Uloga biougljena (biochara) u poboljšanju kompostiranja i mikrobne raznolikosti

Autor:

Kategorija:

spot_img

Kompostiranje, prirodni proces raspadanja organske tvari u bogate hranjive tvari, služi kao kamen temeljac ekološke održivosti. Ovaj proces uključuje bezbroj mikroorganizama koji marljivo rade na razgradnji organskih materijala u njihove najjednostavnije oblike. Zamršena mreža ovih mikrobnih zajednica igra ključnu ulogu u određivanju učinkovitosti procesa kompostiranja. Jedno posebno područje interesa je uvođenje biougljena u kompostiranje, praksa koja se pokazala korisnom na više frontova.

Biougljen (biochar), tvar slična drvenom ugljenu koja je bogata ugljikom i dobiva se pirolizom biomase, pobudila je interes u raznim ekološkim primjenama, posebice u kompostiranju. Hvaljen je zbog svoje sposobnosti poboljšanja plodnosti tla, izdvajanja ugljika i povećanja učinkovitosti kompostiranja. Međutim, misterij koji stoji iza njegove interakcije sa zajednicama mikroba unutar kompostne hrpe počeo se razotkrivati, otkrivajući fascinantan simbiotski odnos.

Dobrobiti biougljena

Uvođenje biougljena u kompostnu hrpu pruža utočište za mikroorganizme, čineći ga mikrobiološkim žarištem. Ove mikrobne zajednice odgovorne su za razgradnju organske tvari, koja se sastoji od složenih organskih materijala kao što su lignin i celuloza. S dodatkom biougljena, brojnost i raznolikost mikroba često se povećavaju, pospješujući proces razgradnje.

Dobrobit korištenja biougljena tu ne prestaje. Biougljen pripremljen na različitim temperaturama pirolize ima različite učinke na fizikalno-kemijska svojstva komposta. Što je viša temperatura, biougljen postaje porozniji i upijajući. Ova porozna priroda biougljena povećava površinu za naseljavanje mikroba i pruža povoljno okruženje za mikrobnu aktivnost. Stoga temperatura pirolize biougljena neizravno utječe na strukturu mikrobne zajednice, čime se utječe na cjelokupni proces kompostiranja.

Slika 1. Promjene oblika dušika tijekom kompostiranja izazvano biougljenim. Napomene: M1: mezofilni stadij 1. T-1: prva polovica termofilnog stadija. T-2: druga polovica termofilnog stadija. M2-1: prva polovica stabilnog stadija. M2-2: druga polovica stabilnog stadija. B0: kontrolna skupina (osnovni materijal + rižine ljuske); B1: B0 + biougljen piroliziran na 450 °C; B2: B0 + biougljen piroliziran na 550 °C. B3: B0 + biougljen piroliziran na 650 °C. Podaci su srednja vrijednost + standardna pogreška (n = 3). Različita mala slova označavaju značajne razlike između različitih stadija u istom tretmanu (p ≤ 0,05). *označava značajne razlike između tri tretmana biougljenim (B1–B3) i kontrolnog B0 u istom razdoblju (p ≤ 0,05).
TN – ukupni dušik. ON – organski dušik. MBN – dušik mikrobne biomase. 

Fiksacija ugljika i dušika

Biougljen također utječe na procese biofiksacije ugljika i dušika, ključnih elemenata u kompostiranju. Specifični mikrobi sadrže gene odgovorne za te procese biofiksacije, kao što su fiksacija ugljika i fiksacija dušika. Kada se doda biougljen, ti mikrobi dobivaju pogodno okruženje za razvoj, posljedično poboljšavajući stope biofiksacije.

Konkretno, mikrobi odgovorni za fiksaciju dušika igraju ključnu ulogu u povećanju sadržaja hranjivih tvari u kompostu. Dušik, ključni nutrijent za rast biljaka, često je ograničen u tlu. Stoga povećanje količine mikroba koji vežu dušik primjenom biougljena dovodi do ukupnog poboljšanja kvalitete komposta.

S druge strane, učinak biougljika na fiksaciju ugljika značajno pridonosi sekvestraciji ugljika – procesu hvatanja i skladištenja atmosferskog ugljičnog dioksida. Sam biougljen je stabilan oblik ugljika, a njegov dodatak kompostu dodatno pojačava hvatanje ugljika osiguravajući okruženje za razvoj mikroba koji fiksiraju ugljik. Kao takva, primjena biougljena ne samo da poboljšava kvalitetu komposta, već također pomaže u ublažavanju klimatskih promjena.

Važan aspekt kompostiranja je temperatura hrpe, koja izravno utječe na aktivnost mikroba. Kako se organska tvar razgrađuje, stvara se toplina koja podiže temperaturu kompostne hrpe. Ova povišena temperatura, zajedno s dodatkom biougljena, utječe na strukturu i funkciju mikrobnih zajednica. Određeni mikrobi bujaju na višim temperaturama i ubrzavaju proces razgradnje, čime se poboljšava učinkovitost kompostiranja.

Međutim, ključno je napomenuti da iako mikrobna raznolikost i bogatstvo mogu pokazivati silazni trend kako kompostiranje napreduje, cjelokupno zdravlje i učinkovitost komposta ne moraju se nužno smanjiti. Sastav konačne mikrobne zajednice, posebno u prisutnosti biougljena, optimiziran je za razgradnju preostalog organskog materijala. Dakle, iako se vrste mikroorganizama mogu mijenjati tijekom vremena, njihova funkcionalnost i učinkovitost u kompostiranju nisu smanjene.

Zaključno, primjena biougljena u kompostiranju predstavlja bezbroj prednosti, od povećanja mikrobne raznolikosti do poboljšanja učinkovitosti kompostiranja. Ima značajnu ulogu u modulaciji mikrobne zajednice i strukture komposta, čime utječe na kritične biološke procese poput biofiksacije ugljika i dušika. Više nego samo dodatak tlu, biougljen služi kao alat za održivost okoliša, naglašavajući ulogu genijalnih rješenja u našoj potrazi za stvaranjem zdravijeg planeta. Simbiotski odnos između biougljena i mikrobioma komposta daje intrigantnu sliku o tome kako možemo iskoristiti prirodne alate za izgradnju održivije budućnosti.

Ekološki utjecaj

Jedan ključni aspekt koji treba razmotriti su šire ekološke implikacije integracije biougljena u sustave kompostiranja. Dok težimo održivijoj budućnosti, rješenja koja izdvajaju ugljik iz atmosfere i poboljšavaju zdravlje tla su od najveće važnosti. Biougljen savršeno odgovara ovom kriteriju. To je stabilan oblik ugljika dobiven pirolizom biomase, čime služi kao moćan alat u borbi protiv klimatskih promjena izdvajanjem ugljika koji bi inače bio ispušten u atmosferu. U isto vrijeme, njegova porozna struktura pruža dom za raznolik niz mikroba u tlu, promičući kruženje hranjivih tvari i poboljšavajući cjelokupno zdravlje i produktivnost našeg tla.

Prednosti sežu čak i izvan vezivanja ugljika i zdravlja tla. Biougljen može potencijalno poboljšati kapacitet tla za zadržavanje vode, smanjujući potrebu za navodnjavanjem i čineći naše poljoprivredne sustave otpornijima na sušu. Porozna struktura biougljena također može zadržati hranjive tvari, smanjujući ispiranje hranjivih tvari i potencijalno poboljšavajući učinkovitost gnojiva. Posljedični učinci ovih dobrobiti mogu se potencijalno osjetiti u cijelom ekosustavu, od smanjenja otjecanja hranjivih tvari u vodene tokove, do podržavanja zdravijeg rasta biljaka i potencijalno čak i povećanja prinosa usjeva.

Međutim, unatoč ovim obećavajućim dobrobitima, važno je priznati da biougljen nije jedno rješenje za sve. Različite vrste biougljena mogu imati različita svojstva, a njihovi učinci mogu varirati ovisno o specifičnim karakteristikama tla i procesu kompostiranja. Unatoč tome, uz pažljivo istraživanje i planiranje, biougljen ima potencijal igrati značajnu ulogu u našem prijelazu na održiviji i otporniji poljoprivredni sustav.

Stoga integracija biougljena u kompostiranje ne samo da osnažuje mikrobiom tla, već također pridonosi širim ekološkim ciljevima. To je uzbudljivo područje proučavanja koje se nastavlja razvijati, dok otkrivamo nove načine da iskoristimo snagu ovog izvanrednog materijala.

Reference

Haihou Wang, Tianyun Shao, Yujie Zhou, Xiaohua Long, Zed Rengel. The effect of biochar prepared at different pyrolysis temperatures on microbially driven conversion and retention of nitrogen during composting. Objavljeno: 12.02.2023.

SAVJETODAVNI PARTNER

Pročitajte više

Povezani članci