Παραγωγή κόμποστ από ζυμώσιμα οικιακά απορρίμματα - Ζγκούρη, Σοφία (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Οργανικής Χημικής Τεχνολογίας, 2018)
Η ευρωπαϊκή νομοθεσία έχει προχωρήσει στην έκδοση κανονισμών, δηλαδή δεσμευτικών νομοθετικών πράξεων για τα κράτη μέλη της ΕΕ, σχετικά με τη διαχείριση των στερεών αποβλήτων. Στα πλαίσια εφαρμογής των παραπάνω κανονισμών έχει παρατηρηθεί μια ανανέωση του ενδιαφέροντος για τη βιολογική επεξεργασία στερεών αποβλήτων. Οι μέθοδοι διαχείρισης που χρησιμοποιούνταν παλιότερα (απόθεση, υγειονομική ταφή) τείνουν να περιοριστούν. Αντίθετα, η ελεγχόμενη αερόβια κομποστοποίηση (βιοσταθεροποίηση) προκύπτει ως μια από τις πιο επικρατούσες μεθόδους διαχείρισης στερεών αποβλήτων, που συμπνέει με τους πυλώνες της κυκλικής οικονομίας (sustainability). Σημαντικές ποσότητες οργανικών αποβλήτων μετά από Διαλογή στην Πηγή (ΔσΠ) κομποστοποιούνται σε πολλές Ευρωπαϊκές χώρες, ενώ παράλληλα αυξάνει και η χρήση της αναερόβιας χώνευσης. Το παραγόμενο κομπόστ από διαλεγμένα στην πηγή οργανικά διατίθεται χωρίς πρόβλημα στην αγορά. Η κομποστοποίηση βασίζεται στην παρουσία, ανάπτυξη και διαδοχή ενός μεγάλου πλήθους και ειδών μικροοργανισμών, υπό κατάλληλες συνθήκες, οι οποίοι βιοοξειδώνουν τις οργανικές ενώσεις παράγοντας διοξείδιο του άνθρακα, νερό και θερμότητα, ενώ το τελικό προϊόν που απομένει αποτελεί εδαφοβελτιωτικό απαλλαγμένο από παθογόνους μικροοργανισμούς, είναι βιολογικά σταθεροποιημένο, με υψηλή περιεκτικότητα σε οργανική ουσία και αξιόλογο ποσοστό θρεπτικών στοιχείων, κυρίως άζωτο, φώσφορο και κάλιο. Για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας της κομποστοποίησης, οι μικροοργανισμοί απαιτούν συγκεκριμένες συνθήκες, η παρέκκλιση των οποίων μπορεί να επηρεάσει έως και σταματήσει την διαδικασία. Οι σημαντικότεροι παράμετροι είναι τα υλικά προς κομποστοποίηση (υποστρώματα) , ο αρχικός και τελικός λόγος άνθρακα/αζώτου (λόγος C/N) με ιδανικό εύρος τελικού 25/1 έως 30/1, η υγρασία 35% - 60%, το pH 6 έως 8.5 και η κοκκομετρία των υλικών. Επίσης σημαντική παράμετρος είναι και η διακύμανση της θερμοκρασίας κατά τη διαδικασία, καθώς από αυτή εξαρτώνται άμεσα τα είδη και το πλήθος των μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κάθε φάση. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας χρησιμοποιήθηκε ως υπόστρωμα βιοσταθεροποίησης για κομποστοποίηση ένα καινοτόμο προϊόν βιομάζας το Forbi – Food Residue Biomass. To Forbi είναι αποτέλεσμα επεξεργασίας (τεμαχισμός και ξήρανση) οικιακών απορριμμάτων, διαλεγμένων στην πηγή, στο Δήμο Χαλανδρίου, στα πλαίσια εφαρμογής του Ευρωπαϊκού πιλοτικού προγράμματος Waste4Think. Εξετάστηκε η διαδικασία της αερόβιας χώνευσης σε οικιακό κομποστοποιητή όγκου 280 L, κλειστού τύπου κατασκευασμένου από 100% ανακυκλωμένο υλικό (ΡΡ). Ο αερισμός και η ομογενοποίηση του υλικού επιτεύχθηκαν με χειροκίνητη ανάδευση. Επιπλέον, οι αισθητήρες καταγραφής θερμοκρασίας τοποθετήθηκαν στον κύριο όγκο του υλικού. Ως υποστρώματα προς κομποστοποίηση χρησιμοποιήθηκαν σκέτο Forbi για τη μία σωρό και forbi με κλαδέματα κήπου σε αναλογία 62,5% forbi - 31,25 % κλαδέματα για τη 2η σωρό. Και στις 2 σωρούς προστέθηκαν 5 kg ώριμου κόμποστ από προηγούμενες κομποστοποιήσεις που είχαν λάβει χώρα στο Εργαστήριο Οργανικής Χημικής Τεχνολογίας. Τέλος, εξετάστηκε η κομποστοποίηση μιας σωρού με σκέτα κλαδέματα κήπων και ώριμο κόμποστ, οποία όμως δεν έφτασε ποτέ σε θερμοφιλικές συνθήκες . Η θερμόφιλη φάση της κομποστοποίησης του forbi (T > 45oC) διήρκησε 73 μέρες , με μέγιστη θερμοκρασία 67,6 ͦC . Η σωρός διατήρησε θερμοκρασία άνω των 55 oC για χρονικό διάστημα 37 ημερών, που εξασφαλίζει την υγειονοποίηση του κόμποστ. Η θερμόφιλη φάση της 2ης ανάμεικτης σωρού (forbi&κλαδέματα) διήρκησε 69 μέρες και έπιασε μέγιστη θερμοκρασία 70,8 ͦC. Η σωρός αυτή κράτησε θερμοκρασία άνω των 55 ͦC για 53 ημέρες. Τέλος , η 3η σωρός με τα κλαδέματα δεν ανέβασε θερμοκρασία πάνω από 30 ͦC , οπότε θεωρείται πως δεν ολοκληρώθηκε η διαδικασία της βιοσταθεροποίησης. Καθ’ όλη τη διάρκεια της κομποστοποίησης των σωρών μετρούνταν και ελέγχονταν η υγρασία του σωρού, η οποία με προσθήκη νερού διατηρούνταν στο επιθυμητό ποσοστό 35%. Επιπλέον καταγράφονταν φυσικοχημικές ιδιότητες όπως το pH, η αγωγιμότητα , τα ολικά στερεά (Total Solids – TS) , τα πτητικά στερεά (Volatile Solids – VS). Πραγματοποιούταν δειγματοληψία σε εβδομαδιαία βάση από τις σωρούς στη διάρκεια εξέλιξης της βιοσταθεροποίησης , και τα δείγματα αποθηκεύονταν στο ψυγείο στους 4 ͦC για μελλοντικές αναλύσεις. Πραγματοποιήθηκαν χημικές αναλύσεις στα δείγματα , για παρακολούθηση της τάσης του αζώτου (ΤΚΝ , αμμωνιακά) και του ολικού οργανικού άνθρακα (TOC) από την αρχή μέχρι τη φάση της ωρίμανσης, για καθένα από τα 2 κόμποστ. Επιπλέον μετρήθηκε η περιεκτικότητα των τελικών προϊόντων σε κάλιο, φώσφορο και βαρέα μέταλλα και διεξήχθησαν και κάποια τεστ φυτοθρεπτικότητας. Tα 2 κόμποστ είχαν πτητικά στερεά μεταξύ 75% και 80% στο τέλος της βιοσταθεροποίησης , ξεκινώντας από το 90% . Επιπλέον , τα ώριμα κόμποστ ήταν ελαφρώς αλκαλικά με pH λίγο κάτω από το 9, και με ελαφρά αυξημένη ηλεκτρική αγωγιμότητα μεταξύ 6 και 7 mS/cm. Ο λόγος C/N είναι αρχικά 20% για το 1ο κόμποστ (forbi) και 15,9% για το 2ο κόμποστ (forbi&prunings). Τα ώριμα κόμποστ έχουν τελικό λόγο C/N 6,2 και 7,3 το 1ο και το 2ο κόμποστ αντίστοιχα .Όσον αφορά την περιεκτικότητα σε βαρέα μέταλλα , τα ώριμα κόμποστ ήταν εντός των ορίων που θέτει η ΕΕ. Επιπλέον , τα 2 κόμποστ παρουσίασαν καλή περιεκτικότητα σε φώσφορο σε συμφωνία με το κόμποστ εμπορίου , αλλά αρκετά αυξημένη περιεκτικότητα σε άζωτο (%ΤΚΝ), κάλιο και νάτριο. Τα τελικά προϊόντα είναι καλές πηγές ασβεστίου για το χώμα, ενώ παρατηρούνται και ελαφρά ανεβασμένες τιμές μαγνησίου σε σχέση με τη βιβλιογραφία. Επιπλέον , η τελική περιεκτικότητα σε αμμωνιακό άζωτο είναι αρκετά υψηλή και για τα 2 κόμποστ. Τα τεστ φυτοθρεπτικότητας έδειξαν πως η φυτοθρεπτικότητα των κόμποστ βελτιώνεται με τη πάροδο του χρόνου και πως το κόμποστ με υπόστρωμα forbi&κλαδέματα ωρίμασε πιο γρήγορα σε σχέση με το κόμποστ του forbi. Οστώσο , και τα 2 τελικά προιόντα κρίθηκαν ώριμα με βάση το τεστ φυτοθρεπτικότητας. Συμπερασματικά , για μελλοντική εφαρμογή του forbi σε συστήματα κομποστοποίησης , προτείνεται η χρήση του ως υλικό συγκομποστοποίησης αφού προέκυψε καλύτερο σταθερότερο και πιο ώριμο τελικό προϊόν συγκομποστοποίησης σε σύγκριση με το σκέτο forbi. Τέλος , ως μελλοντική έρευνα, προτείνεται η χρήση forbi σε συνδυασμό με υλικό υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα , για μεγαλύτερο αρχικό λόγο C/N.