Компост

Компост — мешавина од состојки која се користи како ѓубриво за растенија и за подобрување на физичките, хемиските и биолошките својства на почвата. Најчесто се подготвува со распаѓање на растителни и прехранбени отпадоци, рециклирање на органски материјали и ѓубриво. Добиената мешавина е богата со хранливи материи за растенијата и корисни организми, како што се бактерии, протозои, нематоди и габи. Компостот ја подобрува плодноста на почвата во градините, уредувањето на пејзажи, хортикултурата, урбаното земјоделство и органското земјоделство, намалувајќи ја зависноста од комерцијални хемиски ѓубрива.^[1] Придобивките од компостот вклучуваат обезбедување хранливи материи за посевите како ѓубриво, дејствување како омекнувач на почвата, зголемување на содржината на хумус или хумусна киселина во почвата и воведување корисни микроби кои помагаат во сузбивање на патогените во почвата и намалување на болестите што се пренесуваат преку почвата.

Компостирањето подразбира собирање мешавина од зелен отпад (материјали богати со азот, како лисја, трева и остатоци од храна) и кафеав отпад (дрвенести материјали богати со јаглерод, како што се стебла, хартија и дрвени струготини).^[1] Материјалите се разградуваат во хумус во процес кој трае со месеци.^[2] Компостирањето може да биде повеќеслоен, внимателно контролиран процес со измерени влезови на вода, воздух и материјали богати со јаглерод и азот. Процесот на распаѓање е олеснет со сечкање на растителната материја, додавање вода и обезбедување соодветна аерација со редовно превртување на смесата во процес со користење на отворени купови или бразди.^[1][3] Габите, дождовните црви и другите детритивори дополнително го разградуваат органскиот материјал. Аеробните бактерии и габи го водат хемискиот процес со претворање на влезните материи во топлина, јаглерод диоксид и јони на амониум.

Компостирањето е важен дел од управувањето со отпад, бидејќи храната и другите компостирачки материјали прават околу 20% од отпадот на депониите, и поради анаеробните услови, на овие материјали им е потребно долго време за биоразградување на депонијата.^[4][5] Компостирањето е еколошки посупериорна алтернатива во однос на користењето органски материјал за депонии, бидејќи компостирањето поради анаеробните услови ги намалува емисиите на метан и обезбедува економски и еколошки придобивки.^[6][7] На пр., компостот може да се користи и за рекултивација на земјишта и потоци, изградба на мочуришта и покривање на депонии.

Компостирањето е аеробен метод на разградување на органски цврст отпад,^[8] и може да се користи за рециклирање на органски материјал. Процесот вклучува разградување на органскиот материјал во материјал сличен на хумус, познат како компост, кој е добро ѓубриво за растенијата.

На организмите што компостираат им се потребни четири подеднакво важни состојки за да работат ефикасно:^[3]

• Јаглеродот е потребен за енергија; микробната оксидација на јаглеродот ја произведува топлинта која е потребна за други делови од процесот на компостирање.^[3] Материјалите со висока содржина на јаглерод имаат тенденција да бидат кафеави и суви.^[1][3]
• Азотот е потребен за растење и размножување на повеќе организми за оксидирање на јаглеродот.^[3] Материјалите со висока содржина на азот имаат тенденција да бидат зелени^[1] и влажни.^[3] Исто така можат да вклучуваат шарено овошје и зеленчук.^[1]
• Кислородот е потребен за оксидирање на јаглеродот, односно за процесот на распаѓање.^[3] На аеробните бактерии им се потребни нивоа на кислород над 5% за извршување на процесите потребни за компостирање.^[3]
• Водата е неопходна во соодветни количини за да се одржи активноста без да се предизвикаат локално анаеробни услови.^[1][3]

Одредени соодноси на овие материјали им овозможуваат на микроорганизмите да работат со брзина што ќе го загрее компостот. Активното управување со купот (на пр. превртување на компостната грамада) е потребно за да се одржи доволен кислород и соодветно ниво на влага. Балансот помеѓу воздухот и водата е клучно за одржување на високи температури 54-71 °C додека материјалите не се разградат.^[9]

Компостирањето е најефикасно со јаглерод - азот соодност од околу 25:1.^[10] Топлото компостирање се фокусира на задржување на топлината, за да се зголеми стапката на распаѓање, произведувајќи компост побрзо. Брзото компостирање е фаворизирано поради тоа што соодносот јаглерод-азот е околу 30 јаглеродни единици или помалку. Над 30, подлогата е лишена од азот. Под 15, веројатно е дека дел од азот ќе испушта гасови како амонијак.^[11]

Речиси сите мртви растителни и животински материјали содржат и јаглерод и азот во различни количини.^[12] Свежо покосената трева има просечен сооднос од околу 15:1, а сувите есенски лисја околу 50:1, во зависност од видот.^[3] Компостирањето е континуиран и динамичен процес; важно е постојаното додавање на нови извори на јаглерод и азот, како и активното управување.

Организмите можат да ја разградат органската материја во компост само ако им се обезбеди правилна мешавина од вода, кислород, јаглерод и азот.^[3] Тие спаѓаат во две широки категории: хемиски разградувачи, кои вршат хемиски процеси врз органскиот отпад, и физички разградувачи, кои го обработуваат отпадот на помали парчиња преку методи како што се мелење, кинење, џвакање и варење.^[3]

• Бактериите се најзастапени и најважни од сите микроорганизми што се наоѓаат во компостот.^[3] Тие преработуваат јаглерод и азот и излачуваат хранливи материи достапни за растенијата како што се азот, фосфор и магнезиум.^[3] Во зависност од фазата на компостирање, најзастапени може да бидат мезофилните или термофилните бактерии.
  • Мезофилните бактерии го доведуваат компостот до термофилна фаза преку оксидација на органски материјал.^[3] Потоа го сушат, што го прави свежиот компост подостапен за растенијата.^{[3] [13]}
  • Термофилните бактерии не се размножуваат и не се активни помеѓу -5 и 25 °C,^[14] но сепак се наоѓаат низ целата почва. Тие се активираат откако мезофилните бактерии ќе почнат да ја разградуваат органската материја и ја зголемуваат температурата до нивниот оптимален опсег.^[13] Докажано е дека тие навлегуваат во почвата преку дождовницата.^[13] Тие се распространети толку широко поради многу фактори, вклучувајќи ја и отпорноста на нивните спори.^[15] Термофилните бактерии напредуваат на повисоки температури, достигнувајќи 40-60 °C во типични мешавини. Операциите на компостирање во големи размери, како што е компостирањето во купови, може да ја надминат оваа температура, потенцијално убивајќи корисни микроорганизми во почвата, но исто така и пастеризирајќи го отпадот.^[13]
  • Актиномицетотите се потребни за разградување на хартиени производи како што се весници, кора итн, и други големи молекули како што се лигнин и целулоза кои потешко се разградуваат.^[3]„Пријатниот, земјен мирис на компост“ се припишува на грам-позитивната бактерија Actinomycetota.^[3] Тие им овозможуваат на растенијата хранливи материи како што се јаглерод, амонијак и азот.^[3]
• Габите како мувлата и квасецот помагаат во разградувањето на материјалите што бактериите не можат, особено целулозата и лигнинот во дрвенестите материјали.^[3]
• Протозоите придонесуваат за биоразградување на органската материја и консумираат неактивни бактерии, габи и микрооргански честички.^[16]

• Мравките создаваат гнезда, и ја прават почвата попорозна и транспортирајќи хранливи материи во различни делови од компостот.^[3]
• Бубачките како ларви се хранат со скапан зеленчук.^[3]
• Дождовните црви внесуваат делумно компостиран материјал и излачуваат отпадоци од црви,^[3] правејќи азот, калциум, фосфор и магнезиум достапни за растенијата.^[3] Тунелите што ги создаваат додека се движат низ компостот, исто така, ја зголемуваат аерацијата и дренажата.^[3]
• Мувите се хранат со речиси сите органски материјали и внесуваат бактерии во компостот.^[3] Нивната популација е контролирана од грините и термофилните температури кои се несоодветни за ларвите на мувите.^[3]
• Стоногалките го разградуваат растителниот материјал.^[3]
• Ротиферите се хранат со растителни честички.^[3]
• Полжавите се хранат со жив или свеж растителен материјал.^[3] Тие треба да се отстранат од компостот пред употреба, бидејќи можат да ги оштетат растенијата и посевите.^[3]

Во идеални услови, компостирањето се одвива низ три главни фази^[16][17]

1. Мезофилна фаза: Почетната фаза кога распаѓањето се врши под умерени температури од страна на мезофилни микроорганизми (2 до 8 дена)
2. Термофилна фаза: втора, термофилна фаза, во која разни термофилни бактерии го извршуваат распаѓањето на повисоки температури ( 50 до 60 °C)
3. Фаза на ладење (исто така наречена мезофилна II)
4. Фаза на созревање: Како што се намалува снабдувањето со високоенергетски соединенија, температурата почнува да се намалува.

Полукомпостирањето е процес на деградација кој обработува помали количини на органски отпад од препорачаните и затоа не претставува термофилна фаза, бидејќи мезофилните микроорганизми се единствените одговорни за деградацијата на органската материја.

Времето кое е потребно за компостирање на материјалот е поврзано со волуменот на материјалот, големината на честичките на влезните материјали (на пр. дрвените струготини се распаѓаат побрзо од гранките) и количината на мешање и аерација^[3] Воопшто, поголемите купови остануваат во термофилната фаза со денови или денедли и достигнуваат повисоки температури. Ова е топло компостирање и е вообичаен метод за поголеми објекти и земјоделски операции.

Берклиевиот метод произведува готов компост за 18 дена. Потребно е склопување од најмалку 1 кубен метар материјал на почетокот и треба да се превртува на секои два дена по почетната четиридневна фаза.^[18] Ваквите кратки процеси имаат промени во традиционалните методи, вклучувајќи помали, похомогенизирани големини на честичките во влезните материјали, контролирање на односот јаглерод - азот (C:N) на 30:1 или помалку и внимателно следење на нивото на влага.

Ладното компостирање е побавен процес кој може да потрае и до една година.^[19] Тоа е резултат на помали купови, вклучувајќи купови компост од станбени објекти кои примаат мали количини кујнски и градинарски отпад во подолг временски период. Купови помали од 1 кубен метар (35 cu ft)не достигнуваат и одржуваат високи температури.^[20] Превртувањето не е потребно при ладно компостирање, иако постои ризик делови од купот да станат анаеробни како што се збива или се натопува во вода.

Компостирањето може да уништи некои патогени и семиња, достигнувајќи температури над 50 °C.^[21] Работејќи со стабилизиран компост – компостиран материјал во кој микроорганизмите завршиле со варењето на органската материја и температурата достигнала помеѓу 50 и 70 °C – претставува многу мал ризик, бидејќи овие температури ги убиваат патогените, па дури и ги прават ооцистите неодржливи.^[22] Температурата на која умира патогенот зависи од патогенот, колку долго се одржува температурата (од секунди до недели) и pH вредноста.^[23]

При претворање на компост кој не поминал низ фази каде што се достигнати температури над 50 °C, мора да се носи маска за уста и ракавици за заштита од болести што можат да се добијат од ракување со компост, вклучувајќи:^[24]

• Аспергилоза
• Хистоплазмоза – габа што расте во гуано и птичји измет
• Легионерска болест
• Паронихија – преку инфекција околу ноктите на рацете и нозете
• Тетанус - болест на централниот нервен систем

Ооцитите се неодржливии на температури над 50 °C.^[22]

Компостот додава органска материја во почвата и ја зголемува содржината на хранливи материи и биодиверзитетот на микробите во почвата.^[25] Домашното компостирање а ја намалува количината на зелен отпад што се носи на депонии или постројки за компостирање. Намалениот обем на материјали што се креваат со камиони резултира со помалку патувања, што пак ги намалува вкупните емисии од возниот парк за управување со отпад.

Потенцијални извори за компостирачки материјали или суровини се станбените, земјоделските и комерцијалните отпадни текови. Домашниот отпад од храна или градина може да се компостира дома,^[26] или да се собере за носење во поголеми објект за компостирање. Во некои региони, може да се вклучи и во локален или соседски проект за компостирање.^[27][28]

Двете широки категории на органски цврст отпад се зелена и кафеава. Зелениот отпад се смета за извор на азот и вклучува отпад од храна пред и по консумирањето, исечена трева, градинарски резови и свежи лисја.^[1] Животински трупови, заклани животни и остатоци од месарници исто така може да се компостираат, и тие се сметаат за извори на азот.^[29]

Кафеавиот отпад е извор на јаглерод. Типични примери се исушена вегетација и дрвенест материјал како што се паднати лисја, слама, дрвени струготини, гранки, трупци, борови иглички, пилевина и дрвена пепел, но не и јагленова пепел.^[1][30] Производите добиени од дрво, како што се хартијата и обичниот картон, исто така се сметаат за извори на јаглерод.^[1]

Човечките екскрети, можат да се додадат како инпут во процесот на компостирање бидејќи се работи за органски материјал богат со хранливи материи. Азотот, кој е градбен блок за важни растителни аминокиселини, се наоѓа во цврстиот човечки отпад.^[31][32] Фосфорот, кој им помага на растенијата да ја претворат сончевата светлина во енергија во форма на АТП, може да се најде во течниот човечки отпад.^[33][34]

Цврстиот човечки отпад може да се собира директно во тоалети за компостирање или индиректно во форма на канализациски тало,г откако ќе помине низ третман во постројка за третман на отпадни води. И двата процеса бараат ефективен дизајн, бидејќи се управува со потенцијалните здравствени ризици. Во случај на домашно компостирање, широк спектар на микроорганизми, како бактерии, вируси и паразитски црви, може да бидат присутни во фецесот, а неправилната обработка може да претставува значителен ризик по здравјето.^[35] Во случај на големи постројки за третман на отпадни води кои собираат отпадни води од низа станбени, комерцијални и индустриски извори, постојат дополнителни дилеми. Компостираната канализациска кал, позната како биоцврстa материja, може да биде контаминирана со различни метали и фармацевтски соединенија.^[36][37] Недоволната обработка на биолошките материи може да доведе и до проблеми кога материјалот се нанесува на земјиштето.^[38]

Урината може да се нанесе на компостни купови или да се користи како директно ѓубриво.^[39] Додавањето урина во компостот може да ги зголеми температурите, а со тоа може да ја зголеми и неговата способност да уништува патогени и несакани семиња. За разлика од изметот, урината не привлекува муви што шират болести и не ги содржи најиздржливите патогени, како што се јајцата од паразитски црви.^[40]

Практиката на правење подигнати градинарски леи или насипи исполнети со скапано дрво се нарекува и Hügelkultur на германски јазик.^[41][42]

Придобивките на градинарските леи Hügelkultur вклучуваат задржување на водата и затоплување на почвата.^[41][43] Закопаното дрво делува како сунѓер способно да ја собере водата и да ја складира за подоцнежна употреба од страна на културите засадени на врвот од леата, додека се распаѓа.^[41][44]

На отворена земја за одгледување пченица, пченка, соја и слични култури, компостот може да се расфрла со помош на камиони за распрскување или распрскувачи влечени зад трактор. Слојот за нанесување треба да биде многу тенок (приближно 6 мм ) и се всадува во почвата пред садењето. Степените на апликација од 25 мм или повеќе не се невообичаени кога се обидувате да ги обновите сиромашните почви или да ја контролирате ерозијата. Поради екстремно високата цена на компостот по единица хранливи материи во Соединетите Американски Држави, неговата употреба на фармите е релативно ретка бидејќи цените над 4 тони/акр може да се недостапни. Ова е резултат на преголем акцент на „рециклирање на органска материја“наместо на „одржливи хранливи материи“. Во земји како Германија, каде што дистрибуцијата и распространувањето на компостот се делумно субвенционирани во оригиналните надоместоци за отпад, компостот се користи почесто на отворена почва врз основа на „одржливост“ на хранливите материи ^[45]

Во пластикултурите, јагодите, доматите, пиперките, дињите и друго овошје и зеленчук се одгледуваат под пластика за контрола на температурата, задржување на влагата и контрола на плевелите. Компостот може да се нанесе во ленти по редовите и да се вгради во почвата пред поставувањето леи и садењето, и да се нанесе истовремено со изградбата на леите и поставувањето пластика или да се користи како прелив.

Многу култури не се сеат директно на полето, туку се садат во садови за сеење во стаклена градина. Кога садниците ќе достигнат одредена фаза на раст, тие се пресадуваат на нива. Компостот може да биде дел од смесата што се користи за одгледување садници, но вообичаено не се користи како единствена подлога за садење. Конкретната култура и чувствителноста на семето на хранливи материи, соли итн. го диктираат соодносот на мешавината, а зрелоста е важна за да се осигури дека нема да се појави лишување од кислород или дека нема да останат никакви заостанати фитотоксини.^[46]

Компостот може да се додаде во почва, кокосоц орев или тресет, како подобрувач на плодноста, снабдувајќи хумус и хранливи материи.^[47] Обезбедува богат растен медиум како апсорбирачки материјал. Овој материјал содржи влага и растворливи минерали, кои обезбедуваат потпора и хранливи материи. Иако ретко се користи самостојно, растенијата можат да напредуваат од мешана почва што вклучува мешавина од компост со други адитиви како што се песок, чакал, парчиња кора, вермикулит, перлит или глинени гранули за да се произведе иловица. Компостот може да се обработува директно во почвата или во супстратот за раст, за да се зголеми нивото на органска материја и целокупната плодност на почвата. Компостот што е подготвен за употреба како додаток е темнокафеав или дури и црн со земјен мирис.^[1][47]

Генерално, директното сеење во компост не е препорачливо поради брзината со која може да се исуши, можното присуство на фитотоксини во незрелиот компост што може да го инхибираат 'ртењето,^[48][49] и можното врзување на азот од нецелосно распаднат лигнин.^[50] Често се гледаат мешавини од 20-30% компост што се користат за пресадување садници.

Компостот може да се користи за зголемување на имунитетот на растенијата на болести и штетници.^[51]

Во Европа постојат упатства за процеси и производи кои датираат од почетокот на 1980-тите (Германија, Холандија, Швајцарија), а дури неодамна во Велика Британија и САД. Во двете земји, приватните трговски здруженија во рамките на индустријата воспоставија лабави стандарди, како привремена мерка за да ги обесхрабрат независните владини агенции да воспоставуваат построги стандарди поволни за потрошувачите.^[52] Компостот е регулиран и во Канада ^[53] и Австралија ^[54].

Упатствата од класа А и Б на EPA во Соединетите Американски Држави ^[55] бile развиени исклучиво за управување со преработката и корисната реупотреба на тиња, која сега се нарекува и биосолид, по забраната на EPA на САД за фрлање во океаните. На пр. компостите од зелен отпад се користат во многу повисоки стапки отколку што се очекувало дека ќе се користат компостите од тиња. ^[56] Исто така, постојат упатства во Велика Британија во врска со квалитетот на компостот, ^[57] како и канадски, ^[58] австралиски, и различни европски држави. ^[59]

Компостирањето датира уште од раното Римско Царство и се споменува уште во делото De Agri Cultura на Катон Постариот од 160 година пр. н. е. Традиционално, компостирањето вклучувало натрупување органски материјали до следната сезона на садење, кога материјалите би се распаднале доволно за да бидат готови за употреба во почвата. Методологиите за органско компостирање биле дел од традиционалните земјоделски системи низ целиот свет.

Компостирањето почнало да се модернизира некаде во 1920-тите во Европа како алатка за органско земјоделство.^[60] Првата индустриска станица за трансформација на урбани органски материјали во компост е поставена во Велс, Австрија, во 1921 година Меѓу првите застапници на компостирањето во земјоделството се Рудолф Штајнер, основач на земјоделски метод наречен биодинамика, и Ани Франсе-Харар, која била назначена во име на владата во Мексико и ја поддржала земјата во периодот 1950-1958 година да основа голема организација за хумус во борбата против ерозијата и деградацијата на почвата.^[61] Сер Алберт Хауард, кој интензивно работел во Индија на одржливи практики,^[60] и Лејди Ив Балфур исто така биле главни поборници за компостирање. Современото научно компостирање е увезено во Америка од луѓе како Џ.И. Родејл - основач на „Родејл, Инк. Органско градинарство“, и други вклучени во движењето за органско земјоделство.^[60]