Granje natopljeno digestatom: kompost koji ne gubi dušik

Na rubu gotovo svakog grada postoji hrpa koju nitko ne voli: usitnjeno granje iz parkova i drvoreda, istovareno da „odstoji“. Prođe proljeće, prođe ljeto, a hrpa izgleda gotovo jednako kao na dan kad je dovezena – suha, svijetla, bez mirisa i bez imalo topline u sredini. Nekoliko desetaka kilometara dalje, na bioplinskom postrojenju, problem je obrnut. U spremniku stoji tekući digestat bogat dušikom, koji se ne može razvesti po poljima kad god se poželi, a iz kojeg dio tog dušika polako odlazi u zrak kao amonijak.

Skupina istraživača s jednog poljoprivrednog instituta zapitala se može li se jedan problem riješiti drugim. Ideja je gotovo banalno jednostavna: suho usitnjeno granje potopiti u digestat, ostaviti ga da se natopi, ocijediti i složiti u kompostnu hrpu. Rezultati, objavljeni u kolovozu 2026. u otvorenom pristupu u časopisu AgriEngineering, pokazuju da se hrpa natopljena digestatom za pet dana zagrijala na 58,8 °C, dok kontrolna hrpa natopljena vodom nije prešla 34,5 °C. Možda je još važnije što se dušik iz digestata pritom nije izgubio – ostao je vezan u drvnoj masi.

Dva otpada, dva suprotna problema

Digestat je ostatak anaerobne digestije, procesa u kojem mikroorganizmi bez kisika razgrađuju organsku tvar i proizvode bioplin. Nastaje u velikim količinama i sadrži mnogo dušika, ali upravo u obliku koji se najlakše gubi. Digestat korišten u ovom istraživanju potjecao je iz postrojenja kojem je glavna sirovina svinjska gnojovka: imao je 2,9 % suhe tvari, pH 8,16, električnu vodljivost 17,2 mS/cm i 2,6 grama mineralnog dušika po litri, od čega je čak 92,9 % bilo u amonijskom obliku, a tek 7,1 % u nitratnom. Kombinacija lužnate reakcije i visokog udjela amonijskog dušika recept je za hlapljenje amonijaka, osobito kad digestat stoji u otvorenim lagunama po toplom i suhom vremenu. Autori podsjećaju i na druge poteškoće: u područjima s puno bioplinskih postrojenja količina digestata često nadmašuje ono što okolna tla mogu primiti u razdobljima kad je gnojidba agronomski smislena, na lužnatim tlima dušik iz digestata lako hlapi, a velike količine tekućine na teškim tlima pridonose zbijanju i lošijoj prozračnosti.

Zeleni otpad muči suprotna boljka. Suhe grane od rezidbe gradskog zelenila imaju visok omjer C/N, sadrže malo lako razgradivih tvari poput lišća i šećera, a lignocelulozni materijal od kojeg su građene mikroorganizmi razgrađuju sporo. Takav materijal teško dosegne termofilnu fazu potrebnu za stabilizaciju komposta, pa se gomila na komunalnim deponijama ili završava na poljima kao nezreo dodatak koji u tlu veže dušik umjesto da ga daje. Usto je suho drvo hidrofobno: kad se hrpa zalijeva, voda pronađe nekoliko kanala kojima proteče, a ostatak materijala ostane suh.

Logika spajanja dvaju otpada stoga je očita. Digestat donosi vodu i dušik, granje donosi ugljik i poroznu strukturu. Ranija istraživanja već su pokazala da dodatak drvne sječke krutom digestatu poboljšava samozagrijavanje i da najbolje smjese vežu do oko 90 % početnog amonijskog dušika. Novost ovog rada je u tome što se drvo spaja s tekućim digestatom, i to na način koji je jednostavan za izvesti.

Namakanje umjesto zalijevanja

Pokus je proveden u dva mjerila. U laboratoriju su istraživači u plastične posudice od 100 mL stavljali po pet do šest grama usitnjenih grančica, tanjih grana i ponešto lišća jedne biljne vrste: smokve, fikusa (Ficus macrocarpa), vrste Acacia saligna, šipka i masline, a kao posebno „čist“ drvni materijal poslužili su i drveni štapići za sladoled. Svaka vrsta obrađivana je zasebno kako bi se izbjeglo miješanje učinaka i kako bi se dušik mogao točno obračunati. Materijal je 24 sata stajao potopljen u digestatu (2600 mg dušika po litri) ili u otopinama dušika od 200, 10 000 i 20 000 mg/L. Najslabija otopina oponašala je hranjivu otopinu iz hidroponskog uzgoja, a dvije najjače sastavom su podsjećale na digestat, ali s višestruko većom koncentracijom. Autori naglašavaju da te ekstremne koncentracije ne predstavljaju stvarni otpad, nego služe da se ispita gdje je granica sposobnosti drva da zadrži dušik.

Nakon namakanja materijal je ocijeđen kroz sintetičku tkaninu i ponovno izvagan, kako bi se znalo koliko je tekućine, a time i dušika, upio. Posudice su zatim, zatvorene perforiranim poklopcima koji propuštaju zrak, a smanjuju isparavanje, stajale u inkubatoru na 25 °C. Ukupno je postavljeno dvanaest tretmana, a inkubacija je trajala od sedam do gotovo dvanaest tjedana. Tijekom tog razdoblja uzorci su barem dvaput uzimani u tri ponavljanja te im je određivan amonijski i nitratni dušik, ukupni dušik elementarnom analizom i suha tvar. Uzorci za analizu ukupnog dušika sušeni su na samo 30 °C kako amonijak ne bi ishlapio prije mjerenja.

Drugi dio pokusa odvijao se na otvorenom, s hrpama od oko 2 m³. Zeleni otpad činila je uglavnom vrsta Acacia saligna, s primjesom drugih vrsta koje je prikupila komunalna služba, a usitnjeni materijal prethodno je šest mjeseci stajao na hrpi bez vidljivih znakova razgradnje. U plastične spremnike od 1 m³ postavljene su posebne mrežaste vreće, napunjene usitnjenim granjem i zalivene digestatom iz crijeva. Nakon dva dana namakanja materijal se ocijedio, vreće su izvučene iz spremnika i otvorene na dnu, pa je granje palo ravno u stožastu hrpu. Na isti je način složena i kontrolna hrpa, natopljena čistom vodom. Autori napominju da hidrofobno drvo s gušćim digestatom ponekad treba zalijevati u obrocima i čekati nekoliko sati da tekućina prodre, no ovdje to nije bilo potrebno jer je digestat imao malo krutih čestica.

Dušik koji nije otišao u zrak

Prvi rezultat tiče se same spužvaste naravi drva. U svim je tretmanima usitnjeno granje nakon cijeđenja zadržalo više tekućine nego što je samo težilo u suhom stanju – prosječno 173 % mase suhe tvari, a u najboljem slučaju gotovo 267 %. Razlike su bile velike čak i unutar iste vrste, što autori pripisuju početnoj vlažnosti, građi drva i veličini čestica nakon usitnjavanja. Najmanje digestata upile su maslinove grane, oko 107 % svoje suhe mase.

Ključni nalaz je obračun dušika. U jedanaest od dvanaest tretmana ukupna količina dušika na kraju inkubacije nije se statistički značajno razlikovala od početne, pa su plinoviti gubici, prema autorima, bili zanemarivi. Pritom je uzeto u obzir i to da materijal razgradnjom gubi masu, pa se dušik u ostatku „koncentrira“. Dušik se zadržao čak i u posudicama s 20 grama dušika po litri, u kojima je velik dio ostao u amonijskom obliku i teoretski je mogao ishlapiti. U nekoliko je tretmana izmjereno i više od 100 % početnog dušika, što autori pošteno pripisuju nepreciznosti pokusa, vjerojatno tome da drvo pri namakanju ne upija vodu i otopljeni dušik u istom omjeru.

Praćenje oblika dušika pokazalo je jasan slijed. U prvim tjednima mineralni dušik naglo je padao jer su ga mikroorganizmi ugrađivali u vlastitu biomasu – riječ je o imobilizaciji, dobro poznatoj svakome tko je zaorao slamu. Nakon toga uslijedila je postupna ponovna mineralizacija, pa je anorganskog dušika u uzorcima opet bilo sve više. Nitrifikacija, pretvorba amonijskog u nitratni dušik, ni u jednom trenutku nije bila dovoljno snažna da potpuno potroši amonijski dušik. Autori zaključuju da je dušik zadržan kombinacijom bioloških i fizikalno-kemijskih procesa: dijelom je ugrađen u živu i odumrlu mikrobnu biomasu, a dijelom vezan sorpcijom u lignoceluloznu strukturu.

Visoke doze dušika pritom nisu bile bez cijene. Granje natopljeno otopinama od 10 000 i 20 000 mg/L izgubilo je najviše 12 % mase, što upućuje na to da je višak amonija kočio mikroorganizme koji razgrađuju celulozu. Upravo ti tretmani, u kojima je mikrobna aktivnost bila slaba, a dušik se ipak nije izgubio, autorima su najjači dokaz da drvo dušik veže i nebiološkim putem. U tretmanima s digestatom ostalo je 72,7 do 82,1 % početne mase, a najbrža razgradnja zabilježena je uz najslabiju otopinu: šipak je za 55 dana izgubio 30,6 %, a Acacia saligna za 52 dana 27,3 % mase.

Odabrani tretmani iz laboratorijskog dijela pokusa (srednje vrijednosti). Niži udio anorganskog dušika na kraju znači da je više dušika prešlo u organski oblik, a ne da je izgubljen. Izvor

Hrpa koja se zagrijala za pet dana

Na otvorenom je razlika između dviju hrpa bila vidljiva golim termometrom. Hrpa natopljena digestatom imala je omjer C/N 25,1 i već je unutar pet dana dosegnula 58,8 °C, čime je jasno ušla u termofilnu fazu. Kontrolna hrpa, natopljena samo vodom, imala je omjer C/N 43,8 i tijekom cijelog praćenja nije prešla 34,5 °C, tek malo iznad temperature okoline. Temperatura je mjerena u jezgri hrpa jer su se vanjski slojevi zbog visokih dnevnih temperatura brzo isušivali. Isti materijal koji je šest mjeseci ležao gotovo netaknut, dakle, s digestatom je „proradio“ za manje od tjedan dana, dok samo vlaženje vodom nije bilo dovoljno.

Granje je u ovom dijelu pokusa upilo prosječno 197 % digestata u odnosu na suhu tvar, pa je u svakih 100 grama suhe tvari stiglo oko 512 mg anorganskog dušika. Kad su 25. dana, dobrano nakon temperaturnog vrhunca, uzeti uzorci, hrpa s digestatom imala je tek 114 mg anorganskog dušika više od kontrolne, što je 22,3 % dodanog dušika. Preostalih gotovo 400 mg nije nestalo: elementarna analiza pokazala je 1,78 % ukupnog dušika u suhoj tvari, dok je očekivana vrijednost nakon dodatka digestata bila 1,58 %. Mjerenje je dakle bilo u skladu s potpunim zadržavanjem dušika, a smanjenje anorganskog dijela autori pripisuju mikrobnoj imobilizaciji, a ne gubicima u zrak.

Zanimljiv je i nalaz o samom drvu. Kad su iz uzoraka pažljivo izdvojeni samo drvni dijelovi, bez kore i lišća, u hrpi s digestatom sadržavali su 0,41 % dušika, a u kontrolnoj hrpi tek 0,14 %. Dušik se, drugim riječima, nije samo „prilijepio“ uz površinu nego je ušao u lignoceluloznu masu.

Iz praktičnog iskustva autori izvlače nekoliko pouka. Namakanje od 24 do 72 sata bilo je dovoljno za potpuno vlaženje, a da u materijalu nisu nastali anaerobni uvjeti. Mrežaste vreće za višekratnu uporabu, nalik ribarskim mrežama, znatno su olakšale punjenje, cijeđenje i slaganje hrpe. Postupak ipak traži infrastrukturu – spremnike ili lagune za namakanje, mjesto za cijeđenje i način rukovanja teškim, natopljenim materijalom.

Što pokus (još) ne dokazuje

Najvažnije ograničenje autori sami ističu: emisije plinova nisu izravno mjerene. Zaključak da amonijak nije hlapio izveden je iz obračuna dušika – koliko ga je ušlo, a koliko je na kraju pronađeno u materijalu. Takav pristup u malim posudicama može biti prilično precizan, ali nije isto što i mjerenje amonijaka ili didušikova oksida koji izlaze iz hrpe. Laboratorijska inkubacija provedena je na 25 °C, dakle u mezofilnim uvjetima, a hlapljenje amonijaka u termofilnoj fazi, na 55–60 °C, može biti znatno izraženije. Podaci s hrpa upućuju na to da taj nedostatak nije presudan, no autori i za njih priznaju da je potpunu bilancu na otvorenom teško postaviti jer se volumen, masa, gustoća, vlažnost i koncentracija dušika u heterogenoj hrpi mogu samo procijeniti uzorkovanjem.

Mjerilo pokusa također je skromno. Na otvorenom su složene samo dvije hrpe od oko 2 m³, po jedna za digestat i za vodu, pa se razlike među njima ne mogu statistički provjeriti, a dušik je analiziran u jednom terminu, 25. dana. Rad ne donosi podatke o fazi zrenja, konačnoj zrelosti komposta, fitotoksičnosti ni učinku na usjeve – iako sami autori navode da je zreo kompost jasne agronomske vrijednosti jedan od uvjeta da bi se postupak smatrao uspješnim. Korišten je jedan digestat s malo krutih čestica, a laboratorijski je dodatno filtriran; gušći digestat, s više krutih čestica, mogao bi se ponašati drugačije.

Valja imati na umu i to da „zadržani“ dušik nije isto što i dušik dostupan biljkama. Velik dio prešao je u organski oblik, a autori u uvodu upozoravaju da nezreo kompost s visokim omjerom C/N u tlu može vezati dušik i umanjiti prinos. Hoće li se taj dušik tijekom zrenja i nakon unošenja u tlo pravodobno mineralizirati, ovo istraživanje ne pokazuje. Zato autori zaključuju da, s obzirom na veliku raznolikost i zelenog otpada i digestata, tek predstoje istraživanja ponovljivosti i primjene u većem mjerilu, uz izravno mjerenje plinovitih emisija dušika.

Rozgva, maslinove grane i digestat u hrvatskim uvjetima

Za Hrvatsku je priča zanimljiva s obje strane. Bioplinska postrojenja kod nas kao sirovinu pretežno koriste gnojovku i nusproizvode poljoprivrede, klaonica i prehrambene industrije, a bioplin uglavnom pretvaraju u električnu i toplinsku energiju u kogeneracijskim postrojenjima. Digestat iz takvih postrojenja po sastavu je blizak onome iz ovog pokusa, a u kontinentalnoj Hrvatskoj s njim je najteže upravo zimi, kad se ne smije ni ne može razvoziti po smrznutim ili raskvašenim tlima, pa mjesecima stoji u spremnicima. Ideja da se dio tog dušika „pospremi“ u drvo umjesto da čeka proljeće u laguni vrijedna je razmišljanja – no uz važnu ogradu.

Ograda se tiče temperature. Hrpe u ovom pokusu radile su uz visoke dnevne temperature, toliko visoke da su im se vanjski slojevi isušivali, a laboratorij je držao stalnih 25 °C. Kako bi se natopljeno granje ponašalo u hrpi složenoj u prosincu, kad je zrak oko ništice, rad ne govori. Moguće je da bi lako dostupni dušik i vlaga iz digestata pomogli hrpi da se pokrene i po hladnom, ali to treba provjeriti, a ne pretpostaviti. Razumniji prvi korak za OPG bio bi pokus u rano proljeće ili jesen, s jednom hrpom natopljenom digestatom i jednom kontrolnom, uz redovito mjerenje temperature u jezgri.

S druge strane, sirovine ne nedostaje. Svake zime i rano u proljeće rezidba vinograda daje hrpe rozgve, voćnjaci i maslinici grane, a komunalna poduzeća zeleni otpad s javnih površina. Dobar dio toga i danas se spaljuje ili ostavlja na rubu parcele. Maslina je, uostalom, bila jedna od vrsta ispitanih u laboratoriju: upila je najmanje digestata, ali je i kod nje dušik ostao sačuvan. Usitnjavanje je i ovdje preduvjet – pokus je rađen isključivo s usitnjenim materijalom.

Tehnički, postupak nije zahtjevan. Autori su radili sa spremnicima od jednog kubika, a takve plastične spremnike ima gotovo svako gospodarstvo. Mrežasta vreća ili kakva druga košara koja se može izvući s natopljenim granjem rješava najnezgodniji dio posla, a ocijeđeni digestat može se vratiti u spremnik za sljedeću turu. Prije bilo kakve primjene u većem mjerilu, a pogotovo prije prodaje komposta, valja provjeriti propise o postupanju s digestatom i zelenim otpadom te o kakvoći komposta. Istraživanje nudi uvjerljivu ideju i prve brojke, ali ne i recept spreman za preslikavanje – za to su potrebni pokusi u našoj klimi, s našim digestatima i našim ostacima rezidbe.

Izvori

1. Dalias, P., Christou, A., Constantinou, C., Kaikiti, K., Neocleous, D. (2026). Co-Composting Liquid Digestate and Green Waste: Nitrogen Retention and Process Enhancement. AgriEngineering, 8(8), 327. https://doi.org/10.3390/agriengineering8080327
2. Zeng, Y., De Guardia, A., Dabert, P. (2016). Improving composting as a post-treatment of anaerobic digestate. Bioresource Technology, 201, 293–303. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.11.013
3. Petravić Tominac, V. i sur. (2023). Pozitivni društveno-ekonomski i ekološki učinci proizvodnje bioplina anaerobnom digestijom. Glasnik zaštite bilja, 46(3), 80–92.