Využití biouhlu při kompostování

s využitím publikace IBI Compost and biochar (http://www.biochar-international.org/sites/default/files/Compost_and_biochar_IBI_2015.pdf)

Kompostování i výroba biouhlu jsou způsoby využití a recyklování organického odpadu. Studie poskytuje informace o využití biouhlu v kompostování a poukazuje na pozitivní efekty, zejména schopnost biouhlu urychlit proces kompostování a snížit ztrátu živin.

V podstatě každý biologicky rozložitelný odpad i například kaly z čištění odpadních vod lze kompostovat. Hlavními výhodami správného kompostování je snížení množství odpadu, eliminace většiny toxických látek, patogenů a škůdců (potenciálně obsažené v původním odpadu) a celkově transformace organické hmoty a živin do organické hmoty s pomalu se uvolňujícími hnojivými látkami.

Biouhel  je pevný materiál získaný z termochemické konverze biomasy za nepřítomnosti kyslíku. Má řádově větší stabilitu než původní biomasa. Biouhel může být použit samostatně jako pomocná půdní látka nebo jako kompozita dalších produktů s různým potenciálním využitím a jako prostředek pro zlepšení půdních vlastností. V případě správné aplikace biouhlu do půdy může kromě jiného zlepšit efektivitu využití hnojiv, sanovat a chránit půdu proti specifickým znečištěním a také se stát způsobem omezování skleníkových plynů.

Kompost a biouhel: Soupeří o zdroje?

I přes to, že biouhel i kompost využívají jako surovinu organický odpad, nemusí si navzájem konkurovat. Naopak mohou představovat zajímavou synergii. Mnoho materiálů, vhodných pro kompostování, například potravinový odpad nebo mokrý hnůj, nejsou jednoduše využitelné pro produkci biouhlu (z důvodu potřeby velkého množství tepla na vysušení před karbonizací). Ideální materiál pro kompostování má mezi 60% a 70% vlhkosti, vysoký obsah živin a nízký obsah ligninu. Ideální materiál pro karbonizaci na biouhel má do 20% vlhkosti a vysoký obsah ligninu (například posklizňové zbytky nebo dřevní biomasa).

Prospěšnost biouhlu během kompostovacího procesu

Z nedávných zjištění vychází, že výhody přidání biouhlu ke kompostu můžou spočívat v kratším čase kompostování, snížení hodnot emisí GHG (zejména metanu a oxidu dusného), snížení ztrát amoniaku, zlepšení struktury a snížení zápachu. Biouhel na sebe během kompostování naváže živiny.

Bylo otestováno široké spektrum aplikačních dávek biouhlu do kompostu. Více, než 30% biouhlu se nedoporučuje, protože by se mohl zpomalovat rozklad. V nižších dávkách působí biouhel jako akcelerátor kompostovacího procesu.  Zvyšuje homogenitu, zlepšuje strukturu a stimuluje mikrobiální aktivitu v kompostovaném materiálu. Zvýšená aktivita se projevuje mimo jiné vyšší teplotou a kratší dobou kompostování, což jsou žádané efekty.

Významným efektem přidání biouhlu do kompostovaného materiálu je omezení ztrát živin a emisí GHG. Například přidáním 3% biouhlu  do kompostovaného mixu prasečí kejdy, dřevní štěpky a pilin došlo k měřenému poklesu emisí oxidu dusného o 26%. Další studie prokázala, že přidáním biouhlu do kompostovaného drůbežího hnoje se výrazně snížily emise metanu.

Nicméně v závěru jiné studie se tvrdí, že biouhel nemá vliv na celkové emise GHG, protože byly kompenzovány zvýšenou mikrobiální aktivitou v kompostovaném mixu.

Pórovitost biouhlu může snížit objemovou hmotnost kompostu a zvýšit provzdušnění kompostovaného materiálu. Pro materiály s vysokým obsahem dusíku, jako například zvířecí hnůj, snižuje přídavek biouhlu celkové ztráty dusíku během procesu a také emise čpavku. Přidáním 20% biouhlu do drůbežího hnoje se snížila koncentrace čpavku v emisích až o 64% a úbytek dusíku v kompostovaném materiálu až o 52%, a to bez negativního dopadu na proces kompostování.

Běžným problémem během kompostování hnoje je formování velkých hrudek, což často zpomaluje a zastavuje rozkladné procesy. Přidáním 3%  biouhlu do drůbežího hnoje kompostovaného se slámou, byla tvorba hrudek v podstatě eliminována a struktura výsledného kompostu se výrazně zlepšila.

Výhledy pro budoucí komerční využití

Přestože závěry výzkumů prezentují měřitelný přínos biouhlu při kompostování, studií je zatím málo. Některé tradiční způsoby měření kvality (stability) kompostu (například poměr C:N) nejsou pro kompost s biouhlem zcela relevantní. Biouhel má rozdílné vlastnosti proti kompostovanému materiálu. Má vysoký poměr C:N, který se nemění během procesu kompostování – na rozdíl od kompostovaného organického materiálu. Biouhel v kompostu může ovlivnit i běžné testy kvality kompostu. Například ve vodě rozpustný uhlík se může adsorbovat do biouhlu. Bylo by tedy vhodné přizpůsobit testování kvality kompostů přítomnosti biouhlu a umožnit tak rozvoj komerčního používání biouhlu jako přísady do kompostování.

Kompostování s biouhlem se začíná objevovat v komerční praxi. Masivní rozšíření ale vyžaduje další studie a vypracování metodik pro praxi.

Každopádně je velmi pravděpodobné, že biouhel má značný potenciál pro výrobu kvalitních kompostů, které nebudou pouze stabilizovanou organickou hmotou s určitou zásobou živin. Budou obsahovat cennou funkční látku, která bude kvalitu půdy pozitivně ovlivňovat nejméně po desetiletí.

A naše doporučení – kompostujte s biouhlem!

Má-li vzniknout opravdu kvalitní kompost, obsahující nejen živiny, ale i kvalitní organickou hmotu a funkční materiál, pak je nezbytné založit kompost s podílem biouhlu. Biouhel během kompostovacího procesu omezuje ztráty živin a snižuje plynné emise. Zároveň vyrovnává pH a poskytuje prostor pro prospěšné mikroorganismy.

Ideálním zdrojem materiálu pro výrobu biouhlu je dřevní hmota a také nadsítná frakce z prosévání hotového kompostu.

Odkazy

1. International Biochar Initiative (IBI) (2014a). Standardized Product Definition and Product Testing Guidelines for Biochar That Is Used in Soil; accessed at http://www.biochar‐ international.org/sites/default/files/IBI_Biochar_Standards_V2%200_final_2014.pdf
2.  Gajalakshmi, S.; Abbasi, S. A. (2008). Solid Waste Management by Composting: State of the Art. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 38:311‐400.
3. Jindo, K., Suto, K., Matsumoto, K., Garcia, C., Sonoki, T. and Sanchez‐Monedero, M.A. (2012). Chemical and biochemical characterization of biochar‐blended composts prepared from poultry manure. Bioresource Technology. 110:396‐404.
4. Dias, B.O., Silva, C.A., Higashikawa, F.S., Roig, A. and Sánchez‐Monedero, M.A. (2010). Use of biochar as bulking agent for the composting of poultry manure: Effect on organic matter degradation and humification. Bioresource Technology. 47:1239‐1246.
5. Fischer, D. and Glaser, B. (2012). Synergism between compost and biochar for sustainable soil amelioration, management and organic waste, in S. Kumer (ed.), Management of Organic Wastes, In Tech, pp 167 – 198.
6. Khan, N., Clark, I., Sánchez‐Monedero, M.A., Shea, S., Meier, S. and Bolan, N. (2013). Maturity indices in co‐composting with biochar. 2nd International Conference on Solid Waste 2013: Innovation in Technology and Management, Hong Kong.
7. Zhang, Lu, and Sun Xiangyang (2014). Changes in physical, chemical, and microbiological properties during the two‐stage co‐composting of green waste with spent mushroom compost and biochar. Bioresource Technology. 171:274 – 284.
8. Wang, C., Lu, H., Dong, D., Deng, H., Strong, P.J., Wang, H. and Wu, W. (2013). Insight into the Effects of Biochar on Manure Composting: Evidence Supporting the Relationship between N2O Emissions and Denitrifying Community. Environmental Science & Technology. 47:7341‐7349.
9. Sonoki, T., Furukawa, T., Jindo, K., Suto, K., Aoyama, M. and Sánchez‐Monedero, M.A. (2012). Influence of biochar addition on methane metabolism during thermophilic phase in composting.   Journal of Basic Microbiology. 52:1‐5.
10. Lopez‐Cano, I., Roig, A., Cayuela, M.L., Alburquerque, J.A., Sanchez‐Monedero, M.A. (2015). Biochar impact on olive mill waste composting. Proceedings of the III International Symposium on Organic Matter Management and Compost Use in Horticulture. Murcia, Spain.
11. Steiner, C., Das, K.C., Melear, N. and Lakely, D. (2010) Reducing Nitrogen Loss During Poultry Litter Composting Using Biochar. Journal of Environmental Quality. 39:1236‐1242.
12. Steiner, C., Melear, N., Harris, K. and Das, K.C. (2011). Biochar as bulking agent for poultry litter composting. Carbon Management. 2:227‐230.
13. Sanchez‐Garcia, M., Alburquerque, J.A., Sanchez‐Monedero, M.A., Roig, A., Cayuela, M.L. (2015). Biochar impact on poultry manure composting. Proceedings of the III International Symposium on Organic Matter Management and Compost Use in Horticulture. Murcia, Spain.
14. International Biochar Initiative (IBI) (2014b). 2013 State of the Biochar Industry; accessed at http://www.biochar‐ international.org/sites/default/files/State_of_the_Biochar_Industry_2013.pdf