Kompostowanie odpadów znane jest od prawie 4000 lat.











Kompostowanie odpadów komunalnych rozpoczęto na początku XX wieku i od tego czasu proces technologiczny  jest systematycznie udoskonalany.Według danych GUS w 2006 roku na ogólną ilość odebranych odpadów komunalnych  wynoszącą 9876,6 tys. Mg - naskładowiskach zdeponowano 8986,5 tys. Mg (91,0%), termicznie pr zekształcono 45,3 tys. Mg (0,5%), natomiast procesom  biologicznym (w kompostowniach) poddano297,1 tys. Mg (3,0%). Ponadto w wyniku selektywnej zbiórki odzyskano 403,0 tys. Mg (4,1%). Odpady komunalne zawierają od ok. 30% w wiejskich, do ponad 50% w miejskich  składników ulegających biodegradacji, czyli nadających się do procesów biologicznego przetwarzania - rys. 1 [4].
Polska przyjmując postanowienia Traktatu Akcesyjnego podjęła pewne zobowiązania w zakresie gospodarki odpadami, w tym dotyczące ograniczenia ilości odpadów biodegradowalnych kierowanych do składowania. Zgodnie z nimi w 2013 roku poprzez składowanie będzie można unieszkodliwić nie więcej niż 50% masy tych odpadów wytworzonych w 1995 roku.

Czynniki wpływające na przebieg procesu kompostowania

Czynnikami mającymi decydujący wpływ na przebieg procesu kompostowania są [5, 6]:

• odpowiedni skład chemiczny materiału wyjściowego,
• dobre napowietrzenie materiału w czasie całego procesu, a szczególnie w początkowym okresie,
• właściwa struktura kompostowanego materiału,
• odpowiednia zawartość wody w kompostowanym materiale, utrzymywana przez cały okres procesu,
• stosunek C/N materiału wyjściowego,
• odpowiednia dla procesu temperatura  w masie kompostowej,
• utrzymanie odpowiedniego pH w masie kompostowej,
• inne czynniki, np. zawartość soli, która utrudnia i spowalnia proces.

Do przetworzenia na kompost nadają się na ogół wszystkie odpady bogate w substancję organiczną i zawierające odpowiednie ilości innych składników nawozowych, a niezawierające substancji toksycznych. Za optymalną zawartość azotu w odpadach przeznaczonych do kompostowania podaje się 0,8-1,7% mas. [6, 7]. Mikroorganizmy biorące udział w procesie kompostowania są organizmami tlenowymi. Podczas kompostowania cała objętość materiału powinna być dobrze napowietrzana. Stężenie tlenu w powietrzu zawartym w porach powinno wahać się w granicach od 12 do 14% (zakres idealny 16-17%). Największe zapotrzebowanie na tlen występuje w pierwszych 15-20 dniach procesu, w ciągu 1-2 godzin po przerzucaniu pryzm spadek zawartości tlenu w masie wynosi około 50% w stosunku do ilości tlenu bezpośrednio po przerzucaniu [5, 6]. Optymalny jednostkowy, dobowy strumień objętości powietrza dla napowietrzenia biomasy powinien zawierać się od 0,6 do 1,9 m³/(kg s.m. organicznej x doba) [2, 7, 8]. Praktyczne napowietrzanie masy kompostowej, ułożonej w pryzmy na otwartej przestrzeni, uzyskuje się przy zastosowaniu [6]: mechanicznego przerzucania, różnych wielokrotności przerzucań otworów wentylacyjnych i sprężonego powietrza. Rozdrobnienie surowca sprzyja większej szybkości kompostowania. Stopień rozdrobnienia masy kompostowej nie może być jednak za duży, ponieważ zbyt małe cząsteczki redukują objętość wolnych przestrzeni i tym samym dostępność tlenu. Wymiar cząstek, przy optymalnej ich wilgotności, powinien zapewniać objętość wolnych przestrzeni powietrznych w przedziale od 25 do 35% [5]. Biomasa przeznaczona do kompostowania musi posiadaćstrukturę porowatą, a wielkość cząsteczek składników powinna optymalnie zawierać się w granicach 10-40 mm lub 25-40 mm przy kompostowaniu naturalnym i około 12 mm przy mechanicznym [3, 7]. Woda jest niezbędna do transportu substancji w kompostowanym materiale, do asymilowania pożywek przez mikroorganizmy, metabolizmu nowych komórek i reprodukcji [3]. Optymalna zawartość wilgoci w odpadach dla wysokiej szybkości kompostowania mieści się w zakresie 40-60% mas. [2, 3, 5-7, 9-15]. Przy zawartości wilgoci powyżej 65% zostaje ograniczony przepływ tlenu w warstwie odpadów, co sprzyja tworzeniu się w jej wnętrzu stref beztlenowych. Jeżeli natomiast poziom wilgoci spadnie poniżej 40-45%, to pożywki stają się trudniej dostępne dla mikroorganizmów, spada ich aktywność i proces kompostowania przebiega wolniej, a przy wilgoci wynoszącej poniżej 20% kompostowanie praktycznie nie przebiega [5]. Właściwy stosunek C/N jest bardzo istotnym czynnikiem wpływającym na szybkość procesu kompostowania, na przebieg temperatur w masie kompostowej, a także ma decydujący wpływ na straty azotowe w procesie [5]. Optimum dla przebiegu procesu kompostowania stanowi stosunek C/N w granicach 25-30 [2, 3, 5-7, 9-15]. Gdy wartość stosunku C/N jest większa niż 35, wówczas proces kompostowania przebiega wolniej oraz następują duże straty węgla [3, 5-7]. Przy wartości stosunku C/N mniejszej niż 25 może wystąpić problem emisji odorów i uwalnianie amonu. Duże ilości N mogą także prowadzić do powstawania amoniaku w ilościach toksycznych dla mikrobiologicznych populacji, inhibitując proces [5, 7]. Wzrost temperatury podczas kompostowania powoduje zniszczenie większości zarodników, sporów  mikroorganizmów chorobotwórczych i jajhelmintów [9]. W optymalnych warunkach kompostowanie przebiega w czterech fazach - rys. 2 [5]:

• faza wstępnego kompostowania - F1; faza mezofilna lub wzrostu temperatury, która trwa krótko, do kilku dni,
• faza intensywnego kompostowania - F2;  faza termofilna lub wysoko temperaturowa,która może trwać od kilku dni do  kilku tygodni; w fazie tej zostają rozłożonełatwo rozkładalne związki organiczne, zaś produktami tego rozkładu są woda, dwutlenek węgla i amoniak,
• faza przemian - F3, zwana również kompostowaniem właściwym, najczęściej zaczyna się w 3-5 tygodniu i trwa przez dalsze 3-5 tygodni; charakterystyczne dla tej fazy są spadek temperatury, przekształcanie trudno rozkładalnych związków przez  mezofilne bakterie i grzyby oraz wyraźnezmniejszenie objętości odpadów,
• faza dojrzewania kompostu - F4; faza zwana również kompostowaniem wtórnym, następuje w niej dalsze wychładzanie materiału, tworzy się stabilna frakcja kompostu (huminy), dochodzi do wzmożonego pojawiania się makrofauny (roztoczy, dżdżownic). Czas trwania tej fazy może sięgać kilku miesięcy.

Przy temperaturze poniżej 20°C mikroorganizmy nie rozmnażają się i szybkość rozkładu maleje. Jeżeli temperatura jest wyższa niż 60°C niektóre mikroorganizmy są inhibitowane lub obumierają, zmniejsza się rozmaitość organizmów, co objawia się niższą szybkością rozkładu. Maksymalna temperatura nie powinna przekraczać 55°C, gdyż bakterie aerobowe z grupy Actinomyces, prowadzące rozkład polimerów, nie tolerują temperatury wyższej niż 50-55°C [5].
Wartość pH w masie kompostowej odgrywa podwójną rolę: zapewnia odpowiednie warunki dla rozwoju mikroorganizmów, a także stanowi zabezpieczenie przed stratą azotu. Optimum pH środowiska powinno być utrzymywane blisko obojętnego 6,5-7,5 [2, 5-7, 9, 12-15]. Bakterie tolerują pH między 6 i 7,5. Grzyby akceptują szerszy zakres pH od 5,5 do 8. Gdy pH spada poniżej 6, mikroorganizmy, a zwłaszcza bakterie giną i rozkład przebiega wolniej. Przy pH wyższym niż 9 azot przechodzi w amoniak, a następnie jest uwalniany i staje się niedostępny dla organizmów [5].
Technologie kompostowania odpadów realizowane w Europie można zakwalifikować do jednej z siedmiu podstawowych grup - tablica 1 [5]. Różni je sposób prowadzenia I etapu kompostowania, a przede wszystkim: sposób formowania i kształt pryzm,  system napowietrzania mieszaniny kompostowejoraz czas trwania rozkładu. Etap II kompostowania w większości technologii prowadzony jest w pryzmach trójkątnych lub trapezowych z wymuszonym napowietrzaniem lub przerzucanych [5].

Jakość kompostu

Kompost do nawożenia upraw wymaga produktu o wysokiej jakości, który nie ujawnia szkodliwego oddziaływania na zdrowie ludzi i zwierząt oraz na środowisko. Mniej rygorystyczne wymagania mogą być stawiane kompostom przeznaczonym na cele nierolnicze, np. do rekultywacji składowisk. Dobry kompost  powinien mieć ciemny kolor i ziemisty zapach.Powinien być materiałem jednorodnym, o jednolitej wielkości cząstek i zawartości wilgoci mniejszej niż 50%. Optymalna wilgoć powinna mieścić się w zakresie od 25-35%, a pH kompostu powinno wynosić pomiędzy 6,0 i 7,8. Zawartość substancji organicznych w kompoście zależy od składu kompostowanych odpadów. Udział substancji organicznych, wyrażony jako straty przy prażeniu, powinien wynosić ponad 20% s.m. [5].
Kompost nie powinien zawierać tworzyw sztucznych, metali i materiałów twardych,  w tym szczególnie kawałków szkła i ceramiki,które mogą prowadzić do skaleczeń [2, 5, 11]. Aby zostać uznanym za bezpieczny, musi charakteryzować się niską zawartością metali ciężkich oraz toksycznych związków organicznych, niskim stężeniem soli rozpuszczalnych, brakiem czynników chorobotwórczych dla ludzi i zwierząt i nie zawierać także nasion chwastów [5].

Podsumowanie

W Polsce udział kompostowania w procesach zagospodarowania odpadów komunalnych wynosi obecnie ok. 3% i wobec wymogów Unii Europejskiej nakazujących ograniczenie ilości odpadów komunalnych ulegających biodegradacji kierowanych do składowania jest zdecydowanie za mały. Ustawa z dnia 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu nakłada obowiązek uzyskania zezwolenia na wprowadzenie do obrotu nawozów organicznych, w tym kompostów. Wymagania, jakie stawia się nawozom organicznym i organiczno-mineralnym dopuszczonym do obrotu w rozporządzeniach wykonawczych do ww. ustawy, są bardzo trudne do spełnienia przez komposty z odpadów. Dlatego też bez wdrożenia selektywnej zbiórki odpadów organicznych u "źródła" praktycznie nie jest możliwe otrzymanie kompostów spełniających wysokie wymagania jakościowe.


Literatura:
1. Augustyniak-Olpińska E.: Kompostowanie odpadów - krótki rys historyczny. Materiały Międzynarodowej Konferencji Naukowo- Technicznej "Ekologia Praktyczna", Ustka 2003.
2. Szymańska-Czaja M.: Kompostowanie odpadów organicznych jako optymalna metoda ich wykorzystania. Materiały Szkoły Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica. Szkoła Gospodarki Odpadami 2001, Rytro 2001, s. 217-224.
3. Dziejowski J., Kazanowska J.: Termokinetyka procesów kompostowania odpadów organicznych komunalnych. Materiały I Konferencji Naukowo-Technicznej "Kompostowanie i użytkowanie kompostu", Puławy-Warszawa 1999.
4. Uchwała Rady Ministrów nr 219 z dnia 29 października 2002 w sprawie krajowego planu gospodarki odpadami. Monitor Polski, 2003, nr 11, poz. 159.
5. Jędrczak A., Haziak K.: Określenie wymagań dla kompostowania i innych metod biologicznego przetwarzania odpadów. Pracownie Badawczo-Projektowe Ekosystem Sp. z o.o., Zielona Góra 2005.
6. Wasiak G.: Systemy napowietrzania w procesach kompostowania odpadków miejskich. Wydawnictwo Instytutu Kształtowania Środowiska, Warszawa 1976.
7. Żygadło M., Pr zywarska R., Gajewski M.: Otrzymywanie i zagospodarowanie kompostu z odpadów komunalnych. Skrypty uczelniane Prywatnej Wyższej Szkoły Ochrony Środowiska w Radomiu. Gospodarka Odpadami Komunalnymi. Tom I, Zeszyt 6, Radom 2000.
8. Cebula J., Kempa E.: Laboratoryjne badania odpadków stałych i kompostów. Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1972.
9. Leboda R., Oleszczuk P.: Odpady komunalne i ich zagospodarowanie. Zagadnienia wybrane. Wydawnictwo Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej, Lublin 2000.
10. Siuta J.: Kompostowanie i war tości użytkowe kompostu. Materiały I Konferencji Naukowo-Technicznej "Kompostowanie i użytkowanie kompostu", Puławy-Warszawa 1999.
11. Siuta J., Wasiak G.: Kompostowanie odpadów i użytkowanie kompostu. Monografia. Dział Wydawnictw Instytutu Ochrony Środowiska, Warszawa 2000.
12. Skalmowski K.: Kompostowanie odpadów komunalnych. Modele rozwiązań technologicznych. Oficyna Wydawnictw Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001.
13. Rosik-Dulewska C.: Podstawy gospodarki odpadami. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000.
14. Krogulec N.: Kompostowanie odpadów. Gospodarka odpadami. Wydawnictwo Ekoinżynieria, Lublin 1998.
15. Lewandowska-Suschka A., Pr zywarska R.: Laboratoryjne badania gleby, stałych odpadów miejskich i osadów. Skrypty uczelniane nr 773. Politechnika Śląska, Gliwice 1978, Puławy-Warszawa 1999.