Kompostlaştırma İşleminin Nitruentler ve Mikroorganizmlar ile Desteklenmesi

Kompostlaştırma genel olarak farklı organik muhtevalara sahip organik maddelerin aerobik olarak mikroorganizmalara yardımıyla daha kararlı bileşiklere dönüştürme işlemidir. Elde edilen kompost ürünü, toprağın fiziksel kimyasal ve mikrobiyolojik özelliklerinin geliştirilmesine katkıda bulanabilecek bir yapıdadır. Zira kompostun tarımda kullanımı sınırlıdır, bunun nedenleri arasında öncelikle komostun uzun dönemli etki içermesi ve bu etkinin ürüne uzun dönemlerde etki etmesidir. Kompost ürünü içerisinde bitkiler tarafından kullanılabilen nütrientin artırılması için kompostlaştırma sırasında mikroorganizmalar ve bir takım nitrüent maddeler ile aşılanması önerilmektedir.

Bu çalışmada kompostlaştırma sırasından komposta mikroorganizma aşılanması ile oluşan durumun incelenmesi amaçlanmaktadır.  Öncelikle kompostlaştırma evreleri tespit edilir ve mikroorganizmaların komposta eklenmesi için farklı senaryolar geliştirilir. Azotlu materyallerin kullanımı, atmosferden azot bağlayabilen mikroorganizmaların eklenmesi veya amonyağın bitkiler için kullanılabilir hale getirilen azotlu formlar analiz edilir. Kompostlaştırma sırasından azotun korunumu  için bir çok stratejide sunulmuştur. Fosfor takviyesi ile fosfor ve potasyumu çözen mikroorganizmaların kullanılması da bu çalışmada incelenmiştir.

Kompostlaştırma  prosesi sırasında azot Korunumu

Kompost üretiminde kullanılan maddlerin bazıları azot bakımından zengindir fakat bu azotun kompost içierisinde tutulmasının sınırları vardır.

Kompostlaştırmanın ilk safalarından azot uçucu forma geçer ve kopost içersinde bitkilerin alabileği formda ki azot miktarı azalır.  Amonyağın buharlaşmasında birçak temel etken rolalmaktadır bunlar, sıcaklık, C/N oranı, karıştırma, havalandırma ve pH’dır (Jeong ve Kim, 2001; Shilev ve diğerleri, 2007).. Kompostlaştırma sırasında artan sıcaklık amaonyağın buharlaşmasına neden olur,   C/N oranı 18’den küçük olduğunda ise mikroroganizmalar azotu yükseltgeyerek buharlaşarak gaz fazına geçmesine neden olur (Morisaki ve diğerleri, 1989). Benzer bir şekilde kompost yığını karıştırıldığında sağlanan havalandırma ile azot uçucu faza geçer ve ortamdan ayrılır. Son olarak alkali pH amonyak üretimini artırır.  Azot kayıplarını azaltmak için, ortama tuz eklenebilir (Jeong ve Hwang, 2005; Jeong ve Kim, 2001; Lee ve ark., 2009),  veya amonyağı nitritlere veya nitratlara okside eden bakterilerin eklenmesi gibi stratejiler geliştirilmiştir (Jeong ve Hwang, 2005; Jeong ve Kim, 2001; Lee ve ark., 2009), bu stratejiler aşağıdaki tabloda yeralmaktadır.

Strateji Prensip Uyarılar Referans
Çöktürme Fosfor ve magnezyum tuzları tarafından oluşturulan struvit kristalleriyle amonyak çökeltmesi Nihai azot konsantrasyonu:% 1.4 Jeong and Kim (2001)
Adsorpsiyon Amonyak adsorbsiyonu için KH2PO4 ile karıştırılmış talaş eklenmesi
Amonyak adsorbe etmek için biochar eklenmesi
Kompostoya medikal taş eklenmesi
Azot kaybının% 44.3’ten% 27.4’e düşürülmesi; Kireç ilavesi tuzluluğu azaltır (<4 dS / m) Wang et al. (2016b)
Amonyum% 1.5’e kadar yükselir Jeong and Hwang (2005)
Toplam azot konsantrasyonu % 1.49’a kadar Lee et al. (2009)
Azot kaybını% 40’dan% 23.3’e düşürmek Wang et al. (2013)
Buharlaşma oranını,% 38’lik bir orana sahip olan kontrol ile karşılaştırıldığında% 13’e düşürdük Hu et al. (2007)
Azot kaybını% 52’den% 20’ye düşürmek Wang et al. (2017)
Amonyak oranındaki düşüş (% 48,8’den% 27,9’a) ve N2O’nun (% 85,3’ten% 46,6’ya) emisyon azalması Wang et al. (2016a)
Amontak Oksidasyonu Nitrik asit oluşturmak için arkeadan amonyak oksitleyici enzimlerin ilavesi NH3 olarak azot kaybı (% 17.95’den% 3.21’e) ve NO2 (% 8.73’den% 4.49’a) azalması, Xie et al. (2012)
Amonyak oksitleyici bakterilerin ilavesi Azot kayıplarının% 53.83’ten% 47.08’e düşürülmesi Zhang et al. (2016)
Fizikokimyasal değişkenlerin modifikasyonu Kompost koşullarının kontrolü (sıcaklık, parçacık boyutu, pH ve nem) İşlem sonunda toplam azot% 3,2 arttı Bueno et al. (2008)

 

Özellikle, komposta MgO (Magnezyum Oksit) ve K2HPO4 (Potasyumfosfat(di))ilavesi, amonyak çökelmesini struvit kristalleri (magnerzyum amoonyum kristalleri) (MgNH4PO46H20) şekline dönüşür. Söz konusu reaksiyon Mg+2, NH3, ve PO3-3 konsantrasyonları çözünürlüklerini aşarlarsa oluşur. Ayrıca komposta tuz eklemeinde belirli bir limiti vardır, ürün olarak komposttaki tuz bitkiler için zararlı olabilir (Shilev ve diğerleri, 2007). Magnezyum ve potasyum tuzlarının 0,06 M’den fazla eklenmesi durumunda kompostlaştırma işlemi hızını keser (Lee ve ark., 2009). Kompostlaştırma işlemine tuz eklenmesi durumunda bu işlemin süreci ne kadar yavaşlattığı hakkında Tablo-2’de bilgi verilmemeiştir. Toprakdaki iyon konsantrasyonunun artması bir ozmotik dehidrasyonu tetikler ve bitkilere nütriant akışınıda engelleyebilir (Marschner, 2012). Bu bağlamda, elektrik iletkenliği iyon konsantrasyonunun dolaylı bir ölçüsüdür. Kompost için Shilev ve ark. (2007), elektrik iletkenliğinin 4 dS / m’den (desisiemens/metre)  düşük olması gerektiğini önermektedir. Madrid ve ark. (2000) kompostun elektrik iletkenliğinin, bitkiler üzerinde zararlı bir etkiden kaçınmak için 5.5 dS / m’den yüksekse, kompostlaştırma süresinin biraz daha uzatılması gerektiğini bildirmektedirler.

Wang ve ark. (2016b), bench mark ölçekli deneylerden, azot kayıplarının azaltılması için bir struvit (Magnezyum Amonyum Fosfat) stratejisi benimsenerek % 2,25 kirecin komposta eklenmesinin sürecin verimliliğini arttırdığını ve hatta hızlandırabileceğini bildirmişlerdir. Bu etki Magnezyum ve fosfor tuzlarının eklenmesiyle oluşturulan struvit, kompost pH’sını yeterince tamponlayan kireç ilavesi ile tamamlanır ve kompostun tuzluluğunu 4 dS / m’nin altına düşürdüğü için elde edilir. Günümüzde kompost kalitesini etkilemeden azot kaybını önleyecek optimum tuz konsantrasyonu belirlenmiş değildir.  Bu nedenle kompost içerisindeki azot miktarının korunması için gerek olan kompostlaştırma mekaznimzlarının belirlenmsi amacı ile yapılacak çalışmalara ihtiyaç vardır. Bu tür çalışmalara sonucunda kompostlaştırma işlemi nden sonra maksimum azot konsantrasyonuna sahip bir kompost elde etmimiz münkün olacaktır.  Arıca bu çalışmalara ek olarak azotun diğer formlarını kompost ürünü içerisinde artırmak için diğer alternatif prosedürleri anlaak içinde daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

Adsorpsiyon malzemelerinin komposta eklenmesi azotun buharlaşarak kaybının önelenmesi için başka bir strateji olarak karşımıza çıkmaktadır. Örnek olarak katyonik değişim için gelişmiş bir kabiliyete sahip  turba geniş bir katyon adsoplama kabiliyetinede sahiptir. Ahırlarda yatak malzemesi olarak kuıllanılan turba kompostdan belirli bir miktar azot apsorplayarak azot kaybını azaltır  (Witter ve Kirchmann, 1989). Dipotasyum fosfat da adsorpsiyon kabiliyetine sahiptir ve kompostlama sırasında bu amaçlar için kullanılmıştır (Hu ve ark., 2007). Adsorpsiyon kapasitesinin değerlendirilmesi için farklı çalışmalar yapılmıştır.

Talaş, tıbbi taş ve aktifkarbon ile karıştırılmış dipotasyum fosfat olarak çeşitli malzemelerin adsorpsiyon kapasitesini değerlendiren farklı çalışmalar yapılmıştır bu çalışmalara kısaca Tablodan ulaşabilirsiniz. Örnek olarak, % 10 tıbbi taş eklenmesi, Tablo 2’de belirtildiği gibi NH3 ve N2O emisyonlarının belirgin bir şekilde azaltılmasını sağladı. Öte yandan, bu adsorpsiyon malzemeleri organik maddenin bozunumunu, stabilizasyonunu ve detoksifikasyonunu arttırdı (Wang ve diğerleri, 2016a).

Amonyağı oksitlenmiş formlara dönüştürülebilen mikroorganizmaların kompost süercinde yığınlara eklenmesi, kompost yığınlarındaki nitrojen koruması için oldukça yeni bir stratejidir (Xie ve diğerleri, 2012; Zhang ve diğerleri, 2016). Amonyak oksidasyonu sıralı bir süreçtir ve kompostu zenginleştiren azotu nitratlara dönüştürerek kompost içerisinde tutulmasını sağlar. Bu kapsamda kompostlaştırma sırasında azotun buharlaşmasını önelemek amacıyla amonyak oksidasyonu sağlayan bakteriler ile birkaç çalışma yapılmıştır. Koposta aşının uygulanması 1 x 10-6 CFU/ml’lik konsantrasyona ulaşmak için steril suda hazrılanan %5 ik süspanse edilen aşı maddesi hazırlanır, elde edilen süspansiyon hazırlanmış kompost yığını üzerine serpilir, daha sonra bu aşılanan mikroorganizmaları dağıtmak için iyice karıştırılır (Zhang et al., 2016). Bu azot koruma yönteminin bir yan etkiside hava kirleticisi olan amonyak emisyonlarını azaltır (Maeda ve diğerleri, 2011).


Yorum yapın