Compost Area

download Compost Area

of 46

Transcript of Compost Area

TEHNOLOGII DE TRATARE A DE EURILOR ORGANICE1. IntroducereGestiunea de eurilor a devenit din ce n ce mai complex n ultimii ani, ca r spuns la exigen ele sociale i de protec ia mediului nconjur tor. Cre terea produc iei globale de de euri a f cut ca eforturile privitoare la reciclare s creasc din ce n ce mai mult, mai ales cele de reciclare a de eurilor biodegradabile, unde se pune accentul pe valorificarea componentei organice. Responsabilitatea cet eanului-utilizator este nso it de o nt rire a contesta iei la nivel local fa de implementarea echipamentelor de tratare i eliminare. A dispune de mijloace performante de tratare i eliminare a de eurilor, pu in d un toare i durabile, r mne, nu numai n Romnia, dar chiar i n ntreaga Europ , o mare miz a gestiunii de eurilor municipale, n timp ce filiera valorific rii materiei organice (reciclare) presupune nc o confruntare cu costurile i eficien a cantitativ i calitativ . n acela i timp se pune problema de a preveni produc ia de de euri, de a alege mai bine politicile privitoare la de euri la diferite niveluri (local, na ional, european), de a defini o organiza ie local eficient i moduri de gestiune echilibrate, de a ameliora informarea i participarea cet enilor. n Romnia se dispune n prezent de o anumit experien n materie de metode de analiz , de conducere a procesului de compostare, de valorificare agricol a composturilor din de euri organice (municipale, din zootehnie sau din alte sectoare economice). n actuala conjunctur economic , social i de mediu nconjur tor, problematica de eurilor trebuie privit din alte unghiuri, care implic optimizarea metodelor i procedeelor de tratare a de eurilor organice pentru o bun gestiune a emisiilor poluante (amoniac, gaze cu efect de ser ). Dac majoritatea Romnilor tiu c prin arderea combustibililor fosili n automobilele i n casele lor, produc emisii care contribuie la schimb rile climatice, pu ini dintre ei realizeaz c de eurile (gunoaiele) pe care le elimin n fiecare s pt mn sunt la fel de vinovate din acest punct de vedere. n Romnia, nu doar produc ia propriu-zis de de euri menajere organice sau de euri organice de la diferitele sectoare economice reprezint o cauz a cre terii gazelor cu efect de ser , ct mai ales depozitarea sau, mai bine zis, aruncarea la voia ntmpl rii i n locuri neavizate a acestor de euri. Acestea, sub ac iunea factorilor fizici, chimici i biologici, intr n procese de descompunere i afecteaz deopotriv atmosfera, solul, apele, vegeta ia i peisajele prin caracterul lor d un tor. n Romnia, att n ceea ce prive te de eurile menajere, ct i n ce prive te de eurile din zootehnie, doar o foarte mic parte sunt reciclate, iar compostarea, de i este un procedeu relativ cunoscut, este foarte pu in ntrebuin at. Multe dintre de eurile solide sunt stocate n gropi amenajate, f r a fi neap rat ecologice, iar de eurile organice din zootehnie sunt valorificate total necorespunz tor de c tre agricultori. Multe dintre aceste dou tipuri majore de de euri organice solide sunt arse, adesea n cmp deschis. Aceste procedee antreneaz emana ii de gaze cu efect de ser n atmosfer , care fac s creasc c ldura solar crendu-se astfel un efect de nc lzire a planetei. Buletinul de tiin e i Mediu nconjur tor al Canadei, num rul noiembrie/decembrie 2002, men ioneaz c gropile de depozitare a de eurilor menajere produc un sfert din ansamblul emisiilor de metan (CH4) din Canada. Metanul se degaj din materiile organice ce se g sesc la adncimi mai mari, sub straturi de de euri i de p mnt, unde se descompun anaerob. Pe de alt parte, se men ioneaz c , chiar dac arderea nu genereaz metan, ea reprezint totu i cauza a 1 % din toate emisiile canadiene de dioxid de carbon (CO2) i oxid nitros (N2O).

1

Dioxidul de carbon este gazul cu efect de ser cel mai abundent dar, metanul i oxidul nitros sunt mult mai puternice: poten ialul lor de nc lzire a planetei este de 21 de ori i 310 ori mai mare, respectiv, fa de cel al dioxidului de carbon. Ace ti trei compu i fac parte dintre substan ele vizate de Protocolul de la Kyoto, care are ca scop reducerea emisiilor de gaz cu efect de ser pn n anul 2010. Alte substan e vizate de acest protocol sunt: hidrofluorocarburile, hidrocarburile perfluorate i hexafluorurile de sulf, care sunt extrem de puternice i de persistente i care sunt rezultatul unor procese de produc ie industrial . Avnd n vedere recenta integrare politic a Romniei n Uniunea European , dar i implica iile economice, de dezvoltare durabil , de mediu nconjur tor, sociale i culturale ce deriv din aceast integrare, obiectivele de dezvoltare na ional pe termen mediu i lung trebuie s fie convergente cu cele ale UE. n aceast ordine de idei, politicile de mediu nconjur tor, n general, trebuie s includ elaborarea de strategii, crearea i dezvoltarea de tehnologii i metode care s r spund ecologic tuturor efectelor secundare cauzate de procesele de produc ie i de activit ile antropice. n Strategia european privitoare la prevenirea i reciclarea de eurilor, COM (2005) 666, Comisia European propune clarificarea obiectiveleor politicilor referitoare la de euri prin Directiva Cadru a De eurilor. Politica UE n materie de de euri are scopul de a reduce efectele negative ale impacului acestora asupra mediului nconjur tor printr-un bun management i o contribu ie la reducerea general a impactelor asupra mediului nconjur tor i asupra utiliz rii resurselor.

Depozitarea la ntmplare a diferitelor tipuri de de euri n zone din Romnia n literatura de specialitate este frecvent utilizat sintagma amendamente organice n loc de ngr minte organice, precum n limba romn , ntruct se iau n considerare efectele complexe ale acestor materii organice asupra propriet ilor fizice, chimice i biologice ale solurilor. Aplicarea amendamentelor organice pe solurile agricole este o metod foarte larg utilizat n rile dezvoltate ntruct ea contribuie la strategia de gestiune ecologic a reziduurilor organice i la cre terea cantit ii de materie organic din sol. ncorporarea amendamentelor n sol necesit strategii corespunz toare care s contribuie la sus inerea produc iilor agricole i la protec ia mediului nconjur tor, n special la protec ia calit ii apelor. Fermele de cre tere a animalelor (bovine, suine, p s ri etc.) produc cantit i foarte mari de materie organic rezidual , care poate fi reciclat pentru a ameliora fertilitatea solului, a propriet ilor fizice, chimice i biologice ale acestuia. Pe de alt parte, din punct de vedere economic aceste materiale reziduale sunt foarte pu in costisitoare n ceea ce prive te tratarea i pot sus ine necesarul de nutrien i al culturilor, mai ales cel al fermelor mici, care nu- i permit cheltuieli mari cu fertilizan ii minerali.

2

Depozitarea necontrolat a de eurilor organice, att a celor de la ferm , ct i a celor provenind din alte activit i, inclusiv menajere, ca i folosirea ne tiin ific a acestora prezint numeroase riscuri pentru mediul nconjur tor, dup cum urmeaz : sp larea materiei organice reziduale; scurgerea de solu ii pe terenurile pe care se depoziteaz i poluarea apelor de suprafa , n special cu nitra i i fosfa i; levigarea unor compu i de tipul nitra ilor i poluarea apei freatice; volatilizarea azotului amoniacal, a protoxidului de azot, a dioxidului de carbon i a altor compu i cu efect de ser ; degradarea peisajului natural; contaminarea mediului nconjur tor cu diferi i agen i patogeni de origine animal sau vegetal , etc. Cercetarea tiin ific interna ional , fundamental sau aplicativ , dezvolt tematici ale c ror rezultate sunt n m sur s serveasc la rezolvarea problemelor men ionate mai sus n rile dezvoltate. Integrarea Romniei n UE presupune i adoptarea legisla iei acesteia, inclusiv n ceea ce prive te agricultura i mediul nconjur tor. Aceste dou capitole prezint numeroase probleme sensibile n acest moment, iar rezolvarea lor nu se va l sa a teptat . De aceea, promovarea i sus inerea unor cercet ri tiin ifice cu caracter fundamental i aplicativ totodat pe tema elimin riii reziduurilor organice n mediul nconjur tor f r a-l polua sunt foarte importante. De i a fost o perioad n care i n ara noastr s-au realizat numeroase cercet ri tiin ifice n domeniul recicl rii reziduurilor de la fermele agricole, n general i a celor de la cre terea animalelor, n special, ulterior astfel de cercet ri au fost foarte pu in continuate. n condi iile actuale, n care se impune dezvoltarea unei agriculturi durabile i n care mul i dintre fermieri folosesc aceste materiale reziduale pentru fertilizarea solului dar nu pe baza unor reglement ri tehnico- tiin ifice corespunz toare, se impune realuarea cercet rilor n acest domeniu i abordarea unor tematici care s r spund totodat i exigen elor legate de protec ia mediului nconjur tor. n literatura de specialitate sunt folosi i o serie de trmeni lega i de metodele de tratare a de eurilor organice i de materialele supuse unor astfel de tratamente. ntruct, att metodele de tratare biologic , ct i clasificarea diferitelor tipuri de de euri organice, care pot fi reciclate n agricultur dup ce au fost supuse unor tratamente biologice, sunt prezentate n termeni mai pu in cunoscu i n literatura tiin ific romneasc , am considerat necesar s introucem n aceas lucrare un mic capitol de defini ii. Biode euri (de euri biodegradabile) reprezint orice rest care este capabil s se descompun aerobic sau anaerobic, precum resturile de aalimente sau resturile din gr din , resturile de hrtie sau maculatur . Compostul este un material particular solid care este rezultatul compost rii, care a fost igienizat i stabilizat i care confer efecte benefice cnd este aplicat n sol i/sau folosit pentru a ameliora cre terea i dezvoltarea plantelor. Compostarea este un proces al descompunerii biologice controlate a materialelor biodegradabile n condi ii controlate care sunt predominant aerobe i care permit dezvoltarea temperaturilor termofile ca rezultat al c ldurii produse biologic cu scopul de a se ajunge la un compost care este igienic i stabil. Extractul de compost este produsul filtrat al compostului amestecat cu orice solvent (de obicei ap ), dar nu fermentat. Acest termen a fost folosit n trecut pentru a defini preparatele din extract de ap folosind o foarte larg gam de metode diferite. n trecut, termenul de extract de compost, extract de compost fermentat, extract mbun t it i compost mlos, toate au fost folosite pentru a se referi la fermenta iile neaerate. Extract de compost i extract de compost apos fermentat sunt aproximativ sinonime, definite ca 1:5 pn la 3

1:10 (v:v) procent de compost la ap care este fermentat f r agita ie la temperatura camerei pentru o perioad definit de timp. Extract mbun t it reprezint extractele de compost care au fost fermentate cu ad ugarea de microorganisme sau nutrimente specifice naintea aplic rii. Ceaiul de compost este un produs al sp l rii apei recirculate printr-un sac poros de compost suspendat peste un vas deschis cu inten ia men inerii de condi ii aerobe. Produsul acestei metode a fost, de asemenea, denumit ceai de compost aerat i ceai organic. n trecut, termenul de ceai de compost nu a fost totdeauna asociat cu un proces de fermenta ie aerob . Este important s distingem ntre ceaiurile de compost preparate folosind procese aerate sau neaerate, astfel termenii de compost de ceai aerat (ACT = aerated compost tea) i ceaiul de compost neaerat (NCT = non-aerated compost tea) sunt folosite n aceast lucrare ca referire la cele dou metode de fermentare ale composturilor dominante. ACT se va referi la orice metod n care extractul de ap este aerat activ n timpul procesului de fermenta ie. NCT se va referi la metodele unde extractul de ap este neaerat sau prime te o aera ie minim n timpul ferment rii separat din timpul amestecului ini ial. De eul verde i de lemn este un de eu vegetal din gr dini i parcuri municipale, din cur atul pomilor, crengilor lacome, iarb , frunze (cu excep ia celor rezultate din m turatul str zilor), rumegu , resturi de lemn i alte de euri de lemn netratate cu metale grele sau cu componente organice. Humusul este frac iunea colorat nchis, mai mult sau mai pu in stabil a solului, materia organic r mas n urma por iunilor mari ale plantelor ad ugate sau reziduurilor animale ce au fost descompuse. Gunoiul de grajd sau ngr mntul organic reprezint excrementele animale ce pot con ine cantit i mari de a ternut. Maturitatea este gradul biodegrad rii la care compostul nu este fitotoxic sau exercit o fitotoxicitate neglijabil n oricare situa ie a cre terii plantei cnd este folosit precis. Municipal Solid Waste (MSW) = De euri solide municipale reprezint de euri solide rezultatee de la menajul individual, casnic. N mol de canalizare (de asemenea amintit i ca biosolide) este n molul rezidual din canaliz ri rafinat cu plante, rezultat de la tratarea apei potabile sau de la epurarea apelor uzate urban , precum i din tancurile septice i alte instala ii sanitare de tratament al apelor menajere. Mlul const din baleg , urin i ap cu cantit i mici de a ternut. Stabilizarea este un proces al activit ilor biologice care mpreun cu condi iile din masa de compostare ofer o mbun t ire a compostului care este stabil. Stabil, stabilizat, stabilitate este gradul de biodegradare la care rata activit ii biologice n condi ii favorabile pentru biodegradarea aerob a ncetinit i respira ia microbian nu va reap rea n condi ii alterate, precum manipularea umezelii i nivelul de oxigen sau temperatura. Vermicompostul este materialul care este evacuat din viermii de p mnt ca r m i e apoi mai trziu descompus i maturat n sistemul de vermicompostare. Vermicompostarea este procesul de folosire a unor specii selectate de viermi pentru a ajuta compostarea materialelor reziduale solide i transformarea acestora n n compost i / sau vermicompost.

4

2. Tehnologia compost#riiExist o mare confuzie ast zi n ceea ce prive te n elegerea cuvntului compost. Literatura de speicalitate men ioneaza diferite defini ii privind procesul de compostare date de autori cu bogat experien n reciclarea meteriei organice reziduale. Compostarea este o reac ie microbian de mineralizare i de humificare par ial a materialelor organice care se poate petrece de-a lungul unei luni, dac exist condi ii optime. Timpul de compostare depinde de ciclurile microorganismelor implicate. Timpul de reproducere este condi ionat de factorii de mediu i de constitu ia genetic a microorganismelor implicate (de Bertoldi i col, 1983). Compostarea este una dintre c ile cele mai promi toare de reciclare a reziduurilor (Tiquia i Tam, 1999) precum i o alternativ care poate fi folosit pentru a elimina n molurile de epurare utilizndu-le ca fertilizan i organici pentru ca nutrimentele pe care le con in s fie reciclate prin intermediul sistemului sol-plant (Bernal i col., 1997 ; Turner, 2002). De asemenea, compostarea este un element important n gestiunea durabil a reziduurilor (Slater i Frederickson, 2001). Compostarea este un proces care se petrece spontan n natur , precum degradarea frunzelor sau a litierei din p dure i/sau a b legarului vechi de bovine. Dar, durata i modalit ile de compostare natural sunt lungi i heterogene i, oricum nedorite pentru utilizarea industrial . Compostarea este calea care permite ob inerea unui produs stabil plecnd de la o transformare biologic oxidativ similar a ceea ce se petrece n mod natural n sol (de Bertoldi i col., 1983). In cazul n molurilor de epurare, procesul de compostare const n a amesteca acest material rezidual cu un agent de volum, ex., tala i de lemn, scoar de copaci, paie de cereale nainte ca aceste materiale s fie capabile s nceap descompunerea aerob de-a lungul ctorva s pt mni (Selivanovskaya i, 2001). Compostarea aerob este o biotehnologie alternativ , adecvat manipul rii n molului de epurare. Aceast biotehnologie este simpl , economic i permite exploatarea con inutului n materie organic i n nutrimente al n molului de epurare ca i fertilizant sau amendement pentru sol (Garrido Hoyos i col., 2002). Compostarea este procesul de conversie biologic a materialului organic solid ntr-un produs utilizabil ca i fertilizant, substrat pentru produc ia de ciuperci sau biogaz (Peters i col., 2000). Compostul poate fi considerat ca un produs organic igienic, liber de caracteristici nedorite, cu o larg aplicabilitate n agricultur i n horticultur , precum i o u urare n ceea ce prive te numeroase probleme legate de mediul nconjur tor (Lazzari i col., 1999 ; Garrido Hoyos i col., 2002 ; Valdrighi i col., 1996). Compostarea este suma unei serii de procese metabolice i de transform ri complexe care este provocat de activitatea unui amestec de popula ii de micro-organisme (Hassouneh i col., 1999). Deci, este destul de complicat a se compara rezultatele diferitelor procese de compostare. In plus, cel mai vechi proces de compostare, care s-a bazat mai degrab pe experimentare dect pe cunoa tere, a f cut din compostare mai mult o art dect o tiin (Hassouneh i col., 1999). Compostarea poate fi definit ca un procedeu biologic controlat de conversie i de valorificare a materialelor organice reziduale (subproduse ale biomasei, de euri organice de origine biologic ) ntr-un produs stabilizat, igienic, asem n tor p mntului, bogat n compu i humici. Compostarea este, de asemenea, o ecotehnologie pentru c ea permite ntoarcerea materiei organice n sol i deci reinser ia n marile cicluri ecologice vitale ale planetei noastre (Mustin, 1987). A composta nseamn a recicla materie organic i a rennoda ciclurile naturale care au fost ntrerupte prin abandonarea practicilor corespunz toare. Astfel, compostarea:

5

este o tehnic de stabilizare i de tratare aerob a de eurilor organice biodegradabile; se adreseaz tuturor de eurilor organice dar n special de eurilor solide i semi-solide; este un mod de a distruge, prin intermediul c ldurii i al diferi ilor factori interni, germeni i parazi i vectori ai bolilor, a semin elor nedorite; este o tehnic biologic de reciclare a materiei organice, care de-a lungul evolu iei sale conduce la ob inerea humusului, factor de stabilitate i de fertilitate pentru soluri; este rezultatul unei activit i microbiologice complexe, survenind n condi ii specifice.

De euri organice

Compost tn r prehumificat

Compost matur bogat n humus

Faza de descompunere (degradarea materiei organice proaspete dominante)

Faza de maturare (biosinteza humusului dominant)

Schema simplificat a evolu iei continue a de eurilor organice n impul compost rii (dup Mustin, 1987)

Compostarea este o biotehnologie pentru c ea r spunde defini iei conform c reia: reprezint "exploatarea industrial a poten ialelor microorganismelor, celulelor vegetale i animale i frac iunilor care deriv sin acestea". In ceea ce prive te compostul, constituenul care intervine n procesul de degradare biologic i de conversie n timpul compost rii este comunitatea de micro-organisme rezistente. Astfel, optimizarea calit ii compostului este direct legat de compozi ia i succesiunea comunit ii microbiene n timpul procesului de compostare. De aceea, este nevoie de instrumente pentru a supraveghea i caracteriza comunit ile microbiene n timpul procesului de compostare i pentru a face leg tura ntre communit ile microbiene i calitatea compostului. Astfel, recent au fost folosite metode de cultur pentru a caracteriza succesiunea comunit ii microbiene n timpul compost rii (Peters et al., 2000). Deoarece bacteriile i ciupercile sunt principalele organisme responsabile de descompunere, au fost f cute numeroase eforturi pentru a n elege schimb rile care se produc n biomasa microbian , n structura comunit ii microbiene i n procesul de compostare (M. Klamer et E. Bth, 1998). Avnd n vedere preocup rile permanente la nivel interna ional n plan tiin ific fundamental i aplicativ n ceea ce prive te producerea compostului din reziduuri de la cre terea animalelor domestice, precum i argumentele prezentate mai sus consider m necesar abordarea unei astfel de teme pentru fundamentarea tiin ific a unei produc ii na ionale de composturi din astfel de reziduuri. n ceea ce prive te producerea de compost, un rol important n calitatea acestuia l are gradul de maturare. Nu exist un timp fix de producere a compostului matur. Durata procesului de compostare depinde de tipul de substrat organic (gunoi de grajd, dejec ii), de metoda de compostare i managementul parametrilor compost rii. Astfel, procesul de compostare poate s dureze mai pu in de trei luni sau poate dura pn la doi ani. n principiu, compostul este considerat matur atunci cnd substratul supus compost rii nu mai este activ i este stabil din punct de vedere

6

biologic i chimic. Unii practicieni numesc compostul matur compost stabil; aceasta face referire n special la activitatea biologic . Maturitatea este definit n mod curent ca grad de humificare (conversie a compu ilor organici n substan e humice care sunt cele mai rezistente la ac iunea de descompunere a microorganismelor). Stabilitatea compostului se m soar mult mai u or dect maturitatea i de aceea cei care produc compost m soar temperatura acestuia sau respira ia (consumul de oxigen). Ace ti indicatori ofer informa ii despre activitatea biologic din substrat. Cnd temperatura de la mijlocul gr mezii de compost se apropie de cea a mediului ambient, iar concentra ia n oxigen r mne mai mare de 10 15 % timp de cteva zile, compostul este considerat stabil, iar procesul de compostare ncheiat. Aceste m sur tori trebuie s se fac atunci cnd gr mada de compost are cel pu in 50 % umiditate. Este important s se cunoasc cum trebuie s se evalueze maturitatea sau stabilitatea compostului deoarece stabilitatea va afecta multe dintre propriet ile chimice i biologice ale acestuia i n final va determina modul n care va putea fi folosit compostul. Principala cerin pentru un compost, astfel ca el s fie folosit ca material fertilizant pentru sol, este gradul de maturitate sau de stabilitate, Care implic un con inut n materie organic stabil i absen a compu ilor fitotoxici i a patogenilor vegetali sau animali (Bernal et al., 1998). Maturitatea este asociat cu poten ialul de cre tere al plantelor sau cu fitotoxicitatea n timp ce stabilitatea este legat adesea de activitatea microbian a compostului. Stabilitatea i maturitatea sunt termeni folosi i adesea pentru caracterizarea compostului i chiar i speciali tii n compostare au opinii variabile despre ceea ce nseamn ace ti termeni. Termenul stabil se refer n mod normal la un compost care se afl ntr-un proces de descompunere rapid i ai c rui nutrien i sunt disponibiliza i ncet n sol. Stabilitatea este important n determinarea impactului poten ial al materialului de compostat asupra disponibilit ii azotului n sol sau n mediile de cultur (substraturi). Compostul stabil consum pu in azot i oxigen i genereaz pu in bioxid de carbon (CO2) sau c ldur . Compostul instabil, activ, necesit azot atunci cnd este aplicat solului sau este introdus n medii de cultur . Composturile care cauzeaz deficien e de azot pot fi d un toare cre terii plantelor, cauznd chiar moartea acestora n unele situa ii. Dac este depozitat impropriu i l sat f r aerare, compostul instabil poate deveni anaerob i poate genera mirosuri nepl cute. Maturitatea reprezint gradul sau nivelul de ncheiere sau finalizare a procesului de compostare. Pentru compostul matur, substraturile au fost descompuse suficient pentru a se produce un produs stabil. Dimpotriv , compostul imatur poate con ine unul sau mai mul i compu i inhibitori ai cre terii plantelor, poate con ine semin e viabile, poate con ine agen i patogeni sau poate avea caracteristici nedorite, precum mirosul. Cel mai adesea se solicit compost matur, mai ales n produc iile horticole, care previne imobilizarea nutrien ilor prezen i n sol. De aceea, compostul matur este important pentru c el nu va afecta dezvoltarea plantelor ca urmare a reducerii oxigenului sau a disponibilit ii azotului i/sau ca urmare a prezen ei compu ilor fitotoxici. Totu i, composturile imature pot avea i efecte benefice. Spre exemplu, n agricultura conven ional compostul instabil este folosit pentru a cre te cantitatea de materie organic din sol. n astfel de condi ii, agricultorii nu nfiin eaz culturi dect dup cteva s pt mni sau nu dau importan imobiliz rii unor cantit i de azot din compostul instabil. n general, compostul imatur este folosit pentru a face s creasc con inutul n materie organic al solurilor s race. Fermierii recunosc valoarea composturilor ca materiale cu propriet i ameliorative pentru soluri, care sunt recunoscute ca amelioratoare ale structurii solului, a capacit ii acestuia pentru ap i, mai mult dect acestea, ca furnizoare de nutrien i. n prezent nu dispunem n ara noastr de o fundamentare a cuno tin elor referitoare la produc ia de compost din dejec ii de la cre terea animalelor, i nici de posibilitatea

7

adapt rii metodelor de compostare la nivel de ferme mici. Totodat lipsesc strategiile pentru promovarea valorific rii reziduurilor organice ca materiale fertilizante sau amendamente organice i pentru facilitarea producerii de compost. De asemenea nu exist date referitoare la cererea pie ei pentru composturile din organice. Pe de alt parte, pia a, n special magazinele de mare suprafa , are o ofert important de composturi importate a c ror origine nu este cunoscut (este vorba de originea materialului rezidual din care acestea au fost produse). Dat fiind c aceste magazine mari au totu i o cerere important pentru compost se poate lesne n elege c oferta na ional a unui compost de calitate, din reziduuri de la animalele domestice, produs pe baza unor metode moderne bine fundamentate tiin ific i controlate, poate fi foarte interesant .

2.1.

Condi$ii fizico-chimice ale substraturilor

Substraturile (materiale organice reziduale) de compostare au ca i nsu ire comun extrema lor diversitate i natura lor, predominant organic . n sens comun, natura substratului organic este legat de forma sa primar de de eu: de euri vegetale (iarba t iat din spa iile verzi, buruienile plivite, frunzi ul strns din gr dini, coardele de vi de vie, paiele, fructele afectate de boli i d un tori, scoar a de copac ); de euri animale: b legar, n moluri de la sta iile de epurare a apelor uzate ale complexelor de cre tere a animalelor; de eurile menajere urbane, n molurile de la sta iile de epurare a apelor uzate urbane. Pentru compostare este important de subliniat c substratul ini ial este unica surs de hran pentru microorganismele care descompun i care vor realiza transformarea propriu-zis . Pentru a- i ndeplini func iile vitale (cre tere, reglare, reproduc ie) aceste microorganisme au nevoi minime n ceea ce prive te toate elemente care compun n medie celulele lor i elementele care permit aceste func ii. Calit ile i cantit ile acestor elemente nutritive (denumite i nutrimente) variaz n func ie de specie, de diferitele stadii de cre tere i de condi iile de mediu. n aceste sisteme complexe se instaleaz rapid echilibre dinamice i se adapteaz n raport cu factorii limitativi (cantitatea de elemente, disponibilitatea imediat a nutrimentelor, raportul ntre nutrimente, viteza reac iilor ) cu regl rile corespunz toare. Ca i ntr-un ir de ma ini, vehiculul cel mai ncet impune viteza ansamblului. Echilibrul este deosebit de important n ceea ce prive te ELEMENTELE MAJORE (macroelementele): Carbon, Azot, Fosfor, Potasiu, Sulf Elementele minore (oligoelementele) sunt n general n cantit i suficiente n substraturi, uneori chiar n exces (poluarea putnd antrena fenomene de toxicitate). n ceea ce prive te compostarea, factorii majori, care sunt re inu i ca indicatori sunt: rapoartele ntre elementele majore (C, N, P, K i S); pH-ul; con inutul n materie uscat i mateire organic .

2.2.

Rapoartele ntre elementele majore

Raportul C/N

8

Carbonul este principalul constituent al moleculelor organice ("scheletul carbonat al moleculelor"). n timpul fazelor ferment rii aerobe active microorganismele consum de 15 pn la 30 ori mai mult carbon (ntruct este sursa lor de energie) dect azot din substrat. Prin urmare, un raport C/N de 30 ar p rea ca favorabil. Totu i acest raport se exprim fa de con inuturile globale n elemente; va trebui deci ntotdeauna s tim c raportul C/N nu nseamn raportul ntre Carbonul total/Azotul total, dar datorit metodelor analitice folosite pentru dozarea Carbonului i Azotului: C/N = Carbon (dozat prin metoda X)/Azot (dozat prin metoda Y) n majoritatea rilor metodele cele mai folosite sunt: Metoda ANNE pentru dozarea Carbonului organic; Metoda KJELDAHL pentru Azot. n cursul evolu iei lor, substraturile organice pierd mai rapid carbonul (metabolizat i degajat sub form de gaz carbonic) dect azotul (metabolizat sau pierdut sub form de compu i azota i volatili, precum amoniacul NH3 ). Raportul C/N descre te deci constant pe parcursul compost rii pentru a se stabiliza la 10 (ntre 15 i 8) ntr-un compost terminat. n practic se caut s se plaseze n condi ii optime amestecnd materiale de origine divers cu rapoarte C/N care se echilibreaz (M. Mustin, 1987). ntre compu ii carbona i s-au delimitat dou grupe: Biodegradabili: zaharuri + hemiceluloze Greu degradabili: celuloze i lignine.Raportul C/N ,i con$inutul n azot al diferitelor substraturi organice (dup Mustin, 1987) Materialul ngr minte verzi i gazon Raportul C/N (Extreme) 10 - 20 10 - 15 80 - 150 20 - 60 20 - 30 15 - 20 20 - 30 10 - 15 150 - 500 (n func ie de specie) 3 5 - 10 0,8 50 - 150 Con inutul n N (% din M.U.1) 3 - 6 (n func ie de con inutul n leguminoase) 2,5 - 4 0,15 - 0,5 0,3 - 1 0,5 - 2 0,5 - 1 1-6 0,1 10 - 14 5-7 15 - 18 0,4

Resturi vegetale f r leguminoase Paie de cereale Frunze c zute B legar de bovine cu paie B legar de oi B legar de cal cu paie B legar de p s ri Tala i de lemn Pudr de snge Materii fecale umane Urin Turb

Con inutul optim n azot, n func ie de biodegardabilitatea substratului trebuie s fie:

1

Mteria uscat

9

Constituent Nevoia n azot (% din M.U.) Carbon n material (% din M.U.) Raportul C/N

De euri alimentare 2 -3 40 - 45

Paie 1,7 45

Frunze 1,3 - 1,5 53

Tala i de r inoase 1 50

Frunze de foioase 1 50

Scoar de r inoase 0,7 50

15 - 20

26

35 - 41

50

50

71

Sursa: Mustin, 1987

Rapoartele de 100 % nu pot fi atinse ntruct materia organic con ine la fel de bine lipide i protide. Cu ct raportul Celuloz + Lignin /Materie Organic este mai mare, cu att substratul va fi mai greu de compostat.Curbele de principiu ale evolu$iei raportului C/N ale mai multor substraturi n cursul copost#rii Raportul C/N 150 Compost de dejec ii de p s ri i reziduu lemnos Compost din de euri menajere Compost din resturi de la gr din rit (de euri menajere i legumicole)

100

50 20 10 0 3 6 9 12 15

Timpul18

Timpul n luni

Sursa: Mustin, 1987

3. Metode de compostareTransformarea n compost poate avea loc n reactoare nchise sau windrow (englez : recipient deschis). Dac procesul este corect condus, nu exist diferen e n ceea ce prive te timpul de maturare. Sistemul nchis are avantajul ca ofer o mare posibilitate de control n compara ie cu sistemul deschis (M. de Bertoldi et al., 1983). n figurile 1, 2, 3 i 4 sunt prezentate tipuri de sisteme de compostare. Metodele cele mai des folosite n procesul de compostare sunt: reactoare deschise, gr mezi statice, recipiente aerisite, gr mezi cu aerisire for at (G. A. R. Hackett i al., 1999 ;

10

S. E. Gorrido Hoyos i al., 2002 ; A. Hassen i el. 2001 ; Bernal i al., 1998 ; Laos i al., 2002 ; S. M. Tiquia i al., 1997, 1998, 2000).

Figura 1. - iruri/gr#mezi acoperite cu folie ,i ntoarcere (remaniere n vederea aer#rii) mecanizat#

Figura 2. Gr#mezi cu aerare for$at# (en. aerated foced pile)

Figura 3. - Sisteme mecanizate de amestecare (remaniere) a gr#mezilor de compost n vederea aer#rii (en. static pile)

11

eliminare aer cald proces de umezire gr mad de compost compost pre-tratat gr mad de tratat Gr mad tratat ntoarcerea i umezirea gr mezii Compost final

eliminare aer cald

eliminare intermitent a aerului

Figura 4. Schema procesului de compostare n gr#mad# aerat# ,i ntoars# mecanic

Tabelul 1. Perioadele tipice de compostare pentru materiile prime selectate i metodele de compostare (EA, 2001). Metoda Compostare pasiv Xiruri/gr mezi r sturnare rar Xiruri/gr mezi r sturnare frecvent Xiruri/gr mezi aerate pasiv Gr mad static aerat Pat agitat rectangular Tob rotativ Materialul Frunze Gunoi de grajd Frunze Gunoi de grajd Gunoi de grajd Gunoi de grajd Resturi de pe te + mu chi de turb N mol + resturi de lemn N mol + de euri verzi sau gunoi de grajd + rumegu De euri menajere Timpul de compostare (s#pt.) 104-156 26-104 26-52 16-32 4-16 10-12 8-10 3-5 2-4 0,5-1 Timpul de maturare (s#pt.) N/A N/A 16 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 4-8 8 + iruirea

Frecven a de remanierilor pare s afecteze un num r important de parametri ai compost rii : temperatur , pH, NH4+-N, acizi organici i con inutul n ATP. De asemenea, aceasta poate s afecteze eliminarea fitotoxicit ii. Astfel, remanierea la 2 sau la 4 zile este frecven a cea mai rezonabil . (Tiquia i al., 1997). Mirosurile produse n timpul procesului de compostare ob inut n reactoare deschise implic limite serioase pentru acest sistem (Laos et al., 2002).

12

Descrieri ale principalelor tipuri de sisteme compostare pot fi g site n Ghidul tehnic al opera iilor de compostare (Environmental Agencie, 2001) i n BIO-WISE Review of Composting Technology Recapitularea BIO-WISE a opera iilor de compostare (DTI, 2001). Exist un num r mare de sisteme de compostare disponibile, variind n sofistica ii tehnologice i, de altfel, n pre . Sunt sisteme deschise (gr mezi statice n ir i aerate) care sunt relativ simplu de mnuit i au cost redus, dar i un num r de sisteme nchise care au op iuni pentru mutarea materialului, asigurarea de aer for at i operarea n sistem continuu sau programat. Costurile de prelucrare variaz tipic foarte mult pe tona de materie prim pentru sistemele de compostare deschise, precum cele de tip gr mad sau ir de substrat, dar i mai mult pentru sistemele nchise. Perioadele tipice de compostare sunt prezentate n tabelul 1.

3.1.

Compostarea n gr#mezi descoperite

Compostarea n gr mezi este cea mai comun din tehnologiile folosite n foarte multe ri care practic acest procedeu biologic de tratare a de eurilor organice. Durata procesului de compostare n aceste condi ii poate fi cuprins ntre 12 i 20 de s pt mni pn la finalizare i const n formarea de mixturi din materiile neprelucrate n gr mezi lungi sau iruri, care sunt r sturnate i reamestecate regulat. n l imea gr mezilor variaz de la aproximativ 1 m pentru materialele dense precum gunoiul de grajd pn la aproximativ 3,5 m pentru materialele mai pu in dense precum frunzele. L imea gr mezilor variaz de la 1,5 la 6 m, cu forma determinat de echipamentul folosit pentru formarea irurilor, dac procesul se realizeaz mecanizat. Procesul de compostare depinde de rezerva de oxigen, astfel aerul trebuie s fie capabil s se mi te prin gr mezi. Aceasta va depinde de m rimea i de forma gr mezii, de porozitatea materialelor i de con inutul n ap . Materia prim este de obicei m run it pentru a se asigura o porozitate adecvat . O gr mad construit din materiale de densitate mic precum frunzele poate fi mult mai mare dect o gr mad construit din materiale organice dense i umede. Zone anaerobe pot ap rea spre centrul gr mezii dac aceasta este prea mare, prea umed sau prea dens i aceste zone vor elibera mirosuri cnd gr mada va fi r sturnat . Pe de alt parte, gr mezile mici pierd c ldura repede i nu pot ajunge la temperaturi suficient de ridicate pentru a omor patogenii i semin ele de buruieni. Remanierea/amestecarea determin eliberarea c ldurii acumulate, apa se evapor i de asemenea, are loc amestecul materialelor, ruperea particulelelor mari i restaurarea spa iilor poroase eliminate prin descompunere i a ezare. Remanierea, de asemenea, schimb materialele din exteriorul gr mezii cu cele din interior. Aceasta ajut asigurarea c toate materialele primesc n mod egal expunerea la aerul de la suprafa i la temperaturile nalte din interiorul gr mezii, astfel realizndu-se un tratament uniform.

3.2.

Gr#mezile statice aerate (acoperite ,i neacoperite)

Acest proces este folosit pe scar larg n USA, Germania, Fran a i alte ri europene, ns este mai pu in folosit Marea Britanie. Compostarea gr mezilor aerate dureaz 8 13 s pt mni i implic asigurarea aer rii prin folosirea de ventilatoare suplimentare pentru a asigura aerul gr mezii. Acest lucru asigur un grad mare de control al procesului de compostare. Materialul de compostat este a ezat n vrful unei evi sau platforme perforate. n sistemele pasive, transmiterea natural va aera gr mada. Aerul poate fi suflat spre n sus (aerare pozitiv ) sau tras spre n jos (aerare negativ ). Aerarea negativ d posibilitatea ca aerul ie it s poat fi tratat prin intermediul unui biofiltru pentru a elimina mirosurile. Odat 13

ce gr mada este format , nu va necesita agitare sau r sturnare, iar asigurarea p trunderii uniforme a aerului i realizarea unei distribu ii corespunz toare a acestuia permite reducerea perioadei de compostare pn la cca. 3 5 s pt mni. Gr mada poate fi acoperit sau neacoperit . Acest factor are implica ii importante pentru circularea aerului n gr mad .

3.3.

Compostarea n spa$ii acoperite

Compostarea acoperit se refer la un grup de sisteme de compostare, care variaz de la s li nchise la tuburi i containere sau tomberoane. Sistemele acoperite inten ioneaz s creeze condi ii optime pentru microorganisme, astfel d procesului de compostare un control mbun t it i accelereaz descompunerea. La fel ca n toate procesele de compostare, asigurarea aerului c tre toate materialele de compostat este un factor cheie n determinarea eficien ei procesului. n Marea Britanie exist cel pu in apte sisteme de compostare independente n func iune i devin din ce n ce mai populare. Acest lucru se datoreaz n principal cre terii presiunii la pl nuirea i licen ierea stagiilor pentru noi facilit i, care s asigure eviden a controlului patogenilor, al mirosurilor i al bioaerosolilor, care nu pot fi garantate ntr-un sistem deschis. Sistemele acoperite, n mod normal, prelucreaz materialele prin faza de compostare activ i prin stabilizare, care, de obicei, dureaz 14 zile. Faza de maturare este n mod normal sus inut n gr mezi sau iruri, care necesit suprafe e potrivite de depozitare. Sistemele orizontale sunt folosite pe scar larg , mai mult dect cele verticale. De exemplu, un tunel continuu sau un tunel de lucru poate prelucra 10 400 de tone. Sistemele tuneluri de lucru au fost dezvoltate din tehnologiile folosite pentru producerea compostului de ciuperci cu op iunea de recirculare a aerului. De i calitatea este mai mare i variabilitatea este mai mic (n i ntre lucr ri), cnd compostul este produs n aceste sisteme, costurile lor actualmente prentmpin folosirea lor n agricultura organic . Valoarea real a unor astfel de sisteme d na tere unui tratament efectiv al organismelor periculoase (de exemplu, patogeni de plante, animale i umani) n de eurile cu risc ridicat. Aceste sisteme cu siguran vor fi luate n considerare n viitor pentru tratarea anumitor tipuri de de euri (de exemplu, de eurile menajere).

3.4.

Compostarea controlat# microbian (CCM)

Procesul de compostare controlat microbian (sau CMC) a fost dezvoltat de familia Luebke n Austria i implic producerea de compost n gr mezi acoperite (1,2x1,8m aproximativ x orice lungime) ntr-o perioad de 6-8 s pt mni (Diver, 2001). Materiile prime sunt alese cu grij pentru a include un bilan bine structurat de materiale i pentru a avea un raport C/N n jur de 30. Sunt amestecate materialele, iar ap este ad ugat numai dac este necesar i sunt acoperite cu o folie cu membran prin care s treac aerul. Gr mezile sunt monitorizate zilnic din punct de vedere al CO2, al nivelurilor de umiditate i temperatur , iar irurile sunt r sturnate cu un utilaj adecvat de r sturnat compostul de fiecare dat cnd temperatura dep e te 60oC. Aceasta de obicei nseamn c irul este r sturnat zilnic de la nceperea procesului. Maturitatea compostului este estimat prin m surarea temperaturii i emisiilor de CO2 din iruri.

3.5.

Vermicompostul

Viermii dezmembreaz de eurile menajere sau alte de euri organice (Neuhauser i al., 1980). Viermele tigru sau rma Eisenia foetida a primit cea mai mare aten ie, i aplicarea

14

acestei tehnici a ar tat c se poate dezvolta bine ntr-o gam larg de de euri, incluznd dejec iile solide de la porci i vite, gunoiul de grajd de la cal i resturile de la cartofi (Edwards i al., 1985). Viermii sunt folosi i n transformarea de eurilor agricole sau ca i condi ionatori folositori pentru sol dar, de asemenea, viermii pot fi cultiva i i prelucra i n suplimentele nutritive de hran pentru pe te, p s ri de curte i porci. Eisenia foetida prefer un pH de 5, temperaturi < 35 0C i nu va intra n de eurile de p s ri cu un con inut mare n amoniu. Sistemele de prelucrare trateaz pn la 2 tone de de euri n paturi de viermi i pn la o adncime de 1 metru, acest lucru fiind testat, dar nc se munce te intensiv n acest sens. Cantitatea de P, K i Mg solubil pare s creasc i dejec iile de animale procesate de viermi s-au ar tat a fi potrivite ca medii de cre tere pentru plante.

3.6.

Ceaiurile ,i extractele de compost

Un volum mare de munc a fost ndreptat spre dezvoltarea metodelor improvizate pentru prepararea i folosirea ceaiurilor i extractelor de compost, pentru ntrebuin area lor ca fertilizatori i pentru a asista protec ia culturilor. Mare parte din aceast munc a fost f cut n Statele Unite i mare parte din ea de c tre companiile comerciale. Exist o mare confuzie n ceea ce exact nseamn ceaiul de compost i extractul de compost. Termenul de ceai de compost este folosit pentru a descrie produsul strecur rii apei recirculate printr-un sac poros cu compost suspendat deasupra unui vas deschis, cu condi ia de a men ine condi ii aerobe (Riggle, 1996). Cteva companii comerciale au dezvoltat ma in rii pentru prepararea ceaiurilor de compost, n acest fel n condi ii aerobe puternic. Termenul de ceai de compost aerat (aerated compost tea ACT) i ceai de compost neaerat (non-aerated compost tea NCT) s-au folosit pentru a se face referire la cele dou metode principale de fermenta ie. ACT se refer la orice metod n care extrasul de ap este activ aerat n timpul procesului de fermentare. NCT se refer la metodele unde extrasul de ap nu este aerat sau prime te un minim de aerare n timpul ferment rii separat din timpul amestecului ini ial. Termenul de extract de compost a fost folosit n trecut pentru a defini extractele de ap preparate folosind o gam larg de metode diferite (Scheuerell i Mahaffee, 2002). Produc ia de ACT i NCT mpreun implic fermentarea compostului n ap , pentru o perioad de timp definit . Ambele metode necesit o fermenta ie nchis , compost, ap , incubare i filtrare nainte de aplicare. Nutrimentele pot fi ad ugate nainte sau dup fermentare, iar aditivii sau adjuvan ii pot fi ad uga i naintea aplic rii. Exist o puternic dezbatere n desf urare privind beneficiile aer rii n timpul producerii de ceai de compost (Brinton i al, 1996; Ingham, 1999). Metodele de produc ie aerat sunt asociate cu un timp de produc ie scurtat. Metodele de produc ie anaerobe sunt asociate cu un cost redus, pu in energie consumat i multe rapoarte documentate ale controlului cu succes al bolilor plantelor (Weltzein, 1991). Este posibil ca NCT s poat cauza fitotoxicitate i ca produc ia de NCT asigur un mediu ideal pentru cre terea i reproducerea patogenilor umani. Oricum exist pu ine dovezi pentru a demonstra oricare din aceste ipoteze n prezent. n prezent, cteva companii ofer unit i de fermentare care produc ceai de compost aerobic prin suspendarea compostului ntr-un vas i aerarea lui, agitarea sau recircularea lichidului (Diver, 2001). NCT a fost n general f cut din amestecarea unui volum de compost cu patru pn la zece volume de ap ntr-un container deschis. Mixtura este agitat a a cum a fost f cut , apoi este l sat pentru cel pu in 3 zile la 15 200C cu un minim sau f r agita ie (Weltzein, 1991; Brinton i al., 1996).

15

Ceaiurile de compost pot fi f cute n cantit i variind de la c iva litri pn la cteva mii de litri ntr-un singur proces, depinznd de m rimea i de vasul de fermentare.

4. Parametrii compost#riiTemperatura n interiorul masei materialului de compostat determin nivelul la care se petrec numeroase procese biologice i joac un rol selectiv asupra evolu iei i succesiunii comunit ilor microbiene (Mustin, 1987). In condi ii de aerobioz , temperatura este factorul care determin tipul de microorganisme, n special diversitatea i nivelul activit ii metabolice (Hassen et al., 2001). Dac gr mada de compost nu a atins o temperatur suficient de nalt este posibil, nu numai ca inactivarea microorganismelor sa nu aib loc, dar ca bacteriile patogene chiar s se nmul easc (Turner, 2001). n func ie de tipul de substrat organic supus compostrii, temperaturile pot urma diferite curbe de evolu ie, cu pierderi mai mari sau mai mici de c ldur (figura 5).Temperatura medie n C Zona 90 A 80 70 60 50 40 3 30 1 20 0 5 10 15 20 25 Timpul n zile 2

Zona B

Zona C Zon de echilibru ntre producerea i pierderea de c ldur

Figura 5 Curbele de principiu ale evolu$iei temperaturii diferitelor substraturi organice pe durata compost#rii n gr#mad# (vrac) Zona A: Producerea de c ldur este activ i superioar pierderilor Zona B: Zon de echilibru: platou termic Zona C: Pierderile devin preponderente, iar temperatura diminueaz Curba 1: substrat foarte fermentescibil Curba 2: substrat cu fermentescibilitate medie Curba 3: substrat pu in fermentescibil

16

In timpul compost rii aerobe curba temperaturii medii permite punerea n eviden faze :

a3

Faza mezofil n timpul primelor 25 de zile ale ciclului de compostare, n timpul c reia micro-organismele psichrofie i mezofile tind s se dezvolte. Temperatura cre te pn la 40-50 C ca o consecin a biodegrad rii constituen ilor organici. Faza termofil . Aceasta se petrece ntre a 30-a i a 110-a zi ale prosesului de compostare. Temperatura dep e te limitele de toleran ale micro-organismelor mezofile i permite dezvoltarea microorganismelor termogene. Controlul temperaturii i men inerea ei la 65 C n interiorul gr mezii de compost este asigurat prin ventilare i stropire cu ap . Faza de r cire. Temperatura ncepe s scad dup a 12-a s pt mn . Aceast sc dere se petrece odat cu debutul diminu rii materiei organice. n timpul acestei faze raportul C/N tinde s se stabilizeze. Spre sfr itul celor 4 luni de compostare, Temperatura medie din interiorul gr mezii nregistreaz o real sc dere cu valori de circa 30 C. temperatura r mne sc zut chiar dac se continu ntoarcerea, respectiv aerarea i stropirea gr mezii de compost (Hassen i col., 2001).pH-ul este un parametru care afecteaz foarte mult procesul de compostare. Valorile optime ale pH sunt de circa 6-7,5 pentru dezvoltarea bacteriilor, n timp ce ciupercile prefer circa 5,5-8,0. Valorile pH sunt sc zute la nceput, datorit form rii acizilor, apoi ele cresc, iar n faza final a procesului de compostare r mne constant (Zorpas i col., 2000). n timpul primei faze valorile pH pot fi apropiate de neutru datorit producerii de CO2 i de acizi organici de c tre bacterii i ciuperci; n timpul celei de-a doua faze, sc derea produc iei i eliminarea CO2, precum i descompunerea proteinelor (cu producerea de amoniac) conduc la cre terea valorilor pH (Lazzari i col., 1999). Aerarea. Aportul de oxigen pe durata procesului de compostare este esen ial pentru o activitate eficient a microorganismelor aerobe care particip la acest proces (figura 6). Compostarea este un proces biologic de oxidare, iar disponibilitatea oxigenului pe durata procesului este foarte important (figura 7). Oxigenul este folosit de c tre microorganisme ca electron acceptor terminal pentru respira ia aerobic i pentru oxidarea diferitelor sorturi de substan e organice din masa de compost (de Bertoldi, 1983). A adar, aerarea masei de comost const n a suplimenta con inutul de Aer cald O2 care nu trebuie s scad sub 18 %. s rac n Pentru a se men ine aceast valoare n O2 mod constant este necesar o aerare periodic prin intermediul ntoarcerii gr mezii de compost (de Bertoldi, 1982) sau remanierii. Cercet rile au O2 O2 demonstrat c o bun oxigenare, precum i un bun control al temperaturii i umidit ii gr mezii Aer Bogat compostate conduc la realizarea ntrproasp t n O2 un timp scurt, a unui compost de calitate.Figura 6. - Cicuitul aerului n timpul compost#rii

17

Necesar de O2 (vol. gaz/unit. S.U.)

100

50

0

Zona 1

Zona 2

Zona 3

Timpul

nceputul matur rii nceputul compost rii Finalul descompunerii materiilor u or degradabile

Fig. 7. Curba teoretic# a necesarului de oxigen n cursul compost#rii (dup Mustin, 1987) Zona 1: Activitate maxim de degradare aerob . Necesarul n oxigen: foarte mare (0,5 1 m3 aer/min./T de S.U.). Zona 2: Activitate medie de degradare aerob . Necesarul n oxigen: mediu (0,1 0,5 m3 aer/min./T de S.U.). Zona 3: Activitate de degradare mai slab . Faza de maturare dominant . Nevoia n oxigen: slab (0,1 m3 aer/min./T de S.U.).

Umiditatea sau con inutul de ap al substratului. Apa este necesar organismelor vii care intervin n procesul de compostare. Un con inut minimal n ap este deci necesarpentru a se asigura nevoile acestora. Umiditatea optim variaz i depinde n mod deosebit de starea fizic i m rimea particulelor materialului compostat. Modificarea umidit ii pe durata compost rii este complicat i costisitoare. De aceea, este important ca umiditatea s fie optim nc de la nceputul procesului. Valorile sc zute ale umidit ii conduc la o deshidratare timpurie a gr mezii de compost, care va ncetini n ceea ce prive te dezvoltarea proceselor biologice de descompunere rezultnd un compost stabil din punct de vedere fizic dar instabil din punct de vedere biologic. Cantit ile mari de ap vor face s se umple porii de accesibilitate a aerului deci se vor crea condi ii improprii pentru microorganismele aerobe. Umiditatea optim a unui substrat dat este determinat de con iutul maxim de spa ii lacunare, care nu antreneaz inhibarea activit ii microorganismelor.

18

5. Microbiologia compost#riiCompostul este un produsul unui proces anaerobic n timpul c ruia microorganismele descompun materia organic ntr-un amendament stabil pentru mbun t irea calit ii i fertilit ii solului. n timpul compost rii, microorganismele folosesc materia organic pe post de surs de hran , producnd c ldur , dioxid de carbon, vapori de ap i humus ca rezultat al activit ii i cre terii lor furtunoase. Cnd sunt aplicate i combinate cu solul, humusul poate induce o bun structur a solului, poate mbun t i capacitatea de men inere a apei i substan elor nutritive i poate ajuta la controlul eroziunii. Humusul reprezint aproximativ 60% din compostul final. O plaj larg a materialelor organice ca resturile menajere, ngr mintele i resturile de mncare sunt folosite n producerea compostului. Materialele folosite pentru hr nirea microorganismelor sunt numite resurse de hran pentru compost. Parte a I-a a acestor materiale se adreseaz procesului de compostare i sunt asociate microorganismelor. Partea a II-a astfel se adreseaz modului cum compostul contribuie la hr nirea solului de suprafa i s n t ii plantelor n general.

5.1.

Tipuri de microorganisme implicate

Microorganismele care intervin n procesul de compostare sunt: Bacterii Ciuperci Actinomicete Alge Protozoare Cianofite (alge bleu+verzi). Majoritatea microorganismelor responsabile pentru pentru formarea compostului sunt aerobe, prin faptul c ele necesit sau lucreaz n prezen a oxigenului. Multe dificult i asociate cu compostarea pot fi urmate de insuficien a nivelului de oxigen pentru a se efectua descompunerea compostului. Microbii compostului de asemenea necesit un mediu umed pentru c ei tr iesc n peliculele de ap din jurul particulelor de materie din compostul organic. De la 50 pn la 60 procente umiditate este optimul. n continuare se prezint cteva genuri de microorganisme care particip la procesul de compostare:BACTERII: Pseudomonales Hypomicrobiales Eubacteriales (adev rate bacterii) Toate organotrofele Azotobacteriaceae Rhizobacteriaceae Achromobacteriaceae Enterobcteriaceae Lactobacillaceae Corynebacteriaceae FAMILII: GENURI: Pseudomonas, Nitrosomonas, Nitrobacter, Thiobacillus, Vibrio, Acetobacter...; Hypomicrobium; Azotobacter, Beijerinckia (fixatoare libere ale azotului atmosferic); Rhizobium (simbiotice pe r d cinile mai multor familii de plante; fixatoare de azot); Achromobacter, Flavonobacterium; Escherichia, Proteus, Aerobacter, Serratia; Streptococcus, Lactobacillus, Staphylococcus; Corynebacterium, Arthrobacter;

19

Bacillaceae ACTYNOMICETE: Micobacteriaceae Actynomycetaceae Streptomycetaceae CIUPERCI: SYPHOMYCETES Mixomicete din ordinele: Myxomycetales i Acrasiales Ordine vecine: Chytridiales, Blastocladiales, Monoblepharidales Oomicete: Peronosporales EUMYCETES = SEPTOMYCETES Zigomicete: Mucorales Entomophtorales Ascomicete: (circa 30 000 specii) Protoascomicete (drojdii) Euascomicete (mucegaiuri)

Bacillus, Clostridium; Mycobacterium; Nocardia, Pseudonocardia; Streptomyces, Micromonospora, Thermonosphora, Thermopolyspora, Thermoactynomyces... Myxococcus Diferite genuri n materiile organice n descompunere. Parazite ale celulelor sau reziduurilor din ap sau soluri adesea umede. Albugo, Pytium, Plasmopara, Phytophtora. Numeroase mucegaiuri prezente n toate substraturile vegetale nainte de compostare: descompun materia organic (amidon i celuloz : Mucor, Rhizopus...) Parazite ale insectelor i plantelor. Lipomyces, Candida, Torula, Thodotorula, Cryptococcus, Torulopsis ... Penicillium, Aspergillus, Chaetonium, Sclerotinia, Bothritis, Fusarium, Trichoderma, Odium ... (humificatoare i mineralizatoare, antibiotice ...) Coprinus pe composturi.

Bazidiomicete (Ciuperci)

Rela ii nutri ionale dintre grupurile de microorganisme i mediu n composturile n evolu ie sunt prezentate n schema de mai jos.

VIRUSURI:

Paraziteaz bacteriileMaterii organice ale substraturilor (Heterotrofe)

Surs# de carbon

Gaz carbonic lacunar sau carbona i (Autotrofe) Materii organice azotate ale substratului (Heterotrofe)

BACTERIISurs# de azot

Azot mineral: amoniac, nitra i, nitri i, azot gazos (Autotrofe)

20

Dup func iile lor biochimice microorganismelor din composturi se pot clasifica astfel: GrupaB, Act, C B, Act, C B, Act, C Act, C C, Act, Act, C B B B B B B

Nivelul de ac$iuneCiclul carbonului Amilolitice Pectinolitice Hemicelulolitice Celulolitice aerobe i anaerobe Lignolitice Chitinolitice Ciclul azotului Fixatoare de azot libere aerobe i anaerobe Proteolitice Amonificatoare Nitrificatoare Denitrificatoare Ciclul sulfului Mineralizatoare ale sulfului

Realizeaz# transformareaAmidonului Pectinelor Hemicelulozelor Celulozelor n aerobioz Ligninelor Chitinelor

i n anaerobioz

Azot gazos n compu i celulari azota i Proteine, polipeptide n aminoacizi Aminoacizi, uree, acizi nucleici n amoniac Amoniac n nitri i i apoi n nitra i Nitra i i nitri i n azot gazos Molecule organice sulfurate n sulfa i

Act: actinomicete; B: bacterii; C: ciuperci.

Nevoia microorganismelor de compostare este reg sit pretutindeni n mediul nconjur tor. Ele sunt prezente n hran precum i n ap , aer, sol i combina ia hran i compost sunt expuse n timpul procesului. Aceste surse asigur o mare diversitate microorganismelor, care ajut la men inerea unei popula ii microbiene active n timpul procesului chimic i fizic de compostare dinamic , ca modific rile disponibilit ii de pH, temperatur , ap , materie organic i nutrimente. Numai n ocazii rare ad ugarea microorganismelor va fi prevenit (vezi capitolul Inocularea compostului). Componentele microbiologice ale compostului constau din bacterii i ciuperci. Datorit naturii lor unice, actinomycetes sunt tratate aici ca a treia component microbiologic , de i n prezent actinomycetele sunt un tip particular de bacterii.

5.1.1. Bacteriilen ceea ce prive te bacteriile, acestea sunt ntotdeauna prezente n compost; sunt dominante din punct de vedere cantitativ i calitativ; au o cre tere foarte mare n condi ii de C/N sc zut i umiditate ridicat ; au un spectru larg de activitate n condi ii variate de pH, mai ales pe substraturi proaspete; num rul de specii poate fi cuprins ntre 800 i 1000, cel pu in. Cea mai numoeroas component biologic a compostului o reprezint bacteriile. Cu toate c ele de obicei pot dep i 1 bilion de microorganisme pe gramul de sol, bacteriile (cu excep ia actinomycetelor) nu contribuie prea mult la ntregul proces microbiologic precum ciupercile datorit dimensiunilor lor mici. Cu toate acestea, bacteriile (cu excep ia actinomycetelor) exist ca indivizi i nu formeaz filamente, ele de asemenea contribuie la stabilizarea agregatului prin excre ia a 2 componente organice care leag materia organic adiacent i particulele de sol mpreun . Bacteriile sunt n mod obi nuit asociate cu consumul materiei organice u or degradabile. Ele reprezint popula ia dominant din ntregul proces de compostare, unde actinomycetele i ciupercile sunt de obicei proliferate n stagiile urm toare.

21

5.1.2. Ciupercile Ciupercile sunt dominante dac C/N este ridicat i particip la degradarea celulozei i a ligninei; cantitatea de biomas reprezentat de aceste microorganisme este superioar celei a bacteriilor; sunt rezistente la umiditate sc zut i manifest toleran la pH variabil (2+9); num rul lor cuprinde cteva zeci de mii de specii. Ciupercile formeaz zone individuale sub form de filamente lungi numite hyphae. Hyphae-le ciupercilor sunt mai mari dect actinomicetele i pot fi mult mai u or v zute cu ochiul liber. Ele p trund prin materialul compostului descompunnd mecanic i chimic cea mai recalcitrant frac iune de materie organic precum lignina i celuloza. Hyphae-le ciupercilor stabilizeaz fizic compostul n mici agregate, asigurnd compostului o drenare i o aerare mbun t it . Ciupercile num r ntre 0,01 i 1 milion de propagule pe gramul de sol. Aproximativ 70.000 de specii diferite de ciuperci au fost descrise n ntreaga lume, dar o estimare de 1 milion de specii sunt nc nedescoperite i nedescrise. Din punct e vedere ecologic, ciupercile joac un rol vital n descompunerea materiilor plantelor moarte. 5.1.3. Actinomicetele Actinomicetele atac substan ele nedegradate de bacterii i ciuperci (ex. chitine); fiind neutrofile, ele tolereaz o reac ie u or bazic i sunt pu in competitive vis--vis de alte grupe. Ele se dezvolt n condi ii dificile, precum faza final a matur rii. Din totalul de biomas pe care l alc tuiesc, 90% este reprezentat de specii din genurile Streptomyces i Nocardia. Densitatea lor este de 3 - 15 ori mai sc zut dect cea a bacteriilor. Actinomicetele determin mirosuri aromatice (p mnt proasp t arat). Sunt reprezentate de cteva zeci de specii. n timp ce actinomicetele sunt vizualizate asemeni ciupercilor prin aceea c ele au re ele de celule individuale care formeaz filamente sau fascicule, ele sunt de fapt un tip de bacterii. Aceste filamente permit unei colonii de actinomicete s se r spndeasc prin gr mada de compost, unde ele sunt de obicei asociate cu descompunerea componentelor cele mai recalcitrante. Actinomicetele num r ntre 0,1 i 10 milioane de propagule pe gramul de sol. Filamentele lor contribuie la formarea de agregate organice stabile de compost final. Actinomicetele sunt tolerante la condi ii de umezeal sc zute dect alte bacterii i sunt responsabile de producerea de geosmin, un produs chimic asociat cu mucegaiul tipic, practic mirosul compostului. 5.2. Fazele compost#rii ,i microorganismele specifice

5.2.1. Stadiile procesului de compostare n timpul diferitelor stadii, temperatura i disponibilit ile nutritive variaz i afecteaz tipurile i num rul microorganismelor care se dezvolt . Ini ial, gr mada este la temperatura mediului ambiant. Materialul compostat se nc lze te prin plaja de temperatur mesophilic (50o 105oF), astfel microorganismele devin mult mai active. n curnd, activitatea 22

microbian ridic temperatura gr mezii la temperatura thermophilic (106o 170oF). Acesta este considerat cel mai productiv stadiu al procesului de compostare. Stadiul ini ial. Procesele de transport i manipulare ale materiei prime pentru compost expun materia organic la surse adi ionale de microorganisme, toate acestea putnd contribui la ini iarea procesului de compostare. Ini ial, mezofilul predomin i ac ioneaz pentru descompunerea zaharurilor rapid degradabile, proteinelor, amidonurilor i gr similor g site n mod curent n materiile prime nedigerate. Disponibilitatea substan elor organice u or degradate activeaz nmul irea microorganismelor cu cre tere rapid , respectiv bacteriile. Bacteriile mezofile domin astfel descompunerea ini ial . Aceste bacterii elibereaz c ldur de la baza depozitelor de materie organic u or degradat . Aceast c ldur ncepe s ridice temperatura n gr mad , datorit capacit ii mari de izolare a unei astfel de gr mezi. n numai cteva ore temperatura gr mezii de compost poate ajunge la peste 41C, pragul termofil. Stadiul activ. Odat ce compostul ajunge la o temperatr nalt , microoganismele termofilee ncep s domine comunitatea bacterian . Stadiul activ este de obicei stadiul n care marea parte a materiei organice este transformat n bioxid de carbon i humus i n care popula ia de microorganisme cre te. Popula ia termofil continu s genereze i mai mult c ldur prin descompunerea materiei organice r mase. Datorit limit rilor tehnice de izolare, laboratoarele de studiu au doar posibilitatea de a izola numai cteva tipuri de bacteriii din stadiul termofil (Bacillus, Clostridium, i Thermus). Astfel, multe microorganisme sunt nc nedescoperite i nedescrise. ntr-o gr mad de compost ventilat corect, temperatura va fi men inut ntre aproximativ 55 C i 68 C. Din fericire, patogenii de genul viru i umani i bacterii infec ioase sunt de obicei incapabile s reziste ntr-un mediu a a ostil. Temperatura nalt va asigura o tranformare rapid a materiei organnice n timp ce, simultan, asigur condi ii optime pentru distrugerea patogenilor umani i ai plantelor precum i semin ele de buruieni. Datorit faptului c gr mada de compost este mai rece n partea dinspre exterior, o amestecare periodic a p r ii exterioare spre interior este esen ial pentru omorrea patogenilor i a semin elor de buruieni. Amestecarea sau r sturnarea gr mezii, de asemenea, ajut la ventilarea ei prin m rirea num rului i m rimii porilor de aer. Acest lucru este important pentru c ntr-o gr md de compost neventilat temperatura poate dep i 71 C, stopnd efectiv ntreaga activitate microbian . Porii de aer servesc, de asemenea, ca pasaje pentru oxigen, pentru ca acesta s intre n gr mad . Microbii au nevoie de oxigen pentru a dezmembra materia organic . Supranc lzirea. Dac o gr md se supranc lze te, dep ind circa 77 C, majoritatea microbilor vor fi distru i i activitatea microbian va nceta teoretic. Microorganismele supravie uitoare sunt acelea capabile s supravie uiasc sub form de spori. Sporii vor germina cnd gr mada de compost va reveni la o temperatur favorabil . Ace ti spori au o structur cu pere ii gro i care este format la microorganismele ce tr iesc n stres, precum frigul, c ldura, seceta i condi iile de hran pu in . Dup supranc lzire, gr mada de compost se va r ci spre stadiul mezofilic, necesitnd activitt i ale microorganismelor mezofilice de a readuce gr mada la condi iile teromifile. Dac gr mada de compost este s rac n substan e organice imediat utilizabile, este posibil ca gr mada s nu poat suporta activitatea microbian necesar pentru a reveni la condi iile termofile. n acest caz, este posibil s fie necesar s fie suplimentat compostul cu materie prim pentru a asigura degradarea maxim i distrugerea tuturor patogenior. O gr mad de compost supranc lzit poate reveni la temperatura termofilic prin germinare i activitatea microorganismelor formatoare de spori i prin infiltrarea microorganismelor dinspre exterior unde temperatura este la extrem . 23

Stadiul de conservare. O func ionare adecvat a gr mezii de compost o va epuiza de majoritatea substraturilor organice degradabile l snd ceva celuloz , dar n principal materiale de genul lignin i humus. Bacteriile sunt n general considerate mai pu in experte n metabolizarea acestor compu i r ma i. Consecvent, popula iile de bacterii vor declina n num r comparate cu ciupercile i actinomicetele. Datorit faptului c mai pu in c ldur este generat n acest punct, temperatura gr mezii de compost va sc dea u or spre temperaturile mezofilice. Odat cu ntoarcerea la condi iile mezofilice, va ncepe stadiul final de conservare al compostului. n timpul stadiului de conservare, predomin popula iile de ciuperci i actinomicete, n timp ce popula ia de bacterii va sc dea oarecum. Ciupercile i actinomicetele se nmul esc pe materia organic mai pu in degradabil r mas precum chitina, celuloza i lignina. Ace ti compu i sunt mai persisten i pentru c sunt insolubili n ap i datorit m rimii i complexit ii lor chimice, nu pot trece n celula bacteriilor. Astfel, degradarea acestor componente necesit folosirea de enzime extracelulare. Odat ce componentele organice complexe sunt sparte n forme mai mici i solubile, ele pot intra n celule i pot fi folosite ca hran i surs de energie pentru microorganisme. Microbii capabili s produc enzime extracelulare potrivite s rup materialele rezistente vor avea un avantaj selectiv n acest punct n procesul de compostare. O nou tr s tur a multor enzime comune extracelulare la ciuperci este aceea c ele sunt capabile s descompun o gam larg de compu i care altfel ar cere cteva enzime specifice, o caracteristic ce nu este n mod curent g sit ntr-un singur microorganism. Ciupercile, de i cresc i se reproduc mai ncet dect bacteriile cnd hrana este disponibil , sunt mai potrivite pentru valorificarea mediului bogat n complexe organice recalcitrante ca acelea g site n compost n faza de conservare. Procesul de conservare poate varia ca durat ; o perioad de conservare mai mare garanteaz mai mult siguran c compostul este eliberat de patogeni i fitotoxine. Dac compostul este incomplet conservat (instabil), el men ine o activitate microbian ridicat , ducnd la cre terea consumului de oxigen. Cnd un compost instabil este aplicat n cmp, el poate astfel s scad rezerva de oxigen disponibil pentru plantele principale. Mai mult, un compost nematurat poate con ine un nivel ridicat de materie organic solubil (acizi organici), care pot duce la probleme de toxicitate pentru aplicarea n horticultur , cum ar fi n cazul germin rii semin elor diferitelor r saduri. Prin continuarea stadiului de conservare, se realizeaz o ad ugare gradual a procentului de humus. Humusul reprezint o clas complex de elemente chimice care rezult din degradarea incomplet a materiei organice. Humusul este printre cei mai rezisten i compu i la degradarea din natur . Este de asemenea unul dintre mecanismele principale pentru re inerea nutrimentelor (ex. azot, fosfor) i a micronutrimentelor (ex. cupru, zinc, fier, mangan, calciu) n sol. Datorit faptului c compu ii humici re in micronutrimentele i apa n sol att de bine, ei sunt de obicei locul pentru activitatea biologic intens , incluznd microorganismele, protozoarele, nevertebratele (viermi) i plantele inferioare.

6. Compostarea n#molului de epurare ,i importan$a agen$ilor de volumNumeroase materiale pot fi folosite ca i substrat n procesul de compostare a n molurilor de epurare. n func ie de disponibilitatea acestor materiale utilizate ca agen i de volum ca i de tipul n molului de epuare, de-a lungul timpului au fost folosite diferite metode de compostare. Compostul poate fi produs plecnd de la n mol de epurare presat i de euri verzi i lemnoase (Lazzari i col., 1999) sau de la un amestec de rumegu de lemn (17 %), n mol de epurare (21 %) i de euri municipale (62 %) (Aggelides i Londra, 1999). Rumegu ul i

24

tala ii de lemn ofer condi ii ideale ca i agen i de volum (Laos i., 2002). Rumegu ul de lemn previne formarea masivelor de material ceea ce permite ameliorarea porozit ii i a circula iei aerului n gr mada de compost. De asemenea, rumegu ul contribuie cu numeroase macro- i micro- nutrimente la mixtura de compost. Aspectele negative ale aportului de rumegu sunt legate de o conductivitate electric ridicat (CE), de prezen a dioxinei i de raportul C : N. Toate acestea necesit urm rirea atent n timpul procesului de compostare i luarea m surilor corespunz toare (Hackett i col., 1999). Co-compostarea n molurilor de epurare deshidratate stabilizate anaerob, reziduuri solide, cu frac iunea organic a de eurilor municipale solide face s creasc con inutul n substan e humice n produsul final. N molurile de epurare deshidratate stabilizate anaerob, reziduuri solide, sunt suple i se preteaz la tratarea prin compostare datorit raportului mic C/N. Con inutul n materie organic al n molului de epurare este mic (45,10 % i 24,10 %, respectiv), fa de frac iunea organic a de eurilor municipale solide. Din aceast cauz , este necesar co-compostarea frac iunii organice a de eurilor municipale solide care are con inuturi mari n materie organic , substan e humice, raport C/N, lignin i celuloz fa de n molurile de epurare(Zorpas i col., 2000). Alte materiale, precum zeoli ii naturali (clinoptilolit) sunt folosite ca i agen i de volum deoarece sunt capabile capabile s creasc porozitatea substratului i s amelioreze procesul de compostare i biodegradarea materiei organice. Compostarea poate concentra (Cr, Mn, Ni, Pb, Zn) sau dilua (Cu, Fe), metale grele prezente n n molul de epurare. Zeolitul natural are capacitatea de a schimba sodiul i potasiul. Crescnd con inutul n zeolit, concentra ia tuturor metalelor grele din compost scade i concentra ia n sodiu i n potasiu cre te (Zorpas i col., 2000). Materiile vegetale reziduale bogate n substan e celulozice (paie, frunze uscate, vreji i alte resturi vegetale), folosite ca agen i de volum pentru compostarea n molului de epurare, sunt foarte u or descompuse i mineralizate de microorganismele din sol, iar solul r mne s rac n carbon organic. Cercet rile recente sugereaz folosirea unor agen i de volum boga i n lignin , precum rumegu ul de lemn sau chiar tala ii i toc tura de lemn provenid de la t ierea arborilor. Aceasta pentru a permite sechestrarea carbonului n sol pentru a-l transforma n suport nutritiv pentru microorganisme i suport organic pentru diferi i compu i care se pot combina cu materia organic , iar n felul acesta diminundu-se riscurile de levigare. Cercet ri efectuate n ara noastr au pus n eviden valoarea rumegu ului ca agent de volum pentru compostarea n molului de epurare, care cap t o mult mai bun omogenitate i capacitate de aerare pe durata compost rii. Pe de at parte, compostul din n mol de epurare i rumegu aamelioreaz propriet ile fizico-chimice ale solului (Vjial i col., 2004, 2003, 2002).

7. Riscuri ale composturilor ,i ale dejeciilor de la animaleBioaerosolii. Bioaerosolii pot invada i afecta oamenii. Inhalarea de praf din materii organice poate cauza probleme respiratorii. Cele trei boli importante cauzate de bioaerosoli sunt inflamarea, alergia i infec ia (Epstein, 1997). Bioaerosolii de mare interes n rela ie cu compostarea sunt ciupercile Aspergillus fumigatus, endotoxinele i praful organic. Aspergillus fumigatus este termotolerant i astfel supravie uie te la temperaturile nalte normale ob inute n timpul compost rii. Este omniprezent i este asociat cu descompunerea materiei organice i solului oriunde n lume. A fost g sit n oameni, plante conservate, praf, parcuri, lemn i resturi de lemn, paji ti, compost, medii agricole i n multe alte loca ii comune (Millner i al., 1994; Epstein, 1997) i astfel, va fi g sit n opera iile de compostare ale materiilor prime care nu sunt verzi.

25

Endotoxinele sunt stabile la temperatur , complexe macromoleculare fosfolipidepolizaharide-proteine. Ele sunt o parte a peretelui celular a bacteriilor gram-negative i sunt astfel omniprezente de cnd bacteriile gram-negative sunt n mediu. Praful organic con ine endotoxine. Principala ngrijorare este pentru muncitori odat ce ei sunt expu i mult mai frecvent i la concentra ii mult mai mari dect publicul larg. Aspergillus fumigatus pot fi colectate folosind modelul lui Anderson. M sur torile sunt de obicei f cute n cteva loca ii deodat mpotriva vntului i n sensul vntului n timpul diferitelor opera ii de compostare. Emisiile de bioaerosoli pot fi datorate compost rii sau mut rii de material. Studii efectuate asupra acestor materiale la finele tratamentelor i n cmpurile experimentale au indicat c materiile prime (dejec ii de la animale) pot servi ca surse importante de de contaminare fecal pentru apele recreative i rezervele de ap (Kay i al., 1999; Vinten i al., 2002). Posibila importan a acestei c i pentru transferul patogenilor este ilustrat prin faptul c exist de aproximativ de 30 de ori mai multe rezerve de ngr minte reciclate pentru cmpul agricol dect biosolide, cu rezerve de ngr minte aplicate pe 3,9 milioane de ha pe an i biosolide aplicate pe 80.000 ha (Nicholson i al., 2002). A existat o mare cre tere a num rului de cazuri raportate de boli cauzate de hran n ultimii 20 de ani, n principal datorit Salmonella, Campylobacter, producerii verocytoxin Escherichia coli i Listeria (Pell, 1997; Jones, 1999). De i este foarte dificil de determinat calea exact a infec iei, un num r semnificant din aceste cazuri implic o contaminare cu hran sau cu ap . Aceasta poate fi datorit n parte datorit contamin rii hranei n timpul produc iei ini iale i folosirii n cadrul fermelor a ngr mintelor animale con innd microorganisme patogene poate fi una din c ile posibile de contaminare. ntr-un studiu recent pe aproximativ 1000 de probe de de euri luate din ntreaga Mare Britanie 5,5% din probe au con inut Salmonella, 15,3% au con inut E. coli 0157, 16,7% au con inut Campylobacter, 29,4% au con inut Listeria (Hutchinson i al., 2002). ngr mintele solide ofer cea mai bun oportunitate pentru controlul patogenilor folosind depozit rile pe termen lung. P strarea ndelungat a ngr mintelor ncurajeaz formarea condi iilor termofile n care reducerea concentra iei de patogeni poate ajunge s varieze ntre 2 i 6 log reduceri (principiul dilu iilor de o zecime n realizarea solu iilor pentru determinarea indicatorilor fecali) n indicatorul num rului de E. coli (Nicholson i al., 2002). La acest lucru se poate ajunge cel mai bine cu un cost minim dac ngr mntul este depozitat pe termen lung n cmp (de i precau iile ar trebui s fie luate pentru minimalizarea riscului de poluare a apei). R sturnarea i amestecarea ngr mntului ar trebui s ncurajeze la promovarea condi iilor termofile. O perioad de depozitare de o lun este de preferat s fie adecvat pentru a asigura eliminarea majorit ii patogenilor. Tratamentul n molului este mult mai problematic pentru c op iunile precum mpr tierea pe cmp sau digestia anaerob sunt costisitoare (Nicholson i al., 2002).

8. Metode de determinare a maturit#$ii compostuluiNu exist o conven ie general de definire a stabilit ii i maturit ii. Stabilitatea este de obicei definit ca un stagiu n procesul de compostare, sau ca o rat a activit ii. Maturitatea compostului este de obicei asociat cu calitatea de a fi gata a materialului pentru inten ia sa de folosire (agricultur , horticultur , pentru mpr tierea pe cmp). ADAS a preluat recent o evaluare a op iunilor i cerin elor pentru testarea stabilit ii i maturit ii composturilor naintat de WRAP i se a teapt s fie publicat pe website-ul WRAP n februarie 2003. Stabilitatea compostului este o caracteristic important i sub anumite condi ii, imature, composturile slab stabilizate pot cauza probleme. Descompunerea activ continuat cnd 26

aceste composturi sunt ad ugate n sol sau medii de cre tere pot reduce concentra ia de oxigen din sol, pot reduce disponibilitatea de azot sau pot duce c tre producerea de produ i fitotoxici (Brinton i Evans, 2001). Asigurarea stabilit ii compostului reduce de asemenea poten ialul recoloniz rii materialului de c tre patogeni umani precum Salmonela spp. Au fost desf urate astfel teste pentru evaluarea maturit ii materialelor compostate i multe ri au la fa a locului unele forme de m surare pentru stabilitate ca parte a standardelor compostului (Hogg i al., 2002). Oricum, nu exist o conven ie clar care s se apropie de cea mai bun variant . Metodele includ germinarea semin elor i cre terea plantelor, acumularea de c ldur pe care materialele o pot produce ntr-un spa iu nchis (testul auto-nc lzirii sau Rottegrad), sau prin m surarea respira iei microbiene n compost prin m surarea consumului de oxigen sau producerea de bioxid de carbon. Brinton i al. (2001) a raportat c acizii organici volatili i respira ia folosind tehnici CO2 bine corelate cu germinarea de col una i container de cre tere a plantelor. Efectele amoniacului i acizilor organici volatili au fost mai puternice la stagiile de apari ie a r d cinilor n timp ce efectele consumului de oxigen i sulfid au durat mai mult. Autonc lzirea a fost corelat cu germinarea i cre terea numai peste o anumit valoare limit . Ei au sugerat c maturitatea este cel mai bine indicat de doi sau mai multe analize nerela ionate. Stabilitatea este normal atins de sfr itul fazei de compostare gestionat activ. Perioada necesar pentru a ajunge aici va depinde de tipurile de materii prime i de gestionarea procesului de compostare.

7.1.

Riscuri patogene pentru calitatea composturilor

n timp ce majoritatea patogenilor sunt redu i semnificant n timpul procesului de compostare, c iva pot supravie ui. Unul dintre ace tia, ciuperca Aspergillus fumigatus este o grij primordial numai pentru anumi i indivizi sensibili expu i n timpul procesului de compostare (mai repede dect un patogen entiric poate contamina resturile de mncare). Aspergillus fumigatus poate infecta c ile respiratorii ale omului cnd sporii sunt inhala i. Infec ia rezultat , numit aspergillosis este pentru nceput o problem a indivizilor imunocompromi i, o problem specific oamenilor cu pu ine globule albe n snge. Aspergillus fumigatus nu este n nici un caz specific n compost. Este foarte r spndit n mediu, se g se te n sol, ap i pe alocuri n tulpinele plantelor. Materia bogat n celuloz , precum paiele de fn sunt predispuse s con in aceast ciuperc . Pentru c Aspergillus fumigatus se mpr tie prin aerul inhalat i compostul nu este singura surs a acestui patogen comun, precau iile mpotriva lui sunt directe. Cantit i semnificante de praf din sol, materia plantelor descompuse sau compostul ar trebui s nu fie inhalate, n special de indivizii cu imunitate sc zut . Hrana nu este considerat a fi o metod semnificant pentru infec iile cu Aspergillus fumigatus. Ciuperca, care n mod normal cre te pe materia n descompunere mai degrab dect pe recolte s n toase, nu afecteaz calitatea recoltei. Un raport din 1999 preg tit de departamentul de s n tate din California trateaz riscurile de s n tate asociate cu Aspergillus fumigatus g site la opera iile de compostare. Raportul, Bioaerosols and Green-Waste Composting in California este ar tat la sfr itul acestei lucr ri. Al i c iva microbi de ngrijorare patogen pot cre te n mediu, dar n general nu n condi iile termofile. Acestea includ anumite specii de Salmonella, coliformi enterici i mucegaiuri. n cazurile unde c iva patogeni, ca Salmonella, supravie uiesc procesului de compostare, cei mai mul i microbi folositori g si i n compost exclud oportun patogenii prin ocuparea spa iilor ecologice disponibile i prin pr darea lor. n lucrarea Salmonella 27

elimination During Composting of Spent Pig Litter, S. M. Tiquia i col. au comparat compostul din de euri de porc i compostul pentru ghivece din comer i au g sit c n compost este un con inut semnificativ mai redus Salmonella. n trecut, unii fermieri au aplicat ngr mnt necompostat i biosolide bine digerate pe cmpurile lor. C iva patogeni sunt capabili s se reproduc n afara unei gazde; mul i vor pieri ntr-un mediu deschis datorit temperaturilor instabile, o surs de hran nesigur sau dificult i n expunerea la radia ia solar . Al i factori de limitare a patogenilor includ condi ii de umezeal nefavorabile sau alte activit i antagonice ce n mod natural apar n fauna i microbii solului. Mul i patogeni se pot ap ra singuri de mediu pentru luni pn la ani prin ncapsularea lor n chisturi sau spori i intrarea ntr-un stadiu de dormita ie. nveli ul rezistent ce nconjoar aceste structuri asigur protec ie fa de mediu pn ce o gaz este ntlnit . Chiar i n form de spori, num rul lor va sc dea i vor atinge limite inferioare. Tabelul 4 nsumeaz timpii maximi i tipici de supravie uire a patogenilor n sol i lipi i de tulpina unei plante. De notat c patogenii alipi i la p r ile plantelor expuse sunt inactiva i mult mai rapid dect cei din sol. Din acest motiv, pericolul transmiterii patogenilor de la ngr mintele neprelucrate este considerat a fi mult mai mare pentru principalele recolte, cum ar fi morcovii, dect pentru recoltele urm toare, cum ar fi varza. Alegnd compost n locul ngr mntului neprelucrat reducem ngrijorarea pentru patogeni la ambele culturi. Tabelul 4: Timpii de supravie uire ai patogenilor pe tulpinile plantelor i n sol Tipul patogenului Bacterie Virus Protozoa czsts Ou de helmint Patogeni n sol Maxim obs. 1 an 1 an 10 zile 7 ani Usual maxim 2 luni 3 luni 2 zile 2 ani Patogeni n plante Maxim obs. Usual maxim 6 luni 1 lun 2 luni 5 zile 5 luni 1 lun 2 zile 1 lun

Surs : U.S. EPA, 1992

n acesste condi ii, se poate aprecia c procesul de compostare este o cale efectiv de reducere a concentra iei patogenilor din ngr minte, resturile menajere i biosolide. Temperaturile ridicate din timpul compost rii omoar patogenii, iar microbii folositori n compost ajut la prevenirea recoloniz rii naturale a gr mezii de compost de c tre patogeni. Mult lume folose te materiale gata compostate f r s ia m suri speciale mpotriva mboln virii iar persoanele cu imunitate sc zut ar trebui s evite inhalarea prafului de compost. n ceea ce prive te patogenii plantelor, n contrast cu vasta literatur a supravie uirii patogenilor umani n timpul compost rii a de eurilor municipale i n molului de canalizare sunt foarte pu ine date referitoare la supravie uirea patogenilor plantelor n timpul compost rii (Bolen, 1985). Mult interes a fost canalizat c tre propriet ile compostului de suprimare a bolilor plantelor. n recapitularea literaturii, Bollen (1985) a concluzionat c ansa de supravie uire a patogenilor ciuperci este foarte mic . Chiar i patogeni precum Verticillum dahliae, a c rui form rezistent sclerotia care persist n sol pentru mai mult de 10 ani, este eradicat de compost (Yuen i Raabe, 1979). Nematode precum nematodul cartofului cyst par s fie foarte susceptibile la compostare, posibil datorit acizilor organici produ i (Bollen, 1985). Foarte pu ine date despre supravie uirea viru ilor plantelor indic faptul c ace ti patogeni sunt mult mai rezisten i la compostare dect ciupercile i nematodele (Bollen, 1985). Gale (2002) a raportat c a fost evident c unele nematode, spori din anumite plante patogene 28

ciuperci produc spori rezisten i i viru ii plantelor patogene pot supravie ui procesului de compostare. Cinci patogeni au fost identifica i ca fiind de o anume ngrijorare (Gale, 2002: Sclerotium cepivorum (putregaiul cepei albe) Plasmodiophora brassicae Polymyxa betae Virusul vrejului de cartof Virusul mozaicului pepenilor Bacillus species i antibioticii lor izola i din compost sunt cunoscu i c au activitate antifugal mpotriva fitopatogenilor ciupercilor (Phae i al., 1990). O recapitulare a supravie uirii patogenilor plantelor n timpul compost rii este n prezent preluat de HRI pentru WRAP (sit INTERNET), dar era nc n desf urare n timpul acestui raport.

9. Compostarea ,i mediul nconjur#tor9.1. Impactul asupra mediului nconjur#tor

Compostarea este un proces bazat pe un management al microorganismelor prezente n mod natural n materialele din de euri. Pe lng efectele pozitive i benefice ale acestui proces, exist un num r de poten iale impacturi negative asupra mediului. Materialele din de euri pot con ine n ele popula ii de organisme microbiene care sunt poten ial patogene pentru oameni, animale i plante. Acesta este n prezent un motiv mare de ngrijorare (Gale, 2002). Procesul de compostare poate genera produse care au posibile impacturi negative asupra mediului, n particular produsele gazoase. Amoniacul poate fi evaporat ca amoniu, eliberat din materialele bogate n N prin activitatea microbian acumulat n compost. Depinznd de condi iile REDOX, descompunerea microbian a materiei organice va conduce la producerea de CO2, N2O sau CH4 (Hellman i al., 1997). Toate aceste 3 gaze contribuie la efectul de ser , contribu ia lor efectiv la schimbarea climatului global difer . 9.1.1. Amoniacul Majoritatea ngr mintelor organice produse din de eurile industriale din Marea Britanie (aproximativ 90 milioane tone pe an) vin de la fermele de cre terea bovinelor (73 milioane tone pe an). Aceste ngr minte reprezint o resurs semnificativ de nutrimente de aproximativ 280.000 t de N, 50.000 t de P i 250.000 t de K (Smith i al., 2001). De asemenea, reprezint o important surs de materie organic . ngr mitele organice pot ac iona ca surs de poluare pentru ap i aer, cu o estimare de aproximativ 117.000 tone de emisii de amoniac din fermele de cre terea bovinelor (DEFRA, 2002a). Emisiile din cresc foarte mult, spre maxim, n primele cteva zile de depozitare, a a cum bacteriile fac temperatura s creasc . Multe din emisiile au loc n primele 30 de zile de depozitare, numai dac gr mada este r sturnat sau pentru ncurajarea compost rii. Ploile toren iale reduc emisiile prin ncetinirea procesului de compostare, dar poate m ri drenajul din gr mad i mi carea poluan ilor purta i de ap c tre sol. Poate exista un vrf al emisiilor de amoniac cnd gr mada este spart nainte de a fi mpr tiat pe teren. Fermele de vaci lapte sunt estimate s produc ngr minte organice astfel: aproximativ 65% dejec ii lichide i 35% ngr minte gunoi de grajd, iar cele de la cre terea bovinelor pentru carne pot rezulta 20% dejec ii lichide i 80% gunoi de grajd solid (Smith i al., 2001b). Managementul de eurilor organice din zootehnie pe baz de paie, se presupune a avea un impact mai redus asupra mediului nconjur tor spre deosebire n moluri, dar rezultatele preliminare din experimentele controlate sugereaz c totalul emisiilor de amoniu este similar 29

pentru ambele sisteme (Chambers i al., 1999). Resturile menajere din curtea fermei con in o mai mic propor ie de N solubil dect n molul de la animale (dejec ii semilichide colecatte n fose septice): Aceasta nseamn c nutrimentele sunt disponibile ntr-o rat mai mic pentru preluarea plantelor i de asemenea mai pu in susceptibile la filtrare (Smith i al., 2002). 9.1.2. Gazele cu efect de ser# CO2 este unul dintre produsele respira iei aerobe, dar n contrast cu CO2 produs de arderea c rbunelui, CO2 derivat din degradarea materialelor plantelor nu contribuie la nc lzirea global pentru c a fost anterior extras din atmosfer prin fotosintez . N2O este un produs principal al reducerii microbiene a NO3 n condi ii anaerobe (denitrificarea) dar, de asemenea, n aceea i m sur prin nitrificare. CH4 este un produs al reducerii microbiene a CO2 n condi ii anaerobe. Eliberarea de N2O i CH4 n atmosfer contribuie la dezvoltarea efectului de ser (Hellmann i al., 1997). Fluxul CH4 n atmosfer poate fi evitat dac materialul este subiectul unei digestii anaerobe n care CH4 este colectat i folosit ca surs de energie. Compostarea este un proces aerobic care depinde n esen de asigurarea de O2 pentru microorganismele din interiorul gr mezii, dar condi iile anaerobe pot ap rea n sistemele prost gestionate. Se poate concluziona astfel c sistemele de compostare aerob bine gestionate ar trebui s nu aib o contribu ie semnificativ la emisiile gazelor de ser , iar pe de alt parte, sistemele prost gestionate, care devin anaerobe, pot contribui la fluxul de N2O i CH4. Smith i al. (2001a) au analizat implica iile balan ei de carbon ale plajei op iunilor de management a de eurilor pentru de eurile municipale n UE ntre 2000 2002. S-a tras concluzia c sursa segreg rii de eurilor municipale solide a fost urmat de reciclare (pentru hrtie, metale, textile i plastice) i compostare sau digestie anaerob pentru de eurile ce putrezesc. Reciclarea hrtiei produce aproape cea mai mare reducere n fluxul efectiv al gazelor de ser . Vegeta ia i solurile absorb n mod curent aproximativ 40% din emisiile globale de CO2 n urma activit ilor umane. Aceasta a ridicat posibilitatea c i carbonul poate fi re inut prin crearea de gropi de carbon. Folosirea biode eurilor compostate n agricultur i horticultur poate, de asemenea, s mbun t easc con inutul n materie organic al solului i ca rezultat re inerea carbonului n sol. 9.1.3. Le,iile Cteva studii au ar tat c le iile produse din opera iile de compostare ale materiilor prime verzi i a celor care nu sunt verzi pot s con in concentra ii mari de patogeni, compu i organici, nutrimente i / sau metale, care pot influen a negativ calitatea apei (OECD, 2001). Pentru aceasta ar trebui implementate practici de management pentru a minimaliza surplusul de ap rezidual produs i ar trebui realizate i recomandate mecanisme de protec ie pentru a proteja resursele de ap . Compostul este un produs biologic care con ine o gam larg de microorganisme care sunt benefice pentru plante i pentru mediu. Materiile prime pentru comp