עקרון תסיסת קומפוסט אורגני

1. סקירה כללית

כל סוג של ייצור קומפוסט אורגני מוסמך ואיכותי חייב לעבור את תהליך תסיסת הקומפוסט.קומפוסט הוא תהליך שבו חומר אורגני מתפרק ומתייצב על ידי מיקרואורגניזמים בתנאים מסוימים כדי לייצר מוצר המתאים לשימוש בקרקע.

קומפוסט, שיטה עתיקה ופשוטה לטיפול בפסולת אורגנית והכנת דשן, משכה תשומת לב רבה במדינות רבות בגלל המשמעות האקולוגית שלה, היא מביאה גם יתרונות לייצור החקלאי.דווח כי ניתן לשלוט במחלות הנישאות באדמה על ידי שימוש בקומפוסט מפורק כערוץ זרע.לאחר שלב הטמפרטורה הגבוהה של תהליך הקומפוסטציה, מספר החיידקים האנטגוניסטים יכול להגיע לרמה גבוהה מאוד, לא קל לפירוק, יציב וקל להיספג בגידולים.בינתיים, פעולתם של מיקרואורגניזמים יכולה להפחית את הרעילות של מתכות כבדות בטווח מסוים.ניתן לראות כי קומפוסט הוא דרך פשוטה ויעילה להפקת דשן ביו-אורגני, המועיל לפיתוח החקלאות האקולוגית. 

למה קומפוסט עובד ככה?להלן תיאור מפורט יותר של עקרונות הקומפוסטציה:

 2. עקרון תסיסת קומפוסט אורגני

2.1 המרה של חומר אורגני במהלך קומפוסטציה

ניתן לסכם את הפיכת החומר האורגני בקומפוסט בפעולת מיקרואורגניזמים לשני תהליכים: האחד הוא מינרליזציה של חומר אורגני, כלומר פירוק של חומר אורגני מורכב לחומרים פשוטים, והשני הוא תהליך ההאדה של חומר אורגני, כלומר, פירוק וסינתזה של חומר אורגני כדי לייצר חומר אורגני מיוחד מורכב יותר-חומוס.שני התהליכים מתבצעים בו זמנית אך בכיוון ההפוך.בתנאים שונים, עוצמתו של כל תהליך שונה.

2.1.1 מינרליזציה של חומר אורגני

• פירוק חומר אורגני נטול חנקן

תרכובות פוליסכרידים (עמילן, תאית, המיצלולוז) עוברות הידרוליזה לראשונה לחד סוכרים על ידי אנזימים הידרוליטים המופרשים על ידי מיקרואורגניזמים.תוצרי הביניים כגון אלכוהול, חומצה אצטית וחומצה אוקסלית לא היו קלים להצטברות, ולבסוף יצרו CO₂ ו- H₂O, ושחררו אנרגיית חום רבה.אם האוורור גרוע, תחת פעולת החיידק, החד-סוכר יתפרק לאט, יפיק פחות חום ויצבור כמה תוצרי ביניים- חומצות אורגניות.במצב של מיקרואורגניזמים דוחי גז, ניתן לייצר חומרים מפחיתים כמו CH₄ ו- H₂.

• פירוק מחומרים אורגניים המכילים חנקן

חומר אורגני המכיל חנקן בקומפוסט כולל חלבון, חומצות אמינו, אלקלואידים, חומוס וכו'.פרט לחומוס, רובם מתפרקים בקלות.לדוגמה, חלבון, בפעולת פרוטאז המופרש על ידי המיקרואורגניזם, מתפרק שלב אחר שלב, מייצר חומצות אמינו שונות, ולאחר מכן יוצר מלח אמוניום וחנקה בהתאמה באמצעות אמוניציה וניטרציה, אשר יכולים להיספג ולנצל על ידי צמחים.

• טרנספורמציה של תרכובות אורגניות המכילות זרחן בקומפוסט

תחת פעולתם של מגוון מיקרואורגניזמים ספרופיטים, יוצרת חומצה זרחתית, שהופכת לחומר מזין שצמחים יכולים לספוג ולנצל.

• המרה של חומר אורגני המכיל גופרית

חומר אורגני המכיל גופרית בקומפוסט, באמצעות תפקידם של מיקרואורגניזמים לייצר מימן גופרתי.מימן גופרתי קל להצטבר בסביבה של גז לא אוהב, והוא יכול להיות רעיל לצמחים ומיקרואורגניזמים.אבל בתנאים מאווררים היטב, מימן גופרתי מתחמצן לחומצה גופרתית בפעולת חיידקי גופרית ומגיב עם בסיס הקומפוסט ליצירת סולפט, שלא רק מבטל את הרעילות של מימן גופרתי, והופך לחומרי הזנה גופרית שצמחים יכולים לספוג.במצב של אוורור גרוע, הסולפטציה התרחשה, שגרמה לאיבוד H₂S ולהרעיל את הצמח.בתהליך תסיסת הקומפוסט ניתן לשפר את אוורור הקומפוסט על ידי הפיכת הקומפוסט באופן קבוע וכך ניתן לסלק את אנטי הגופרית.

• המרה של שומנים ותרכובות אורגניות ארומטיות

כמו טאנין ושרף, הוא מורכב ואיטי לפירוק, והתוצרים הסופיים הם גם CO₂ ומים לגנין הוא תרכובת אורגנית יציבה המכילה חומרים צמחיים (כגון קליפה, נסורת וכו') בקומפוסט.קשה מאוד להתפרק בגלל המבנה המורכב והגרעין הארומטי שלו.בתנאי אוורור טוב ניתן להמיר את הגרעין הארומטי לתרכובות קווינואידיות באמצעות פעולת פטריות ואקטינומיציטים, שהוא אחד מחומרי הגלם לסינתזה מחדש של חומוס.כמובן, חומרים אלו ימשיכו להתפרק בתנאים מסוימים.

לסיכום, מינרליזציה של חומר אורגני קומפוסט יכול לספק חומרי הזנה מהירים לגידולים ומיקרואורגניזמים, לספק אנרגיה לפעילות מיקרוביאלית ולהכין חומרים בסיסיים להפלת חומר אורגני.כאשר הקומפוסט נשלט על ידי מיקרואורגניזמים אירוביים, החומר האורגני מתפרק במהירות כדי לייצר יותר פחמן דו חמצני, מים וחומרים מזינים אחרים, מתפרק מהר ויסודי ומשחרר אנרגיית חום רבה. הפירוק של החומר האורגני הוא איטי ולעיתים לא שלם, ומשחרר פחות אנרגיית חום, ותוצרי הפירוק הם בנוסף לחומרי הזנה מהצומח, קל לצבור חומצות אורגניות וחומרים מפחיתים כמו CH₄, H₂S, PH₃, H₂ וכו'.הטיפת הקומפוסט במהלך התסיסה נועדה אפוא גם לשנות את סוג הפעילות המיקרוביאלית כדי לסלק חומרים מזיקים.

2.1.2 האדישות של חומר אורגני

קיימות תיאוריות רבות לגבי היווצרות חומוס, אותן ניתן לחלק באופן גס לשני שלבים: השלב הראשון, כאשר שאריות אורגניות מתפרקות ליצירת חומרי הגלם המרכיבים את מולקולות החומוס, בשלב השני, הפוליפנול מתחמצן לכינון. על ידי הפוליפנול אוקסידאז המופרש על ידי המיקרואורגניזם, ואז קינון מתעבה עם חומצת אמינו או פפטיד ליצירת מונומר חומוס.בגלל פנול, כינין, מגוון חומצות אמינו, עיבוי הדדי הוא לא אותו הדבר, ולכן גם היווצרות מונומר חומוס מגוונת.בתנאים שונים, מונומרים אלה מתעבים עוד יותר ליצירת מולקולות בגדלים שונים.

2.2 המרת מתכות כבדות במהלך קומפוסטציה

הבוצה העירונית היא אחד מחומרי הגלם הטובים ביותר לקומפוסטציה ותסיסה מכיוון שהיא מכילה חומרי הזנה עשירים וחומרים אורגניים לגידול יבולים.אבל בוצה עירונית מכילה לרוב מתכות כבדות, מתכות כבדות אלו מתייחסות בדרך כלל לכספית, כרום, קדמיום, עופרת, ארסן וכו'.מיקרואורגניזמים, במיוחד חיידקים ופטריות, ממלאים תפקיד חשוב בטרנספורמציה הביולוגית של מתכות כבדות.למרות שמיקרואורגניזמים מסוימים יכולים לשנות את נוכחותן של מתכות כבדות בסביבה, להפוך כימיקלים לרעילים יותר ולגרום לבעיות סביבתיות חמורות, או לרכז מתכות כבדות ולהצטבר בשרשרת המזון.אבל כמה חיידקים יכולים לעזור לשפר את הסביבה על ידי סילוק מתכות כבדות מהסביבה באמצעות פעולות ישירות ועקיפות.טרנספורמציה מיקרוביאלית של HG כוללת שלושה היבטים, כלומר מתילציה של כספית אנאורגנית (Hg₂+), הפחתת כספית אנאורגנית (Hg₂+) ל-HG0, פירוק והפחתה של מתיל כספית ותרכובות כספית אורגניות אחרות ל-HG0.מיקרואורגניזמים אלו המסוגלים להמיר כספית אנאורגנית ואורגנית לכספית יסודית נקראים מיקרואורגניזמים עמידים לכספית.למרות שמיקרואורגניזמים אינם יכולים לפרק מתכות כבדות, הם יכולים להפחית את הרעילות של מתכות כבדות על ידי שליטה במסלול השינוי שלהם.

2.3 תהליך קומפוסט ותסיסה

קומפוסט הוא סוג של ייצוב פסולת, אך הוא דורש לחות מיוחדת, תנאי אוורור ומיקרואורגניזמים כדי לייצר את הטמפרטורה הנכונה.הטמפרטורה נחשבת גבוהה מ-45 מעלות צלזיוס (כ-113 מעלות פרנהייט), ושומרת עליה גבוהה מספיק כדי להשבית פתוגנים ולהרוג זרעי עשבים.קצב הפירוק של שאריות חומר אורגני לאחר קומפוסטציה סבירה הוא נמוך, יציב יחסית וקל להיספג בצמחים.ניתן להפחית מאוד את הריח לאחר הקומפוסטציה.

תהליך הקומפוסטציה כולל סוגים רבים ושונים של מיקרואורגניזמים.עקב השינוי בחומרי הגלם והתנאים, גם כמות המיקרואורגניזמים השונים משתנה כל הזמן, כך שאף מיקרואורגניזמים לא תמיד שולטים בתהליך הקומפוסטציה.לכל סביבה יש את הקהילה המיקרוביאלית הספציפית שלה, והמגוון החיידקי מאפשר קומפוסטציה כדי למנוע קריסת מערכת גם כאשר התנאים החיצוניים משתנים.

תהליך הקומפוסטציה מתבצע בעיקר על ידי מיקרואורגניזמים, שהם הגוף העיקרי של תסיסת הקומפוסט.החיידקים המעורבים בקומפוסט מגיעים משני מקורות: מספר רב של חיידקים שכבר נמצאים בפסולת אורגנית, וחיסון חיידקי מלאכותי.בתנאים מסוימים, לזנים אלו יש יכולת חזקה לפרק חלק מהפסולת האורגנית והם בעלי מאפיינים של פעילות חזקה, התפשטות מהירה ופירוק מהיר של חומר אורגני, מה שיכול להאיץ את תהליך הקומפוסטציה, לקצר את זמן התגובה לקומפוסטציה.

קומפוסטציה מתחלקת בדרך כלל לקומפוסטציה אירובית וקומפוסטציה אנאירובית לשני סוגים.קומפוסטציה אירובית היא תהליך הפירוק של חומרים אורגניים בתנאים אירוביים, ותוצריו המטבוליים הם בעיקר פחמן דו חמצני, מים וחום;קומפוסטציה אנאירובית היא תהליך הפירוק של חומרים אורגניים בתנאים אנאירוביים, המטבוליטים הסופיים של הפירוק האנאירובי הם מתאן, פחמן דו חמצני וחומרי ביניים רבים במשקל מולקולרי נמוך, כגון חומצות אורגניות.

המינים המיקרוביאליים העיקריים המעורבים בתהליך הקומפוסטציה הם חיידקים, פטריות ואקטינומיציטים.לשלושת סוגי המיקרואורגניזמים הללו יש חיידקים מזופילים וחיידקים היפרתרמופילים.

במהלך תהליך הקומפוסטציה השתנתה אוכלוסיית החיידקים לסירוגין כדלקמן: קהילות מיקרוביאליות בטמפרטורה נמוכה ובינונית השתנו לקהילות מיקרוביאליות בטמפרטורה בינונית וגבוהה, וקהילות מיקרוביאליות בטמפרטורה בינונית וגבוהה השתנו לקהילת החיידקים בטמפרטורה בינונית ונמוכה.עם הארכת זמן הקומפוסטציה, החיידקים פחתו בהדרגה, האקטינומיציטים גדלו בהדרגה, ועובש ושמרים בסוף הקומפוסט פחתו משמעותית.

ניתן לחלק את תהליך התסיסה של קומפוסט אורגני לארבעה שלבים:

2.3.1 בשלב החימום

בשלב הראשוני של הקומפוסט, המיקרואורגניזמים בקומפוסט הם בעיקר בעלי טמפרטורה בינונית ואווירה טובה, כאשר הנפוצים שבהם הם חיידקים שאינם נבגים, חיידקי נבגים ועובש.הם מתחילים את תהליך התסיסה של הקומפוסט, ומפרקים חומרים אורגניים (כגון סוכר פשוט, עמילן, חלבון וכו') במרץ בתנאי אווירה טובה, מייצרים חום רב ומעלים ללא הרף את טמפרטורת הקומפוסט, העלייה מ. כ-20 מעלות צלזיוס (כ-68 מעלות צלזיוס) עד 40 מעלות צלזיוס (כ-104 מעלות צלזיוס) נקרא שלב החום, או שלב טמפרטורת הביניים.

2.3.2 בזמן טמפרטורות גבוהות

מיקרואורגניזמים חמים משתלטים בהדרגה על המינים החמים והטמפרטורה ממשיכה לעלות, בדרך כלל מעל 50 מעלות צלזיוס (כ-122 מעלות פרנהייט) תוך מספר ימים, אל שלב הטמפרטורה הגבוהה.בשלב הטמפרטורה הגבוהה הופכים אקטינומיציטים החום הטובים ופטריית החום הטוב למין העיקרי.הם מפרקים את החומר האורגני המורכב בקומפוסט, כמו תאית, המיצלולוזה, פקטין וכדומה.החום מצטבר וטמפרטורת הקומפוסט עולה ל-60 מעלות צלזיוס (כ-140 מעלות פרנהייט), זה חשוב מאוד כדי לזרז את תהליך הקומפוסטציה.קומפוסט לא תקין של קומפוסט, רק תקופה קצרה מאוד בטמפרטורה גבוהה, או ללא טמפרטורה גבוהה, ולכן בשלות איטית מאוד, בתקופה של חצי שנה או יותר אינו חצי מצב בוגר.

2.3.3 במהלך שלב הקירור

לאחר תקופה מסוימת בשלב הטמפרטורה הגבוהה, רוב החומרים התאית, ההמיצלולוזה והפקטין פורקו, והותירו מאחוריהם רכיבים מורכבים קשים לפירוק (למשל ליגנין) וחומוס שזה עתה נוצר, פעילותם של מיקרואורגניזמים ירדה והטמפרטורה ירדה בהדרגה.כאשר הטמפרטורה יורדת מתחת ל-40 מעלות צלזיוס (כ-104 מעלות פרנהייט), מיקרואורגניזמים מזופיליים הופכים למין הדומיננטי

אם שלב הקירור מגיע מוקדם, תנאי הקומפוסטציה אינם אידיאליים ופירוק החומרים הצמחיים אינו מספיק.בשלב זה יכול להפוך את הערימה, ערבוב חומר ערימה, כך שהיא מייצרת חימום שני, חימום, כדי לקדם קומפוסט.

2.3.4 שלב בגרות ושימור הדשן

לאחר הקומפוסטציה הנפח יורד וטמפרטורת הקומפוסט יורדת למעט יותר מטמפרטורת האוויר, אז יש ללחוץ היטב על הקומפוסט, וכתוצאה מכך נוצר מצב אנאירובי והחלשת מינרליזציה של חומר אורגני, לשמירה על דשן.

בקיצור, תהליך התסיסה של קומפוסט אורגני הוא תהליך של חילוף חומרים ורבייה מיקרוביאליים.תהליך חילוף החומרים המיקרוביאלי הוא תהליך של פירוק חומר אורגני.פירוק החומר האורגני מייצר אנרגיה, שמניעה את תהליך הקומפוסטציה, מעלה את הטמפרטורה ומייבשת את המצע הרטוב.

 
אם יש לך שאלות או צרכים אחרים, אנא צור איתנו קשר בדרכים הבאות:
ווטסאפ: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com