MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA ÚSTAV GEOLOGICKÝCH VĚD

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA ÚSTAV GEOLOGICKÝCH VĚD Literární rešerše Kompost a způsoby jeho výroby Bc. Martin Vašinka Vedoucí práce: Mgr. Eva Geršlová, Ph.D. BRNO 2014/2015

2 Obsah 1. Úvod Kompost a jeho vlastnosti Faktory ovlivňující kvalitu kompostu Fáze kompostovacího procesu Fáze mineralizace Přeměnná fáze Syntéza dozrávání kompostů Výsledek fází Zahradnické odpady Listí Biomasa ze zemědělsky nevyužívaných ploch Tráva z údržby trávníkových ploch Drcené reví a odpadní dřevo z ovocných stromů Výlisky z hroznů matoliny Výlisky z jablek Odpady ze zeleniny Využití kompostu Dělení kompostů podle podílu zemědělských surovin Statkové komposty Průmyslové komposty Speciální komposty Technologie výroby kompostů Kompostování v plošných zakládkách Kompostování v pasových zakládkách Intenzivní kompostovací technologie Další typy kompostování Kompostování s využitím žížal Literatura... 24

3 1. Úvod Kompost je výsledkem dynamického rozkladného procesu organické hmoty. Tento proces můžeme rozdělit do 3 fází nezávisle na způsobu výroby. Využití kompostu závisí na výsledném produktu kompostování, přičemž produkt kompostování závisí na typu vstupních surovin. Chemické, biologické a fyzikální faktory určují kvalitu kompostu a ovlivňují rychlost kompostovacího procesu. Hlavní využití kompostů je v zemědělství. Komposty napomáhají ke zlepšení kvality půd jejich obohacením o humusové látky zvláště v aridním prostředí a k růstu zemědělských plodin. Mohou zabránit erozi půd a povrchovému odtoku vod. 2. Kompost a jeho vlastnosti Komposty jsou vyráběny aerobním biologickým rozkladným procesem, při kterém dochází k rozkladu původních organických látek na stabilnější humusové látky, které určují míru úrodnosti půd. Tabulka 1 Typické složení kompostu s mrvou v zakládce (Horn Van, M. (1995), upraveno) Metody zpracování bioodpadu Degradace může probíhat v anaerobním prostředí nebo v aerobním prostředí (kompostovací proces). Rozdíly jsou především v potřebě vzdušného kyslíku pro 3

4 přítomné mikroorganismy, dále v přítomných mikroorganismech, v průběhu procesů a produktech metabolismu. Tabulka 2 Kompostovací proces podle Epstein, E. (1997), upraveno Anaerobní způsoby biodegradace Proces probíhá za nepřístupu kyslíku, což vede k pomalejšímu rozkladu organických látek a vznikající metan taktéž zpomaluje rozklad. Dochází ke vzniku mnoha organických kyselin, které mohou být škodlivé pro rostliny. Teplota je podstatně nižší oproti aerobnímu způsobu (Horn Van, M. (1995)). Anaerobní zpracování se používá ke stabilizaci čistírenských kalů, stabilizaci chlévské mrvy a k řízené výrobě bioplynu. Aerobní způsoby biodegradace Proces probíhá za přístupu kyslíku, je podstatně rychlejší než anaerobní a jeho výsledkem je kvalitní kompost. Ve směsi dochází k výměně plynů a materiál není převlhčený. Aerobní biodegradace organické hmoty probíhá za pomocí aerobních mikroorganismů a kombinací procesů jako je oxidace, hydrolýza apod. Složení mikroflóry závisí především na složení substrátu a na stupni humifikace. Na humifikačním procesu se podílí heterotrofní organismy, které degradují organické látky na CO 2 a H 2 O. Nejprve se rozkládají jednoduché organické látky (sacharidy, 4

5 org. kyseliny a bílkoviny), poté složitější organické látky jako polysacharidy, které se rozkládají mnohem pomaleji depolymerací. Poměrně stabilní složku tvoří lignin. Důležité je dosáhnout biologické stabilizace, při které už neprobíhá prudká biodegradace a ani patogenní procesy jakým je například hniloba. Mikroorganismy jsou běžné v základové směsi a při správných podmínkách se rychle množí. V průběhu 24 hodin jich vznikne až 5,62 x (Zemánek, P. (2001)). V případě potřeby lze mikroorganismy uměle naočkovat do zakládek. Rovnice aerobního procesu (Wiley and Pierce (1995), upraveno) Tabulka 3 Hlavní kritéria aerobního kompostování (Horn Van, M. (1995), upraveno) 3. Faktory ovlivňující kvalitu kompostu 1) poměr C:N vstupních surovin 2) vlhkost 3) zrnitost a homogenita substrátu 4) provzdušnění substrátu 5) teplota 6) ph 5

6 7) minimální přítomnost fosforu 8) další přídavné látky Poměr C:N vstupních surovin Vstupní a tím i výsledný poměr získáme mísením materiálů s širokým poměrem (sláma, kůra, piliny, listí ) s odpady s úzkým poměrem (kejda, drůbeží trus, chlévská mrva ). Dusík můžeme přidávat také ve formě průmyslových hnojiv (síran amonný, močovina aj.). Rychlost rozkladu vyjadřuje různý poměr anorganických a organických složek. Při velkém množství anorganických složek probíhá humifikace organického podílu pomaleji. Urychlení procesu rozkladu napomáhá dostatečně vysoký podíl odbouratelných cukrů a bílkovin. Nejrychlejší rozklad kompostové hmoty probíhá při poměru C:N nižším než 10:1 a nejpomalejší při poměru nad 50:1. Optimální poměr C:N na začátku kompostování je v rozmezí (20-25):1. V průběhu zrání se v důsledku vzniku CO 2 poměr zužuje. Pro průmyslový kompost je povolen maximální poměr C:N ve zralém kompostu 30:1 (Zemánek, P. (2001)). Vlhkost Nedostatečná vlhkost způsobuje tvorbu plísní a aktinomycet a vznik nežádoucích reakcí. Naopak nadbytečná vlhkost způsobuje nedostatek kyslíku v kompostu a vznik anaerobní mikroflóry, dále je potlačena činnost termofilních organismů a proces kompostování může přejít v proces kvašení. Vysoký obsah vody může vést až k extrakci látek a vzniku nežádoucího zápachu, v horším případě pak k průsaku do podzemních vod a tím ke znečištění životního prostředí. Optimální vlhkost čerstvého kompostu by měla dosáhnout % (Zemánek, P. (2001)). Zahradnické komposty z listí nebo dřevních odpadů a komposty z chlévské mrvy se zeminou vyžadují vlhkost %. Obecně je lepší při navážení zakládky volit vlhkost nižší a později ji korigovat zálivkou vody, kejdy nebo jinými prostředky. Orientačně lze posoudit vlhkost kompostovaného materiálu ruční zkouškou (Obr. 1). 6

7 Obrázek 1 Ruční zkouška vlhkosti kompostovaného materiálu (Zemánek, P. (2001), upraveno) Zrnitost Čím jsou větší styčné plochy jednotlivých částic, tím je rychlost kompostování vyšší. Toho lze docílit drcením komponentů v drtičích na homogenní směs, zároveň se výsledný povrch částic zvyšuje. Nejdůležitější je homogenizovat materiály, které se rozkládají pomalu jako například dřevo či kůra. Velmi jemné složky ale mohou vytvářet kompaktní, těžko provzdušnitelnou strukturu. Jako přídavek k upravení konzistence kompostu se používá drcená sláma. Důležité je směs důkladně promísit. Překopáváním kompostu aktivujeme plochy nerozložených zbytků. Provzdušnění substrátu Termofilní organismy vyžadují dostatek kyslíku pro svůj metabolismus. Provzdušněním se také snižuje zápach a vlhkost kompostu. Snížení zápachu je dáno upevňováním vazeb dusíku v kompostované hmotě, což se projevuje snížením emisí amoniaku i metanu. Nucenou aerací dosáhneme optimálních hodnot koncentrací kyslíku v základkách v rozmezí 5-15 % (Zemánek, P. (2001)). Mezní obsah kyslíku pro udržení procesu kompostování je 3 % z celkového objemu pórů zakládky. Druhou možností prokysličování je překopáváním zakládky. Přílišná aerace zkracuje dobu zrání kompostu a také může docházet ke ztrátě tepla a neúplné stabilizaci. 7

8 Teplota Teplota je důležitá pro aktivitu mikroflóry. Většina organismů je mezofilních (<45 C). Během zvyšující se teploty zakládky začínají převažovat termofilní aerobní organismy (45-65 C). Vzestup teplot nad 68 C je nutno redukovat závlahou, neboť dochází k úhynu mikroorganismů a doba zrání se prodlužuje. Pokud se bude kompostovat zakládka, ve které se mohou vyskytovat patogeny, měla by teplota při zrání dosáhnout 55 C po dobu nejméně 21 dnů. U ostatních postačí 45 C po dobu alespoň 5 dnů. (Zemánek, P. (2001)). Pokud se uvolní velké množství reakčního tepla a teplota zakládky stoupne až na 80 C, mohou vznikat jedovaté sloučeniny ze stopových obsahů těžkých kovů a chloru v zakládce. Teplý kompost je fytotoxický a obsahuje poměrně vysoké množství organických kyselin. Hodnota ph Bakterie, které dosahují maximální aktivity a růstu při hodnotě ph nižší než 5, se nazývají acidofilní. Neutrofilní mikroorganismy vyžadují hodnoty ph okolo 7, při hodnotách ph v rozmezí 7-12 se setkáváme s alkalofilními bakteriemi. Nejvíce termofilních mikroorganismů působí při kompostovacím procesu v rozmezí hodnot ph 7,5-8,5 (Jeris and Regan (1973)). Optimální hodnota ph čerstvého kompostu se pohybuje v rozmezí 6-8 a zároveň je to nejpříznivější hodnota ph pro činnost mikroorganismů v aerobním prostředí. Nicméně ani hodnoty ph 5 až 11 nezpožďují mikrobiální aktivitu o více než 2 dny (Zemánek, P. (2001)). Čistírenské kaly mohou být kompostovány v rozmezí hodnot ph od 5 do 10. Při procesu kompostování se hodnota ph přibližuje k neutrální hodnotě v důsledku vzniku organických kyselin. Obsah fosforu Minimální obsah fosforu, důležitý pro metabolickou potřebu mikroflóry, je 0,2 % P 2 O 5 v sušině. U kompostů s převahou stromové kúry, pilin nebo dřevních štěpků doplňujeme obsah P 2 O 5 přídavkem superfosfátu (maximálně 2 kg na 1 t odpadu). 8

9 Další přídavné látky v kompostech Nejvhodnější skladbu mikroflóry lze do kompostu vnést zrajícím kompostem, ornicí nebo pařeništní zeminou. V praxi se tohoto využívá při kompostování chlévské mrvy nebo při prohazování kompostem nebo ornicí rostlinných odpadů jako je listí, zbytky zeleniny, tráva nebo ovoce. Z provozního hlediska je dobré používat tzv. nadsítnou frakci, která lze získat přepadem z finálního kompostu a umožňuje rychlejší biodegradaci a přispívá k rozkladu nerozložené frakce. 4. Fáze kompostovacího procesu Fáze lze popsat grafem vyjadřujícím změny teplot za čas (v týdnech) (Obr. 2). Obrázek 2 Vývoj teploty v kompostované hmotě (Zemánek, P. (2001), upraveno) Obrázek 3 Fáze kompostovacího procesu ve vztahu k teplotě a CO 2 (Epstein, E. (1997), upraveno) 9

10 4.1 Fáze mineralizace Dochází k nárůstu teploty, přičemž nejvyšší teploty jsou v jádru kompostované hmoty. Mikroorganismy rozkládají složité organické látky na jednodušší látky anorganické. Při teplotách C dosahují největší aktivity mezofilní mikroorganismy, které rozkládají odbouratelnou organickou hmotu. Od teploty 45 C nastupují termofilní organizmy, mezi které patří především tyčinkové bakterie. Teplota se může za pomocí termofilních organismů zvýšit až na 80 C, ale pokud je překročena teplota 70 C, vhodné organismy hynou a prodlužuje se doba zrání kompostu. Dochází také k degradačním reakcím. První se odbourávají cukry, škroby a bílkoviny, později celulóza, kterou rozkládají mikromycety, a jiné složky dřevní hmoty. Konečným produktem těchto rozkladů jsou CO 2, H 2 O a jiné látky. Při fázi mineralizace dochází k velké spotřebě kyslíku a vzniká oxid uhličitý. Teplota se může krátkodobě zvýšit překopáváním kompostu, a to vede k dodání dusíku a obnovení čerstvého povrchu částic. Přebytek dusíku může vést ke vzniku amoniaku. Mikroorganismy nejsou schopny odbourávat organické kyseliny a to vede ke snížení ph kompostu. Objem směsi klesá. Celková ztráta objemu je až o 30 % původního množství. Vzhled i pach zůstává přibližně stejný. Kompost se zatím nedá využít a může vykazovat známky fytotoxicity. Teplota hubí hnilobné a patogenní bakterie a likviduje klíčivost semen. 4.2 Přeměnná fáze Teplota pozvolně klesá až na 25 C. Termofilní bakterie jsou nahrazeny jinými mikroorganismy a činnost mikrobů je v útlumu. Organické látky jsou přeměňovány na humusové složky, které se váží na jílové částice a vytváří tak formy odolné mikrobiálnímu rozkladu. Hůře odolné složky rozkládají aktinomycety. Vzhled a struktura se mění, kompost dostává hnědou barvu a může se objevit nenáročný hmyz. Mizí fytotoxicita a zápach. Dochází k úbytku směsi zhruba o 10 %. Na konci této fáze už lze kompost použít jako hnojivo. 10

11 4.3 Syntéza dozrávání kompostů Teplota kompostu je stejná jako teplota okolního prostředí. Kompost je vyzrálý, dochází k vytvoření vazeb mezi organickými a anorganickými látkami a vytváří se kvalitní humus. Objevují se kokovité bakterie a představitelé autochtonní fauny (hmyz, žížaly, drobní živočichové a další). Nedochází k žádnému úbytku hmotnosti. 4.4 Výsledek fází Celkový úbytek hmotnosti je až 40 % a může být ještě větší, protože dochází ke zhutnění materiálu. Například pokud byla původní měrná hmotnost kompostu kg.m -3, je měrná hmotnost zralého kompostu 700 kg.m -3. Dobrý kompost obsahuje 45 % vody a 20 % i více organických látek, ze kterých je % humifikovaných (Zemánek, P. (2001)). Obsah živin závisí na výchozích surovinách. Kvalitu kompostu lze rozdělit na výborný, uspokojivý a špatný (Tab. 4). Tabulka 4 Kvalita kompostu ve vztahu k obsahu živin (Zemánek, P. (2001), upraveno) 11

12 5. Zahradnické odpady 5.1 Listí Tradičním zahradnickým odpadem je podrcené listí listnatých stromů jako například jírovce, břízy, dubu, topolu a akátu. Vlhkost směsi je v rozmezí % a poměr C:N (31-48):1. K zúžení poměru se využívá kejda, hnůj, kuchyňský odpad atd. Než dojde k založení, je třeba promísit listí s hnojem, půdou nebo kompostem v poměru 2:1. Aby byla zachována optimální teplota a vlhkost, je třeba, aby výška a šířka zakládky nebyla menší než 1,8 m. Doporučená šířka zakládky je 3 m a výška 2,4 m. Sběr listí se provádí nasávacím zařízením, které snižuje jeho objem v poměru až 5:1 nebo plněním listí do vaků, které mohou být z biodegradovatelného materiálu. Ovlhčení se provádí aplikací kejdy, močůvky apod. Provzdušňováním a drcením se urychluje zrání kompostu. Barva kompostu z listí je tmavá a hodnota ph se může regulovat přidáním vápna. Využití je široké např. při přihnojování trávníků, hřišť nebo při ochraně před mulčováním, erozí nebo jako zemina pro záhony a květiny. 5.2 Biomasa ze zemědělsky nevyužívaných ploch Produkce biomasy na zemědělsky neužívaných plochách je přibližně 5-6 t hmoty na 1 ha. U suché hmoty se pohybuje objemová hmotnost v rozmezí kg.m -3 a u zavadlé hmoty v rozmezí kg.m -3. Ve složení převažuje stébelná travní hmota suchá nebo zavadlá s podílem plevelných rostlin. Poměr C:N je u čerstvé hmoty 35:1 a u zavadlé hmoty 45:1. Rozkladem stébel dochází až k 90 % úbytku hmoty. Kompostovací proces probíhá od týdnů až po 6-12 měsíců. 5.3 Tráva z údržby trávníkových ploch Travní porosty se dle potřeby sečou 3x-20x za sezónu. Čerstvá tráva je nežádoucím odpadem. Posečená tráva je tvořena ústřižky o délce mm. Vlhkost se pohybuje v rozmezí %, přičemž se vlhkost zvyšuje uvolňováním vody z pletiv při posekání. Poměr C:N je 30:1, tudíž je příznivý. Objem se udává v m 3 hmoty z 1 ha ošetřované travní plochy. Při objemové hmotnosti kg.m -3 to představuje množství 3-5 t.ha -1. Vrstva posekané trávy je stébelnatá, tudíž rychle 12

13 sléhá a bez přístupu vzduchu se mohou tvořit plísně a je nutné přidat zeminu, substrát, drcenou slámu, štěpky apod. Zakládky s vyšším podílem takové hmoty je potřeba častěji překopávat. 5.4 Drcené reví a odpadní dřevo z ovocných stromů V ČR je přibližně ha vinic. Více než 90 % z vinic je koncentrováno v jihomoravském regionu tj. Znojmo, Hodonín, Břeclav, Uherské Hradiště a Brnovenkov. V některých katastrech vinice tvoří % orné půdy. Odpadní dřevo z vinic se pohybuje v množstvích 0,45-0,70 kg na keř, což představuje přibližně 3,5 t.ha -1 a je drceno v drtičích. Plocha ovocných sadů zaujímá v ČR ha. Odpadní dřevo z ovocných stromů je podrceno ve štěpkovačích. Průměrné množství odpadního dřeva je u jabloní 2,5 t.ha -1, u meruněk 2,20 t.ha -1 a u broskvoní 2,80 t.ha - 1. Objemová hmotnost závisí na vlhkosti. Při % vlhkosti se pohybuje od kg.m -3. Poměr C:N je ( ):1, materiál je tedy obtížně kompostovatelný. Úvodní fáze rozkladu trvá 1-2 měsíce, celý proces trvá 6-8 měsíců. Štěpka z ovocných stromů je výborným nasávacím komponentem pro hovězí a prasečí kejdu a míchá se se slámou, pilinami, hoblinami atd. 5.5 Výlisky z hroznů matoliny Matoliny jsou charakterizovány vysokým obsahem jader, které tvoří až 25 % celkového objemu. Jádra obsahují poměrné množství kyselin a silic a ty omezují činnost rozkladných mikroorganismů. Podíl matolin z celkového zpracování hroznů je dle odrůdy proměnlivý a přibližně činní %. Podíl jader činí %, podíl slupek %. Obsah vlákniny v jádrech je % a obsah tuku %. Jádra jsou separována od slupek a slisována na olej a pokrutiny, slupky jsou využity pro kompostování. Vlhkost po vylisování činí cca 40 % při objemové hmotnosti kg.m -3. Objemová hmotnost je kg.m -3. Poměr C:N v čerstvé hmotě je 45:1 a pro kompostování se k dosažení správného poměru C:N přidává do matolin sláma, znehodnocené seno, prasečí kejda atd. (Zemánek, P. (2001)). Matoliny mají zrnitou strukturu a jsou podobně jako štěpky dobrým nasávacím materiálem pro kejdu. 13

14 5.6 Výlisky z jablek Výlisky z jablek tvoří nestrukturní materiál, a jsou bez velkého přídavku nasávací složky. Poměr C:N je (30-40):1 a vlhkost výlisků je %. Pro kompostování se přidává řezaná sláma, drcené révy apod. Aby došlo k provzdušnění v dolních vrstvách zakládky, je podíl výlisků v zakládkách asi do 10 %. 5.7 Odpady ze zeleniny Značné množství odpadu ze zeleniny vzniká při čištění, třídění a balení, při jejím zpracování, méně pak při pěstování. U kořenové zeleniny jsou to její nadzemní části, případně poškozené části a zbytky po čištění. U plodové zeleniny se využívá nať i s kořeny, listy a u košťálové zeleniny jsou to košťály, listeny, kořeny a zbytky, které se nedají zpracovat. Tyto odpady zůstávají po sklizni většinou na pozemku a zaorávají se. Jejich kompostování lze využít jen při odpadech získaných posklizňově nebo na lince, kde se odděluje dále nepoužitý podíl. Poměr C:N je (30-40):1 a není nutné je drtit (Zemánek, P. (2001)). Snadně jsou rozmělňovány již při prvním překopávání. Důležité je hlídat vlhkost zakládky, protože zbytky ze zeleniny obsahují vysoký obsah vody. Obrázek 4 Odpady ze zeleniny (Foto: Mgr. Milan Geršl, Ph.D., upraveno) 14

15 6. Využití kompostu Statkové komposty se používají k plodinám náročným na organické hnojení v dávkách t.ha -1.Průmyslové komposty se používají k plodinám s vysokými nároky na organické látky a to zejména v ovocnářství, zelinářství, vinohradnictví a květinářství. Na orné půdě se používají ke krmným plodinám, okopaninám, olejninám a silážním plodinám. Dále se také používají i k vyrovnání bilance organických látek v půdě, při obnově travních porostů, v lesních školkách a při melioraci půd. Průmyslové komposty lze použít buď samostatně (nejčastější způsob) nebo společně se slámou, zel. hnojením, kejdou nebo močůvkou. Na lehčích půdách se hnojí ve 2-3 letých cyklech, na těžších půdách ve 3-4 letých cyklech. Aplikace probíhá orbou a vpravováním do půd především na podzim, na jaře pouze na lehčích půdách a to v humidnějších oblastech. Dávky pro jednoleté krmné plodiny, okopaniny a olejniny na těžších půdách jsou t.ha -1, pro náročné zeleniny (celer, košťáloviny, plodové zeleniny) t.ha -1 a pro obilniny a meziplodiny je to t.ha -1. Přímá účinnost kompostu je v rozmezí %, následná v rozmezí %. Speciální komposty mají hlavní využití v zahradnictví. 7. Dělení kompostů podle podílu zemědělských surovin Komposty se dělí podle různého podílu zemědělských surovin na: 1) statkové 2) průmyslové 3) speciální 7.1 Statkové komposty Statkové komposty jsou vyráběny z klasických zemědělských surovin a odpadů. Jejich náplň tvoří organický, minerální a mikrobiální substrát. Organický substrát je tvořen nejčastěji chlévskou mrvou, chlévským hnojem, bramborovou a zeleninovou 15

16 natí, přebytky slámy a znehodnocenými krmivy (siláž, senáž, seno ) Minerální náplň tvoří z převážné části zemina, dále například rybniční bahno, zemité kaly apod. Mikrobiální substrát tvoří kejda, fekálie, močůvka, chlévská mrva, bakteriální hnojiva a další. Kvalitu statkových kompostů lze vylepšovat minerálními hnojivy (hlavně Ca-, P-, N- hnojivy). Statkové komposty se ovlhčují kejdou nebo močůvkou a přehazují, aby bylo dosaženo optimálních podmínek pro fermentační a humifikační procesy. Výsledný kompost obsahuje kolem 60 % sušiny, % organických látek (40-50 % humifikovaných), 0,5-1 % N, 0,3-0,5 % P, 0,2-0,5 % K, 1-1,5 % Ca a 0,2-0,3 % Mg v sušině. 7.2 Průmyslové komposty Průmyslové komposty jsou vyráběny velkovýrobní průmyslovou technologií v kompostárnách a v současné době jejich výroba převažuje. Od statkových se liší tím, že mají nižší podíl klasických zemědělských surovin a odpadů a vyšší podíl kalů a odpadů z jiných průmyslových odvětví. Vyrábí se monotechnologickým způsobem (ze 2-3 surovin nejčastěji drtě DO a čistírenských kalů nebo kejdy) nebo se využívá pestrá surovinová skladba z různých průmyslových odvětví. 7.3 Speciální komposty Speciální komposty mají specifické fyzikálně chemické a biologické vlastnosti a používají se hlavně v zahradnictví. Rozdělují se podle druhu organické hmoty, ze které jsou vyráběny (např. rašelinovka, vřesovka, drnovka aj.). 16

17 8. Technologie výroby kompostů Z technologického hlediska lze rozlišit 3 hlavní způsoby výroby kompostů: 1) Kompostování v plošných zakládkách 2) 2) Kompostování v pasových zakládkách (dříve v krechtech) 3) 3) Intenzivní kompostovací technologie kompostování v biofermentorech (bioreaktorech) kompostování v boxech nebo žlabech Nejrozšířenější způsob výroby kompostů je v kompostových základnách (krechtech). Krechty bývají lichoběžníkovitého průřezu a šířce 3-6 m a výšce 1,5-2,5 m a libovolné délce, která závisí na množství kompostovaného materiálu. Kompost se zakládá na ploše s mírným sklonem 1-2 % pro odvod přívalových vod. První vrstvu tvoří nasávací materiál (20-30 cm) a to nejčastěji sláma, piliny apod., které brání úniku tekutých surovin z kompostu. Další vrstvení je prováděno a) horizontálně střídání materiálů organických, minerálních, mikrobiálních s vápenatými hmotami a průmyslovými hnojivy N, P atd. Druhým způsobem je b) vertikální uložení, kdy se suroviny vrství na sebe po celé délce zakládky. Po navrstvení je provedena překopávka a na povrchu se dělá prohlubenina pro zachycení tekutiny a srážkové vody. Špatně rozkladatelný materiál se překompostovává kejdou nebo močůvkou. 8.1 Kompostování v plošných zakládkách Tato metoda patří k nejstarším kompostovacím technologiím. V dnešní době je nahrazována pasovými zakládkami. Kompost je složen z vrstev chlévské mrvy, slámy atd. Překopávání probíhá hlubokou orbou a plochá zakládky je po dobu 2-3 let využívána jako tučný hon k pěstování krmných plodin nebo teplomilné zeleniny. Po ukončení tučného honu se kompost rozveze na zbývající část pozemku. 17

18 8.2 Kompostování v pasových zakládkách Kompostovaný materiál se vrství do trojúhelníkového nebo lichoběžníkového profilu. Délka hromad není přesně stanovena a závisí na délce vhodného stanoviště. Minimální doporučená šířka je 2 m. Běžná šířka bývá v rozmezí 2,5-4 m. Výhodami jsou dobré provětrávání profilu a lepší odvádění tepla (nedochází k přehřívání kompostu). Nevýhodou je, že kejda určená k ovlhčování špatně zasakuje, anebo bývá převlhčená v důsledku deště, protože tento typ kompostování je venkovní. Obrázek 5 Trojúhelníkový profil pasové hromady kompostovací zakládky (Zemánek, P. (2001), upraveno) Obrázek 6 Lichoběžníkový profil pasové hromady kompostovací zakládky (Zemánek, P. (2001), upraveno) 18

19 Obrázek 7 Kompostování v pasových zakládkách (Foto: Mgr. Milan Geršl, Ph.D., upraveno) 8.3 Intenzivní kompostovací technologie Bioreaktory Biofermentory (bioreaktory) jsou mobilní nebo stabilní mechanizovaná zařízení, zpravidla denně plněná surovinami a současně produkující fermentovaný substrát. Jsou vybaveny zásobníky a dopravníky na tuhé materiály, čerpadly a nádržemi na tekuté suroviny, míchacím zařízením a vynášecími dopravníky na fermentovaný substrát. Nejčastěji bývají bubnové nebo žlabové. Výroba kompostů biofermentory umožňuje zpracovávat větší podíly tekutých surovin. Na 1/5 materiálů s dobrou nasávací schopností (drcená kůra, sláma, piliny) lze použít 4/5 tekutých odpadů (kejda, čistírenské kaly apod.). V biofermentorech směs kvasí v 5-7 denních cyklech při teplotě kolem 55 C za intenzivního provzdušňování, poté se kompost nechává dozrát přibližně na 1 měsíc. Výhodou tohoto způsobu fermentace jsou nízké pracovní náklady, vysoká efektivita práce a krátká doba biologické konverze materiálů. Mezi nevýhody patří vysoké, minimálně dvojnásobné energetické a provozní náklady oproti jiným výrobám. 19

20 Bioreaktory můžeme rozdělit na: a) rotační stabilizátory b) uzavřené kompostovací boxy c) věžové bioreaktory d) tunelové bioreaktory Rotační biostabilizátory Kompost se rozkládá v uzavřeném prostoru. Aerace je prováděna přepalováním materiálu v otáčejícím se bubnu, do kterého se vhání vzduch. Kompost se v bubnu zdrží pouze jeden až několik dnů, aby bylo dosaženo stabilizace a hygienizace. Výrobcem rotační stabilizátorů je například rakouská firma MUT. Uzavřené kompostovací boxy Mohou být plastové nebo kovové hranaté kontejnery. Podle objemu lze uzavřené kompostovací boxy rozdělit mezi mobilní (do 10 m 3 ) a stacionární (do 50 m 3 ). Jedná se o vsádkový bioreaktor, do kterého je přiváděn vzduch. Nevýhoda je, že materiál nevykonává žádný pohyb. Přiváděný vzduch může vytvářet zkratové kanálky a unikat. U nás tyto boxy vyrábí firma FUTURE ČR. Věžové bioreaktory Jsou složeny z válce o výšce 7 m a průměru 8-10 m. Na dně válce je provzdušňovací systém tvořený pohybující se válcovou frézou, která dopravuje materiál k vyprazdňujícímu otvoru. Vyprazdňování probíhá také na dně válce. Dopravní pás plní bioreaktor shora. Nevýhodou je komplikovaná oprava při porouchaní stroje a materiál je nutno ručně vyprázdnit. Vyrábí ho např. německá firma WEISS. 20

21 Tunelové bioreaktory Mají obdélníkový průřez a spodní část je tvořena systémem kanálů pro rozvod vzduch. Materiál posouvá pohyblivé dno nebo čelní pohyblivý štít. Posunem šítu nebo dna o 1/14 se vytvoří prostor pro nový materiál. Výhodami je jednoduchá údržba a rovnoměrné provzdušnění. U nás je vyrábí firma VUCHZ, a.s. Brno ve spolupráci s německou firmou BAV ANLAGENBAU ERLENGEE. Kompostování v boxech Boxy jsou kryty střechou, aby nedocházelo k převlhčení vlivem deště. Jsou vyráběny z monolitických betonových desek a mají délku m, šířku 3-4 m a výšku 2,5-3 m. Boční stěna je otevíratelná a u stropní části je jeřábová dráha, po které projíždí jeřábový most s kočkou. Rozpětí jeřábového mostu je m. Na jeřábové dráze je umístěn naskladňovací šnekový dopravník s hydraulickým ovládáním. Zavlažovací zařízení udržuje vlhkost. Překopávající zařízení nese jeřábová kočka a je tvořeno šroubovicí opatřenou trny, která se protáčí a tím provzdušňuje a překopává směs. Při přejezdech mezi boxy se vytáčí nebo sklápí do vodorovné polohy. Tento způsob můžeme označit jako systém s vrtnou věží řízený centrálním řídícím a kontrolním systémem. Doba kompostování v 1 boxu trvá přibližně 2-4 měsíce, po dozrání se čelo boxu otevře a box se pomocí kolového nakladače vyskladní. Obrázek 8 Schéma kompostovacího zařízení pro kompostování v boxech (Zemánek, P. (2001), upraveno) 21

22 Kompostování v kompostovacích žlabech Kompostování probíhá ve žlabech, nad kterými se pohybuje překopávající zařízení, které napomáhá k dokonalému provzdušnění a homogenizaci kompostu. Zavážecí zařízení je umístěno na jednom z konců a není pohyblivé. Zavážení probíhá jednou až dvakrát za den. Americký systém ROYER (Obr. 9) je tvořen žlaby o výšce 2,5-3 m a šířce 2,8 m. Při kompostování se materiál provzdušňuje soustavou ventilátorů v podlaze. Překopávající zařízení se skládá z válcového rotoru opatřeného trny, šikmého dopravníku, který posouvá materiál o 3,6 m za překopávající zařízení. Překopávání probíhá 15 krát za 21 dní a materiál je neustále přesouván k vyskladňovacímu konci. Kompost se nechává po vyskladnění dozrát po dobu 1-2 týdnů. Dalším typem je německý systém BACKHUS (Obr. 10), jehož žlaby jsou oproti systému ROYER nižší (2 m), ale širší (3-4,5 m). Překopávající zařízení je tvořeno sklopným válcovým rotorem s hroty uloženými ve šroubovici. Materiál je neustále posouván k vyskladňovacímu konci a cesta biomasy žlabem trvá přibližně měsíc. V ČR tuto technologii uplatňuje KOCH CZECH s.r.o. Ústí nad Labem pod názvem systému SAFRAMA. Obrázek 9 Kompostování v kompostovacích žlabech systém ROYER (Zemánek, P. (2001), upraveno) 22

23 Obrázek 10 Kompostování v kompostovacích žlabech systém BACKHUS (Zemánek, P. (2001), upraveno) 9. Další typy kompostování 9.1 Kompostování s využitím žížal Při tomto typu tzv. vermikompostování je využito červených kalifornských hybridů žížal, které 40 % z přijatých organických látek využívají pro svůj metabolismus a zbylých 60 % pro tvorbu biohumusu. Optimální teploty pro tvorbu biohumusu žížalami jsou v rozmezí C. Při teplotě pod 7 C a nad 33 C jsou žížaly netečné a při teplotě pod 0 C a nad 42 C umírají. Vlhkost a ph má taky velký vliv na životnost žížal. Optimální vlhkost substrátu se pohybuje v rozmezí % hmotnostních (Zemánek, P. (2001)). Pokud je vlhkost nižší než 60 %, nebo vyšší než 90 %, dochází k úhynu žížal. Při hodnotě ph substrátu nižší než 6 a vyšší než 8 dochází úhynu jedinců. Nejvhodnějším substrátem a zároveň krmivem pro žížaly je předkompostovaný substrát z kejdy, hnoje, pilin, slámy a různých rostlinných zbytků s poměrem C:N 20-30:1. Připravuje se do kompostového záhonu o výšce 30 cm a šířce 2-2,5 m a libovolné délce s odstupem mezi záhony 0,5 m a mezi dvojicí záhonů 2,5 m (kvůli průjezdu). Biohumus získaný pomocí žížal patří mezi nejúčinnější organické hnojivo. Nejcennější jsou frakce do 1 mm, které mají 60-70x vyšší účinnost než chlévský hnůj. 23

24 10. Literatura Bertoldi, M., Sequi, P. a kol. (1996): The science of composting. Part 1. Blackie Academic & Proffesional, an imprint of Chapman & Hall, Western Cleddens Road, Bishopbriggs. Glasgow Epstein, E. (1997): The science of composting. Díl 1. CRC press, 1471 s. United states of America. Filip, J. (2004): Odpadové hospodářství. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. 118 s. Brno. Horn Van, M. (1995): Compost production and utilization - A grower s guide. Division of Agriculture and Natural resources. University of California. Davis Kolář, L. & Kužel, S. (2000): Odpadové hospodářství. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta. 193 s. České Budějovice. Váňa, J., Balík, J. & Tlustoš, P. (2004): Pevné odpady. Česká zemědělská univerzita, 178 s. Praha. Zemánek, P. (2001): Speciální mechanizace mechanizační prostředky pro kompostování. 114 s., Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. Brno. 24