Fyzikální a chemické vlastnosti kompostu

Jak již bylo uvedeno, kompostování se pojí s mnoha požadavky na kvalitu výsledného produktu, výrobní technologii a vliv na životní prostředí. Splnění je závislé na fyzikálních, chemických a mikrobiologických vlastnostech kompostovaných surovin. Znalost uvedených vlastností je velmi důležitá k určení optimálního postupu technologie zpracování. Uvedené vlastnosti je důležité znát před založením kompostu a monitorovat je i v průběhu kompostovacího procesu. K těmto vlastnostem patří poměr C:N, obsah živin, vlhkost, teplota, hodnota pH, obsah kyslíku, mikrobiální aktivita, pórovitost, zrnitost a velikost částic.

Poměr uhlíku k dusíku

Při stanovení surovinové skladby kompostu je důležitým kritériem poměr uhlíku (C) k dusíku (N), který ovlivňuje intenzitu činnosti mikroorganismů. Z poměru těchto dvou prvků vyplývá doba zrání kompostu, tvorba humusových látek a výsledná kvalita kompostu. Tento poměr je vlastně poměrem organických a anorganických látek. Surovinovou skladbu kompostu lze stanovit za pomoci různých programů, které se od sebe liší v počtu vstupních parametrů. Uvedený poměr závisí na rychlosti rozkladu surovinové zakládky a má dosahovat u čerstvě založeného kompostu rozmezí 30-35:1 a ve zralém kompostu 25-30:1. Zrání kompostu prodlužuje široký poměr C:N, a to 50:1, naopak k výraznému urychlení procesu zrání dochází při úzkém poměru C:N, a to při 10:1. Při úzkém poměru C:N v čerstvém kompostu převyšuje obsah dusíku metabolickou přeměnu mikroorganismů, vznikají ztráty čpavkového dusíku a dochází k poklesu produktivity humusových látek. K typickému projevu úniku amoniaku patří zápach. Při optimálním procesu kompostování kompost nezapáchá a jeho struktura se stane drobtovitou.

Poměr uhlíku k dusíku

Významným způsobem ovlivňuje kompostovací proces také vlhkost, nedostatek vlhkosti způsobuje vývoj mikroflóry, ve které převažují plísně a aktinomycety, může dojít k nežádoucím chemickým reakcím nebo nedojde k důležitým hydrolytickým reakcím. Naopak přebytek vlhkosti způsobuje nedostatek kyslíku v zakládce, čímž dochází k rozvoji anaerobní mikroflóry, nerozvine se činnost termofilních mikroorganismů a může dojít k procesu kvašení. Vlhkost čerstvého kompostu optimalizujeme na hodnotu, při které dojde k zaplnění 70 % pórovitosti vodou. Pro zemité komposty je vyžadována optimální vlhkost 50 - 55 % a u kompostů s převahou dřevní štěpky či stromové kůry je optimální vlhkost v rozmezí 65 - 70 %. Při poklesu vlhkosti pod 40 % dochází ke zpomalování mikrobiální aktivity, naopak pokud vlhkost kompostu vystoupí nad 60 %, dojde k zanášení pórů vodou, přičemž je vytvářeno nežádoucí anaerobní prostředí.

Vlhkost může být měřena také v laboratorních podmínkách, kde je prováděno přímé měření. Zde je voda oddělována od pevné fáze a vlhkost se stanoví v rozdílu počáteční hmotnosti vlhkého vzorku a konečné vlhkosti vzorku po úplném vysušení za stanovených podmínek. Uvedené měření vlhkosti je využíváno především ke kalibraci vlhkoměrů pracujících na různých fyzikálních principech. Výhodou tohoto měření je vysoká přesnost a velký měřící rozsah. Nevýhodou je nezbytné využití laboratorních zařízení.

Dále je vlhkost měřena přenosnými přístroji. Zde je využívána metoda nepřímého měření surovin, zde se využívá fyzikální vlastnosti vody obsažené v surovině, a to měření vodivosti a kapacity. Výhodou použití těchto zařízení je mobilita a okamžitý výsledek, nevýhodou je menší přesnost a nutnost časté kalibrace přístroje.

Teplota

Také vliv teploty je důležitým faktorem procesu kompostování. Průběh teplot se dělí:

- psychrofilní rozsah: -4 až 20 °C,
- mezofilní rozsah: 15 až 42 °C,
- termofilní rozsah: 45 až 75 °C.

Hodnota optimální teploty rozkladu organických látek je dána druhem surovin, protože u různých látek dochází k rozkladu při rozdílných teplotách. Teplota kompostu je lehce stanovitelným ukazatelem, který vypovídá o stavu zrání kompostu a koresponduje s činností mikroorganismů. Měření teplot a jejich evidence je základní podmínkou optimálního průběhu kompostovacího procesu. Měření teploty je nejčastěji prováděno elektronickými kontaktními teploměry s digitálním nebo analogovým ukazatelem, které jsou vybaveny zařízením pro záznam měření hodnot, popř. datovým výstupem. Teploměr je vybaven tyčovou sondou, kterou lze zapíchnout do hromady kompostu do hloubky min. 1 m pod povrch hromady, čímž se zajistí měření teploty po celém příčném profilu. V současnosti se využívá systém založený na bezdrátovém přenosu naměřených hodnot, který se skládá ze zapichovacího snímače teploty. Ze snímače jsou bezdrátově přijímačem přeneseny naměřené hodnoty do sběrné řídící jednotky, kde jsou ukládány a lze je kdykoliv vyhodnotit.

Zařízení pro měření teploty kompostu:

Hodnota pH

Optimální hodnota pH je kolem neutrální hodnoty v rozmezí 6,5 až 8, přičemž jeho hodnota se mění v jednotlivých fázích kompostování. Pokud dojde k poklesu pH pod hodnotu 6, dojde k úhynu většiny mikroorganismů, převážně bakterií, čímž se zpomaluje proces kompostování, zpomalí se rozklad organických látek. Pokud hodnota pH převýší 8,5, dojde k přeměně dusíkatých sloučenin na amoniak, který uniká ve formě plynu z kompostu. Tímto se zvyšují ztráty dusíku.

Obsah kyslíku

Vytváření aerobních podmínek v kompostu a jeho provzdušnění je důležitou podmínkou kompostování. V kompostu musí být zajištěn přístup čerstvého vzduchu, aby byla zajištěna výměna plynů mezi kompostem a okolním prostředím. Nejčastěji je využíváno překopávačů kompostu, případně dodání vzduchu pomocí ventilátoru. K měření obsahu kyslíku se nejčastěji používají metody sorpční nebo elektrochemické.

Měření obsahu kyslíku v pórech zrajícího kompostu není tak jednoduchý, jelikož obsah kyslíku není měřen přímo v kompostu, ale je odsáván sondou. Koncentrace kyslíku je tedy měřena sondou zasunutou do kompostu a elektrodou umístěnou v boxu. Sondou je kovová trubka s hrotem, který umožní lepší zapíchnutí do kompostu, přičemž u hrotu sondy jsou díry, kterými je pod tlakem nasáván vzduch z biomasy. Poté je vzduch veden sondou do nádoby, kde dochází ke kondenzaci vody a následně do měřící skříně, ve které je umístěna pumpa vyvíjející podtlak. Dále je v ní umístěna nádoba, ve které probíhá pomocí kyslíkové elektrody samotné měření. Naměřené údaje se předávají do počítačové centrály, kde jsou vyhodnoceny a pomocí snížení či zvýšení otáček ventilátoru je upraveno množství vzduchu, které je vháněné do aeračních kanálů. Aby bylo sníženo opotřebení vzduchové pumpy, provádí se měření po dobu pěti minut v intervalech dvou hodin, čímž dochází k úsporám elektrické energie na provoz ventilátorů, neboť je do kompostu vháněno pouze potřebné množství vzduchu.

Elektroda v měřící skříni:

Rizika při kompostování a jejich eliminace

Z hlediska technologického je kompostování odpadů ze zeleně a dalších bioodpadů prakticky bez rizika. Každá technologie kompostování lze doladit na místní podmínky tak, aby byla přínosem jak pro životní prostředí obce, tak města. Svým účinkem by neměla negativně ovlivňovat složky životního prostředí ani kompostárna, která prošla územním a stavebním kolaudačním řízením.

Při domácím a komunitním kompostování vzniká problém trvalého udržení zájmu občanů o tuto činnost. Lze využít například osvěty či motivací občanů, zapůjčením štěpkovačů či zahradních drtičů. Při tomto druhu kompostování je náročné zjistit, zda byly sbírané odpady dostatečně odděleny od možného zdroje kontaminace.

Rizikem na centrální úrovni při kompostování může být ekonomická neefektivnost provozu kompostáren. Náklady na kompostování odpadů by měly být nižší než při jejich ukládání na skládky. V případě nezájmu a platební neschopnosti zemědělců je třeba, aby kompostárny zaměřily odbyt kompostů do oblasti zakládání a údržby veřejné zeleně, rekultivace, na prodej balených kompostů a substráty pro zahrádkáře.