate dezvolta in spatii deschise sau inchise. In gramada sunt incorporate catre baza conducte perforate pentru aerare. Gazele fierbinti din interiorul gramezii se ridica, iar aerul rece patrunde prin conducte in interiorul gramezii. Se poate practica si aerarea fortata folosindu-se un suflator de aer in conductele de la baza gramezii care face ca circulatia aerului sa fie mai rapida. Sistemul de fortare a aerarii permite cresterea gramezii si un control mai bun al procesului de compostare. Aranjamentele de presiune negativa (in interiorul conductelor perforate) permit exaustarea aerului direct prin filtre biologice daca mirosurile devin o problema. Gramezile statice aerate au la baza aschii de lemn, paie tocate ori alte materiale poroase.

Materialul poros de la baza incorporeaza si conductele perforate pentru aerare. Selectarea si amestecul initial al materiilor prime supuse compostarii sunt esentiale, deoarece trebuie sa aibe o structura buna pentru a-si mentine porozitatea pe intrega perioada de compostare. Aceasta cerinta generala este asigurata prin folosirea unui agent de mentinere a densitatii, cum sunt paiele sau aschiile de lemn. Inaltimea initiala a gramezii statice aerata este de 1,5-2,5 m. In iarna gramezile mai mari ajuta la mentinerea caldurii .

Un strat de compost finisat acopera gramada de compost. Lungimea gramezii statice aerate este limitata de distributia aerului prin conductele de aerare. Pentru gramezile statice aerate amestecul materialelor depuse in gramada este esential deoarece gramada se formeaza o singura data. Amestecarea gramezii se face cu ajutorul unui incarcator frontal de tip fadroma prin amestecare de cateva ori intr-o alta gramada si depunere apoi in gramada finala a materialelor amestecate. Se recomanda ca amestecarea si formarea gramezii sa se faca pe o suprafata betonata.

E) Sistemul de compostare in (vas) container implica inchiderea materialelor de compostare activa intr-un container, cladire etc. Sistemul in (vas) container are cel mai agresiv management si in general cel cu investitia cea mai mare de capital, dar ofera cel mai bun control al procesului de compostare. Cele mai multe metode in container implica o varietate de sisteme de aerare fortata si tehnici de intoarcere mecanica conducand la intensificarea procesului de compostare. Unele sisteme de compostare in containere (un sac enorm) include materialele de compostare fara intoarcere.

Sistemul de compostare in containere mici care sunt instalate pentru folosirea timp de circa un an sunt accesibile pentru compostare intr-o varietate de ferme ce genereaza materiale organice inclusiv pasari moarte si gunoi de grajd. Multe din aceste sisteme combina atributele platformei cu echipament de intoarcere si pe cele ale metodel pilei statice aerate.

Indiferent de metoda de compostare practicata, abilitatea gramezii de compostare de a se incalzi si a mentine o temperatura ridicata este dependenta de 7 factori:

compozitia fizica si biologica a materialelor supuse compostarii;
accesibilitatea elementelor nutritive, inclusiv a carbonului pentru microorganismele ce produc compostarea;
nivelul umiditatii in materialele supuse compostarii;
structura gramezii (marimea particulelor, textura si densitatea aparenta);
rata de aerare in gramada ori in sira;
marimea gramezii de compostare, si
conditiile mediului ambiant (temperatura, vant, umiditate etc.).