Biowęgiel jako materiał pomocniczny w procesie kompostowania i wermikompstowania dr inż. Krystyna Malińska Wydział Infrastruktury i Środowiska Politechnika Częstochowska
Rola biowęgla w kompostowaniu 1. Optymalizacja procesu kompostowania poprzez pełnienie funkcji: - materiału strukturotwórczego, - dodatku funkcjonalnego (np. ograniczającego emisję gazów cieplarnianych, a także strat azotu w finalnym produkcie), - nośnika dla mikroorganizmów, - wypełniacza do filtrów/biofiltrów (oczyszczanie powietrza z gazów procesowych w kompostowni). 2. Nadanie kompostom nowych właściwości. 2
Przydatność biowęgla do kompostowania i wermikompostowania O przydatności biowęgla do kompostowania będą przede wszystkim decydowały: 1. Właściwości biowęgla - skład chemiczny (zawartość węgla w formie stabilnej i zawartość składników odżywczych, stężenie zanieczyszczeń metale ciężkie, WWA). - mikroporowatość, - powierzchnia właściwa, - wielkość cząstek, - gęstość nasypowa. 2. Koszt biowęgla 3
Wpływ dodatku biowęgla na dynamikę procesu kompstowania - wzrost temperatury podczas fazy termofilowej, - ograniczenie emisji gazów cieplarnianych podczas kompostowania, - ograniczenie strat azotu w kompostach, - wzrost aktywności mikroorganizmów, - ograniczenie biodostępności zanieczyszczeń organicznych i metali ciężkich dla żywych organizmów (wermikompostowanie), - wzrost retencji wody podczas kompostowania. 1 2 1 Malińska K., Zabochnicka-Świątek M., Dach J. 2014. Effects of biochar amendment on ammonia emission during composting of sewage sludge. Ecological Engineering 7, 474-478 2 Czekała W., Malińska K., Janczak D., Caceres R., Dach J., Lewicki A. 2016. Composting of poultry manure mixtures amended with biochar the effect of biochar on temperature and duration of thermophilic phase. Bioresource Technology 200, 921-927 4
Wpływ dodatku biowęgla na aktywność dżdżownic Eisenia fetida Hipoteza: dodatek biowęgla do mieszanek kompostowych osadów ściekowych i słomy wpływa na aktywność dżdżownic z gatunku Eisenia fetida podczas wermikompostowania 3. Zakres badań: - analiza właściwości substratów, - kompostowanie w warunkach laboratoryjnych, - wermikmpostowanie w warunkach laboratoryjnych, - analiza aktywności dżdżownic w oparciu o przeżywalność, całkowitą masę, produkcję kokonów, liczbę młodych osobników, - analiza właściwości otrzymanych wermikompostów. 3 Malińska K., Zabochnicka-Świątek M., Caceres R., Marfa O. 2016. The effect of precomposted sewage sludge mixture amended with biochar on the growth and reproduction of Eisenia fetida during laboratory vermicomposting. Ecological Engineering 90, 35-41 5
Badane mieszanki: 1. SS+ST+0%B 1:0.03:0 (1:0.12:0 s.m.), 2. SS+ST+4%B 1:0.03:0.04 (1:0.12:0.19 s.m.), 3. SS+ST+8%B 1:0.03:0.08 (1:0.12:0.39 s.m.). Kompostowanie w reaktorach laboratoryjnych (2 tygodnie) Wermikompostowanie w wermikompostownikach laboratoryjnych (25 tygodni) Wermikomposty Tabela 1. Charakterystyka substratów Osady ściekowe (SS) Słoma (ST) MC, % 79.7±0.1 5.2±0.2 OM, % 60.7±0.1 95.6±0.3 Corg, % 33.7 53.1 Ash, % 39.3±0.1 4.4±0.3 N, % 3.10 0.22 C/N 11:1 241:1 ph 7.68 5.79 Tabela 2. Charakterystyka mieszanek kompostowych SS+ST+0%B SS+ST+4%B SS+ST+8%B Przed kompostowaniem MC, % 78.9±0.3 76.9±0.6 74.1±0.2 OM, % 63.6±0.7 66.3±1.2 69.6±1.0 Corg, % 35.3 36.9 38.6 Ash, % 36.4±0.7 33.6±1.2 30.5±1.0 N, % 4.6 3.9 3.1 C/N 7.7:1 9.4:1 12.5:1 ph 7.68 9.06 9.09 Po kompostowaniu MC, % 79.7±0.4 78.6±0.9 74.6±0.6 OM, % 61.3±0.4 65.2±0.6 69.6±0.7 Corg, % 34.0 36.2 38.7 Ash, % 36.4±0.4 34.8±0.6 30.4±0.7 N, % 4.1 3.9 2.9 C/N 8.4:1 9.4:1 13.2:1 ph 6.60 7.03 6.60 6
Liczba młodych osobników Całkowita dżdżownic, g Liczba kokonów 70 60 50 40 30 20 10 0 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 2 4 5 6 7 8 18 20 25 Czas, tygodnie SS+ST+B(0%) SS+ST+B(4%) SS+ST+B(8%) 0 2 4 5 6 7 8 18 20 25 Czas, tygodnie SS+ST+B(0%) SS+ST+B(4%) SS+ST+B(8%) 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 5 6 7 8 18 20 25 Czas, tygodnie SS+ST+B(0%) SS+ST+B(4%) SS+ST+B(8%) 7
Wnioski 1. Dodatek biowęgla w ilości 4% i 8% do mieszanek kompostowych osadów ściekowych wpłynął korzystnie na rozmnażanie się dżdżownic z gatunku Eisenia fetida podczas wermikompostowania w warunkach laboratoryjnych. 2. Najwyższa produkcja kokonów została zaobserwowana po 4 tygodniach i wzrosła o 13% dla mieszanki SS+ST+4%B i o 66% dla mieszanki SS+ST+8%B. 3. Średnio całkowita biomasa po 8 tygodnia wzrosła o 20% dla mieszanki SS+ST+0%, 27% dla mieszanki SS+ST+4% i o 29% dla mieszanki SS+ST+8%. 8
Podsumowanie 1. Biowęgiel może pełnić rolę dodatku funkcjonalnego w procesie wermikompostowania (dodany do mieszanki kompostowej przed procesem kompostowania). 2. Biowęgiel może być źródłem mikro i makroskładników dla dżdżownic. 3. Przekompostowane osady ściekowe z dodatkiem biowęgla mogą stanowić medium wzrostowe dla dżdżownic. 4. Biowęgiel wpływa na wzrost i rozmnażanie dżdżownic podczas procesu wermikompostowania. 9