Princíp fermentácie organického kompostu

1. Prehľad

Akákoľvek kvalifikovaná produkcia bio kompostu vysokej kvality musí prejsť procesom fermentácie kompostu.Kompostovanie je proces, pri ktorom sa organická hmota za určitých podmienok degraduje a stabilizuje mikroorganizmami, aby sa vytvoril produkt vhodný na využitie pôdy.

Kompostovanie, starodávna a jednoduchá metóda spracovania organického odpadu a výroby hnojív, pritiahla veľkú pozornosť v mnohých krajinách pre svoj ekologický význam a prináša výhody aj poľnohospodárskej výrobe.Uvádza sa, že choroby prenášané pôdou možno kontrolovať použitím rozloženého kompostu ako záhonu.Po vysokoteplotnej fáze procesu kompostovania môže počet antagonistických baktérií dosiahnuť veľmi vysokú úroveň, nie je ľahké sa rozložiť, je stabilné a plodiny ľahko absorbujú.Medzitým môže pôsobenie mikroorganizmov znížiť toxicitu ťažkých kovov v určitom rozsahu.Je vidieť, že kompostovanie je jednoduchý a efektívny spôsob výroby bioorganického hnojiva, ktoré je prospešné pre rozvoj ekologického poľnohospodárstva. 

Prečo kompost takto funguje?Nasleduje podrobnejší popis princípov kompostovania:

 2. Princíp fermentácie organického kompostu

2.1 Premena organickej hmoty pri kompostovaní

Premenu organickej hmoty v komposte pôsobením mikroorganizmov možno zhrnúť do dvoch procesov: jedným je mineralizácia organickej hmoty, čiže rozklad zložitých organických látok na jednoduché látky, druhým je proces humifikácie organickej hmoty, proces tvorby organickej hmoty, rozklad organickej hmoty na jednoduché látky. teda rozkladom a syntézou organickej hmoty za vzniku zložitejšej špeciálnej organickej hmoty-humusu.Tieto dva procesy sa vykonávajú súčasne, ale v opačnom smere.Za rôznych podmienok je intenzita každého procesu iná.

2.1.1 Mineralizácia organickej hmoty

• Rozklad organickej hmoty bez dusíka

Polysacharidové zlúčeniny (škrob, celulóza, hemicelulóza) sa najskôr hydrolyzujú na monosacharidy pomocou hydrolytických enzýmov vylučovaných mikroorganizmami.Medziprodukty ako alkohol, kyselina octová a kyselina šťaveľová sa nehromadili ľahko a nakoniec vytvorili CO₂ a H2O a uvoľnili veľa tepelnej energie.Ak je ventilácia zlá, pôsobením mikróbov sa monosacharid pomaly rozkladá, produkuje menej tepla a hromadí medziprodukty – organické kyseliny.V podmienkach mikroorganizmov odpudzujúcich plyn môžu vznikať redukčné látky, ako je CH4 a H2.

• Rozklad z organických látok obsahujúcich dusík

Organické látky obsahujúce dusík v komposte zahŕňajú bielkoviny, aminokyseliny, alkaloidy, hummus atď.Okrem humusu sa väčšina ľahko rozloží.Napríklad proteín pôsobením proteázy vylučovanej mikroorganizmom postupne degraduje, produkuje rôzne aminokyseliny a potom tvorí amónnu soľ a dusičnan prostredníctvom amoniaku a nitrácie, ktoré môžu byť absorbované a využité rastlinami.

• Transformácia organických zlúčenín obsahujúcich fosfor v komposte

Pôsobením rôznych saprofytických mikroorganizmov vytvára kyselinu fosforečnú, ktorá sa stáva živinou, ktorú môžu rastliny absorbovať a využiť.

• Konverzia organických látok obsahujúcich síru

Organické látky obsahujúce síru v komposte prostredníctvom úlohy mikroorganizmov produkovať sírovodík.Sírovodík sa ľahko hromadí v prostredí nepríjemného plynu a môže byť toxický pre rastliny a mikroorganizmy.Ale za dobre vetraných podmienok sa sírovodík pôsobením sírových baktérií oxiduje na kyselinu sírovú a reaguje so základom kompostu za vzniku síranu, ktorý nielenže eliminuje toxicitu sírovodíka a stáva sa sírnymi živinami, ktoré môžu rastliny absorbovať.V podmienkach zlého vetrania došlo k sulfatácii, ktorá spôsobila stratu H₂S a otrávenie rastliny.V procese fermentácie kompostu je možné zlepšiť prevzdušňovanie kompostu pravidelným prevracaním kompostu, čím je možné eliminovať protisírenie.

• Konverzia lipidov a aromatických organických zlúčenín

Tanín a živica sú zložité a pomaly sa rozkladajú a konečnými produktmi sú tiež CO₂ a voda Lignín je stabilná organická zlúčenina obsahujúca rastlinné materiály (ako je kôra, piliny atď.) pri kompostovaní.Je veľmi ťažké ho rozložiť kvôli jeho zložitej štruktúre a aromatickému jadru.Pri dobrej ventilácii sa aromatické jadro môže pôsobením húb a aktinomycét premeniť na chinoidné zlúčeniny, čo je jedna zo surovín na resyntézu humusu.Samozrejme, tieto látky sa budú za určitých podmienok ďalej štiepiť.

Stručne povedané, mineralizácia kompostovanej organickej hmoty môže poskytnúť rýchlo pôsobiace živiny pre plodiny a mikroorganizmy, poskytnúť energiu pre mikrobiálne aktivity a pripraviť základné materiály na humifikáciu kompostovanej organickej hmoty.Keď v kompostovaní dominujú aeróbne mikroorganizmy, organická hmota rýchlo mineralizuje, čím vzniká viac oxidu uhličitého, vody a iných živín, rýchlo a dôkladne sa rozkladá a uvoľňuje veľa tepelnej energie Rozklad organickej hmoty je pomalý a často neúplný, pričom sa uvoľňuje menej tepelná energia, a produkty rozkladu sú okrem živín rastlín, je ľahké akumulovať organické kyseliny a redukčné látky, ako sú CH4, H2S, PH3, H2 atď.Vyklápanie kompostu počas fermentácie má teda za cieľ aj zmenu typu mikrobiálnej aktivity na elimináciu škodlivých látok.

2.1.2 Humifikácia organickej hmoty

Existuje mnoho teórií o tvorbe humusu, ktoré možno zhruba rozdeliť do dvoch štádií: prvá fáza, keď sa organické zvyšky rozkladajú na suroviny, z ktorých sa tvoria molekuly humusu, v druhej fáze sa polyfenol oxiduje na chinón. polyfenoloxidázou vylučovanou mikroorganizmom a potom sa chinón kondenzuje s aminokyselinou alebo peptidom za vzniku humusového monoméru.Pretože fenol, chinín, odroda aminokyselín, vzájomná kondenzácia nie je rovnaká, takže tvorba humusového monoméru je tiež rôznorodá.Za rôznych podmienok tieto monoméry ďalej kondenzujú za vzniku molekúl rôznych veľkostí.

2.2 Premena ťažkých kovov pri kompostovaní

Komunálny kal je jednou z najlepších surovín na kompostovanie a fermentáciu, pretože obsahuje bohaté živiny a organické látky pre rast plodín.Ale komunálny kal často obsahuje ťažké kovy, tieto ťažké kovy vo všeobecnosti označujú ortuť, chróm, kadmium, olovo, arzén atď.Mikroorganizmy, najmä baktérie a huby, hrajú dôležitú úlohu v biotransformácii ťažkých kovov.Hoci niektoré mikroorganizmy môžu zmeniť prítomnosť ťažkých kovov v životnom prostredí, spôsobiť, že chemikálie budú toxickejšie a spôsobiť vážne environmentálne problémy, alebo ťažké kovy koncentrovať a hromadiť sa v potravinovom reťazci.Niektoré mikróby však môžu pomôcť zlepšiť životné prostredie odstránením ťažkých kovov z prostredia prostredníctvom priamych a nepriamych akcií.Mikrobiálna transformácia HG zahŕňa tri aspekty, tj metyláciu anorganickej ortuti (Hg2+), redukciu anorganickej ortuti (Hg2+) na HG0, rozklad a redukciu metylortuti a iných organických zlúčenín ortuti na HG0.Tieto mikroorganizmy schopné premieňať anorganickú a organickú ortuť na elementárnu ortuť sa nazývajú mikroorganizmy odolné voči ortuti.Hoci mikroorganizmy nedokážu odbúrať ťažké kovy, môžu znížiť toxicitu ťažkých kovov riadením ich transformačnej dráhy.

2.3 Proces kompostovania a fermentácie

Kompostovanie je forma stabilizácie odpadu, ale vyžaduje špeciálnu vlhkosť, prevzdušňovacie podmienky a mikroorganizmy na vytvorenie správnej teploty.Predpokladá sa, že teplota je vyššia ako 45 °C (asi 113 stupňov Fahrenheita), pričom je dostatočne vysoká na to, aby inaktivovala patogény a ničila semená burín.Rýchlosť rozkladu zvyškovej organickej hmoty po primeranom kompostovaní je nízka, relatívne stabilná a rastliny ju ľahko absorbujú.Po kompostovaní sa zápach môže výrazne znížiť.

Proces kompostovania zahŕňa mnoho rôznych typov mikroorganizmov.V dôsledku zmeny surovín a podmienok sa neustále mení aj množstvo rôznych mikroorganizmov, takže v kompostovacom procese vždy nedominujú žiadne mikroorganizmy.Každé prostredie má svoju špecifickú mikrobiálnu komunitu a mikrobiálna diverzita umožňuje kompostovanie, aby sa zabránilo kolapsu systému aj pri zmene vonkajších podmienok.

Proces kompostovania vykonávajú najmä mikroorganizmy, ktoré sú hlavnou zložkou fermentácie kompostovania.Mikróby zapojené do kompostovania pochádzajú z dvoch zdrojov: veľkého počtu mikróbov už prítomných v organickom odpade a umelého mikrobiálneho inokula.Za určitých podmienok majú tieto kmene silnú schopnosť rozkladať niektoré organické odpady a vyznačujú sa silnou aktivitou, rýchlym rozmnožovaním a rýchlym rozkladom organickej hmoty, čo môže urýchliť proces kompostovania, skrátiť reakčný čas kompostovania.

Kompostovanie sa vo všeobecnosti delí na dva druhy aeróbneho kompostovania a anaeróbneho kompostovania.Aeróbne kompostovanie je proces rozkladu organických materiálov za aeróbnych podmienok a jeho metabolickými produktmi sú najmä oxid uhličitý, voda a teplo;anaeróbne kompostovanie je proces rozkladu organických materiálov za anaeróbnych podmienok, konečnými metabolitmi anaeróbneho rozkladu sú metán, oxid uhličitý a mnohé medziprodukty s nízkou molekulovou hmotnosťou, ako sú organické kyseliny.

Hlavnými mikrobiálnymi druhmi zapojenými do procesu kompostovania sú baktérie, huby a aktinomycéty.Všetky tieto tri druhy mikroorganizmov majú mezofilné baktérie a hypertermofilné baktérie.

Počas procesu kompostovania sa populácia mikróbov striedavo menila nasledovne: spoločenstvá mikróbov s nízkou a strednou teplotou sa zmenili na spoločenstvá mikróbov so strednou a vysokou teplotou a spoločenstvá mikróbov so strednou a vysokou teplotou sa zmenili na spoločenstvá mikróbov so strednou a nízkou teplotou.S predlžovaním času kompostovania postupne ubúdali baktérie, postupne pribúdali aktinomycéty a výrazne ubúdali plesne a kvasinky na konci kompostovania.

Fermentačný proces organického kompostu možno jednoducho rozdeliť do štyroch etáp:

2.3.1 Počas fázy ohrevu

V počiatočnej fáze kompostovania sú mikroorganizmy v komposte prevažne miernej teploty a dobrej atmosféry, z ktorých najčastejšie sú nespórové baktérie, spórové baktérie a plesne.Spúšťajú fermentačný proces kompostu a v dobrej atmosfére energicky rozkladajú organickú hmotu (ako jednoduchý cukor, škrob, bielkoviny atď.), pričom produkujú veľa tepla a neustále zvyšujú teplotu kompostu. asi 20 °C (asi 68 stupňov Fahrenheita) až 40 °C (asi 104 stupňov Fahrenheita) sa nazýva febrilné štádium alebo prechodné teplotné štádium.

2.3.2 Pri vysokých teplotách

Teplé mikroorganizmy postupne preberajú teplé druhy a teplota naďalej stúpa, zvyčajne nad 50 °C (asi 122 stupňov Fahrenheita) v priebehu niekoľkých dní, do vysokoteplotnej fázy.Vo vysokoteplotnom štádiu sa hlavnými druhmi stávajú aktinomycéty dobré teplo a huba dobrá teplo.Rozkladajú zložité organické látky v komposte, ako je celulóza, hemicelulóza, pektín atď.Teplo sa hromadí a teplota kompostu stúpne na 60 °C (asi 140 stupňov Fahrenheita), čo je veľmi dôležité na urýchlenie procesu kompostovania.Nesprávne kompostovanie kompostu, len veľmi krátke vysokoteplotné obdobie, alebo žiadna vysoká teplota, a teda veľmi pomalá zrelosť, za pol roka a viac nie je polozrelý stav.

2.3.3 Počas fázy chladenia

Po určitom období vysokoteplotnej fázy sa väčšina celulózových, hemicelulózových a pektínových látok rozloží a zanechajú za sebou ťažko rozložiteľné komplexné zložky (napr. lignín) a novovzniknutý humus, aktivita mikroorganizmov sa zníži a teplota postupne klesala.Keď teplota klesne pod 40 °C (asi 104 stupňov Fahrenheita), dominantným druhom sa stávajú mezofilné mikroorganizmy

Ak fáza ochladzovania prichádza skoro, podmienky kompostovania nie sú ideálne a rozklad rastlinných materiálov nie je dostatočný.V tomto bode je možné otočiť hromadu, miešanie hromady materiálu tak, aby sa vytvorilo druhé zahrievanie, ohrievanie, aby sa podporilo kompostovanie.

2.3.4 Fáza zrelosti a konzervácie hnojív

Po kompostovaní sa objem zmenšuje a teplota kompostu klesne na trochu vyššiu teplotu ako je teplota vzduchu, potom treba kompost pevne stlačiť, čím dôjde k anaeróbnemu stavu a oslabeniu mineralizácie organickej hmoty, aby sa udržalo hnojivo.

Stručne povedané, proces fermentácie organického kompostu je procesom mikrobiálneho metabolizmu a reprodukcie.Proces mikrobiálneho metabolizmu je proces rozkladu organickej hmoty.Rozklad organickej hmoty produkuje energiu, ktorá poháňa proces kompostovania, zvyšuje teplotu a vysušuje vlhký substrát.

 
Ak máte ďalšie otázky alebo potreby, kontaktujte nás nasledujúcimi spôsobmi:
whatsapp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com