اصل تخمیر کمپوست آلی

1. بررسی اجمالی

هر نوع تولید کمپوست آلی با کیفیت بالا باید از طریق فرآیند تخمیر کمپوست انجام شود.کمپوست سازی فرآیندی است که در آن مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها تحت شرایط خاصی تجزیه و تثبیت می شود تا محصولی مناسب برای کاربری زمین تولید شود.

کمپوست، یک روش قدیمی و ساده برای تصفیه زباله های آلی و تولید کود، در بسیاری از کشورها توجه زیادی را به خود جلب کرده است زیرا اهمیت اکولوژیکی آن برای تولید محصولات کشاورزی نیز مفید است.گزارش شده است که بیماری های منتقله از خاک را می توان با استفاده از کمپوست تجزیه شده به عنوان بستر بذر کنترل کرد.پس از مرحله دمای بالا فرآیند کمپوست، تعداد باکتری های آنتاگونیست می تواند به سطح بسیار بالایی برسد، تجزیه آن آسان نیست، پایدار است و به راحتی توسط محصولات جذب می شود.در این میان، عمل میکروارگانیسم ها می تواند سمیت فلزات سنگین را در محدوده خاصی کاهش دهد.مشاهده می شود که کمپوست یک روش ساده و موثر برای تولید کود زیستی آلی است که برای توسعه کشاورزی اکولوژیکی مفید است. 

چرا کمپوست اینگونه عمل می کند؟در زیر توضیح دقیق تری از اصول کمپوست ارائه شده است:

 2. اصل تخمیر کمپوست آلی

2.1 تبدیل مواد آلی در طول کمپوست

تبدیل مواد آلی موجود در کمپوست تحت تأثیر میکروارگانیسم ها را می توان به دو فرآیند خلاصه کرد: یکی کانی سازی مواد آلی، یعنی تجزیه مواد آلی پیچیده به مواد ساده، دیگری فرآیند هوم سازی مواد آلی. یعنی تجزیه و سنتز مواد آلی برای تولید ماده آلی ویژه پیچیده تر - هوموس.این دو فرآیند در یک زمان اما در جهت مخالف انجام می شود.در شرایط مختلف، شدت هر فرآیند متفاوت است.

2.1.1 کانی سازی مواد آلی

• تجزیه مواد آلی بدون نیتروژن

ترکیبات پلی ساکارید (نشاسته، سلولز، همی سلولز) ابتدا توسط آنزیم های هیدرولیتیک ترشح شده توسط میکروارگانیسم ها به مونوساکاریدها هیدرولیز می شوند.محصولات میانی مانند الکل، اسید استیک و اسید اگزالیک به راحتی جمع نمی شدند و در نهایت CO2 و H2O را تشکیل دادند و انرژی گرمایی زیادی آزاد کردند.اگر تهویه بد باشد، تحت تأثیر میکروب، مونوساکارید به آرامی تجزیه می شود، گرمای کمتری تولید می کند و برخی از محصولات میانی - اسیدهای آلی را جمع می کند.تحت شرایط میکروارگانیسم های دفع کننده گاز، مواد احیا کننده مانند CH4 و H2 می توانند تولید شوند.

• تجزیه از مواد آلی حاوی نیتروژن

مواد آلی حاوی نیتروژن در کمپوست شامل پروتئین، اسیدهای آمینه، آلکالوئیدها، هوموس و غیره است.به جز هوموس، بیشتر آنها به راحتی تجزیه می شوند.به عنوان مثال، پروتئین تحت تأثیر یک پروتئاز ترشح شده توسط میکروارگانیسم، مرحله به مرحله تجزیه می شود، اسیدهای آمینه مختلفی تولید می کند و سپس از طریق آمونیاک و نیتراسیون به ترتیب نمک آمونیوم و نیترات تشکیل می دهد که می تواند توسط گیاهان جذب و مورد استفاده قرار گیرد.

• تبدیل ترکیبات آلی حاوی فسفر در کمپوست

تحت تأثیر انواع میکروارگانیسم‌های ساپروفیت، اسید فسفریک تشکیل می‌شود که به یک ماده غذایی تبدیل می‌شود که گیاهان می‌توانند جذب و استفاده کنند.

• تبدیل مواد آلی حاوی گوگرد

مواد آلی حاوی گوگرد در کمپوست، از طریق نقش میکروارگانیسم ها برای تولید سولفید هیدروژن.سولفید هیدروژن به راحتی در محیط گاز ناپسند جمع می شود و می تواند برای گیاهان و میکروارگانیسم ها سمی باشد.اما در شرایط تهویه مناسب، سولفید هیدروژن تحت تأثیر باکتری های گوگرد به اسید سولفوریک اکسید می شود و با پایه کمپوست واکنش می دهد و سولفات تشکیل می دهد که نه تنها سمیت سولفید هیدروژن را از بین می برد و به مواد مغذی گوگردی تبدیل می شود که گیاهان می توانند جذب کنند.در شرایط تهویه بد، سولفاته شدن اتفاق افتاد که باعث از بین رفتن H2S و مسمومیت گیاه شد.در فرآیند تخمیر کمپوست، می توان با چرخاندن منظم کمپوست، هوادهی کمپوست را بهبود بخشید، بنابراین می توان ضد سولفوراسیون را از بین برد.

• تبدیل لیپیدها و ترکیبات آلی معطر

مانند تانن و رزین پیچیده و دیر تجزیه می شود و محصولات نهایی نیز CO2 و آب است لیگنین یک ترکیب آلی پایدار حاوی مواد گیاهی (مانند پوست، خاک اره و غیره) در کمپوست است.تجزیه آن به دلیل ساختار پیچیده و هسته معطر آن بسیار دشوار است.در شرایط تهویه خوب، هسته معطر را می توان از طریق عمل قارچ ها و اکتینومیست ها به ترکیبات کینوئیدی تبدیل کرد که یکی از مواد اولیه برای سنتز مجدد هوموس است.البته این مواد تحت شرایط خاصی به تجزیه خود ادامه خواهند داد.

به طور خلاصه، کانی سازی مواد آلی کمپوست می تواند مواد مغذی سریع الاثر را برای گیاهان و میکروارگانیسم ها فراهم کند، انرژی لازم برای فعالیت های میکروبی را فراهم کند و مواد اولیه را برای رطوبت سازی مواد آلی کمپوست آماده کند.هنگامی که کمپوست تحت سلطه میکروارگانیسم های هوازی است، مواد آلی به سرعت معدنی می شود تا دی اکسید کربن، آب و سایر مواد مغذی بیشتری تولید کند، به سرعت و به طور کامل تجزیه می شود و انرژی گرمایی زیادی آزاد می کند. تجزیه مواد آلی آهسته و اغلب ناقص است و کمتر آزاد می شود انرژی گرمایی و محصولات تجزیه علاوه بر مواد مغذی گیاهی، تجمع اسیدهای آلی و مواد احیا کننده مانند CH4، H2S، PH3، H2، و غیره آسان است.بنابراین قرار دادن کمپوست در طول تخمیر نیز به منظور تغییر نوع فعالیت میکروبی برای حذف مواد مضر است.

2.1.2 Humification مواد آلی

تئوری های زیادی در مورد تشکیل هوموس وجود دارد که تقریباً می توان آنها را به دو مرحله تقسیم کرد: مرحله اول، زمانی که بقایای آلی تجزیه می شوند و مواد اولیه تشکیل دهنده مولکول های هوموس را تشکیل می دهند، در مرحله دوم، پلی فنل به کینون اکسید می شود. توسط پلی فنل اکسیداز ترشح شده توسط میکروارگانیسم، و سپس کینون با اسید آمینه یا پپتید متراکم می شود تا مونومر هوموس را تشکیل دهد.از آنجا که فنل، کینین، انواع اسیدهای آمینه، تراکم متقابل یکسان نیست، بنابراین تشکیل مونومر هوموس نیز متنوع است.تحت شرایط مختلف، این مونومرها بیشتر متراکم می شوند و مولکول هایی با اندازه های مختلف را تشکیل می دهند.

2.2 تبدیل فلزات سنگین در طول کمپوست

لجن شهری یکی از بهترین مواد اولیه برای کمپوست سازی و تخمیر است زیرا حاوی مواد مغذی و مواد آلی غنی برای رشد محصولات زراعی است.اما لجن شهری اغلب حاوی فلزات سنگین است، این فلزات سنگین عموماً به جیوه، کروم، کادمیوم، سرب، آرسنیک و غیره اشاره دارند.میکروارگانیسم ها به ویژه باکتری ها و قارچ ها نقش مهمی در تبدیل زیستی فلزات سنگین دارند.اگرچه برخی از میکروارگانیسم‌ها می‌توانند حضور فلزات سنگین را در محیط تغییر دهند، مواد شیمیایی را سمی‌تر کنند و مشکلات زیست‌محیطی جدی ایجاد کنند یا فلزات سنگین را متمرکز کنند و از طریق زنجیره غذایی تجمع کنند.اما برخی از میکروب ها می توانند با حذف فلزات سنگین از محیط با اقدامات مستقیم و غیرمستقیم به بهبود محیط کمک کنند.تبدیل میکروبی HG شامل سه جنبه است، یعنی متیلاسیون جیوه معدنی (Hg2+)، کاهش جیوه معدنی (Hg2+) به HG0، تجزیه، و کاهش متیل جیوه و سایر ترکیبات جیوه آلی به HG0.این میکروارگانیسم هایی که قادر به تبدیل جیوه معدنی و آلی به جیوه عنصری هستند، میکروارگانیسم های مقاوم به جیوه نامیده می شوند.اگرچه میکروارگانیسم ها نمی توانند فلزات سنگین را تجزیه کنند، اما می توانند با کنترل مسیر تبدیل فلزات سنگین، سمیت آنها را کاهش دهند.

2.3 فرآیند کمپوست و تخمیر

کمپوست نوعی تثبیت زباله است، اما برای تولید دمای مناسب به رطوبت، شرایط هوادهی و میکروارگانیسم‌های خاصی نیاز دارد.تصور می شود که دما بالاتر از 45 درجه سانتیگراد (حدود 113 درجه فارنهایت) باشد، که آن را به اندازه کافی بالا نگه می دارد تا عوامل بیماری زا را غیرفعال کند و دانه های علف های هرز را از بین ببرد.سرعت تجزیه مواد آلی باقیمانده پس از کمپوست معقول کم، نسبتاً پایدار و به راحتی توسط گیاهان قابل جذب است.بو را می توان پس از کمپوست تا حد زیادی کاهش داد.

فرآیند کمپوست شامل انواع مختلفی از میکروارگانیسم ها می شود.با توجه به تغییر در مواد اولیه و شرایط، کمیت میکروارگانیسم های مختلف نیز به طور مداوم در حال تغییر است، بنابراین هیچ میکروارگانیسمی همیشه بر فرآیند کمپوست سازی تسلط ندارد.هر محیطی جامعه میکروبی خاص خود را دارد، و تنوع میکروبی باعث می شود تا کمپوست سازی از فروپاشی سیستم حتی زمانی که شرایط خارجی تغییر می کند جلوگیری کند.

فرآیند کمپوست عمدتاً توسط میکروارگانیسم ها انجام می شود که بدنه اصلی تخمیر کمپوست هستند.میکروب‌های دخیل در کمپوست‌سازی از دو منبع می‌آیند: تعداد زیادی میکروب که قبلاً در زباله‌های آلی وجود دارند و یک تلقیح میکروبی مصنوعی.تحت شرایط خاص، این سویه ها توانایی قوی در تجزیه برخی ضایعات آلی دارند و دارای ویژگی های فعالیت قوی، تکثیر سریع و تجزیه سریع مواد آلی هستند که می تواند روند کمپوست را تسریع کند و زمان واکنش کمپوست را کوتاه کند.

کمپوست به طور کلی به دو نوع کمپوست هوازی و کمپوست بی هوازی تقسیم می شود.کمپوست هوازی فرآیند تجزیه مواد آلی در شرایط هوازی است و محصولات متابولیکی آن عمدتاً دی اکسید کربن، آب و گرما است.کمپوست بی هوازی فرآیند تجزیه مواد آلی در شرایط بی هوازی است، متابولیت های نهایی تجزیه بی هوازی متان، دی اکسید کربن و بسیاری از واسطه های با وزن مولکولی کم مانند اسیدهای آلی هستند.

گونه های میکروبی اصلی درگیر در فرآیند کمپوست، باکتری ها، قارچ ها و اکتینومیست ها هستند.این سه نوع میکروارگانیسم همگی دارای باکتری های مزوفیل و باکتری های هایپرترموفیل هستند.

در طی فرآیند کمپوست، جمعیت میکروبی به طور متناوب به شرح زیر تغییر کرد: جوامع میکروبی با دمای پایین و متوسط ​​به جوامع میکروبی با دمای متوسط ​​و بالا، و جوامع میکروبی متوسط ​​و بالا به جامعه میکروبی با دمای متوسط ​​و پایین تغییر یافتند.با افزایش زمان کمپوست، باکتری ها به تدریج کاهش، اکتینومیست ها به تدریج افزایش یافتند و کپک و مخمر در پایان کمپوست به طور قابل توجهی کاهش یافت.

فرآیند تخمیر کمپوست آلی را می توان به سادگی به چهار مرحله تقسیم کرد:

2.3.1 در مرحله گرمایش

در مرحله اولیه کمپوست، میکروارگانیسم‌های موجود در کمپوست عمدتاً دارای دمای متوسط ​​و جو خوب هستند که رایج‌ترین آنها باکتری‌های غیر اسپور، باکتری‌های اسپور و کپک هستند.آنها فرآیند تخمیر کمپوست را شروع می کنند و مواد آلی (مانند شکر ساده، نشاسته، پروتئین و غیره) را به شدت در شرایط جوی خوب تجزیه می کنند و گرمای زیادی تولید می کنند و به طور مداوم دمای کمپوست را بالا می برند، افزایش از حدود 20 درجه سانتیگراد (حدود 68 درجه فارنهایت) تا 40 درجه سانتیگراد (حدود 104 درجه فارنهایت) مرحله تب یا مرحله دمای متوسط ​​نامیده می شود.

2.3.2 در دمای بالا

میکروارگانیسم‌های گرم به تدریج از گونه‌های گرم سلب می‌کنند و درجه حرارت به افزایش معمولاً بالای 50 درجه سانتیگراد (حدود 122 درجه فارنهایت) در عرض چند روز ادامه می‌دهد و به فاز دمای بالا می‌رسد.در مرحله دمای بالا، اکتینومیست های گرمای خوب و قارچ گرمای خوب گونه اصلی می شوند.آنها مواد آلی پیچیده موجود در کمپوست مانند سلولز، همی سلولز، پکتین و غیره را تجزیه می کنند.گرما افزایش می یابد و دمای کمپوست تا 60 درجه سانتیگراد (حدود 140 درجه فارنهایت) افزایش می یابد، این برای سرعت بخشیدن به فرآیند کمپوست بسیار مهم است.کمپوست نادرست کمپوست، فقط یک دوره بسیار کوتاه در دمای بالا، یا بدون دمای بالا، و در نتیجه بلوغ بسیار کند، در نیم سال یا بیشتر دوره نیمه بلوغ نیست.

2.3.3 در مرحله خنک کننده

پس از مدت معینی در مرحله دمای بالا، بیشتر مواد سلولز، همی سلولز و پکتین تجزیه شده و اجزای پیچیده ای که به سختی تجزیه می شوند (مثلا لیگنین) و هوموس تازه تشکیل شده باقی می ماند، فعالیت میکروارگانیسم ها کاهش می یابد. و دما به تدریج کاهش یافت.هنگامی که دما به زیر 40 درجه سانتیگراد (حدود 104 درجه فارنهایت) می رسد، میکروارگانیسم های مزوفیل گونه غالب می شوند.

اگر مرحله سرد شدن زودتر فرا رسد، شرایط کمپوست ایده آل نیست و تجزیه مواد گیاهی کافی نیست.در این مرحله می توان شمع را تبدیل کرد، یک ماده شمعی مخلوط می شود، به طوری که گرمایش دوم، گرمایش، برای ترویج کمپوست تولید می شود.

2.3.4 مرحله بلوغ و حفظ کود

پس از کمپوست، حجم کمپوست کاهش می یابد و دمای کمپوست کمی بیشتر از دمای هوا کاهش می یابد، سپس کمپوست را باید محکم فشار داد و در نتیجه حالت بی هوازی پیدا کرد و کانی سازی مواد آلی ضعیف می شود تا کود حفظ شود.

به طور خلاصه، فرآیند تخمیر کمپوست آلی فرآیند متابولیسم و ​​تولید مثل میکروبی است.فرآیند متابولیسم میکروبی فرآیند تجزیه مواد آلی است.تجزیه مواد آلی انرژی تولید می کند که فرآیند کمپوست سازی را هدایت می کند، دما را افزایش می دهد و بستر مرطوب را خشک می کند.

 
اگر سوال یا نیاز دیگری دارید، لطفا از راه های زیر با ما تماس بگیرید:
واتساپ: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com