Kompostimine

Kompostimine ehk komposteerimine on orgaanilise aine, näiteks aia- või toidujäätmete, sihipärane aeroobne lagundamine mikro- ja makroorganismide abil. Protsessi käigus toimub orgaanilise aine bioloogiline lagundamine ja stabiliseerimine. Kompostimine tagab ebameeldiva lõhnata, huumusrikka ja stabiilse lõppsaaduse ehk komposti. Üldistatud kompostimise võrrand on järgmine: Orgaaniline aine + O2 → huumuseline aine + CO2 + H2O + soojus + mineraalsed saadused. Eristatakse kolme peamist kompostimismeetodit: avatud kuhjad ehk aunkompostimine; liikumatud kuhjad; reaktorsüsteemid. Kõikide meetodite puhul on kasutusel samad teaduslikud põhimõtted, kuid protseduurid ja tehnika on erinevad. Aunkompostimisel toimub õhu vaba juurdepääs kompostihunnikutele, mis tagatakse segamisega. Teise meetodi puhul surutakse õhk mehaaniliselt kompostihunnikutesse. Reaktorite kasutamisel toimub komposti segamine ja aereerimine selleks ette nähtud seadmetes. Kompostimisel on palju positiivseid külgi. Esiteks vähendatakse prügilasse ladestatavate jäätmete hulka. Selle tulemusena tekib vähem prügilagaasi, nõrgvesi on lahjem, lademe stabiliseerimine kiireneb ja prügila järelhooldus on lihtsam. Teiseks lagundatakse kompostimise abil orgaanilist ainet ja desinfitseeritakse patogeene. Kompostimise käigus toodetakse stabiliseeritud lõppsaadus, mida on mugavam transportida kui kompostimise lähtematerjali. Reoveesette komposti kasutamisel toimub väärtuslike ressursside ringlussevõtt ning paranevad mulla füüsikalised ja keemilised omadused: toitainete sisaldus, mikrobioloogiline aktiivsus, mulla struktuur, neeldumismahtuvus. Lisaks sellele väheneb vajadus toota kunstväetisi, mis on omakorda energiakulukas protsess. Kompostimissüsteemide negatiivseteks aspektideks on suurem nõudlikkus vajaliku maa-ala osas, vajadus tugiaine järele, suhteliselt pikk tehnoloogiline tsükkel ja võimalikud haisuprobleemid. Põhilised parameetrid, millest sõltub biolagundamise kiirus, on järgmised: süsiniku ja lämmastiku suhe; temperatuur; hapniku kontsentratsioon; niiskussisaldus; pH tase; mikroorganismide aktiivsus; osakeste suurus; kompostihunniku suurus; kompostitava materjali omadused. Kõige olulisem kompostimist mõjutav tegur on süsiniku ja lämmastiku suhe (C/N). Süsinik on mikroorganismide energia- ja toitumisallikas, lämmastik on vajalik uute rakkude ehitamiseks ja paljunemiseks. Mikroorganismid tarbivad 30 osa süsinikku ühe osa lämmastiku kohta, seega kompostisegu algne C/N suhe vahemikus 25–30 on ideaalne aktiivse kompostimisprotsessi läbiviimiseks. Kui antud väärtus on vahemikus 20–40, annab kompostimine ka suhteliselt häid tulemusi. Kui lämmastikku on palju (C/N suhe langeb alla 10/1), hakkab eralduma ammoniaak, bioloogiline aktiivsus väheneb ja tekib ebameeldiv hais. Orgaanilise aine lagunemine aeglustub ka suure C/N suhte (üle 40/1) korral. Põhjuseks on mikroorganismide kasvuks vajatava lämmastiku ebapiisav sisaldus. See väljendub madalamas temperatuuris, temperatuurimaksimumi hilisemas saavutamises ja pikemas kompostimise perioodis. Kvaliteetsema komposti saamiseks ja C/N suhe reguleerimiseks segatakse kokku eri liiki materjale. Temperatuur on üks tähtsamatest teguritest, sest sellest sõltub mikroobide elutegevus. Elutegevus kompostisegus on aeglane, kui massi temperatuur on alla 20 °C. Külmas (alla 5 °C) kompostisegus elutegevus peaaegu puudub. Soojemas keskkonnas hoogustuvad bioloogilised protsessid ja kompostisegu soojeneb. Mikrobioloogiline aktiivsus üldjuhul kahekordistub iga 10-kraadise temperatuuritõusuga. Liiga kõrge (üle 65 °C) temperatuur on aga kahjulik, sest siis hukkuvad orgaanilist ainet lagundavad mikroorganismid, toimub biomassi alanemine ja kompostimine aeglustub. Kompostimiseks soodne temperatuurivahemik on 45–55 °C, kompostiauna ventileerimisega (nt segamisega) saab temperatuuri reguleerida. Kompostimine toimub kahes temperatuurifaasis: mesofiilses (10–45 °C) ja termofiilses (45–75 °C). Sõltuvalt faasist ja kompostimise etapist domineerivad erinevad mikroorganismid. Protsessi käivitavad mesofiilsed bakterid, lagundades kiiresti lahustuvaid ja kergelt lagundatavaid ühendeid. Mesofiilses järgus on haigustekitajate vähendamisel oluline roll nugiusse hävitavatel (nematofaag-) seentel, mille eoseid leidub kõigi kliimavöötmete mullas, sealhulgas Eestis. On hoogustunud taimekahjurite ja kariloomade nugiliste looduslike vaenlaste (sh seente) uurimine, et vähendada pestitsiidide kasutamist. On ka seeni, mis hävitavad solkmeid (Ascaris lumbricoides), mis muidu võiksid mullas säilida mitmeid aastaid. Bakterite toodetud soojus tõstab kiiresti kompostmaterjali temperatuuri termofiilsesse vahemikku. Selles faasis domineerivad seened ja termofiilsed bakterid. Termofiilse faasi lõpuks on lagundatud peaaegu kogu orgaaniline aine, suurem osa hapnikust on tarbitud ja tõvestavad mikroorganismid on hävitatud. Temperatuur võib püsida nii kõrgel paarist päevast mitme nädalani, misjärel langeb tagasi mesofiilsesse vahemikku. Selles etapis jälle suureneb mesofiilsete bakteriteaktiivsus. Pärast mesofiilset jahtumisfaasi algab komposti küpsemine, mis kestab mitmest nädalast mitme kuuni. Selles staadiumis toimub järelejäänud orgaanika lagundamine, komposti stabiilsemaks muutumine ja huumuse moodustamine . Kompostimise hilisemas staadiumis domineerivad seened, sest suudavad taluda kuivemat keskkonda kui bakterid. Lisaks sellele vajavad mitmed seeneliigid bakteritest rohkem lämmastikku ja seepärast on võimelised lagundama tselluloidseid materjale, mida bakterid ei suuda. Kompostimise tähtsaks teguriks on ka hapniku kontsentratsioon, sest aeroobne kompostimine tarbib hapnikku suures koguses, eriti kompostimise varajases staadiumis. Hästiõhustatud keskkonnas saavad elada seened ja bakterid, hapnikuvaeses üksnes bakterid. Aeroobse protsessi läbiviimiseks vajalik minimaalne hapniku kontsentratsioon peab olema 5%. Optimaalne hapnikusisaldus on vahemikus 10–20%. Kui hapnikku ei jätku, muutub protsess anaeroobseks ja tekib soovimatu hais. Kõige lihtsam hapnikuga rikastamise moodus on kompostiaunade segamine. Segamise sagedus sõltub kompostisegu niiskusest, struktuurist ja temperatuurist aunas. Orgaanilise aine lagundamine sõltub veel kompostisegu niiskusest – see on vajalik mikroobide ainevahetuse toimimiseks. Liiga kuivas keskkonnas ei saa mikroorganismid elada ja bioloogilised protsessid pidurduvad. Väikseim niiskussisaldus, mille juures bakterite elutegevus toimub, on 12–15%. Niiskussisalduse optimaalse vahemiku väikseim väärtus on 40% (kuivainesisaldus 60%). Liigne vesi (kuivainesisaldus alla 30%) täidab aga kompostitava materjali õhupoorid ja muudab massi anaeroobseks. Kompostimisprotsessi kulgemisel osa veest tavaliselt aurustub kompostimissoojuse toimel ja kuivainesisaldus suureneb. Sellel põhjusel tuleb komposti protsessi käigus niisutada. Tuleks arvestada sellega, et laboritingimustes kompostimisel võib vaja minna optimaalsest vahemikust väiksemat kompostisegu kuivainesisaldust. Enamiku mullas elavate organismide elutegevus ja organismides kulgevad biokeemilised protsessid vajavad kindlat pH vahemikku. Sellel põhjusel on komposti stabiilse mikroobse keskkonna tagamisel tähtis näitaja happesus. Enamiku bakterite kasvuks on optimaalne pH tase 6,0–7,5 vahel. Seened taluvad pH kõikumist paremini – optimaalne vahemik on 5,5–8,0. Seega see ongi kompostimisprotsessi jaoks sobivam pH väärtuste vahemik. Kompostitav segu peab olema bioloogiliselt hästi lagundatav. Biolagundatavuse määrab erinevate komponentide molekulmass – lagundatavus väheneb molekulmassi suurenemisel. Lisaks sellele mõjutab ühendite biolagundatavust nende keemilise struktuuri keerukus, lahustuvus vees ja viskoossus. Hargnenud ahelaga süsivesinike lagunemine toimub aeglasemalt (võrreldes sirge ahelaga süsivesinikega). Mikrobioloogiline aktiivsus toimub tavaliselt orgaaniliste osakeste pinnal. Kompostimassi jahvatamine kiirendab kompostimist, kuna sellega saavutatakse osakeste suurem pindala ja õhu pääsemine tükkide sisse. Samas liiga väikesed osakesed võivad takistada õhu liikumist kompostiauna sees. Optimaalne tükkide läbimõõt on 3 mm kuni 5 cm. Kompostihunnik ehk kompostiaun peab olema küllalt väike, et tagada õhu tsirkulatsioon, samas aga piisavalt suur, et tagada soojuse kogunemine ja niiskuse kiire hajutamine. Mida väiksem on kompostihunnik, seda suurem on selle pinna ja mahu suhe ja seda suurem on soojuse kadu. Minimaalne kompostiauna maht peab olema ligikaudu 40 liitrit. Uuringute läbiviimisel laboritingimustes tuleb silmas pidada, et kompostihunniku suurus on tähtis kompostimist mõjutav parameeter. Liiga väikeste koguste kompostimine võib osutuda limiteerivaks teguriks. Nõuanne minimaalse kompostiauna mahu kohta (40 liitrit) võiks hõlmata ka kompostimist laboritingimustes. Väikeste koguste kompostimisel tuleb soojuskao minimeerimiseks süsteem isoleerida. Aereeritud aunkompostimine kõdunemine Reoveesettekäitluse inventuuri teostamine Eestis. 2001. PIC EESTI AS, leping nr 2-15-16/691. Shammas, N.K., Wang, L.K. 2007. Biosolids composting. In: Wang, L.K., Shammas, N.K., Hung, Y.T. (eds). Handbook of environmental engineering, Biosolids Treatment Processes. V. 6. The Humana Press Inc., Totowa, NJ. p. 645–687. Werther, J., Ogada, T. 1999. Sewage Sludge Combustion. Progress in Energy and Combustion Science. V. 25/1. p. 55–116. Kriipsalu, M. 2001. Jäätmeraamat. "Ehitame" kirjastus. 101 lk Biolagunevate jäätmete käitlemine. II etapp. 2005. Keskkonnaministeerium. Projekt 617539. Tallinn. Haller, J., Kriipsalu, M. 2007. Reoveesette kompostimine. Keskkonnatehnika. 7/07. lk 9–13. Bitton, G. 2005. Wastewater microbiology. 3rd. edition. Wiley-Liss Publication. New York. 746 pp. Yadav, Bavita; Singh, Udai B.; Malviya, Deepti; Vishwakarma, Shailesh K.; Ilyas, Talat; Shafi, Zaryab; Shahid, Mohammad; Singh, Harsh V. (2023), Singh, Udai B.; Kumar, Ravindra; Singh, Harikesh Bahadur (toim-d), "Nematophagous Fungi: Biology, Ecology and Potential Application", Detection, Diagnosis and Management of Soil-borne Phytopathogens (inglise), Singapore: Springer Nature Singapore, lk 309–328, DOI:10.1007/978-981-19-8307-8_12, ISBN 978-981-19-8306-1, vaadatud 2. veebruaril 2024 "Nematophagous Fungus - an overview | ScienceDirect Topics". www.sciencedirect.com, Elsevier B.V. 2022, viidatud artiklid 2012 kuni 2022. Vaadatud 2024-02-02. {{netiviide}}: kontrolli kuupäeva väärtust: |kuupäev= (juhend) Pavan, H.V.; Murthy, S. Mahadeva; Jogaiah, Sudisha (2021), "Explorations of fungal diversity in extreme environmental conditions for sustainable agriculture applications", Biocontrol Agents and Secondary Metabolites (inglise), Elsevier, lk 483–494, DOI:10.1016/b978-0-12-822919-4.00021-1, ISBN 978-0-12-822919-4, vaadatud 2. veebruaril 2024 Peignè, J., Girardin, P. 2004. Environmental impacts of farm-scale composting. Water, Air, and Soil Pollution. V. 153. p. 45–68. Viitkar, L. 2011. Reoveesette komposteerimisprotsesside parandamise võimalikkus põlevkivituha lisamisel. Magistriröö. Tartu. 48 lk Ponsà, S., Pagans, E., Sànchez, A. 2009. Composting of dewatered wastewater sludge with various ratios of pruning waste used as a bulking agent and monitored by respirometer. Biosystems Engineering. V. 102. p. 433–443. European Environmental Agency. 1998. Sludge Treatment and disposal. Management approaches and experiences. Copenhagen. 54 pp. Matsujeva, I. 2012. Põlevkivituha mõju reoveesette komposteerimisele. Magistritöö. Tartu. 56 lk Trautmann. N. 1996. Compost physics. http://compost.css.cornell.edu/physics.html (10.05.2012). Lewandowski, G.A., DeFilippi, L.J. 1998. Biological treatment of hazardous wastes. A John Wisley & Sons. New York. 401 pp.