Tko je kompostirao kuhinjske ostatke, zna kako izgleda hrpa koja danima ne pokazuje znakove života. Vlažna je, zbijena i kisela, pa se sporo zagrijava, a upravo je porast temperature prvi znak da su mikroorganizmi počeli intenzivno razgrađivati organsku tvar. Istraživanje objavljeno u srpnju u časopisu Fermentation nudi pomoć iz susjednog dijela gospodarenja otpadom: kruti digestat, ostatak koji zaostaje nakon proizvodnje bioplina.
Kada su ostacima hrane iz sveučilišne menze u jednakom omjeru dodali kruti digestat iz postrojenja u kojem se anaerobna digestija odvija s visokim udjelom suhe tvari, smjesa je najvišu temperaturu od 69,8 °C dosegnula već petoga dana. Hrpa sastavljena samo od ostataka hrane vrh od 67,1 °C dosegnula je tek osmoga dana. Brži početak pritom nije bitno skratio termofilnu fazu, razdoblje iznad 55 °C u kojem je razgradnja najintenzivnija i u kojem se uništava velik dio uzročnika bolesti i sjemena korova. Smjesa je u tom području ostala deset dana, a kompost od samih ostataka hrane jedanaest.
Zanimljivo je da se sam digestat, bez ostataka hrane, zagrijao najbrže od svih, već trećega dana, ali je vruću fazu održao samo pet dana. Upravo u toj razlici krije se objašnjenje zašto smjesa djeluje bolje od svake sirovine zasebno.
Zašto ostaci hrane sporo kreću
Ostaci hrane iz menze, usitnjeni u kašu, imali su na početku pokusa pH od samo 4,68. U takvoj su sredini prevladavale bakterije mliječne kiseline, ista skupina mikroorganizama koja je odgovorna za kiseljenje hrane. One se u vlažnoj masi bogatoj šećerima brzo razmnožavaju i dodatno je zakiseljuju, a kisela sredina usporava mikroorganizme koji bi hrpu trebali zagrijati. Kruti digestat bio je izrazito lužnat, s pH 8,78, pa je smjesa obiju sirovina krenula s gotovo neutralnih 7,64.
Pokus je postavljen u laboratorijskim reaktorima, u tri varijante: samo ostaci hrane, samo kruti digestat te smjesa jednakih količina obiju sirovina, računato na svježu masu. Iz digestata su prije pokusa ručno uklonjene nečistoće poput plastike, metala, kostiju i grubih vlakana. Svakoj je hrpi dodana suha rižina ljuska kao strukturni materijal kako bi vlažnost iznosila 50 posto, a hrpe od po osam kilograma svakodnevno su ručno prevrtane. Nakon 28 dana glavne faze kompostiranja uslijedilo je još 64 dana dozrijevanja, pa je gotov kompost analiziran 92. dana.
Uz povoljniji pH, digestat je u kuhinjski otpad unio dvije stvari. Prva je gotova i raznolika zajednica mikroorganizama, pa se ona nije morala razvijati od početka. Druga je zaliha lako razgradive organske tvari, prije svega organskih kiselina koje se u bioplinskom postrojenju nisu stigle pretvoriti u metan. Mikroorganizmi tu tvar razgrađuju gotovo odmah i pritom oslobađaju mnogo topline.
Lako razgradiva tvar za početak, ostaci hrane za trajanje
Autori razliku među varijantama objašnjavaju sastavom sirovina. Digestat sadrži mnogo lako razgradive tvari, ali malo bjelančevina, masti i celuloze, koje se razgrađuju postupno i dulje daju energiju. U ostacima hrane omjer je obrnut: bjelančevina, masti i celuloze bilo je dvostruko do trostruko više nego u digestatu. Sam digestat stoga se ponaša poput potpale koja brzo plane i jednako brzo izgori, a sami ostaci hrane poput drva koje se teško zapali, ali zatim dugo gori. U smjesi su prisutna oba izvora energije.
To potvrđuje i statistička analiza početnih svojstava sirovina. Brzina zagrijavanja bila je najjače povezana s raznolikošću mikrobne zajednice i udjelom lako razgradive tvari, a trajanje termofilne faze s ukupnom količinom organske tvari i metaboličkim potencijalom mikroorganizama. Tijekom vruće faze u smjesi su prevladale bakterije roda Bacillus, koje stvaraju spore i dobro podnose visoke temperature. Njihov je udio u smjesi dosegnuo 67 posto bakterijske zajednice, više nego u ostalim varijantama, a autori smatraju da je dio tih bakterija u hrpu dospio upravo s digestatom.
Manje didušikova oksida, ali više metana
Istraživači su prvih 16 dana svakodnevno mjerili emisije triju glavnih stakleničkih plinova. Kod didušikova oksida, plina s višestruko jačim stakleničkim učinkom od ugljičnog dioksida, kompost od samih ostataka hrane imao je dva izrazita vrha. Prvi se pojavio već drugoga dana, kada je u zbijenoj i kiseloj masi nedostajalo kisika. U takvim uvjetima denitrifikacija, pretvorba nitrata u plinoviti dušik, zastaje na pola puta, pa umjesto bezopasnog dušika nastaje didušikov oksid. Drugi vrh pojavio se oko sedmoga dana, kada je intenzivno disanje mikroorganizama u vrućoj hrpi potrošilo kisik.
U smjesi s digestatom vrh emisije pomaknuo se na peti dan, a sedmoga dana smjesa je didušikov oksid čak upijala više nego što ga je ispuštala. Metagenomska analiza, kojom se čita genski materijal cijele mikrobne zajednice odjednom, pokazala je da je u smjesi bilo više gena nosZ. Taj gen nosi uputu za enzim koji didušikov oksid razgrađuje do dušika, a prema autorima, pri višem pH taj enzim radi učinkovitije. Ukupna emisija didušikova oksida u smjesi ipak je bila tek oko 12 posto manja nego kod samih ostataka hrane, pa je riječ o umjerenom poboljšanju.
S metanom je slika obrnuta. Digestat u hrpu donosi i metanogene mikroorganizme iz bioplinskog postrojenja, koji nastavljaju raditi u džepovima bez kisika unutar hrpe. Obje varijante s digestatom imale su najveću emisiju metana drugoga dana, znatno višu od najveće emisije u kompostu od samih ostataka hrane. Ukupno je najviše metana ispustio sam digestat, zatim smjesa, a najmanje sami ostaci hrane. Dodatak ostataka hrane dakle je ublažio emisiju metana iz digestata, ali smjesa je metana ispustila više nego kompost od samih ostataka hrane. Za praksu to znači da su prozračivanje i prevrtanje u prvim danima kompostiranja takve smjese osobito važni.
Povoljniji pH imao je i još jedan učinak: smjesa je izgubila manje dušika od komposta od samih ostataka hrane, u kojem su gubici dušika bili najveći. Autori to pripisuju manjem hlapljenju amonijaka, jer je digestat neutralizirao kiselost kuhinjskog otpada.
Kakav je kompost na kraju
Nakon 92 dana sva tri komposta zadovoljila su zahtjeve norme koju su autori primijenili za udio organske tvari, ukupnih hraniva i teških metala. Kompost od smjese imao je najviši indeks klijavosti, oko 220 posto. Taj se pokazatelj dobiva usporedbom klijanja sjemena i rasta korijena u vodenom ekstraktu komposta s klijanjem u čistoj vodi, pa vrijednost iznad 100 posto znači da ekstrakt komposta klijance nije kočio, nego je poticao njihov rast.
Autori su u gotovim kompostima odredili i 24 biljna hormona, tvari koje u biljkama reguliraju rast i odgovor na stres. Kompost od smjese sadržavao je više salicilne kiseline, hormona povezanog s obrambenim odgovorom biljaka, nego kompost od samih ostataka hrane: 42,6 prema 31,5 nanograma po gramu. S druge strane, indol-3-octene kiseline, glavnog prirodnog auksina, bilo je najviše u kompostu od samih ostataka hrane, više nego dvostruko više nego u smjesi. Riječ je o vrlo malim količinama, a koliko one utječu na usjeve u polju, ovim pokusom nije ispitano.
Fluorescencijska analiza otopljene organske tvari pokazala je da je humifikacija, nastajanje stabilnih humusnih tvari, u smjesi bila gotovo jednako izražena kao u kompostu od samih ostataka hrane, a znatno jača nego u kompostu od samog digestata. Sam digestat, siromašan razgradivim ugljikom, imao je najslabiju humifikaciju od sve tri varijante.
Digestat kao poveznica kompostana i bioplinskih postrojenja
Od početka 2024. države članice Europske unije moraju osigurati odvojeno prikupljanje biootpada ili njegovo odvajanje i recikliranje na mjestu nastanka. Gradovi i općine u Hrvatskoj zato uvode odvojeno prikupljanje biootpada, a kuhinjski otpad iz kućanstava, restorana i kantina sve če češće završavati u kompostanama i bioplinskim postrojenjima. Za obje vrste postrojenja to je zahtjevna sirovina: vlažna je, kisela i brzo se razgrađuje.
Digestat se primjenjuje izravno kao gnojivo, na isti način i istom opremom kao stajski gnoj. U hrvatskoj stručnoj literaturi kruti digestat se kao gnojivo uspoređuje s krutim stajskim gnojem, uz napomenu da ima veći potencijal hlapljenja amonijaka. Istraživanje upućuje na još jednu moguću namjenu: dio krutog digestata mogao bi poslužiti kao pokretač kompostiranja kuhinjskog otpada. To bi bilo najzanimljivije postrojenjima koja na istoj lokaciji imaju i anaerobnu digestiju i kompostiranje, te kompostanama u blizini bioplinskog postrojenja.
Prije primjene u praksi potrebno je razjasniti nekoliko pitanja. Digestat u pokusu potjecao je iz postrojenja za obradu sortiranog komunalnog otpada, a ne iz poljoprivrednog bioplinskog postrojenja koje radi sa stajskim gnojem i silažom, pa njegov sastav i mikrobna zajednica mogu biti drugačiji. Ispitan je i samo jedan omjer, jednake količine digestata i ostataka hrane. Autori su ga odabrali namjerno visokim kako bi učinak bio jasno vidljiv, a manje količine digestata, koje bi u praksi bile prihvatljivije, nisu ispitane. Uz to, s većim udjelom digestata u prvim danima raste i emisija metana.
Rezultati potječu iz malih hrpa od osam kilograma, smještenih u reaktore koji su tijekom glavne faze držani na 37 °C. U takvim uvjetima hrpa gubi manje topline nego velike hrpe na otvorenom na kompostani, pa se trajanje vruće faze ne može izravno prenijeti na industrijske količine. To je važno i zbog europskih pravila: kompost koji se stavlja na tržište kao gnojidbeni proizvod EU-a mora u svim dijelovima šarže zadovoljiti jedan od propisanih temperaturnih režima, primjerice najmanje 14 dana na 55 °C ili više, ili najmanje pet dana na 65 °C ili više. Iz objavljenih podataka ne može se procijeniti bi li se takav režim postigao u većem mjerilu, pa sljedeći korak moraju biti pokusi na kompostani, s manjim udjelom digestata i digestatom iz različitih vrsta bioplinskih postrojenja.
Izvori
- Chi, B., Huang, P., Zhang, S., Zhang, H., Wu, J., Li, A. (2026.): Application of High-Solid Anaerobic Digestion Biogas Residue to Initiate Aerobic Composting of Food Waste: Performance and Mechanisms. Fermentation 12(7), 333. doi.org/10.3390/fermentation12070333
- Bošnjak, K., Vranić, M., Gantner, R. (2024.): Primjena digestata i komposta na travnjacima. Glasnik zaštite bilja 4/2024. hrcak.srce.hr/file/461752
- Direktiva (EU) 2018/851 o izmjeni Direktive 2008/98/EZ o otpadu, članak 22. EUR-Lex
- Uredba (EU) 2019/1009 o gnojidbenim proizvodima EU-a, Prilog II., dio II., kategorija materijala 3 (kompost). EUR-Lex
SAVJETODAVNI PARTNER
