Kis- és nagyüzemi komposztálás - A zöld- és biohulladékok fenntartható hasznosítása

Kategória: Fenntartható gazdálkodás | Szerző: Dr. Pregun Csaba – Dr. Juhász Csaba, 2019/05/29

A biológiailag lebontható, szerves hulladékokból aerob lebomlás során, elsősorban mikroorganizmusok tevékenységének hatására komposzt alakul ki. Ez egy sötétbarna, földszerű, magas humusz-tartalmú anyag, azaz mesterséges talaj. A természetben emberi hatások nélkül, spontán lejátszódik ez a folyamat, amióta a növényi élet kilépett a szárazföldre. Ez nem más, mint a talajképződés, azaz a humifikáció.

A komposzt és a komposztálás fogalma

A komposztálás annyiban különbözik a természetes talajképződéstől, hogy ez egy általunk irányított folyamat, amelynek során egy megfelelően összeállított szerves hulladékokból, maradványokból és melléktermékekből álló anyagegyüttesből a humuszhoz hasonló termék alakul ki. A komposzt (latin eredetű szó, a „compositus”, azaz „összetett” szóból ered) annál jobb, minél több szervesanyag-féleségből képződik. Az irányítás lényegében abból áll, hogy megfelelő ökológiai körülményeket biztosítunk az aerob lebontást végző mikroorganizmusok számára (levegő, nedvesség, pH, hőmérséklet stb.).

Köznapi szóhasználattal a komposztálás a korhadás folyamata. A szerves eredetű anyagok és hulladékok szinte kivétel nélkül komposztálhatók. A komposztálás tulajdonképpen egy irányított humuszgyártási folyamat. A talajképződésben szerepet játszó élőlények (mikroorganizmusok, pl. talajlakó baktériumok, sugárgombák, gombák, magasabb rendű állatok, pl. férgek, giliszták, rovarok stb.) számára mi biztosítjuk azokat a kedvező életfeltételeket, amelyekkel a lehető legjobb hatásfokkal alakítják át a biológiailag lebomló hulladékokat humusszá. A szerves anyagok elsősorban aerob mikroorganizmusok révén szén-dioxidra és vízre bomlanak le (elásványosodás, azaz mineralizáció), illetve bizonyos hányadukból talaj képződik (humifikáció). A mikrobiális biokémiai folyamatok végterméke a komposzt, amely nem más, mint a biológiailag stabilizált szerves anyag, ásványi tápanyagok és különböző mikrobiális termékek (fermentumok) összessége. A biológiai stabilizáció azt jelenti, hogy a komposzt biológiai úton már nem bontható tovább.

A talajlakó élőlények összességét edafonnak nevezzük. Egy nézetméternyi jól átszellőztetett talajban több millió hasznos mikroorganizmus található. Ezek a mikroorganizmusok olyan enzimeket választanak ki, melyek segítségével le tudják bontani a szerves anyagokat

Vannak aerob oxigénigényes mikroorganizmusok, ezzel szemben az anaerob fajoknak a levegőztetett körülmények kedvezőtlenek, a vízzel telített talajrétegeket kedvelik. Az anyagcseréjük során bűzös gázok, például ammónia és kénhidrogén keletkezik, amelyek a növények számára gyökérmérgek, az állatok számára idegmérgek.

Különböző talajtípusok edafonja mennyiségi és minőségi szempontból egyaránt igen eltérő, ezek átlagából számítva 1 m2 területű, 30 cm mélységű talajrétegben kb. 1 billió baktérium, 10 millió sugárgomba és 1 millió alga található. A 30–60 cm-es talajrétegben kb. 0,6 billió egysejtű, továbbá 1 millió fonálféreg, 100 000 atka, 50 000 ugróvillás, 200 000 ízeltlábú és kb. 80 giliszta él (1. ábra).

1. ábra. A talaj élővilága (www.puzzlepermaculture.com, átdolgozva)

A baktériumok általában egy-egy tápanyagfajtára specializálódnak. A legfontosabbak a nitrifikáló és nitrogénmegkötő baktériumok (mint például a szabadon élő Azotobacter vagy a pillangósok gyökérgümőiben élő Rhizobium-fajok), amelyek ennek az elemi tápanyagnak, a nitrogénnek a körforgásáért felelősek.

A baktériumok jelentősége:

• legfőbb életterük a talaj;
• valódi baktériumokból több 10 millió/g, sugárgombákból több 100 000/g található a művelt, de nem frissen trágyázott talajokban.

Feladataik:

• a termőtalaj kialakulása, humuszképződés;
• a talaj termőképességének fenntartása;
• a C, N, S körforgalmának biztosítása.

A szintén egysejtű sugárgombák (Actinomycetes) és a valódi gombák szintén hasznosak a komposztálás során, egyes fajaik antibiotikumot termelnek. A gombáknak kiemelkedő szerepük van a cellulóz, a lignin és hasonló más, a fás szárú növényekben található anyagok lebontásában.

A mikrofauna (papucsállatkák, gyökérlábúak és ostorosok), a mezofauna (nematodák –fonalférgek, az atkák, az ugróvillások és a kerekesférgek) a makrofauna (az ászkák, pókok, ikerszelvényesek, száz- és ezerlábúak, a kisebb rovarok és azok lárvái, a csigák és a giliszták) szerepe igen fontos a szerves hulladékok feldolgozásában. Azzal, hogy mozognak és táplálkoznak a talajban, járataikkal levegőztetik a talajt és a komposztot, átkeverik a szerves és szervetlen anyagokat, anyagcseretermékeket bocsátanak ki, amelyek más szervezetek számára tápanyagok.

A humusz az elpusztult élőlények testanyagaiból és anyagcseretermékeiből alakul ki, a talajlakó élőlények együttműködése révén. A makrofauna állatai által előemésztett szerves, főleg növényi maradványokat elsősorban a baktériumok és a gombák bontják tovább, de a folyamatban az edafon többi élőlénye is szerepet játszik. A gyengébb minőségű talajok 3–4%, a jobbak kb. 6% humuszt tartalmaznak. Természetes körülmények között évszázadokig eltarthat 1 centiméternyi humuszréteg kialakulása.

A házi (társasházi, közösségi) komposztálás

Évente átlag 300 kg háztartási hulladék keletkezik lakosonként, ennek mintegy 30–40 százaléka komposztálható. A szelektíven összegyűjtött és komposztált biológiailag lebomló hulladékkal csökkentjük a hulladék mennyiségét, a kukában egy héten keresztült tárolt hulladék nem lesz büdös.

A kertművelésben is komoly megtakarításokat érhetünk el:

• A komposzt talajjavító, csökkentjük a műtrágya felhasználását.
• Nem kell égetni a kerti hulladékokat (a gombákkal, vírusokkal fertőzött növényi részeket természetesen nem tesszük a halomba).
• A szelektív gyűjtéssel csökkentjük az elszállított szemét mennyiségét, kevesebb hulladékgyűjtő edényre lesz szükség.
• A talaj- és talajvízszennyezés csökken azáltal, hogy kevesebb műtrágyát használunk fel.

Házilag komposztálható hulladékok:

Az egészségügyi és ökológiai szempontból kockázatos hulladékokat háztáji, kiskerti, iskolakerti, és őstermelői gazdálkodás során ne komposztáljunk! Hús és mindenevő állatok ürüléke, emberi fekália, hús és csont maradványok (főzve sem) ne kerüljön a komposztba!

Háztájilag komposztálható: A kertben kitermelt felesleges, levágott növényi részek, növényi eredetű konyhai hulladékok, veszélyes anyagokat, például nyomdai festéket nem tartalmazó papírhulladékok, például papírzsebkendő, fehér papír, felaprított karton, tojásos doboz, papírtörlő stb.

1. táblázat. A komposzt-alapanyagok főbb jellemzői

A konyhai zöldhulladékok, a gyümölcs- és zöldséghéj, valamint a kávé- és teazacc, az elhervadt virág, a tojáshéj, a növényi ételmaradék, a kimerült virágföld, sőt még a haj, a növényevő kisállatok alomjaként használt faforgács is. Az olyan kerti hulladékok, mint a levágott fű, levágott, metszett, aprított gallyak, az avar, lehullott lomb, visszamaradt növényi részek, az évelők szárai vagy a felaprított fenyőfa. A fás szárú növényeket (ágak, szőlőindák) megfelelő méretre kell aprítani szecskázógéppel, kis mennyiség esetében metszőollóval (1–2 cm × 5–6 cm).
Ősszel nagy mennyiségben keletkezik lomb, ág, gally, ezek az ún. barna hulladékok. Ezeket a komposztáló közelében, csapadéktól védve kell tárolni.

Az ún. zöld és barna hulladékok aránya nagyon fontos szempont. A komposztáláshoz szükséges szén-nitrogén arány ugyanis C/N= 20–30; a kiindulási nedvességtartalom pedig 60%.

A zöld hulladékok gyorsan lebomlanak, tömörödöttebbek, kisebb pórustérfogatúak, alacsonyabb a szén-nitrogén arányuk, azaz fehérjében dúsabbak, leginkább tavasszal és nyáron keletkeznek, magasabb a víztartalmuk ezért könnyebben befüllednek, nem kívánt anaerob folyamatok indulhatnak be, ha nem keverjük őket megfelelően. Ilyenek a növényi zöldtömeg (C/N = 12:20), kávézacc (C/N = 20:1), levágott fű (C/N = 12:25), tehéntrágya (C/N = 20), lótrágya (C/N = 25:1), baromfitrágya (C/N = 10), baromfialom (C/N = 13:181), sertéstrágya (C/N = 5–7: 1).

A komposztálható barna hulladékok nagyon lassan bomlanak, nagy pórustérfogatúak, átlevegőzöttebbek, magasabb a szén-nitrogén arányuk, illetve nem szabadul fel belőlük a nitrogén, ha nem megfelelően lettek lebontva. Főleg ősszel keletkeznek, ezért tárolni kell őket, amíg nem keverhetők a zöldekhez. Ide tartoznak a magas széntartalmú növényi részek, mint például a lehullott falevelek, avar (C/N = 30:80), szalma (C/N = 40:100), papír (C/N = 150:200), fűrészpor (C/N = 100:500), trágyával kevert állati alom (C/N = 30-80).

Az ún. zöld és barna hulladékok megfelelő arányú keverésével beállíthatjuk a megfelelő szén-nitrogén arányt, kiindulási nedvességtartalmat, szemcseméretet, levegőztetést stb. A komposzt érése során hőt termel és tömörödik, ezért a gyakori (hetente min. egyszeri) átforgatása ajánlatos!

A komposztáló kialakítása, a komposztálás menete:
Ha abból indulunk ki, hogy egy fő kb. 100 kg biológiailag lebontható és komposztálható szerves anyagot termel egy év alatt, akkor a háztáji komposztálás és egy négyfős család esetében 4–5 m2 területre van szükség. Ebből 1 m2 a gyűjtő és előkezelő tér, 1–2 m2 maga komposzthalom, 1–2 m2 ún. manipulációs tér, az időszakonként elvégzendő munkálatokhoz, például válogatás, rostálás, 1–2 m2 tárolóhely,

A komposztálóterünk félárnyékos, lehetőleg fedett, szélvédett helyen legyen. Legyünk jó szomszédok! Ne telepítsük közvetlenül a kerítés mellé. Legyen összeköttetésben a megfelelő talajjal, hogy kapcsolatba kerüljön az edafonnal. Díszíteni lehet virággal, haszonnövényekkel. Megfelelő kezelés esetében nem keletkeznek kellemetlen szagok, és a szomszéddal is jóban maradunk.
A képződő komposzt rendkívül jól felhasználható az őszi, a tavaszi és nyári kerti és parkfenntartási munkálatok során: felhasználható a tápanyagpótlásban szerves trágyaként, és a talajjavítás területén, mint struktúrajavító anyag.

A nagyüzemi komposztálás

A nagyüzemi komposztálás szakemberek által irányított, biotechnológiai folyamat, amelynek kiindulási szerves anyaga lehet mezőgazdasági, kertészeti és parkfenntartási, könnyűipari, élelmiszeripari hulladék és melléktermék, kommunális hulladékok, szennyvíziszap stb., tehát minden biológiailag lebomló hulladék. Ebben az esetben kockázatos hulladékok is szóba kerülhetnek, ugyanis itt képzett szakemberek irányítják a folyamatot, üzemi körülmények között. Természetesen az anyagelőkészítés során ügyelni kell arra, hogy ne tartalmazzon toxikus szerves anyagokat, antibiotikumokat, nehézfémeket stb.

Az elvi alapok megegyeznek a háztáji komposztálással, de itt a komposzthalom nem érintkezhet a talajjal, a felszín alatti vizek védelme érdekében. A szigetelt aljzat miatt a komposztmesterek mesterségesen kikísérletezett és összeállított mikroorganizmus-közösséget juttatnak bele. A folyamat végterméke itt is földszerű, kb. 40–50% nedvességtartalmú komposzt, amely a talaj termőképességének fokozására, tápanyag-utánpótlásra, és a talajszerkezet javítására egyaránt felhasználható.

Jelenleg kb. 30-féle komposztálási eljárást alkalmaznak a gyakorlatban.

2. ábra. A komposztálás elvi vázlata

A mikrobiális lebontás folyamatának első szakasza 20–30 °C körüli hőmérsékleten folyik, a hidegkedvelő, pszikrofil mikroorganizmusok révén, majd az aerob légzéssel együtt járó felmelegedés hatására 2–7 nap alatt előbb 40 °C-ra (mezofil mikroorganizmusok), majd 60–70 °C-ra melegszik fel az anyag (termofil szakasz). Ezen a hőfokon a kórokozók nagy része elpusztul. A 70 °C feletti hőmérséklet jó a hősterilizáció szempontjából, de a komposzt ilyenkor „kisüti” magát, mert még a melegkedvelő baktériumok is visszaszorulnak. Ilyenkor különös jelentősége van a szabályozásnak. Ez háztáji komposztálás esetében nehezen érhető el. A komposzthalomban a rothadással járó anaerob térrészek kialakulását átforgatással, szellőztetéssel kell megakadályozni. A lehűlő komposztban elszaporodnak a gombák, és 1–2 hónap elteltével egynemű, földes anyag jön létre.

Ezt utóérlelő szakasznak nevezzük. A komposzt lassan lehűl a környezeti hőmérsékletre. Megjelennek az „érlelést” végző egysejtű gombák, sugárgombák és penészek, majd a megmaradt talajlakó baktériumok is elszaporodnak, a komposzthalomban lassan elkezd kialakulni a talaj élőlényközössége, az edafon. Ez egyben ideális bioindikátora a komposzt minőségének is, jelzi, hogy a komposzt egészséges.

A szerves kötésben levő szén, a kémiai energiatartalom, a fehérje- és víztartalom a kész komposztban kisebb, mint a nyersanyagokban volt. A kész komposzt humusztartalma nagyobb, térfogata kisebb, mint a kiindulási térfogat fele. A háromszög keresztmetszetű komposztprizma térfogatának mintegy 65%-ában alakul ki a termofil fázishoz szükséges 40 °C feletti hőmérséklet, ezt nevezzük magnak, a külső alacsonyabb hőmérsékletű részt kéregnek. A trapéz keresztmetszetű komposztprizma esetében a mag térfogattartománya kb. 85% (2. ábra). Ezt a formát az önjáró komposztforgatógépek automatikusan kialakítják (3. ábra).

3. ábra. Önjáró komposztforgatógép (AKSD, Debrecen) (fotó: Farmasi Beatrix)

Megfelelő körülmények között, néhány hónap után felhasználhatjuk a talajjavításra, növények ültetésére alkalmas komposztot. Az ellenőrzött nagyüzemi komposzt virágföldként kereskedelmi forgalomba bocsátható, felhasználható rekultivációs és földművelési célból egyaránt. A keletkező komposzt mennyisége függ a hulladék összetételétől és az alkalmazott technológiától. Az átlagos komposztkihozatal 40–45 tömegszázalék.

Összefoglalva: A jól kivitelezett komposztálás a legajánlottabb biológiai hulladékkezelési eljárás. Csökkenti az ártalmatlanítandó hulladékok tömegét, a lerakóhelyek területigényét egyaránt. Feleslegessé teszi a zöldhulladékok égetését, így rengeteg szerves anyagot ment meg, és az égetéssel járó füst sem szennyezi a környezetet. Ellenőrzött és hatékony hulladékkezelés, a komposztált hulladék pedig felhasználható talajjavításra, a talajok tápanyag-utánpótlására, így visszavezethető a biológiai körforgásba. Nem ártalmas az egészségre, ezért bevonható a közoktatás gyakorlatába is, szemléltetve a szerves anyagok hasznosítását és az anyag körforgását.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaDr. Bai Attila (szerk.):
A biogázBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználása

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai