METODE DE TRATARE BIOLOGICĂ A DEŞEURILOR

Obiectivul: Valorificarea deşeurilor Îndepărtarea deşeurilor Deşeurile biodegradabile reprezintă un potenţial valorificabil ce poate fi utilizat ca

material în instalaţii de: Producere a compostului Fermentare

1. COMPOSTAREA

Este o metodă ecologică de procesare a deşeurilor agricole, agroalimentare sau menajere, prin transformarea lor într-un produs nepoluant numit compost, cu înaltă valoare nutritivă pentru plante şi cereale, respectiv un foarte bun amendament al stăriifizice şi chimice a solurilor.

Reprezintă totalitatea transformărilor fizice, chimice şi biochimice pe care le suferă deşeurile organice biodegradabile, de la forma iniţială şi până ajung în diferitestadii de humificare.

Este un proces biologic natural, aerob şi exoterm, în care microorganismele convertesc deşeurile organice biodegradabile în CO2, vapori de H2O şi un reziduu solid, stabil numit compost.

Presupune producerea a două procese biologice care se interpătrund şi intercondiţionează:- descompunere- sinteză

Compostarea se cunoaşte de un secol în urmă si a fost introdusă ca o necesitate de ordin igienic şi sanitar, produsul rezultat fiind deosebit de util în agricultură, horticultură şi grădinărit

- În SUA compostul este intens utilizat în legumicultură- În Europa un număr limitat de ţări folosesc compostarea pentru procesarea

unei cantităţi reduse de deşeuri menajere- în Spania circa 21% din cantitatea totală de deşeuri organice este

compostată- în Portugalia 10%- în Danemarca 9%- în Franţa 6%- foarte puţin în Olanda, Germania şi Italia

Acest fapt se datorează dificultăţii de a găsi pieţe de desfacere pentru compost (costul ridicat al transportului)

Revigorarea acestei metode va fi o consecinţă a faptului că:- neutralizarea deşeurilor menajere prin compostare este cu mult mai ieftină decât cea prin stocare în depozite ecologice controlate sau incinerare- utilizarea compostului în agricultură determină o creştere a producţiei la hectar cu 15%

1

Materiale care pot fi compostate:- Deşeuri menajere separate la sursă – în cazul deşeurilor alimentare,

deşeurilor animaliere şi vegetale neprelucrate, dar şi prelucrate.- Deşeurile alimentare au proprietăţi deosebite sub aspectul folosirii lor ca

materie primă pentru compostare, datorită umidităţii ridicate şi a structurii fizice reduse, fiind de importanţă majoră amestecarea lor cu deşeuri compostabile (rumeguş, deşeuri de grădină, paie) acestea având rolul de a absorbi o parte din excesul de umiditate şi de a oferi structură materialului. Pentru a preveni mirosurile (în special NH3) este necesară o grămadă de compostare bine aerată şi lipsa staţionării apei.

- Deşeuri de grădină sau din parcuri – reprezintă biomasă vegetală, dar sunt adecvate doar pentru compostare după mărunţire. Deşeurile din iarbă sunt pentru producerea de biogaz.

- Dejecţii animaliere – solide sau lichide. Cele solide sunt amestecate cu paie de grajd.

- Nămoluri de la staţiile de tratare a apei uzate – conţin materie uscată (3- 40)% în funcţie de concentrarea nămolului.Utilizarea ulterioară a compostului obţinut depinde de provenienţa apelor uzate şi de metoda de compostare.IN CONCLUZIE: Deşeurile, utilizate la compostare, trebuie sa aibă o componenta preponderent biodegradabila si un conţinut mic de elemente nocive.Deşeurile principale ce pot fi utilizate sunt:- fracţia biodegradabila din deşeurile menajere si asimilabile;- deşeuri de gradina si parcuri;- deşeuri din pieţe;- resturi biodegradabile din industria alimentara;- nămol orăşenesc.Aceste fracţii de deşeuri biodegradabile reprezintă de la 50 la 60% din totalul deşeurilor municipale.

2

Factorii care influenţează procesul de compostareCompoziţia reziduurilor – este factorul cel mai important în declanşarea procesului de fermentare.- Dacă deşeurile menajere sunt bogate în substanţe organice (care fermentează uşor) iar temperatura mediului este potrivită, procesul de compostare se declanşează rapid şi se desfăşoară corespunzător dacă, in plus, este bine condus prin introducerea cantităţii necesare de aer.- Dacă deşeurile menajere sunt sărace în substanţe organice, în special în perioada de iarnă, fermentarea este întârziată şi introducerea de aer suplimentar (care este rece) nu face decât să dăuneze procesului de fermentare.

Conţinutul de umiditate al deşeurilor.- Lipsa apei blochează activitatea microorganismelor, respectiv a procesului de descompunere.- Prea multă apă determina ca o categorie de microorganismele să nu poată supravietui.- Umiditatea trebuie să fie în concordanţă cu conţinutul de materii organice al deşeurilor menajere.- 45% umiditate dacă conţinutul de materii organice este mai mic de 50%- (50-55)% umiditate pentru un conţinut de materii organice mai mare de 50%

Concentraţia oxigenului- Compostarea poate avea loc în condiţii aerobe (necesitând oxigen liber) sau anaerobe (fără oxigen liber)- Compostarea aerobă este mult mai rapidă (10-20 de ori) decât cea anaerobă.- Compostarea anaerobă tinde să genereze mirosuri mult mai accentuate comparativ cu cea aerobă, deoarece în timpul compostării se produc diferite gaze (H2S, CH4, amine)- Debitul specific de aer, care asigură oxigenul necesar pentru fermentarea deşeurilor menajere preparate mecanic este de (4,5 – 5) litri aer/ ora pentru 1kg de materie uscată (la deşeuri cu umiditate de 45%)- Se recomandă ca acolo unde este posibil, cantitatea de aer real introdusă să fie mai mare decât cea minimă necesară procesului de fermentare- Introducerea aerului se poate face prin întoarcerea grămezii (manuală sau mecanizată) sau prin aerare forţată

Temperatura la care se desfăşoară procesul, depinde de modul în care căldura generată de microorganisme este compensată de pierderea de căldură prin aerare controlată, răcirea suprafeţelor şi pierderi de umiditate. Cele mai frecvente temperaturi de compostare sunt între 49 – 590C.- Temperaturi mai mici de 490C determină încetarea proliferării microorganismelor iar descompunerea încetineşte- Dacă temperatura este mai mare de 590C, unele microorganisme sunt inhibate sau distruse, ceea ce determină scăderea vitezei de descompunere

Factorii auxiliari, care influenţează fermentarea aerobă sunt:- Omogenitatea amestecului- Granulaţia deşeurilor- Modul de aşezare a deşeurilor măcinate în grămezi sau în recipienţii de fermentare

3

Etapele procesului tehnologic de compostare sunt:A. Prepararea mecanică. Pe perioada acestei etape deşeurile sunt pregătite pentru compostare. Pretratarea are un rol important în:- asigurarea vitezei de descompunere- asigurarea calităţii produsului finit,Cuprinde 3 etape:1. Sortarea materialelor şi îndepărtarea celor care sunt fie dificil, fie imposibil de compostat (metale, sticlă, materiale deconstrucţie, materiale plastice)- Cu cât deşeurile sunt mai diversificate, cu atât este mai importantă sortarea.- Deşeurile de grădină (relativ uniforme) necesită un grad mai mic de sortare faţă de deşeurile municipaleTehnici de sortare pentru deşeurile de grădină- Inspectarea vizuală :- Prin împrăştierea materialelor pe suprafaţa (platforma) pe care au fost descărcate si îndepărtarea acelor materiale care:- Ar interfera cu operaţiile mecanice ale compostării- Pot inhiba procesul de compostare- Pot crea probleme celor care vor lucra cu produsul finit- Pot influenţa compostul din punct de vedere estetic- Sacoşele din plastic sunt principala problemăTehnici de sortare a deşeurilor municipaleSe realizează:- manual- mecanic

Este indicată separarea materialelor înainte de mărunţire, deoarece se previne pulverizarea materialelor reciclabile şi amestecarea lor cu cele compostabile

Separarea manuală pe o bandă transportoare este cea mai eficientă metodăTehnicile mecanice de sortare şi separare sunt bazate pe proprietăţile magnetice şi fizice (densitate şi dimensiune) ale deşeurilor2. Reducerea dimensiunilor deşeurilor (mărunţirea)Are loc, de obicei, după ce a avut loc separarea materialelor necompostabile. Există tehnologii de separare (separare magnetică, pneumatică sau umedă) care ating un randament mai mare după mărunţire.Ordinea operaţiilor variază în funcţie de diferitele unităţi de compostare, depinzând de tipul şi de volumul de materiale ce urmează a fi compostate.Urmăreşte mărirea suprafeţei specifice, care determină accelerarea descompunerii prin mărirea ariei de contact dintre materialul compostabil şi microorganisme.Mărunţirea deşeurilor de grădină- Este obligatorie în cazul deşeurilor lemnoase- Reducerea excesivă a frunzelor şi deşeurilor ierboase se poate dovedi indezirabilă deoarece, acestea pot inhiba condiţiile aerobe şi pot împiedica evacuarea căldurii din masa de compostMărunţirea deşeurilor municipale

Mărunţirea contribuie la omogenizarea materialelor, asigurând o mai mare uniformitate a umidităţii şi nutrienţilor pentru a facilita descompunerea

Cele mai utilizate utilaje sunt:

4

Substanţe organice

Compost primar

Compost maturizat

- mori cu ciocănele- tocătoare cu cuţite- tamburi rotativi3. Tratarea materialelor pentru a optimiza condiţiile de compostare. Urmăreşte aducerea la un nivel optim a coeficientului de umiditate, raportului C/N şi a pH-ului

B. Procesarea deşeurilor- Se utilizează metode variate pentru descompunerea acestora şi pentru transformarea în produs finit (compost)- Aceste procese trebuie alese astfel încât să maximizeze viteza procesului de compostare şi să minimizeze efectele negative (mirosuri, producere de leşii)Cuprinde două faze:

- Faza de compostare (fermentare)- Faza de maturareFermentarea deşeurilor – este un proces biologic, complex în care

microorganismele (în special bacteriile şi/sau fungii) determină transformarea substanţelororganice într-un material omogen, stabilizat, asemănător humusului, numit compost, concomitent cu degajarea unor importante cantităţi de căldură, CO2 şi H2O.

Se practică fermentarea aerobă deoarece este mai rapidă şi evită producerea mirosurilor neplăcuteFazele procesului de fermentare

- Faza lentă, care corespunde perioadei de timp necesară colonizării microorganismelor în noul mediu creat; această fază începe practic din momentul depozitării în recipienţii de precolectare – colectare şi durează până la începerea creşterii temperaturii

- Faza de creştere rapidă a temperaturii a cărei desfăşurare depinde de compoziţia deşeurilor, conţinutul de umiditate şi concentraţia oxigenului în zonă

- Faza termofilă - reprezintă perioada celei mai înalte temperaturi. Această fază poate dura o perioadă de timp mai lungă sau mai scurtă, în funcţie de:- cum se acţionează asupra masei de deşeuri cu apă şi aer,- cantitatea de substanţe organice conţinută,- gradul de izolare termică faţă de exterior.- În această fază se poate acţiona cel mai eficient asupra procesului de fermentare şi deci asupra vitezei de desfăşurare şi duratei acestuia

- Faza de maturizare – corespunzătoare unei fermentări secundare, care se desfăşoară lent, favorabilă transformării unor compuşi organici în humus sub acţiunea microorganismelor

Fermentaţie Fermentaţie

NH3, CO2

H2O CO2

O2 O2

5

În cursul fermentării, materiile organice din deşeurile menajere facilitează două acţiuni simultane şi antagonice, în care intră carbonul şi azotul, acţiuni care sfârşesc prin mineralizare, ducând la:- producerea CO2,NH3 şi HNO3- formarea humusului al cărui rol este foarte important pentru menţinerea proprietăţilor fizice, chimice şi biologice ale solului- Raportul C/N conţinut de materialul compostabil trebuie să fie > 35 la începerea procesului de compostare, 10<C/N< 15 când procesul a început şi ≈25 pe tot parcursulDatorită necesităţii menţinerii anumitor parametri la valori stricte, rezultă ideea monitorizării procesului de compostare pe întreaga durată a sa, ceea ce presupune existenţa unui personal calificat şi un laborator cu o dotare minimă (balanţă, etuvă, gazo-analizor, trusă de instrumente de măsură a temperaturii)

Procedee de compostareProcedee statice

Sunt din punct de vedere tehnic cele mai simple procedee de alterare. In cadrul acestora materialele supuse alterării nu sunt mutate pe timpul alterării. Cele mai importante sunt:- compostare in stoguri;- compostare in celule/hale.

Compostarea in stoguriAcesta este procedeul cel mai vechi de compostare.

O problema principala a acestui procedeu o reprezinta alimentarea insuficientă cu oxigen a materiei pentru realizarea compostului, lucru care se poate realiza numai in conditii de mica inaltime a acestora. Din acest motiv stogurile mai inalte sunt de regula mutate sau aerisite sistematic.

Compostarea in stoguri se poate realiza cu material faramitat sau nefaramitat.Alterarea in stoguri fara mutare este recomandata ca alterare preliminara

numai daca exista mijloacele tehnice de aerare si udare cu apa. O astfel de metoda poate fi: montarea transversala spre baza stogului a unor tevi de drenare, flexibile si gaurite.

Prin autoincalzirea biologica a materialului supus alterarii se realizeaza un curent de aer care asigura alimentarea cu oxigen a stogului. Stogul este acoperit cu compost, pentru a minimiza emisiile de mirosuri si de substante nocive.

Durata de alterare pana la producerea compostului final este de:- compostare in stoguri fara mutare si cu aerare artificiala: 12 pana la 16 saptamani;- compostare in stoguri fara mutare si fara aerare artificiala: 20 pana la 25 saptamani.Compostare în stoguri cu mutare

Se deosebesc stoguri triunghiulare cu înălţimi normale de 1,3m; 1,80m precum şi de 2 până la 2,5m şi stoguri trapezoidale de 1 m. Înălţimea stogurilor, în cazul acestui procedeu, este limitată la 2,20m din motive geometrice, pe când stogurile aerisite sistematic pot avea înălţimi de până la 5m. Mutarea se face cu excavatoare pe roti sau cu utilaje speciale.Necesarul de spaţiu depinde de:- Forma stogului

6

- Înălţimea acestuia- Cantitatea de deşeuri- Timpul de alterare

Se recomandă eliminarea apei prin şanţuri rotunde, pentru a se putea colecta controlat apa de infiltraţie. În zonele predispuse precipitaţiilor este necesară o acoperire a stogurilor pentru a se evita o umezire avansată a materiei pentru compost. Pentru stoguri cu înălţimi mari s-au dezvoltat o serie de sisteme de aerare artificială, dar cea mai întâlnită este aerarea reglabilă prin podea, în special pentru compostarea în celule.

Tevile de aerare trebuie protejate pentru a nu colmatate cu materialul compostat sau chiar compost. Se practică acoperirea cu un material biodegradabil care să nu afecteze calitatea compostului rezultat (rumeguş de dimensiuni mari). Compostarea în celule. Are la bază necesitatea monitorizării procesului de alterare, prin adăugare corespunzătoare de aer şi apă,

Celulele de alterare pot fi privite ca stoguri modificate conectate la sistemele de alimentare având un grad mai mic sau mai mare de automatizare.Compostul poate fi întors cu ajutorul unor tractoare, care asigură mutarea dintr-o celulă în alta, astfel încât compostului rezultat să i se asigure o alterare mai rapidă şi mai eficientă in întreaga masă.

Procedeul dinamicSe caracterizează printr-o mişcare şi aerare continuă a materialului.Sistemele dinamice de alterare preliminară au avantajul că aduc un aport

considerabil la omogenizarea materialului primar.Principale procedee sunt:

- Tamburi de alterare- Turnuri de alterare (deseurile parcurg turnurile de sus în jos şi sunt aerate artificial)Prin adăugarea unei cantităţi de nămol orăşenesc în tambur se realizează o malaxare şi o omogenizare bună a materialului.• Timpul de staţionare în tambur poate fi de 24 ore– 14 zile• Tamburii sunt potriviţi pentru alterarea preliminară

Schema generală a unui ansamblu industrial de compostare a deşeurilor solide

1 – acces deşeuri; 2 – cântar; 3 – recepţie; 4 – rezervor recepţie; 5 – instalaţie separare; 6 – instalaţie mărunţire; 7 – compostare; 8 – cernere; 9 – depozit compost; 10 – livrare beneficiar; 11 – materiale eliminate

7

Deşeul brut este mai întâi cântărit şi apoi depozitat în rezervorul de recepţie, a cărui capacitate trebuie să fie de circa două ori mai mare decât volumul deşeului prelucrat în 24 ore. Apoi cu ajutorul unui greifer şi a unor benzi rulante, deşeul ajunge la staţia de separare unde, prin mijloace specifice, se elimină materialele metalice (feroase şi neferoase), corpurile dure (betoane, pietre), recipientii din sticlă si plastic, foliile din plastic.- Urmează mărunţirea în concasoare cu ciocane, operaţie necesară pentru a asigura omogenizarea materiei- Procesul de fermentaţie se desfăşoară pe platforma pentru compostare.- După scurgerea timpului necesar, compostul obţinut este supus operaţiei de cernere, utilizând ciururi rotative tip tambur, mai rezistente decât cele de tip oscilant. Scopul: obţinerea unui compost de o anumită granulaţie şi recuperarea materialelor folosite pentru “înfoiere”- Din depozit compostul se distribuie beneficiarilor pentru a fi utilizat în agricultură, grădinărit şi legumicultură

Procedee de prelucrare a compostuluiSe aplică în funcţie de utilizările ulterioare ale acestuia:

- Compostul se cerne, rezultand două mărimi de cernere: fină şi supra – granule- Ambele fracţiuni se supun unui proces de separare a materialelor solide

anorganice, după care printr-un proces de malaxare rezultă compostul necesar valorificării pe piaţă

- Supra – granulele care sunt bogate în materiale de structură sunt de cele mai multe ori reutilizate în procesul de alterare

- Alte procedee de prelucrare aplicate compostului: separare magnetică, densimetrică, separarea dimensională pentru îndepărtarea foliilor, a sticlei, a pietrelor = tratare mecanică ulterioară

Utilizarea compostului- Compostul este bogat în substanţe biodegradabile şi nutritive (N, P, K, Ca, Mg)- Contribuie la ridicarea conţinutului de humus, a capacităţii de prevenire a eroziunii, a activităţii solului, la o îmbunătăţire a structurii pământului, a controlului căldurii, a apei şi arezervelor de substanţe nutritive în pământ - În cazul solurilor nisipoase, compostul contribuie la îmbunătăţirea capacităţii de reţinere a apei şi diminuează uscarea- În cazul solurilor argiloase măreşte capacitatea de permeabilitate a aerului şi apei. O tonă de compost este echivalentă cu o tonă de gunoi de grajd - Compostul plus îngrăşământ mineral (N) dă recolte cu (5-20)% mai mari decât îngrăşământul cu azot – fosfor – potasiu- La utilizarea a (20-50) tone pe hectar de compost se obţine o creştere medie a venitului total cu până la 50%- Transportul este rentabil până la o distranţă de aprox. 20km pentru culturi cerealiere şi până la 100km în legumicultură- Utilizarea compostului în medie de 30t/ha dă o creştere a conţinutului de azot în sol de 40kg, de fosfor 10kg şi de potasiu 50kg

Reţineri în utilizarea compostului- Compostul pe langă substanţele nutritive mai conţine bor, cupru, mangan, zinc, arseniu, mercur, plumb, ceea ce reclamă un control riguros al compoziţiei

8

- Trebuie să se elaboreze standarde de compostare şi de aplicare pe teren, care să acorde certitudinea că produsul compostării poate fi utilizat în deplină siguranţă şi că aplicarea nu va avea efecte secundare- Separarea la sursă şi colectarea separată a biodeşeurilor asigură un flux de material curat spre instalaţiile de compostare , ceea ce contribuie la o calitate suporioară a compostului şi la diminuarea până la dispariţie a pericolului de poluare a mediului

Compostarea deşeurilor solide se realizează în vederea transformării lor în:- îngrăşământ,- suport pentru culturi

Toate procedeele adoptate în această direcţie, cuprind patru faze importante:- Recepţia şi stocarea deşeurilor- Prepararea deşeurilor- Fermentarea materialului preparat- Selecţionarea şi livrarea compostului

La acestea se pot adăuga şi o serie de operaţii anexe ca:- Extragerea şi valorificarea metalelor- Îndepărtarea deşeurilor de la diferite trepte de prelucrare şi valorificarea acestora- Alimentarea procesului tehnologic cu cele necesare (apă, energie electrică)- Compostarea este sistemul de gospodărire a deşeurilor care a înregistrat cel mai mare număr de amenajări nereuşite la nivel mondial

Probleme care conduc la eşecul unui proces de compostare sunt:- Costurile mari de exploatare şi management- Costurile ridicate cu transportului- Calitatea scăzută a produsului, datorita unei pre-sortări inadecvate (mai ales a

bucăţilor de sticlă şi plastic)- Înţelegerea necorespunzătoare a procesului de compostare şi concurenţa

îngrăşămintelor chimice, care este adesea subvenţionată. În o serie de zone urbane, sistemele de colectare sunt prea nesigure în funcţionare pentru ca autorităţile să considere ca eficiente amenajările de compostare

Cauzele întârzierii implementării procedeului de compostare sunt:Economice:- deficienţe în aprovizionarea cu deşeuri- greutăţi în comercializare.

Compostul finit poate deveni, dar nu în mod automat, un bun valoros: valoarea sa depinde de cererea de amelioratori de sol, de perceperea valorii şi calităţii sale şi de accesibilitatea sa pentru consumatorii potenţiali. Comercializarea compostului se realizează când:- Fermierii sau grădinarii sunt situaţi aproape de sursa de compost- Entitatea producătoare de compost este dispusă să îl transporte utilizatorilor- Preţul de vânzare al compostului este mai mic decât cel al îngrăşămintelor artificiale sau compostul este distribuit gratisT ehnice :- Deficienţele pre-procesării mecanice. Se referă la defectarea sistemelor mecanice care asigură manipularea fluxurilor de deşeuri înainte de compostarea propriu-zisă.- Deficienţe ale proceselor biologice.- Incapacitatea de a crea mediul favorabil desfăşurării procesului biologic, ştiut fiind faptul că bacteriile, insectele şi alte microorganisme din compost necesită anumite condiţii de mediu

9

Sisteme de compostare a deşeurilorCea mai simplă şi comodă metodă de compostare este cea în grămezi,

denumită brazde. Procesarea (măcinarea şi trecerea prin sită) deşeurilor de grădină ajută la descompunerea biologică maximă.

După formarea brazdelor, acestea se întorc periodic pentru a asigura oxigenul necesar descompunerii aerobe, procedeu realizat cu un utilaj special de întoarcere.

Frecvenţa de întoarcere depinde de diferiţi factori cum ar fi clima, tipul de materie primă şi dimensiunile grămezilor. Concomitent se monitorizează conţinutul umidităţii. Apa trebuie adăugată la grămezi în vederea menţinerii procesului de descompunere şi controlul prafului.

La proiectarea brazdelor se vor lua în considerare:- dimensiunile brazdelor şi distanţa dintre ele în funcţie de tipul şi echipamentul de aerare utilizat (lopeţi şi greble sau buldozere şi maşini specializate în întoarcerea brazdelor)- compoziţia deşeurilor supuse compostării- factorii climaterici (temperatură şi cantitatea precipitaţiilor)- amplasarea pe un teren impermeabil, dotat cu infrastructură adecvată

Sistemele de compostare în grămezi stabile sunt utilizate pentru compostarea deşeurilor de grădină, nămolului de la staţiile de epurare a apelor menajere şi altor reziduuri biodegradabile

În acest sistem brazdele nu se întorc, în schimb sistemul urmează a fi dotat cu canale de aerare pe fundul amplasamentului. Materialele compostabile vor fi aşezate deasupra acestor canale, fiind aerate prin intermediul reţelei de conducte perforate introduse în canale.

Compostarea dejecţiilor animaliere pe platforme amenajateEste larg aplicată în ţările în curs de dezvoltare. Sistemul este simplu de

implementat deoarece nu necesită investiţii financiare mari. Concomitent se impune conlucrarea cu populaţia pentru colectarea separată a dejecţiilor animaliere şi depunerea aceştia pe platforme

Compostarea deşeurilor în spaţii închise cu acoperiş în formă de membrană semipermeabilă de tip Gore-Tex textile, este utilizată în vederea reducerii termenelor de compostare până la 3 – 4 săptămâni. Sunt uşor de implementat sisteme de control, de ex:

- Colectarea filtratului- Prevenirea mirosurilor- Monitorizarea temperaturii, a conţinutului de oxigen şi a apei

Compostarea în saci de tip Ag- Sistemul este aplicat pe scară largă în SUA şi Suedia- Deşeurile sunt introduse în saci de polietilenă cu o lungime de 60 m, fiind supuse compostării circa 80 – 160 tone de deşeuri- Este importantă amestecarea iniţială, bună şi asigurarea cantităţii suficiente de oxigen prin aeraţie activă- Riscul major al acestui sistem de compostare îl reprezintă rozătoarele şi păsările care găuresc sacii

Utilizarea fermentării accelerate prin aplicarea sistemelor închise de compostare “în vase” reprezintă o practică avansată în domeniul eliminării deşeurilor biodegradabile

Procesul de descompunere este accelerat prin menţinerea condiţiilor optime necesare fermentării, şi anume a umidităţii, controlul temperaturii

Acest sistem permite manipularea în condiţii optime şi poate fi:

10

1. aerob2. anaerobDupă fermentare materialul produs este depozitat în aer liber, preferabil sub

şoproane, pentru faza de maturizare. Acest sistem de compostare asigură un control mai bun alprocesului de descompunere şi în acelaşi timp necesită spaţiu mai redus decât sistemele deschise.

Viermicompostarea sau viermiculturaEste un proces aerob de compostare relativ rece a materialelor organice cu

utilizarea viermilor. Deşeurile organice servesc drept sursă de nutriţie pentru Hibridul roşu de California.

Viermii mărunţesc mecanic materialele compostabile şi le descompun parţial prin ingerare, iar descompunerea biochimică decurge cu ajutorul bacteriilor şi substanţelor chimice conţinute în tractul digestiv al viermilor.

Viermicultura necesită un control riguros al condiţiilor de compostare, inclusiv a temperaturii, umidităţii şi compoziţiei deşeurilor supuse degradării.

- Temperatura optimă pentru prelucrarea substratului nutritiv este de 20 – 250C, iar devierea esenţială de la această temperatură influenţează negativ asupra funcţiilor reproductive ale viermilor şi asupra gradului de prelucrare a deşeurilor organice

- O importanţă deosebită pentru activitatea viermilor o are nivelul de umiditate a substratului nutritiv, care trebuie să constituie 70-80%. Scăderea acestui nivel conduce la reducerea greutăţii corporale şi a eficienţei de prelucrare a substratului.

- Acest procedeu se aplică la scară mică, preponderent în gospodării ţărăneşti, în cadrul proiectelor pilot demonstrative

- Sunt supuse compostării prin acest procedeu doar deşeurile menajere organice colectate separat, provenite din surse sigure din punct de vedere al contaminării cu substanţe periculoase sau cu agenţi patogeni

- Acest sistem de compostare devine rentabil numai în cazul aplicării unui management adecvat al colectării şi procesării deşeurilor, ceea ce asigură calitatea compostului

- În ţările industrializate se promovează compostarea fracţiilor organice colectate separat din deşeurile menajere. DE cele mai multe ori se compostează resturile alimentare colectate din restaurante, baruri, cantine, resturile de grădină şi cele fitosanitare

- Durata perioadei de fermentare depinde de dejecţiile animaliere folosite drept substrat nutritiv pentru viermi.

- Un substrat excelent pentru viermi îl constituie celuloza, conţinută în paie, rumeguş de lemn şi reziduuri vegetale

- Aceste adaosuri sunt amestecate cu dejecţiile animaliere în proporţie de 1:3, în vederea reglării nivelului de aciditate activă şi a conţinutului de amoniacResturile alimentare colectate de la populaţie sunt supuse compostării prin promovarea programelor educaţionale cu utilizarea unor tehnologii simple şi accesibile, deservite de către cetăţeni.

Guvernul japonez a propus orăşenilor compostarea deşeurilor de bucătărie în condiţii casnice, utilizând cutia de mucava. În amestecul de turbă (15 – 20kg), plasat în cutie de carton, se introduc zilnic 200 – 400 grame resturi alimentare. Deşeurile organice se degradează pe parcursul a 2 – 3 luni, compostul obţinut este utilizat ca fertilizator

11

pentru florile de cameră sau grădinile de iarnă. În Suedia, autorităţile publice locale, prin intermediul asociaţiilor de locatari sau case private, montează în curte, în apropierea blocurilor locative, biodigestere cu capacitatea de 1 – 4 m3, în care sunt depuse resturile alimentare. Pentru întreţinerea optimă a procesului de fermentare se adaugă rumeguş. Compostul produs se utilizează la amenajarea spaţiilor verzi şi florăriilor de curte

Compostarea deşeurilor organice în condiţii casnice, mai ales în localităţile rurale, ar contribui la reducerea substanţială a volumelor deşeurilor solide menajere evacuate la depozite. Acest mod e compostare se recomandă pentru acele gospodării în care se acumulează cantităţi moderate de deşeuri organice

Locul pentru amplasarea platformei pentru stocarea deşeurilor biodegradabile, inclusiv a băligarului trebuie să fie ales într-un colţ de grădină, la o distanţă de cel puţin 25 metri de fântână sau alte surse de asigurare cu apă.

În condiţii obişnuite este suficientă o suprafaţă de 1x2m. Solul din acest loc va fi înlăturat până la o adâncime de 20 – 25cm, iar terenul va fi betonat sau acoperit cu un strat impermeabil de argilă şi dotat cu o bordură nu mai joasă de 25 – 50 cm pentru a preveni scurgerea filtratului

Reciclarea cojii de lemn Materia biodegradabilă o reprezintă coaja de lemn de răşinoase. Aceasta se îndepărtează de pe buşteni înainte de gaterare. Este important ca înainte de decojire suprafaţa buşteanului să fie umezită. Compostul rezultat din coajă umedă este mai nutritiv şi se integrează mai bine în masa solului.Coaja proaspătă nu poate fi folosită direct în agricultură. Motivele sunt de natură chimică: proporţia cantitativă de carbon şi azot, conţinutul ridicat de substanţe tanante şi de substanţe rezinifere, conţinutul redus de substanţe nutritive.De exemplu, în coaja de răşinoase se găseşte 39 – 50% carbon şi numai sub 0,3% azot. Pentru a fi utilă în agricultură coaja de lemn trebuie supusă îmbogăţirii cu substanţe nutritive prin compostare şi amendare.Cojirea se face mecanic de obicei sub formă umedă. Cantitatea de coajă este aproximativ 7 – 9% din masa lemnoasă. Prelucrarea cojii pentru folosirea în agricultură poate să se facă pe calea aditivării cu substanţe nutritive şi compostarea în urma unui proces de biodegradare unde se petrece humificarea şi mineralizarea materiei organice.

Compostul

Compostarea constă într-un proces complex de transformări microbiene, biochimice, chimice şi fizice pe care le suferă deşeurile organice, vegetale şi animale, de la starea lor iniţială şi până ajung în diferite stadii de humificare. Simpozionul Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediuCompostul este un produs obţinut printr-un proces aerob, termofil, de descompunere şi sinteză microbiană a substanţelor organice din produsele reziduale. Deşi procesele biochimice continuă şi după încheierea fazei tehnologice, acestea nu au intensitate mare şi nici nu produc efecte poluante. Practivc prin aceste procese se face tranziţia către procesele la fel de complexe care au loc în sol.

12

Factorii care influenţează formarea compostului sunt:

• Apa – există un optimum de umiditate, de 50 – 60%, care favorizează procesele din cadrul compostării.• Aerul - aerisirea adecvată determină dezvoltarea microorganismelor cu specificitate pentru compostare. În absenţa aerului sunt favorizate procese de fermentare generatoare de substanţe cu miros neplăcut.• Căldura – temperatura potrivită pentru compostare este în zona 50 – 60oC. Este domeniul optim

pentru înmulţirea microorganismelor responsabile de procesele de descompunere. De asemenea, la această temperatură nu se mai dezvoltă diferiţi alţi germeni.• Substanţele nutritive – este important raportul C/N. Diferite tipuri de coajă au diferite rapoarte C/N şi calitatea compostului rezultat este diferită. Este necesară cunoaşterea acestui raport şi amendarea cu materiale de corectare a sa. El trebuie adus în intervalul potrivit de 30/35. La sfârşitul procesului el ajunge în jurul valorii de 20.• Gradul de mărunţire al deşeurilor - pentru o descompunere rapidă a materialului este important ca toate componentele acestuia să fie mărunţite. Prin aceasta creşte suprafaţa de acţiune a microorganismelor, deoarece locul de desfăşurare a proceselor este la suprafaţa corpurilor solide.• Introducerea unui inocul bioactiv. Procesul de compostare pe coaja de lemn este mult mai lent decât pe alte materiale vegetale. De aceea el trebuie stimulat cu inocul bioactiv. Acesta poate fi un produs de sinteză sau nămol de la staţiile de epurare• Substanţe mineralizante: coaja de lemn este săracă în componente nutritive (raportul C/N este de 250 – 1.000). De acea înaintea procesului de compostare se adaugă mineralizanţi: azotat de amoniu (cu 37 - 40% substanţă activă), 0,75 – 0,85%, superfosfat de calciu (17% substanţă activă), 1%, sulfat de magneziu, 0,1%. În alte cazuri se adaugă uree, fosfat de amoniu şi sulfat de magneziu.

Amenajarea platformei de compostare şi desfăşurarea procesului

Platforma de compostare este betonată şi are dimensiunile minime de 3 x 10m.

Coaja de copac umedă este mărunţită şi separată pe clase granulometrice sub 10 mm şi peste

10 mm. Se face mineralizarea prin adăugarea sărurilor sub formă de soluţie şi scurgere.

Cele două categorii de materiale se aşează în straturi succesive alternative. Primul strat este din componente mari pentru asigurarea aerării la baza grămezii. Grosimea straturilor este de 5 – 10 cm. Înălţimea grămezii este de 1,5 – 2 m şi nu se termină cu vârf.Prima etapă a procesului de compostare durează maxim o săptămână şi se desfăşoară în grămadă acoperită cu frunze, paie, materiale textile, saci de iută, folie de plastic etc.

13

2 6 - 2 8 a u g u s t 2 0 0 9 ; A c q u i s t e m ; A g i g e a S t a ţ i a I C P E După 1 săptămână – 10 zile de adaugă nămolul bioactiv în proporţie de 4 – 6% prin plasare la partea superioară a grămezii, urmând ca el să se scurgă în masa de descompunere.

După 2 săptămâni şi în continuare din 2 în 2 săptămâni se răscoleşte grămada şi se formează

movile conice. Acestea se stropesc periodic cu apă.

La sfârşitul ciclului de fermentare se reface grămada iniţială şi după maturare, timp de 4 săptămâni, se pregăteşte pentru livrare.

De-a lungul procesului de compostare s-au urmărit următorii parametri:

- temperatura

- pH-ul pe un extract în apă (30 g masă solidă la 100 ml de apă, 24 ore la 25oC).

- umiditatea

Măsurările s-au pe probe prelevate atât de la suprafaţă cât şi de la adâncime.

Temperatura din interiorul stratului de compost creşte, ceea ce asigură o viteză ridicată a procesului de descompunere. Aceasta este etapa “termofilă” sau “de descompunere fierbinte”. Procesul trebuie să aibă o durată continuă de 10 zile, la o temperatură de 55°C. Urmează o etapă mezofilă care durează aproximativ 6 săptămâni, la o temperatură de 45°C şi 55°C.

Pe parcursul procesului de descompunere are loc o pierdere în greutate şi volum cauzată de descompunerea materialului organic CO2, H2O care se degajă. Aportul de oxigen în masa de fermentare este asigurat prin întoarcerea frecventă a stratului de compost cu ajutorul unei maşini speciale. Maşina de întors grămezi de material (compost) preia o grămadă şi o aşează peste grămada alăturată, imediat după aceasta, noua grămadă trebuie întoarsă.

Umiditatea masei de reacţie trebuie să fie controlată în tipul procesului. Corecţia se face prin irigare odată cu operaţia de întoarcere.

Dacă prin precipitaţii sau din alte cauze conţinutul de apă creşte semnificativ, o parte din apă poate fi îndepărtat într-un colector de ape contaminate de unde este transferat în reţeaua de canalizare urbană.

Compostul va fi depozitat pe această suprafaţă timp de încă patru săptămâni. Stabilizarea finală

14

a compostului este atinsă când temperatura compostului este păstrată în mod constant sub 30°C.

Durata totală a unei şarje de compostare este de 12 - 15 săptămâni.

După finalizarea descompunerii, materialul este preluat de încărcătorul mobil şi depus în cuva maşinii de triat. Prin cernere rezultă fracţia utilă (cu dimensiuni mai mici de 15 mm) ca produs finit. Refuzul de la triere (cu porţiuni nedegradate) este preluat de o bandă transportoare şi colectat într-un container pentru a fi amestecat cu material proaspăt în vederea constituirii unei noi şarje de compostare. Fracţia utilă este depozitată în grămadă înaltă de 3 m. De aici se livrează în saci sau în vrac. Un ciclu de compostare are 3 faze: • faza 1: fermentare mezofilă, 25 - 40°C; are loc creşterea populaţiilor de microorganisme şi însămânţarea cu nămol biocativ• faza 2: fermentare termofilă, la 50 - 60°C. Se descompun celuloza, hemiceluloza, lignina şi alte materiale rezistente chimic. Limita superioară a stadiului termofil este de 70°C. Menţinerea timp de o zi la această temperatură asigură distrugerea patogenilor şi contaminanţilor;• faza 3, maturare. Se desăvârşesc unele procese de descompunere:

- metabolizarea substanţelor carbonate uşor fermentabile (celuloză 65 - 24g%);

- îmbogăţirea cu substanţe rezistente la descompunere (lignina 14 - 30 g%);

- acumulare de azot proteic (1,2-2,5g%);

- sinteză de humus;

- acumulare de substanţe minerale.

În timpul maturării pot avea loc pierderi mari de azot prin trecerea în atmosferă a excesului de amoniac şi eliberarea de azot molecular prin denitrificare. Limitarea acestor pierderi, deşi este greu de realizat, este posibilă prin respectarea parametrilor umiditate, aeraţie, temperatură, refacerea potenţialului oxido-reducător prin amestecarea materialului, etc.De-a lungul desfăşurării procesului pot să apară abateri ale parametrilor de compostare:- întreruperea fluxului de aer: se intensifică activitatea microbiană anaerobă. Apar mirosuri generate de alcooli şi acizi organici volatili formaţi rapid. pH-ul sistemului se reduce. Restabilirea regimului de funcţionare se face în 4 – 6 zile.- creşterea umidităţii favorizează dezvoltarea populaţiilor microbiene anaerobe cu aceleaşi efect, Organismele microbiene necesare pentru compostare apar în mod natural. Deoarece coaja de lemn (şi mai ales cea de răşinoase) au o compoziţie mult diferită de alte materiale vegetale compostabile se suplimentează activitatea biologică cu nămol de fermentare de la staţiile de epurare a apelor menajere sau se folosesc stimulatori sintetic

15

Analiza probelor de compost la sfârşitul procesului a condus la următoarele rezultate:

Tab. 1. Caracteristici fizico-chimice ale compostului

Nr. crt.

CaracteristicaValori medii în

proba brută1 Apă, % 442 Materie organică, %su 853 Cenuşă, % 4,254 pH în suspensie apoasă (1/5 solid/apă) 6,55 Azot nitric, % 0,52

6 Azot amoniacal, % 0,17 Fosfor, % (P2O5) 0,88 Potasiu, % 0,129 Magneziu, % 0,025

Compostul considerat corespunzător are următoarele caracteristici:

• Se prezintă ca un produs omogen de culoare brun închis sau negru.

• Mirosul este de pământ reavăn fără alte mirosuri neplăcute.

• Mărimea particulelor este mai mică de 1,2 cm.

• Este un produs stabil (capabil să fie stocat pentru o perioadă rezonabilă de timp fără să îşi piardă

caracteristicile nutritive).

• Nu conţine seminţe viabile de buruieni.

• Nu conţine fitotoxine sau contaminanţi vizibili.

• Are pH-ul între 6,0 – 7,8.

Concluzii Extinderea proceselor de compostare la alte materiale vegetale nu pune probleme tehnologice deosebite. Rezultatele bune obţinute la compostarea amestecurilor coajă de răşinoase (molid, pin) au confirmat interesul pentru valorificarea un deşeuri din lemn prin compostare. Nu apar diferenţe semnificative în ceea ce priveşte utilizarea cojii de molid şi de brad asupra caracteristicilor finale ale compostului. În schimb se modifică durata de fermentare (la fag este mai scurtă) şi cantitatea de nămol bioactiv adăugată (mai mică la fag).

16