Kompostiranje mulja: održiva strategija za upravljanje organskim otpadom

Autor:

Kategorija:

spot_img

Globalna kriza upravljanja otpadom predstavlja veliku prijetnju za naše okruženje i cjelokupni ekosustav. Tradicionalne metode upravljanja otpadom, poput odlaganja i spaljivanja, uzrokuju emisiju stakleničkih plinova. S obzirom na navedeno, potraga za održivim rješenjima u svrhu upravljanja organskim otpadom je neophodna. Kompostiranje predstavlja alternativnu metodu koja omogućuje proces razgradnje te ima potencijal transformirati problematični otpad u korisne proizvode. Kompostiranje je postupak u kojem se organski materijali pod kontroliranim uvjetima razgrađuje do stanja sličnog humusu, koji je sanitarno ispravan. Ovaj proces omogućuje stvaranje stabiliziranih organskih tvari koje mogu poslužiti za poboljšanje tla. Kako bi se proces kompostiranja odvijao uspješno, potrebno je kontrolirati brojne faktore. 

Kompostiranje uključuje uvjete u okolišu, kao što su temperatura, vlaga, pH vrijednost i dostupnost kisika, te prirodne karakteristike materijala koji se kompostira, poput omjera ugljika i dušika, veličine čestica i količine hranjivih sastojaka. Aerobno kompostiranje specifičan je tip procesa koji zahtijeva prisutnost dovoljne količine kisika za razgradnju organskih tvari. Tijekom ovog biološkog procesa, glavni proizvodi metabolizma su ugljični dioksid (CO2)voda (H2O)toplinska energija. Važno je napomenuti da kompostiranje nije jednostavan proces. Brojni fizikalni, kemijski i biološki čimbenici međusobno su povezani u složenom sustavu. Stoga, čak i manja promjena u jednom od čimbenika može uzrokovati velike promjene u cjelokupnom procesu. U procesu kompostiranja ključnu ulogu imaju brojni mikroorganizmi i njihovi enzimi, koji sudjeluju u procesu biorazgradnje, čineći ga složenim biokemijsko-mikrobnim sustavom (Mudhoo & Mohee, 2010).

Na slici 1 prikazan je pojednostavljen proces nastanka komposta od organskog otpada.  

Slika 1. Shema nastanka komposta (preuređeno prema: intechopen.com)

Zbog svoje složenosti i dinamičnosti, proces kompostiranja je jedan od najzahtjevnijih procesa za inženjering, iako su kinetika makroskopskog procesa dobro usklađene za remedijaciju širokog spektra organskog otpada, kao što je komunalni otpad, peradarski otpad, ostaci povrća, ostaci iz prehrambene industrije, mulj iz postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda i drugi procesi koji generiraju mulj.

Pod optimalnim uvjetima, kompostiranje prolazi od psihrofilne faze kroz tri glavne faze:

  1. mezofilna ili faza umjerene temperature
  2. termofilna ili faza visoke temperature
  3. faza hlađenja i dozrijevanja koja traje nekoliko mjeseci.

Prva, druga i treća faza smatraju se aktivnom fazom u kojoj se proizvodi toplina. Ova aktivna faza upravljana je osnovnim principima prijenosa topline i mase, kao i biološkim ograničenjima živih mikroorganizama.

Autori Krasowska et al (2023) proveli su studiju kako bi ispitali mogućnost korištenja stabiliziranog komunalnog kanalizacijskog mulja i odabranih ostataka iz prehrambeno-prerađivačkog sektora u poljoprivredne svrhe. Pripremili su mješavine komposta, posebno obraćajući pažnju na sadržaj ugljika, dušika, fosfora i vode te su ih podvrgnuli procesu kompostiranja u bioreaktoru s umjetnom aeracijom. Kako bi utvrdili pogodnost korištenja mulja kao materijala za kompostiranje analiziran je udio bioloških zagađivača i sadržaj teških metala (prikazano u tablici 1). Provedene su laboratorijske analize kako bi odredili osnovna svojstva supstrata, uključujući određivanje sadržaja dušika i ugljika za izračunavanje omjera C: N, što je neophodno za pripremu mješavine komposta. Naposljetku, autori su analizirali i interpretirali podatke dobivene iz studije.

Tablica 1. Fizikalne, kemijske i biološke karakteristike stabiliziranog mulja prema Krasowska et al., (2023)

IndikatorJedinicaRezultat
pH7,8
Suha tvar%17
Organska tvar% s.t.57,6
Dušik% s.t.4
Fosfor% s.t.2,9
Kalcij% s.t.6,4
Magnezij% s.t.0,5
Olovomg/kg s.t.20,5
Kadmij1,8
Živa0,4
Nikal12
Cink621
Bakar154
Krom17,2
Prisutnost patogenih bakterija roda SalmonellaNije detektirano u 100 g
Broj živih jedinki crijevnih parazita Ascaris sp., Trichuris sp., Toxocara sp.broj /kg s.t.0
Izvor: Composting of stabilized municipal sewage sludge with residues from agri-food processing in Poland

Autori navode da prema rezultatima laboratorijskih analiza, testirani stabilizirani mulj sanitarno prihvatljiv, a (dozvoljena) koncentracija teških metala sugerira mogućnost njegove primjene u poljoprivredne svrhe. Dodatno, temeljem procjene odabranih fizikalno-kemijskih karakteristika, mulj pokazuje obećavajuće karakteristike kao agens za gnojidbu.

Nakon kompostiranja prikazani su rezultati fizikalno-kemijskih svojstava mješavine komposta za koji je utvrđen optimalni sastav (slika 2). Proizvedeni kompost karakterizirala je tamno smeđa boja, homogena struktura i specifičan miris. U tablici 2. prikazani su rezultati najvažnijih svojstava gotovog komposta dobivenih laboratorijskim ispitivanjima.

Slika 2. Optimalni sastav mješavine za kompostiranje prema Krasowska et al (2023)

Tablica 2. Rezultati najvažnijih svojstava gotovog komposta

IndikatorJedinicaRezultat
pH7,6 ± 0,4
Suha tvar% s.t.60 ± 2,3
Organska tvar52 ± 1,8
N1,70 ± 0,3
P0,5 ± 0,1
K1,25 ± 0,2
Ca2,90 ± 0,7
Mg0,50 ± 0,1
Izvor: Composting of stabilized municipal sewage sludge with residues from agri-food processing in Poland

U studiji je implementirana najučinkovitija metoda kompostiranja (dvostupanjska, kontejnerska) u bioreaktoru, optimizirajući aeraciju, hidrataciju i kontrolu temperature za ubrzanje procesa. Kontrolirane uvjete potaknule su intenzivne procese biokemijske razgradnje organske mase uz sudjelovanje aerobnih mikroorganizama.

Analizom fizikalnih, kemijskih i bioloških svojstava otpada korištenog za proizvodnju komposta, utvrđeno je da stabilizirani kanalizacijski mulj nije kontaminiran teškim metalima te pokazuje dobre karakteristike za kompostiranje. Osim toga, optimalan omjer C:N omogućio je određivanje najboljeg udjela otpada u kompostnoj mješavini, tj. udio testiranog kanalizacijskog mulja trebao bi iznositi 40%.

Proizvedeni kompost iz kanalizacijskog mulja i organskog otpada iz agro-prerađivačkog sektora pokazao se visokokvalitetnim, obogaćenim organskom materijom, dušikom, fosforom, kalijem, kalcijem i magnezijem, čime se dokazuje njegova upotrebljivost u gnojidbi. Ova praksa predstavlja dio inovativnih tehnologija obrade otpada korištenjem različitih metoda te kružne ekonomije.

Zaključak

Globalna kriza upravljanja otpadom ističe hitnu potrebu za održivim rješenjima, poput kompostiranja. Ovaj proces omogućava pretvorbu organskog otpada u stabilne tvari koje obogaćuju tlo. Međutim, složenost procesa kompostiranja zahtijeva pažljivo upravljanje uvjetima, uključujući kontrolu temperature, vlage i pH vrijednosti, te dostupnosti kisika. Dosadašnja istraživanja se fokusiraju na optimizaciju ovih uvjeta za poboljšanje učinkovitosti procesa. Unatoč izazovima, kompostiranje nudi održivu i ekološki prihvatljivu alternativu u upravljanju otpadom.

Literatura

Krasowska, M., Kowczyk-Sadowy, M., & Obidziński, S. (2023). Composting of stabilized municipal sewage sludge with residues from agri-food processing in Poland. Ekonomia i Środowisko – Economics and Environment, 83(4), 103–116. https://doi.org/10.34659/eis.2022.83.4.509

Mudhoo, A., & Mohee, R. (2010). Sludge composting, sludge pretreatment and radiation technology: A review. International Journal of Environmental Technology and Management, 13(3–4), 372–399. https://doi.org/10.1504/IJETM.2010.038015

Mrežni izvori

intechopen.com

SAVJETODAVNI PARTNER

Pročitajte više

Povezani članci