Bioremedierea Solurilor prin Compostare
Cuprins
Introducere..................................................................................................................3
Compostarea...............................................................................................................4
Bioremedierea solului prin
compostare......................................................................5
Avantajele si dezavantajele
compostarii.....................................................................9
Factorii care influenteaza
compostarea......................................................................11
Fazele procesului de
compostare...............................................................................15
Metode de
compostare...............................................................................................16
Concluzie...................................................................................................................18
Bibliografie................................................................................................................19
Introducere
Bioremedierea este definita ca utilizarea unor procese biologice
de degradare, descompunere, transformare si / sau eliminarea
contaminantilor, sau deficiente de calitate de la sol si apa.
Bioremedierea este un proces natural, prin care se modifica
contaminantii, datorita bacteriilor, ciupercilor, plantelor prin
indeplinirea functiile normale de viata. Procesele metabolice ale
acestor organisme sunt capabile sa foloseasca contaminantii chimici
ca sursa de energie, facandu-i inofensivi sau produsi mai putin
toxici, in cele mai multe
cazuri.(http://waterquality.montana.edu)
In zilele noastre pamantul se confrunta cu o fertilitate din ce
in ce mai scazuta deoarece exploatarea acestuia a devenit tot mai
excesiva si necontrolata, mai ales prin realizarea tratamentelor cu
ingrasaminte chimice.
Desi solul este tot mai degradat, se poate realiza usor o
regenerare si refacere a acestuia. Cea mai cunoscuta si mai
eficenta metoda este compostarea. Aceasta consta in transformarea
deseurilor biodegradabile, precum cele din gradina sau bucatarie,
intr-un material nutritiv, care poate inlocui cu succes
ingrasamintele chimice. Nu este doar o sursa gratuita de
ingrasamant natural, ci mai ales o metoda ecologica de a scapa de
mai mult de o treime din gunoiul menajer.
Prin compostare se intelege totalitatea transformarilor
microbiene, biochimice, chimice si fizice pe care le sufera
deseurile organice, vegetale si animale, de la starea lor initiala
si pana ajung in diferite stadii de humificare, stare calitativ
deosebita de cea initiala, produsul rezultat fiind cunoscut sub
numele de compost.
Principalele surse de imbogatire a terenului, utilizate in
agricultura biologica, sunt reprezentate de totalitatea
reziduurilor vegetale (nirite, resturi vegetale de porumb, paie,
cartofi, etc.), combinate intr-o proportie adecvata cu ingraaminte
organice, de preferat, gunoi de grajd sau compost matur.
Incorporarea in sol a materialului obtinut se efectueaza in
timpul lucrarilor de pregatire a terenurilor prin intermediul
araturii la 25-30 cm. Aceasta practica este mai putin costisitoare
pentru reintregirea substantei organice si refacerea fertilitatii
naturale a solului, astfel incat prin stimularea activitatii
microflorei sa restituie prin descompunere, o parte semnificativa
de elemente nutritive altfel pierdute.
Compostul este materia organica, care a fost descompusa si
reciclata ca ingrasamant astfel modificand solul. Compostul este un
ingredient cheie in agricultura ecologica. La cel mai simplu nivel,
prin procesul de compostare se obtine materie organica udata
(frunze, "verde" risipa de alimente). Moderna, compostarea metodica
este un multi-pas, procesul monitorizat indeaproape cu intrari
masurate de apa, aer si carbon-azot bogate in materiale. Procesul
de descompunere este ajutat de maruntirea materiei vegetale,
adaugand apa si asigurarea aerarii corespunzatoare prin rotirea in
mod regulat a amestecului. Bacteriile aerobe gestioneaza procesul
chimic prin transformarea dioxidului de carbon in caldura si
amoniu. Amoniu este convertit ulterior prin bacteriile hranitoare
din plante in nitriti si nitrati, prin procesul de nitrificare.
( http://en.wikipedia.org)
Compostarea
Compostarea, este o practica recunoscuta ce dateaza cel putin de
la Imperiul Roman. In mod traditional, compostarea reprezenta
adunarea materiilor organice pana la sezonul de plantare urmatoare,
mai apoi era utilizat pe sol.
Avantajul acestei metode este timpul de lucru redus, efortul
depus si se potriveste in mod natural cu practicile agricole din
zonele cu clima temperata.
Dezavantajul (din perspectiva moderna), este ca in spatiul
folosit se pot dezvolta substantele nutritive sub actiunea ploii,
producerea organismelor si a insectelor nu pot fi controlate in mod
adecvat.
Compostarea a fost modernizata oarecum la inceputul anului 1920
in Europa ca un instrument pentru agricultura ecologica. Prima
statie industriala pentru transformarea materialelor organice
urbane intr-un compost a fost infiintat in Wels / Austria, in anul
1921.
Waksman (1932) arata dinamica foarte variata a bacteriilor in
timpul compostarii. In gunoiul de grajd proaspat, s-au gasit 940 de
milioane de celule bacteriene la 1 gram de material, din care 10
000 000 erau bacterii urolitice (care descompun ureea), 10 000 000
bacterii anaerobe celulozolitice si 1 000 000 bacterii aerobe
celulozolitice. In timp de 6 ore de mentinere a gunoiului la 200C,
numarul bacteriilor a scazut de la 940 de milioane la 760 de
milioane, iar in 3 zile, la 230 milioane.
Mentinand aceeasi temperatura, numarul de bacterii incepe din
nou sa creasca, atingand 700 milioane in 7 zile, 810 milioane in 14
zile si 3,3 miliarde in 28 de zile. Jumatate din aceste bacterii au
fost in stare sporulata. Bacteriile urolitice au prezentat o
dinamica similara, in timp ce bacteriile celulozolitice aerobe se
inmultesc in primele cateva zile si apoi isi reduc numarul.
Cunostintele actuale ne permit sa afirmam ca proteina din
gunoiul compostat aerob este formata in cea mai mare parte din
biomasa celulelor microbiene, partial si aceasta fiind complexata
sub forma lignino-proteica, de mare valoare pentru agricultura, in
timp ce proteina ramasa in gunoiul compostat anaerob este o
proteina de origine fecaloida, urat mirositoare, nebiotransformata
in forme cu stabilitate moleculara mai ridicata.
In concluzie, este adevarat ca o parte mai mare de azot se
pierde din gunoi in timpul compostarii aerobe, dar ceea ce ramane
este mult mai utila pentru sol si agricultura decat ceea ce ramane
in gramada de gunoi compostata anaerob.
Se poate composta orice material organic nepoluant, prezent in
ferma: balegar de la bovine (cel mai raspandit), ovine, cabaline,
gunoi de pasare, resturi vegetale, ca: paie, fan, ierburi (inainte
de formarea semintelor), resturi de la curatatul pomilor, coarde de
vita de vie, fire de lana, fulgi de gaina, cenua de lemn, resturi
de fructe si legume.
Pentru a obtine un compost de calitate nu este suficienta
utilizarea dezordonata, fara nici un criteriu, a oricarui material
de natura organica, ci dirijarea procesului de compostare, in
functie de dimensiune, umiditate, structura si compozitia
materialelor reziduale, astfel incat acestea sa fie rapid si
eficient disponibile microorganismelor, constituind un substrat
ideal si bogat in nutrienti pentru dezvoltarea lor.
Din cele enumerate, rezulta importanta fundamentala a raportului
dintre continutul in carbohidrati (mai exact, in carbon) si cel de
proteine (mai exact, in azot), existent in materialele utilizate
pentru compostare.
Conditiile optime pentru activitatea microorganismelor sunt
asigurate cand acest raport este cuprins intre 25 si 30. Cand
materialul folosit pentru compostare este mai bogat in carbohidrati
si derivatii lor, microorganismele intampina dificultati majore in
descompunerea reziduurilor organice si va fi deci necesara o
perioada de timp mai mare pentru maturizarea compostului, care va
fi, in acest caz, mai sarac in humus.
Cand materialul utilizat este foarte bogat in proteine si in
derivatele lor, are loc o pierdere excesiva de azot, mai ales sub
forma de amoniac.
Bioremedierea solului prin compostare
Bioremedierea este un proces natural de tratament ce foloseste
microorganisme (drojdie, ciuperci, bacterii) pentru a degrada
substantele periculoase in substante mai putin toxice sau netoxice.
Microorganismele, la fel ca si oamenii, mananca si digera substante
organice pentru nutrienti si energie. In termeni chimici, "compusii
organici"sunt compusi care contin carbon si atomi de hidrogen.
Anumite microorganisme pot digera substante organice, cum ar fi
combustibilii sau solventii care sunt periculosi pentru om.
Microorganismele descompun contaminantii organici in produse
inofensive - in principal dioxid de carbon si apa .
Fig.1 Diagrama schematica de biodegradare aeroba in sol
Odata ce contaminantii sunt degradati, populatia de
microorganisme este redusa, deoarece acestea au folosit toate
sursele lor de hrana. Microorganismele trebuie sa fie active si
sanatoase, pentru ca bioremedierea sa aiba loc. Tehnologiile de
bioremediere ajuta cresterea microorganismelor ", si cresterea
populatiilor microbiene prin crearea conditiilor optime de mediu.
Tehnologia de bioremediere specific utilizata este determinata de
mai multi factori, de exemplu, tipul de microorganisme prezente,
conditiile situ-ului, precum si cantitatea de produse chimice si de
toxicitatea contaminantilor. Diferite microorganisme degradeaza
diferite tipuri de compusi si supravietuiesc in conditii
diferite.
Microorganismele indigene sunt acele microorganisme care se
gasesc deja intr-un anumit situ. Pentru a stimula cresterea acestor
microorganisme indigene, este necesar sa fie furnizate temperatura
solului , oxigenul si continutul de nutrienti .
Bioremedierea poate avea loc in conditii aerobe si anaerobe. In
conditii aerobe, microorganismele utilizeaza oxigenul atmosferic
disponibil in scopul de a functiona. Cu suficient oxigen,
microorganismele vor converti contaminantii organici in dioxid de
carbon si apa, in conditii anaerobe sprijinind activitatea
biologica, in care nu este prezent oxigenul, astfel incat
microorganismele descompun compusii chimici in sol pentru a elibera
energia de care au nevoie.
Bioremedierea poate fi folosita ca o metoda de curatare a
solului si a apei contaminate. Cererile de bioremediere se impart
in doua mari categorii: in-situ sau ex-situ. In bioremedierea
in-situ trateaza solul contaminat sau a apelor subterane in locul
in care a fost gasit. Bioremedierea in ex-situ necesita excavarea
solului contaminat sau pomparea apelor subterane inainte de a putea
fi tratate.
(http://dns2.icar.cnr.it/spezzano/colombo/bioris/bioris.htm)
Stiinta si tehnologia de bioremediere in curs de dezvoltare
ofera o metoda alternativa la detoxifierea contaminantilor.
Bioremedierea a fost demonstrata si este folosita ca un mijloc
eficient de atenuare a:
hidrocarburilor
solventi halogenati organici
compusi organici halogenati
pesticide non-clorurate si erbicide
compusi de azot
metale (plumb, mercur, crom)
Tehnologia de bioremediere exploateaza diverse procese naturale
de reducere:
atenuare naturala;
biostimulare,;
bioaugumentare.
Bioremedierea care apare, fara intervenie umana, alta decat cea
monitorizata este adesea numita atenuare naturala. Aceasta atenuare
naturala se bazeaza pe condiiile naturale si comportamentul
microorganismelor din sol care sunt indigene.
Biostimularea utilizeaza, de asemenea, populatiile indigene
microbiene pentru remedierea solurilor contaminate. Biostimularea
consta in adaugarea nutrientilor si alte substante pe sol pentru a
cataliza procesele naturale de atenuare.
Bioaugmentarea implica introducerea de microorganisme exogenice
capabile de detoxifiere a unui contaminant special, folosind uneori
microorganisme modificate genetic (Biobasics, 2006).
In timpul bioremedierii, microbii utilizati contaminantilor
chimici in sol ca o sursa de energie si, prin oxido-reducere a
reactiilor, metabolizeaza tinta contaminata in energie utilizabila
pentru microbi. Subprodusele (metabolitii) eliberati inapoi in
mediul inconjurator sunt, de obicei intr-o forma mai putin toxica
decat contaminantii mama. De exemplu, hidrocarburile petroliere pot
fi degradate de microorganisme in prezenta oxigenului prin
respiratie aeroba.
Hidrocarburile pot fi degradate de microorganisme in prezenta
oxigenului prin respiratie aeroba, rezultand dioxid de carbon si
apa (Nestor et al., 2001).
Cand oxigenul este limitat sau absent, in soluri saturate sau
anaerobe sau sedimente ale unor lacuri, predomina respiratia
anaeroba (fara oxigen). In general, compusii anorganici, cum ar fi
nitratul, sulfatul, ionul feric, manganul, dioxidul de carbon
servesc drept terminale acceptoare de electroni pentru a facilita
biodegradarea. (State of Mississippi, Department of Environmental
Quality, 1998).
Principalele ingrediente pentru bioremediere sunt:
1) prezenta unui contaminant;
2) un acceptor de electroni;
3) prezenta unor microorganisme care sunt capabile sa degradeze
noxe specifice;
In general, un contaminant este mult mai usor si mai rapid
degradat in cazul in care este un compus natural in mediu sau
chimic similar cu un compus natural, deoarece microorganismele
capabile de biodegradare sunt mult mai susceptibile. (statul
Mississippi, Departamentul de Mediu calitate, 1998.
Microorganismele au limite de toleranta pentru conditii speciale
de mediu, precum si conditiile optime pentru performanta
culminanta. Factorii care afecteaza succesul si rata de
biodegradare microbiana sunt: disponibilitatea nutrientilor,
continutul de umiditate, pH-ul, temperatura si matricea solului.
Nutrientii anorganici, precum azot, fosfor sunt necesari pentru
activitatea microbiana si cresterea celulelor. Acesta a aratat ca
"tratarea solului contaminat cu petrol, cu azot, poate creste rata
de crestere a celulelor, reduce faza de latenta microbiana, ajuta
la mentinerea populatiilor microbiene, si creste rata de degradare
a hidrocarburilor" (Walworth et al., 2005 ).
Umiditate - toate microorganismele din sol au nevoie de umezeala
pentru cresterea celulara. Cu toate acestea, excesul de umiditate,
cum ar fi in solurile saturate, nu este de dorit deoarece reduce
cantitatea de oxigen disponibila pentru respiratie aeroba.
Respiratia anaeroba, care produce mai putina energie pentru
microorganisme (de respiratie aeroba) si incetineste rata de
biodegradare, devine procesul predominant. Continutul de umiditate
a solului este cuprins intre 45% si 85% din capacitatea de apa. (US
EPA, 2006, "Landfarming").
PH-ul solului este important, deoarece cele mai multe specii
microbiene pot supravietui numai intr-un anumit interval al
pH-ului. In plus, pH-ul solului poate afecta disponibilitatea
elementelor nutritive. Biodegradarea hidrocarburilor petroliere
este optima la un pH 7 (neutru); interval acceptabil este pH 6-8
(US EPA, 2006, "Landfarming"; statul Mississippi, Departamentul de
Calitate a Mediului, 1998).
Temperatura influenteaza rata de biodegradare prin controlul
ratei de reactii enzimatice in cadrul microorganismelor. In
general, "viteza de reactie enzimatica din celula este aproximativ
dubla pentru fiecare crestere cu 10 C a temperaturii" (Nestor et
al, 2001.).
Nu exista o limita superioara a temperaturii la care
microorganismele pot rezista. Cele mai multe bacterii gasite in
sol, inclusiv multe bacterii care degradeaza hidrocarburile
petroliere, sunt mezofile care au o temperatura optima variind de
la 25 C la 45 C (Nestor et al., 2001).
Bacterii termofile (cei care supravietuiasc si prospera la
temperaturi relativ ridicate), sunt in mod normal gasite in izvoare
calde si gramezile de compost existente pe piata interna in medii
reci si pot fi activate pentru a degrada hidrocarburile, cu o
crestere a temperaturii la 60 C. Aceasta constatare "a sugerat un
potential intrinsec de atenuare naturala in solurile reci prin
tehnici de bioremediere termice imbunatatite ". (Perfumo et al.,
2007)
In anumite circumstante, biodisponibilitatea contaminantilor
depinde nu numai de natura contaminantului, ci, de asemenea, de
tipul de sol. Contaminantii hidrofobi, cum ar fi hidrocarburile
petroliere, au solubilitate scazuta in apa si au tendinta de a
adsorbi puternic in sol un continut ridicat de materie organica. In
astfel de cazuri, agentii tensioactivi sunt utilizati ca parte a
procesului de bioremediere de crestere a solubilitatii si
mobilitatii acestor contaminanti (Stat din Mississippi,
Departamentul de Calitate a Mediului, 1998).
Constatarile suplimentare de cercetare ale existentei
bacteriilor termofile in sol rece, de asemenea, sugereaza ca
temperaturile ridicate sporesc rata de biodegradare prin cresterea
biodisponibilitatii de contaminanti. Se sugereaza ca, contaminantii
absorbiti de particulele de sol sunt imobilizati si solubilitatea
lor creste odata cu temperaturile ridicate (Perfumo et al.,
2007).
Tipul de sol este un aspect important atunci cand se determina
cea mai buna abordare de bioremediere potrivita pentru o anumita
situatie. Bioremedierea in-situ se refera la tratarea solului in
loc. Tratamentele in-situ biostimulatoare, de obicei, implica
bioventilarea, in care oxigenul si / sau nutrientii sunt pompati
prin puturi de injectare in sol. Este absolut necesar ca oxigenul
si nutrientii sa fie distribuiti uniform de-a lungul solului
contaminat. Textura solului afecteaza in mod direct utilitatea
bioventilarii, la fel de mult ca si permeabilitatea solului in aer
si apa care este o functie de textura a solului. Solurile cu
textura fina, cum ar fi argila au permeabilitate redusa, astfel
impiedica oxigenul si substantele nutritive de la bioventilare sa
fie dispersate de-a lungul solului. De asemenea, este dificil de
controlat continutul de umiditate in sol cu textura fina, deoarece
porii lor mai mici si suprafata mare permit retinerea apei.
Solurile cu textura fina sunt lente pentru scurgerea in conditiile
de sol saturat cu apa, prevenind astfel oxigenul sa ajunga la solul
de-a lungul zonei contaminata cu microbi. (US EPA, 2006,
"Bioventing").
Bioremedierea in-situ provoaca perturbari minime a mediului la
locul de contaminare. In plus, acesta suporta costuri mai reduse
decat remedierea solului conventionale sau tratamente de mutare si
de inlocuire, deoarece nu exista nici un transport de materiale
contaminate pentru tratare din afara amplasamentului.
Cu toate acestea, bioremedierea in-situ are unele limitari:
1) nu este potrivita pentru toate tipurile de soluri;
2) degradarea completa este dificil de realizat;
3) conditiile naturale (de exemplu temperatura) sunt greu de
controlat .
In utilizarea unui bioreactor, solul contaminat este amestecat
cu apa si substante nutritive, amestecul este agitat de un
bioreactor mecanic pentru a stimula actiunea microorganismelor.
Aceasta metoda este mai potrivita pentru solurile argiloase decat
alte metode si, in general, este un proces rapid (US EPA, 2006,
"Ghidul").
In fiecare dintre aceste metode, conditiile trebuie sa fie
monitorizate si ajustate periodic pentru biodegradare optima.
Utilizarea bioreactoarelor prezinta, de asemenea, problema a
monitorizarii si contin volatilizarea contaminantilor. Cu toate
acestea, ele pot necesita o cantitate mare de teren si, similar cu
bioremedierea in-situ, degradarea completa este dificil de
realizat, iar evaporarea componentelor volatile este un motiv de
ingrijorare (US EPA, 2006, "Landfarming" US EPA, 2006, "Biopiles
").
Avantajele si dezavantajele compostarii
Principalele avantaje ale compostarii produselor reziduale
zootehnice constau in:
asigura protectia mediului ambiant din apropierea complexelor
zootehnice si in tot arealul in care acesta se aplica;
constituie o metoda eficienta de reciclare pentru reziduurile
culturilor, reziduurile si mortalitatile din complexele
zootehnice;
se inlocuieste un produs voluminos, cu umiditate ridicata, greu
transportabil si pe o raza mica in jurul complexului cu un produs
concentrat, usor transportabil la orice distanta, fara miros, liber
de agenti patogeni, capabil sa controleze dezvoltarea unor boli si
daunatori din sol, usor de depozitat, nu creeaza probleme cu
mustele sau cu buruienile, putand fi aplicat pe teren la momentul
cel mai convenabil;
conserva elementele nutritive din gunoi; compostul contine o
forma organica mai stabila a azotului, care este mai putin spalat
in apele freatice;
produsul final cedeaza mai greu elementele nutritive accesibile
pentru plante si poate fi aplicat pe teren o perioada mai
indelungata;
se obtine un ingrasamant valoros pentru agricultura, mai ales
pentru sectoarele legumicole si floricole, care poate substitui
mari cantitati de ingrasaminte chimice;
se obtine un produs capabil sa reduca deficitul de materie
organica si microelemente in solurile agricole, sa amelioreze
caracteristicile fizice, chimice si biologice ale solurilor si sa
cresca indicii de valorificare a elementelor nutritive din
ingrasamintele minerale aplicate;
se imbina degajarea reziduurilor cu ameliorarea solului intr-o
maniera naturala, care nu cere un consum foarte mare de
energie;
constituie o metoda de indepartare a excesului de elemente
nutritive din ferma si de reducere a suprafetei ocupate cu
depunerea reziduurilor;
compostul se imprastie uniform pe terenul agricol cu masinile
existente in dotarea unitatilor;
compostul este un excelent conditionator de sol, imbunatateste
structura solului, are un aport important de materie organica si
reduce potentialul pentru eroziunea solului;
compostul poate fi folosit ca material pentru biofiltre;
compostarea ofera posibilitatea reutilizarii elementelor
nutritive si a fractiei organice din reziduurile din ferma si
conduce la obtinerea unui produs nou, vandabil, solicitat pe piata,
capabil sa mareasca cantitatea si calitatea productiei
agricole.
Dezavantaje:
necesita timp si bani; compostarea necesita echipament, munca si
management;
necesita teren pentru desfasurarea activitatii; suprafetele
necesare pentru depozitarea materiilor prime, a compostului finit
si pentru desfasurarea procesului de compostare pot fi foarte
mari;
este posibil sa apara mirosuri, cel putin in prima faza a
procesului; produsele supuse compostarii emana deseori mirosuri
neplacute, mai ales daca sunt depozitate pentru un timp inainte de
pornirea procesului, unele locuri pot cere masuri de reducere a
mirosurilor ;
vremea poate afecta sau prelungi compostarea; vremea rece si
umeda poate prelungi procesul de compostare prin reducerea
temperaturii in gramada de compostare si prin cresterea umiditatii;
zapada in cantitate mare si pe termen lung poate chiar bloca
procesul de compostare;
este nevoie de un studiu de marketing si de aplicare a acestuia;
aceasta implica un inventar al potentialilor cumparatori, reclama,
transport la punctele de vanzare, un management al echipamentelor
si mentinere a calitatii produsului;
sunt indepartate de la productia agricola gunoiul de grajd si
resturile vegetale si orientate in alte directii;
sunt posibile pierderi potentiale de azot din gunoiul de grajd;
deseori compostul contine mai putin de jumatate din azotul prezent
in gunoiul de grajd proaspat;
compostul cedeaza lent elementele nutritive pentru plante;
exista riscul ca activitatea sa fie tratata ca o intreprindere
comerciala.
Atat gunoiul de grajd cat si compostul sunt buni conditionatori
de sol si au o anumita valoare fertilizanta. De obicei gunoiul de
grajd se aplica direct pe teren asigurand ameliorarea calitatilor
solului la fel ca si compostul. Acest lucru face sa para
nejustificat procesul de compostare.
Totusi sunt unele avantaje care impun compostarea:
compostarea converteste continutul de azot din gunoiul de grajd
in forme organice mai stabile; chiar daca acest lucru presupune
unele pierderi de azot, ceea ce ramane este mai putin susceptibil
la spalare si pierdere sub forma de amoniac;
generarea de caldura in timpul procesului de compostare reduce
numarul semintelor de buruieni din gunoiul de grajd;
intr-un numar din ce in ce mai mare de ferme zootehnice, gunoiul
este mai mult o povara decat un lucru valoros; depunerea gunoiului
provoaca mari probleme mai ales fermelor ce cumpara o mare parte
din hrana, sau acolo unde numarul de animale este necorelat cu
suprafata de teren disponibil pentru aplicarea gunoiului, sau in
zonele cu o densitate mare a populatiei; multe griji sunt provocate
de scurgerile de gunoi de pe terenul inghetat si contaminarea cu
nitrati a apelor din fantani; compostarea are posibilitatea sa
reduca aceste probleme; compostarea converteste elementele
nutritive in forme ce sunt mai greu levigate catre apa freatica sau
sunt mai greu antrenate de scurgerile de suprafata;
utilizarea compostului conduce la reducerea poluarii difuze din
agricultura;
solurile fertilizate numai cu compost ofera un surplus de
elemente nutritive plantelor in lunile mai-septembrie si un deficit
in restul timpului, ceea ce impune aplicarea impreuna cu
ingrasamintele minerale.
Compostul constituie cel mai bun strat de materie organica si
amendament natural al solului si el poate fi folosit in locul
fertilizantilor comerciali. Dar cel mai important lucru este ca
este un produs ieftin. Folosirea compostului conduce la
imbunatatirea structurii solului, ameliorarea texturilor excesive,
imbunatatirea aerarii si cresterea capacitatii de inmagazinare a
apei, creste fertilitatea solului si stimuleaza dezvoltarea unui
sistem radicular sanatos al plantelor. Materia organica aplicata
prin compost asigura hrana pentru microorganisme, care pastreaza
solul in conditii de sanatate. Azotul, potasiul si fosforul vor fi
produse natural prin hranirea microorganismelor, deci nu va fi
necesara aplicarea de amendamente pentru sol sau acestea vor fi
putine.( http://www.icpa.ro)
Factorii care influenteaza compostarea
O compostare buna consta in asigurarea unor conditii ambientale
adecvate pentru viata microbiana. Compostul e realizat de miliarde
de microbi (ciuperci, bacterii etc.) care digera gunoiul din
gradina si bucatarie ce le este pus la dispozitie. Daca gramada de
deseuri e destul de "apetisanta", viermii, insectele si rudele lor
vor da o mana de ajutor microbilor. Toate aceste vietati vor
transforma reziduurile intr-un compost, indiferent de conditii.
Totusi, asemeni oamenilor, aceste organisme au nevoie de aer, apa
si mancare. Pentru ca procesul compostarii sa aiba loc intr-un timp
cat mai scurt, se va tine cont de aceste conditii in realizarea
unui sistem de compostare.
Aerul
Microbii implicati in procesul de compostare sunt aerobi, adica
au nevoie de aer pentru a-si duce lucrul la capat. Fara aer,
microbii anaerobi, care nu au nevoie de aer, pun stapanire pe
gramada de deseuri. Acestia fac ca descompunerea sa se petreaca
foarte lent, emanand un miros de gunoi mucegait. Din acest motiv e
foarte important ca amestecul de deseuri sa fie bine aerisit. Te
poti asigura ca bacteria din compost primeste suficient aer prin
simpla omogenizare a ingredientelor, cat mai des si cat mai
bine.
Fig.2 Fundamentele de baza ale compostarii
Unele ingrediente, precum iarba tunsa sau frunzele umede se
lipesc intre ele formand straturi compacte prin care aerul nu poate
trece. Alte ingrediente, precum fanul, nu se descompun usor,
permitand ventialtia compostului. Ideal este ca pentru inceput
ingredientele, in special cele lemnoase, sa fie maruntite, iar in
timp intregul amestec sa fie omogenizat cat mai bine.
Apa
Umiditatea ideala a amestecului de deseuri poate fi comparata cu
cea a unui burete stors, astfel incat sa asigure un mediu propice
bacteriilor aerobe. Acestea se pot inmulti si dispersa in voie
printre materialele din compost. Un amestec prea uscat nu e un
mediu propice pentru microbi, ceea ce va intarzia procesul de
compostare. In schimb, daca amestecul e foarte umed, ingredientele
ude vor fi atat de grele incat se vor lipi intre ele blocand
patrunderea aerului si la fel, incetinind compostarea si eventual
creand probleme cu mirosurile anaerobe.
Procentul de umiditate optim este in functie de cantitatea de
materii organice existente in deseuri. O regula simpla: cu cat pui
mai mult material verde (iarba tunsa, buruieni,frunze), cu atat mai
putina apa va trebui sa adaugi. Iar daca ai la dispozitie o
cantitate mai mare de ingrediente uscate precum paie sau fan,
inmoaie-le intai in apa pentru a nu usca restul materialului de
compostat.
In zonele sau anotimpurile cu clima ploioasa, cantitatea de apa
trebuie redusa si eventual recipientul de compostat sa fie acoperit
cu o prelata. Tot astfel, cand clima e secetoasa, compostul trebuie
udat pentru a mentine o umiditate potrivita. Materialul pentru
compost trebuie sa fie ferit de ploaie, deoarece cresterea
umiditatii duce la accentuarea proceselor de fermentare
anaeroba.
Hrana
In sens larg, exista doua tipuri mari de hrana de care au nevoie
microbii. Hrana "bruna" o reprezinta plantele moarte si uscate,
precum paiele, buruienile uscate, frunzele cazute, crengile uscate
ale copacilor sau rumegusul rezultat din taierea lemnelor.
Structura chimica a acestor materiale o constituie catene lungi de
molecule de zahar legate intre ele si care sunt o sursa de energie
pentru microbi. Intrucat tind sa se usuce, materiile brune trebuie
inmuiate in apa inainte de a fi integrate in compost.
Hrana "verde" o reprezinta plantele proaspete, adesea verzi,
precum buruienile, frunzele sau iarba verde, resturile de fructe
sau legume de la bucatarie, zatul de cafea sau plicurile de ceai si
multe altele asemenea. Spre deosebire de cele brune, materiile
verzi contin mai mult nitrogen, care e un element esential pentru
aminoacizi si proteine si poate fi considerat o sursa necesara
pentru miliardele de microbi care lucreaza la compost.
Temperatura
In zonele cu climat rece sau temperat compostul probabil va
stagna in timpul iernii, insa primavara bacteriile isi continua
munca. E adevarat ca deseurile care ajung la temperaturi ridicate
se descompun foarte repede, insa procesul decurge la fel de bine,
chiar daca mai incet, la temperaturi de 50 C. Un compost de deseuri
evolueaza foarte bine la temperaturi de 60-70 C. La aceste
temperaturi aproape orice samanta de buruiana sau boala a plantelor
e distrusa.
Fig.3 Organisme ce intra in compozitia compostului
Caldura dintr-o gramada fierbinte de desuri este rezultatul
energiei emanate de corpul colectiv de microbi ocupati cu digerarea
materialelor. Am putea spune ca un teanc mai fierbinte de deseuri
inseamna mai multi microbi sau conditii care sa permita acestora sa
aiba un metabolism mai rapid si prin urmare procesul compostarii sa
se incheie mai repede. Pentru a mentine constant o temperatura
ridicata, dimensiunea minima si recomandata pentru un compostor
este de un metru cub. Acesta are suprafata si inaltimea potrivita
pentru a inmagazina suficiente deseuri in care miliardele de
microbi sa poata trai si de asemenea reuseste sa izoleze centrul
pentru a se pastra caldura.
Gradul de maruntire al deseurilor
Pentru o descompunere rapida a materialului de compost, este
important ca toate componentele organice de substanta mai tare sa
fie maruntite. Pentru a obtine un compost de calitate si intr-un
timp relativ scurt, se recomanda construirea gramezii de compost
din mai multe straturi alternative de materiale organice si
minerale diferite, conform urmatorului procedeu:
1. Se asterne un strat afanat de material nemaruntit de 15-20
cm. Sunt recomandabile aici taieturile de crengi si gard viu, paie,
cozi de flori, frunze uscate, coji de copaci, crengi, corzi de vita
de vie. Pentru a face legatura cu celelalte straturi si a mentine
atmosfera favorabila fermentarii, acest strat se stropeste cu apa.
Prin acest strat se poate realiza drenajul compostului; apa care
este in plus se va putea scurge si totodata se asigura
aerisirea.
2. Primul strat de material compostabil are 10-15 cm grosime si
este format din materiale organice usor degradabile: tulpini si
frunze verzi de plante cultivate si de buruieni, frunze, resturi
vegetale de la bucatarie. Apoi se pune un rand de pamant peste care
vine inca un strat de frunzis, iarba uscata, resturi de bucatarie
si gunoi de la animale. Depunerea se continua in acelasi mod pana
la o inaltime de 1.5 m. Partea de sus a gramezii nu se termina cu
varf, ci cu o suprafata. Prima etapa a procesului de compostare
dureaza maxim o saptamana si se incheie cu acoperirea gramezii cu
frunze, paie, materiale textile, saci de iuta, folie de plastic
etc. Este de asemenea foarte bine daca se aseaza deasupra si un
strat de pamant negru de gradina. Astfel compostul se coace mai
repede.
Gramada de compost trebuie asezata pe suprafata solului si
niciodata sapata in pamant, deoarece astfel riscam ca materialele
folosite sa putrezeasca in lipsa de aer. Sa cautam un loc ferit de
vant, curenti de aer si umbros. Inca de la amenajarea gramezii,
materialul trebuie udat din cand in cand, pentru ca a nu se usuca
prea tare. Compostul se coace dupa o desfacere in circa 4-6 luni in
lunile de vara, si in 6-9 luni in lunile de iarna. In timpul iernii
este interzisa desfacerea compostului, pentru a se evita racirea
lui. Insa in lunile de vara este indicatat desfacerea gramezii dupa
3 luni si reamestecarea. (http://eco-citizen.org)
Fazele procesului de compostare
S-au identificat trei faze principale ale procesului de
compostare:
faza 1: stadiul de fermentare mezofila, care este caracterizat
prin cresterea bacteriilor si temperaturi intre 25 si 400C;
faza 2: stadiul termofil in care sunt prezente bacteriile,
ciupercile si actinomicetele (primul nivel al consumatorilor) la o
temperatura de 50-600C, descompunand celuloza, lignina si alte
materiale rezistente; limita superioara a stadiului termofil poate
fi la 700C si este necesar sa se mentina temperatura ridicata cel
putin o zi pentru a asigura distrugerea patogenilor si
contaminantilor;
faza 3: il constituie stadiul de maturare, unde temperaturile se
stabilizeaza si se continua unele fermentatii, convertind
materialul degradat in humus prin reactii de condensare si
polimerizare; ultimul obiectiv este de a produce un material care
este stabil si poate fi judecat cu privire la raportul C:N;
materialele bine compostate au un raport C:N redus; de ex. raportul
C:N poate scadea de la 30 la inceputul procesului de compostare la
15 in compostul matur.
In timpul compostarii active, descompunerea aeroba genereaza
bioxid de carbon si vapori de apa. Descompunerea anaeroba activa
genereaza bioxid de carbon, metan si alte produse de fermentatie
care creeaza mirosuri neplacute, pH redus in gramada de compostare
si inhiba cresterea plantelor. Numerosi factori afecteaza generarea
de mirosuri: cantitatea de oxigen din gramada, caracteristicile
materialelor supuse compostarii, pHul initial al amestecului si
materialele utilizate ca aditivi.
Chiar daca exista o aprovizionare buna cu oxigen (obtinut prin
difuzie, remaniere ori aerare fortata) in gramada de compostare tot
raman unele pungi mai mici ori mai mari in care procesul se
desfasoara in conditii anaerobe. Produsele din aceste pungi
anaerobe se vor descompune in momentul in care ele ajung in
conditii aerobe in gramada de compostare. La conditii de pH in jur
de 4,5 sau mai mici, microorganismele aerobe mor, se corodeaza
echipamentele de lucru si apar mirosuri. pH-ul coborat si aparitia
mirosurilor sunt cei mai buni indicatori ai nevoii de oxigen.
O gramada de compostare este predominant aeroba daca
concentratia oxigenului in gramada de compostare este distribuita
uniform si are valori peste 5-6 %. La valori ale oxigenului sub 3 %
apar mirosurile si incepe procesul de anaerobioza. Daca se
intrerupe fluxul de aer in gramada chiar si numai 2 minute atunci
cand activitatea microbiana este ridicata in gramada pot sa apara
procese anaerobe. In conditii anaerobe, apar mirosuri generate de
alcoili si acizii organici volatili formati rapid, care coboara
pH-ul gramezii.
Restabilirea conditiilor aerobe printr-o aerare si porozitate
corespunzatoare poate dura de la 2 la 6 zile. Organismele
microbiene necesare pentru compostare apar natural in multe
materiale organice. Adaugarea de culturi bacteriene ori alte
produse se refera la inoculare ori insamantare. Cu toate ca
folosirea stimulatorilor poate stimula compostarea (in special a
subproduselor care sunt relativ sterile), cei mai multi producatori
de compost le considera rareori necesare.
Metode de compostare
1. Compostarea pasiva in gramada deschisa este pretabila pentru
fermele de dimensiuni mici sau moderate, cu un management mai
redus. Metoda implica formarea gramezii de materiale organice si
lasarea ei nederanjata pana cand materialele sunt descompuse in
produse stabilizate. Aceste gramezi mici au avantajul miscarii
naturale a aerului. Datorita fermentarii active gramada se
incalzeste in interior, aerul cald se ridica si se pierde la
suprafata superioara a gramezii, fiind inlocuit cu aerul rece ce
patrunde pe la baza gramezii, si pe lateral, improspatand astfel
aerul in gramada. In functie de marimea gramezii curentii de aer
pot improspata mai repede sau mai incet aerul din gramada activand
procesul de fermentatie.
Pentru un schimb eficient de aer mai ales in perioada de vara si
daca se composteaza materiale ce degaja mai multa caldura cum este
cazul gunoiului de la cabaline, inaltimea gramezii va fi de numai
0,9 1,2 m. Costul muncii si echipamentului necesar pentru a forma
si amesteca gramada constituie cheltuielile operationale cele mai
mari. Incarcatoarele si masinile de imprastiat gunoi sunt de obicei
cele folosite in ferma. Compostarea pasiva ori nederanjata este de
obicei folosita pentru compost.
2. Compostarea pe platforma in siruri si gramezi este cea mai
comuna forma de compostare. Pentru un management activ al
procesului sirurile si gramezile sunt remaniate cu ajutorul unei
masini speciale ceea ce evita compactarea gramezii, imbunatateste
schimbul de aer, aduce la suprafata gramezii materialul din
interior si introduce in gramada materialul de la suprafata
gramezii. In acest mod pot fi distruse prin compostare semintele de
buruieni, agentii patogeni si larvele de muste, ele ajungand in
mijlocul gramezii unde temperatura este foarte mare.
Intorcand si amestecand din nou cu ocazia remanierilor
materialele supuse compostarii acestea se fragmenteaza in particule
mai mici si le creste suprafata activa biologica de contact.
Excesul de remanieri poate conduce la reducerea porozitatii
gramezii daca marimea particulelor devine prea mica. Marimea
gramezii (a sirului) este data de caracteristicile echipamentului
ce realizeaza remanierea gramezii.
Modul de lucru, care se recomanda si acum, este foarte greoi si
se apropie mai mult de prima varianta de compostare decat de
aceasta, din lipsa de echipamente specifice. Este de preferat ca
platforma de compostare sa fie inconjurata de un sant pentru
colectarea scurgerilor.
Lichidul colectat poate fi folosit pentru umectarea gramezii la
remaniere daca acest lucru este necesar sau se poate aplica pe
terenul agricol ca fertilizant lichid. In cazul unor intreprinderi
mici si medii, ce composteaza de la cateva sute la cateva mii de
metri cubi, in lipsa echipamentului specific de remaniere a
gramezii se poate utiliza un tractor cu cupa de incarcare (tip
fadroma) si benzi transportoare pentru a se putea realiza
amestecul. Masinile de distributie a gunoiului pot fi utilizate si
pentru distributia compostului. Un echipament pentru remaniere
poate amesteca intre 400 si 4000 t pe ora.
3. Compostarea pe platforme folosind echipamente de remaniere
specializate se practica in unitatile mari producatoare de compost.
Este identica ca mod de organizare cu metoda 2 compostare pe
platforma in siruri si gramezi, dar este obligatorie prezenta
echipamentului special de remaniere.
4. Sistemul de gramada statica aerata cu conducte perforate se
poate dezvolta in spatii deschise sau inchise. In gramada sunt
incorporate catre baza conducte perforate pentru aerare. Gazele
fierbinti din interiorul gramezii se ridica, iar aerul rece
patrunde prin conducte in interiorul gramezii. Se poate practica si
aerarea fortata folosindu-se un suflator de aer in conductele de la
baza gramezii care face ca circulatia aerului sa fie mai rapida.
Sistemul de fortare a aerarii permite cresterea gramezii si un
control mai bun al procesului de compostare. Aranjamentele de
presiune negativa (in interiorul conductelor perforate) permit
exaustarea aerului direct prin filtre biologice daca mirosurile
devin o problema.
Gramezile statice aerate au la baza aschii de lemn, paie tocate
ori alte materiale poroase. Materialul poros de la baza
incorporeaza si conductele perforate pentru aerare. Selectarea si
amestecul initial al materiilor prime supuse compostarii sunt
esentiale, deoarece trebuie sa aibe o structura buna pentru a-si
mentine porozitatea pe intreaga perioada de compostare. Aceasta
cerinta generala este asigurata prin folosirea unui agent de
mentinere a densitatii, cum sunt paiele sau aschiile de lemn.
Inaltimea initiala a gramezii statice aerata este de 1,5-2,5 m.
Iarna gramezile mai mari ajuta la mentinerea caldurii . Un strat de
compost finisat acopera gramada de compost.
Lungimea gramezii statice aerate este limitata de distributia
aerului prin conductele de aerare. Pentru gramezile statice aerate
amestecul materialelor depuse in gramada este esential deoarece
gramada se formeaza o singura data. Amestecarea gramezii se face cu
ajutorul unui incarcator frontal de tip fadroma prin amestecare de
cateva ori intr-o alta gramada si depunere apoi in gramada finala a
materialelor amestecate. Se recomanda ca amestecarea si formarea
gramezii sa se faca pe o suprafata betonata.
5. Sistemul de compostare in (vas) container implica inchiderea
materialelor de compostare activa intr-un container, cladire, etc.
Sistemul in (vas) container are cel mai agresiv management si in
general cel cu investitia cea mai mare de capital, dar ofera cel
mai bun control al procesului de compostare. Cele mai multe metode
in container implica o varietate de sisteme de aerare fortata si
tehnici de intoarcere mecanica conducand la intensificarea
procesului de compostare.
Unele sisteme de compostare in containere includ materialele de
compostare fara intoarcere. Sistemul de compostare in containere
mici care sunt instalate pentru folosirea timp de circa un an sunt
accesibile pentru compostare intr-o varietate de ferme ce genereaza
materiale organice inclusiv pasari moarte si gunoi de grajd. Multe
din aceste sisteme combina atributele platformei cu echipament de
intoarcere si pe cele ale metodei statice aerate. Indiferent de
metoda de compostare practicata, abilitatea gramezii de compostare
de a se incalzi si a mentine o temperatura ridicata este dependenta
de 7 factori:
compozitia fizica si biologica a materialelor supuse
compostarii;
accesibilitatea elementelor nutritive, inclusiv a carbonului
pentru microorganismele ce produc compostarea;
nivelul umiditatii in materialele supuse compostarii;
structura gramezii (marimea particulelor, textura si densitatea
aparenta);
rata de aerare in gramada ;
marimea gramezii de compostare,
conditiile mediului ambiant (temperatura, vant, umiditate,
etc).( http://ro.scribd.com)
Concluzie
Pamantul se confrunta cu o problema majora in aceasta perioada
si anume fertilitatea tot mai scazuta a solului, datorita
exploatarii necontrolate a acestuia. Pentru a putea controla
aceasta problema s-au efectuat mai multe lucrari de crestere a
gradului de fertilitate iar una dintre cele mai cunoscute metode
este metoda compostarii.
Aceasta metoda este cunoscuta inca din cele mai vechi timpuri de
catre agricultorii care foloseau gunoiul de grajd pentru
imbunatatirea solului. Crescatorul de animale si agricultorul au
cunoscut gunoiul de grajd in stare de putrezire si au intuit
virtutiile sale prin comparatie cu gunoiul de grajd proaspat.
Cercetarile actuale au demonstrat ca gunoiul de grajd este
insuficient, acesta trebuind amestecat cu diferite substante
biodegradabile pentru o mai buna actiune.
Prin compostare se intelege totalitatea transformarilor
microbiene, biochimice, chimice si fizice pe care le sufera
deseurile organice, vegetale si animale, de la starea lor initiala
si pana ajung in diferite stadii de humificare, stare calitativ
deosebita de cea initiala, produsul rezultat fiind cunoscut sub
numele de compost.
Compostul rezultat, in urma procesului de compostare, este mai
bogat in substante nutritive pentru plante, decat orice ingrasamant
artificial. Este cel mai bun ingrasamant natural pe care il putem
produce cu mare usurinta. Marea majoritate a deseurilor sunt
potrivite pentru compostare: resturile vegetale (iarba, frunzisul,
tulpini, radacini), gunoi (de la animale mici), resturi de la
bucatarie (coji de legume si fructe, zatul de cafea, resturi de
mancare, coji de oua). Sunt si deseuri care sunt mai putin
potrivite pentru compostare: cojile fructelor exotice (in cantitati
mici nu afecteaza calitatea intregului compost), hartie si
carton.
Deseurile interzise pentru compostare: sticla, metal, plastic,
resturi de ulei si vopsele. Procesul de descompunere este un proces
biologic. Pentru a se forma un bun compost, trebuie asigurate
conditii optime de viata pentru microorganismele care realizeaza
procesul de descompunere.
Bibliografie
1. http://www.icpa.ro
2. http://ro.scribd.com
3. http://facultate.regielive.ro
4. http://eco-citizen.org
5. http://waterquality.montana.edu
6. http://en.wikipedia.org
7. http://waterquality.montana.edu
8. Biobasics: The Science and the Issues. 9 Feb 2006. 24 Nov
2006 http://www.biobasics.gc.ca/english/View.asp?x=741
9. Nester, Eugene W., Denise G. Anderson, C. Evans Roberts Jr.,
Nancy N. Pearsall, and Martha T. Nester. ,,Microbiology: A Human
Perspective 3 rd ed. New York: McGraw-Hill, 2001
10. Perfumo, Amedea, Ibrahim M. Banat, Roger Marchant, and Luigi
Vezzulli.. Thermally Enhanced Approaches for Bioremediation of
Hydrocarbon-Contaminated Soils., 2007
11. State of Mississippi. Department of Environmental Quality,
,,Fundamental Principles of Bioremediation April 1998.
12. United States. Environmental Protection Agency. ,,A Citizens
Guide to Bioremediation. , April 1996
3
