Princip fermentacije organskega komposta

1. Pregled

Vsaka kvalificirana visokokakovostna pridelava organskega komposta mora iti skozi proces fermentacije kompostiranja.Kompostiranje je postopek, pri katerem mikroorganizmi pod določenimi pogoji razgradijo in stabilizirajo organsko snov, da nastane izdelek, primeren za rabo zemljišč.

Kompostiranje, starodavna in preprosta metoda obdelave organskih odpadkov in izdelave gnojil, je v mnogih državah pritegnila veliko pozornosti zaradi svojega ekološkega pomena, koristi pa tudi kmetijski pridelavi.Poročali so, da je mogoče bolezni, ki se prenašajo iz zemlje, nadzorovati z uporabo razkrojenega komposta kot gredice.Po visokotemperaturni stopnji procesa kompostiranja lahko število antagonističnih bakterij doseže zelo visoko raven, ni enostavno razgraditi, je stabilno in ga lahko absorbirajo pridelki.Medtem pa lahko delovanje mikroorganizmov v določenem obsegu zmanjša toksičnost težkih kovin.Vidimo lahko, da je kompostiranje preprost in učinkovit način za proizvodnjo bioorganskega gnojila, ki je koristen za razvoj ekološkega kmetijstva. 

Zakaj kompost deluje tako?V nadaljevanju je podrobnejši opis principov kompostiranja:

 2. Princip fermentacije organskega komposta

2.1 Pretvorba organske snovi med kompostiranjem

Pretvorbo organske snovi v kompostu pod delovanjem mikroorganizmov lahko povzamemo v dva procesa: eden je mineralizacija organske snovi, to je razgradnja kompleksne organske snovi v enostavne snovi, drugi je proces humifikacije organske snovi, to je razgradnja in sinteza organske snovi za proizvodnjo kompleksnejše posebne organske snovi-humusa.Oba procesa potekata hkrati, vendar v nasprotni smeri.V različnih pogojih je intenzivnost vsakega procesa drugačna.

2.1.1 Mineralizacija organske snovi

• Razgradnja organske snovi brez dušika

Polisaharidne spojine (škrob, celuloza, hemiceluloza) se najprej hidrolizirajo v monosaharide s hidrolitičnimi encimi, ki jih izločajo mikroorganizmi.Vmesnih produktov, kot so alkohol, ocetna kislina in oksalna kislina, ni bilo lahko kopičiti, na koncu so tvorili CO₂ in H₂O ter sprostili veliko toplotne energije.Če je prezračevanje slabo, se pod delovanjem mikrobov monosaharid počasi razgradi, proizvaja manj toplote in kopiči nekaj vmesnih produktov - organskih kislin.V pogojih mikroorganizmov, ki odbijajo pline, lahko nastanejo redukcijske snovi, kot sta CH₄ in H₂.

• Razgradnja iz organske snovi, ki vsebuje dušik

Organske snovi, ki vsebujejo dušik v kompostu, vključujejo beljakovine, aminokisline, alkaloide, humus itd.Razen humusa se večina zlahka razgradi.Na primer, beljakovina se pod delovanjem proteaze, ki jo izloča mikroorganizem, razgradi korak za korakom, proizvede različne aminokisline in nato tvori amonijevo sol oziroma nitrat prek amonijaka oziroma nitracije, ki ju rastline lahko absorbirajo in uporabijo.

• Transformacija organskih spojin, ki vsebujejo fosfor, v kompostu

Pod delovanjem različnih saprofitskih mikroorganizmov nastane fosforna kislina, ki postane hranilo, ki ga rastline lahko absorbirajo in izkoristijo.

• Pretvorba organskih snovi, ki vsebujejo žveplo

Organske snovi, ki vsebujejo žveplo v kompostu, z vlogo mikroorganizmov pri proizvodnji vodikovega sulfida.Vodikov sulfid se zlahka kopiči v okolju, kjer ni všeč plin, in je lahko strupen za rastline in mikroorganizme.Toda v dobro prezračevanih pogojih se vodikov sulfid pod delovanjem žveplovih bakterij oksidira v žveplovo kislino in reagira z osnovo komposta, da nastane sulfat, ki ne le odpravlja strupenost vodikovega sulfida, temveč postane žveplova hranila, ki jih rastline lahko absorbirajo.V pogojih slabega prezračevanja je prišlo do sulfatizacije, ki je povzročila izgubo H₂S in zastrupitev rastline.V procesu fermentacije komposta lahko zračnost komposta izboljšamo z rednim obračanjem komposta in tako odpravimo protižveplanje.

• Pretvorba lipidov in aromatičnih organskih spojin

Kot sta tanin in smola, je zapleten in se počasi razgradi, končni produkt pa sta tudi CO₂ in voda. Lignin je stabilna organska spojina, ki vsebuje rastlinske materiale (kot so lubje, žagovina itd.) pri kompostiranju.Zaradi kompleksne strukture in aromatičnega jedra se zelo težko razgradi.Pod pogojem dobrega prezračevanja se lahko aromatično jedro pretvori v kinoidne spojine z delovanjem gliv in aktinomicet, kar je ena od surovin za ponovno sintezo humusa.Seveda se bodo te snovi pod določenimi pogoji še naprej razgrajevale.

Če povzamemo, lahko mineralizacija kompostirane organske snovi zagotovi hitro delujoča hranila za pridelke in mikroorganizme, zagotovi energijo za mikrobne aktivnosti in pripravi osnovne materiale za humifikacijo kompostirane organske snovi.Ko pri kompostiranju prevladujejo aerobni mikroorganizmi, se organska snov hitro mineralizira, da proizvede več ogljikovega dioksida, vode in drugih hranil, se hitro in temeljito razgradi ter sprosti veliko toplotne energije. Razgradnja organske snovi je počasna in pogosto nepopolna, pri čemer se sprosti manj toplotna energija, produkti razgradnje pa poleg rastlinskih hranil zlahka kopičijo organske kisline in reduktivne snovi, kot so CH₄, H₂S, PH₃, H₂ itd.Prevračanje komposta med fermentacijo je torej namenjeno tudi spremembi vrste mikrobne aktivnosti za izločanje škodljivih snovi.

2.1.2 Humifikacija organske snovi

Obstaja veliko teorij o nastanku humusa, ki ga lahko v grobem razdelimo na dve stopnji: prva stopnja, ko organski ostanki razpadejo in tvorijo surovine, ki sestavljajo molekule humusa, v drugi fazi pa polifenol oksidira v kinon. s polifenol oksidazo, ki jo izloča mikroorganizem, nato pa se kinon kondenzira z aminokislino ali peptidom, da nastane humusni monomer.Zaradi fenola, kinina, sorte aminokislin medsebojna kondenzacija ni enaka, zato je tudi tvorba humusnega monomera raznolika.Pod različnimi pogoji se ti monomeri dodatno kondenzirajo in tvorijo molekule različnih velikosti.

2.2 Pretvorba težkih kovin med kompostiranjem

Komunalno blato je ena najboljših surovin za kompostiranje in fermentacijo, saj vsebuje bogate hranilne in organske snovi za rast pridelkov.Toda komunalno blato pogosto vsebuje težke kovine, te težke kovine se običajno nanašajo na živo srebro, krom, kadmij, svinec, arzen itd.Mikroorganizmi, predvsem bakterije in glive, imajo pomembno vlogo pri biotransformaciji težkih kovin.Čeprav lahko nekateri mikroorganizmi spremenijo prisotnost težkih kovin v okolju, naredijo kemikalije bolj strupene in povzročijo resne okoljske težave ali koncentrirajo težke kovine in se kopičijo skozi prehranjevalno verigo.Toda nekateri mikrobi lahko pomagajo izboljšati okolje z odstranjevanjem težkih kovin iz okolja z neposrednimi in posrednimi dejanji.Mikrobna transformacija HG vključuje tri vidike, in sicer metilacijo anorganskega živega srebra (Hg₂+), redukcijo anorganskega živega srebra (Hg₂+) v HG0, razgradnjo ter redukcijo metil živega srebra in drugih organskih živosrebrovih spojin v HG0.Ti mikroorganizmi, ki lahko pretvorijo anorgansko in organsko živo srebro v elementarno živo srebro, se imenujejo mikroorganizmi, odporni na živo srebro.Čeprav mikroorganizmi ne morejo razgraditi težkih kovin, lahko zmanjšajo toksičnost težkih kovin z nadzorom njihove poti transformacije.

2.3 Postopek kompostiranja in fermentacije

Kompostiranje je oblika stabilizacije odpadkov, vendar zahteva posebno vlažnost, pogoje prezračevanja in mikroorganizme za ustvarjanje prave temperature.Temperatura naj bi bila višja od 45 °C (približno 113 stopinj Fahrenheita), zaradi česar je dovolj visoka, da inaktivira patogene in uniči semena plevela.Stopnja razgradnje ostankov organske snovi po primernem kompostiranju je nizka, razmeroma stabilna in jo rastline zlahka absorbirajo.Po kompostiranju se lahko vonj močno zmanjša.

Proces kompostiranja vključuje veliko različnih vrst mikroorganizmov.Zaradi spreminjanja surovin in pogojev se nenehno spreminja tudi količina različnih mikroorganizmov, zato noben mikroorganizem vedno ne prevladuje v procesu kompostiranja.Vsako okolje ima svojo specifično mikrobno skupnost, mikrobna raznolikost pa omogoča kompostiranje, da se izognemo propadu sistema, tudi ko se zunanji pogoji spremenijo.

Proces kompostiranja v glavnem izvajajo mikroorganizmi, ki so glavno telo fermentacije kompostiranja.Mikrobi, vključeni v kompostiranje, prihajajo iz dveh virov: veliko število mikrobov, ki so že prisotni v organskih odpadkih, in umetni mikrobni inokulum.Pod določenimi pogoji imajo ti sevi močno sposobnost razgradnje nekaterih organskih odpadkov in imajo značilnosti močne aktivnosti, hitrega razmnoževanja in hitre razgradnje organskih snovi, kar lahko pospeši proces kompostiranja in skrajša reakcijski čas kompostiranja.

Kompostiranje na splošno delimo na dve vrsti aerobnega kompostiranja in anaerobnega kompostiranja.Aerobno kompostiranje je proces razgradnje organskih materialov v aerobnih pogojih, njegovi presnovni produkti pa so predvsem ogljikov dioksid, voda in toplota;anaerobno kompostiranje je proces razgradnje organskih materialov v anaerobnih pogojih, končni metaboliti anaerobne razgradnje so metan, ogljikov dioksid in številni intermediati z nizko molekulsko maso, kot so organske kisline.

Glavne mikrobne vrste, vključene v proces kompostiranja, so bakterije, glive in aktinomicete.Vse te tri vrste mikroorganizmov imajo mezofilne in hipertermofilne bakterije.

Med procesom kompostiranja se je mikrobna populacija izmenično spreminjala na naslednji način: nizko- in srednjetemperaturne mikrobne združbe so se spreminjale v srednje- in visokotemperaturne mikrobne združbe, srednje- in visokotemperaturne mikrobne združbe pa v srednje- in nizkotemperaturne mikrobne združbe.S podaljševanjem časa kompostiranja se je število bakterij postopoma zmanjševalo, število aktinomicet postopoma povečevalo, plesni in kvasovk ob koncu kompostiranja pa občutno manj.

Proces fermentacije organskega komposta lahko preprosto razdelimo na štiri stopnje:

2.3.1 Med fazo segrevanja

V začetni fazi kompostiranja so mikroorganizmi v kompostu večinoma zmerne temperature in dobre atmosfere, med katerimi so najpogostejše nesporne bakterije, sporne bakterije in plesni.Začnejo proces fermentacije komposta in močno razgradijo organske snovi (kot so preprosti sladkor, škrob, beljakovine itd.) pod pogojem dobre atmosfere, pri čemer proizvedejo veliko toplote in stalno dvigujejo temperaturo komposta, približno 20 °C (približno 68 stopinj Fahrenheita) do 40 °C (približno 104 stopinje Fahrenheita) imenujemo febrilna stopnja ali vmesna temperaturna stopnja.

2.3.2 Med visokimi temperaturami

Topli mikroorganizmi postopoma prevzamejo toplo vrsto in temperatura še naprej narašča, običajno nad 50 °C (približno 122 stopinj Fahrenheita) v nekaj dneh, v fazo visoke temperature.V fazi visoke temperature postanejo glavne vrste aktinomicete, ki se dobro segrejejo, in glive, ki se dobro segrejejo.Razgradijo kompleksne organske snovi v kompostu, kot so celuloza, hemiceluloza, pektin itd.Toplota se poveča in temperatura komposta se dvigne na 60 °C (približno 140 stopinj Fahrenheita), kar je zelo pomembno za pospešitev procesa kompostiranja.Nepravilno kompostiranje komposta, le zelo kratko obdobje visoke temperature ali brez visoke temperature in zato zelo počasna zrelost, v obdobju pol leta ali več ni napol zrelo stanje.

2.3.3 Med fazo ohlajanja

Po določenem času med visokotemperaturno fazo se večina celuloznih, hemiceluloznih in pektinskih snovi razgradi, za seboj ostanejo težko razgradljive kompleksne komponente (npr. lignin) in novonastali humus, aktivnost mikroorganizmov se zmanjša. in temperatura se je postopoma zniževala.Ko temperatura pade pod 40 °C (približno 104 stopinje Fahrenheita), mezofilni mikroorganizmi postanejo prevladujoča vrsta

Če stopnja hlajenja nastopi zgodaj, pogoji za kompostiranje niso idealni in razgradnja rastlinskih materialov ni zadostna.Na tej točki lahko obrnete kup, mešanje materiala v kupu, tako da proizvede drugo ogrevanje, ogrevanje, za spodbujanje kompostiranja.

2.3.4 Stopnja zrelosti in ohranitve gnojila

Po kompostiranju se prostornina zmanjša in temperatura komposta pade na malo višjo temperaturo od temperature zraka, nato pa je treba kompost tesno stisniti, kar povzroči anaerobno stanje in oslabi mineralizacijo organske snovi, da zadrži gnojilo.

Skratka, proces fermentacije organskega komposta je proces presnove in razmnoževanja mikrobov.Proces presnove mikrobov je proces razgradnje organskih snovi.Pri razgradnji organskih snovi se proizvaja energija, ki poganja proces kompostiranja, dviguje temperaturo in suši mokro podlago.

 
Če imate še kakšna vprašanja ali potrebe, nas kontaktirajte na naslednje načine:
WhatsApp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com