KOMPOSTOVÁNÍ ODPADŮ Z VINOHRADNICKÉ PRODUKCE COMPOSTING OF RESIDUAL BIOMASS FROM VITICULTURE PRODUCTION PAVEL ZEMÁNEK, PETR PLÍVA, PATRIK BURG MZLU v Brně, VÚZT Praha - Ruzyně ABSTRACT By composting of materials with high share of still-bottom was checking the technology of composting in strip fill. They had trapezoidal profile with width 2,50 m and highs to the 1,40 m by use of standard agricultural techniques and PKS 2,8 traktor-drawn kompost windrow turner. At the same time were clasification characteristics dig up i.e. efficiency and coefficient of bulkage. KEY WORDS compost, windrow turner performance ÚVOD Nový zákon 321/2004 Sb., o vinohradnictví a vinařství a navazující právní předpisy (vyhláška 323/2004 Sb.) stanovuje povinnosti výrobcům týkající se odstranění vedlejších produktů vznikajících při zpracování nebo výrobě produktů, společně s vedením příslušné evidence v evidenční knize. Jedním z produktů, často našimi pěstiteli doposud nedoceněným, jsou i matoliny. Jejich tradiční likvidace zaoráním do půdy představuje zjednodušené řešení, neboť do půdy se tak dostávají nestabilní složky a jejich přeměna na humusové látky trvá velmi dlouho. Kompostování jako aerobní proces biodegradace organické hmoty mikrobiální činností umožní řízenou formou nově vznikající humnové látky stabilizovat. Při tomto procesu totiž dochází k postupnému rozkladu složitých organických sloučenin jako jsou např. sacharidy, bílkoviny apod. na jednodušší sloučeniny anorganického charakteru. Část látek je během procesu oxidována až na CO2 a H2O. Hlavní podstata kompostování nespočívá v úplném rozkladu jednotlivých vstupních složek, ale v přípravě biologicky stabilizovaného materiálu, nepodléhajícímu dalšímu prudkému rozkladu případně nežádoucím hnilobným procesům. Kompostováním biodegradabilních odpadů ze zemědělství se zabývá mnoho autorů, AMBROŽ (1983), VÁŇA (1996) řešili podmínky stabilizace kompostu, VALINI, MANETI (1990), LACINOVÁ (1995) se zabývali optimalizací poměru C:N pro různé materiály, ŠROUBKOVÁ (1990), ŠŤASTNÝ (1991), BOBRZYK (1998) hodnotili průběhy teplot u zakládek různého složení a různého tvaru. Technickým zajištěním kompostovacího procesu se na Zahradnické fakultě v Lednici zabývali FIC, ŽUFÁNEK a ZEMÁNEK (1994, 1998, 2001). Cílem prací při řešení problematiky kompostování matolin bylo ověřit průběh kompostovacího procesu s využitím dostupných mechanizačních prostředků a traktorového rotorového překopávače kompostu. Experimentální práce probíhaly v areálu firmy AGROSAD Velké Bílovice (1998), AGROPOL Velké Bílovice (1998) a VINOPOL Velké Bílovice (2001).
MATERIÁL A METODY 1) Výpočet receptury zakládky Stejně jako ostatní odvětví rostlinné výroby je i pěstování révy vinné spojeno s produkcí poměrně velkého množství biomasy, kterou lze velmi dobře využít právě při kompostování. Vedle réví po řezu vinic (v závislosti na stáří výsadby, odrůdě a typu vedení činí cca. 3,0 - 4,0 t.ha-1), které je v současnosti zpracováváno nejčastěji drcením přímo v meziřadí vinic, představují materiál vhodný ke kompostování také výlisky z hroznů tzv. matoliny. Z celkového množství zpracovávaných hroznů činí podíl matolin v závislosti na odrůdě, stupni zralosti, použitém lisovacím zařízení, počtu lisovacích cyklů aj. 6 - 21 % (objemová hmotnost 400 - 800 kg.m-3), obsah třapin (stopek) se pohybuje kolem 3 - 5 % (objemová hmotnost 150 - 180 kg.m-3). Tab. 1 uvádí orientační množství třapin a matolin získaných při zpracování hroznů, které lze využít pro kompostování. Tab.1: Orientační podíl třapin a matolin při zpracování hroznů Druh odpadu Hektarový výnos Procentický podíl hroznů [t.ha-1] [%] Třapiny 10,0 3-5 Matolina 10,0 16-21
Množství vzniklého odpadu [t.ha-1] 0,3-0,5 1,6-2,1
Vlhkost se po vylisování pohybuje kolem 35 - 40 % (při objemové hmotnosti 300 350 kg.m-3). Poměr C:N se v čerstvých matolinách pohybuje přibližně na úrovni 40 - 45 : 1. Separací lze z matolin získat 70 - 80 % podíl slupek (hodnota pH slupek se dle odrůdy a stupně zralosti pohybuje v rozmezí 3 - 6) a 20 - 30 % podíl jader. Samotné matoliny mají zrnitou strukturu a jsou dobrým nasávacím materiálem. Na proces kompostování matolin však nepříznivě působí poměrně vysoký podíl suchých jader, která vedle např. 12 - 15 % vlákniny a 13 - 14 % tuku, obsahují také řadu kyselin a silic, které omezují činnost mikroorganismů a neúměrně prodlužují dobu rozkladu. S ohledem na požadovaný poměr C:N = 30 při zahájení kompostovacího procesu a na dostupné suroviny byla zpracována receptura zakládky, mimo matolin byly naváženy vinné kaly, třapiny a zemina. Významnou složkou zakládky byla prasečí kejda, která byla aplikována pomocí automobilové fekální cisterny CAS 10. Výsledné složení zakládky uvádí Tab.2. 2) Založení zakládky Po základním navezení jednotlivých materiálů kompostové zakládky byla prováděna úprava tvaru hromad na požadovanou šířku 2,50 m nakladačem UNC – 060. To přispělo k lepší homogenizaci ještě před I. překopáváním. Původní nesený překopávač PKS 2,8 byl upraven na návěsné provedení a byl agregován s traktorem Z 7211 vybaveným plazivou rychlostí (do 300 m.h-1). Pro sledování byla souprava nasazena na 3 pásových hromadách kompostovacích zakládek o délce 40 m. Zakládky měly přibližně lichoběžníkový profil, o šířce max. 2,50 m, v koruně 1,30 – 1,50 m a s různou výškou od 1,00 - 1,20 m. 3) Sledování parametrů zakládky Objemová hmotnost komponentů byla zjišťována při navážení vážením ložného objemu 0,405 m3. Objemová hmotnost směsi byla zjišťována vždy před a po překopání a to tak, že byla stanovena vážením vždy 5 vzorků materiálu v objemu 0,054 m3 (54 dm3). Pro porovnání jsou v tabulkách uvedeny i teoreticky vypočtené hodnoty objemové hmotnosti směsi. Teplota byla kontrolována denně na 3 stejných místech kontrolní hromady pomocí zapichovacího teploměru. Obsah kyslíku byl zjišťován denně pomocí přístroje OXYCOM ve
3 válcových sondách u dna, ve středu a v horní třetině průřezu zakládky. Výsledky ukazuje graf 1. 4) Sledování parametrů překopávače Výkonnost překopávací soupravy Z 7211 a PKS 2,8 byla vypočtena za vztahu: W02 = 60 . vp . S
[m3.h-1]
kde
vp [m.min-1] je pracovní rychlost překopávací soupravy, stanovená měřením doby překopávání v daném vytýčeném úseku S [m2] je plocha profilu překopávané hromady v daném úseku
Z 5 měření byla stanovena průměrná hodnota výkonnosti včetně směrodatné odchylky.
kde
Koeficient nakypřenosti byl stanoven výpočtem ze vztahu: ρV1 kN = [-] ρV2 ρV1 je objemová hmotnost směsi před překopáním ρV2 je objemová hmotnost směsi po překopání
5) Zhodnocení kvality kompostu U výsledného kompostu byl proveden rozbor, jednotlivé ukazatele byly srovnány s parametry kompostu uváděnými v ČSN 46 5735, Průmyslové komposty. VÝSLEDKY A DISKUZE Tab.2: Složení zakládky - Velké Bílovice (VINOPOL, 2001) Materiál
Podíl [objemová %] 41 12 12 18 17
Matolina Vinné kaly Třapiny Jíl - zemina Kejda Celkem m3 Směs před překop. Směs po překopání Teoreticky vypočtená hodnota pro směs
Objemová hmotnost ρv [kg.m-3] 460 1100 164 1120 1000 660 ± 21 455 ± 14 712
Množství v zakládce [m3] 100 30 30 45 40 245 kN = 1,45
Graf 1: Průběh teploty a obsahu O2 v kontrolních bodech Tab.3: Naměřené a vypočítané parametry překopávače PKS 2,8 (VINOPOL, 2001) Úsek
Délka úseku L [m]
Doba překopání Tp [min]
Pracovní rychlost vp [m.min-1]
Výška vrstvy H [m]
Plocha průřezu S [m2]
1 2 3 4 5
8 8 8 8 8
3,0 3,5 3,2 4,1 3,2
1,77 2,18 2,60 1,50 2,50
1,20 1,10 1,15 0,95 1,00
1,33 1,45 1,35 1,60 1,25
Výkonnost Průměrná soupravy hodnota W02 W02 3 -1 [m .h ] [m3.h-1] 141 190 211 144 188
174 ± 27
V Tab.3 jsou uvedeny výsledky měření parametrů při nasazení překopávače PKS 2,8 v agregaci s traktorem Z 7211 (objemová hmotnost 660 kg.m-3), kdy při šířce hromady 2,50 m dosahovala výška profilu 0,95 - 1,20 m, pracovní rychlost 1,50 - 2,60 m.min-1. Pohyb
soupravy byl plynulý, vypočtená výkonnost soupravy se pohybovala v rozmezí 141 - 211 m3.h-1, průměrná výkonnost 174 ± 27 m3.h-1. Koeficient nakypřenosti dosáhl hodnoty 1,45. U všech tří zakládek bylo nutno před každým překopáváním upravovat šířku hromady na 2,50 m pomocí nakladače nebo traktorové shrnovací lopaty, neboť zrnitý materiál při sléhání zvětšoval šířku hromady. V Tab.4 jsou uvedeny parametry výsledného kompostu. Tab.4: Parametry výsledného kompostu z experimentálních zakládek Znak jakosti
Hodnota dle ČSN 46 5735
Zjištěná hodnota
Vlhkost v %
Od zjištěné hodnoty spalitelných látek do jejího dvojnásobku, avšak min. 40,0 max. 65,0
60 - 62
Spalitelné látky ve vysušeném vzorku v %
min. 25,0
27 – 30
min. 0,60
0,72 - 0,82
Poměr C : N
max. 30 : 1
(31,5 - 35,5) : 1
Hodnota pH
od 6,0 do 8,5
5,4 - 6,4
Nerozpustitelné příměsi v %
max. 2,0
1,7 - 2,0
Homogenita celku v % relativních
± 30
-
Celkový dusík jako N přepočtený na vysušený vzorek v %
ZÁVĚR Výsledky experimentálních prací při kompostování matolin s využitím traktorového rotorového překopávače PKS 2,8 ukazují, že navržená technologie kompostování v pásových hromadách lichoběžníkového průřezu umožňuje biodegradabilní přeměnu. Nutnou podmínkou je dodržení navržené surovinové skladby a spolehlivé překopávání zakládky v celém profilu. Kompostování matolin má velkou výhodu v tom, že matolina je zrnitý, homogenní materiál a proto není nutno využívat drtič. Zároveň představuje dosti nasákavý materiál, který po vhodném doplnění o slámu a zeminu je schopen absorbovat potřebné množství kejdy pro úpravu poměru C:N. S výjimkou překopávače kompostu lze kompostovací proces zcela zabezpečit pomocí standardních mechanizačních prostředků dostupných v každém zemědělském podniku. Informace uvedené v tomto příspěvku jsou součástí výsledků řešení výzkumného projektu MZe QF3148 "Přeměna zbytkové biomasy zejména z oblasti zemědělství na naturální bezzátěžové produkty, využitelné v přírodním prostředí ve smyslu programu harmonizace legislativy ČR a EU˝. POUŽITÁ LITERATURA AMBROŽ, Z.: Zemědělská mikrobiologie (Speciální část pro pěstitele a zahradníky), skriptum VŠZ v Brně, 1983, s. 71 - 75 BOBRZYK, D.: Kompostování zahradnických odpadů jako řízený proces. Diplomová práce, ZF MZLU v Brně, 1998
FIC, V., ŽUFÁNEK, J., ZEMÁNEK, P.: Zpráva z I.etapy ověřování a ekonomického vyhodnocení kompostovací linky (pro kompostování zbytků z vinic a výroby vína), Vinopol Velké Bílovice 1994, 15 s. 17 obr. LACINOVÁ, Z.: Kompostování, VÚRV Praha - Ruzyně, 1995 PLÍVA, P., ALTMAN, V., JELÍNEK, A., KOLLÁROVÁ, A.: "Technika pro kompostování v pásových hromadách". Praha - VÚZT, 2005. 72 s. ISBN 80-86884-02-3 ŠROUBKOVÁ, E.: Zemědělská mikrobiologie (Speciální část pro fytotechnický obor), skriptum VŠZ v Brně, 1990, s. 61 - 65 ŠŤASTNÝ, M.: Mechanizace kompostování. Studie VTR, Zemědělská technika, 1991, č.1 VALLINI,G., MANETTI, P.: Green composting. Biocycle 1990, 31:6, s. 33-35 VÁŇA, J.: Optimalizace procesu kompostování. Sborník referátů - Komposty, biohnojiva, biopreparáty, Deštné v Orlických Horách, 1996, s. 6 - 8 SOUHRN Traktorový rotorový překopávač kompostu PKS 2,8 byl sledován při překopávání kompostových zakládek s převahou matolin. Byla sledována pracovní rychlost při překopávání s průřezem o šířce 2,50 m a výšce 1,10 m a celkový průběh překopávání. Zároveň byla sledována objemová hmotnost zakládky před a po překopání. Z naměřených hodnot byla stanovena průměrná výkonnost překopávací soupravy, která dosahovala 174 ± 27 m3.h-1. Objemová hmotnost směsi před překopáním byla 6 kg.m-3 a po překopání 455 kg.m-3. Koeficient nakypřenosti, který je základním ukazatelem překopávací schopnosti rotoru, dosáhl hodnoty 1,45. Výsledky prací při kompostování matolin s využitím traktorového rotorového překopávače PKS 2,8 ukazují, že navržená technologie kompostování v pásových hromadách lichoběžníkového průřezu umožňuje biodegradabilní přeměnu. KLÍČOVÁ SLOVA kompost, matoliny, výkonnost překopávače, koeficient nakypřenosti KONTAKTNÍ ADRESA Doc. Ing. Pavel Zemánek, Ph.D., Ing. Patrik Burg, Ph.D. Mendelova zemědelské a lesnická univerzita v Brně, Zahradnická fakulta, Ústav zahradnické techniky, 17. listopadu 1a, 690 02 Břeclav Ing. Petr Plíva, CSc. Výzkumný ústav zemědělské techniky Drnovská 507, 161 01 Praha 6 - Ruzyně
