Mendelova univerzita v Brně

Mendelova univerzita v Brně Zahradnická fakulta v Lednici

Hodnocení parametrů kompostovacího procesu při kompostování matolin Diplomová práce

Vedoucí diplomové práce:

Vypracovala:

Doc. Ing. Patrik Burg, Ph.D.

Bc. Alena Dvořáčková, DiS

Lednice 2014

Zadání diplomové práce

Prohlášení: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Hodnocení parametrů kompostovacího procesu při kompostování matolin vypracovala samostatně a veškeré použité prameny a informace uvádím v seznamu použité literatury. Souhlasím, aby moje práce byla zveřejněna v souladu s § 47b zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách ve znění pozdějších předpisů a v souladu s platnou Směrnicí o zveřejňování vysokoškolských závěrečných prací. Jsem si vědoma, že se na moji práci vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., autorský zákon, a že Mendelova univerzita v Brně má právo na uzavření licenční smlouvy a užití této práce jako školního díla podle § 60 odst. 1 autorského zákona. Dále se zavazuji, že před sepsáním licenční smlouvy o využití díla jinou osobou (subjektem) si vyžádám písemné stanovisko univerzity, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity, a zavazuji se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla, a to až do jejich skutečné výše.

V Lednici, dne 8. 5. 2014

Podpis:

Poděkování: Děkuji Doc. Ing. Patriku Burgovi, Ph.D. za odborné vedení, rady a pomoc při psaní diplomové práce.

Obsah 1. Úvod.............................................................................................................................. 9 2. Cíl práce ...................................................................................................................... 10 3. Literární přehled ......................................................................................................... 11 3.1 Biologicky rozložitelný odpad .............................................................................. 11 3.1.1 Výlisky z hroznů – matoliny.......................................................................... 11 3.1.2 Zelinářské odpady .......................................................................................... 12 3.1.3 Sláma ............................................................................................................. 13 3.1.4 Dřevní štěpka ................................................................................................. 14 3.1.5 Chlévský hnůj ................................................................................................ 15 3.1.6 Cukrovarnické řízky ...................................................................................... 16 3.2 Kompostování ....................................................................................................... 16 3.2.1 Faktory ovlivňující kompostovací proces ...................................................... 18 3.2.2 Fáze kompostování ........................................................................................ 21 3.2.3 Cizorové látky při kompostování ................................................................... 23 3.3 Zařízení a technologie využívaná při řízeném kompostování .............................. 25 3.3.1 Komunitní kompostování v kompostérech .................................................... 25 3.3.2 Kompostování v pásových hromadách .......................................................... 26 3.3.3 Kompostování v bioreaktorech ...................................................................... 29 4. Materiál a metody ....................................................................................................... 31 4.1 Výběr pokusného stanoviště ................................................................................. 31 4.2 Výběr a charakteristika kompostérů ..................................................................... 31 4.3 Surovinová skladba kompostových zakládek ....................................................... 32 4.4 Měřící aparatura .................................................................................................... 33 4.5 Metoda zjišťování objemové hmotnosti ............................................................... 35 4.6. Metoda stanovení obsahu živin............................................................................ 36

4.6.1 Stanovení N u kompostu ................................................................................ 36 4.6.2 Stanovení Ca, K, Mg u kompostu .................................................................. 36 4.6.3 Stanovení P u kompostu ................................................................................ 36 4.7 Metody statistického vyhodnocení ....................................................................... 36 4.8 Bilance kompostovatelných odpadů a návrh kompostárny .................................. 37 5. Výsledky práce ........................................................................................................... 38 5.1 Výběr pokusného stanoviště ................................................................................. 38 5.2 Sestavení a návrh receptur zakládek ..................................................................... 38 5.3 Výsledky teplotního průběhu v experimentu zakládek......................................... 43 5.3.1 Způsob měření ............................................................................................... 43 5.4 Výsledky měření vlhkosti v experimentálních zakládkách .................................. 46 5.5 Výsledky stanovení objemové hmotnosti ............................................................. 48 5.6 Výsledky stanovení obsahu živin a pH kompostu ................................................ 49 5.7 Bilance odpadů a návrh kompostárny................................................................... 50 5.8 Bilance odpadů v k. ú.: 694142 – Mikulčice ....................................................... 51 5.8.1 Identifikační údaje stavby: ............................................................................. 52 5.8.2 Základní charakteristika stavby a její užívání................................................ 52 5.8.3 Kompostovací jednotka ................................................................................. 53 5.8.4 Dodržení obecných požadavků ...................................................................... 54 5.8.5 Technologické zabezpečení provozu ............................................................. 55 5.9 Parametry navržené plochy kompostárny ............................................................. 55 5.10 Ekonomická studie kompostárny ........................................................................ 57 6. Diskuze ....................................................................................................................... 60 7. Závěr ........................................................................................................................... 64 8. Souhrn ......................................................................................................................... 65 9. Literatura ..................................................................................................................... 66 10. Přílohy....................................................................................................................... 70

Seznam obrázků, tabulek a grafů

Obrázek 1 : Štěpka ……………………………………………………………….…… 14 Obrázek 2: Sankeyuv diagram ........................................................................................ 17 Obrázek 3- teplota kompostování ................................................................................... 20 Obrázek 4- teplotní průběh kompostování...................................................................... 22 Obrázek 5- komunitní kompostér ................................................................................... 26 Obrázek 6- kompostování v pásových zakládkách ......................................................... 27 Obrázek 7 – překopávač kompostu nesený..................................................................... 28 Obrázek 8- Kombinovaný bioreaktor ............................................................................. 29 Obrázek 9 – kompostér o objemu 600 l .......................................................................... 32 Obrázek 10- čelní nožová sekačka píce (Sečkovice) ...................................................... 33 Obrázek 11- tyčový teploměr zn. PFEUFFER ............................................................... 34 Obrázek 12 – uložení měřiče vlhkosti zn. VIRRIB ........................................................ 35 Obrázek 13- umístění kompostérů v zahradě ................................................................. 38 Obrázek 14 – vážení matolin .......................................................................................... 42 Obrázek 15- cukrovarnické řízky a kukuřičná sláma ..................................................... 42 Obrázek 16- zakládka I – promíchání surovin před založením do kompostéru ............. 43 Obrázek 17- nasávací území a umístění kompostárny.................................................... 53

Graf 1-procentuální zastoupení surovi u zakládky I. ...................................................... 39 Graf 2- procentuální zastoupení surovin u zakládky II. .................................................. 40 Graf 3- procentuální zastoupení surovin u zakládky III. ................................................ 41 Graf 4- vývoj terplot v zakládce I. .................................................................................. 44 Graf 5- vývoj teplot v zakládce II. .................................................................................. 44 Graf 6- vývoj teplot v zakládce III. ................................................................................. 45 Graf 7- Společný graf vývoje teplot v zakládce I až III. ................................................. 45 Graf 8 – vlhkost zakládky I............................................................................................. 46 Graf 9- vlhkost zakládky II ............................................................................................. 47 Graf 10- vlhkost zakládky III.......................................................................................... 47 Graf 11- společný graf sledování vlhkosti ...................................................................... 48 Graf 12- počáteční a konečné hodnoty objemové hmotnosti u zakládek I až III. .......... 49

Tabulka 1- poměry C:N u vybraných druhů odpadů ...................................................... 19 Tabulka 2- limitní hodnoty cizorodých látek .................................................................. 23 Tabulka 3- teplota a doba hygienizace pro vybrané odpady a technologie .................... 24 Tabulka 4- kontrola účinnosti hygienizace ..................................................................... 24 Tabulka 5- četnost kontrolních výstupů.......................................................................... 24 Tabulka 6 – Rozměrové parametry pásových hromad ................................................... 29 Tabulka 7-procentuální zastoupení surovin u zakládky I. .............................................. 39 Tabulka 8- procentuální zastoupení surovin u zakládky II. ............................................ 40 Tabulka 9- procentuální zastoupení surovin u zakládky III. .......................................... 41 Tabulka 10- objemová hmotnost, průměr a směrodatná odchylka u zakládek I až III. .. 49 Tabulka 11 – výsledky stanovení obsahu živin a pH...................................................... 50 Tabulka 12 – bilance ploch v k. ú. Mikulčice ................................................................. 51 Tabulka 13 – bilance BRO.............................................................................................. 52 Tabulka 14- náklady na provoz strojů ............................................................................ 58 Tabulka 15- roční odpisy strojů ...................................................................................... 58 Tabulka 16- celkový přehled N v Kč za rok ................................................................... 59

1. Úvod

Kompostování svou historií sahá až do doby před dvěma tisíci lety, kdy v zemědělské příručce popsal římský učenec Columella, jak mají být odpady ze zemědělství míchány, vrstveny a překopávány tak, aby mohly být dále využívány jako organické hnojivo. Kompostování lze charakterizovat jako přirozený biologický proces, kdy z organických látek za přístupu vzduchu a při vlivu živých organismů vzniká stabilní organický produkt. Na výhody tohoto přirozeného procesu se však v minulosti téměř zapomnělo, ale uvědomění si důležitosti ekologie a legislativa bránící znečišťování navrátila kompostování zpět. Kompostování přináší řadu výhod, jako je zvýšení obsahu humusu v půdě, což příznivě ovlivňuje půdní úrodnost, která byla v minulosti vlivem zemědělské velkovýroby snižována. Při kompostování totiž probíhá přeměna organických látek stejným způsobem jako v půdě, ale tento proces můžeme technologicky ovládat a tím získat co největší množství humusu v co nejkratším čase. V kompostérech je možné vytvořit lepší podmínky pro rozvoj mikroorganismů a tím dosáhnout až desetkrát většího počtu mikroorganismů ve srovnání s půdou. Při kompostování dochází k přirozené recyklaci, kdy se biologický materiál vrací zpět na začátek biologického procesu. Zájem zemědělců o kompost a o kompostování dosáhl svého maxima v osmdesátých letech minulého století, kdy výroba kompostů byla dotována státem a zemědělským závodům byl kompost poskytován za velmi výhodnou cenu. Kompostování bioodpadů je možno považovat za jednu z technologií přispívajících k trvale udržitelnému životu na této planetě. Tato technologie minimalizuje vznik skleníkového plynu metanu vznikajícího při skládkování a vyrobený kompost trvale zabezpečuje úrodnost půdy. V podmínkách regionu Jižní Moravy sehrává významnou roli produkce odpadů vznikajících z pěstování révy vinné a z výroby vína. Podstatný podíl z těchto odpadů tvoří matoliny. Tato práce se proto bude zabývat ověřením možnosti využití matolin jako komponentu

přidávaného

do

kompostů

kompostovacího procesu.

9

a

vyhodnocením

parametrů

tohoto

2. Cíl práce

Cílem diplomové práce je hodnocení průběhu kompostovacího procesu u zakládek s různým podílem matolin (výlisků hroznů). Pro modelové území bude zpracována bilance odpadů, stanovena plocha potřebná pro kompostování včetně kalkulace nákladů na výrobu kompostu.

10

3. Literární přehled

3.1 Biologicky rozložitelný odpad

Biologicky rozložitelným odpadem lze nazývat odpad, který pochází ze zemědělské, zahradnické a lesnické produkce, dále odpad z potravinářského a textilního průmyslu, ze zpracování dřeva a kůže, také čistírenské a vodárenské kaly a komunální bioodpady. Jsou to odpady, které podléhají aerobnímu nebo anaerobnímu rozkladu. Biologicky rozložitelné odpady dle analýz tvoří 30-40 % tuhého komunálního odpadu v celé Evropě. Problematiku biologicky rozložitelných odpadů řeší Směrnice Rady 1999/31/ES o skládkách odpadů. Evropská Unie stanovuje přísné technické požadavky na skládky s cílem předcházet nebo maximálně omezit negativní účinky skládkování těchto odpadů na životní prostředí, zejména na půdu, vodu, ovzduší a lidské zdraví. Povědomí o důležitosti ekologie a legislativa bránící ukládání odpadů na skládky vrátila kompostování do popředí coby technologii přispívající k trvale udržitelnému životu na Zemi. Biologicky rozložitelné odpady můžeme rozdělit dle druhů na: 

odpady ze zemědělské činnosti, které představují odpady z rostlinné výroby a živočišné výroby



odpady z potravinářského průmyslu



kaly z čistíren odpadních vod



ostatní druhy biologicky rozložitelných odpadů

3.1.1 Výlisky z hroznů – matoliny

Pěstování révy vinné je spojeno s produkcí poměrně velkého množství biomasy, kterou lze poměrně dobře využívat při kompostování. Materiálem, který se ukázal vhodným ke kompostování, jsou kromě réví i matoliny, které jsou významným druhem zahradnického odpadu. Matoliny tvoří cca 25 % semen z celkového jejich objemu. Semena obsahují řadu 11

kyselin a silic, což způsobuje omezení mikrobiální činnosti, která způsobuje jejich rozklad. Z důvodu dlouhého rozkladu, klíčení jader a k nepříznivému poměru C:N se nedoporučuje přímá aplikace na povrch pozemku a následné zaorání. Při jejich kompostování dochází k postupnému rozkladu složitých organických sloučenin, jako jsou např. sacharidy, bílkovin apod. na jednodušší sloučeniny anorganického charakteru. Aby byl dosažen požadovaný poměr C:N musí se přidat sláma, seno, prasečí kejda a podobné komponenty. Zrnitá struktura matolin je ideálním nasávacím materiálem pro tekuté odpady. Poměr C: N je v čerstvé hmotě v poměru 28 až 30: 1, objemová hmotnost 400 až 500 kg.m-3, průměrná vlhkost 65 až 87 %, spalitelné látky 78 až 92 % sušiny a N 0,5 až 1,7 % sušiny. (ZEMÁNEK a kol. 2010) Testováním matolinových kompostů se zabývá i mnoho zahraničních autorů, kdy např. ve Španělsku testovali rostliny pro stanovení vhodnosti matolinových kompostů jako součásti růstového média. Bylo založeno 5 matolinových kompostů o různém složení, které měly velký podíl organické hmoty (>90 %), nízkou elektrickou vodivost a pH mezi 7-8. Byly provedeny různé chemické a biochemické analýzy, při nichž byla zjištěna vyšší stabilita kompostů při delší době kompostování. Za účelem stanovení vhodnosti kompostů jako složek substrátů byly komposty smíchány s rašelinou nebo obchodním substrátem v poměrech (25 % a 50 %.). Žádné nepříznivé dopady odvozené z používání kompostovaných matolin nebyly pozorovány a výsledky ukázaly, že 4 z pěti matolinových kompostů by byly vhodné jako součásti růstového média testovaných rostlin. (PARADELO., et al. 2012)

3.1.2 Zelinářské odpady

Tyto odpady vznikají při finálním zpracování zeleniny. U kořenové zeleniny jsou to veškeré nadzemní části, nebo poškozené kořeny, u plodové zeleniny je to nať, kořeny, listy, plevelné rostliny a u košťálové zeleniny listeny, košťály, kořeny a další nezpracovatelný podíl. Tyto odpady zůstávají po sklizni většinou na povrchu pozemku, kde se většinou zaorají. Jejich kompostování se provádí v případě, když se jejich konečná úprava prování na 12

zpracovatelské lince, kde se zároveň odděluje další nepoužitelný podíl. Mají příznivý poměr C:N, který závisí na druhu materiálu. Materiál není nutno drtit a v zakládce kompostu je nutno dodržovat stanovenou vlhkost z důvodu vyššího podílu dužnatých listů. (ZEMÁNEK a kol., 2010) Poměr C: N je v poměru 35 až 50 : 1, vlhkost 30 až 60 %, spalitelné látky 85 % sušiny, N 1,5 až 2,5 % sušiny. Tyto odpady hrají významnou roli při kompostování, protože jsou tvořeny různorodými materiály. Při kompostování je vhodné k zelinářským odpadům přidat štěpky, kejdu, piliny, slámu a jiné komponenty. (ZEMÁNEK a kol., 2010) Mnohé látky, které mají jednostranné složení, nelze samostatně kompostovat, nýbrž jen ve směsi s jinými látkami. Při kompostování platí určité zásady a to, že zelená hmota se přednostně míchá se slamnatou, čerstvá se starou a vláknitá s mazlavou. Tím se vyrovnají nepříznivé vlastnosti jednotlivých látek a vytvoří se příznivé podmínky pro kompostování. (KALINA, 2004)

3.1.3 Sláma

Kompostovat se dá veškerý materiál rostlinného původu, který podléhá mikrobiálnímu rozkladu. Mezi takový materiál patří i sláma, která je v kompostech využívána hlavně jako výborný nasávací komponent pro kejdu. Při přípravě slámového kompostu se musí sláma nejprve podrtit a provlhčit. Takto připravená sláma se vrství se zeminou nebo se zralým kompostem. Přínosem je přidání i jiné zelené hmoty. Po zhruba šesti měsících kompostování vzniká kvalitní kompost, který se podílí na zvýšení obsahu trvalého humusu v půdě, který se každoročně spotřebovává mineralizačními pochody. (HRADIL, 2009) Poměr C: N je v poměru 60 až 110 : 1, vlhkost je 13 až 16 %, spalitelné látky 94 až 96% sušiny, N 0,4 až 0,6 % sušiny. Z důvodu kompostování nevykazuje žádné nevhodné vlastnosti. Její význam však spočívá hlavně ve fyzikálních vlastnostech, díky kterým je kompostovaný materiál vhodně provzdušněný.

13

3.1.4 Dřevní štěpka

Důležitým biologicky rozložitelným odpadem, který vzniká ve vinohradnických oblastech je réví, což je odpadní dřevo po řezu vinic. Množství tohoto odpadu závisí na odrůdě, stáří keře a hlavně na typu vedení. Réví je možno charakterizovat jako prut, který má tloušťku 10 až 20 mm a vlhkost 30 až 45 %. Při počtu 3000 až 4500 keřů na ha, při průměrném množství vznikajícího réví 0,45 až 0,70 kg na keř, to představuje 1,8 až 2,8 tun réví na hektar. Dříve bylo réví ve vinicích spalováno, což je v dnešní době v rozporu se Zákonem o ochraně ovzduší. Většina réví je drcena přímo ve vinici a tím vrácena zpět do půdy, část réví se může použít jako komponent do kompostů. V ČR je velké množství cca 22 tis. ha ovocných sadů, které jsou taky významným zdrojem odpadního dřeva, které každoročně vzniká při výchovných a udržovacích zásazích. Množství odpadního dřeva se u jednotlivých výsadeb značně liší, ale nespornou výhodou je, že jako zdroj využitelné energie je rovnoměrně rozmístěno po celém území ČR. Z 1 ha ovocných sadů lze průměrně získat 0,6 až 8 tun odpadu, který má běžnou tloušťku 10 až 100 mm. (ZEMÁNEK a kol., 2010) Významným dílem se na produkci dřevní štěpky podílí i lesní těžba. Jedná se zde o strojově zpracované těžební zbytky a kmínky z probírek na délku 50 až 250 mm. Obsah vody bezprostředně po těžbě dosahuje více než 55 % a objemová hmotnost se pohybuje okolo 300 kg.m3-1. Tato štěpka se uplatňuje v kompostování velmi málo, protože její význam spočívá hlavně jako palivo, kdy se jedná o zcela čistý a obnovitelný zdroj energie. (STUPAVSKÝ a kol., 2010)

Obrázek 1- štěpka

(CZ BIOM)

14

Na obrázku vlevo je dřevní štěpka vyrobená nožovým štěpkovačem a na obrázku vpravo je štěpka vyrobená kladivovým drtičem. Poměr C: N u dřevní štěpky je dle druhu 100 až 200 : 1, vlhkost 30 až 35 %, spalitelné látky 96 – 98 % sušiny, N 0,0 – 0,2 % sušiny. Mikrobiologická přeměna dřevní štěpky je dlouhodobější proces a to hlavně pro zelenou štěpku pocházejících z jehličnatých dřevin obsahujících pryskyřici. Dřevní štěpka při kompostování má důležitou roli hlavně pro své vhodné fyzikální vlastnosti, díky kterým zajišťuje pórovitost a vhodnou vzdušnost kompostované zakládky. Také spolu s pilinami, slámou a hoblinami tvoří dobrý nasávací komponent pro kejdu. Nejvhodnější velikost jednotlivých segmentů štěpky je maximálně do 5 cm3, čím menší velikost, tím účinněji probíhají biologické procesy. Výroba dřevní štěpky je podmíněna mechanizací výroby. (KULÍK, 2011)

3.1.5 Chlévský hnůj

K nejdůležitějším BRO ze živočišné výroby patří chlévská mrva (hnůj), močůvka, kejda a hnojůvka. Jejich význam spočívá v obsahu cenných organických látek, jako je celulóza, hemicelulóza, lignin, sacharidy, aminokyseliny, bílkoviny, auxiny apod., minerálních živin jako je N, P, K, Ca, Mg apod., mikroorganismů a růstových látek. Chlévský hnůj je složený z čerstvé směsi podestýlky a tekutých výkalů hospodářských zvířat, kdy po správné fermentaci se stává cenným hnojivem. Jeho nejefektivnější způsob využití je přímá aplikace do půdy. Kompostování chlévského hnoje je pracnější a podstatně nákladnější. (ZEMÁNEK a kol., 2010) Chlévský hnůj v surovinové skladbě kompostových zakládek zajišťuje rychlejší nastartování kompostovacího procesu. Přidáním zeminy se organická hmota naváže na jílovité minerály, čímž vzniká vysoce kvalitní humus. (KUCHAŘÍKOVÁ, 2007)

15

3.1.6 Cukrovarnické řízky

Řepné řízky vznikají během procesu extrakce cukru z cukrové řepy. Jsou složeny převážně ze sacharidů, jako je celulóza (22 až 30 %), hemicelulóza (24 až 32 %), pektinové látky (24 až 32 %) a lignin (4 až 6 %). Zbytková sacharóza tvoří 1 až 4 % a zbytek je tvořen bílkovinami (8,5 %) a popelem (4,2 %). Zejména nízký obsah ligninu, který není biologicky příliš rozložitelný, zvyšuje výhodnost biologického zpracování cukrovarnických řízků. Tradiční způsob jejich využití však spočívá hlavně ve zkrmování hospodářskými zvířaty. (MÁCA a kol., 2012)

3.2 Kompostování

Kompostování zbytkové biomasy je z celospolečenského hlediska nejpřirozenější a ekologicky nejvhodnější způsob přeměny a zhodnocování tohoto materiálu. Kompostovací proces významně zrychlí zetlení zpracovávané biomasy a vytvoří materiál důležitý pro zlepšování půdních vlastností. (PLÍVA, 2005) Kompostování je přirozená biochemická přeměna, při které vzniká z organických látek v aerobních podmínkách a vlivem činnosti mikroorganismů stabilní organický produkt. Výsledkem tohoto procesu je přeměna nestabilních přírodních surovin ve stabilní hnojivo. Při tomto procesu dochází ke snížení objemu, hmotnosti a vody za zvýšené teploty. Tento proces nám znázorňuje následující rovnice: Organické látky + O2 + mikroorganismy = kompost + CO2 + H2O + teplo Biochemickou degradaci můžou doprovázet i některé další reakce jako je oxidace nebo hydrolýza. Produkty hydrolýzy – aminokyseliny, monosacharidy a alifatické alkoholy se částečně přeměňují za vývinu tepla na organické kyseliny (octovou, máselnou, propionovou) a oxid uhličitý. Základní podmínkou efektivního a rychlého procesu je zajištění přívodu vzduchu. Při tomto procesu dochází k poklesu hmotnosti kompostovaného materiálu a to až o 50 % a výraznému poklesu objemu z důvodu zhutnění materiálu. (ERHART Eva, HARTL Wilfried, 2008)

16

Kvalitní kompost se vyznačuje určitými parametry jako je vlhkost (40 až 65 %), acidobazická reakce (6 až 8,5), spalitelné látky v sušině vzorku 25 % hmotnosti, celkový dusík jako N přepočtený na vysušený vzorek min. 0,6 % hmotnosti, poměr C:N min. 20 max. 30 : 1, nerozložitelné příměsi max. 2,0 % hmotnosti. (VYHLÁŠKA 341/2008 Sb.)

Obrázek 2: Sankeyuv diagram

(BIOM. CZ)

Mikrobiální rozklad organických odpadů je spojen s produkcí plynů jako je CO2 (oxid uhličitý), CH4 (metan), N2O (oxid dusný) a CO (oxid uhelnatý). Většina těchto plynů je klasifikována jako tzv. skleníkové plyny, které výrazně ovlivňují změnu klimatu. Dobrá kompostovací praxe by měla přispívat k minimalizaci skleníkových plynů. Produkce plynných emisí je závislá na mikrobiální aktivitě v kompostu, charakteru 17

kompostovaných surovin a správném řízení kompostovacího procesu. (KOLLÁROVÁ, a kol. 2007) Aby bylo možné provést prosouzení životního cyklu jako základ pro dalekosáhlé rozhodnutí o ekologicky udržitelném nakládání s odpady, je důležité, aby vstupní data byla spolehlivá. Zásadní je srovnání emisí potenciálních skleníkových plynů v souvislosti s každým možným nakládáním s odpady. Složení výchozího materiálu spolu s otázkami řízení procesů kompostování jako je větrání, mechanické promíchávání, řízení vlhkosti a teploty jsou nejdůležitějšími faktory kontrolující metan (CH4), oxid dusný (N2O) a emise čpavku (NH3). Odhaduje se, že kompostováním se vytváří jen malé množství a to 0,01 až 0,06 % celosvětových emisí skleníkových plynů. Tento odhad však nezahrnuje emise, které pocházejí z činností, které předchází nebo následují po kompostování a to hlavně z dopravy, ze spotřeby energie, ze zpracování komponentů apod. (AMLINGER., et al. 2008)

3.2.1 Faktory ovlivňující kompostovací proces

Proces kompostování mohou ovlivnit následující faktory: 

surovinová skladba kompostovací zakládky



teplota



množství vzduchu



vlhkost zakládky

Surovinová skladba kompostovací zakládky je jedním ze základních předpokladů správného průběhu kompostování. Zastoupení jednotlivých surovin může zásadním způsobem ovlivnit vlastnosti výsledného kompostu i délku kompostovacího procesu. Zastoupení surovin je nutné optimalizovat tak, aby výsledný kompost svým účinkem dlouhodobě zvyšoval úrodnost půdy. (PLÍVA a kol., 2006) Pro vytvoření optimálních podmínek pro rozvoj mikroorganismů je důležitý poměr C: N. Je nutný hlavně pro syntézu bílkovin, které jsou součástí metabolismu mikroorganismů, kde se zúčastňují jejich metabolismu jako enzymy. Poměr udává rychlost rozkladu kompostovatelného materiálu. U čerstvého kompostu je ideální hodnota 30-35 : 1, ve 18

zralém kompostu 20-30 : 1. V případě, že je poměr C:N menší než 15 : 1, znamená to, že je rozklad velmi rychlý a dusík se ztrácí ve formě amoniaku a klesá produktivita tvorby humusových látek. Naopak při poměru 50 : 1 to znamená, že rozklad probíhá velmi pomalu a tím pádem dochází k delšímu zrání. (KÁRA a kol. 2002). K výběru vhodných komponent zakládky a určení jejich množství dle poměru C : N lze použít vztah:

kde: n = počet komponent [-] Mi = počet jednotlivých komponent [kg] Ci = obsah uhlíku, C, v sušině [% hm.] Ni = obsah dusíku, N, v sušiině [% hm.] Wi = vlhkost [%]

Tabulka 1- poměry C:N u vybraných druhů odpadů

(BIOM CZ)

Optimální teplota rozvoje mikroorganismů se pohybuje v rozmezí 20 až 30 oC, jsou to tzv. mezofilní organismy. Během kompostování se však teplota zvyšuje a tím se dostávají 19

do popředí tzv. termofilní organismy, které jsou pro daný průběh kompostování nezbytné. Vyšší teplota zaručuje likvidaci klíčivosti semen plevelů a brání rozvoji patogenních organismů. Také správná hodnota pH, která by se měla pohybovat v rozmezí 6 – 8 vytváří příznivé klima pro rozvoj mikroorganismů. (KÁRA a kol., 2002) Teplota kompostu je nejjednodušeji identifikovatelným ukazatelem jeho zrání a koresponduje s intenzitou činnosti mikroorganismů. Měření a evidence teploty je proto základním ukazatelem správného průběhu kompostovacího procesu. K měření teplot v kompostu se nejčastěji využívají elektronické teploměry kontaktní s digitálním nebo analogovým ukazatelem, někdy s možností záznamu naměřených teplot nebo s možností datového výstupu. Teploměr by měl být vždy vybaven tyčovou zapichovací sondou, kterou lze zapíchnout do kompostu minimálně do hloubky 1 metru, čímž se zajistí změření teploty v celém profilu. (PALEČEK, 2011)

Obrázek 3- teplota kompostování

(Janites s.r.o.)

20

Vzhledem k tomu, že kompostování je aerobní proces, je důležité dokonalé provzdušňování směsi a to hlavně proto, že mikroorganismy potřebují kyslík pro svůj metabolismus. Důležitá je také vhodná struktura materiálu. Je vhodné, aby všechny složky byly důkladně podrceny a promíseny, protože těžko provzdušnitelná struktura brání rozvoji mikroorganismů. (ERHART Eva, HARTL Wilfried, 2008) Dýchání je v přímém vztahu k metabolické aktivitě mikrobiální populace. V procesu kompostování se respirační aktivita stala důležitým parametrem pro stanovení stability kompostu. Dýchání je také používáno pro monitorování kompostovacího procesu a je považováno za důležitý faktor pro odhad doby zralosti materiálu. Nejběžnější způsoby respirometrických měření jsou založené na absorpci O2. (BARRENA., et. al 2006) Mikroorganismy pro svůj život potřebují určité množství vody. Při nedostatku vody zastavují mikroorganismy svou činnost a to na dobu, než bude zase vlhčeji. Velké množství vody naopak může způsobit z důvodu nedostatku vzduchu hnilobné procesy. Z tohoto vyplývá důležitá zásada a to, zakládat kompost spíše sušší než příliš vlhký. (KALINA, 2004)

3.2.2 Fáze kompostování

Průběh kompostování probíhá 3. základními fázemi: 

1. fáze rozkladu – mineralizace



2. fáze přeměnná



3. fáze dozrávání kompostu

V první fázi (termofilní) dochází k rozkladu polysacharidů, bílkovin a tuků, které jsou obsažené v odpadech. Tato fáze je doprovázena uvolňováním tepla a zahříváním kompostu až na teplotu 50 až 65 oC . V této fázi se uplatňují termofilní houby, které rozkládají lignocelulózové hmoty. Délka této fáze je přibližně 2 až 3 týdny, v případě velkého množství štěpky až 2 měsíce. V této fázi dochází také z důvodu hromadění organických kyselin ke zvýšení kyselosti. (VÁŇA, 2002) Ve druhé fázi (mezofilní) teplota klesá na cca 40 až 25 oC a mění se složení mikroorganismů, kdy jsou termofilní bakterie nahrazeny jinou skupinou mikroorganismů 21

a plísní nebo nižší formou hmyzu. Hmotnost se sníží asi o 10 %, mění se původní struktura, pach a vzhled. Na konci této fáze jsou výluhy z kompostu hygienicky nezávadné a lze je použít již jako hnojivo. Třetí fáze (dozrávací) se vyznačuje tím, že se teplota kompostu vyrovnává s okolím. V kompostu se objevují malí živočichové a hmyz (např. sviňky, žížaly, stonožky) a vznikají vazby mezi anorganickými a organickými látkami. Hmota je homogenní a nezapáchá. (ERHART Eva, HARTL Wilfried, 2008) Přídavek vhodných přísad urychluje zahájení kompostovacího procesu a usnadňuje udržení průběhu reakcí správným směrem. Tyto látky urychlují růst rozkladných mikroorganismů a současně mohou zlepšovat kvalitu suroviny pro kompostování, zejména upravit obsah živin, minerálních látek a hodnotu pH. Vlastnosti surového kompostu lze dále zlepšit přídavkem speciálních kmenů mikroorganismů. (VSCHT. CZ, 2014)

Obrázek 4- teplotní průběh kompostování

(BIOM CZ)

22

3.2.3 Cizorové látky při kompostování

Konečným produktem procesu kompostování je kompost. Jeho použití je stanoveno dle vyhlášky č. 341/2008 Sb. O podrobnostech nakládání s biologicky rozložitelnými odpady. Kritéria a požadavky pro hodnocení konečného produktu jsou hlavně limitní koncentrace určitých rizikových látek a prvků, které hotový kompost může obsahovat. Tyto limitní hodnoty uvádí následující tabulka, podle které bude určeno v závislosti na skupině a třídě, kam bude výsledný kompost zařazen dle kvalitativních znaků:

Tabulka 2- limitní hodnoty cizorodých látek

(PCB= polychlorované bifenyly, PAU=polycyklické aromatické uhlovodíky) (Příloha č. 5 k Vyhlášce 341/2008 Sb.) Kontroluje se také i účinnost prováděné hygienizace, což je devitalizace patogenních mikroorganismů a to prostřednictvím vytváření takového prostředí ve kterém bakterie nemohou přežít. Takové prostředí se vytváří vysokou teplotou (minimálně 70 oC) a jejím následným udržováním minimálně 60 minut. Další tabulka nám ukazuje teploty a dobu hygienizace pro různé odpady a technologie zpracování:

23

Tabulka 3- teplota a doba hygienizace pro vybrané odpady a technologie

(Příloha č. 5 k Vyhlášce 341/2008 Sb.)

Kontrola účinnosti hygienizace se ověřuje monitoringem technologických parametrů procesu a sledováním indikátorových mikroorganismů, které jsou uvedeny v tabulce 4 a při určité četnosti (tabulka 5)

Tabulka 4- kontrola účinnosti hygienizace

(KJT= kolonie tvořící jednotky)

Tabulka 5- četnost kontrolních výstupů

(příloha č. 5 k Vyhlášce 341/2008 Sb.)

24

3.3 Zařízení a technologie využívaná při řízeném kompostování

Zpracování biologicky rozložitelného odpadu kompostováním se v posledních letech rozdělila na několik typů základních druhů. Jednotlivé typy kompostáren se liší jak technologií, tak i množstvím zpracovávaného odpadu.

3.3.1 Komunitní kompostování v kompostérech

Komunitní kompostování je kompostování, na kterém se podílí skupina lidí, jejichž cílem je využití svého vlastního bioodpadu a získaný kompost využít co nejblíže místa vzniku. Ekonomické výhody: 

Není třeba budovat nákladnou průmyslovou kompostárnu a řešit svoz odpadů



Společný nákup pomůcek a zařízení pro kompostování



Pověřená osoba dohlíží na čistotu odpadu a kvalitu kompostu



Účastníci získávají zdarma kompost pro svoji potřebu

Pro tento způsob kompostování lze využít automatické kompostéry, dřevěné kompostéry, plastové kompostéry nebo speciální komunitní kompostéry pro bytovou a sídlištní zástavbu. (KOMPOSTUJ. CZ) Komunitní kompostéry mají většinou dva boxy pro ukládání bioodpadu. Boxy jsou opatřeny perforovaným dnem, jenž odvádí přebytečnou vodu a zabezpečuje provětrávání kompostu. Kompostéry jsou vodovzdorné a zajišťují tepelnou izolaci. Doporučuje se jejich umístění do stínu. Měly by být opatřeny uzamykatelnými poklopy a dveřmi. Díky uzavření jsou kompostéry chráněny proti hlodavcům a případné kontaminaci jinými odpady. Bioodpad se do boxů ukládá vrchní částí a již zpracovaný kompost, který je určený k dalšímu použití (spotřebě) se získává dveřmi kompostéru. (BALÁŽOVÁ, 2011)

25

Obrázek 5- komunitní kompostér

Komunitní kompostování může provozovat několik domácností žijících v sousedství, kolektiv zaměstnanců podniku, škola nebo si ho zřídit samotní občané svépomocí. Je definováno novelou zákona o odpadech 314/2006 Sb. § 10a jako systém sběhu a shromažďování rostlinných zbytků z údržby zeleně a zahrad na území obce, jejich údržbu a následné zpracování na zelený kompost, kdy zeleným kompostem je substrát vzniklý kompostováním rostlinných zbytků. Uplatňuje se v komunitách lidí, kteří žijí v jednom místě a nemohou využívat možnosti domácího kompostování. Provádí se ve dvorech u činžovních domů, na sídlištích, v zahrádkářských koloniích apod. (BALÁŽOVÁ, 2011)

3.3.2 Kompostování v pásových hromadách

Tento způsob se jeví jako obecně nejvhodnější a investičně nejvýhodnější. Kompostárna je zpravidla umístěna na volné, zpevněné ploše, která je vodohospodářsky zabezpečená.

26

Pro její vybudování neexistují žádná jednotná pravidla, ale musí splňovat zejména tyto požadavky: 

Zamezení kontaktu zpracovávaného materiálu s okolní půdou a podzemní vodou



Zajištění volného přístupu pracovní techniky k hromadám kompostu



Zabezpečení odvodu srážkových vod a splachů z kompostů do podzemních nebo nadzemních jímek odpovídající kapacity



Minimální spád kompostovací plochy 2 %

Předností tohoto typu kompostování je, že se bioodpad zpracovává přímo v místě jeho vzniku a že produkt vzniklý z kompostování tzv. místního odpadu je výhodnější aplikovat tam, kde vznikl. Kompost v tomto případě působí jako homeopatikum tj. informace o nemocích a škůdcích jsou opět předány v oslabené formě do půdy. (PLÍVA, 2010) Nedostatky tohoto způsobu spočívají hlavně v kvalitě povrchu kompostovacích ploch. K nejčastějším nedostatkům patří promoklý povrch, menší spád než 2 % pro odvod srážkových vod a splachů, zhutnění půdy, které je důsledkem vícenásobných přejezdů techniky a nedostatečné čištění plochy, což má za následek vznik nežádoucích příměsí v kompostu. (PLÍVA, 2010)

Obrázek 6- kompostování v pásových zakládkách

(BIOM. CZ) 27

Nevýhodou tohoto typu kompostování je cena stavby hospodářsky zabezpečené plochy, která se pohybuje v rozmezí 800 až 2000 Kč na m2. Proto je výhodnější využívat již vzniklých ploch, jako jsou zemědělská složiště, uhelné sklady, apod. Běžná kompostárna tohoto typu umožní roční produkci kompostu více jak 500 tun. (PLÍVA, 2009) Vhodná technika a zařízení: 

Kolový traktor



Čelní nakladač



Překopávač kompostu



Drtič nebo štěpkovač



Dávkovací zařízení kapalin



Plachty



Teploměry

Optimální výška vrstvy by měla být 1,5 až 1.8 metrů, při velkých srážkách (nad 800 mm za rok) je nutné zakrýt kompostovanou vrstvu vhodným materiálem. K urychlení procesu rozkladu se odpad musí přehrnovat kompostovací frézou. (VSCHT.CZ, 2014)

Obrázek 7 – překopávač kompostu nesený

(BEST s.r.o.) 28

Tabulka 6 – Rozměrové parametry pásových hromad

3.3.3 Kompostování v bioreaktorech

Jedná se o urychlení a optimalizaci kompostování. Proces fermentace probíhá v tepelně izolovaných boxech, kontejnerech, tunelech, věžích nebo bubnech. Použití bioreaktorů je velmi široké, od výroby různých produktů pomocí fermentačních technologií (např. výroba biopaliva) až po použití při dekontaminacích. Všechny techniky jsou si podobné v tom, že jde o nádobu, ve které půda s kapalinou tvoří suspenzi. V nádobě jsou přítomny také mikroorganismy a uhlíkový substrát. Nejrozšířenějším typem jsou tepelně izolované mobilní boxy a kontejnery s dobou fermentace 6 až 10 dnů s průběžným provzdušňováním substrátu dmychadly s regulací teploty a biofiltry na čištění odpadních plynů. Bioreaktory mohou být vertikální nebo horizontální. (VSCHT.CZ, 2014)

Obrázek 8- Kombinovaný bioreaktor

29

Vertikální bioreaktor tvoří věžové zásobníky, ve kterých se kompostovaný materiál pohybuje vlivem gravitace a je současně provzdušňován vzduchem, který je přiváděn dnem reaktoru. V určitém pásmu bioreaktoru je teplota 70 oC, která ničí přítomné patogeny a zárodky různých parazitů. Nevýhodou je ne zcela rovnoměrné provzdušnění a poruchovost nepřístupného vyprazdňovacího zařízení. Horizontální bioreaktory jsou tunelové konstrukce s hydraulickým zařízením pro posuv materiálu, který je provzdušňován stlačeným vzduchem, který je přiváděn dnem tunelu. Nevýhodou je nižší teplota reaktoru, kde je materiál na dně reaktoru chlazen. (HEJÁTKOVÁ, 2008) Ve srovnání s klasickým kompostováním má kompostování v bioreaktorech následující výhody: výrazné urychlení procesu fermentace výrazné omezení plochy potřebné pro kompostování devitalizace semen plevelů a patogenních mikroorganismů v celém objemu materiálu snížení rizika znečištění ovzduší a vod omezení vlivu povětrnostních podmínek na průběh fermentačního procesu plně automatizovaný provoz Regulace teploty v průběhu fermentace je zpravidla 60 až 80 o C po dobu 2 až 4 dnů a pak je teplota udržována v rozmezí 50 až 55 o C. Ukazatelem dostatečné aerace je obsah kyslíku v odplynu z bioreaktoru ve výši min. 10 % objemových. Po 6 až 10 dnech fermentace v bioreaktoru je nutno dokončit dozrávací proces klasickou kompostovací technologií na zakládkách po dobu minimálně 4 týdnů. (VSCHT.CZ, 2014) Náklady na takto vyrobený kompost jsou až dvojnásobné ve srovnání s klasickým způsobem kompostování.

30

4. Materiál a metody

4.1 Výběr pokusného stanoviště

Výběr vhodného stanoviště pro založení experimentu bude provedeno s ohledem na dostupnost surovin pro surovinovou zakládku v kompostérech (matoliny, štěpka, hnůj, cukrovarnické řízky, kukuřičná sláma) a na dobrou obsluhovatelnost, která je nutná pro každodenní sledování kompostovacího procesu, měření teploty kompostu a pro překopávání.

4.2 Výběr a charakteristika kompostérů

Experiment bude proveden ve třech shodných kompostérech. Každý kompostér bude obsahovat surovinovou skladbu různých poměrů. Kompostéry budou označeny jako zakládka I, zakládka II a zakládka III. Kompostéry budou umístěny vedle sebe na stinném místě. Každý den bude měřena teplota a vlhkost kompostu, v případě potřeby budou komposty překopávány. Charakteristika kompostéru: materiál:

polypropylen

barva:

zelená

objem:

600 l

rozměry základny:

780 x 780 mm

výška:

990 mm

hmotnost.

17 kg

31

Obrázek 9 – kompostér o objemu 600 l

4.3 Surovinová skladba kompostových zakládek

Pro potřeby experimentálního měření budou navrženy variantní systémy receptur kompostovacích zakládek s různým podílem matolin. Z dalších surovin budou využity dostupné druhy zahradnických odpadů, které budou vzájemně míseny s ohledem na zajištění optimálního poměru C: N. Pro dosažení vhodné struktury a homogenity substrátu budou některé komponenty nasekány, zejména surovina pro přípravu kukuřičné slámy.

32

Obrázek 10- čelní nožová sekačka píce (Sečkovice)

Překopávání kompostu bude prováděno mechanicky za pomoci ručního nářadí, jako jsou vidle a lopata.

4.4 Měřící aparatura

Proces kompostování bude sledován z hlediska teplotního průběhu. Pro měření teplot bude využit tyčový teploměr značky PFEUFFER, který se vyznačuje velkým LCD displejem, snímačem v horní části v rukojeti a stabilní tyčí z materiálu ze skleněných vláken. Technické údaje: délka tyče: 150 cm měřící rozsah: - 10 až +70 o C přesnost: ± 1 ° C napájení: baterie 1,5 V hmotnost cca: 0,35 kg

33

Po založení zakládek na počátku kompostovacího procesu bylo prováděno měření v jednodenních intervalech. Po dosažení maximální teploty bylo sledování prováděno v třídenních intervalech. Teplota byla tyčovým teploměrem měřena vždy v jádru zakládky.

Obrázek 11- tyčový teploměr zn. PFEUFFER

Pro měření vlhkosti budou využity snímače vlhkosti VIRRIB doplněné o paměťovou jednotku VIRRIBLOGER, která umožňuje připojení až 4 snímačů. Snímače VIRRIB jsou vyráběny v několika variantách. Pro pokus bude použita kruhová varianta měřiče vlhkosti o průměru 28 cm. Technické údaje: napájení: 5,5 až 18 V rozsah měření: 5 – 50 % obj. vlhkosti přesnost měření: menší než 0,1 m3. m-3 34

Obrázek 12 – uložení měřiče vlhkosti zn. VIRRIB

4.5 Metoda zjišťování objemové hmotnosti

Pro zjištění objemové hmotnosti výsledného kompostu bude použita metoda, kdy bude vážen známý objem suroviny a z navážené hodnoty bude dopočítán údaj v požadovaném rozměru tj. kg.m-3. Pro měření bude použita digitální váha a nádoba s cejchovaným objemem. Vzorec pro výpočet objemové hmotnosti:

35

4.6. Metoda stanovení obsahu živin

4.6.1 Stanovení N u kompostu

10 g čerstvého vzorku se zalije 30 ml koncentrovanou kyselinou sírovou, přidá se peroxid vodíku a spaluje se na mineralizátoru do odbarvení vzorku. Poté se převede do 250 ml odměrných baněk, doplní destilovanou vodou a měří se dle Kjeldahla na přístroji Vapodest.

4.6.2 Stanovení Ca, K, Mg u kompostu

Naváží se 1 g vysušeného a pomletého vzorku do mineralizační baňky, zalije se 10 ml koncentrované kyseliny sírové a peroxidu vodíku a spaluje se na mineralizátoru do odbarvení. Poté se převede do 250 ml baněk, doplní destilovanou vodou a měří se pomocí absorpční atomové spektrometrie na přístroji AAS.

4.6.3 Stanovení P u kompostu

Naváží se 1 g vysušeného a pomletého vzorku do mineralizační baňky, zalije se 10 ml koncentrované kyseliny sírové a peroxidu vodíku a spaluje se na mineralizátoru do odbarvení. Poté se převede do 250 ml baněk a měří se na přístroji Spekol (spektrofotometrie).

4.7 Metody statistického vyhodnocení

Pro vyhodnocení získaných výsledků budou využity standartní statistické metody jako např. aritmetický průměr, směrodatná odchylka, metoda konstrukce konfidenčních intervalů kolem aritmetického průměru. 36

Uvedené metody budou aplikovány s využitím softwaru MS Excel a Statistica.

4.8 Bilance kompostovatelných odpadů a návrh kompostárny

Bude zpracována bilance kompostovatelných odpadů na území katastru obce Mikulčice, kde na základě propočtů množství odpadů vznikající při zemědělské činnosti bude navrhnuta velikost kompostárny. Bude se jednat o kompostování v pásových hromadách.

37

5. Výsledky práce

5.1 Výběr pokusného stanoviště

Kompostéry pro experiment byly umístěny v obci Mikulčice, která se nachází 7 km jihozápadně od Hodonína v nadmořské výšce 164 m. Tři kompostéry o různé surovinové skladbě byly postaveny ve stinném místě zahrady rodinného domu. Důvodem výběru tohoto stanoviště byla dostupnost materiálu pro zakládky a snadná obsluhovatelnost, která zahrnovala každodenní měření teploty kompostů a kontrolu kompostovacího procesu, včetně překopání.

Obrázek 13- umístění kompostérů v zahradě

5.2 Sestavení a návrh receptur zakládek

Zakládky byly založeny v roce 2013. Jedním z hlavních kritérií kompostovacího experimentu bylo hodnocení parametrů kompostovacího procesu při kompostování matolin. Použité matoliny pocházely z vinařské výroby na území obce Mikulčice a každá z pokusných zakládek obsahovala různé množství této suroviny. 38

Matoliny byly míchány v různém poměru s cukrovarnickými řízky, hnojem, kukuřičnou slámou a dřevní štěpkou. Procentuální zastoupení jednotlivých komponent bylo navrženo tak, aby byl dodržen vhodný poměr C: N.

Surovina

Hmotnostní Podíl (%)

Obsah látek Vlhkost OL

Hmotnost látek

(% N

(% Voda

OL

N

(%)

v sušině) v sušině)

10

40

90

1,4

4

5,4

0,084

Cukrovarnické 30

50

85

2,3

20

8,5

0,23

0,12

Matolina

řízky Hnůj

35

75

79

2,4

30

3,95

Kukuřičná

20

16

94

0,5

3,2

15,79 0,084

5

30

96

0,2

1,5

3,36

sláma Dřevní štěpka

Celkový podíl C: N

35,24 : 1

Tabulka 7-procentuální zastoupení surovin u zakládky I.

Procentuální zastoupení surovin 5 10

20

30 35

1

2

3

4

5

Graf 1-procentuální zastoupení surovi u zakládky I.

39

0,007

Surovina

Hmotnostní Podíl (%)

Obsah látek Vlhkost OL

Hmotnost látek

(% N

(% Voda

OL

N

(%)

v sušině) v sušině)

30

40

90

1,4

12

16,2

0,252

Cukrovarnické 20

50

85

2,3

10

8,5

0,23

Matolina

řízky Hnůj

25

75

79

2,4

18,75

4,938 0,15

Kukuřičná

20

16

94

0,5

3,2

15,79 0,084

5

30

96

0,2

1,5

3,36

sláma Dřevní štěpka

Celkový podíl C: N

33,74 : 1

Tabulka 8- procentuální zastoupení surovin u zakládky II.

Procentuální zastoupení surovin

5

20

30

25

20

1

2

3

4

5

Graf 2- procentuální zastoupení surovin u zakládky II.

40

0,007

Surovina

Hmotnostní Podíl (%)

Obsah látek Vlhkost OL

Hmotnost látek

(% N

(% Voda

OL

N

(%)

v sušině) v sušině)

50

40

90

1,4

20

27

0,42

Cukrovarnické 10

50

85

2,3

5

4,25

0,15

0,09

Matolina

řízky Hnůj

15

75

79

2,4

11,25

2,96

Kukuřičná

20

16

94

0,5

3,2

15,79 0,084

5

30

96

0,2

1,5

3,36

sláma Dřevní štěpka

Celkový podíl C: N

0,007

35,53 : 1

Tabulka 9- procentuální zastoupení surovin u zakládky III.

Procentuální zastoupení surovin

5

20

50 15 10

1

2

3

4

5

Graf 3- procentuální zastoupení surovin u zakládky III.

Suroviny pro zakládky byly váženy na mechanické váze za použití zahradnického kolečka, aby bylo vážení co nejpřesnější. Všechny suroviny byly váženy stejným způsobem.

41

Obrázek 14 – vážení matolin

Obrázek 15- cukrovarnické řízky a kukuřičná sláma

Po navážení jednotlivých zakládek byly suroviny důkladně ručně promíchány a vloženy do připravených kompostérů.

42

Obrázek 16- zakládka I – promíchání surovin před založením do kompostéru

5.3 Výsledky teplotního průběhu v experimentu zakládek

Teplota byla měřena v každém kompostéru a to vždy ve stejném místě a přibližně stejnou dobu. K měření byl použit tyčový teploměr značky PFEUFFER. V počátku kompostovacího procesu byla teplota měřena každý den (fáze rozkladu a fáze přeměnná), pak 3x během týdne a to vždy pondělí, středa, pátek.

5.3.1 Způsob měření

Tyčový teploměr se zapíchnul kolmo do středu každého kompostéru. Vpich se prováděl přibližně do 50 cm hloubky. Teploměr zůstal zapíchnutý v kompostéru, dokud se teplota, kterou ukazoval digitální snímač, nezastavila na výsledné hodnotě. Výsledná teplota se zaznamenávala pro každý kompostér zvlášť. Kompostování začínalo po naskladnění všech surovin do kompostérů při venkovní teplotě o průměrné hodnotě 7 oC.

43

70 60 50 40 30 20 10 0

Graf 4- vývoj terplot v zakládce I.

80 70 60 50 40 30 20 10 0

Graf 5- vývoj teplot v zakládce II.

44

70 60 50 40 30 20 10 0

temperature (0C),

Graf 6- vývoj teplot v zakládce III.

80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10

Zakládka I(°C) Zakládka II (°C) zakládka III.(°C) venkovní t

date

Graf 7- Společný graf vývoje teplot v zakládce I až III.

Nejvyšší teplota byla naměřena v zakládce II a to 68,1 oC, Ostatní zakládky vykazovaly teploty, které se lišily jen minimálně, a vývoj teplot nevykazoval významné rozdíly. Správný vývoj teploty v I. fázi vykazují všechny zakládky, kdy u všech testovaných zakládek teplota překročila hodnotu 65 °C. Teplota neklesla pod hodnotu 55 oC u zakládek I a II po dobu 18 dnů a u zakládky III po dobu 15 dnů, což signalizuje správnou činnost mikroorganismů u vhodně zvolených poměrů surovin. 45

II. fáze probíhala u testovaných kompostů standardním způsobem, kdy při překopání docházelo k mírnému nárůstu teploty a poté opět k jejímu poklesu. Ke stabilizaci teploty a vyrovnání s venkovní teplotou došlo cca po 10 týdnech kompostování.

5.4 Výsledky měření vlhkosti v experimentálních zakládkách

Měření bylo prováděno pomocí snímače vlhkosti VIRRIB. Vlhkost kompostu byla snímána v hloubce 0,5 m. Snímače v jednotlivých zakládkách byly napojeny na registrační zařízení naměřených dat VIRRIBLOGGER.

Vlhkost zakládky I. 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

Graf 8 – vlhkost zakládky I.

46

Vlhkost zakládky II. 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

Graf 9- vlhkost zakládky II

Vlhkost zakládky III. 60 50 40 30 20 10 0

Graf 10- vlhkost zakládky III

47

Vlhkost

60 50 40 30 20

Zakl. I

10

Zakl. II. Zakl. III.

0

Graf 11- společný graf sledování vlhkosti

Z výsledků sledování vlhkosti je zřejmé, že je zde souvislost s obsahem matolin v kompostu. Nejvyšší vlhkost byla naměřena v zakládce III, která obsahovala 50 % matolin. Nejnižší v zakládce I, která obsahovala pouze 10% matolin. Matoliny mají zrnitou strukturu a jsou dobrým nasávacím materiálem.

5.5 Výsledky stanovení objemové hmotnosti

U všech variant kompostovacích zakládek byla měřena objemová hmotnost. Pro stanovení objemové hmotnosti byla použita váhová metoda, která je popsána v kapitole materiál a metody.

Č. vzorku

Zakládka I

Zakládka II

Zakládka III

1

549

561

587

2

497

518

529

48

3 Průměr Směrodatná

605

624

652

550,33

567,67

589,33

54,012

53,314

61,533

odchylka Tabulka 10- objemová hmotnost, průměr a směrodatná odchylka u zakládek I až III.

Objemová hmotnost 800 700 600 kg.m-3

500 400

624

605

549

652

587

561

300 200 100 0 1

2

3

Základky

Graf 12- počáteční a konečné hodnoty objemové hmotnosti u zakládek I až III.

Řada 1 je počáteční objemová hmotnost kompostovacího procesu. Řada 2 je konečná objemová hmotnost kompostu. Z následujícího grafu je zřejmé, že během kompostovacího procesu došlo k nárůstu objemové hmotnosti, který byl způsoben sesedáním surovin. Mezi vzorky nebyl prokázán statistický rozdíl.

5.6 Výsledky stanovení obsahu živin a pH kompostu

Stanovení obsahu živin a pH kompostu bylo provedeno v akreditované laboratoři VÚPT Troubsko podle postupů uvedených v metodice práce. 49

V následující tabulce jsou uvedeny výsledné hodnoty stanovení obsahu hlavních živin obsažených v pokusných zakládkách kompostu.

Zakládka

K

Mg

P

Ca

Nc

Org. C

pH

mg.kg-1

mg.kg-1

mg.kg-1

mg.kg-1

%

%

I.

26523

1684

1123

5831

2,70

34,20

8,8

II

21455

1141

989

3436

2,63

39,55

8,3

III

20813

854

863

3114

2,56

40,53

7,5

Tabulka 11 – výsledky stanovení obsahu živin a pH

5.7 Bilance odpadů a návrh kompostárny

Evropské směrnice ukládají povinnost snížit maximální množství biologicky rozložitelných látek komunálních odpadů (BRKO) ukládaných na skládky tak, aby podíl této složky činil v roce 2010 nejvýše 75% v roce 2013 nejvíce 50% a výhledově v roce 2020 nejvíce 35% z celkového množství BRKO uloženého v roce 1995. Bioodpad se podílí ve struktuře komunálních odpadů přibližně 7¸30% a je zdrojem živin a především organické hmoty, které je v zemědělsky obdělávané půdě nedostatek, což má zásadní vliv na její úrodnost. Bioodpad uložený přímo na skládku bez aerobního nebo anaerobního zpracování má negativní vliv na ovzduší a další složky ŽP. Realizací záměru bude vytvořena moderní kompostárna pro hospodaření s BRO, umožňující provozovateli doplnit a zkvalitnit poskytované služby a naplnit povinnosti dané resortní legislativou. Jedním z nejdůležitějších faktorů při návrhu kompostárny je její kapacita. Kapacita rozhoduje o tom, zda bude kompostárna náležitě využívána. Z tohoto důvodu je vždy nutné zpracovat „analýzu potenciálu tvorby odpadů v zájmové oblasti a materiálových toků“ jednotlivých druhů BRO. V případě naddimenzování kompostárny nedojde k odpovídajícímu využití, což je spojeno s navýšením měrných nákladů. V případě 50

kompostárny, která nemá odpovídající kapacitu, dochází ke „ztrátám BRO“, které většinou končí nevyužité na skládkách. (SFŽP, 2009)

5.8 Bilance odpadů v k. ú.: 694142 – Mikulčice

Bilanci ploch ukazuje následující tabulka: Název

Velikost v (ha)

Orná půda

792

Vinice

31

Ovocné sady

55

Travní porosty

117

Zahrada

45

Tabulka 12 – bilance ploch v k. ú. Mikulčice

(Zdroj ČUZK) Množství vyprodukovaných odpadů: Název BRO

Průměrná produkce

Celková produkce

Produkce pro

t.ha-1

t.ha-1

kompostárnu (t)

Vinohradnické réví

2

62

20

Matoliny

1,4

43,4

15

Odpadní dřevo

2,5

137,5

46

Tráva

3

351

117

Zahradní odpady

3,5

157,5

53

Sláma

8

3168

900

z ovocných sadů

51

Zelinářské odpady

1,5

594

198

Tabulka 13 – bilance BRO

5.8.1 Identifikační údaje stavby:

Název stavby: Kompostárna Mikulčice Místo stavby: katastrální území Mikulčice Kraj: Jihomoravský Okres: Hodonín Pověřená obec: Hodonín Charakter stavby: Novostavba Kapacita: 1360 t/rok – BRO Modelová studie se zabývá řešením velikosti kompostovací plochy a jejím umístěním v k. ú. Mikulčice. Předmětné území se nachází v katastru obce Mikulčice. Vzdálenost nejbližší obytné zástavby je cca 300 m (okraj obce Mikulčice). Uvažovaný pozemek tvoří upravená plocha, která je zařazena jako plocha technické infrastruktury. Dopravně je území připojeno na příjezdovou komunikaci III. tř. se samostatným hospodářským sjezdem. Území se nachází mimo aktivní zónu záplavového území, mimo zdroj pitné vody a v dostupné vzdálenosti od inženýrských sítí.

5.8.2 Základní charakteristika stavby a její užívání

Odpady charakteru BRO budou v zařízení zpracovávány kompostováním ve fermentačních zakládkách s průběžným návozem. Figura kompostu bude dle potřeby upravována a překládána traktorovým nakladačem. Návozy dřeva budou ukládány mimo zakládku na příjmovou plochu a zpracovávány pomocí štěpkovače s traktorovým pohonem. Zdržení kompostu v zařízení se předpokládá min 90 dní. Operační cyklus bude ukončen vývozem nebo konečnou úpravou vyrobeného kompostu. Kapacita kompostárny je navržena dle odhadu plánované produkce BRO. 52

Obrázek 17- nasávací území a umístění kompostárny

5.8.3 Kompostovací jednotka Kompostovací jednotka je určená pro kompostování biologických odpadů, převážně z údržby veřejné zeleně, travnatých ploch, lesních porostů, přebytků zemědělské produkce občanů a kalů z komunální ČOV. V podstatě se jedná o vodohospodářsky zabezpečenou zpevněnou plochu, na které bude prováděno kompostování v decentrálních otevřených krechtech. Cílem zařízení je pokrýt potřebu materiálových zdrojů pro následnou údržbu ploch veřejné zeleně dané svozové oblasti. V kompostárnách probíhá biologický rozklad, což je aerobní odbourávání a přeměna organické substance, které sestávají z pokud možno homogenní směsi biogenního komunálního odpadu, vodárenských kalů a strukturního materiálu (štěpky stromů a keřů, ev. slámy, pilin). Celý proces se člení na: - drcení části biogenního odpadu (dřevitý - strukturní materiál) - promísení a navršení biogenního materiálu do krechtů 53

- kontrola kompostovacího procesu, měření vlhkosti, teploty - prosévání hotového kompostu Kompostovací jednotku tvoří vodohospodářsky zabezpečená plocha. Vodohospodářské zajištění je provedeno izolační folií PE-HD tl. 1,5 mm v kombinaci s betonovým krytem kompostovací plochy. Plocha je rozdělena do čtyř samostatných sekcí š. 3 m, jejichž spád umožňuje samostatné odvedení případných průsaků do svodu průsakových vod a následně do sběrné jímky. Odvodnění „sekcí“ kompostování je vyspádováním jednotlivých sekcí do příčného svodného žlábku 150 x 150 mm. Ten je přes monolitickou šachtičku 500 x 500 mm a potrubí PE-HD 160 zaústěn do vodotěsné jímky užitného objemu 100 m3. Vody takto akumulované budou používány na zpětné zkrápění kompostu, což podporuje fermentační procesy. V rámci objektu jsou řešeny plochy pro příjem vstupních surovin a jejich úpravu (štěpky, listí, travní seče) a krátkodobé shromažďování před založením kompostovacího krechtu. Z příjmové plochy budou materiály dopravovány na plochu pro homogenizaci, kde budou drceny, ve vhodném poměru promíchány a poté uloženy do kompostovací figury krechtu. K odstavení mechanizace kompostárny (štěpkovač, kolový nakladač) bude sloužit skladovací ocelový přístřešek.

5.8.4 Dodržení obecných požadavků

Ochrana před šířením zápachů Odpady kompostovatelné, biologicky rozložitelné (odpad ze zeleně, travní seče, vodárenské kaly) budou shromažďovány a s minimální časovou prodlevou zapracovány do kompostovacích krechtů. Areál se nachází mimo zastavěnou část obce. Vlastní provoz kompostovací jednotky bude řízen provozním řádem zařízení k využívání odpadů, kde bude zapracován komplexní monitorovací systém zařízení. Kompostárna

54

bude středním zdrojem znečistění ovzduší a z toho titulu bude její provoz podléhat i souhlasu orgánu ochrany ovzduší. Ochrana proti úletu lehkých částic Bude řešena plachtováním. Za čistotu vlastního areálu i jeho okolí odpovídá provozovatel. Ochrana proti vstupu nepovolaných osob Areál kompostárny bude oplocen.

5.8.5 Technologické zabezpečení provozu

Před přijetím odpadu od konkrétního původce musí být odpad podroben vstupní kontrole. Do zařízení nesmějí být přijaty odpady, které neodpovídají druhu odpadu a nejvyššímu přípustnému množství cizorodých látek. Kalkulace vychází z velikosti svozové oblasti a počtu obyvatel (1965), kde produkce odpadu na osobu a rok v BRO je cca 75 kg.

5.9 Parametry navržené plochy kompostárny

Potřebná velikost kompostovací plochy se vypočte ze vztahu: S

Mc  1    s  c V1

[m2],

kde je: Mc – celkové množství zpracovávaných surovin za rok (t.r-1) τ – doba trvání 1 kompostovacího cyklu [s] (od navezení surovin po vyskladnění kompostu) τc – doba provozu kompostárny v roce [s] ρs – objemová hmotnost výsledného kompostu Vc – celkový objem materiálů 55

Při výpočtech se neuvažuje s redukcí objemu zakládky, ani z celkovou hmotnostní ztrátou, která může dosahovat 30 až 45 %. 1. Stanovíme celkové množství kompostovaného materiálu za rok a celkový objem všech materiálů Surovina

Množství (t.r-1)

Obj. hmotnost (t.m-3)

Tráva

117

0,17

Réví

20

0,25

Matolina

15

0.45

Zelinářský odpad

198

0,30

Zahradní odpad

53

0.23

Dřevní štěpky

46

0,45

Sláma

900

0,45

Kaly

10

1,3

Celkem

1359

𝜌S = 0,3575 Vc = 3802 m3

Mc = 117 + 20 + 15 + 198 + 53 + 46 + 900 + 10 = 1359 t Vc =

117 0,17

+

20 0,25

+

15 0,45

+

198 0,30

+

53 0,23

+

46 0,45

+

900 0,45

1359

𝜌S = 3802 = 0,3575 t. m-3

56

+

10 1,3

= 3802 m3

2. Dle stanovené kompostovací technologie a používaných mechanizačních prostředků určíme průřezové rozměry pásové zakládky (trojúhelníkové, lichoběžníkové), a z nich stanovíme plochu průřezu: šířka B, výška H B = 3,0 m, B1 = 1,5 m, H = 1,20 m 𝐵+𝐵1

S=

2

.H

S=

3+1,5 2

. 1,2 = 2,7 m2

Objem kompostu připadající na 1 m2 je dán poměrem: P=

𝑆

P=

𝐵

2,7 3

= 0,9 (m3.m-2)

3. Vypočítáme potřebnou plochu. Počítáme se 3. kompostovacími cykly za rok:

1359

1

1

Sk = 0,3575 . 3 . 0,9 = 1408 m2 Potřebná velikost kompostovací plochy je 1408 m2. Vypočítaná hodnota představuje pouze plochu pokrytou hromadami.

5.10 Ekonomická studie kompostárny

Při ekonomické studii budeme vycházet z následujících parametrů: Velikost nasávacího území: 15 km2 Předpokládané množství zpracovaných BRO za rok: 1300 t Potřebná velikost zpevněné plochy: 1400 m2 Varianta kompostovací technologie: pásové zakládky Technické vybavení provozu: štěpkovač, překopávač kompostu, traktor Hmotnostní ztráta: 30 % 57

Produkce hotového kompostu za rok cca: 910 t

Náklady na zpevněnou plochu: 1400 m2 x 2000 Kč = 2800000,- Kč Roční odpis: 2800000 : 30 = 94000,Náklady na výkup surovin: 1300 t x 380 Kč = 494 000,- Kč (jedná se o výnosovou položku kompostárny) Náklady na provoz strojů: Operace

Množství tun

Sazby

Štěpkování

50

280 Kč.t-1

Překopávání

1300

630 Kč.h-1

124

78120,-

Úprava profilu

1300

600 kč.h-1

31

18600,-

Nakládání

910

600 kč.h-1

55

33000,-

Hodiny

Celkem 14000,-

Celkem

143720

Tabulka 14- náklady na provoz strojů

Stroj

Pořizovací cena

Roční odpis

Kolový nakladač

600000,-

200000,-

Překopávač

160000,-

53000,-

Štěpkovač

280000,-

93000,-

Celkem

346000,-

Tabulka 15- roční odpisy strojů

Náklady na obsluhu kompostárny: Kompostárnu bude obsluhovat 1 stálý zaměstnanec, který bude obsluhovat veškerou mechanizaci (traktor, štěpkovač, překopávač). 58

Základní měsíční mzda zaměstnance: 25000 Kč. Náklady na obsluhu za rok = 300000,Přehled N

N Kč.rok-1

Náklady na zpevněnou plochu

94000,-

Náklady na výkup surovin

-494000,-

Náklady na provoz strojů

143720,-

Náklady na obsluhu

300000,-

Odpisy strojů

346000,-

Náklady celkem

389720,-

Celková produkce kompostu (t)

910

Náklady Kč. t-1

429

Tabulka 16- celkový přehled N v Kč za rok

Náklady na výrobu 1 t kompostu dostaneme ze vztahu 389720 910

𝑁á𝑘𝑙𝑎𝑑𝑦 𝑐𝑒𝑙𝑘𝑒𝑚 𝐶𝑒𝑙𝑘𝑜𝑣á 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑐𝑒 𝑘𝑜𝑚𝑝𝑜𝑠𝑡𝑢

=

= 429 Kč

Ekonomická studie kompostárny nám stanovila náklady na výrobu 1 t kompostu ve výši 429 Kč.

59

6. Diskuze

Kompostování zbytkové biomasy je možno označit jako technologii trvale udržitelného života, a to pro své neocenitelné vlastnosti při udržování koloběhu látek, pro omezování skleníkového efektu a pro zabezpečování lidské výživy. Cílem diplomová práce bylo zhodnocení průběhu kompostovacího procesu u zakládek s různým podílem matolin. Pro modelové území byla zpracována bilance odpadů, stanovena plocha potřebná pro kompostování včetně kalkulace nákladů na výrobu 1t kompostu. Pro provedení experimentu byly založeny 3 pokusné zakládky s různým poměrem matolin, které byly umístěny v zahradě rodinného domu v obci Mikulčice. Zakládky byly založeny v roce 2013 a jedním z hlavních kritérií kompostovacího experimentu bylo hodnocení parametrů kompostovacího procesu. Jednou z hlavních činností, které ovlivňují průběh kompostovacího procesu, je surovinová skladba kompostovacích zakládek. Surovinovou skladbu ovlivňuje řada faktorů, z nichž nejdůležitější je vhodný poměr C:N, který by se měl pohybovat v rozmezí 20 až 40 : 1 (ROY a kol. 2010). ZEMÁNEK a kol. (2010) uvádí, že ideální poměr C: N je 35 : 1. Těchto poznatků bylo využito při sestavování a propočtu variantních zakládek I až III. Poměry vstupních surovin byly upraveny tak, aby celkový poměr C:N se co nejvíce blížil tomuto optimu. KALINA (2004) uvádí optimální poměr 20-30 : 1 se zdůvodněním, že při tomto poměru dochází k podstatně menším ztrátám čpavku a oxidu uhličitého, který uniká ze zakládek, dokud není poměr C: N optimální. Prvním z hodnocených parametrů byla teplota, jejíž měření bylo prováděno pomocí teploměru značky PFEUFFER, který je popsán v metodice. Měření vždy probíhalo v jádru zakládek. Teplota je jedním ze základních parametrů, kterým lze popsat aktivitu mikroorganismů v zakládce (PLÍVA, 2006). VÁŇA (2002) uvádí počáteční fázi rozkladu nárůstem teploty na 50 až 65 oC. U všech 3. experimentálních zakládek se v důsledku rozkladu zvýšila teplota z teploty okolního prostředí až na teploty v rozpětí od 65,5 až do 68,1 oC. KÁRA a kol. (2002) uvádí rozpětí hodnot ve fázi rozkladu 50 až 70 oC. ČSN 46 5735 pro průmyslové komposty uvádí, že dosažení maximální teploty je důležité z hlediska hygienizace kompostu a teplota nad 45 oC by měla vydržet min. 5 dnů. Tato podmínka byla u všech tří pokusných zakládek dodržena. KULÍK (2011) uvádí, že teplota 60

při kompostování by neměla překročit 70 oC, jinak může dojít k usmrcení užitečných organismů. Ani u jedné z pokusných variant teplota nepřesáhla tuto hranici. VÁŇA a kol. (2004) uvádí, že první fáze rozkladu, při které jsou činností mikroorganismů složité organické sloučeniny přeměněny na jednodušší anorganického charakteru, může trvat 2 až 4 týdny. U pokusných variant dosažení maxima a následný pokles teploty odpovídal tomuto časovému úseku. U experimentálních zakládek bylo provedeno překopání po 4 týdnech od založení. Tím došlo k homogenizaci a provzdušnění zakládek. Důsledkem toho se činností mikroorganismů teplota zvýšila na hodnoty v rozmezí 59,9 až 60,9 oC. KÁRA a kol. (2002) uvádí, že fáze přeměny probíhá od čtvrtého až do osmého respektive desátého týdne. V šestém týdnu bylo provedeno další překopání, po kterém byl mírný nárůst teplot. Po druhém překopání došlo k postupnému trvalému poklesu teploty Měření teploty je důležité nejen z důvodu sledování průběhu zrání kompostu, ale i pro určení jeho zralosti – teplota kompostu blížící se teplotě okolního prostředí svědčí o ukončení kompostovacího procesu. (ROY a kol. 2010). Rozdíly v teplotách byly nepatrné. Vývoj teplot signalizoval správnou činnost mikroorganismů u vhodně zvolených poměrů surovin. Výsledky pokusu neprokázaly, že by různý obsah matolin v pokusných zakládkách měl významný vliv na vývoj teplot. Dalším hodnoceným parametrem bylo měření vlhkosti. Norma ČSN 46 5735 pro průmyslové komposty vyžaduje optimální vlhkost v rozmezí 40 až 65 %. Vlhkost v zakládkách se pohybovala spíše na spodní hranici tohoto intervalu. JELÍNEK (2002) uvádí, že nižší hodnoty vlhkosti jsou přijatelné, protože nedochází k nežádoucím hnilobným procesům a zkysnutí kompostu. Z výsledků měření vyplynulo, že pokusná varianta s největším podílem matolin (50%) dosáhla nejvyšší vlhkosti a to 48,1 %. ZEMÁNEK (2010) uvádí, že matoliny mají zrnitou strukturu a proto jsou dobrým nasávacím materiálem. Objemové hmotnosti odpovídají povaze kompostovaných materiálů. PLÍVA (2005), KOLLÁROVÁ (2007) uvádí střední hodnoty objemové hmotnosti kompostů v rozmezí 450 až 630 kg.m-3. U pokusných variant I a II bylo toto rozmezí dodrženo. U varianty III, která obsahovala 50 % matolin, byla mírně překročena horní mez tohoto rozpětí. Z výsledků rozboru živin vyplynulo, že kompost vyrobený s určitým podílem matolin je kvalitní. Toto naznačuje hlavně obsah celkového dusíku v sušině, který byl u všech zakládek vyšší, než stanovuje norma. Dle BURGA (2011), ZEMÁNKA (2011) a 61

MICHÁLKA (2011) se za kvalitní považuje kompost s obsahem dusíku 2,6 %, uhlíku 27 %, fosforu 0,9 % a draslíku 2 %. Za nekvalitní kompost se považuje dle KULÍKA (2011) ten, který obsahuje 0,1 % dusíku. Norma ČSN pro průmyslové komposty má ve svých požadavcích na jakost kompostů ze stanovených základních živin pouze požadavek na obsah celkového dusíku (jako N přepočtený na vysušený vzorek v %) jeho hodnota musí být minimálně 0,6 %. Stanovený obsah celkového dusíku v hotovém kompostu se u všech pokusných zakládek pohyboval v rozmezí od 2,56 po 2,7 % v sušině. Optimální hodnota pH v kompostu má být dle normy ČSN 46 5735 pro průmyslové komposty v rozmezí od 6 do 8,5. Tuto podmínku splnily varianty II. a III. U varianty I bylo naměřeno pH ve výši 8,8. Součástí práce byla bilance odpadů a návrh kompostárny včetně její ekonomické studie. V modelové kalkulaci byla provedena bilance odpadů v k. ú. Mikulčice a na jejím základě byl proveden návrh kompostárny. Receptury zakládek a velikost kompostovací plochy byly stanoveny s ohledem na dostupný BRO z nasávacího území o rozloze 15 km2 dle metodiky, kterou uvádí ZEMÁNEK (2010). Dalším krokem bylo zpracování studie za účelem kalkulace nákladů na výrobu 1 t kompostu. Zde se uvažovalo, že kompostování bude probíhat v pásových zakládkách na vodohospodářsky zabezpečené ploše. Obsluhovat kompostárnu bude jeden stálý zaměstnanec a k dispozici bude mít štěpkovač, kolový nakladač a překopávač kompostu. Kompostárna bude BRO zpracovávat za poplatek, který se v nákladové položce objeví jako záporná hodnota. Náklady na provoz strojů byly stanoveny dle metodiky podle ZEMÁNKA (2010). Provozní náklady na překopání jsou zde vypočteny pro výkonnost překopávače 100 m 3 za hodinu, střední objemovou hmotnost 525 kg.m-3 a pro 5 překopávacích zásahů v jednom kompostovacím cyklu. Úprava profilu kompostovacích hromad předpokládala spotřebu času ve výši 25 % času potřebného na překopávání a nakládání hotového kompostu počítá s výkonností nakladače 30 m3 za hodinu, při objemové hmotnosti hotového kompostu 600 kg.m-3. Sazba za zpracování 1 t odpadního dřeva vychází z výpočtů, které uvádí SOUČEK (2006) a činí 280 Kč. Celkové náklady na kompostování byly navíc rozšířeny o odpis zpevněné plochy a strojů a činily 389 720 Kč. S ohledem na množství vyprodukovaného kompostu pak jednotkové náklady na 1 t kompostu vycházejí na 429 Kč. Např. HABART (2009) uvádí, že náklady na výrobu 1 t kompostu při kompostování v pásových zakládkách se většinou pohybují 62

od cca 350 Kč. Další autoři jako např. PLÍVA (2005) uvádí náklady na výrobu 1 t kompostu v rozmezí 600 až 800 Kč a ZEMÁNEK (2007) ve výši 530 Kč. Na možnosti snížení nákladů upozorňuje ve své studii ŠEFLOVÁ (2010), která uvádí, že zvýšení sesbíraného množství BRO vede ke snížení nákladů na výrobu kompostu.

63

7. Závěr

Zpracování biologicky rozložitelných odpadů technologií kompostování má mnoho výhod. Na jedné straně přispívá k řešení problému vysoké produkce biologicky rozložitelných odpadů, na straně druhé jím lze pokrýt i nezbytnou potřebu organických hnojiv. Vyrobený kompost je zdrojem organické hmoty, která má v půdě velký význam z produkčního i mimoprodukčního hlediska. Diplomová práce se zabývala ověřením možnosti využití matolin jako komponentu přidávaného do kompostů a vyhodnocením parametrů tohoto kompostovacího procesu. Experiment byl prováděn ve třech shodných kompostérech o různé surovinové skladbě v zahradě rodinného domu v obci Mikulčice. Průběh teploty a vlhkosti ukazoval na správnou činnost mikroorganismů ve vhodně zvolené surovinové skladbě pokusných zakládek. Rozbor na obsah živin a pH nám ukázal hodnoty, které splňovaly parametry stanovené ČSN. Z pokusu vyplynulo, že při vhodně zvolené skladbě surovin s určitým podílem matoliny může vzniknout vysoce kvalitní kompost. Tato práce se vedle průběhu kompostování zabývala návrhem velikosti plochy pro zpracování BRO v pásových zakládkách a vyhodnocením jednotlivých nákladových položek pro výrobu jedné tuny kompostu. Vycházelo se z dostupného množství BRO, které se nachází v k. ú. Mikulčice, kdy výsledkem byla vodohospodářsky zabezpečená plocha o výměře 1408 m2. Pro ekonomické vyhodnocení byly použity stejné vstupní informace - velkost nasávacího území a množství BRO. Výsledkem byly náklady na 1 t kompostu ve výši 429 Kč. Výsledky přispívají k rozšíření poznatků o možnosti kompostování matolin, jako jednoho z nejdůležitějšího vinohradnického odpadu a lze je využít při provozu kompostáren nebo při projektování systémů komunitního kompostování.

64

8. Souhrn

Diplomová práce se zabývala vhodností použití matolin jako suroviny pro kompostování. Byly založeny tři pokusné zakládky o různé surovinové skladbě s různým obsahem matolin a sledoval se průběh hlavních kompostovacích faktorů. Z výsledků vyplynulo, že použití matolin jako suroviny do kompostovacích zakládek je vhodné. Na základě dostupného množství BRO v k. ú. Mikulčice byla zpracována studie velikosti kompostovací plochy pro zpracování odpadů kompostováním. Vlastní ekonomické hodnocení pak probíhalo na základě stanovení nákladových položek, z nichž nejvýznamnější byly náklady na odpis zpevněné plochy a strojů, náklady na nákup surovin, náklady na provoz strojů a náklady na obsluhu. Klíčová slova: matoliny, kompostování, biologicky rozložitelné odpady, kompostárna

Summary

Diploma Thesis deales with appropriateness of utilization of grape marc as material for composting. There were created three experimental composting starters with different material composition with different content of grape marc and process of the main composting factors was studied. The results show that use of grape marc as material for composting bases is suitable. Study of the size of composting area for processing the waste by composting was compiled on the basis of available quantity of biodegradace waste in cadastral of Mikulcice. Economic evaluation was compiled on the basis of determination of cost items from which the most important were depreciation costs of reinforced area and machines, costs of buying materials, costs of operation of machines and service costs. Key words: grape marc, composting, biodegradable waste, composter

65

9. Literatura

AMLINGER, F., S. PEYR a C. CUHLS. Green house gas emissions from composting and mechanical biological treatment. Waste Management. 2008-02-01, vol. 26, issue 1, s. 47-60. DOI: 10.1177/0734242x07088432. Dostupné z: http://wmr.sagepub.com/cgi/doi/10.1177/0734242X07088432 BALÁŽOVÁ, Lucie. Hospodaření s biologickou složkou komunálního odpadu: Město České Budějovice. České Budějovice, 2011. Dostupné z: http://www.nusl.cz/ntk/nusl55429. Bakalářská práce. Jihočeská univerzita České Budějovice. Vedoucí práce RNDr. Lukáš Šimek. BARRENA, Gomez, Raquel;, Ferrer, Antoni SANCHEZ a Lima, Felicitas VAZQUEZ. The use of respiration indices in the composting process: a review: the journal of the International Solid Wastes and Public Cleansing Association, ISWA. I. 2006, s. 37-47. ISBN 0734-242X. BURG, Patrik, Pavel ZEMÁNEK a Milan MICHÁLEK. Acta Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně: Vyhodnocení vybraných parametrů kompostování. Brno: Ediční středisko MZLU v Brně, 2011, 176 s. ISBN 1211-8516. ERHART, Eva a Wilfried HARTL. Využití kompostu v ekologickém zemědělství. Vyd. 1. Náměšť nad Oslavou: ZERA, 2008, 24 s. ISBN 978-80-903548-8-3. HABART, Jan. Komunitní kompostovaní jako terapie. Biom.cz. 2009. Dostupné z: HEJÁTKOVÁ, Kateřina. Řešení bioodpadu v regionu. Náměť nad Oslavou: ZERA, o. s., 2008. HRADIL, Bohumil. Speciální kompost z drnů slámy, mechu, listí a jiných materiálů: Jak připravit kompostové speciality. In: IReceptář.cz [online]. 2009 [cit. 2014-04-07]. Dostupné

z:

http://www.ireceptar.cz/zahrada/okrasna-zahrada/specialni-kompost-z-

drnu-slamy-mechu-listi-a-dalsich-materialu/

66

JELÍNEK, Antonín. Faremní kompost vyrobený kontrolovaným mikrobiálním procesem: realizační pomůcka pro zpracování podnikové normy. Vyd. 1. Praha: Spolek poradců a kontrolorů v ekologickém zemědělství ČR, 2002, 73 s. ISBN 80-238-8539-1. KALINA, Miroslav. Kompostování a péče o půdu. 2., upr. vyd. Praha: Grada, 2004, 116 s. Česká zahrada. ISBN 80-247-0907-4. KÁRA, Jaroslav, Zdeněk PASTOREK a Antonín JELÍNEK. Kompostování zbytkové biomasy: BIOM. CZ [online]. 2002 [cit. 2014-02-28]. Dostupné z: http://biom.cz/cz/odborne-clanky/kompostovani-zbytkove-biomasy KOLLÁROVÁ, Mária. Výzkum vybraných podmínek přeměny zbytkové biomasy procesem řízeného mikrobiálního kompostování. Lednice, 2007. Disertační práce. MZLU Brno. Vedoucí práce Doc. Ing. P. Zemánek, Ph.D. KOLLÁROVÁ, M., J. HABART a P. PLÍVA. International scientific conference bioclimatology and natural hazards: proceedings; [17-20 September, Zvolen - Polana nad Detvou, Slovakia]. Zvolen: Slovenská Bioklimatologická Spoločnost, 2007. ISBN 978-802-2817-608. Dostupné z: http://www.cbks.cz/SbornikPolana07/pdf/Kollarova_et_al.pdf KUCHAŘÍKOVÁ, Michaela. Možnosti využití zahradnických odpadů a odpadů z údržby veřejné zeleně při kompostování. Lednice, 2007. Diplomová práce. Mendelova univerzita. Vedoucí práce Ing. P. Burg. Ph.D. KULÍK, Přemysl. Využití zahradnických odpadů z údržby parků kompostováním. Lednice, 2011. Disertační práce. Mendelova univerzita Brno. Vedoucí práce Doc. Ing. Pavel Zemánek, Ph.D. MÁCA, Josef, Jana ZÁBRANSKÁ a Pavel JENÍČEK. Anaerobní rozklad řepných řízků: VŠCHT Praha [online]. Únor 2012 [cit. 2014-03-12]. Dostupné z: http://www.cukrlisty.cz/on_line/2012/PDF/66-70.pdf PALEČEK, Roman. Zařízení pro měření teplot kompostu: BIOM. CZ [online]. 2011[cit. 2014-02-28]. Dostupné z: http://biom.cz/cz/odborne-clanky/zarizeni-pro-mereni-teplotkompostu

67

PARADELO, R., A. B. MOLDES, D. GONZALEZ a M. T. BARRAL. Plant tests for determining the suitability of grape marc composts as components of plant growth media. Waste Management. 2012-09-26, vol. 30, issue 10, s. 1059-1065. DOI: 10.1177/0734242x12451307. Dostupné z: http://wmr.sagepub.com/cgi/doi/10.1177/0734242X12451307 PLÍVA, Petr. Technika pro kompostování v pásových hromadách. Praha: Výzkumný ústav zemědělské techniky, 2005, 72 s. ISBN 80-868-8402-3. PLÍVA, Petr. Zakládání, průběh a řízení kompostovacího procesu. Praha: Výzkumný ústav zemědělské techniky, 2006, 65 s. ISBN 80-868-8411-2. PLÍVA, Petr. Plochy pro kompostování v pásových hromadách. Energie 21: časopis obnovitelných zdrojů energie /. Praha: Profi Press, 2009, roč. 2009, č. 4. PLÍVA, Petr. Kompostování v pásových hromadách: Zemědělec [online]. 2010 [cit. 201403-04]. Dostupné z: http://zemedelec.cz/kompostovani-v-pasovych-hromadach/ PLÍVA, Petr. Využití biomasy rostlinného původu kompostováním. In: VÚZT. CZ [online]. [cit. 2014-02-26]. Dostupné z: http://svt.pi.gin.cz/vuzt/poraden/doporuc/ekolog/pliva.pdf ROY, Amitava, Stanislav LAURIK a Petr PLÍVA. Výroba kompostů s různou objemovou hmostností: Metodika pro praxi. Praha 6 - Ruzyně: Výzkumný ústav zemědělské techniky v.v.i., 2010. Dostupné z: www.vuzt.eu SOUČEK, Martin. Návrh mechanizačních prostředků pro finální úpravu kompostu pro zahradnické účely. Brno, 2006. Diplomová práce. MZLU Brno. STUPAVSKÝ, Vladimír a Tomáš HOLÝ. Dřevní štěpka: zelená, hnědá, bílá. In: CZ Biom [online]. 1. 1. 2010 [cit. 2014-02-25]. ISSN 1801-2655. Dostupné z: http://biom.cz/cz/odborne-clanky/drevni-stepka-zelena-hneda-bila ŠEFLOVÁ, Jitka. Odborné kapitoly k nakládání s biologicky rozložitelnými komunálními odpady a příklad Moravskoslezského kraje. Vyd. 1. Editor Jitka Šeflová. Praha: IREAS, Institut pro strukturální politiku, 2010, 114 s. ISBN 978-80-86684-60-4. VÁŇA, Jaroslav. Kompostování odpadu: BIOM. CZ [online]. 2002 [cit. 2014-02-28]. Dostupné z: http://biom.cz/cz/odborne-clanky/kompostovani-odpadu 68

VÁŇA, Jaroslav, Jiří BALÍK a Pavel TLUSTOŠ. Pevné odpady. Praha: Česká zemědělská univerzita v Praze, Katedra agrochemie a výživy rostlin, 2004, 178 s. ISBN 80-213-1273-4. VÁŇA, Jaroslav a Sergej USŤAK. Zřizování a provozování malých kompostáren. Praha: Výzkumný ústav rostlinné výroby, 2007, 20 s. ISBN 978-80-87011-34-8. ZEMÁNEK, Pavel. Biologicky rozložitelné odpady a kompostování. 1. vyd. Praha: Výzkumný ústav zemědělské techniky, 2010, 113 s. ISBN 978-80-86884-52-3. ČSN 46 5735 „Průmyslové komposty“ VYHLÁŠKA 341/2008 Sb.

Internetové zdroje: KOMPOSTUJ. CZ: Komunitní kompostování [online]. 2014 [cit. 2014-03-13]. Dostupné z: http://www.kompostuj.cz/vime-jak/komunitni-kompostovani/ Způsoby využívání a odstraňování odpadů: Životní prostředí. In: www.vscht.cz [online]. 2014 [cit. 2014-03-08]. Dostupné z: http://www.vscht.cz/uchop/udalosti/skripta/1ZOZP/odpady/odpady3.htm Příprava a výstavba kompostáren využívajících biologicky rozložitelné odpady z domácností a údržby městské zeleně. 2009. vyd. Praha: Státní fond životního prostředí ČR, 2009. Dostupné z: www:sfzp.cz Životní prostředí: Odpady. In: Vscht.cz [online]. 2014 [cit. 2014-03-15]. Dostupné z: http://www.vscht.cz/uchop/udalosti/skripka/1ZOZP/odpady/odpady3.htm

69

10. Přílohy

Vývoj teploty: 20.12. 22.12. 26.12. 29.12. 2.1. 5.1. 8.1. 11.1. 14.1. 17.1. 20.1. 23.1. 26.1. 29.1. 1.2. 4.2. 7.2. 11.2. 14.2. 17.2. 20.2. 23.2. 26.2. 29.2. 3.3.

7,2 13,8 23,6 38,6 43,6 49,6 55,7 61,8 66,5 62,6 56,7 60,6 55,3 45,3 40,7 34,9 37,6 27,6 25,4 21,7 19,3 15,1 13,8 9,5 7,3

7,5 15,6 24,9 40,3 44,1 53,1 57 63,4 68,1 65,4 57 60,9 55,7 45,7 41,1 33,8 38 27,9 25,1 20,9 18,7 14,8 11,4 9,4 6,3

6,2 9,1 20,1 38,1 44,2 52,9 57,3 61 65,5 62,3 56,3 59,9 54,4 44,3 39,9 34,5 37,8 26,8 24,3 19,1 17,3 13,9 7,6 6 3,2

2,1 3,3 0,7 -0,3 -0,1 6,8 -2,6 -0,4 -2,7 -0,5 -2,5 -4,9 0,9 3,3 9 4,1 4,2 -1,5 1,1 3,2 1,7 8,7 6,3 7,9 5,7

(žlutě označené hodnoty znamenají překování)

70

Vývoj vlhkosti: Termín 20.12. 22.12. 26.12. 29.12. 2.1. 5.1. 8.1. 11.1. 14.1. 17.1. 20.1. 23.1. 26.1. 29.1. 1.2. 4.2. 7.2. 11.2. 14.2. 17.2. 20.2. 23.2. 26.2. 29.2. 3.3.

Zakl. I Zakl. II. Zakl. III. 25,1 25,3 29,9 29,4 29,4 34,9 30,5 35,9 37,1 34,9 38,7 41,3 37,2 46,6 43,7 40,3 46,3 45,1 41,9 43,8 47,3 42 40,1 48,1 40,4 42,2 47,1 37,8 41,1 43,6 36,5 40,3 43,1 32,3 37,9 41,2 32,1 32,1 42,2 31,9 30,8 41,5 31,6 29,1 40,1 30,4 30,4 40 29,9 31,1 41,5 30,1 31 40,2 29,6 31,1 37,5 29,1 30,8 36,7 27,9 29,2 36,1 27,5 29,1 36,2 26,8 28,9 35,9 26,2 28,6 35,6 25,3 28,5 35,3

71