Dinamičen vs. statičen način kompostiranja

Kompostiranje je proces, ki je pogojen z aktivnostjo različnih aerobnih mikroorganizmov. Nekaterim med njimi ustrezajo temperature med 55 in 65 °C, drugim pa temperature pod 40°C. Vsi od naštetih potrebujejo kisik, ki nam je na voljo v svežem zraku in ga vsa živa bitja potrebujemo za življenje. Kako mikroorganizmom v kompostnih kupih omogočimo dostop do svežega zraka? Da bi odgovorili na to vprašanje, moramo najprej pogledati globje v kompostni kup.

Kompostni material je v osnovi zgrajen iz treh delov: trdna faza (organski in anorganski delci), tekoča faza (voda) in plinska faza (zračni prostori med delci). Mikroorganizmi so aktivni na površini trdne faze (delcev). Vse kar potrebujejo za življenje in rast prejmejo preko tekoče faze, tudi kisik. Zato je najbolj pomembno zagotavljati učinkovito in celostno vlaženje kompostnega materiala. Druga pomembna zadeva je zagotavljanje dostopa svežega zraka. Voda in zrak si delita prostor med delci in tekmujeta zanj. Vzdrževanje ravnovesja tega tekmovanja je temeljna naloga za nemoten potek procesa kompostiranja.

SLIKA 1: Prikaz poenostavljenega modela delovanja mikroorganizmov v procesu kompostiranja

Poenostavljen model delovanja mikroorganizmov v procesu kompostiranja (glej Sliko 1):
Trdni delci v kompostu (rjava barva) so obdani z vodnim filmom (modra barva), kjer živijo mikroorganizmi. Kisik (zelene puščice) iz zračnih prostorčkov (bela barva) se prenese v tekočo fazo, kjer postane dostopen za mikroorganizme. Ogljikov dioksid (rdeče puščice) proizveden s pomočjo mikroorganizmov se prenese v tekočo fazo, iz nje pa v plinsko fazo. Volumen plinov se tako stalno izmenjuje.

Učinkovit sistem zagotavljanja dostopnosti svežega zraka v kompostnem materialu lahko omogočimo na več različnih načinov. Najenostavnejši način je »efekt dimnika«, ki relativno dobro deluje v manjših do srednje velikih kompostnih kupih s trikotnim prerezom. Visoke temperature v sredini kompostnega kupa povzročijo dviganje zraka iz dna na vrh kupa. Zrak, iz katerega mikroorganizmi porabijo kisik, je nasičen z ogljikovim dioksidom in prehaja na površino kompostnega kupa ter od tam ven iz njega. Svež zrak, bogat s kisikom vstopa v kompostni kup iz okolja. V primeru večjih kompostnih kupov in v kompostnih kupih s prerezom v obliki trapeza ter v zaprtih sistemih kompostiranja je nujno prisilno prezračevanje.

SLIKA 2: Prikaz gibanja segretega zraka v kompostnem kupu s prerezom v obliki trikotnika in s prerezom v obliki trapeza

Na tržišču so na voljo različne tehnologije kompostiranja. Vse od njih se trudijo čim bolj slediti osnovam učinkovitega kompostiranja kot je to opisano zgoraj. Poznamo npr. odprte oblike kompostiranja, ki se jih lahko kombinira z vpihovanjem zraka pri tleh. Poznamo tudi sisteme, ki so zaprti in imajo popolnoma avtomatiziran nadzor procesa.

Različne oblike kompostiranja so klasificirane kot dinamične, delno-dinamične in statične tehnologije. Če iz tega vidika pogledamo na razvrščanje omenjenih sistemov, je glavni kriterij za razlikovanje pogostost premikanja oz. mešanja kompostnega materiala.

• Pri dinamičnih oblikah kompostiranja se kompostni material konstantno meša. Tipična dinamična tehnologija kompostiranja je kompostiranje v bobnih, kjer je kompostni material v vodoravnem valjastem bobnu, ki se vrti okrog lastne osi.
• Za delno-dinamične oblike kompostiranja je značilno pogosto vendar nekontinuirano obračanje materiala (več kot eno mešanje tedensko). Kompostni material se tekom razkroja večkrat premeša, vendar tudi miruje. Med delno dinamične tehnologije uvrščamo kompostiranje v obliki redov ali tunelov.
• Za statično obliko kompostiranja je značilno občasno mešanje materiala (enkrat tedensko ali manj). Tipični primeri so statični kompostni kupi s prisilnim prezračevanjem in statično tunelsko kompostiranje.

Da bi lahko razumeli vlogo mešanja kompostnega materiala, moramo pogledati v svet mikroorganizmov v kompostnem kupu. Tekom procesa kompostiranja postaja kompostni material kompaktnejši zaradi njegove lastne teže in aktivnosti mikroorganizmov, ki so prisotni v njem. Mikroorganizmi porabljajo organsko snov, zato se delci manjšajo. S tem se tudi prostor med delci manjša, kar zaostri tekmovanje zanj (med vodo in zrakom).

SLIKA 3: Prikaz kompostnega materiala, ki tekom kompostiranja postaja kompaktnejši, delci pa manjši

Če voda ne more pronicati skozi kompostni material, je postal prostor za zrak manjši in nenazadnje tudi manj učinkovit za prosto izmenjavo zraka. To povzroči pomanjkanje kisika. Sistem prisilnega prezračevanja ne more vzpostaviti enakomerne razporeditve zraka, saj se znotraj kompostnega materiala ustvarijo zaprti kanali zraka. Veliki volumni zraka v teh kanalih povzročajo izsuševanje področja okrog omenjenih kanalov, medtem ko druga področja kompostnega kupa ostanejo neprezračena. Ta anaerobna področja povzročijo smrad in upočasnitev procesa kompostiranja.

Redno mešanje je torej nujno za vzdrževanje zračnih prostorov med delci v kompostnem kupu, ki svežemu zraku omogočajo, da prehaja do čisto vseh delov v kompostnem kupu. Zaradi tega mora biti mešanje del vsakega sistema kompostiranja. Mešanje izboljša tudi druge pomembne dele procesa kompostiranja:

• Začetno mešanje: v začetku procesa je kompostni material precej nehomogen. Zeleni odrez iz parkov in vrtov velikokrat vsebuje večje količine vej in listov brez kakršnihkoli drugih materialov. Za optimalne začetne pogoje mora biti material v primernih razmerjih (pomembno je razmerje C:N).
• Razporeditev vlage: lahko se zgodi, da je vhodni material preveč moker ali pa postane moker kasneje zaradi padavin. Vsa voda, ki bo prodrla med zračne prostore v kompostnem materialu, bo postopoma pronicala v smeri gravitacije proti dnu kupa. Mešanje bo v tem primeru odvečno vlago razporedilo tako, da bo »presežek« vode iz spodnjega dela kupa uporabilo za namakanje delov, ki so višje v kompostnem kupu. Tekom kompostiranja bo voda izhlapevala iz kompostnega kupa zaradi visokih temperatur procesa. Ta voda mora biti nadomeščena z namakanjem. Homogena razporeditev vlage bo lahko dosežena zgolj z mešanjem tekom namakanja kompostnega materiala. 

Očitno je, da je mešanje koristno za proces kompostiranja, ampak kako zelo? Ali bi morali mešati tako pogosto kot je le možno? Ne! Preveč mešanja ima prav tako negativen vpliv na proces kompostiranja in povzroči tudi dodatne stroške. Pravilen odgovor je: mešamo tako pogosto kot je to potrebno.
Kot zapisano zgoraj je potreba po mešanju pogojena z ohranjanjem zračnih prostorov v kompostnem materialu. Prav tako je dobro znano, da je mikrobiološko delovanje in razgradnja kompostnega materiala višja v začetku procesa ter se manjša proti koncu procesa kompostiranja. Kompaktnost oz. zbijanje materiala je bolj intenzivno v fazi visoke biološke aktivnosti. Posledično tudi potreba po mešanju materiala ni konstantna tekom celotnega procesa kompostiranja. Večja potreba po mešanju je na začetku procesa in se manjša proti koncu kompostiranja. Iz tega zornega kota torej tehnologije s fiksno nastavitvijo mešanja ne omogočijo optimalnih pogojev procesa kompostiranja. Prav tako konstantno mešanje, kot na primer v dinamičnih oblikah kompostiranja, ne pomeni mešanje materiala le po potrebi. Samo sistemi s prilagodljivo pogostostjo/frekvenco mešanja, kot so to številne delno dinamične oblike kompostiranja, omogočajo, da mešamo tako pogosto kot je najbolj optimalno za proces.

Ko se moramo torej odločiti, kateri način kompostiranja je primeren za določen projekt, je zelo pomembno, da imamo zagotovljen natančen vpogled v sistem mešanja. Optimalen sistem kompostiranja mora omogočati, da se pogostost mešanja prilagaja mikroorganizmom na način, da se jih čimbolj aktivira.

(Vir: http://www.backhus.com/353-1-Dynamic-versus-Static-Composting.html, 26.5.2015)