ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΛΙΠΑΣΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ (ΚΟΜΠΟΣΤΟΠΟΙΗΣΗ)-αρχές, χρήσεις, περιορισμοί

Κομποστοποποίηση στην Ελλάδα Σύμφωνα με τα τελευταία στοιχεία μόνο το 2% των ΑΣΑ κομποστοποιειται (σχόλια??). Ο κύριος χειρισμός των ΑΣΑ παραμένουν οι ΧΥΤΑ Σήμερα υπάρχουν πέντε εργοστάσια Μηχανικής Ανακύκλωσης και Κομποστοποίησης (Αττική, Χανιά, Ηράκλειο, Κεφαλονιά, Καλαμάτα) με ποικίλες δράσεις και αποδόσεις (σχόλια??) Σύμφωνα με τους υπευθύνους του ΕΜΑΚ Χανιών «Κάθε μέρα διαχωρίζονται μηχανικά 110 τόνοι από σύμμεικτα απόβλητα και οδηγούνται προς κομποστοποίηση 60 τονοι ζυμώσιμων και οργανικών υλικών, στα οποία προστίθενται τεμαχισμένα κλαδιά. Το παραγόμενο κομποστ ελέγχεται για μια σειρά από φυσικοχημικές παραμέτρους προκειμένου να ελεγχθει η ποιότητά του. Οι μετρήσεις πραγματοποιούνται από το Χημικό Εργαστήριο του ΕΜΑΚ. Πειράματα για την καταλληλότητα του κομποστ έχουν γίνει και από το ΤΕΙ Κρήτης. Έχει διατεθεί για αξιοποίηση ως φυτόχωμα στους πρωην ΧΑΔΑ Μεσομουρίου και Κορωπητού για αναδασώσεις στη Νομαρχιακή Αυτοδιοίκηση Χανιών, για την κατασκευή αθλητικών πεδίων ενώ έχει διατεθεί ως υπόστρωμα σε φυτώρια για πιλοτική χρήση με άριστα αποτελέσματα»

Τι είναι κομποστοποίηση Κομποστοποίηση είναι μια βιολογική μέθοδος. Βιολογικές μέθοδοι είναι αυτές που βασίζονται στην δράση μικροοργανισμών και διασπούν τα οργανικά συστατικά των αποβλήτων προς απλούστερα, μη τοξικά και ενεργειακά σταθερότερα προϊόντα όπως CO2, CH4, H2O Οι στόχοι κάθε βιολογικής διεργασίας είναι ελαχιστοποίηση των αρνητικών επιπτώσεων ως προς το περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία, ανακύκλωση/ανάκτηση πολύτιμων μέταλλων για επαναχρησιμοποίηση, παραγωγή ενός χρήσιμου τελικού προϊόντος Μια τυπική διαδικασία κομποστοποίησης χαρακτηρίζεται από μια σειρά σταδίων που περιλαμβάνουν ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας, παρατεταμένες υψηλές θερμοκρασίες και βαθμιαία πτώση της θερμοκρασίας της μάζας του κομποστ Οι μικροοργανισμοί κατά της διάρκεια της διαδικασίας, αποσυνθέτουν την οργανική ουσία και καταναλώνουν οξυγόνο Η κομποστοποίηση μειώνει τόσο τον όγκο όσο και την μάζα των πρώτων υλών, δημιουργώντας ένα οργανοχουμικό εδαφοβελτιωτικό προϊόν (Σκιαδά, ΓΠΑ, 2011)

Πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα + η πλειοψηφια των ΣΑ μπορει να κομποστοποιηθεί. Μια εγκατάσταση κομποστοποίησης μπορεί να επεξεργαστεί τόσο αστικά όσο και βιομηχανικά απόβλητα + ελαχιστοποίηση περιβαλλοντικών επιπτώσεων + μειωση χώρων υγειονομικής ταφής + αποικοδόμηση οργανικών ουσιών + χρήση τελικού προιόντος Δυσάρεστες οσμές και εκπομπές βιοαερίων Απαραιτητα καλός σχεδιασμός και αποτελεσματική διαχείριση Πιθανή απαίτηση περισσότερου χώρου από άλλες διαδικασίες διαχείρισης αποβλήτων το προϊον πρέπει να προωθηθεί στην αγορά (Σκιαδά, ΓΠΑ, 2011)

*Πολύ διαδεδομένη είναι επισης η έννοια της συγκομποστοποίησης, κυρίως για αγροβιομηχανικά απόβλητα, τα οποία θα προκαλούσαν σημαντική ρύπανση αν διατίθονταν ελευθερα στο περιβάλλον Ετσι πχ μπορούν να συγκομποστοποιηθούν στερεά απόβλητα χοιροστασίου με υπολείμματα λιγνίτη, υπολείμματα εκοκιστηρίου βάμβακος και φλοιούς σπόρου ρυζιού (Georgakakis et al, 1995)

Φάσεις της κομποστοποίησης Η κομποστοποίηση μπορεί να διακριθεί σε 4 φάσεις ( Miller, 1996) Αρχική μεσόφιλη φάση (10-42 °C) με ραγδαία αύξηση θερμοκρασίας Θερμόφιλη φάση (45-70°C) με εκτεταμένες υψηλές θερμοκρασίες Ενδιάμεση μεσόφιλη φάση (65-50°C) με σταδιακή μείωση της θερμοκρασίας Φάση ωρίμανσης (50-23°C) κατά την οποία η οργανική ουσία και η βιολογικά παραγόμενη θερμότητα σταθεροποιούνται

H θερμοκρασία αντανακλά όλη την μικροβιακή δραστηριότητα που λαμβάνει χώρα κατά την κομποστοποίηση . Η αρχική γρήγορη αύξηση της θερμοκρασίας περιλαμβάνει μια ταχεία μετάβαση από την μεσόφιλη στην θερμόφιλη χλωρίδα. Μέσω της καλής διαχείρισης (καλός αερισμός, συχνά γυρίσματα) η θερμόφιλη φάση συνεχίζεται έως ότου η παραγωγή θερμότητας να γίνει μικρότερη από την σπατάλη θερμότητας, εξαιτίας της εξάντλησης των θρεπτικών υποστρωμάτων. Στη φάση ωρίμανσης η ποσότητα των θρεπτικών υποστρωμάτων γίνεται πάλι περιοριστικός παράγοντας, επιδρώντας τόσο στην παραγωγή θερμότητας όσο και στην μικροβιακή δραστηριότητα. (Σκιαδά, ΓΠΑ, 2011)

Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κομποστοποίηση Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την διαδικασία της κομποστοποίησης είναι το οξυγόνο και ο επαρκής αερισμός. Ο αερισμός επιτυγχάνεται είτε με φυσικό γύρισμα της μάζας του κομπόστ, είτε με μεταφορά ροής αέρα είτε με μηχανικό αερισμό. Οι απαιτησεις των μικροοργανισμών σε αέρα εξαρτώνται από τη δομή, τον τύπο του αποβλήτου, τη θερμοκρασία, το στάδιο κομποστοποίσης κλπ (Σκιαδά, ΓΠΑ, 2011)

Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κομποστοποίηση Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την διαδικασία της κομποστοποίησης είναι το οξυγόνο και ο επαρκής αερισμός. Ο αερισμός επιτυγχάνεται είτε με φυσικό γύρισμα της μάζας του κομπόστ, είτε με μεταφορά ροής αέρα είτε με μηχανικό αερισμό. Οι απαιτησεις των μικροοργανισμών σε αέρα εξαρτώνται από τη δομή, τον τύπο του αποβλήτου, τη θερμοκρασία, το στάδιο κομποστοποίσης κλπ (Σκιαδά, ΓΠΑ, 2011)

Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κομποστοποίηση Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την διαδικασία της κομποστοποίησης είναι η υγρασία. Η υγρασία επηρεάζει καταλυτικά τη μικροβιακή δραστηριότητα και κατ επέκταση μπορεί να επηρέασει τη θερμοκρασία και το ρυθμό αποικοδόμησης. Επιπλέον μπορεί να επηρέασει τη σχετική σύνθεση του μικροβιακού πληθυσμού. Ένα μεγάλο μέρος της διαδικασίας κομποστοποίησης είναι η απώλεια νερού λόγω εξάτμισης. Σε αυτή τη περίπτωση, αν η σχετικη υγρασία πέσει κάτω από 30-35% τότε υπάρχει αναστολή της μικροβιακής δραστηριότητας (Σκιαδά, ΓΠΑ, 2011)

Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κομποστοποίηση Η ιδανική υγρασία για κομποστοποίηση κυμαίνεται σε 46-60%. Σύμφωνα με τους Wiley and Pierce, 1955 η υψηλότερη θερμοκρασία κατά τις αρχικές φάσεις της κομποστοποίησης επιτυγχάνεται σε υγρασία 55-69%. Υγρασία 72-77% οδήγησε σε χαμηλές θερμοκρασίες ενώ υγρασία 40-53% έδωσε ενδιάμεσες τιμές Ένας κοινός τρόπος επίτευξης υγρασίας στην κομποστοποίηση είναι η ανάμιξη στερεών αποβλήτων με υψηλή περιεκτικότητα σε με κοπριά η οποία είναι πλούσια σε Ν και με μεγάλη υγρασία (Σκιαδά, ΓΠΑ, 2011)

Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κομποστοποίηση Οι αλλαγές στη θερμοκρασία επηρεάζουν καταλυτικά τη μικροβιακή κοινότητα του κομποστ Σύμφωνα με τους Jeris and Regan, 1973 η βέλτιστη θερμοκρασία αποικοδόμησης για ΑΣΑ είναι 60 C ενώ κατά τον Schulze, 1961 είναι στους 65-70 C Η ρύθμιση της θερμοκρασίας γίνεται με κατάλληλο αερισμό του υλικού. Ο αερισμός μέσω φυσικού γυρίσματος έχει το μειονέκτημα της πρόσκαιρης πτώσης της θερμοκρασίας ενώ ο αερισμός μέσω συνεχούς διοχέτευσης αέρα έχει το μειονέκτημα τη μη ομοιόμορφη κατανομή στη μάζα του υλικού (Σκιαδά, ΓΠΑ, 2011)

Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κομποστοποίηση Τα C και N επηρεάζουν καταλυτικά τη διαδικασία της κομποστοποίησης. Ο άνθρακας παρέχει στη μικροβιακή κοινότητα το απαραίτητο υπόστρωμα για την κυτταρική τους αύξηση. Το Ν επίσης αποτελεί κρίσιμο στοιχείο της μικροβιακής ανάπτυξης. Ο λόγος πρέπει να έχει την τιμή 25/1 έως 35/1. Λόγος πάνω από 20/1 σημαίνει πως οι μικροοργανισμοί έχουν επαρκές Ν να χρησιμοποιήσουν. Σε περιπτώσεις κάτω από 20/1 υπάρχει περίσσεια Ν που μπορεί να διαφύγει με την μορφή αμμωνίας και τη δημιουργία δυσάρεστων οσμών. Σε τιμές 50/1 η κομποστοποιηση είναι κακή λόγω επιβράδυνσης και μειωμένης κυτταρικής ανάπτυξης. Τα πράσινα απορρίμματα έχουν συνήθως χαμηλότερο C/N από ότι τα ξύλο/νεκρά φύλλα. Τα ζωικά απόβλητα είναι πλουσιότερα σε Ν από ότι τα φυτικά απόβλητα (Σκιαδά, ΓΠΑ, 2011)

Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κομποστοποίηση Η οξύτητα η η αλκαλικότητα των οργανικών υλικών επίσης επηρεάζει την απόδοση της κομποστοποίησης. Η διαδικασία προχωρά βέλτιστα σε pH μεταξυ 6,5-8,0. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες για το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα επιτυγχάνονται σε εύρος 6,5-9,6 (Σκιαδά, ΓΠΑ, 2011)

Μικροβιολογία της κομποστοποίησης Η γνώση, η κατανόηση και η ταυτοποίηση των μικροοργανισμών που είναι υπέυθυνοι για την βιοαποικοδόμηση συγκεκριμένων χημικών ενώσεων είναι πολύ χρήσιμες για τη διαδικασία της κομποστοποίησης καθώς και για την βιοαποικοδόμηση ρυπαντών που επιτυγχάνεται μέσω αυτής. Η θερμοκρασία είναι ο κύριος παράγοντας που επηρέαζει τον αριθμό και τον τύπο των μικροοργανισμών. Καθως η θερμοκρασία αυξάνει, η ανάπτυξη των μικροοργανισμων επιταχύνεται. Οι μικροοργανισμοί αυτοι είναι πολυάριθμοι και φτάνουν πληθυσμούς 109-1010/ g κομποστ (Σκιαδά, ΓΠΑ, 2011)

Bacteria (Aerobacter sp, Bacillus megatherium, B stearothermophilus, B cereus, B mycoides, Pseudomonas sp, Micrococcus sp, Proteus sp κλπ) Fungi (Rhizopus nigricans, Rhizoctonia sp, Aspergillus flavus, Saccharomyces sp, Fusarium moniliforme κλπ) Actinomycetes (Nocardia brasilensis, T curvata, Micromonospora parva, T glaucus, S rectus κλπ) Protozoa (Chilomonas, Cercomonas κλπ)

Plant growth promoting bacteria Μέσω αζωτοδέσμευσης Μέσω παραγωγής αντιβιοτικών Μέσω παραγωγής ορμονών ανάπτυξης φυτών Μέσω παραγωγής σιδεροφόρων Μέσω αποργανοποίησης Ρ * Η αναλογία ομάδων μικροοργανισμών είναι αυτή που θα προσδώσει τις επιθυμητές ιδιότητες στο κομποστ!

Νέες κατευθύνσεις –compost tea Το compost tea (και το κομποστ) χρησιμοποιειται ευρέως στην οργανική γεωργία στις ΗΠΑ ενώ κατευθυντήριες οδηγίες που εστιάζουν σε αποτελεσματικότητα και μολυσματική ικανότητα εκδίδονται από το National Organic Standards Board (βλ και National Organic Standards Board Compost Tea Task Force Report, 2004)

«Νέες κατευθύνσεις» –γεωκομποστ http://www.teara.govt.nz/en/photograph/15503/earthworm-casts

Κομποστ/ γεωκομποστ Κοπριά βούβαλου CP/ VC με E andrei Doan et al 2013

Κομποστ/ γεωκομποστ Experiment with stabilized compost and pig/cow/chicken manure vermicompost. Silver stained SSCP profiles and Northern blot for Streptomyces ferratilis, Salmonella typhimurium, E coli -uncultured Chloroflexi, alpha-proteobacteria, beta proteobacteria, gamma proteobacteria, actinobacteria, acidobacteria, bacteroidetes, gemmatimonadetes, Maricaulis, Bacillus sp, Bacillus circulans in vermicompost - (fewer) uncultured chloroflexi, gamma proteobacteria, actinobacteria, Alcaligenes sp, Lysobacter sp, Bacillus oleronius, Streptomyces ferratilis, Mycobacterium sp, Flexibacter japonensis etc in compost. No alpha-proteobacteria, no acidobacteria, no gemmatimonadetes -northern blots showed S ferratilis and Lysobacter sp in compost Some conclusions -The most striking difference between compost and vermicompost was that the 16S rRNA sequences from vermicompost were mainly related to yet-uncultured bacteria (83% of 23 sequences), whereas for the compost, this percentage was much lower (24%). -The quantitatively higher diversity detected in vermicompost probably correlates well with a higher functional diversity that is caused by earthworm activities, i.e. digging and feeding. These perturbations modify the physico-chemical conditions and increase the number of microhabitats during the vermicompost process. In this regard, the similarity between vermicompost and native soil is not only evident by its phenotypic properties but also by the inhabiting bacterial communities Fracchia et al, 2006