Composting and Anaerobic Digestion: requirements, processes, technologies and etc. A Review in Lithuanian - part III (processes). A.Brazas and others, 2012

Aplinkosministerija
2012
Reikalavimai
kompostavimuiirkompostui
Užsakomojo darbo
„Reikalavimai kompostavimui
ir kompostui“ ATASKAITA
© Alfonsas Brazas ir kiti, 2012
UAB “Ekoprojektas” ir UAB “Atliekų tvarkymo konsultantai”

Užsakomojo darbo „Reikalavimai kompostavimui ir kompostui“
A T A S K A I T A
TURINYS Psl.
1.
Įvadas 1
2.
Apibėžimai 4
3.
Reikalavimai kompostui, digestatui ir stabilatui –
komposto ir digestato klasės ir teršalų limitai
9
3.1.
Bioatliekų tapimo produktu kriterijai 9
3.2.
Komposto ir digestato klasės bei kokybės parametrai (teršalų limitai) 20
3.3.
Komposto ir digestato kokybės užtikrinimo procesas ir procedūros,
įskaitant komposto ir digestato sertifikavimą
31
4.
Stabilato (biostabilizuotų bioskaidžių atliekų) ir komposto
biostabilumo nustatymo kriterijai. Komposto brandumas
47
4.1.
Stabilato (biostabilizuotų bioskaidžių atliekų) ir komposto
biostabilumo nustatymo testai (metodai)
48
4.1.1
Deguonies suvartojimo matavimu pagrįsti testai 48
4.1.2
Anglies dvideginio iš(si)skyrimo matavimais pagrįsti testai 50
4.1.3.
Savaiminio šilimo testai 50
4.1.4.
Solvita®
testo rinkinys 52
4.1.5.
Kiti – ne respirometriniai – biostabilumo nustatymo metodai (testai) 53
4.1.6.
Digestato biostabilumo nustatymo testai 54
4.2.
Rekomenduojami stabilato ir komposto biostabilumo parametrai 55
4.3
Komposto brandumas 60
5.
Reikalavimai įvairių bioskaidžių atliekų kompostavimui ir
anaerobiniam apdorojimui
66
5.1. Reikalavimai namudiniam kompostavimui 71
5.2.
Reikalavimai žaliųjų atliekų ir kitų augalinių atliekų kompostavimui
72
5.3.
Reikalavimai virtuvės atliekų ir maisto produktų, kuriems pasibaigė
galiojimo terminas, kompostavimui ir anaerobiniam apdorojimui
73
5.4.
Reikalavimai NVĮ (nuotekų valymo įrenginių) dumblo kompostavimui ir
anaerobiniam apdorojimui
77
5.5.
Reikalavimai 3 kategorijos šalutinių guvūninių produktų (išskyrus
maisto/virtuvės atliekas) kompostavimui ir anaerobiniam apdorojimui
79
6.
Aplinkosauginiai reikalavimai kompostavimo aikštelėms ir
uždariems kompostavimo bei anaerobinio apdorojimo
įrenginiams (reaktoriams)
87
6.1.
Vietos kompostavimo aikštelei įrengti ar uždariems kompostavimo
įrenginiams instaliuoti parinkimas ir aikštelės įrengimas
89

6.2.
Teritorijos planavimo procedūros, įskaitant planuojamos ūkinės veiklos
poveikio aplinkai ir poveikio visuomenės sveikatai vertinimo procedūras.
Techninio projekto rengimas ir statybos leidimo gavimas.
Taršos integruotos prevencijos ir kontrolės leidimo gavimas.
91
6.2.1.
Planuojamos ūkinės veiklos poveikio aplinkai ir poveikio visuomenės sveikatai
vertinimo procedūros
92
6.2.2
Techninio projekto rengimas ir statybos leidimo gavimas 94
6.2.3.
Taršos integruotos prevencijos ir kontrolės leidimas 95
6.3.
Sanitarinių apsaugos zonų ribų ir režimų nustatymas 96
7.
Komposto, techninio komposto ir digestato naudojimo
reglamentavimas
109
8.
Kompostuotinų bioskaidžių atliekų kiekiai – potencialas (prognozė) 116
9.
Prognozuojami pagaminamo skirtingų klasių komposto ir
stabilato (biostabilizuotų bioskaidžių atliekų) kiekiai
137
9.1.
Prognozuojami komposto (produkto) kiekiai 137
9.2.
Prognozuojami komposto (iš NVĮ dumblo) kiekiai 140
9.3.
Prognozuojami stabilato ir techninio komposto (iš stabilato) kiekiai 140
10. Komposto (pa)naudojimas. Stabilato panaudojimo galimybės. 145
11.
Kompostavimo ir anaerobinio apdorojimo procesai 153
12.
Kompostavimo technologijos (metodai, būdai, įrenginiai) 233
13.
Naudotos literatūros sąrašas 315
14.
Priedai 326
14.1.
Siūlomo teisės akto metmenys (tezės) ir pasiūlymų LR Vyriausybei bei
ministerijoms ir tarnyboms dėl būtinų teisės aktų pakeitimų ar
naujų išleidimo metmenys (tezės).
326
14.2
Informacinė medžiaga: studija – apžvalga „Reikalavimai
kompostavimui ir kompostui“ , tik kompiuterinėje laikmenoje CD

153
11. Kompostavimo ir anaerobinio apdorojimo procesai
Kompostavimas – tai sudėtingas kompleksinis kontroliuojamas mikrobiologinis –
biocheminis – fizikinis procesas, kurį (kurio rezultatą) galima nusakyti tokia bendra
formule:
Galima išskirti du sąlyginius kompostavimo proceso metu vykstančius biocheminius
reiškinius:
1) Organinių medžiagų skaidymasis (amonifikacija):
bioskaidžios atliekos (ACxHyOz Np) + B O2 
 kompostas + CCO2 + DH2O + E(NH3) + šiluma
2) Amoniako oksidacija - nitrifikacija:
NH3 + O2  NO3
-
+ H2O + H+
Tačiau tuo pat metu kompostavimas, šalia biocheminio proceso yra ir mikrobiologinis
procesas
11.1 pav. Supaprastinta kompostavimo proceso schema
bioskaidžios atliekos + O2
kompostas +CO2 + H2O + šiluma

154
Taigi, kompostavimo procesas yra kompleksinis – mikrobiologinis ir biocheminis
procesas (abu vyksta vienu metu), o reikalingos sąlygos jiems abiems sukuriamos fizikinio
proceso metu (bioskaidžių atliekų smulkinimas, maišymas - reikalingo C:N santykio, pH,
drėgnumo, purėtumo užtikrinimas; oro (deguonies) srauto užtikrinimas, temperatūros
kontrolė ir kt. - todėl žemiau pateiktas atskirų procesų išskyrimas yra sąlyginis
(pateikiamas tam, kad geriau suprasti kokie reiškiniai vyksta).
Mikrobiologiniai procesai
Kompostavimo procese dalyvauja įvairūs mikroorganizmai – mikrobai (bakterijos,
aktinobakterijos (aktinomicetai), mikroskopiniai grybai (angl. - fungi)), įvairūs fermentai
(enzimai) bei dirvožemio pirmuonys ir bestuburiai.
Visus mikroorganizmus galima suskirstyti į grupes pagal temperatūrinius intervalus,
kurie jiems labiausiai priimtini:
Mikroorganizmų grupė Temperatūros intervalas, o
C
Psichrofiliniai (psychrophilic)
-4-20
Mezofiliniai (mesophilic)
15-45
Termofiliniai (thermophilic)
45-65
Hipertermofiliniai (hyperthermophilic)
>65
11.1. Mezofilinė kompostavimo proceso fazė
Organinių medžiagų skaidymas prasiseda inkubacine faze, kai kompostuojamo mišinio
temperatūra lygi aplinkos temperatūrai; šios fazės metu mišinyje užsiveisia bakterijos ir
mikrogrybeliai. Taip pat ima daugintis pirmuonys ir bestuburiai.
Procesą paprastai pradeda endofitai ir epifitai, susiję su augalais, bei įvairūs
mikroorganizmai esantys termiškai neapdorotose medžiagose bei ore.
Šviežiose bioskaidžiose atliekose dominuoja mikroskopiniai grybai, ypač pelėsiniai grybai
o taip pat įvairias organines rūgštis gaminančios bakterijos bei kitos mezofilinės bakterijos.
Jie visų pirma įsisavina tirpalų pavidalo cukrus ir amino rūgštis, daugiausia esančias
įvairiose augalų dalyse, bei krakmolus ir angliavandenius (polisacharidus ir celiuliozę).

155
Svarbus vaidmuo tenka dirvožemio pirmuonims ir bestuburiams, kurie maitindamiesi,
smulkina bioskaidžias atliekas bei virškindami jas gamina lengvai mikrobų įsisavinamas
organines medžiagas – cukrus, proteinus, amino rūgštis ir kitas organines rūgštis.
Neužilgo po inkubacinės fazės (faktiškai tuo pačiu metu) pasideda augimo (reprodukcinė)
fazė – kurios metu intensyviai dauginasi mikrogrybeliai, mezofilinės bakterijos, o taip pat
pirmuonys ir bestuburiai.
Vyksta intensyvus organinių junginių metabolinis skaidymasis – katabolizmas; išsiskiria
energija, kompostuojama bioskaidžių atliekų masė pradeda šilti.
Esant tinkamai aplinkai, mezofilinių mikroskopinių grybų ir bakterijų populiacija pradeda
augti tiesiog eksponentiškai.
Idealios sąlygos sparčiam mezofiliniam kompostavimo procesui plėtotis yra tokios:
1) C: N santykis - 25÷35:1
2) drėgnumas ~55±5%
3) pH – 6,5÷8
4) dalelių dydis - 5÷50 mm
5) deguonies koncentracija >10%
6) temperatūra 30÷45o
C
Mezofilinio proceso fazė paprastai trunka nuo poros iki kelių dienų.
Taigi, pagrindinai mezofilinių grybų ir bakterijų poveikyje, padedant fermentams
(enzimams) vyksta intensyvus metabolinis skaidymasis – katabolizmas, organiniuose
junginiuose didelės molekulės suskyla į mažesnes, išsiskiria daug energijos.
Metabolizmas yra gyvosios sistemos funkcionavimo pagrindas – sudėtingų fermentinių
reakcijų visuma. Metabilizmą sudaro savo esme priešingi procesai: katabolizmas
(disimiliacija) ir anabolizmas (asimiliacija).

156
Metabolizmą katalizuoja fermentai (enzimai).
Pagal katalizuojamos reakcijos tipą fermentai yra suskirstyti į šešias klases:
oksidoreduktazės, transferazės, hidrolazės, liazės, izomerazės, ligazės.
Kiekviena šių klasių skirstoma į poklasius, o poklasiai – į popoklasius.
Kiekvienas fermentas turi savo šifrą (kodą), susidedantį iš keturių skaitmenų, kurių
pirmasis reiškia klasę, antrasis – poklasį, trečiasis – popoklasį ir ketvirtasis – fermento
eilės numerį popoklasyje.
Taigi, gamtoje egzistuoja keli tūkstančiai fermentų (enzimų), kurie katalizuoja tūkstančius
metabolizmo (anabolizmo – biosintezės ir katabolizmo – bioskaidymosi) reakcijų.
Visa šita metabolizmo įvairovė yra labai sudėtinga, susijusi daugybe tarpusavio ryšių ir iki
galo vis dar neištirta.
Nors mums aptariamu kompostavimo klausimu svarbiausios yra katabolizmo
(bioskaidymosi) reakcijos – vykstančios yrant (skaidantis) organinėms medžiagoms; tačiau
humuso formavimosi metu vyksta ir sudėtingos biosintezės (anabolizmo) reakcijos.
Katabolizmas – tai organiniuose junginiuose vykstantys medžiagų skilimo procesai, kurių
metu išsiskiria cheminių junginių energija.
Į organinį junginį patekusias medžiagas veikia baltymai biokatalizatoriai – fermentai
(enzimai).

157
Pagal skaidomas medžiagas fermentai yra skirtomi į tris pagrindines grupes:
 karbohidrazės – skaido angliavandenius (angl. – carbohydrates)
 lipazės – skaido riebalus (angl. – lipides)
 proteazės arba proteinazės– skaido baltymus (angl. - proteines)
Fermentai
(enzimai)
Substratai Skaidymosi produktai
Karbohidrazės
Amilazės
(amylases)
Krakmolai Monosacharidai (gliukozė ir maltozė)
Pektinazės
(pectinases)
Pektinai Monosacharidai (galaktozė, arabinozė)
Hemiceliulazės
(hemicellulases)
Hemiceliuliozės Monosacaridai (gliukozė, ksilozė)
Celiulazės
(cellulases)
Celiuliozės Disacharidai (sacharozė, celiobiozė ir kt.)
ir monosacharidai (gliukozė, galaktozė)
Ligninazės arba lignazės
(ligninases or lignases)
Lignoceliuliozės
Proteazės
arba
proteinazės
Proteazės (proteases)
arba proteinazės
(proteinases)
Baltymai
(proteinai)
Amino rūgštys
Lipazės
Lipazės
(lipases)
Riebalai Riebalų rūgštys ir glicerolis
Baltymų suskilimo iki amino rūgščių fermentinės hidrolizės reakcija vadinama proteolize.
Baltymų skaidymasis vyksta dviem etapais: iš pradžių fermentai proteinazės (arba
proteazės) suskaido baltymus iki peptidų, o po to fermentai peptidazės – iki amino rūgščių.
Amino rūgštys tampa maistu kitiems mikroorganizmams arba jos mikrobų pagalba yra
paverčiamos amoniaku ir toliau nitritais bei nitratais (vyksta amonifikacijos ir nitrifikacijos
procesas – bendrai vadinamas mineralizacija, organinio azoto virtimu mineraliniu).
Mineralinį azotą lengvai pasisavina augalai – sintezuodami amino rūgštis; gyvūnai, ėsdami
augalus, iš amino rūgščių sintezuoja baltymus.
Augalų ir gyvūnų liekanas vėl skaido mikroorganizmai ir fermentai.
Vyksta gamtos ciklas, vadinamas azoto ciklu.
Baltymų suardymo procese intensyviai dalyvauja šie mikrobai (bakterijos ir mikrogrybeliai):
Pseudomonas, Bacillus, Proteus, Clostridium Histolyticum, Micrococcus, Alternaria,
Penicillium ir kiti.
Sudėtingi polimeriniai junginiai – celiuliozės, lignoceliuliozės ir, ypač, ligninas ardomi
(skyla) lėtai, todėl šiame kompostavimo etape lieka praktiškai nesuardyti.

158
Katabolizmo proceso metu, dalyvaujant įvairiems fermentams – kelių etapų metu,
galiausiai didelės ir sudėtingos organinių junginių molekulės suskaidomos iki gliukozės
(arba kitų monosacharidų), amino rūgščių, glicerolio ir riebalų rūgščių.
Visame šiame procese kompostavimo metu didelį vaidmenį vaidina mikroskopinių grybų
hifai (angl. – hyphae).
Taip mezofilinės kompostavimo stadijos metu, vykstant katabolizmo reakcijoms, suyra
lengvai yrantys ir daug energijos išskiriantys organiniai junginiai – t. y. suyra (suskystėja)
cukrų, angliavandenių, baltymų bei kai kurių riebalų ląstelės.
Kompostuojama bioskaižių atliekų masė sparčiai šyla.
Pradiniame etape gana stipriai krenta pH – nuo 6,5÷8 kartais net iki 4÷5 - dėl to kad,
veikiant bakterijoms ir mikrogrybams, intensyviai išsiskiria CO2.
Aktinobakterijos pradiniame etape, kol maistingųjų medžiagų (ypač azoto) yra gausu,
dauginasi gan lėtai – jos nesugeba konkuruoti su bakterijomis ir, ypač, su įvairiais
mikrogrybais.
Tuo tarpu mezofilinių mikrogrybų ir bakterijų populiacija, esant mezofilinei temperatūrai ir
tinkamai aplinkai – auga labai sparčiai.
Taip pat sparčiai dauginasi įvairūs dirvožemio pirmuonys (vienaląsčiai, protozoa ir kiti ) ir
bestuburiai (nematodai, erkės, voragyviai, vėžiagyviai, vabzdžių lervos, nariuotakojai,
kolembolos, enchitrėjai, sliekai) – kurie minta organinių junginių liekanomis ir
mikroskopiniais grybais bei bakterijomis.
Vyksta sparti fermentinė katalizė, kuri maksimalų greitį pasiekia esant 30÷45o
C
temperatūrai.
Temperatūra sparčiai artėja prie ~ 450
C – kai mezofiliniai mikrogrybai ir bakterijos bei
dauguma pirmuonių ir bestuburių žūva.
Viršijus ~ 450
C fermentinės katalizės greitis sulėtėja – nes dalis mezofilinių fermentų
denatūruojasi (tai yra suyra fermento aktyvus centras).

159
11.2. Termofilinė kompostavimo proceso fazė
Suirusių organinių junginių liekanos ir žuvę mezofiliniai mikroorganizmai bei gyviai tampa
puikiu maistu termofiliniams mikroorganizmams, kurie ima sparčiai daugintis;
pagrindinis vaidmuo čia tenka aktinobakterijoms ir termofilinėms bakterijoms – kurių
populiacija pasidaro didžiausia, esant 50÷60o
C temperatūrai; taip pat toliau aktyvūs yra ir
temperatūrai atsparūs mikrogrybai (jų populiacija tampa didžiausia esant 40÷55o
C).
Kai kurie mikrogrybai (Chaetomium thermophile, Humicola insolens, Humicola
(Thermomyces) lanugonicus, Thermoascus autrantiacus, Paecilomyces) gali augti
(daugintis) ir esant net palyginti labai aukštoms 45÷60o
C, o vienas mikrogrybas Aspergillus
fumigatus dauginasi labai plačiame temperatūrų intervale nuo 15o
C iki 55o
C.
Kadangi yra pakankamai termostabilių (aukštatemperatūrinių) fermentų, kurie yra aktyvūs
45÷65o
C temperatūroje, toliau vyksta gana intensyvus (nors ir ne toks sprogstamai
spartus) katabolizmo procesas – vyksta tolesnis spartus lengvai yrančios ir daug energijos
turinčios organikos (baltymų, amino rūgščių, cukrų (sacharidų) ir kitų) skaidymasis.
Pradeda irti jau ir sunkiau suyrantys sudėtingi organiniai junginiai, tame tarpe skaidosi
riebalai ir pradeda irti hemiceliuliozės, celiuliozės bei lignoceliuliozės.
Pastaba: ląstelienos (hemiceliuliozės, celiuliozės ir lignoceliuliozės) suirimo procese
pagrindinį vaidmenį vaidina jau minėti termofiliniai mikrogrybai; jų veiklos pasekmėje, kuri,
pasiekus maksimalią temperatūrą, po to gali dar tęstis 20 ir daugiau dienų, toliau išlaikant
gan aukštą temperatūrą - sausa komposto masė gali sumažėti net 2 kartus; mikrogrybas
Thermoascus aurantiacus yra vienas iš svarbiausių celiuliozės ardytojų - jis dauginasi
plačiame 25÷55o
C temperatūros intervale ir yra aktyvus taip pat ir komposto brendimo
fazėje.
Kylant temperatūrai ir jai artėjant prie maksimaliai galimos – pH vėl stipriai išauga (kartais
net iki 8,5÷9); pagrindinai dėl to, kad intensyviai išsiskiria amoniakas (NH3).
Temperatūra toliau kyla ir artėja prie ~ 65÷70o
C.
Kadangi fermentai yra baltymai, tai, pasiekus 60-70o
C, denatūruojasi didžioji jų dalis – t. y.
suyra daugumos fermentų aktyvieji centrai ir katalizinių reakcijų greitis stipriai sumažėja.
Pasiekti ir ilgesnį laiką išlaikyti 65÷70o
C temperatūrą nėra paprasta ir lengva – tai galima
padaryti tik sukuriant optimalias kompostavimo procesui sąlygas.

160
Kompostavimo procesas 60÷80o
C temperatūroje.
Šiose temperatūrose praktiškai aktyvūs yra tik pora termofilinių mikrogrybų (pvz.,
Rhizomucor pussilus) ir keletas termofilinių bakterijų (pvz., Bacilus stearothermophilus) –
kurių veiklos pasekmėje temperatūra per keletą dienų pakyla iki 70÷80o
C.
Buvo nustatyta (1996 m.) kad termofilinė bakterija Thermus, kuri dauginasi 40÷80o
C
temperatūroje, didžiausią populiaciją (net 107
÷1010
grame komposto, pasiekia 65÷750
C
temperatūroje.
Taip pat 1996 m. komposte buvo aptiktos kelios autotrofinės (chemotrofinės) bakterijos,
kurios dauginasi 60÷80o
C temperatūroje. Šios bakterijos energiją gauna oksiduodamos
mineralinius sieros ir vandenilio junginius, o organinę medžiagą sintezuoja iš CO2.
Dabar jau įrodyta, kad šios bakterijos ypač plačiai išplinta vertikalių kompostavimo kamerų
(silo) viršutinėje dalyje (šviežiose bioskaidžiose atliekose), kur jos maitinasi sieros
vandenilio, amoniako ir kitais mineraliniais sieros ir vandenilio junginiais, susidarančiais
žemesniuose kompostuojamų bioskaidžių atliekų sluosniuose.
Termofilinės bakterijos Thermus aktyviai atakuoja hemicelioliozes bei taip pat visą eilę
organinių junginių (angliavandenius, cukrus, organines rūgštis, polisacharidus (krakmolus),
baltymus, riebalų rūgštis, alkoholius (metanolį, etanolį, butanolį ir kitus), acetonus ir kitką),
o chemotrofinės bakterijos oksiduoja dujas (CH4, NH3, H2, CO ir kitas) bei mineralinius
sieros junginius (H2S, S2O3
2-
, SO3
2-
ir kitus).
Aukščiausia kompastavimo metu pasiekiama temperatūra yra ~82o
C, kurią pasiekus
biologinis mikroorganizmų aktyvumas ir metabolinė katalizė (energijos išsiskyrimas)
liaujasi.
Pastaba: termofilinė kompostavimo fazė yra labai svarbi – ji yra būtina norint išvengti
patogeninės, fitopatogeninės ir fitosanitarinės taršos; nes gyvūnų ir žmogaus patogenai
(salmonelės, žarnyno lazdelės, helmintai, klostridijos, virusai ir kiti), fitopatogenai,
fitotoksinai bei fitosanitarinė tarša (piktžolių sėklos ir kitkas) sunaikinami (suardomi) tik
palaikant termofilinę temperatūrą (mažiausiai > 55o
C) pakankamai ilgą laiką (trukmė
priklauso nuo kompostuojamų bioskaidžių atliekų (nes skirtinga patogeninės ir
fitopatogeninės ar fitosanitarinės taršos rizika) ir kompostavimo būdo (technologijos)).
Termofilinė kompostavimo fazė paprastai trunka nuo 1-2 savaičių iki mėnesio,
priklausomai kokios bioskaidžios atliekos yra kompostuojamos ir kokios technologijos
naudojamos.

161
11.3. Mezofilinė mineralizacijos ir brendimo (stabilizacijos) fazė
Suirus didžiajai daliai lengvai yrančios organikos, temperatūra pradeda kristi (paslaipsniui
sumažėja iki 45-20o
C) – šioje stadijoje vėl savo darbą pradeda mezofiliniai grybeliai,
aktinobakterijos ir bakterijos, kurie, padedant fermentams (enzimams), toliau skaido
sunkiau suyrančius ir mažiau energijos išskiriančius polimerinius organinius junginius
(hemiceliuliozę, celiuliozę, lignoceliuliozę, ligniną ir kitus).
Prasideda viena iš svarbiausių – brendimo ir stabilizacijos fazė, kurios metu veikiant
grybeliams bei bakterijoms ir, svarbiausia, dirvožemio mikro-, mezo- bei makrofaunai
(įvairiems dirvožemio gyvūnams - heterotrofams (mikroskopiniams bestuburiams)) vyksta
humifikacijos procesas – susidaro humusas, iš huminių ir fulvinių rūgščių bei organikos
irimo liekanų ir nesuirusios celiuliozės bei kitų organinių junginių sudaryta stabili organinė
medžiaga.
Nusistovėjus mezofilinei temperatūrai, pradeda sparčiai daugintis dirvožemio pirmuonys ir
bestuburiai (nes jiems gyvuoti palankiausia yra 20-35O
C temperatūra).
Dirvožemio bestuburiai vaidina svarbų vaidmenį mikrobiologiniuose ir biocheminiuose
procesuose:
 gerina aerobines sąlygas kompostuojamoje masėje, nes ją daro labiau purią
(supurena),
 susmulkindami (kramtydami, suvirškindami ir pan.) bioskaidžias atliekas, sukuria
sąlygas mikrobams lengviau pasiekti organines medžiagas,
 maitindamiesi bioskaidžiomis atliekomis (virškindami jas), gamina mikrobų lengvai
įsisavinamas organines medžiagas – cukrus, proteinus, amino rūgštis ir kitas
organines rūgštis.
Dirvožemio bestuburių vaidmuo ypač svarbus humifikacijos – humuso formavimosi
proceso metu. Iki galo jis nėra ištirtas iki šiol.
Bet, pavyzdžiui, visuotinai yra žinoma, kad sliekai vermikompostavimo metu stipriai
padidina humuso kiekį komposte.
Mezofilinio mineralizacijos ir brendimo proceso metu organinis azotas sparčiai virsta
neorganiniu - vyksta intensyvus mineralizacijos (organinio azoto virtimo neorganiniu) –
amonifikacijos ir nitrifikacijos procesas.

162
Ankstesnėse kompostavimo fazėse, ypač termofilinio kompostavimo metu, nors taip pat
vyko intensyvi amonifikacija (organinio azoto virtimas amoniaku ir amoniu) ir nitrifikacijos
procesas – dominavo, dėl palankesnių aplinkos sąlygų (pH>8÷9, daug organinio azoto,
aukšta temperatūra, C:N santykis daug didesnis už 20:1), atvirkštinis denitrifkacijos
procesas.
Šioje kompostavimo proceso stadijoje mezofilinės bakterijos, aktinobakterijos ir
mikrogrybai taip pat suardo (oksiduoja) ankstesnėse fazėse vykusio (anaerobinėse mikro
aplinkose) fermentacijos proceso produktus – metaną ir kitas žalingas (kenksmingas)
dujas (sieros vandenilį, sieros merkaptanus, lengvuosius aromatinius angliavandenilius) –
taip sumažinama blogų kvapų ir ir kitų toksinių tarpinių medžiagų rizika.
Mineralizacijos ir brandinimo (stabilizavimo) mezofilinio proceso metu ypač aktyvios yra
aktinobakterijos bei mezofiliniai mikrogrybai, o taip pat pirmuonys ir, ypač, dirvožemio
bestuburiai. Visi jie maitinasi pirmiausia nesuirusiais organinių medžiagų likučiais.
Bet ne mažiau svarbu yra tai, kad bakterijos, aktinobakterijos ir, ypač, mikrogrybai
sėkmingai ardo hemiceliuliozės, celiuliozės, lignoceliuliozės ir net lignino
sudėtingus polimerinius junginius. Pats svarbiausias vaidmuo šiame procese tenka
mikrogrybams, nes ligniną ardo praktiškai tik mikrogrybai.
Šioje komposto mineralizavimo ir brendimo – stabilizavimo fazėje, kuri paprastai tęsiasi
nuo 2 mėnesių ir net iki metų, aktyviai dauginasi aktinobakterijos ir mezofilinės bakterijos,
o taip pat mikrogrybai.
Bakterijos atlieka šias metabolines funkcijas, kurios yra labai svarbios mineralizuojant ir
brandinant bei stabilizuojant kompostą, o taip pat gerinant jo kokybę:
 likusių nesuirusių paprastų ir vidutinio sudėtingumo organinių junginių (proteinų,
amino rūgščių, lipidų, riebųjų rūgščių, cukrų (sacharozių), organinių rūgščių ir kitų)
suardymas,
 gerokai sumažėjusių neorganinių azoto ir sieros junginių oksidacija ir
mineralizacija, gaminant nitratus ir sulfatą,
 kompleksinių humuso junginių (eksopolisacharidų (angl. Exopolysacharides) –EPS)
gamyba polimerizuojant paprastus organinius junginius,
 atmosferinio azoto fiksacija gaminant amoniaką ir toliau nitritus bei nitratus

163
 fitopatogeninių mikrogrybų dauginimosi blokavimas (sustabdymas),
 geležies, mangano ir fosforo mineralizacija,
 metalų jonizacija (Na+
, Mg2+
, Cu2+
, Ca2+
, K+
ir kiti) ir mineralizuotų agregatų
formavimas,
 toksinių sunkiųjų metalų detoksikacija formuojant netirpias druskas,
 toksinių organinių junginių (pesticidų ir kt.) degradacija (suardymas).
Taigi, kompostavimo metu didžioji dalis lengvai ir vidutiniškai yrančių organinių junginių yra
visiškai suskaidomi, padedant mikrobams (bakterijoms, aktinobakterijoms ir
mikrogrybams) bei dirvožemio pirmuonims ir bestuburiams.
Suyra ir didelė dalis sunkiai yrančių kompleksinių organinių junginių, tokių kaip sudėtingi
baltymai ir riebalai bei įvairūs sudėtingi polimeriniai hemiceliuliozės, celiuliouzės,
lignoceliuliozės ir lignino junginiai.
Tuo pačiu kompostavimo metu vyksta ir įvairūs sudėtingi biosintezės procesai.
Rezultate sudėtingų katalizinių reakcijų susidaro sudėtingos kompleksinės humusinės
medžiagos – gaminamas humusas.
Tokiu būdu kompostavimo metu organinė anglis ir organinis azotas yra mineralizuojami ir
stabilizuojami. Taip pat susidaro mineraliniai sieros ir fosforo junginiai.

164
11.2 pav. Kompostavimo eiga: mikrobiologiniai ir biocheminiai procesai

165
11.4. Humifikacija – humuso susidarymas
Humifikacija – organinių medžiagų liekanų irimas komposte ir dirvoje, veikiant
mikroorganizmams (mikrobams, pirmuonims ir bestuburiams) ir kitiems veiksniams, kurių
rezultate susidaro humusas.
Šio proceso metu hemiceliuliozė, celiuliozė, lignoceliuliozė, ligninas ir kitos organinės
medžiagos virsta humusinėmis medžiagomis (fulvo rūgštimis, huminėmis rūgštimis,
humatomelaninėmis rūgštimis ir huminu (netirpiomis humusinėmis medžiagomis –
nehidrolizuotomis organinėmis liekanomis, lipoidais, vaškais, dervomis, bitumais)).
Humusinės medžiagos susidaro organinių liekanų destrukcijos eigoje, lygiagrečiai vykstant
irimo ir sintezės procesams.
Humusinių medžiagų randama vandenyje, dirvožemyje, sąnašose, nuosėdose, nuogulose,
durpėse, skalūnuose, rudojoje anglyje.
Anglies kiekis žemėje humusinių medžiagų pavidale viršija anglies kiekį gyvojoje gamtoje
beveik 10 kartų.
Dirvožemio humusas atsparus irimui, todėl jo amžius – nuo 250 iki 3000 metų.
Tačiau kai kurių rūšių grybai sugeba skaidyti humusą ir jį panaudoti kaip vienintelį azoto ar
anglies šaltinį.
Dėl mikroorganizmų skaidantis humusui išsiskiriančias maisto medžiagas jau gali įsisavinti
augalai. Humusinės medžiagos (arba humusas) yra dirvožemio derlingumo pagrindas.
Humifikacija vyksta dirvožemyje ir kompostuojant organines atliekas.
Dėl mikroorganizmų veiklos ji intensyviausiai vyksta brandinamame komposte, dirvožemio
paviršiuje ir viršutiniame dirvožemio horizonte.
Humifikacijos laipsnį rodo anglies atomų masės humuso (fulvo ir huminėse) rūgštyse ir
anglies masės visoje organinėje dirvožemio arba komposto medžiagoje santykis.
Humusas (lot. humus 'žemė, dirvožemis'), puvenos – organinė dirvožemio arba
komposto dalis, susidaranti dėl augalų ir mikroorganizmų liekanų biologinio (metabolinio)
ir biocheminio kitimo. Yra pagrindinis dirvožemio komponentas (sudarantis nuo 65% iki
80% visų dirvožemyje sukauptų organinių medžiagų), skiriantis jį nuo dirvodarinės
uolienos. Daugiausia humuso randama juodžemyje.

166
Į humuso sudėtį įeina įvairios specifinių organinių junginių grupės:
 fulvinės (fulvo-) rūgštys - polimerinės organinės rūgštys, tirpstančios vandenyje,
rūgštyse ir šarmuose;
 huminės rūgštys - polimerinės organinės rūgštys, netirpstančios vandenyje ir
rūgštyse; tirpstančios šarmuose;
 fulvatai - fulvorūgščių metalų (mineralų) druskos;
 humatai – huminių rūgščių metalų (mineralų) druskos;
 huminas (netirpios humusinės medžiagos):
 nehidrolizuotoji organinė liekana,
 lipoidai (lipidai),
 vaškai,
 dervos,
 bitumai.
Humuse yra įvairių svarbiausių augalų mitybos elementų (anglies, azoto, fosforo, sieros,
makro- ir mikro elementų ir kt.), kuriuos mikroorganizmų veikla daro lengvai augalų
pasisavinamus.
Šiuo metu jau yra sukurti humusinių medžiagų išskyrimo iš įvairių gamtinių kūnų metodai,
nustatyta jų cheminė sudėtis, svarbiausios savybės, ištirtas poveikis dirvožemiui,
augalams, mikroorganizmams, žuvims ir gyvūnams.
Žemės ūkio produkcijos augintojams siūlomi įvairūs humusinių medžiagų produktai,
kuriems priskiriamas didelis fiziologinis aktyvumas.
Tokių produktų gavimo šaltiniai yra kompostas, durpės, sapropeliai, rusvosios anglys.
Gaminami jie įvairiose šalyse, naudojant įvairias technologijas.
Humusinės medžiagos pirmą kartą buvo išskirtos vokiečių mokslininko F. Achardo 1776
metais ir tiriamos įvairių šalių mokslininkų jau beveik 240 metų, bet dar daug klausimų iki
šiol lieka neatsakyti.
Humusinės medžiagos yra sudarytos iš cheminių elementų: anglies (C), vandenilio (H),
azoto (N), deguonies (O) ir sieros.

167
Humusinės medžiagos susideda iš tokių molekulinių komponentų:
 alifatinių junginių (anglies grandinių)
 karbonilų
 esterių
 eterių
 riebalinių rūgščių
 furano aromatinių žiedų, įskaitant įvairias benzeno, acetalio, ketalio, laktolio
kombinacijas
 ligninų
 lipidų (lipoidų)
 peroksidų
 fenolių
 polipeptidų
 polisacharidų
 chuinoninių junginių
Visos humusinės medžiagos gali būti suskirstytos (pagal jų tirpumą) į 3 sąlygines grupes:
1) fulvinės (fulvo-) rūgštys
2) huminės rūgštys
3) huminas (huminai)
Huminas (huminai) – dirvožemio organiniai junginiai, kurie iš viso netirpsta (vandenyje,
rūgštyje ar šarme).
Humino kompleksai (junginiai) yra labai didelės organinės medžiagos nes jų molekulinė
masė yra nuo 100 000 iki 1 000 000 masės atominių vienetų (palyginimui, karbohidratų
(sudėtingų kompleksinių cukrų) masė yra nuo 500 iki 100 000 masės atominių vienetų).
Fizikinės ir cheminės huminų savybės iki šiol yra ištirtos tik dalinai.
Huminas yra labiausiai atspari suirimui (skaidymuisi) organinė dirvožemio dalis.
Huminas dirvožemyje atlieka šias funkcijas:
- pagerina dirvožemio gebėjimą kaupti vandenį,
- paderina dirvožemio struktūrą,
- užtikrina dirvožemio stabilumą,
- funkcionuoja kaip katijonų mainų sistema,
- pagerina dirvožemio derlingumą (trąšumą).
Dėl šių savo savybių huminas yra pagrindinis derlingo dirvožemio komponentas.

168
Huminės rūgštys – susideda iš mišinio silpnų alifatinių (anglies grandinių) ir aromatinių
(anglies žiedų) rūgščių, kurios netirpsta vandenyje rūgštinėje terpėje, bet tirpsta šarminėje
terpėje. Huminės rūgštys sudaro tą skystų humusinių medžiagų dalį, kuri iškrenta (nusėda)
iš vandens tirpalo nuosėdų pavidalu, kai pH pasidaro < 2.
Huminių rūgščių spalva – nuo tamsiai rudos iki juodos.
Vidutiniškai maždaug 35% huminių rūgščių molekulių yra aromatiniai junginiai, likusi dalis
– alifatiniai junginiai.
Molekulinė humusinių rūgščių masė yra nuo 10 000 iki 100 000 masės atominių vienetų.
Erdviniu požiūriu humusinės rūgštys – kompleksiniai anglies turintys junginiai - yra
laikomos lanksčiais linijiniais polimerais, kurie egzistuoja kaip atsitiktinės spiralės,
sujungtos skersiniais ryšiais.
Humusinės rūgštys dėl savo neapibrėžtai kintančių cheminių savybių yra vadinamos
polidispersinėmis.
Huminės rūgštys yra koloidai ir yra panašios į žele – tačiau jos veikia kaip tikros rūgštys ir
gali sudaryti druskas.
Huminės rūgštys lengvai (be vargo) suriša molių mineralus, suformuodamos stabilius
organinius molių kompleksus.
Huminės rūgštys lengvai sudaro druskas su mineraliniais mikroelementais (kada
vandenilio katijoną jose pakeičia mikroelemento jonas)
Šios druskos yra vadinamos humatais.
Atliktos natūraliai egzistuojančių dirvožemyje humusinių rūgščių analizės parodė, kad jose
egzistuoja iki 60 įvairių mikroelementų.

169
Šie mikroelementai yra surišti su huminių rūgščių molekulėmis tokioje formoje, kad juos
lengvai pasisavina augalai.
Todėl huminės rūgštys dirvožemyje funkcionuoja kaip svarbios jonų mainų ir metalų
kompleksinimo (chelatinimo) sistemos:
-СООН - COO
- СО + Fe -CO Fe
ОН СООН O COO
Chelatinimas – tai formavimas dviejų ir daugiau stiprių kovalentinių ryšių tarp centrinio
atomo ir ligando (paprastai ligandais būna įvairūs organiniai junginiai), vadinamų chelatais.
Chelatas – cheminis junginys (kompleksas), turintis trimatę struktūrą, kurios viduje yra
daugiavalenčio metalo jonas, kurį koordinuoja 2, 4 arba 6 funkcinės grupės, kovalentiškai
sujungtos tarpusavyje.
Chelatinės medžiagos (ligandai) - molekulės (paprastai organinės), kurios tirpsta
vandenyje ir reaguoja su metalų jonais, taip išlaikydamos (surišdamos) juos tirpale.
Daug natūralių organinių medžiagų vandenyje pasižymi chelatinimo savybėmis – pvz.,
ligninas, huminės rūgštys ir, ypatingai, fulvinės rūgštys.
Chelatas – tai centrinio atomo ir ligando ( organinio junginio) kompleksas (junginys).
Mūsų atveju chelatinis kompleksas - tai metalo (centrinio atomo) junginys su huminėmis
ir fulvorūgštimis (chelatiniais ligandais), pasižymintis dideliu patvarumu.
Polivalentinių metalų chelatai įprastose sąlygose paprastai yra netirpūs, tačiau tam
tikromis aplinkybėmis gali būti tirpūs vandenyje.

170
Tuo pasireiškia ypatingas chelatų vaidmuo dirvožemyje.
Iš vienos pusės (vienomis aplinkybėmis) jie yra mikroelementų – metalų (geležies, vario,
cinko, boro, magnio, mangano, kobalto ir kitų) šaltinis augalams, vandens tirpalų pavidale.
Iš kitos pusės (kitomis aplinkybėmis) tuo pačiu metu chelatai apsaugo augalus nuo
toksiškų metalų (gyvsidabrio, švino, kadmio ir kitų bei radionuklidų) – surišdami juos į
vandenyje netirpius junginius (kompleksus).
Fulvinės (fulvo-) rūgštys – mišinys silpnų alifatinių (anglies grandinių) ir aromatinių
(anglies žiedų) rūgščių, kurios tirpsta vandenyje esant bet kokiam pH (neutraliam,
rūgštiniam, šarminiam); t. y fulvo rūgštys tirpsta vandenyje, rūgštyse ir šarmuose. Jų
kompozicija (sudėtis) ir forma yra įvairi.
Fulvorūgščių dydis yra mažesnis negu huminių rūgščių – jų molekulinė masė yra nuo 1
000 iki 10 000 masės atominių vienetų
Fulvo rūgščių spalva – nuo geltonos iki geltonai rudos.
Fulvinės rūgštys savo sudėtyje turi gerokai daugiau deguonies negu huminės rūgštys.
Analizės parodė, kad fulvinės rūgštys neturi metoksi (-CH3) grupės, jose yra mažai fenolių,
o aromatiškumas yra gerokai mažesnis negu huminių rūgščių.
Jos yra gerokai chemiškai reaktyvesnės už humines rūgštis, nes turi daug karboksilo
(COOH) ir hidroksilo grupių (COH).
Fulvorūgščių katijonų mainų geba yra daugiau kaip dvigubai didesnė už huminių rūgščių.
Jos yra ypač aktyvios tirpindamos mineralus ir metalus vandens tirpale.
Fulvinės rūgštys yra labiausiai efektyvūs chelatinimo junginiai, turintys anglies, iš visų
žinomų tokių junginių !

171
Fulvorūgštys yra puiki natūrali chelatinė medžiaga, katijonų mainų katalizatorius ir vaidina
gyvybiškai svarbų vaidmenį aprūpinant augalų ląsteles maistinėmis medžiagomis.
Fulvinės rūgštys turi galią formuoti stabilius vandenyje tirpius chelatinius kompleksus, su
mono-, di-, tri- ir poli-valentiniais metalų jonais.
Taip jos suteikia judrumą metalų jonams, kurie šiaip jau normalioje būsenoje yra nejudrūs.
Metalų mineralai paprasčiausiai ištirpsta jonų pavidalu ir „prapuola“ fulvorūgščių
struktūrose, tapdami biochemiškai reaktyvūs ir judūs (mobilūs).
Fulvinės rūgštys tokiu būdu transformuoja šiuos mineralus ir metalus į sudėtingus
fulvorūgščių koloidinius kompleksus (chelatus), kuriuose jie įgyja visiškai kitokias
charakteristikas negu turėjo savo ankstesniame metalų (mineralų) pavidale.
Taigi, fulvo rūgštys yra natūralus būdas (įrankis) metalams ir mineralams chelatinti –
paverčiant juos į lengvai ląstelių absorbuojamą bio-prieinamą formą.
Kada fulvorūgšties vandenilio katijoną pakeičia kitas jonas, tai tas junginys vadinamas
fulvatu - fulvorūgšties druska.
Fulvinės rūgštys taip pat turi unikalius gebėjimus degraduoti (dūlinti) ir tirpdyti silicio
dioksido (Silica) junginius, kai šie susiliečia su jomis !
Fulvorūgštys yra poli-elektrolitai ir yra unikalios tuo, kad jų hidrofiliniai koloidai lengvai
difunduoja per ląstelių membranas, kai visi kiti koloidai to padaryti negali.
Fulvinių rūgščių kompleksai ir chelatai gali lengvai pralysti per pusiau pralaidžias
membranas, tokias kaip ląstelių sienelės.
Fulvo rūgštys ištirpina vitaminus, kofermentus (kofaktorius), hormonus ir natūralius
antibiotikus ir padaro juos prieinamus ląstelėms.
Fulvo rūgštys vienu atveju gali būti elektronų donorai, kitu – akceptoriai, priklausomai nuo
ląstelės poreikių balansui.
Pirmu atveju įvyksta (tokia) reakcija, kai jos praranda elektronus kaip donorai, tuo tarpu
kitu atveju tai yra redukcijos reakcija, kurios metu jos įsigyja elektronus kaip akceptoriai.
Fulvinės rūgštys yra esminis veiksnys padedant susiformuoti naujiems cheminiams metalų
jonų junginiams, susirišdamos su organiniais teršalais, tokiais kaip pesticidai ir herbicidai,
ir katalizuodamos toksinių teršalų iširimą (išardymą).
Radioaktyvios medžiagos lengvai reaguoja su fulvorūgštimis ir pakanka gana trumpo laiko
pusiausvyrai (dirvožemyje) vėl atstatyti.

172
Visi radioaktyvūs elementai gali reaguoti su fulvinėmis rūgštimis, tokiu būdu formuodami
organinius – metalo kompleksus (junginius) su skirtinga absorbuojamąja geba, tirpumu ir
stabilumu.
Fulvo rūgštys plačiai naudojamos kaip dirvožemio pagerintojas. Kai jų koncentracijos
tirpaluose nėra didelės fulvorūgštys yra visiškai netoksiškos ir pilnai dera su augalais.
Agroekosistemose humusinės medžiagos atlieka įvairias funkcijas. Jos akumuliuoja
gyviesiems organizmams reikalingas maisto medžiagas ir energiją, kurios veikiamos
skirtingų biologinių ir cheminių procesų, atpalaiduojamos ir tampa prieinamomis augalams.
Jos atlieka ir transporto funkciją, užtikrindamos geocheminį organinių ir mineralinių
junginių judėjimą dirvožemio tirpale.
Humusinės medžiagos taip pat turi įtakos dirvožemio struktūrai ir vandens savybėms,
reguliuoja jonų mainų reakcijas tarp kietosios ir skystosios dirvožemio fazių.
Keičiantis mineralinių komponentų tirpumui, turi įtakos augalų ir gyvųjų organizmų mitybos
sąlygoms.
Humusinės medžiagos atlieka ir apsauginę funkciją, nes gali imobilizuoti toksines bei
radioaktyvias medžiagas į mažiau tirpius junginius ir užkirsti kelią joms patekti į gruntinius
vandenis.
Taip pat buvo nustatyta, kad įvairios humusinės medžiagos, ypač fulvinės rūgštys ir jų
druskos, gali stimuliuoti sėklų dygimą, aktyvizuoti augalų kvėpavimą, didinti gyvūnų ir
paukščių produktyvumą.
Humatai ir fulvatai
Humatai ir fulvatai yra huminių ir fulvo rūgščių ir metalų (mineralų) druskos.
Bet kurioje humusinėje medžiagoje yra daug kompleksinių humatų ir fulvatų molekulių.
Humatų ir fulvatų formavimasis yra paremtas karboksilo (COOH) ir hidroksilo (COH) grupių
gebėjimu (polimero išorėje) atskirti (išstumti) vandenilio joną. Kai vandenilio jonas
išstumiamas (atskiriamas) kaip rezultatas susiformuoja anijonas (-
COO-
arba -
CO-
).
Du iš tų anijonų gali prisijungti teigiamus metalų katijonus, tokius kaip geležis (Fe++
), varis
(Cu++
), cinkas (Zn++
), kalcis (Ca++
), manganas (Mn++
), magnis (Mg++
).
Paprasčiausia reakcija įvyksta (-
COO-
+ Fe++
>> -
COOFe+
+H) prisijungiant du anijonus,
dažniausiai -
COOH arba –
COH.

173
Bet kokios humusinės medžiagos humato (ar fulvato) kompozicija yra specifinė tai
medžiagai. Tokiu būdu egzistuoja labai didelė humusinių medžiagų molekulių įvairovė.
Galima laukti, kad skirtingų mineralų klodų (sankaupų) humatai (fulvatai) turės skirtingas
savybes.
Žemiau pateikiama lentelė, kuri apibendrina ir susistemina humusinių medžiagų
charakteristikas ir savybes.
Kaip susidaro humusinės medžiagos?
Mokslas iki šiol į šį klausimą vienareikšmiškai, deja, neatsakė.
Yra sukurta visa eilė hipotezių ir teorijų, kurios mėgina paaiškinti humuso susidarymo
procesą – tačiau jos visos daugiau tarnauja paaiškinant procesą, o ne jį konkrečiai
moksliškai apibrėžiant (pagrindžiant).
Pirminis (hipotetinis) supratimas kaip susiformuoja humusas remiasi keturiomis
paskelbtomis teorijomis:
1) lignino modifikacijų teorija,
2) chuinoninių junginių (angl. – quinones) – amino rūgščių sąveikos teorija,
3) mikrobinės aromatinių junginių biosintezės teorija,
4) cukrų (sacharidų) – amino rūgščių reakcijų sekos (vad. Malardo reakcijų) teorija.

174
Kiekviena iš teorijų apibūdina sudėtingas ir painias biotines ir abiotines reakcijas, kuriose
daugybė organinių junginių, tokių kaip fenolių junginiai (t. y. ligninai), kompleksiniai
karbohidratai, azoto turinčios medžiagos yra resintezuojamos, galų gale suformuojant
didelius polimerinius junginius.
Brendimo stadijos metu komposto temperatūra yra 40-30o
C (pastaba - proceso pabaigoje
ji susilygina su aplinkos temperatūra).
Šios kompostavimo proceso stadijos metu komposte užsiveisia ir intensyviai dauginasi
daugybė mikrobų (aktinobakterijų (aktinomicetų) ir mikrogrybelių) bei dirvos bestuburių
(erkutės, vėžiagyviai, voragyviai, nariuotakojai, pvz., šimtakojai, nematodai, kolambolos,
enchitrėjai, sliekai ir kt.)
Humusinėms medžiagoms susidaryti komposte pradžią duoda augalų ir gyvūnų atliekų
mikrobiologinė ir biocheminė transformacija (irimas), taip pat bioneosintezė, vykstanti
mikrobų poveikyje.
Tokiu būdu pagaminti (atsiradę) junginiai savo ruožtu yra linkę jungtis ir formuoti
kompleksines struktūras, kurioms būdingas didelis stabilumas.
Humifikacija pagrindinai vyksta dėl fenolių ir fenolinių rūgščių, gautų lignino katabolizmo
metu, taip pat polifenolių ir taninų oksidacinės polimerizacijos arba dėl bioneosintezės
mikrobų poveikyje.
Aktinobakterijos, kurių šioje mezofilinėje stadijoje yra gausu, aktyviai ardo krakmolą,
celiuliozę ir ligniną, būtinus (būtinai reikalingus) junginius humusinių medžiagų sintezei.
Taip pat svarbus mezofilinių mikrogrybų vaidmuo, kurie yra pagrindiniai lignino ardytojai.
Aktinobakterijų vaidmuo humifikacijos procese yra esminis; jų buvimą ir veiklą lengva
pastebėti dėl aromatinių junginių susidarymo, kurie kompostui suteikia tipinį miško žemės
kvapą.
Kalbant apie morfologiją, tai kompostas atrodo kaip aukštos kokybės dirvožemis
(juodžemis); dalelių dydis yra sumažėjęs (lyginant su pradiniu (bioatliekų) dydžiu), bet kita
vertus medžiagoje yra matomi tam tikri agregatai (konglomeratai); kompostas yra rupus.
Baigiantis šiai kompostavimo stadijai (fazei), kuri trunka gan ilgą laiką (2-3 mėnesius)
kompostas jau yra subrendęs ir stabilus.

175
Bio-cheminiai procesai
Kompostavimo proceso metu šalia mikrobiologinių procesų vyksta intensyvūs bio-
cheminiai procesai: hidrolizė ir kondensacija, oksidacija ir redukcija, amonifikacija ir
nitrifikacija bei denitrifikacija ir imobilizacija (asimiliacija)
Hidrolizė ir kondensacija
Hidrolizė – cheminė reakcija arba procesas, kurio metu cheminis junginys reaguoja su
vandeniu. Reakcijos metu junginio moklekulė skyla į dvi mažesnes, kurių viena prisijungia
vandens vandenilio protoną, kita – hidroksilo (OH-
) grupę. Ši reakcija vyksta skaidantis
polimerams.
Kondensacijos procesas yra atvirkštinis hidrolizei – tai polimerizacijos būdas, kai
tarpusavyje jungiantis dviem monomerams, atsiskiria smulkios molekulės. Kondensacijos
proceso metu paprastai išsiskiria vandens, nes nuo vieno monomero atskyla hidroksilo
grupė, nuo kito – vandenilio atomas (kurie susijungdami sudaro vandenį).
Atskirai būtina išskirti druskų hidrolizę.
Tai druskų tirpalų reakcijos, kuriomis druskos paverčiamos joniniais junginiais arba
oksidais, hidroksidais ir pan. – arba kitaip sakant tai druskų ir vandens jonų reakcijos.
Kompostavimo proceso metu intensyviai vyksta abiejų – hidrolizės ir konsolidacijos – tipų
reakcijos. Proceso pradžioje vyrauja hidrolizės reakcijos, komposto brendimo metu –
konsolidacijos.
Oksidacija ir redukcija
Oksidacijos – redukcijos reakcijos – tai cheminės reakcijos, kurių metu pakinta vieno arba
kelių reaguojančių elementų oksidacijos laipsnis.
Procesas, kurio metu atomai arba jonai atiduoda (netenka) elektronus, vadinamas
oksidacija, o patys atomai arba jonai – reduktoriais.
Procesas, kurio metu atomai arba jonai prisijungia (pritraukia) elektronus vadinamas
redukcija, o patys atomai arba jonai - oksidatoriais.
Oksidatorius – molekulė, atomas arba jonas, prisijungiantis elektronus.
Reduktorius - molekulė, atomas arba jonas, atiduodantis elektronus.
Vienas iš labiausiai paplitusių oksidatorių – deguonis; taip pat halogenai (chloras, bromas
ir kt.).

176
11.5. Mineralizacija (amonifikacija ir nitrifikacija) ir
imobilizacija (asimiliacija) bei redukcija ir denitrifikacija
Mineralizacija (amonifikacija ir nitrifikacija) – tai biocheminis procesas, kai organinės
medžiagos yra konvertuojamos į neorganines.
Imobilizacija (arba asimiliacija) – tai atvirkštinis mineralizacijai biologinis procesas, kuris
vyksta augaluose (mineraliniai junginiai virsta organiniais junginiais).
Amonifikacija
Kai augalai arba gyvūnai žūva, arba kai mikroorganizmai suvirškina atliekas – pirminė
azoto forma būna organinė (azoto organiniai junginiai su anglimi – baltymai, amino rūgštys
ir kitkas).
Bakterijos, o kai kada ir mikrogrybai organinį azotą (organinius azoto junginius) paverčia
amoniaku (NH3), ir toliau amoniu (NH4
+
), jonine amoniako forma – procesas vadinamas
amonifikacija (arba mineralizacija).
Amonio (joninė amoniako forma) galima rasti vandenyje.
Labiau žinomos yra amonio druskos – amonio nitratas arba amonio salietra (NH4NO3),
amonio sulfatas ((NH4)2SO4), amonio karbonatas ((NH4)2CO3), amonio chloridas (NH4Cl) ir
kitos.
Amoniakas yra dujos ir komposte (taip pat ir dirvožemyje) ilgai neužsibūna – jis
(vandenyje) virsta amoniu (jonine amoniako forma) arba išgaruoja.
Amonifikacijos reakcija:
Amino rūgštys + deaminazės → amoniakas + piruvo rūgštis
Amonifikaciją pagrindinai atlieka bakterijos: Clostridium sp, Micrococcus sp, Proteus sp. ir
kitos. Chemiškai tai yra hidrolizės procesas.
Amonifikacija geriausiai vyksta palyginti aukštoje temperatūroje (30÷50o
C) ir silpnai
šarminėje aplinkoje; kai pH > 8 – vyrauja amoniakas, kai pH ~ 7 – amonis.

177
Nitrifikacija
Nitrifikacija yra amoniakinio (NH4
+
) azoto virsmas į nitratinį (NO3
-
) azotą.
Pirmiausia amonis oksiduojasi iki nitrito jono (NO2
-
), kuris po to greitai oksiduojamas iki
nitratų (NO3
-
):
1) NH4
+
+ 1½ O2 = NO2
-
+ 2H + H2O
2) NO2
-
+ ½ O2 = NO3
-
Amoniako ir amonio oksidaciją sukelia oksiduojančios bakterijos, kaip antai Nitrosomonas
europaea, Nitrosococcus nitrosus, Nitrosospira briensis, Nitrosovibrio and Nitrocystis.
Antrame etape gauti nitritai yra oksiduojami veikiant nitritų oksidaciją sukeliančioms
bakterijoms, tokioms kaip Nitrobacter winogradsky, Nitrospira gracilis, Nirosococcus
mobilis ir kitų, bei keliems mikrogrybams (pvz., Penicillium, Aspergillus) ir
aktinobakterijoms (pvz., Streptomyces, Nocardia).
Nitrosomonas ir Nitrobacter yra mezofilinės aerobinės bakterijos; todėl sparčiai nitrifikacijai
reikalingas didelis kiekis deguonies (geriausiai vyksta kai O2 ištirpęs vandenyje yra > 1
mg/litre; tuo tarpu kai O2 ištirpęs vandenyje yra < 0,5 mg/litre – prosesas sustoja).
Nitrifikacija sparčiausiai vyksta esant neutraliam ir silpnai šarminiam pH (optimalus pH –
7÷8,5) ir palyginti aukštoje temperatūroje (30-40o
C).
Kai pH < 6 ir/ar temperatūra < 10o
C nitrifikacijos procesas nustoja vykti.
Nitrifikaciją vykdančios bakterijos yra chemoautotrofai – t. y. energiją anglies pavidalu jos
pasiima iš karbonatų ir CO2.

178
Azoto amonifikacija ir nitrifikacija kartu vadinamos azoto mineralizacijos procesu:
Šiame hidrolizės (amonifikacija) ir oksidacijos (nitrifikacija) procese aktyviai dalyvauja
bakterijos - todėl procesas ir yra biocheminis.

179
Nitratų redukcija
Kai kurios heterotrofinės bakterijos (pvz., E. Coli, Azospirillum) sugeba nitratus paversti
nitratais ir po to amoniu bei amoniaku.
Procesas priešingas nitrifikacijai (amonio ir po to nitritų oksidacijai) yra vadinamas nitratų
redukcija.
Nitratų redukcija paprastai vyksta anaerobinėmis sąlygomis, dažniausiai dirvožemiuose (ir
komposte) turinčiuose per daug vandens ir kuriuose yra daug organinių junginių.
Nitratų redukcijos procesą nusako tokia formulė:
HNO3
-
+ 4H2 → NH4
+
+ 3H20
Nitratas Reduktazė Amonis
Denitrifikacija
Denitrifikacija yra priešingas procesas nitrifikacijai.
Vykstant denitrifikacijai nitratai yra paverčiami nitritais, o po to azoto dujomis.
Nitratų redukcija į dujinį azotą, kurią skatina mikroorganizmai yra vadinama denitrifikacija.
Denitrifikacijos procese aktyviai dalyvauja įvairios bakterijos, kaip antai Thiobacillus
denitrificans, Micrococcus denitrificans, bei taip pat Pseudomonas, Bacillus,
Achromobacter, Serrtatia paracoccus ir kitos.
Denitrifikacija vyksta anaerobinėmis sąlygomis (užmirkusiame dirvožemyje arba
permirkusiame komposte, kuriuose daug organinių medžiagų) ir yra seka redukcijos
reakcijų nusakomų tokia bendra formule:
C6H12O6 +4NO3
-
→ 6CO2 +6H2O +NO +N2O +2N2↑
Procesą galima nusakyti ir tokia reakcijų seka:
2NO3
-
→ 2NO2
-
→ 2NO↑ → N2O↑ → N2↑
Denitrifikacijos bakterijos veikia keliais etapais:
HNO3 → HNO2 → H2N2O2 → N2O → N2↑
Denitrifikacija sparčiai vyksta kai komposte (arba dirvožemyje) yra mažai deguonies (O2 <
5%) ir labai daug drėgmės – dėl ko ir susidaro anaerobinės sąlygos bei kai temperatūra
yra 25÷35o
C (bet procesas vyksta ir temperatūrai esant <10o
C arba jai esant >35o
C).
Denitrifikaciją slopina žemas pH (kai pH <5, pagrindinai formuojasi N2O, o ne N2).
Denitrifikacijos metu yra prarandamas azotas, nes jis dujų pavidale išgaruoja iš komposto
(ar dirvožemio).

180
Amoniako išgarinimas
Amoniako išgarinimas yra intensyvus komposte (ir dirvožemiuose) su dideliu pH, tada kai
aukšta temperatūra. Taigi, jis ypač pasireiškia termofilinėje kompostavimo fazėje.
Vėliau, mezofilinėje komposto mineralizacijos ir brandinimo fazėje, kai pH ir termperatūra
sumažėja bei kai pradeda susidaryti humuso koloidai – amoniako išgaravimas dėl
adsorbcijos ir nitrifikacijos stipriai sumažėja, beveik nebevyksta.
Imobilizacija (arba asimiliacija)
Augalai lengvai pasisavina nitratus, o kai kurie augalai ir mikroorganizmai ir amonį –
vyksta amino rūgščių sintezė – azoto imobilizacija (ar asimiliacija), atvirkščias
amonifikacijai procesas.
Azoto fiksacija
Azoto pasisavinimą iš oro – azoto fiksaciją, vykdo bakterijos (nesimbiotinės - gyvenančios
atskirai (pvz., Azotobacter arba kai kurios Bacillus) arba simbiotinės – gyvenančios kartu
su augalais (pvz., Rhizobium – gumbelinės bakterijos (gyvena simbiozėje su ankštiniais
augalais)).
Nors azoto fiksacija kompostavimo metu praktiškai nevyksta (ji intensyviai vyksta
divožemyje), tačiau svarbu žinoti, kad tai yra svarbus azoto gamtos ciklo procesas.
Molekulinį azotą iš oro fiksuoja fermentas nitrogenazė, kuris katalizuoja molekulinio azoto
redukciją į amoniaką.
Amoniakas susijungia su organinėmis rūgštimis – susiformuoja amino rūgštys ir toliau
sintetinami baltymai.
Taigi, mineralinį azotą (nitratų pavidalu) lengvai pasisavina augalai ir kai kurie
mikroorganizmai – sintetinamos amino rūgštys ir toliau baltymai; jis gali būti redukuotas į
nitritų ir po to į amonio pavidalą ir galiausiai į azoto dujas, kurios pasišalina iš komposto ar
dirvožemio; jis gali būti išplautas iš komposto, ir, ypač, dirvožemio – nes neigiamo krūvio
nitratų jonai (priešingai teigiamiems amonio jonams) nėra absorbuojami neigiamai įkrautų
humusinių medžiagų koloidų ir lengvai juda su dirvožemio vandeniu (t. y. lengvai
išplaunami); mineralinis azotas iš oro (molekulinio azoto pavidale) yra fiksuojamas kai
kurių bakterijų ir yra sintetinamos amino rūgštys bei toliau baltymai.
Gamtoje vyksta azoto ciklas:

182
Cheminės sąlygos
Pagrindinės cheminės sąlygos yra pH ir cheminė kompostuojamo mišinio sudėtis,
pagrindinai C:N santykis.
pH
Kompostavimo proceso metu pH stipriai kinta.
Pradžioje paprastai pH yra neutralus (~ 7) arba silpnai rūgštinis (< 7).
Baigiantis inkubacinei fazei ir prasidėjus mezofilinei kompostavimo stadijai, palankioje
rūgštinėje terpėje ima stipriai daugintis mezofilinės bakterijos ir, ypač, mikrogrybeliai – pH
paprastai stipriai sumažėja (net iki 5 ar dar mažiau), nes pradėjus stipriai irti lengvai
yrantiems tirpiems junginiams (ištirpusiems monosacharidams (cukrums ir krakmolui),
amino, riebiosioms ir kitoms organinėms rūgštims), išsiskiria daug CO2.
11.4 pav. pH kitimas kompostavimo proceso pradžioje
11.5 pav. Schematinis mikroorganizmų dauginimosi ir organinių rūgščių
suskaidymo kompostavimo proceso metu pavaizdavimas

183
Mezofilinės stadijos pradžioje aplinka pasidaro stipriai rūgštinė dar ir dėl to, kad labai
sparčiai yrant lengvai yrantiems junginiams, sunaudojama labai daug deguonies –
komposte susidaro laikinos anaerobinės mikrozonos (t. y. šalia aerobinių procesų vyksta ir
anaerobiniai procesai – anaerobinė hidrolizė, acidogenezė ir acetogenezė).
Taigi, mezofilinės stadijos pradžioje aplinka pasidaro stipriai rūgštinė, dėl ko amino rūgščių
ir baltymų irimas vyksta vangiai.
Tačiau organinių rūgščių skaidymas vis tik vyksta sparčiau negu jų susidarymas – t. y.
aukščiau pateiktoje schemoje pažymėtas 2 procesas (organinių rūgščių skaidymas) yra
intensyvesnis už 1 procesą (organinių rūgščių sintezę).
Taigi, veikiant mikroorganizmams katabolizmo procesas (visų pirma cukrų ir krakmolų)
įsibėgėja ir pH vėl pradeda augti – pagrindinai dėl to, kad susidaro vis daugiau
amoniakinio (NH3) azoto.
Stiprėjant katabolizmo procesui (nes ima skaidytis ir kiti monomerai – amino, riebiosios ir
kitos organinės rūgštys, hemiceliuliozė) ir augant temperatūrai, pH pasiekia savo
maksimalią reikšmę – aplinka pasidaro stipriai šarminė.
Esant aukštai temperatūtrai ir šarminei aplinkai prasideda ir vyksta intensyvi amonifikacija
– susidaro daug amoniako.
Toliau vyksta intensyvus monomerų irimas ir prasideda polimerų (baltymų ir riebalų bei
celiuliozės ir lignozeliuliozės irimas).
Palaipsniui pH ima mažėti ir paprastai nusistovi silpnai šarminė aplinka.
11.6 pav. Įvairių procesų įtaka pH
Time(weeks)
02468101214
pH
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
NH4
+
(aq)+OH
-
(aq)==>NH3(g)+H2O(l)
proteinbreakdown&
someammoniaformation
organicacidformation
undertemporaryanaerobic
conditions
reducedrateofammoniaformation

184
Temperatūrai sumažėjus iki mezofilinės vyksta labai intensyvi amonifikacija ir nitrifikacija -
nes aplinka tam tampa labai palanki, palyginti aukšta temperatūra ir silpnai šarminis pH (7-
8). Vyksta amonio susidarymas ir tolesnis jo oksidavimas iki nitritų ir nitratų.
Prasideda intensyvus lignoceliuliozės ir lignino irimas.
Kompostas mineralizuojasi. Intensyviai formuojasi humusiniai junginiai.
Kompostavimo proceso pabaigoje pH paprastai yra silpnai šarminis arba neutralus – t. y.
7-8,5.
11.7 pav. pH kitimas kompostavimo proceso metu
C:N santykis
Kompostuojamo mišinio C:N santykis yra vienas iš svarbiausių parametrų, lemiantis
kompostavimo proceso sėkmę.
Azotas gaunamas proteinams virstant peptidais ir amino rūgštimis, kurios gali būti vėl
asimiliuojamos arba gali būti suskaidomos, pagaminant amoniaką.
Anglį dauguma mikroorganizmų naudoja kaip energijos šaltinį; maždaug 1/3 sunaudoja
mikroorganizmai, o apie 2/3 – virsta CO2. Azotas jiems reikalingas sintezuojant amino
rūgštis ir proteinus; taigi ir sintezuojant fermentus.
Kai C:N santykis yra žemas, mikroorganizmai sunaudoja visą anglį kaip energijos šaltinį
sintezuojant amino rūgštis ir baltymus bei naudojant azotą, o azoto perteklių transformuoja
į amoniaką – susidaro stiprūs nemalonūs kvapai; organinio azoto virtimas į amoniakinį
azotą yra ypač intensyvus kai aukšta tempretatūra ir pH > 8.

185
Kai C:N santykis aukštas, atliekų irimas sustoja, nes mikroorganizmai sunaudoja visą
azotą ir miršta; kiti mikroorganizmai formuoja naujas ląsteles, naudodami savo sukauptą
azotą.
Esant aukštam C:N santykiui pasiekti termofilinės temperatūros nepavyksta.
Todėl patogenai ir fitotoksinai lieka nenukenksminti.
11.8 pav. Temperatūros priklausomybė nuo C:N santykio
Otimalus C:N santykis kompostavimo proceso pradžioje yra 25:1 ÷ 30:1.
Jį galima pasiekti tik sumaišant įvairias bioskaidžias atliekas.
Kompostavimo proceso metu, yrant organinėms medžiagoms, C:N santykis palaipsniui
mažėja.
Termofilinio proceso pabaigoje, suirus lengvai yrančioms medžiagoms bei didelei daliai
vidutiniškai yrančių medžiagų jis tampa < 25:1.
Komposto brendimo ir mineralizacijos metu C:N santykis toliau mažėja ir proceso
pabaigoje pasidaro < 20:1.
Brandžiame, gerai mineralizuotame, stabiliame komposte, turinčiame daug humuso – jis
yra 10:1÷20:1, paprastai ~ 15:1.
Tiek azoto (N), tiek ir anglies mineralizacija intensyviausiai vyksta esant palyginti
neaukštam C:N santykiui, maždaug ~ 10÷15.

186
Kompostavimo procesui įtakos turi ir anglies/fosforo (C/P) bei anglies/sieros (C/S)
santykis.
Fosforas kompostavimo procese yra svarbus todėl, kad jis katalizuoja biochemines
reakcijas.
Optimalus C:P santykis yra 100:1 ÷ 200:1.
Optimalus C:S santykis yra 100:1 ÷ 300:1.
Medžiagų irumas (angl. - susceptibility)
Kompostavimo procesui gan didelės įtakos turi ir tai, ar medžiagos, esančios atliekose,
veikiant mikrobams (bakterijoms ir mikrogrybams) yra lengvai yrančios (pvz., cukrūs ir
krakmolai, iš dalies – amino rūgštys), ar sunkiai yrančios (pvz., lignoceliuliozės ir lignino
junginiai).
Jeigu bioskaidžiose atliekose dominuoja lengvai yrančios medžiagos (pvz., maisto
atliekos) – tai termofilinė temperatūra pasiekiama lengvai; jeigu sunkiai yrančios
medžiagos (pvz., žaliosios arba medienos atliekos, šiaudai) – tai termofilinė temperatūra iš
viso nepasiekiama.
11.9 pav. Temperatūros priklausomybė nuo medžiagų irumo

187
Fizikiniai prosesai (veiksmai)
Reikalingos kompostavimui optimalios kompostuojamų medžiagų mikrobiologinės,
biocheminės ir cheminės sąlygos yra pasiekiamos fizikiniais būdais (veiksmais).
Smulkinimas ir maišymas
Reikalingas kompostuojamų medžiagų dalelių dydis ir C:N santykis, pH, porėtumas bei
drėgnumas yra pasiekiami bioskaidžias atliekas susmulkinant ir jas sumaišant
(sausesnes su drėgnesnėmis, puresnes su didesnio tankio, daug azoto turinčias su daug
anglies turinčiomis, didelio pH medžiagas su žemo pH medžiagomis).
Kompostuojamų medžiagų dalelių dydžio įtaka
Optimalus kompostuojamų medžiagų dalelių dydis yra 5÷ 50 mm.
Jis pasiekiamas kompostuojamas atliekas, ypač, žaliąsias atliekas, medienos atliekas ir
šiaudus – susmulkinant.
Optimalus kompostuojamų medžiagų dalelių dydis priklauso ir nuo maudojamos
kompostavimo technologijos (būdo, metodo).
Kompostuojant vartomuose kaupuose jis yra 10÷50 mm; tuo tarpu taikant intensyvią
aeraciją (pučiant orą) ~ 3÷12 mm.
Kai kompostuojamų medžiagų dalelių paviršiaus plotas yra didesnis, mikrobai efektyviau
ardo organines medžiagas – medžiagų irimas yra spartesnis, nes procesas vyksta dalelių
paviršiui santykiaujant su oru (deguonimi) ir mikrobais.
Tačiau kai dalelių dydis yra pernelyg mažas, sulėtėja oro cirkuliacija kompostuojamose
medžiagose – deguonis nebepatenka mikroorganizmams (susidaro anaerobinės sąlygos –
padidėja nemalonių kvapų, nes intensyviai susidaro įvairūs sieros junginiai (H2S ir sieros
merkaptanai) ir metano dujos) ir todėl sulėtėja jų aktyvumas.
Idealus kompostavimui yra mažų ir didelių dalelių mišinys.
Taigi, nuo kompostuojamų medžiagų dalelių dydžio priklauso temperatūros kitimas
kompostavimo proceso metu ir kompostavimo proceso eiga.
Žemiau yra pateikta schema, kuri parodo temperatūros priklausomybę nuo dalelių dydžio
intensyviai aeruojamo (pvz., konteineryje arba tunelyje) kompostavimo proceso metu.

188
Anglies ir azoto - C:N santykis
Kaip jau yra parodyta anksčiau, C:N santykis kompostuojamose medžiagose yra vienas iš
svarbiausių, lemiamų kompostavimo proceso parametrų.
Optimalus C:N santykis kompostavimo pradžioje yra 25:1 ÷ 30:1.
Šį santykį lengviausia pasiekti maišant įvairias atliekas.
Žaliosios – azoto turtingos – medžiagos: Rudosios – anglies turtingos – medžiagos:
 maisto/virtuvės atliekos
 žolė (šviežiai nupjauta)
 mėšlas
 medienos atliekos
 šiaudai
 pageltę lapai

189
11.1 lentelė. Vidutinis anglies (C) ir azoto (N) santykis įvairiose medžiagose
Atliekos (medžiagos) C:N santykis
„Žalias“ skystas mėšlas
3÷5:1
„Žaliosios“ medžiagos
Nuotekų dumblas 5÷10:1
Naminių paukščių mėšlas 5÷15:1
Kiaulių mėšlas 5÷15:1
Nuotekų dublas po anaerobinio pūdymo 10÷15:1
Maisto/virtuvės atliekos
10÷15:1
Daržovių/vaisių atliekos 10÷20:1
Organinė mišrių komunalinių
atliekų dalis
10÷20:1
Karvių mėšlas 10÷20:1
Šviežiai nupjauta žolė
15÷20:1
Arklių mėšlas 25:1
Durpės 20÷30:1
30:1 Optimalus kompostavimui
Lapai (švieži) 30÷40:1
„Rudosios“ medžiagos
Šienas (išdžiovintas)
40÷60:1
Pageltę (seni) lapai
60÷80:1
Komunalinių atliekų mišinys 50÷60:1
Šiaudai (išdžiovinti)
50÷150:1
Medžio žievė
150÷450:1
Popieriaus atliekos
150÷600:1
Katono atliekos
300÷600:1
Pjuvenos
300÷600:1
Medienos atliekos
500÷750:1

190
pH
Kaip jau minėta anksčiau, nuo pH santykio stipriai priklauso kokioje formoje bus susidaręs
amoniakinis azotas – dujinėje ar amonio jonų (ištirpęs vandenyje).
Kaip pH > 8, amoniakinis azotas paprastai yra dujinėje formoje ir greitai išgaruoja.
Kai pH yra 7÷8, didžioji dalis amoniakinio azoto ištirpsta vandenyje ir yra amonio jonų
pavidale.
Optimalus kompostuojamų medžiagų pH proceso pradžioje - neutralus arba silpnai
rūgštinis ar silpnai šarminis (6,5÷7,5).
Jis pasiekiamas sumaišant įvairias kompostuojamas atliekas – tas, kurių pH aukštas, su
tomis, kurių pH žemas.
Drėgnumas (drėgmės kiekis)
Kompostuojamų atliekų drėgnumas (drėgmė) yra labai svarbus faktorius, nes didžioji dalis
reakcijų kompostavimo metu vyksta vandenyje arba dalyvaujant vandeniui, nes
mikrorganizmai dauginasi vandenyje (tirpaluose).
Vanduo reikalingas, nes:
 būtinas tam, kad maisto medžiagos per ląstelių membranas pakliūtų į ląsteles,
 yra būtina natūrali aplinka (terpė) fermentų biosintezei,
 yra natūrali terpė tirpioms medžiagoms (ištirpti),
 yra terpė, kurioje vyksta visos reakcijos.
Optimalus kompostuojamų medžiagų drėgnumas yra 50÷60%.
Kai drėgmė viršija 60% atsiranda grėsmė, kad deguonis nebepateks į kompostuojamą
mišinį. Sumažėjus deguonies difuzijai, mišinyje susidaro anaerobinės mikrozonos.

191
Drėgnumas 40÷60%
Kompostuojamos dalelės yra apsuptos
vandens plėvele – bet yra tarpai (mikroporos)
orui praeiti.
Drėgnumas > 60%
Vanduo užpildė visus tarpus (mikroporas),
nebegali patekto oras – susidarė
anaerobinės mikrozonos.
Kai drėgnumas yra mažesnis negu 40%, pastebimas žymus biologinio aktyvumo
sumažėjimas. Kai drėgmė yra < 15% - biologiniai procesai iš viso nustoja vykti (liaujasi).
Reikiamas kompostuojamo mišinio dėgnumas pasiekiamas dviem būdais:
 sumaišant įvairaus drėgnumo kompostuojamas atliekas ir kitas bioskaidžias
medžiagas,
 karts nuo karto palaistant kompostuojamą bioskaidžių atliekų mišinį (tai būtina atlikti
karštomis ir sausomis vasaros dienomis).
Kalbant apie kompostuojamo mišinio drėgnumą, reikia taip pat nepamiršti, kad nemaža
dalis vandens gali išgaruoti – ypač, kai kompostuojamo mišinio temperatūra yra aukšta.
Todėl kompostuojamą mišinį gali tekti karts nuo karto palaistyti – išpurškiant ant jo
vandenį.
Tinkamas bioskaidžių atliekų mišinio drėgnumas ir jo purėtumas yra labai svarbus
kompostavimo efektyvumui.
Reikalingi drėgnumo ir purėtumo parametrai yra pasiekiami smulkinant ir (su)maišant
kompostuojamas atliekas ir, jeigu reikia, įterpiant papildomai vandens.

192
Porėtumas
Kompostuojamo mišinio porėtumas svarbus todėl, kad į jį galėtų patekti oras.
Jeigu kompostuojamo mišinio tankis didelis, orui sunku patekti iki dalelių (tai tampa ypač
problematiška – jeigu dar didelė ir mišinio drėgmė).
Bendras porėtumas arba intersticinė erdvė (tarpai tarp medžiagos dalelių) – tai yra
santykis tuštumų tarp dalelių sumos (erdvės) su bendra tuštumų ir dalelių erdve (tūriu):
bendras porėtumas = Vl / Vb ,
kur:
Vl – laisvos erdvės tūris,
Vb – bendras medžiagos tūris.
Tačiau komposto mišinyje didelė laisvos erdvės dalis yra užimta vandeniu.
Mums svarbu laisvas (neužimtas) porėtumas – kuris kitaip dar vadinamas laisva oro erdve:
laisva oro erdvė = (Vl – Vv) / Vb ,
kur Vv – erdvė (tūris) užimta vandens.
Optimali kompostavimui laisva oro erdvė turi sudaryti 35÷50%.
Ji priklauso nuo kompostuojamos medžiagos dalelių dydžio, dalelių struktūrinio patvarumo,
medžiagos drėgnumo, medžiagos tankumo.
Tam, kad būtų užtikrinta reikalinga kompostuojamos medžiagos laisva oro erdvė, dalelių
dydis turi būti nuo 5 (10) mm iki 50 mm.

193
Tam, kad būtų galima kompostuoti atliekas su mažu dalelių dydžiu (dumblą, mėšlą, žolę,
maisto atliekas, lapus ir pan.) į jas būtina pridėti (įmaišyti) atliekų arba kitų medžiagų su
dideliu dalelų dydžiu – vadinamų struktūrinių medžiagų (medienos skiedrų, medžių žievės,
pjuvenų, šiaudų ir pan.).
Struktūrinės medžiagos turi būti tinkamai (ne per smulkiai) susmulkintos ir tinkamai
sumaišytos su smulkintomis kompostuojamomis atliekomis (medžiagomis).
Pastaba: struktūrinės medžiagos dažniausiai tarnauja ir kaip daug anglies turinčios
medžiagos (pvz., pjuvenos ar susmulkinti šiaudai), kurias maišant su daug azoto
turinčiomis medžiagomis (dumblas, mėšlas, maisto atliekos, šviežiai nuupjauta žolė ir
pan.) pasiekiamas reikalingas kompostuojamo mišinio C:N santykis ~ 25÷30:1.
Deguonis (aeracija)
Deguonis yra reikalingas mikroorganizmams, kad jie išgyventų – jis yra gyvybiškai būtinas
metabolizmo reakcijoms ir mikroorganizmų kvėpavimui (angl. – respiration); deguonis taip
pat reikalingas oksiduojant įvairius organinius junginius.
Daug anglies turinčių bioatliekų suirimas aerobinėse sąlygose gali būti apibūdintas kaip
deguonies (su)vartojimo ir anglies dioksido, vandens bei šilumos susidarymo procesas.
Faktiškai tai yra įvairių karbohidratų reakcijos su deguonimi.
Didžiausias deguonies poreikis yra kompostavimo proceso pradžioje - kai organinių
medžiagų metabolizmas (katabolizmas ir šalia tuojau pat anabolizmas), iššauktas mikrobų,
pasiekia savo aukščiausią fazę.
Didėjant mikroorganizmų populiacijai, deguonies koncentracija kompostuojamame
mišinyje mažėja, o CO2 auga.
Aerobiniai mikrobai sunaudoja maždaug 1,5 kg deguonies 1 kg organinės medžiagos
suardyti arba sintezuoti.
Šios kompostavimo fazės metu yra svarbu palaikyti deguonies koncentraciją laisvoje oro
erdvėje (erdvėje tarp medžiagų dalelių, neužimtoje vandens) nuo 5% (minimum) iki 15%.
Optimali deguonies koncentracija šioje pradinėje fazėje (mezofilinės stadijos metu bei
termofilinės stadijos pradžioje) yra ~ 10%.
Jeigu deguonies koncentracija šioje kompostavimo fazėje yra < 5%, kompostuojamame
mišinyje pradeda susidaryti anaerobinės zonos.

194
Ko pasekmėje aerobinių mikrobų vietą užima anaerobiniai – mikrobiologinio ir biocheminio
proceso metu susidaro metanas (CH4), sieros vandenilis (vandenilio sulfidas) – H2S, sieros
merkaptanai, azoto dioksidas; t. y. atsiranda nemalonių kvapų problema.
Kad viso šito išvengti (užtikrinti aerobinį procesą), deguonis turi būti paduodamas į
kompostuojamą bioskaidžių atliekų mišinį aktyvios (pučiant arba ištraukiant orą) arba
pasyvios aeracijos būdu; pvz., vartant kompostuojamus kaupus.
Per pirmas kompostavimo dienas suyra lengvai yrantys organiniai junginiai (cukrų ir
krakmolų tirpalai) bei didelė dalis šiek tiek sunkiau yrančių junginių (baltymų ir amino
rūgščių bei kitų susidariusių organinių rūgščių) – tam sunaudojami didžiuliai deguonies
kiekiai; vėliau mikroorganizmų aktyvumas nebėra toks intensyvus – deguonies poreikis
sumažėja.
Mezofilinės komposto mineralizacijos ir brendimo stadijos metu pakanka, kad komposte
deguonies koncentracija sudaro 5-1% (kuo labiau kompostas mineralizuotas ir subrendęs,
tuo mažesnis deguonies suvartojimas).
Iš viso 1 tonai bioatliekų sukompostuoti reikia nuo 10 Nm3
/val. iki 100 Nm3
/val. oro,
priklausomai nuo kompostuojamų medžiagų charakteristikų.
Deguonies koncentracija kompostuojamame mišinyje yra reguliuojama aktyvios aeracijos
būdu pučiant arba ištraukiant orą) arba pasyvios aeracijos būdu (įrengiant aeracinius
kanalus (vamzdžius) arba vartant kompostuojamo mišinio kaupus (rietuves)).
Proceso pradžioje vartymas yra intensyvesnis (maždaug kas 2 dienas), vėliau – retesnis
(kas 3-4 dienas), o komposto brandinimo metu – tik kas savaitę arba rečiau.

195
11.10 pav. Deguonies koncentracijos kitimas vartomuose kaupuose (rietuvėse)
Kompostuojant vartomuose kaupuose egzistuoja problema, kad deguonies koncentracija
kaupo paviršiuje yra gerokai didesnė negu kaupo viduryje.
11.11 pav. Deguonies koncentracija kaupe (rietuvėje) priklausomai nuo atstumo
nuo kaupo (rietuvės) paviršiaus
Time(days)
02468101214
Oxygenconcentrationatcentreofpile(%,v/v)
0
5
10
15
20
T T
T
Distance from exterior surface of pile (m)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
Oxygenconcentrationsthreedays
afterturning(%,v/v)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22

196
Deguonies koncentracijų netolygumo problemos praktiškai nėra naudojant aktyvią aeraciją
– kompostuojant aeruojamuose kaupuose arba įvairiuose kompostavimo reaktoriuose
(konteineriuose, tuneliuose, tranšėjose, voniose ir pan.)
Taigi, deguonies koncentracijos reguliuojamos keičiant kaupų vartymo dažnumą arba
reguliuojant oro padavimo intensyvumą (aktyvios aeracijos atveju).
Kaupus vartant ne tik paduodamas deguonis į kompostuojamą mišinį, bet taip pat
pašalinama dalis šilumos (šilumos perteklius) bei pasišalina dalis vandens garų ir dujų,
kurie būna susikaupę laisvoje oro erdvėje (tarpuose tarp kompostuojamo mišinio dalelių).
Todėl kaupų vartymo metu įvyksta intensyvi nemalonių kvapų emisija.
Žemiau pateikiami deguonies koncentracijos ir temperatūros kitimo grafikai (pavyzdžiai)
bioskaidžias atliekas kompostuojant tuneliuose arba konteineriuose.
Matome, kad deguonies koncentracija yra gana nestabili ir būtina gan intensyvi aeracija jai
palaikyti ties 10% lygiu, ypač termofilinio proceso metu.
11.12 pav. Deguonies koncentracijos ir temperatūros kitimas kompostavimo
proceso pradžioje

197
11.13 pav. Deguonies koncentracijos ir temperatūros kitimas kompostavimo
proceso metu
Pastaba. Egzistuoja gana tamprus ryšys tarp kompostuojamo mišinio drėgnumo ir
aeracijos – tai ypač pasireiškia kompostuojant vartomuose kaupuose.
Šio ryšio pagrindas yra laisva erdvė (erdvė tarp kompostuojamos medžiagos dalelių –
kurią užima vanduo ir dujos (oras ir kitos)).
Per daug intensyviai aeruojant kompostuojamas mišinys gali pradėti džiūti – t. y. gali
stipriai sumažėti jo drėgnumas; dėl ko biologiniai procesai sulėtės ar net sustos, nors
deguonies bus pakankamai.
Todėl intemsyviai aeruojant kompostuojamas bioskaidžias atliekas, tuo pat metu gali tekti
jas ir palaistyti.
Temperatūra (vartymas)
Temperatūra yra viena iš esminių kompostavimo proceso charakteristikų.
Priklausomai kokia ji – vyksta arba mezofilinis procesas, arba termofilinis.
Kompostavimo procesas paprastai prasideda psichrofilinėje (-4÷20o
C) arba mezofilinėje
(15÷45o
C) temperatūroje, priklausomai nuo metų laikų (žiema ar vasara), t. y. nuo aplinkos
temperatūros.

198
Perėjimas iš psichrofilinės į mezofilinę temperatūrą vyksta labai staigiai, maždaug paros
laikotarpyje – nes, esant daug lengvai suyrančio maisto, intensyviai ima daugintis
mezofiliniai mikrogrybai ir bakterijos.
Organikos irimo procesas vis intensyvėja ir per porą – kelias dienas temperatūra pasiekia
termofilinę zoną (> 45o
C) bei po to gana sparčiai kyla toliau.
Jau po kelių dienų nuo kompostavimo pradžios temperatūra beveik visada viršija 45o
C
(išskyrus atvejus kai yra kompostuojamos vien tik daug anglies ir mažai azoto turinčios
medžiagos – žaliosios atliekos (žolė, lapai, šakos) ir/ar medienos atliekos bei šiaudai; tada
temperatūra paprastai neviršija 45o
C).
Temperatūrai pakilus virš 45o
C, vyksta intensyvus termofilinis procesas, kuriame dalyvauja
termofiliniai mikrobai (mikrogrybai, aktinobakterijos ir kai kurios bakterijos) – toliau vyksta
intensyvus organikos skaidymasis (katabolizmas ir hidrolizė).
Bet tuo pačiu metu vyksta ir biosintezė – susidaro nauji junginiai (vyksta intensyvios
oksidacijos ir redukcijos reakcijos).
Susidaro daug amoniakinio azoto, kuris nespėja ištirpti vandenyje – todėl intensyviai
išgaruoja.
Skaidantis lengvai yrančioms medžiagoms temperatūra paprastai pasiekia ~ 70o
C ir
daugiau (maksimali pasiekta temperatūra sudaro ~ 82o
C) ir kelioms dienoms stabilizuojasi.
Po to tempeatūra palaipsniui ima mažėti, nes suirus lengvai yrančioms medžiagoms,
mikrobiologiniai ir biocheminiai procesai šiek tiek sulėtėja.
Tačiau kompostavimo (organikos irimo) procesas vyksta dar gana intensyviai.
Pagaliau nesuirusios lieka tik daug celiuliozės, lignoceliuliozės ir lignino turinčios
medžiagos bei sunkiai suyrantys (kompleksiniai) riebalai ir baltymai – temperatūra
palaipsniui sumažėja dar ir pasiekusi mezofilinę ribą (~ 45O
C) lėtai (per keletą savaičių –
porą mėnesių) mažėja toliau, kol susilygina su aplinkos temperatūra; vyksta komposto
mineralizacijos ir brendimo procesas.
Šio mezofilinio (45÷15o
C) proceso metu vyksta intensyvios organinio azoto mineralizacijos
(amonifikacijos ir nitrifikacijos) reakcijos – galų gale gausiai susidaro nitratai.
Reikia pastebėti, kad vyksta ir atvirkštiniai imobilizacijos (asimiliacijos) ir denitrifikacijos
procesai taip pat. Denitrifikacijos reakcijų pasekmėje nitratai virsta dujiniu azotu, kuris
išgaruoja į atmosferą.
Temperatūrai lėtai (kartais net poros mėnesių laikotarpyje) mažėjant nuo 50÷40o
C iki
aplinkos temperatūros, šio mezofilinio komposto brendimo ir stabilizavimosi metu
intensyviai formuojasi humuso junginiai (fulvo ir huminės rūgštys bei huminai).

199
Kai temperatūra tampa mažesnė už ~ 30o
C, intensyviai ima daugintis įvairūs dirvožemio
bestuburiai.
Mums žinomiausi yra sliekai – kuriems palankiausia daugintis yra 15÷25o
C temperatūra.
Aukštesnėje kaip ~ 30o
C sliekai ir didelė dalis bestuburių dažniausiai žūna.
Sliekai ir kiti bestuburiai vaidina labai svarbų vaidmenį formuojantis humusui.
Vykstant intensyviam termofiliniam procesui galimas perkaitimas – t. y. temperatūrai
išaugus > 70o
C žūva absoliuti dauguma mikrobų, todėl organikos irimo (skaidymosi)
procesas praktiškai nustoja vykti. Jis atsinaujina tik temperatūrai nukritus iki 55÷65o
C.
Todėl termofilinio proceso metu stengiamasi palaikyti 60÷70o
C temperatūrą, kurioje
organikos skaidymasis vyksta intensyviausiai.
Kompostuojant neaeruojamuose kaupuose temperatūra yra reguliuojama šiuos kaupus
vartant. Aeruojamuose kaupuose ir uždaruose kompostavimo reaktoriuose temperatūra
reguliuojama pučiant arba ištraukiant orą.
Paprastai pirmasis kaupo vartymas įvyksta per pirmas dvi – tris dienas mezofilinio proceso
metu arba pačioje termofilinės stadijos pradžioje; vėliau vartymai vyksta periodiškai – kas
kelias dienas; pradėjus temperatūrai mažėti ir vėl prasidėjus mezofiliniam procesui –
vartymai vyksta vis rečiau, nes mažėja deguonies poreikis (o vartymų dažnumą visų pirma
apsprendžia deguonies poreikis).
Tačiau kaupų vartymas yra būtinas ir komposto brandinimo metu, nors ir žymiai retesnis !
Jeigu nereikėtų kaupų vartyti, temperatūra kistų maždaug taip, kaip pavaizduota schemoje
žemiau:
11.14 pav. Temperatūros (teorinis) kitimas kompostavimo proceso metu

200
Tačiau kaupai turi būti vartomi, nes dėl didelio deguonies poreikio būtina intensyvi
aeracija.
Todėl temperatūrinės kreivės yra tokios, kokios pavaizduotos žemiau.
11.15 pav. Temperatūros kitimas kompostavimo proceso metu vartomuose
kaupuose (rietuvėse)
Kompostuojant aeruojamuose kaupuose temperatūros kreivė bus panaši į žemiau
pavaizduotą:

201
11.16 pav. Temperatūros kitimas kompostavimo proceso metu aeruojamuose
kaupuose (rietuvėse)
Kompostuojant uždarame reaktoriuje temperatūros kreivė bus maždaug tokia:
11.17 pav. Temperatūros kitimas kompostavimo proceso metu uždaruose
aeruojamuose reaktoriuose

202
Pateikiame realų temperatūros kitimo uždarame kompostavimo tunelyje pavyzdį:
11.18 pav. Temperatūros kitimas kompostavimo proceso metu uždaruose
aeruojamuose kompostavimo tuneliuose
Iš aukščiau pateikto pavyzdžio akivaizdžiai matyti tai, kad pasiekti ir palaikyti didesnę kaip
70o
C temperatūrą net uždarame kompostaimo tunelyje nėra taip paprasta kaip kad daug
kas įsivaizduoja.

203
Komposto kaupų vartymas (temperatūra)
Komposto kaupus vartyti būtina dar ir dėl to, kad temperatūra juose pasiskirsto nevienodai
– aukšta centre ir žema – pakraščiuose (arti kaupo paviršiaus ir paviršiuje).
Žemiau pateikiamos schemos parodo įvairius oro ir šilumos srautus bei temperatūros
pasiskirstymą kaupe.
11.19 pav. Temperatūros pasiskirstymas atvirame kompostavimo kaupe (rietuvėje)
HOT!
Konvekciniai oro srautai per kaupą:
šaltas oras
šiltas (karštas) oras

204
Kaip akivaizdžiai matyti iš aukščiau pateiktų paveikslėlių – temperatūra kaupo centre
siekia 70÷ 80o
C; tuo tarpu kaupo paviršiuje ji yra tik 20÷30o
C.
Todėl tik maišant kompostuojamas medžiagas – vartant kaupus – galima užtikrinti, kad
praktiškai visa kompostuojama biomasė pabus termofilinės temperatūros režime.
Tai ypač svarbu turint omenyje būtinybę bioskaidžias atliekas kompostavimo metu
pasterizuoti – tam, kad būtų sunaikinti žmogaus ir gyvūnų patogenai (pirmiausia E. Coli ,
salmonelės ir helmintai) bei suardyti fitotoksinai (pesticidai ir herbicidai) ir užtikrinta
fitosauga (nukenksmintos pikžolių sėklos ir galimos genetiškai modifikuotų augalų dalelės).
Akivaizdu, kad intensyvus ir periodiškas kaupų vartymas yra būtinas norint užtikrinti
tolygesnę temperatūrą visame kaupe ir pasiekti, kad praktiškai visa kompostuojama
biomasė pabūtų termofilinės temperatūros režime (kas yra gyvybiškai svarbu, norint
užtikrinti kompostuojamų bioskaidžių atliekų pasterizavimą kompostavimo proceso metu.
Žemiau pateikiamas temperatūros kitimas kaupo centre ir 10 cm nuo paviršiaus viso
kompostavimo proceso metu:
11.20 pav. Temperatūros kitimas kompostavimo proceso metu kaupo (rietuvės)
centre ir paviršiuje
Time (weeks)
0 2 4 6 8 10 12 14
Temperature(°C)
10
20
30
40
50
60
70
80
centre
outer surface (10 cm deep)

205
Šių temperatūros netolygumų problemų nėra uždarame reaktoriuje – žr. schemą žemiau.
Temperatūra uždarame reaktoriuje reguliuojama keičiant aeravimo intensyvumą bei
kompostuojamos biomasės drėgnumą.
11.21 pav. Temperatūros kitimas kompostavimo proceso metu uždarame
reaktoriuje – atliekų masės/komposto paviršiuje ir centre
______________________________
Time (weeks)
0 2 4 6 8 10 12 14
Temperature(°C)
10
20
30
40
50
60
70
80
centre
outer surface (10 cm deep)

206
Kompostavimas yra aerobinis procesas, kurio metu organinės atliekos (medžiagos) yra
mikroorganizmų suskaidomos pagrindinai į vandenį ir anglies dioksidą bei susidaro
mineraliniai azoto junginiai (azoto oksidas, amoniakas, amonis ir nitritai bei nitratai),
sudėtingų biosintezės reakcijų metų formuojasi humusas ir išsiskiria didelis šilumos kiekis.
Tačiau kompostavimo metu vyksta ir anaerobiniai procesai (nos jie ir yra nepageidaujami),
nes kompostuojamoje biomasėje susidaro anaerobinės mikrozonos, kuriose aktyviai
dauginasi anaerobiniai mikroorganizmai ir jų veiklos pasekoje susidaro metanas, sieros
vandenilis, kiti dujiniai sieros junginiai, lengvieji aromatiniai angliavandeniliai – kurie yra
blogų kvapų šaltinis; taip pat išsiskiria amoniakas, azoto oksidas, dujinis azotas.
Paprastai, palaikant palankias sąlygas kompostavimo procesui vykti, anaerobinių
mikroorganizmų kompostuojamoje biomasėje būna maždaug 10 kartų mažiau negu
aerobinių mikroorganizmų - todėl paprastai aerobiniai procesai yra maždaug 10 kartų
intensyvesni negu anearobiniai, tačiau visiškai išvengti anaerobinių procesų
kompostavimo metu neįmanoma.
11.22 pav. Procesai vykstantys kompostavimo metu
6
6
Composting of Organic Waste, Frank Schuchardt, 2005, Environmental Biotechnology, Concepts and
Applications, edited by H.J. Jördening and J. Winter, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,
Winheim, Germany, ISBN 3-527-30585-8

207
Apibrėžimai ir kai kurių procesų, labai artimų (susijusių) kompostavimo
procesui paaiškinimai
Kompostavimas - tai biologinis organinių medžiagų suirimas (skaidymasis)
kontroliuojamose aerobinėse sąlygose, sukeltas sparčiai besidauginančių mikroorganizmų
(mikrobų bei dirvožemio pirmuonių ir bestuburių), kurio metu išsiskiria šiluma ir susidaro
vanduo, anglies dvideginis bei mineraliniai azoto junginiai - organinės medžiagos yra
stabilizuojamos (mineralizuojamos ir iš dalies humifikuojamos), pagaminamas humusu
praturtintas organinis produktas kompostas.
Kompostas – organinė trąša/dirvožemio pagerintojas – higienizuotas stabilus
homogeniškas rupus (rupios, purios struktūros) juodos spalvos organinis produktas,
susidedantis iš organinų medžiagų irimo likučių, praturtintas humusu, gaunamas organinių
medžiagų kompostavimo metu.
Humifikacija – organinių medžiagų liekanų irimas komposte ir dirvoje, veikiant
mikroorganizmams (mikrobams, pirmuonims ir bestuburiams) ir kitiems veiksniams, kurių
rezultate susidaro humusas.
Humusas (lot. humus 'žemė, dirvožemis'), puvenos – organinė dirvožemio arba
komposto dalis, susidaranti dėl augalų ir mikroorganizmų liekanų destrukcijos, biologinio
(metabolinio) ir biocheminio kitimo metu, lygiagrečiai vykstant irimo ir sintezės procesams.
Humusą sudaro humusinės medžiagos (fulvo ir huminės rūgštys, humatomelaninės
rūgštys ir huminas (netirpios humusinės medžiagos – nehidrolizuotos organinės liekanos,
lipoidai, vaškai, dervos, bitumai)).
Pastaba: visuotinai priimtinų kompostavimo, komposto, humifikacijos ir humuso apibėžimų
neegzistuoja.
Mineralizacija (amonifikacija ir nitrifikacija) – organinių azoto junginių virtimas
mineraliniais, veikiant mikroorganizmams.
Karštas kompostavimas – organinių medžiagų kompostavimas termofilinėje (> 45o
C)
temperatūroje.

208
Pastaba: tai yra pilnavertis kompostavimas, kai procesas prasidėjęs mezofilinėje
temperatūroje mikroorganizmų veiklos pasekmėje pasiekia termofilinę fazę ir joje išbuvęs
gana ilgą laiką palaipsniui vėl pereina į mezofilinę fazę ir po to temperatūra labai lėtai
palaipsniui susilygina su aplinkos temperatūra – nes tik termofilinėje > 55o
C temperatūroje
vyksta organinių medžiagų pasterizacija/higienizacija.
Šaltas kompostavimas – organinių medžiagų kompostavimas mezofilinėje temperatūroje.
Pastaba: šaltas mezofilinis organinių medžiagų kompostavimas vyksta tada, kai dėl didelio
C:N santykio temperatūra nepasiekia termofilinio lygio.
Šalto kompostavimo trūkumas – tai, kad jo metu neįvyksta organinių medžiagų
pasterizacija/higienizacija, t. y. nėra sunaikinami žmogaus ir gyvūnų patogenai (E. Coli,
salmonelės, helmintai ir kiti), fitotoksinai (pesticidai ir herbicidai) bei neužtikrinama
fitosanitarija (nesunaikinamos piktžolių sėklos ir genetiškai modifikuoti organizmai); taip
pat procesas vyksta ilgai – nuo kelių mėnesių iki metų.
Žemiau pateiktame grafike kreivė 1 – karštas (termofilinis) kompostavimas, kreivė 2 –
šaltas (mezofilinis) kompostavimas:
Galima išskirti 4 kompostavimo proceso stadijas (fazes):
1) Inkubacinė/mezofilinė (kaitimo) fazė – kurios metu užsiveisia ir ima intensyviai
daugintis mezofilinės bakterijos bei mikrogrybai, o taip pat pirmuonys bei bestuburiai;
vyksta intensyvus lengvai suyrančių organinių medžiagų irimas; išsiskiria daug šilumos
ir kyla temperatūra; vyksta intensyvus katabolizmas; ši kompostavimo stadija trunka
nuo poros iki kelių dienų.
2) Termofilinė fazė – ji dar vadinama aktyvia kompostavimo faze - kurios metu vyksta
ypač spartus organinių medžiagų irimas – bio-oksidacija - susidaro daug vandens ir
dujų (anglies dioksidas ir amoniakas bei azoto oksidas; pastaba – jeigu sąlygos
anaerobinės, tai ir metanas, sieros vandenilis, merkaptanai, lengvieji aromatiniai
angliavandeniai); vyksta intensyvus katabolizmas ir hidrolizė; šios fazės metu
praktiškai suyra didžioji dalis organinių medžiagų, išskyrus ligniną ir lignoceliuliozę bei
sudėtingus baltymus ir riebalus; vyksta intensyvi organinių medžiagų mineralizacija ir
prasideda humifikacijka; šios stadijos, kuri paprastai tęsiasi nuo vienos iki dviejų/trijų
savaičių, pabaigoje organinės medžiagos jau virsta kompostu – jis vadinamas šviežiu
arba „žaliu“ kompostu; tai yra nestabili, blogai struktūrizuota medžiaga.

209
3) Mezofilinė (aušimo) fazė – kurios metu vyksta intensyvi mineralizacija (oksidacija) ir
humifikacija (organinių medžiagų likučių ir žuvusių mikroorganizmų kompleksinimas);
aktinobakterijos ir mikrogrybai intensyviai ardo lignoceliuliozės ir lignino junginius; šios
stadijos metu, temperatūrai nukritus žemiau 30o
C užsiveisia ir sparčiai dauginasi
dirvožemio bestuburiai; mineralizacijos ir humifikacijos stadija trunka nuo mėnesio iki
poros mėnesių; šios stadijos pabaigoje kompostas jau yra subrendęs ir stabilus.
4) Stabilizacijos/brendimo fazė (stadija) – jos metu mezofilinės (aušimo) fazės laikotarpiu
prasidėjęs mineralizacijos ir humifikacijos bei stabilizacijos procesas tęsiasi toliau, nors
ir ne taip sparčiai; šios fazės metu pagrindinį vaidmenį atlieka dirvožemio bestuburiai
(ypač svarbus yra sliekų vaidmuo); temperatūra susilygina su aplinkos temperatūra;
stabilizacijos/brendimo fazė trunka nuo vieno iki 2-3 mėnesių; kompostas yra jau
visiškai subrendęs, stabilus ir gerai struktūrizuotas, organinių medžiagų ir azoto
koncentracijos jame yra nedidelės – tai yra rupi į juodžemį panaši medžiaga.
Kartais yra išskiriamos tik 3 kompostavimo stadijos:
1) pradinė stadija,
2) aktyvi (termofilinė) stadija,
3) brendimo ir stabilizavimosi stadija.
Taip pat kartais kompostavimo procesas iš viso dalijamas tik į 2 stadijas (fazes):
1) mineralizacijos stadija, kurios metu vyksta ypač intensyvus bio-oksidacijos
(respiracijos) procesas, sparčiai yra lengvai suyrančios (lengvai fermentuojamos)
organinės medžiagos – cukrūs, krakmolai, angliavandeniai, amino rūgštys, baltymai,
lipidai; proceso metu intensyviai dauginasi mikroorganizmai ir išsiskiria daug šilumos,
anglies dioksido ir vandens; kai lengvai asimiliuojama organinė frakcija yra utilizuota,
kai kurios ląstelės toliau yra jau auto-oksidacijos būdu;
2) humifikacijos stadija, kurios metu toliau tęsiasi organinių medžiagų transformacijos
procesas, bet jau mažiau oksidacinėse sąlygose, kas įgalina formuotis huminėms
medžiagoms bei eliminuoti tirštą (sūdrų) „žalią“ toksišką kompostą, susiformavusį
pirmosios stadijos metu; humifikacijos procesą vykdo specifiniai mikrobai, kurie
sintezuoja kompleksinius polimerus - energijos šaltinį kitų mikroorganizmų veiklai.
Karštas (termofilinis) kompostavimas paprastai iš viso trunka 2-3 mėnesius; pradinė
stadija, termofilinė (aktyvi) fazė ir mezofilinė (aušimo) fazė – paprastai trunka nuo 2
savaičių iki mėnesio ar net daugiau, priklausomai nuo kompostavimo būdo (technologijos).

210
Šaltas (mezofilinis) kompostavimas yra lėtas ir trunka nuo kelių mėnesių iki metų.
Kompostavimo starteriai ir/ar pagreitintojai (angl. Composting Starters and/or
Accelerators (Accelerants)). Šiuo metu pasaulinėje rinkoje galima rasti pardavinėjamų
keliolika įvairių kompostavimo starterių (pagreitintojų); Lietuvoje – keletą. Kas tai yra?
Faktiškai tai yra įvairūs vadinamųjų probiotikų arba kitaip - naudingųjų mikroorganizmų ar
dar kitaip – efektyviųjų mikroorganizmų rinkiniai (mišiniai), kurie buvo gauti
biotechnologijos (mikrobiologinės selekcijos) būdu.
Paprastai kompostavimo starterių (pagreitintojų) sudėtyje – probiotikų ar naudingųjų
mikroorganizmų arba efektyviųjų mikroorganizmų rinkiniuose (mišiniuose) – yra įvairios
bakterijos ir mikrogrybai, o taip pat įvairūs fermentai; kartais taip pat ir pirmuonys; dažnai
būna įdedama ir proteinų, vitaminų bei makro ir mikro elementų.
Naudojant kompostavimo starterius (pagreitintojus) pradinėje kompostavimo stadijoje
greičiau užsiveisia ir pradeda intensyviai daugintis mezofilinės bakterijos ir mikrogrybai –
todėl sparčiau vyksta organinių medžiagų irimas ir greičiau pasiekiama termofilinė
temperatūra.
Pasiekus termofilinę temperatūrą, mezofilinės bakterijos ir mikrogrybai žūva; tame tarpe ir
kompostavimo staterių (pagreitintojų) sudėtyje buvusios bakterijos ir mikrogrybai.
Pastaba: pastaruoju metu pasirodė informacija, kad kai kurių kompostavimo starterių
(pagreitintojų) sudėtyje yra ir įvairių termofilinių bakterijų, kurios tampa aktyvios
temperatūrai pakilus iki termofilinės.
Apie probiotikų (naudingųjų arba efektyviųjų mikroorganizmų) poveikį kompostavimo
procesui mezofilinės komposto brandinimo ir stabilizacijos stadijos metu (t. y. įterpiant
juos termofilinės stadijos pabaigoje, procesui perėjus į mezofilinę stadiją) – jokios
mokslinės informacijos aptikti nepavyko.
Tiesa, internete yra užuominų, kad probiotikai (naudingieji arba efektyvieji
mikroorganizmai) pagreitina komposto brendimo ir stabilizavimosi procesą bei padidina
humuso kiekį jame, ypač, sąveikoje su sliekais.
Tačiau tai patvirtinančių mokslinių duomenų aptikti nepavyko.
Taip pat norime atkreipti dėmesį į tai, kad kompostavimo starteriai (pagreitintojai) yra gana
brangūs komerciniai produktai. Todėl jų naudą kompostavimui būtinai reikėtų įvertinti ir
ekonominiu požiūriu – ar tikrai apsimoka juos naudoti.

211
Juo labiau turint omenyje tai, kad puikiausiu kompostavimo starteriu gali būti ir
paprasčiausias dar nevisiškai subrendęs kompostas (šiek tiek jo sumaišant su
kompostuojamomis bioskaidžiomis atliekomis) arba komposto arbata (kuri
užsirekomendavo kaip ypač efektyvus kompostavimo starteris)
Fermentatyvinis kompostavimas (angl. Fermentative Composting).
Mums tokios sąvokos mokslinėje literatūroje aptikti nepavyko. Manome, kad tai yra
klaidingai vartojama sąvoka, kuri neturi jokios loginės prasmės (tiksliau yra alogiška), nes:
1) fermentavimo procesas yra anaerobinis, o ne aerobinis procesas;
2) kompostavimas visada yra aerobinis procesas – organikos suskaidymas (suirimas)
aerobinėse sąlygose, vykstant intensyviems respiracijos (oksidacijos) procesams.
Greičiausiai tie, kas neteisingai vartoja tokią sąvoką „fermentatyvinis kompostavimas“
paprasčiausiai omenyje turi elementariausią anaerobinį fermentacijos procesą, kuriame
naudojami probiotikai (naudingieji arba efektyvieji mikroorganizmai) – dar vadinamą
Bokaschi procesu.
Sąvoka „fermentatyvinis kompostavimas“ yra kartais klaidingai tiesiog iš inercijos
pavartojama taip pat (analogiškai) kaip ir sąvoka „anaerobinis kompostavimas“ – kuri
taip pat yra alogiška, nes tai yra niekas kitkas kaip elementariausias anaerobinis
pūdymas/rauginimas (angl. Anaerobic Digestion); beja, anaerobinio pūdymo/rauginimo
(angl. Digestion) sąvokos reikėtų nepainioti su technologinio proceso, kurio metu
gaunamas bioetanolis – anaerobinio fermentavimo (angl. Anaerobic Fermentation) –
apibrėžimu.
Kalbant apie Bokaschi procesą šiokios tokios painiavos kyla visada, nes šitą procesą
dažnai vis mėginama irgi vadinti kompostavimo procesu; nors su kompostavimu jis neturi
nieko bendra.
Bokashi procesas yra tikrų tikriausias anaerobinio fermentavimo procesas savo prigimtimi
labai artimas bioetanolio gamybos procesui – tik čia fermentų vaidmenį atlieka probiotikai,
kurių veiklos procese intensyviai susidaro fermentai.
Bokaschi japoniškai ir reiškia „fermentuota organinė medžiaga“.
Nors dažnai per klaidą Bokaschi procesas pavadinamas kompostavimo procesu, bet tai
yra tikrų tikriausias anaerobinės fermentacijos procesas – kurio rezultate gaunamas
produktas yra iš esmės skirtingas (besiskiriantis) nuo komposto.

212
Bokaschi taip pat vadinamas ir probiotikų bei melasos ir/ar krakmolo (ar miltų) mišinys,
kuris dedamas į anaerobiškai fermentuojamas bioatliekas; Bokaschi atlieka tą patį
vaidmenį kaip ir fermentai dedami į hidrolizuotą biomasę gaminant bioetanolį anaerobinio
fermentavimo būdu. Jis turi būti periodiškai (karts nuo karto) įdedamas į Bokaschi
anaerobinio kompostavimo talpą, kartu su nauja maisto/virtuvės atliekų porcija.
Bokaschi procesas tinka maisto/virtuvės atliekų apdorojimui (anaerobiniam fermentavimui)
jų susidarymo vietoje – name arba net bute.
Tačiau Bokaschi proceso metu gautas „produktas“ nėra galutinis produktas – jis toliau turi
būti kompostuojamas įprasto kompostavimo proceso metu, paprastai sumaišant su
žaliosiomis atliekomis ar kitomis daug lignino, lignoceliuliozės ir celiuliozės turinčiomis
atliekomis.
Taigi, Bokaschi procesas galėtų būti naudojamas kaip įprastą kompostavimą papildantis
procesas - maisto/virtuvės atliekoms apdoroti vietoje (individualioje namų valdoje ar net
bute?) anaerobiniu būdu, prieš jas vėliau kompostuojant.
11.23 pav. Talpos ir medžiagos Bokaschi procesui

213
Įdomiausia yra tai, kad, nors Bokaschi procesas yra anaerobinio fermentavimo procesas,
jo metu nesusidaro ir neišsiskiria į aplinką (pagal informaciją internete !?) jokių nemalonių
kvapų – t. y., atsieit, nesusidaro metanas, amoniakas, sieros vandenilis, sieros
merkaptanai ir lengvieji aromatiniai angliavandeniliai ?!
Tai paaiškinama tuo, kad, atsieit, Bokaschi proceso metu dėl probiotikų poveikio
(pagrindinai dėl Lactobacillus) aplinka pasidaro stipriai rūgštinė (ph ~ 5) – dėl ko yra
blokuojamas įprastas anaerobinio puvimo/rūgimo (angl. Anaerobic Digestion) procesas
(kurio metu kaip tik ir susidaro anglies dvideginis ir metanas, o taip pat amoniakas, sieros
vandenilis, sieros merkaptanai, lengvieji aromatiniai angliavandeniliai), o vyksta
anaerobinio fermentavimo procesas, analogiškas bioetanolio gamybos procesui (t. y.
išsiskiria įvairių fenolių (?) ir riebalų rūgščių esteriai ir ir įvairių alkoholių eteriai, turintys
malonų salstelėjusį kvapą.
Esant stipriai rūgštinei (pH~ 4-5) terpei ir labai mažai deguonies – stipriai anaerobinėms
sąlygoms, tik keli mikrobai gali išgyventi ir funkcionuoti – metaną gaminantys ir kiti
patogeniniai mikrobai tokioje aplinkoje funkcionuoti negali.
Procesas kažkuo yra gana panašus į marinavimą acte – nes aukščiau minėtose sąlygose
susidaro daug įvairių organinių rūgščių (pieno rūgštis, sviesto rūgštis, acto rūgštis, amino
rūgštys, kitos organinės rūgštys).
Tačiau kai kurie mokslininkai (pvz., S.C. Koh, Y.-C. Song, I.-S. Kim iš Korejos) pripažįsta,
kad šiek tiek amoniako ir sieros vadenilio vis tik susidaro.
Pagal aukščiau minėtus mokslininkus, maisto/virtuvės atliekų anaerobiniam fermentavimui
panaudojus probiotikus (naudinguosius arba efektyviuosius mikroorganizmus) –
nemalonus kvapai praktiškai išnyksta jau po 4 dienų, tačiau maždaug po 2 savaičių jie vėl
atsiranda; maždaug po 2 dienų po Bokashi įdėjimo pradeda išsiskirti esteriai ir alkoholiai,
salstelėję jų kvapai jaučiami visas 3 savaites.
Mokslininkai mano, kad nemalonių kvapų sumažėjimas pagrindinai įvyksta dėl pieno
rūgšties bakterijų (Lactobacillus) poveikio, nes jų anaerobinio fermentavimo metu
naudojant probiotikus (naudinguosius arba efektryviuosius mikroorganizmus) susidaro
apie 1,5 karto daugiau negu šių probiotikų nenaudojant.
Taigi, manoma, kad nemalonių kvapų sumažėjimą anaerobinio fermentavimo metu,
naudojant probiotikus pagrindinai nulemia staigus pieno rūgšties koncentracijos
padidėjimas proceso pradžioje (pirmomis dienomis) - dėl ko yra blokuojama anaerobinio
puvimo/rūgimo (angl. Anaerobic Digestion) metanogenezės stadija.

214
Įvykus šiam blokavimui, į procesą įsijungia probiotikų mišinyje esantys mikrogrybai (mielės
ir siūliniai grybai) ir kitos bakterijos (pagrindinai autotrofinės – kurios minta mineraliniais
sieros ir azoto junginiais); todėl anaerobinio puvimo procesas yra blokuojama ir toliau.
Pastaba: tačiau moksliškai (moksliniuose straipsniuose pripažintuose moksliniuose
žurnaluose) Bokaschi anaerobinio fermentavimo procesas iki šiol nėra išsamiai aprašytas
ir paaiškintas. Todėl tai kelia pagrįstą nepasitikėjimą šio organinių atliekų apdorojimo
metodo efektyvumu.
Šiaip jau Bokaschi metodo propagavimas internete labiau primena reklaminę/marketinginę
kampaniją, o ne mokslinės informacijos platinimą (jos, deja, labai trūksta).
Žemiau pateikiame įvairius Bokaschi anaerobinio fermentavimo proceso tyrinėjimų
rezultatus, kurie atrodo turi mokslinį pagrindą.
Vermikompostavimas
Vermikompostavimas – tai procesas, vykstantis mezofilinėse sąlygose, kurio metu sliekai
(lot. Vermis) sąveikoje su mikroorganizmais paverčia organines medžiagas humusu
(gausiai humusu praturtintu kompostu), kuris kartais dar vadinamas tiesiog biohumusu.
Taigi, sliekai (sąveikaudami su mikroorganizmais) organines atliekas perdirba į humusą
arba kompostą (po termofilinio kompostavimo, jam ataušus) praturtina humusu.
Sliekų biomasė yra vadinama vermikultūra, o organinės atliekos (kompostas) perdirbtos
sliekų - vermikompostu arba tiesiog humusu, kartais biohumusu.
Sliekai maistui naudoja įvairias organines atliekas (kompostavimo metu susidariusius
augalinių atliekų likučius) – kurios sliekų organizme yra susmulkinamos, chemiškai
transformuojamos, praturtinamos kai kuriomis maisto medžiagomis, fermentais ir
mikroorganizmais.
Vermikompostavimui dažniausiai naudojami mėšlo sliekai (Eisenia fetida) - vadinamieji
Kalifornijos raudonieji sliekai, nes jie greitai auga ir dauginasi bei ilgai gyvena.
Bet gali būti naudojami ir kiti sliekai, kurie veisiasi vidutinio klimato juostoje.
Taigi, vermikompostavimui mūsų gamtinėmis sąlygomis tinka šie sliekai:
 Eisenia fetida, E.f.fetida, E.f.andrei;
 Eisenia andrei;
 Dendrobena veneta;
 Lumbricus rubellus;
 Lumbricus terrestris.

Composting and Anaerobic Digestion: requirements, processes, technologies and etc. A Review in Lithuanian - part III (processes). A.Brazas and others, 2012

Composting and Anaerobic Digestion: requirements, processes, technologies and etc. A Review in Lithuanian - part III (processes). A.Brazas and others, 2012

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Composting and Anaerobic Digestion: requirements, processes, technologies and etc. A Review in Lithuanian - part III (processes). A.Brazas and others, 2012

Similar to Composting and Anaerobic Digestion: requirements, processes, technologies and etc. A Review in Lithuanian - part III (processes). A.Brazas and others, 2012 (10)

More from Alfonsas BRAZAS

More from Alfonsas BRAZAS (13)

Composting and Anaerobic Digestion: requirements, processes, technologies and etc. A Review in Lithuanian - part III (processes). A.Brazas and others, 2012