Искусство и наука компостирования
Введение
История компостирования уходит в глубь веков. Первые письменные упоминания об использовании компоста в сельском хозяйстве появились 4500 лет назад в Месопотамии, в междуречье Тигра и Евфрата (нынешний Ирак). Искусством компостирования владели все цивилизации Земли. Римляне, египтяне, греки активно практиковали компостирование, что нашло свое отражение в талмуде, библии и Коране. Археологические раскопки подтверждают, что цивилизация майя 2000 лет назад также занималась компостированием.
Несмотря на то, что искусство компостирования было известно садоводам с незапамятных времен, в ХIХ веке, когда большое распространение получили искусственные минеральные удобрения, оно было в значительной степени утрачено. По окончании второй мировой войны сельское хозяйство стало пользоваться результатами научных разработок. Сельскохозяйственная наука рекомендовала для повышения урожайности применять химические удобрения, пестициды во всех ипостасях. Химические удобрения пришли на смену компосту.
В 1962 году вышла в свет книга Рейчел Карсон (Rachel Carson) “Silent Spring” (Безмолвная весна), посвященная результатам повсеместного злоупотребления химическими пестицидами и другими загрязнителями. Это послужило сигналом к общественному протесту и запрещению производства и использования опасных продуктов. Многие начали заново открывать для себя преимущества ведения так называемого органического сельского хозяйства.
Одной из первых публикаций в этом аспекте была книга сэра Альберта Говарда (Albert Howard) “An Agricultural Testament” (Завет хлебопашца), вышедшая в свет в 1943 году. Книга вызвала огромный интерес к органическим методам в сельском хозяйстве и садоводстве. Сегодня каждый фермер признает значение компоста в стимулировании роста растений и в восстановлении истощенной и безжизненной почвы. Как бы заново произошло открытие этого древнего земледельческого искусства.
Органическое земледелие нельзя назвать полностью возвратом к старому, так как в его распоряжении имеются все достижения современной науки. Все химические и микробиологические процессы, протекающие в компостной куче, изучены досконально, и это дает возможность осознанно подходить к приготовлению компоста, регулировать и направлять процесс в нужную сторону.
Отходы, поддающиеся компостированию, варьируют от городского мусора, представляющего собой смесь органических и неорганических компонентов, до более гомогенных субстратов, таких как отходы животноводства и растениеводства, сырой активный ил и нечистоты. В естественных условиях процесс биодеградации протекает медленно, на поверхности земли, при температуре окружающей среды и, преимущественно, в анаэробных условиях. Компостирование – это способ ускорения естественной деградации в контролируемых условиях. Компостирование – результат понимания действия этих природных биологических и химических систем.
Компостирование – это искусство. Именно так сейчас оценивают исключительную важность компоста для огорода. К сожалению, у нас пока очень мало уделяют внимания правильному приготовлению компоста. А правильно приготовленный компост – это основа, залог будущего урожая.
Существует хорошо отработанные и проверенные общие принципы приготовления компоста.
- Теоретические основы процесса компостирования
Процесс компостирования представляет собой сложное взаимодействие между органическими отходами, микроорганизмами, влагой и кислородом. В отходах обычно существует своя эндогенная смешанная микрофлора. Микробная активность возрастает, когда содержание влаги и концентрация кислорода достигают необходимого уровня. Кроме кислорода и воды микроорганизмам для роста и размножения необходимы источники углерода, азота, фосфора, калия и определенных микроэлементов. Эти потребности часто удовлетворяются веществами, содержащимися в отходах.
Потребляя органические отходы как пищевой субстрат, микроорганизмы размножаются и продуцируют воду, диоксид углерода, органические соединения и энергию. Часть энергии, получающейся при биологическом окислении углерода, расходуется в метаболических процессах, остальная – выделяется в виде тепла.
Компост как конечный продукт компостирования содержит наиболее стабильные органические соединения, продукты распада, биомассу мертвых микроорганизмов, некоторое количество живых микробов и продукты химического взаимодействия этих компонентов.
1.1. Микробиологические аспекты компостирования
Компостирование представляет собой динамический процесс, протекающий благодаря активности сообщества живых организмов различных групп.
Основные группы организмов, принимающих участие в компостировании:
микрофлора – бактерии, актиномицеты, грибы, дрожжи, водоросли;
микрофауна – простейшие;
макрофлора – высшие грибы;
макрофауна – двупароногие многоножки, клещи, ногохвостки, черви, муравьи, термиты, пауки, жуки.
В процессе компостирования принимает участие множество видов бактерий (более 2000) и не менее 50 видов грибов. Эти виды можно подразделить на группы по температурным интервалам, в которых каждая из них активна. Для психрофилов предпочтительна температура ниже 20 градусов Цельсия, для мезофилов – 20-40 градусов Цельсия и для термофилов – свыше 40градусов Цельсия. Микроорганизмы, преобладающие на последней стадии компостирования, являются, как правило, мезофилами.
Хотя количество бактерий в компосте очень велико (10 млн. – 1 млрд. м.к./г влажного компоста), из-за малых размеров они составляют менее половины общей микробной биомассы.
Актиномицеты растут гораздо медленнее, чем бактерии и грибы, и на ранних стадиях компостирования не составляют им конкуренции. Они более заметны на последующих стадиях процесса, когда их становится очень много, и налет белого или серого цвета, типичный для актиномицетов, отчетливо виден на глубине 10 см от поверхности компостируемой массы. Их численность ниже численности бактерий и составляет порядка 100 тыс. – 10 млн. клеток на грамм влажного компоста.
Грибы играют важную роль в деструкции целлюлозы, и состояние компостируемой массы должно регулироваться таким образом, чтобы оптимизировать активность этих микроорганизмов. Важным фактором является температура, так как грибы погибают, если она поднимается выше 55 градусов Цельсия. После понижения температуры они вновь распространяются из более холодных зон по всему объему.
В процессе компостирования принимают активное участие не только бактерии, грибы, актиномицеты, но и беспозвоночные. Эти организмы сосуществуют с микроорганизмами и являются основой «здоровья» компостной кучи. В дружной команде компостеров – муравьи, жуки, сороконожки, гусеницы озимой совки, ложные скорпионы, личинки фруктового жука, многоножки, клещи, нематоды, дождевые черви, уховертки, мокрицы, ногохвостки, пауки, пауки-сенокосцы, энхитрииды (белые черви) и др.. После того как достигнут максимум температуры, компост, остывая, становится доступным для широкого ряда почвенных животных. Многие почвенные животные вносят большой вклад в переработку компостируемого материала посредством его физического дробления. Эти животные также способствуют перемешиванию разных компонентов компоста. В умеренном климате главную роль в заключительных стадиях процесса компостирования и дальнейшего включения органического вещества в почву играют земляные черви.
1.1.1. Стадии компостирования
Компостирование – комплексный, многостадийный процесс. Каждая его стадия характеризуется различными консорциумами организмов. Фазы компостирования состоят из (рисунок 1):
1. лаг-фазы (lag phase),
2. мезофильной фазы (mesophilic phase),
3. термофильной фазы (thermophilic phase),
4. фазы созревания (final phase).
Фаза 1 (lag phase) начинается сразу после внесения свежих отходов в компостную кучу. В течение этой фазы микроорганизмы адаптируются к типу отходов и условиям обитания в компостной куче. Распад отходов начинается уже на этой стадии, но общая численность популяции микробов еще невелика, температура невысока.
Фаза 2 (mesophilic phase). На протяжении этой фазы процесс распада субстратов усиливается. Численность микробной популяции возрастает преимущественно за счет мезофильных организмов, адаптирующихся к низким и умеренным температурам. Эти организмы быстро разлагают растворимые, легко деградируемые компоненты, такие как простые сахара и углеводы. Запасы этих веществ быстро истощаются, микробы начинают разлагать более сложные молекулы, такие как целлюлозу, гемицеллюлозу и белки. После потребления этих веществ микробы выделяют комплекс органических кислот, которые служат источником пищи для других микроорганизмов. Однако не все образовавшиеся органические кислоты поглощаются, что ведет к их избыточному накоплению и, как результат, к понижению рН среды. рН служит индикатором окончания второй стадии компостирования. Но это явление временное, поскольку избыток кислот ведет к гибели микроорганизмов.
Фаза 3 (thermophilic phase). В результате микробного роста и метаболизма происходит повышение температуры. Когда температура повышается до 40 градусов Цельсия и выше, мезофильные микроорганизмы замещаются микробами, более устойчивыми к высоким температурам – теромофилами. При достижении температуры 55 градусов Цельсия большинство патогенов человека и растений погибает. Но если температура превысит 65 градусов Цельсия, погибнут и аэробные термофилы компостной кучи. Благодаря высокой температуре происходит ускоренный распад белков, жиров и сложных углеводов типа целлюлозы и гемицеллюлозы – основных структурных компонентов растений. В результате исчерпания пищевых ресурсов обменные процессы идут на убыль, и температура постепенно снижается.
Фаза 4 (final phase). Вследствие падения температуры до мезофильного диапазона в компостной куче начинают доминировать мезофильные микроорганизмы. Температура является наилучшим индикатором наступления стадии созревания. В данной фазе оставшиеся органические вещества образуют комплексы. Этот комплекс органических веществ устойчив к дальнейшему разложению и называется гуминовыми кислотами или гумусом.
1.2. Биохимические аспекты компостирования
Компостирование – биохимический процесс, предназначенный для преобразования твердых органических отходов в стабильный, подобный гумусу продукт. Упрощенно компостированием называют биохимический распад органических составных частей органических отходов в контролируемых условиях. Применение контроля отличает компостирование от естественно протекающих процессов гниения или разложения.
Процесс компостирования зависит от активности микроорганизмов, которые нуждаются в источнике углерода для получения энергии и биосинтеза клеточного матрикса, а также в источнике азота для синтеза клеточных белков. В меньшей степени микроорганизмы нуждаются в фосфоре, калии, кальции и других элементах. Углерод, который составляет около 50% общей массы микробных клеток, служит источником энергии и строительным материалом для клетки. Азот является жизненно важным элементом при синтезе клеткой белков, нуклеиновых кислот, аминокислот и ферментов, необходимых для построения клеточных структур, роста и функционирования. Потребность в углероде у микроорганизмов в 25 раз выше, чем в азоте.
В большинстве процессов компостирования эти потребности удовлетворяются за счет исходного состава органических отходов, только отношение углерода к азоту (C:N) и, изредка, уровень фосфора могут нуждаться в корректировке. Свежие и зеленые субстраты богаты азотом (так называемые «зеленые» субстраты), а коричневые и сухие (так называемые «коричневые» субстраты) – углеродом.
Для образования компоста огромное значение имеет углерод-азотный баланс (отношение C:N). Соотношение C:N представляет собой отношение веса углерода (но не числа атомов!) к весу азота. Количество необходимого углерода значительно превосходит количество азота. Контрольное значение этого соотношения при компостировании равняется 30:1 (30г углерода на 1г азота). Оптимальным считается соотношение C:N, равное 25:1. Чем больше углерод-азотный баланс отклоняется от оптимального, тем медленнее протекает процесс.
Если твердые отходы содержат большое количество углерода в связанной форме, то допустимое углерод-азотное отношение может быть выше 25/1. Более высокое значение этого отношения приводит к окислению избыточного углерода. Если этот показатель значительно превышает указанное значение, доступность азота снижается, и микробный метаболизм постепенно затухает. Если соотношение меньше оптимального значения, как это бывает в активном иле или навозе, азот будет удаляться в виде аммиака, часто в больших количествах. Потеря азота за счет улетучивания аммиака может быть частично восполнена благодаря активности бактерий-азотфиксаторов, появляющихся, в основном, при мезофильных условиях на поздних стадиях биодеградации.
Основным вредным эффектом слишком низкого отношения C/N является потеря азота в результате образования аммиака и его последующего улетучивания. Между тем, сохранение азота очень важно для образования компоста. Потеря аммиака становится наиболее ощутимой при высокоскоростных процессах компостирования, когда возрастает степень аэрации, создаются термофильные условия и рН достигает 8 и более. Такое значение рН благоприятствует образованию аммиака, а высокая температура ускоряет его улетучивание.
Неопределенность величины потери азота делает сложным точное определение требуемого начального значения C:N, но на практике оно рекомендуется в пределах 25:1 – 30:1. При низких значениях этого соотношения потеря азота в форме аммиака может быть частично подавлена добавлением избыточных фосфатов (суперфосфат).
В процессе компостирования происходит существенное снижение соотношения от 30:1 до 20:1 в конечном продукте. Соотношение C:N постоянно снижается, поскольку во время поглощения углерода микробами 2/3 его высвобождается в атмосферу в виде углекислого газа. Оставшиеся 1/3 совместно с азотом включаются в состав микробной биомассы.
Поскольку при формировании компостной кучи не практикуется взвешивание субстрата, смесь готовится из равных частей «зеленого» и «коричневого» компонентов. Регулирование соотношения углерода и азота базируется на качестве и количестве того или иного вида отходов, которые используют при закладке кучи. Поэтому компостирование считается искусством и наукой одновременно.
Вычисление отношения углерода к азоту (C:N)
Существует несколько способов вычисления отношения углерода к азоту. Мы приводим самый простой, взяв в качестве образца навоз. В органическом веществе полуперепревшего и перепревшего навоза содержится примерно 50% углерода (С). Зная это, а также зольность навоза и общее содержание в нем азота в пересчете на сухое вещество, можно определить отношение C:N по следующей формуле:
C:N = ((100-A)*50)/(100*X)
где А – зольность навоза, %;
(100 – А) – содержание органического вещества, %;
Х – содержание общего азота в расчете на абсолютно сухой вес навоза, %.
Например, если зольность А = 30%, а содержание общего азота в навозе = 2%, тогда
C:N = ((100-30)*50)/(100*2) = 17
1.3. Критические факторы компостирования
Процесс естественного разложения субстрата при компостировании может быть ускорен благодаря контролю не только за соотношением углерода и азота, но и за влажностью, температурой, уровнем кислорода, размером частиц, размером и формой компостной кучи, рН.
1.3.1. Питательные вещества и добавки
Помимо вышеуказанных веществ, необходимых для роста и размножения микроорганизмов – основных деструкторов органических отходов, для увеличения скорости компостирования применяются различные химические, растительные и бактериальные добавки. За исключением возможной потребности в дополнительном азоте, большинство отходов содержит все необходимые питательные вещества и широкий спектр микроорганизмов, что делает их доступными для компостирования. Очевидно, что начало термофильной стадии можно ускорить возвращением некоторого количества готового компоста в систему.
Носители (древесная щепа, солома, опилки и др.) обычно необходимы для поддержания структуры, обеспечивающей аэрацию при компостировании таких отходов, как сырой активный ил и навоз.
1.3.2. Кислотность
Кислотность является наиболее важным показателем «здоровья» компотной кучи. Как правило, рН бытовых отходов во второй фазе компостирования достигает 5,5–6,0. Фактически эти значения рН являются индикатором того, что процесс компостирования начался, то есть вступил в лаг-фазу. Уровень рН определяется активностью кислотообразующих бактерий, которые разлагают сложные углеродсодержащие субстраты (полисахариды и целлюлозу) до более простых органических кислот.
Значения рН поддерживаются также ростом грибов и актиномицетов, способных разлагать лигнин в аэробной среде. Бактерии и другие микроорганизмы (грибы и актиномицеты) в различной степени способны разлагать гемицеллюлозу и целлюлозу.
Микроорганизмы, которые продуцируют кислоты, могут также утилизировать их в качестве единственного источника питания. Конечным результатом является рост рН до 7,5–9,0. Попытки контролировать рН соединениями серы неэффективны и нецелесообразны. Поэтому более важным является управление аэрацией посредством контроля анаэробных условий, узнаваемых по ферментации и гнилостному запаху.
Роль рН в компостировании определяется тем, что многие микроорганизмы, как и беспозвоночные, не могут выживать в очень кислой среде. К счастью, рН, как правило, контролируется естественным путем (карбонатная буферная система). Следует иметь в виду, если вы решили корректировать рН посредством нейтрализации кислоты или щелочи, то это приведет к образованию соли, что может вызвать негативное воздействие на «здоровье» кучи. Компостирование легко протекает при значениях рН, равных 5,5–9,0, но наиболее эффективно – в диапазоне 6,5–9,0. Важным требованием ко всем компонентам, вовлекаемым в компостирование, является слабая кислотность или слабая щелочность в начальной стадии, но зрелый компост должен иметь рН в интервале, близком к нейтральным значениям рН (6,8–7,0). В случае, если система превращается в анаэробную, накопление кислоты может привести к резкому снижению рН до 4,5 и значительному ограничению микробной активности. В таких ситуациях аэрация становится тем спасительным кругом, который вернет рН до допустимых значений.
Оптимальный диапазон рН для большинства бактерий находится в пределах 6-7,5, а для грибов он может быть между 5,5 и 8.
1.3.3. Аэрация
При нормальных условиях компостирование представляет собой аэробный процесс. Это означает, что для метаболизма и дыхания микробов необходимо присутствие кислорода. В переводе с греческого aero означает воздух, а bios – жизнь. Микробы используют кислород чаще других окисляющих агентов, поскольку с его участием реакции протекают в 19 раз энергичнее. Идеальной считается концентрация кислорода, равная 16 – 18,5%. В начале компостирования концентрация кислорода в порах составляет 15-20%, что равноценно его содержанию в атмосферном воздухе. Концентрация углекислого газа варьирует в диапазоне 0,5-5,0%. В процессе компостирования концентрация кислорода снижается, а углекислого газа – возрастает.
Если концентрация кислорода падает ниже 5%, возникают анаэробные условия. Контроль содержания кислорода в выходящем воздухе полезен для регулировки режима компостирования. Самый простой способ такого контроля – обоняние, так как запахи разложения указывают на начало анаэробного процесса. Поскольку анаэробная активность характеризуется дурными запахами, то допускаются небольшие концентрации дурно пахнущих веществ. Компостная куча действует как биофильтр, улавливающий и обезвреживающий зловонные компоненты.
Некоторые компостные системы способны пассивно поддерживать адекватную концентрацию кислорода посредством природной диффузии и конвекции. Другие системы нуждаются в активной аэрации, обеспечиваемой продуванием воздуха или переворачиванием и смешиванием компостируемых субстратов. При компостировании таких отходов, как сырой активный ил и навоз, для поддержания структуры, обеспечивающей аэрацию, обычно используются носители (древесная щепа, солома, опилки и др.).
Аэрация может осуществляться естественной диффузией кислорода в компостируемую массу посредством перемешивания компоста вручную, с помощью механизмов или принудительной аэрации. Аэрация имеет и другие функции в процессе компостирования. Поток воздуха удаляет диоксид углерода и воду, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, а также отводит теплоту благодаря испарительному теплопереносу. Потребность в кислороде меняется в течение процесса: она низка в мезофильной стадии, возрастает до максимума в термофильной стадии и падает до нуля во время стадии остывания и созревания.
При естественной аэрации центральные участки компостируемой массы могут оказаться в условиях анаэробиоза, поскольку скорость диффузии кислорода слишком низка для протекающих метаболических процессов. Если материал, образующий компост, имеет анаэробные зоны, то могут возникнуть масляная, уксусная и пропионовая кислоты. Однако кислоты вскоре используются бактериями в качестве субстрата, и с образованием аммиака начинает подниматься уровень рН. В таких случаях перемешивание вручную или механическое позволяет воздуху проникнуть в анаэробные участки. Перемешивание способствует также диспергированию крупных фрагментов сырья, что увеличивает удельную поверхность, необходимую для биодеградации. Управление процессом перемешивания обеспечивает переработку большей части сырья в термофильных условиях. Чрезмерное перемешивание приводит к охлаждению и высыханию компостируемой массы, к разрывам в мицелии актиномицетов и грибов. Перемешивание компоста в кучах может быть слишком затратным с точки зрения использования машин и ручного труда, и поэтому частота перемешивания представляет собой компромисс между экономичностью и потребностями процесса. При использовании установок для компостирования рекомендуется чередовать периоды активного перемешивания с периодами без перемешивания.
1.3.4. Влажность
Компостные микробы нуждаются в воде. Разложение осуществляется гораздо быстрее в тонких жидких пленках, образованных на поверхностях органических частиц. 50–60% влаги считается оптимальным содержанием для осуществления процесса компостирования, но при использовании носителей возможны и большие значения. Оптимальная влажность варьирует и зависит от природы и размера частиц. Содержание влаги менее 30% подавляет бактериальную активность. При влажности менее 30% от общей массы скорость биологических процессов резко падает, а при влажности 20% они могут вовсе прекратиться. Влажность более 65% препятствует диффузии воздуха в кучу, что значительно снижает деградацию и сопровождается зловонием. При слишком большой влажности пустоты в структуре компоста заполняются водой, которая ограничивает доступ кислорода к микроорганизмам.
Наличие влаги определяется на ощупь при нажатии на комочек компоста. Если при нажатии выделяется 1-2 капли воды, то влажность компоста достаточная. Материалы типа соломы устойчивы к высокой влажности.
Вода образуется в ходе компостирования за счет жизнедеятельности микроорганизмов и теряется за счет испарения. В случае применения принудительной аэрации потери воды могут быть значительными, и возникает необходимость в дополнительном внесении воды в компост. Это может быть достигнуто поливом водой или добавлением активного ила и других жидких отходов.
1.3.5. Температура
Температура служит хорошим показателем процесса компостирования. Температура в компостной куче начинает подниматься через несколько часов с момента закладки субстрата и меняется в зависимости от стадий компостирования: мезофильной, термофильной, остывание, созревание.
В начале процесса отходы находятся при температуре окружающей среды, рН в них слабокислое. В начальной, мезофильной, стадии микроорганизмы, присутствующие в отходах, начинают быстро размножаться, температура повышается до 42 градусов Цельсия, и среда подкисляется за счет образования органических кислот. При увеличении температуры выше 40 градусов Цельсия происходит гибель исходных мезофиллов, им на смену приходят термофилы. Это поднимает температуру до 60 градусов Цельсия, при которой грибы теряют свою активность. После 62 градусов Цельсия процесс продолжают спорообразующие бактерии и актиномицеты, рН становится щелочным за счет выделения аммиака при распаде белков. В течение термофильной фазы легко разлагаемые субстраты – сахара, крахмал, жиры, белки – быстро потребляются, и скорость реакции начинает падать после того, как в нее вовлекаются более устойчивые субстраты. При этом скорость тепловыделения становится равной скорости теплопотери, что соответствует достижению температурного максимума. Затем компост вступает в стадию остывания. В некоторых случаях (часто при компостировании старых отходов) имеет место несколько температурных максимумов. В этой точке куча компоста достигает стабильного состояния. Легко усваиваемые соединения уже распались, основная потребность в кислороде удовлетворена, компостируемый материал перестает привлекать мух и паразитов и дурно пахнуть, так как легко доступные азот и сера связаны новыми микроорганизмами.
В течение стадии остывания, которая следует за температурным максимумом, рН медленно падает, но остается щелочным. Термофильные грибы из более холодных зон вновь захватывают весь объем и вместе с актиномицетами потребляют полисахариды, гемицеллюлозу и целлюлозу, разрушая их до моносахаридов, которые впоследствии могут быть утилизированы широким спектром микроорганизмов. Скорость тепловыделения становится очень низкой, и температура падает до значений таковой окружающей среды.
Первые три стадии компостирования протекают относительно быстро (за дни или недели) в зависимости от типа используемой системы компостирования. Заключительная стадия компостирования – созревание, в течение которой потери массы и тепловыделения малы, – длится несколько месяцев. В этой стадии происходят сложные реакции между остатками лигнина из отходов и белками погибших микроорганизмов, приводящие к образованию гуминовых кислот. Компост не разогревается, в нем не происходят анаэробные процессы при хранении, он не отнимает азот у почвы при внесении в нее (процесс иммобилизации азота микроорганизмами). Конечное значение рН – слабощелочное.
Высокая температура часто считается необходимым условием успешного компостирования. На самом деле при слишком высокой температуре процесс биодеградации подавляется из-за ингибирования роста микроорганизмов, очень немногие виды сохраняют активность при температуре свыше 70 градусов Цельсия. Порогом, после которого наступает подавление, служит температура около 60 градусов Цельсия, и поэтому высокие температуры в течение длительного периода должны быть исключены при быстром компостировании. Однако температура порядка 60 градусов Цельсия полезна для борьбы с термочувствительными патогенными микроорганизмами. Поэтому необходимо поддерживать условия, при которых, с одной стороны, будет гибнуть патогенная микрофлора, а с другой – развиваться микроорганизмы, ответственные за деградацию. Для этих целей рекомендуемым оптимумом является температура 55 градусов Цельсия. Управление температурой может быть достигнуто с помощью принудительной вентиляции в ходе компостирования. Отвод тепла осуществляется с помощью системы испарительного охлаждения.
Основными факторами в разрушении патогенных организмов в процессе образования компоста являются тепло и антибиотики, продуцируемые микроорганизмами-деструкторами. Высокая температура держится в течение времени, достаточного для гибели патогенов.
Наилучшими условиями для образования компоста являются мезофильный и термофильный температурные пределы. Благодаря многим группам организмов, принимающим участие в процессе образования компоста, диапазон оптимальных температур для этого процесса в целом является очень широким – 35-55 градусов Цельсия.
1.3.6. Дисперсность частиц
Основная микробная активность проявляется на поверхности органических частиц. Следовательно, уменьшение размера частицы ведет к увеличению площади поверхности, а это, в свою очередь, казалось бы, должно сопровождаться ростом микробной активности и скорости разложения. Однако, когда частицы слишком малы, они плотно слипаются друг с другом, ухудшая циркуляцию воздуха в куче. Это уменьшает поступление кислорода и существенно понижает микробную активность. Размер частиц влияет также на доступность углерода и азота. Допустимый размер частиц находится в диапазоне 0,3–5 см, но варьирует в зависимости от характера сырья, размера кучи и погодных условий. Необходим оптимум в размере частиц. Для механизированных установок с перемешиванием и принудительной аэрацией частицы могут иметь размер после измельчения 12,5 мм. Для неподвижных куч с естественной аэрацией наилучшим является размер частиц порядка 50 мм.
Желательно также, чтобы сырье для компостирования содержало максимум органического материала и минимум неорганических остатков (стекло, металл, пластмасса и др.).
1.3.7. Размер и форма компостной кучи
Различные органические соединения, присутствующие в компостируемой массе, имеют различную теплоту сгорания. Белки, углеводы и липиды имеют теплоту сгорания в пределах 9-40 кДж. Количество выделяющейся при компостировании теплоты весьма значительно, так что при компостировании больших масс могут достигаться температуры порядка 80-90 градусов Цельсия. Эти температуры намного превосходят оптимальную, равную 55 градусов Цельсия, и в таких случаях может понадобиться испарительное охлаждение посредством испарительной аэрации. Малые количества компостируемого материала имеют высокое отношение поверхности к объему.
Компостная куча должна иметь достаточный размер для предотвращения быстрой потери тепла и влаги и обеспечения эффективной аэрации во всем объеме. При компостировании материала в кучах в условиях естественной аэрации их не следует складывать больше 1,5 м в высоту и 2,5 м в ширину, в противном случае диффузия кислорода к центру кучи будет затруднена. При этом куча может быть вытянута в компостный ряд любой длины. Минимальный размер кучи – около одного метра кубического. Максимально приемлемый размер кучи – 1,5м х 1,5м при любой длине.
Штабель может быть любой длины, но его высота имеет определенное значение. Если штабель уложен слишком высоко, то материал будет сжат собственной массой, в смеси не будет пор, и начнется анаэробный процесс. Низкий компостный штабель слишком быстро теряет тепло, и в нем нельзя поддерживать температуру, оптимальную для термофильных организмов. Кроме того, из-за большой потери влаги замедляется степень образования компоста. Опытным путем установлены наиболее приемлемые высоты компостных штабелей для любых видов отходов.
Равномерное разложение обеспечивается перемешиванием наружных краев к центру компостного штабеля. При этом любые личинки насекомых, патогенные микробы или яйца насекомых подвергаются воздействию гибельной для них температуры внутри компостного штабеля. При избыточном количестве влаги рекомендуется частое перемешивание.
1.3.8. Свободный объем
Компостируемую массу упрощенно можно рассматривать как трехфазную систему, в которую входят твердая, жидкая и газовая фазы. Структура компоста представляет собой сеть твердых частиц, в которую заключены пустоты различного размера. Пустоты между частицами заполнены газом (преимущественно кислородом, азотом, диоксидом углерода), водой или газожидкостной смесью. Если пустоты целиком заполнены водой, то это сильно затрудняет перенос кислорода. Порозность компоста определяют как отношение свободного объема к общему объему, а свободное газовое пространство – как отношение газового объема к общему объему. Минимальное свободное газовое пространство должно быть порядка 30%.
Оптимальная влажность компостируемой массы варьирует и зависит от природы и дисперсности материала. Различные материалы могут иметь разную влажность до тех пор, пока поддерживается соответствующий объем свободного газового пространства.
1.3.9. Время созревания компоста
Время, необходимое для созревания компоста, зависит от перечисленных выше факторов. Более короткий период созревания связан с оптимальным содержанием влаги, соотношением C:N и частотой аэрации. Процесс замедляется при недостаточной влажности субстрата, низких температурах, высоком значении соотношения C:N, больших размерах частиц субстрата, высоком содержании древесных материалов и неадекватной аэрации.
Процесс компостирования сырья протекает гораздо быстрее, если соблюдаются все условия, необходимые для роста микроорганизмов. Задача состоит в том, чтобы реализовать набор этих параметров в виде недорогих, но надежных систем компостирования.
Необходимая продолжительность процесса образования компоста зависит и от условий окружающей среды. В литературе можно встретить различные значения длительности компостирования: от нескольких недель до 1-2 лет. Это время колеблется от 10-11 суток (образование компоста из огородных отходов) до 21 суток (отходы с высоким отношением C/N – 78:1). С помощью специального оборудования продолжительность этого процесса сокращается до 3-х суток. При активном компостировании длительность процесса составляет 2–9 месяцев (в зависимости от методов компостирования и природы субстрата), но возможен и более короткий период: 1–4 месяца.
В ходе компостирования физическая структура материала подвергается изменению. Он приобретает темный цвет, ассоциируемый с компостом. Заслуживает внимания изменение запаха компостируемого материала от зловонного до «запаха земли», обусловленного геосмином и 2-метилизоборнеолом – продуктами жизнедеятельности актиномицетов.
Конечным результатом этапа образования компоста является стабилизация органических веществ. Степень стабилизации относительна, поскольку окончательная стабилизация органического вещества связана с образованием СО2, Н2О и минеральной золы.
Желательная степень стабильности – та, при которой не возникает проблем при хранении продукта даже во влажном состоянии. Сложность заключается в том, чтобы определить этот момент. Темный цвет, типичный для компоста, может появиться задолго до достижения нужной степени стабилизации. То же можно сказать о «запахе почвы».
Кроме внешнего вида и запаха параметрами стабильности являются: окончательное падение температуры, степень самонагревания, количество разложившегося и стабильного вещества, повышение окислительно-восстановительного потенциала, поглощение кислорода, рост нитевидных грибов, крахмальная проба.
Пока не разработаны однозначные критерии для оценки приемлемых уровней стабильности и «зрелости» компоста. Компостирующий потенциал можно определить путем оценки темпов конверсии органических соединений в почвенные составляющие и гумус, повышающие плодородие почв.
Образование гумуса (гумификация) – некая совокупность всех процессов, вовлеченных в преобразование свежего органического вещества в гумус. Определение темпов этой конверсии является сложной задачей и, в свою очередь, – важным инструментом для научного исследования процесса компостирования.
Из ряда работ, выполненных различными исследователями в этой области, становится очевидным, что параметры, которые могут использоваться в качестве показателей темпов гумификации, «зрелости» и стабильности компостов, составляют две категории. Показатели первой категории – pH, общее количество органического углерода (TOC), показатель гумификации (HI) и отношение углерода к азоту (C/N) – за время периода компостирования снижаются. Другие химические показатели и параметры гумификации – содержание общего азота (TON), общее содержание экстрагируемого углерода (TEC) и гуминовых кислот (HA), отношение гуминовых кислот к фульвокислотам (HA:PhA), степень гумификации (DH), скорость гумификации (HR), показатель зрелости (MI), показатель гумификации (IHP) – с течением времени увеличиваются, и качество компостов стабилизируется.
В ряду анализируемых химических параметров отношение гуминовых кислот к фульвокислотам, скорость гумификации, степень гумификации, показатель гумификации, показатель зрелости, показатель гумификации, отношение углерода к азоту до сих пор считались ключевыми параметрами для оценки темпов и степени конверсии органических отходов при компостировании.
S.M. Tiquia предложил более простой подход к оценке степени «зрелости» компоста на основе свиного навоза, переработка которого в полноценное и безопасное органическое удобрение является важной сельскохозяйственной и экологической проблемой. Следует подчеркнуть универсальность этого подхода. С его помощью можно оценивать не только естественно протекающий в природе процесс компостирования, но и осуществляемый с применением биотехнологических методов. В разряд последних входят вермикомпостирование с помощью навозных червей, а также использование специальных микробных «заквасок».
Поскольку компостирование осуществляется за счет жизнедеятельности микробного сообщества навоза, индикаторами «зрелости» компоста были приняты микробиологические показатели. Из шести исследованных микробиологических показателей наиболее информативным и адекватным оказался тест дегидрогеназной активности. В сравнении с другими критериями он оказался более простым, быстрым и дешевым методом, позволяющим проводить мониторинг стабильности и готовности компоста. После того как материал признан достаточно стабильным для хранения, его сортируют по фракциям путем просеивания.
- Способы компостирования
Технология контролируемого компостирования охватывает несколько последовательных этапов: сортировку, дробление, образование компоста, хранение. Процесс компостирования может быть эффективным лишь при строгом контроле всех его этапов.
Сколько людей, занимающихся компостированием, столько и способов. Методы компостирования варьируют от достаточно сложных времязатратных до относительно простых и не требующих много времени. Главными отличиями различных способов компостирования является количество затраченного времени, усилий и средств. Пассивный метод компостирования займет у вас 1-2 года без особых усилий и расходов с вашей стороны. Потратив время и приложив незначительные усилия, вы сможете получить компост хорошего качества значительно быстрее.
Существует два основных способа приготовления компоста: «горячий» компост и «холодный» компост. «Холодный» компост легче приготовить, но для его созревания требуется более длительное время. «Горячий» компост приготовить сложнее, но созревает он быстрее. Выбор за вами. Но сначала поговорим о месте и субстрате для компостирования.
2.1. Место для компостирования
Компост можно делать в открытой куче, но специально устроенные «закрома» более надежны и продуктивны. Какой бы дизайн вы не выбрали, лучше, если место под компостной кучей будет ровное, хорошо просушенное. Неплохо, если вы положите в основание солому: она обеспечит свободный доступ воздуха. Если весь «зеленый» материал, добавленный вами в компост, достаточно влажный, вам нет необходимости дополнительно увлажнять его. В противном случае вам потребуется добавить воду, чтобы активизировать процесс разложения.
Независимо от того, большой или маленький у вас участок, целесообразно отвести место под компостную кучу, чтобы превратить выбрасываемые материалы в вещество, способное облагородить почву. Площадка для компоста должна находиться в хорошо дренированном месте и ни в коем случае не в сыром, плохо проветриваемом понижении. Место выбирают теплое, защищенное от холодных и иссушающих ветров, и уж совсем не подходит открытый солнцепек. Для затенения рядом сажают живые изгороди, например, из бузины, вокруг ее корней образуется гумус, и она поглощает и испаряет много воды. Располагаться компостная куча должна на очищенной от дернины и хорошо разрыхленной земле (на глубину 15-30 см). Земля в этом месте становится местом обитания дождевых червей и других организмов, участвующих в процессе компостирования. При промерзании, пересыхании кучи дождевые черви уходят вниз, в землю. Если компостную кучу закладывать на мертвой земле, то потребуется довольно длительный период времени, чтобы в ней поселилась и размножилась необходимая флора и фауна, без которой компост не образуется.
На приусадебном участке рекомендуется иметь три компостных кучи: одну – в процессе закладки, другую – созревающую, третью – готовую к использованию. Обычно на 100 м.кв. сада достаточно компостной кучи длиной 3-4 метра. В кучах меньшего размера нельзя создать условия, необходимые для жизни микроорганизмов, так как в них не может поддерживаться достаточно высокая температура или они будут быстро пересыхать.
Компостная куча – удивительная биологическая и экологическая система. Она включает различные виды, появляющиеся в результате изменения условий среды и питания в куче. Однако существует установка, что компостируемая система должна быть создана тщательно и защищена от вредителей (грызунов, кротов и других вредителей и паразитов).
2.2. Субстрат для компостирования
Начинайте собирать любые органические материалы, которые вы до того выбрасывали, но избегайте мясных отходов и отходов, содержащих растительное масло, так как эти продукты привлекают мелких животных и насекомых – любителей всяческого мусора – и замедляют процесс компостирования. Также избегайте человеческих и животных экскрементов, пестицидов или растительных материалов, подвергавшихся обработке пестицидами (например, траву с обрабатываемых лугов). Если вы делаете «холодный» компост, не добавляйте сорняки и инфицированные или больные растения. Также не рекомендуется добавлять корни многолетних сорняков: они могут выжить в процессе компостирования и быть разнесены по огороду во время разбрасывания готового компоста.
Обеспечение адекватными источниками углерода и азота имеет большое значение, поскольку эти элементы необходимы микроорганизмам для их роста и размножения. Углерод служит также источником энергии для почвенных организмов. Азот используется организмами для создания белков, ферментов и наращивания клеточной биомассы.
Баланс между углеродом и азотом проявляется в создании оптимальных условий, позволяющих микробам потреблять отходы более эффективно. Пищевые остатки и садовые обрезки классифицируются согласно содержанию в них углерода и азота как «зеленые» и «коричневые». «Зеленые» материалы – свежескошенная трава, навоз, садовые растения, кухонные остатки – содержат большое количество азота. «Коричневые» материалы – сухие листья и растения, древесная стружка – содержат большое количество углерода на фоне низкого содержания азота. Главное эмпирическое правило при приготовлении компостной кучи: доля «зеленых» и «коричневых» субстратов должна составлять по 50%.
Значения C:N для навоза и сточных вод ниже рекомендованных, из-за этого могут происходить существенные потери аммонийного азота в процессе компостирования. Поэтому такие субстраты перед переработкой лучше перемешивать с субстратами, для которых характерно высокое значение C:N, например, с соломой или древесными опилками. Субстраты с высокой влажностью следует перемешивать с субстратами с низкой влажностью для получения материала, который легко поддается компостированию. Примерами таких смесей могут служить навоз и солома, сырой активный ил и твердые отходы.
Предварительная обработка субстрата для компостирования будет зависеть от того, является ли применяемая система компостирования относительно небольшой и обслуживается вручную или, наоборот, имеет большие размеры и механизирована. В системах с использованием ручного труда разные материалы подвергаются различной предобработке. Свежую зеленую массу – сорняки, ботву, овощные очистки, листья, рисовые отруби и солому – можно использовать без предобработки. Грубые субстраты – жесткие стебли различных сельскохозяйственных культур – лучше перед использованием измельчать. Древесные материалы – остатки сахарного тростника, кору, опилки – погружают в воду или помещают в яму с влажным грунтом на несколько недель. Городские ТБО становятся пригодными для компостирования только после предобработки, которая включает сбор отходов, их измельчение, извлечение железосодержащих материалов с помощью магнитов, удаление пластмасс и текстиля, регулирование отношения C:N и влажности. Порядок и степень предварительной обработки зависит от типа используемой системы и природы твердых отходов.
2.3. Пассивное компостирование
Пассивное компостирование лишь незначительно сложнее простого укладывания в кучу отмерших растений и их разложения. Это ручной низкозатратный метод создания благоприятных условий для микробного роста с целью разложения субстратов без особых усилий с вашей стороны. Компостная куча будет расти постепенно, но следует соблюдать баланс между количеством «зеленого» и «коричневого» субстрата. Единственное, что требуется от вас, – это сохранение влаги в куче. Поскольку такая куча не образует достаточного количества тепла, не происходит обеззараживания компоста. В связи с этим не все субстраты могут быть использованы при закладке кучи, например, больные растения и навоз.
Преимущество пассивного метода над активным заключается в том, что вам не приходится тратить время и прикладывать усилия. Недостатком этого метода является то, что процесс компостирования занимает 6-12, а то и все 24 месяцев против 1-3 месяцев при активном методе. Пассивный метод часто называют «холодным» компостированием.
Эти рекомендации помогут вам немного сократить время компостирования без особых усилий с вашей стороны:
1. Поместите контейнер в удобное легкодоступное место.
2. Внесите 50% «зеленых» и 50% «коричневых» субстратов в контейнер.
3. Исключите попадание семян и больных растений.
4. Продолжайте добавлять материал до тех пор, пока контейнер не заполнится полностью.
5. После этого прекратите добавлять ингредиенты в кучу, продолжая наблюдение за влажностью.
2.4. Активное компостирование
Активный подход отличается от пассивного только степенью вашего участия. Компостируемые материалы добавляются все сразу. Это связано с тем, что куча должна иметь такой размер, который призван способствовать сохранению тепла до тех пор, пока не погибнут термофильные бактерии. Куча должна сохранять тепло в течение 3-5 дней, для этого необходимо соблюдать режим аэрации и влажности, переворачивая субстрат и добавляя воду. Эти процедуры необходимо повторить несколько раз в течение 2-4 месяцев, но на практике возможно сокращение сроков до 4-6 недель.
В результате термических реакций происходит компостирование большинства растительных отходов. Но следует исключить добавление зараженных и больных растений. Достоинством этого метода компостирования является возможность разложения «коричневых» субстратов за несколько недель. Хотя метод активного компостирования и требует больше трудозатрат, чем пассивное компостирование, различия несущественны, но компост созревает гораздо быстрее.
Основные этапы:
1. Сформировать кучу из 50% «зеленых» и 50% «коричневых» субстратов размером не менее 1 кубического метра. Употребляемые отходы укладываются слой за слоем или же просто смешиваются друг с другом. Поскольку активное компостирование является «горячим» методом, такой объем компостируемых субстратов необходим для сохранения тепла в куче. Соотношение C:N должно регулироваться количеством и качеством компостируемых материалов. Добавление слишком большого количества углеродсодержащих материалов приведет к тому, что куча не будет нагреваться. Чрезмерное количество азота вызовет зловоние. Каждый следующий слой посыпайте землей для внесения достаточного количества почвенных микроорганизмов.
2. Размер частиц компостируемых материалов существенно влияет на скорость и качество компостирования. Всегда, когда это возможно, измельчайте добавляемые материалы перед их внесением в компостную кучу. Попытайтесь раздробить субстрат до частиц размером 2,5 см. Так как многие субстраты недостаточно влажны, проведите их предварительное замачивание. За счет этого время компостирования может сократиться вдвое.
3. По возможности используйте коммерческие контейнеры для компостирования, снабженные всеми приспособлениями для соблюдения режима компостирования. Если вы используете самодельный контейнер, то постарайтесь накрыть кучу картоном.
4. Куча всегда должна оставаться влажной, но не мокрой. Если она пересохла, просто полейте ее водой из шланга. Бывает достаточно полить ее только по краям. Пленка, постеленная поверх кучи, поможет поддержать влажность и, кроме того, будет препятствовать вымыванию питательных элементов из кучи сильными дождями.
5. Если куча начала издавать зловонные запахи, следует перевернуть ее, чтобы проветрить; если она оказалась слишком влажной, добавьте сухого материала и накройте кучу пленкой. Если процесс разложения протекает слишком медленно, добавьте зеленого материала, содержащего большое количество азота, или же хорошенько полейте водой и держите ее сырой.
6. Температура является наиболее точным показателем того, когда следует ворошить кучу. В течение 24-48 часов температура в куче поднимается до 60-65 градусов Цельсия, сохраняясь в течение нескольких дней. Через 3-5 дней кучу следует разворошить с помощью вил или лопаты, разбивая образовавшиеся комки. Следует соблюдать аккуратность при перемешивании материала. После этого накройте кучу или контейнер. Эту процедуру повторите 6-8 раз до тех пор, пока компост не будет готов. Пользуйтесь компостным термометром для контроля температуры в куче. Поддерживайте температуру не выше 70 градусов Цельсия, т.к. более высокая температура уничтожит полезные организмы. Переворачивая компост, вы поддерживаете постоянную температуру в куче. Кроме того, регулярное переворачивание повышает уровень кислорода в ней, что увеличивает микробиологическую активность. Если вам нужно получить компост как можно скорее, регулярно ворошите кучу до тех пор, пока она не перестанет нагреваться.
7. О степени готовности «горячего» компоста судят по его внешнему виду и запаху. Компост должен быть темным и рассыпчатым, запах должен напоминать запах свежей земли. Остальные показатели включают относительно постоянную температуру, незначительно превышающую температуру окружающей среды, и рН в зоне нейтральных значений.
2.5. Дворовое компостирование
Дворовое компостирование весьма заманчиво, поскольку является простым методом управления домашними органическими отходами. Его преимуществом является легкая адаптируемость к образу жизни, доходам, размеру двора и др. Домашнее компостирование может проводиться различными методами: - сбор субстратов в открытых кучах (штабелях),
- зарывание субстратов в ямах или траншеях,
- помещение субстратов в барабаны или контейнеры (промежуточные бункеры, вращающиеся контейнеры, контейнеры для червей).
Приспособления для компостирования могут быть самодельными или коммерческими разработками.
Особым типом компостирования является вермикомпостирование, проводящееся как в закрытых, так и открытых пространствах. Этот тип компостирования представляет собой идеальный вариант для тех, кто не располагает большими площадями и хочет получить доход от компостирования твердых отходов. Важно отметить, что получаемый вермикомпост относится к разряду высококачественных удобрений, в то время как другие компосты таковыми не являются.
10 ошибочных мнений о компостировании:
1. Все компосты одинаковы. На самом деле не бывает одинаковых компостов ни в начале, ни в конце процесса компостирования. Компостированию могут подвергаться различные органические источники растительного и животного происхождения. Это подтверждают различные лабораторные анализы (химические, микробиологические и др.). Высококачественный компост может быть получен при правильно составленном «рецепте», то есть при соблюдении пропорции компостируемых материалов и постоянном контроле процесса компостирования.
2. Если компост, например, относится к группе А, то он наилучший. На самом деле котировка сильно зависит от оценщика и критериев. Если оценка исходит от государственных учреждений, то на первое место выдвигается общественная безопасность. И экспертов мало интересует положительное воздействие продукта на растения, для них важно, чтобы в конечном продукте, поступающем на рынок, не было патогенов, токсичных элементов. В этом случае компост маркируется как продукт, относящийся к группе А. Если же оценка исходит от производителя компоста, то отмечается отсутствие не только указанных выше компонентов, но и доказывается высокое качество продукта, его положительное воздействие на почву и растения на основании серии убедительных лабораторных анализов. В этом случае продукт признается или не признается удовлетворяющим требованиям, предъявляемым к компостам группы А или первого сорта.
3. Качество компоста оценивается теми же методами, что и удобрения. На самом деле оценка компоста только по значению NPK ошибочна. Питательная ценность компоста, оцениваемая по соответствию этому стандарту, имеет большое значение, но это не единственный критерий качества продукта. В компосте содержится великое множество полезных микроорганизмов, подавляющих патогенов и насекомых-вредителей, а также улучшающих питание растений. Качественный компост богат гумусом – резервом питания растений. Выщелачивание питательных веществ, содержащихся в гумусе, минимально, и растения потребляют их при необходимости. Кроме того, благодаря гумусу улучшается связывание воды почвой. В качественных компостах запасается энергия, необходимая почве и растениям в настоящем и будущем. В качественном компосте содержатся различные микроэлементы, так необходимые растениям. Существует обратная связь между уровнями доступного азота и азотфиксирующими бактериями. Пониженному уровню азота соответствует высокая концентрация этих полезных микроорганизмов. Это именно то, что требуется от компоста в первую очередь.
4. Распыляемый (рассыпаемый) компост усиливает эффективность кислорода. Совет по компостам США (United States Compost Council) подтверждает, что распыление замедляет процесс компостирования.
5. Компостирование – исключительно биологический процесс. На самом деле в процессе компостирования большую роль играют и химические реакции. Среди оказывающих положительное действие на ход компостирования выделяется процесс, обеспечивающий максимальное взаимодействие между различными атомами углерода и азота. Он способствует образованию новых химических связей. Процесс компостирования, осуществляемый лишь посредством биологических реакций, снижает результативность и в ряде случаев создает неблагоприятные условия.
6. Контроль процесса компостирования осуществляется только по соотношению углерода и азота (C:N) в начальной стадии. На самом деле на протяжении всего цикла контролироваться должно не только соотношение C:N, но и скорость разложения различных компонентов сырья. Слабое разложение углерода согласуется, например, со слабой деградацией азота.
7. Инокуляция компоста – потеря времени и денег. На самом деле дополнительное внесение полезных микроорганизмов в компост может значительно улучшить его качество.
8. Вода необходима только на поверхности кучи (штабеля). На самом деле вода необходима для нормального течения микробиологических процессов, поэтому требуется равномерное увлажнение всей кучи компоста.
9. Использование покровного материала – досадная трата времени и денег. На самом деле тканевое покрытие способствует приближению удачного конца. Оно сохраняет влагу, в случае дождя служит навесом и способствует газообмену между слоями субстрата, защищает его от действия избыточного ультрафиолетового излучения.
10. Можно сэкономить деньги, сократив цикл компостирования за счет несоблюдения некоторых требований. На самом деле экономия средств на любой из стадий процесса компостирования может привести не только к снижению качества продукта, но и к полному фиаско в виде некачественного продукта и бессмысленной траты средств и времени на все дело.
10 небылиц о компостировании
Относительно компостирования бытует мнение, что люди пользуются такими простыми природными процессами, а облагораживают их мифами и ложным пониманием в виде современной алхимии. Распространение этих мифов осуществляется устно, с помощью вводящих в заблуждение публикаций и, что хуже всего, кондового маркетинга. В плане того, что компостирование – это просто и дешево, попытаемся развенчать самые популярные небылицы.
1. Контейнеры для компоста. Цена на контейнеры для компоста варьируют от 10 до 100 долларов в зависимости от их качества и функциональности. Наиболее популярные модели стоят в пределах 40 долларов.
2. Биоактиваторы. В ложке садовой земли содержится 10 триллионов бактерий. Именно они принимают участие в разложении каждого упавшего листа и былинки. Для течения процесса компостирования не требуются микробные добавки.
3. Дрожжи, эликсиры и черви. Для улучшения процесса компостирования существует ряд способов, большинство из которых необоснованные или глупые. Некоторые практики предлагают поливать компостную кучу кока-колой (!) для повышения биологической активности. Добавка дрожжей – также часто практикуемый способ, но дорогостоящий и бесполезный. Внесение червей или их коконов также участилось из-за путаницы с вермикомпостированием. Роль червей огромна, но это уже другая история.
4. Удобрение. Внесение удобрения для повышения содержания азота в куче является неэкономным и затратным делом. Более того, химические удобрения содержат высокие концентрации солей и других компонентов (даже пестициды), которые опасны для червей и микроорганизмов. Они могут ослаблять азотфиксирующую способность бактерий и укорачивать азотный цикл. Если вы убеждены, что необходимо добавить азот, то лучше всего добавить органический азот – спитый кофе, навоз сельскохозяйственных животных и т.п.
5. Известь. Многие садоводы ошибочно добавляют в компостную кучу известь для получения компоста со сбалансированным рН. К сожалению, это ведет к сдвигам в экосистеме кучи в сторону аммонификации, сопровождающейся быстрой потерей азота. Созревший компост имеет почти нейтральные значения рН.
6. Запахи. Правильно сделанная и контролируемая компостная куча имеет сладковатый запах лесной подстилки. Запахи являются результатом ошибок: попыткой компостировать одни лишь обрезки травы, добавкой больших количеств пищевых отходов, массированным поступлением воды внутрь кучи или недостатком воздуха, что вместе ведет к анаэробиозу.
7. Грызуны и насекомые. Компостные кучи практически никогда не привлекают к себе насекомых, если состоят только из дворовых отходов. Правильно сделанная компостная куча не должна содержать в себе птичий корм, корм для домашних любимцев и их фекалии, кухонные пищевые отходы, так как все это привлекает к себе грызунов. Если вы внесете в вашу компостную кучу пищевые отходы, это будет привлекать также и насекомых. Для компостирования пищевых отходов следует использовать компостных червей.
8. Слои компостируемых субстратов. Если в эстетических целях вы попытаетесь сделать красивую компостную кучу методом поочередного наслаивания «коричневого» и «зеленого» субстратов, подобно стилю «лазанья», то это приведет к созданию в ней анаэробных условий. Рекомендуется формировать кучу методом смешивания и переворачивания обоих типов субстратов и добавления небольшого количества воды, если субстрат окажется недостаточно влажным.
9. 14-дневный компост. Ряд журналов одурачивают садоводов, насаживая мнение, что компост можно сделать за 14 дней. Такое предположение нереалистично и некорректно. Разложение требует времени. Фактически, если материал и похож на компост внешне, необходимо дополнительное время для его созревания, прежде чем его можно будет использовать для работы в саду и на огороде.
10. Подсчеты. Книги, периодика, брошюры по компостированию настойчиво твердят о необходимости соблюдения соотношения углерода и азота. К сожаленью, таинственные карты, таблицы и формулы берут власть над многими садоводами. На самом деле компостные кучи «благоденствуют», если смешиваются различные типы материалов – сухих и влажных, «коричневых» и «зеленых». Поскольку соотношение углерода и азота имеет смысл только для увлеченных компостированием, для обычных садоводов необходимо помнить лишь то, что все органические материалы со временем подвластны компостированию, если уделять этому разумное внимание.
Один из «рецептов» компостирования
Существует много методов приготовления компоста, но основные принципы всегда одинаковы. Их сформулировал сэр Альберт Говард (Великобритания) в 20-х годах прошлого столетия, считающийся отцом органического земледелия. Разложение в компостной куче идет тем лучше и полнее, чем разнообразнее уложенные слоями органические материалы. Если сделать ее из какого-либо одного материала, например, из сена или скошенной травы, процесс компостирования не начнется. Рекомендуется сочетать богатые углеродом остатки растений с богатыми азотом материалами, например, навозом. Можно добавить немного ранее сделанного компоста или просто плодородной земли, содержащей нужные для компостирования микроорганизмы. Земля – необходимый компонент компостной кучи.
Слои чередуются в следующем порядке: зеленые растения (толщина слоя 15-20 см), богатые азотом вещества (навоз – 5 см). Сверху компостную кучу посыпают фосфоритом и золой, затем идет слой земли толщиной 2 см и на выбор – солома, трава, сено или листва, которые защищают ее от пересыхания. Надо следить, чтобы на компостной куче не росли сорняки. В конечном итоге куча будет состоять на 70% из остатков растений, на 10% из почвы и на 20% из навоза; она не должна быть слишком плотной и переувлажненной, а также слишком рыхлой и сухой, поскольку в компосте живут миллионы разных микроорганизмов и им в равной мере нужны вода и воздух.
Содержание воды в компостном материале должно быть такое же, как в отжатой губке: на ощупь он влажный, но вода не капает из него, если сжать в кулаке. При закладке кучи в нее на определенных расстояниях вставляют толстые ветки, которые затем вынимают, оставляя на их месте отверстия, служащие для вентиляции и полива в случае необходимости. На поверхности кучи делают небольшое корытообразное углубление для улучшения впитывания дождевой воды. Боковые стенки ее делают не отвесными, а слегка наклонными, так что она постепенно сужается кверху, а в поперечном сечении имеет вид трапеции.
Когда компостная куча готова и укрыта, в ней начинают интенсивно идти процессы разложения, и она сильно разогревается. Температура внутри может подняться до 50-60 градусов по Цельсию. Затем она постепенно снижается, но остается несколько выше температуры окружающей среды. В очень маленьких компостных кучах такие процессы не происходят. Не нагревается куча и в том случае, если материал для компостирования накапливается медленно. Без нагревания компостирование идет дольше, но завершается также образованием хорошего компоста.
Устроить идеальную компостную кучу не всегда возможно даже в том случае, когда под рукой есть все ее составляющие. Для приготовления компоста годятся все способные разлагаться органические материалы: ветки деревьев и кустарников, щепки, опилки, бумага (в том числе газетная, но без цветной печати), стружки, остатки растений, выполотые сорняки с корнями, сено, солома, стебли растений, листва деревьев, кухонные отходы, навоз, дерн. Надо следить, чтобы в компост не попадали изделия из синтетических полимерных материалов, не поддающихся разложению почвенными микроорганизмами, в том числе полиэтиленовые пакеты.
Не рекомендуется использовать для компоста обсемененные растения сорняков, иначе он может стать рассадником сорняков. Не кладут картофельную ботву, пораженную фитофторой, а также остатки овощей, зараженных грибными болезнями. Покоящиеся споры возбудителей этих болезней сохраняют в компосте свою жизнеспособность. Все больные растения лучше сжигать и использовать в виде золы. А вот возбудители вирусных и бактериальных болезней в компосте погибают, поэтому зараженные ими остатки можно без опасения добавлять в компостную кучу.
Предпочтительно вносить в компост все минеральные добавки, которые призваны обогатить почву необходимыми элементами питания, здесь они будут переработаны и войдут в состав органогумусовых соединений. Скошенную же траву прежде подсушивают, иначе она образует сырой слежавшийся слой и загнивает.
Спелый компост представляет собой однородный рассыпчатый материал темно-коричневого цвета со свежим запахом лесной земли. Обычно на созревание его требуется от одного до полутора лет.
Скорость созревания компоста зависит от сезона, прежде всего от температуры воздуха. Летом этот процесс идет гораздо быстрее и протекает за 4-6 месяцев, зимой микробиологическая деятельность почти полностью затухает. Скорость созревания компоста зависит также от того, будете ли вы его ворошить, что достаточно трудоемко.
Для обогащения компостной кучи минеральными элементами питания в нее добавляют растения, которые накапливают те или иные элементы. Так, калием богаты окопник, листья и стебли табака, а также обычная солома, остающаяся после уборки зерновых. Много кальция в листьях гречихи и дыни, железа – в крапиве, фосфора – в листьях горчицы и рапса.
Хорошо добавлять в компост в небольших количествах крапиву двудомную, ромашку аптечную, валериану, одуванчик, тысячелистник. Считается, что крапива двудомная способствует образованию гумуса в почве. А одуванчик, например, образует в почве нейтральный гумус, который предпочитают многие растения.
Если компост созрел, а необходимости в его использовании нет, кучу хорошенько укрывают и оставляют ждать своего срока. Зрелый компост сохраняет свою силу долго.
2.6. Промышленное компостирование
В последнее время компостирование привлекает к себе значительный интерес по причине все увеличивающейся необходимости перерабатывать в гигиенических целях городские отходы и сырой активный ил, отходы растениеводства и навоз. Ключом к началу компостирования в промышленных масштабах служит понимание основ этого процесса.
Приготовление компостов имеет огромное гигиеническое значение. При компостировании происходит инактивация многих возбудителей болезней. При высокой температуре внутри компостной кучи гибнут бактерии, вызывающие поражение культурных растений. Исследования показали, что яйца фитогельминтов погибают через 5-6 суток после начала процесса активного компостирования, а семена многих сорняков теряют всхожесть.
Компостирование является способом гигиенического удаления органических отходов и получения полезного продукта, внесение которого в почву обеспечивает ее питательными веществами, снижает ее загрязнение, повышает стабильность почвы и способность к удержанию влаги. Особенно важную роль в поддержании стабильности почвы и содержания в ней гумуса играет внесение компоста в пустынных и полупустынных районах. В умеренном климате компостирование важно и как способ удаления отходов, снижающий их опасность и дурной запах.
Для компостирования отходов полеводства, овощеводства и садоводства до сих пор применяются достаточно простые схемы. Перемешивание и принудительная аэрация используются крайне редко. Из-за очень низкой стоимости компоста сложные процессы компостирования не могут применяться в сельском хозяйстве, и условия проведения процесса сильно отличаются от рекомендованных выше. Компостирование отходов садоводства производится издавна ручным способом. Напротив, для переработки городских отходов было предложено множество различных схем, способных перерабатывать большие объемы твердых отходов в день.
Существует несколько технологий компостирования, различающихся по стоимости и сложности. Более простые и дешевые технологии требуют больше места, и процесс компостирования занимает больше времени, как следует из приводимой ниже классификации технологий компостирования.
Минимальная технология. Компостные кучи – 4 метра в высоту и 6 метров в ширину. Переворачиваются раз в год. Процесс компостирования занимает от одного до трех лет в зависимости от климата. Необходима относительно большая санитарная зона.
Технология низкого уровня. Компостные кучи – 2 метра в высоту и 3-4 в ширину. В первый раз кучи переворачиваются через месяц. Следующее переворачивание и формирование новой кучи – через 10-11 месяцев. Компостирование занимает 16-18 месяцев.
Технология среднего уровня. Кучи переворачиваются ежедневно. Компост готов через 4-6 месяцев. Капитальные и текущие затраты выше.
ехнология высокого уровня. Требуется специальная аэрация компостных куч. Компост готов уже через 2-10 недель.
Описано несколько простых систем для компостирования в кучах различных органических отходов.
Простые системы: кучи и компостные ряды. В простых системах подготовленный материал складывают в виде длинных куч, называемых компостными рядами, либо вручную, либо с помощью самосвалов или погрузчиков. Эти кучи имеют приблизительно треугольную форму в сечении, их высота и ширина может быть различна, но рекомендуется, чтобы при естественной аэрации высота и ширина не превышали 2,5 м. Компостные ряды могут быть любой длины и часто их располагают применительно к рельефу местности. Желательно, чтобы площадка, на которой располагают компостные ряды, была забетонирована, чтобы она не разрушалась при движении транспортных средств.
Компостные ряды могут в течение нескольких месяцев не требовать вмешательства до тех пор, пока в них не начнет падать температура. Переворачивание материала в кучах осуществляется для его аэрации, уменьшения размера частиц и для того, чтобы весь материал подвергся действию высоких температур в термофильной стадии. Последнее достигается перемещением наружных частей кучи в ее середину при переворачивании. Переворачивание кучи можно производить несколькими способами и с разной эффективностью. Для очень небольших объемов его выполняют вручную, но чаще применяют машины типа землечерпалок.
В России компостирование с помощью компостных ям часто применяется населением в индивидуальных домах или на садовых участках. В то же время процесс компостирования может быть централизованным и проводиться на специальных площадках. Компостирование, применяемое в России на механизированных мусороперерабатывающих заводах, которых в стране считанные единицы, представляет собой процесс сбраживания в биореакторах всего объема ТБО, а не только его органической составляющей. Хотя характеристики конечного продукта могут быть значительно улучшены путем извлечения из отходов металла, пластика и т.д., все же он представляет собой достаточно опасный продукт и находит очень ограниченное применение (на Западе такой «компост» применяют только для покрытия свалок).
Первоисточник: www.cbio.ru