Ambele procese gestionează descompunerea efectuată de organisme vii, transformând materialele prin procese biochimice. Fiecare proces are avantaje și dezavantaje și pot fi aplicate în serie pentru a spori eficiența reciclării materialelor organice.
CE FEL DE PRODUSE OBŢINEM?
Deși sunt considerate ca fiind metode diferite, ambele sunt procese în care se gestionează procesele de biodegradare, efectuate de organisme biologice care transformă materialele organice prin reacții chimice.
În fiecare proces sunt inputuri sau materiale care sunt tratate (materiile prime), care includ plante, nămoluri, gunoi de grajd, resturi alimentare etc.
Ieșirile din cele două procese sunt produsele principale și cele secundare.
1. Produsele principale sunt cele care au valoare reală sau potențială de venituri (compost, digestat, energia captată din biogaz sau derivată din compostare).
2. Produsele secundare sunt ieșirile din procese cu valoare reală sau percepută negativă (gaze/mirosuri, levigat și unele tipuri de digestat sau compost).
Procesele de conversie a materiilor prime în produse primare și secundare diferă în compostare și digestie, în primul rând datorită prezenței sau absenței oxigenului.
• Compostarea este un proces aerob, astfel încât oxigenul este esențial pentru succesul procesului.
• Digestia poate fi aerobă sau anaerobă, dar este mai des configurată ca un proces anaerob în scopul producerii și captării biogazului bogat în metan.
PROCESE INVERSE FOTOSINTEZEI
Digestia aerobă este utilizată în unele scheme de tratare a nămolului de epurare pentru stabilizare și neutralizare, dar este foarte consumatoare de energie.
Cele două procese sunt practic inversul procesului de fotosinteză. Dacă prin fotosinteză, plantele preiau dioxidul de carbon din atmosferă, apa din sol sau din aer și cu ajutorul energiei solare le transformă în glucoză și apoi în alți polimeri organici, în digestie și compostare polimerii organici sunt degradați la molecule simple, cum este glucoza și mai departe la produse principale ca dioxid de carbon, metan, apă și alte molecule simple în cantități mai reduse.
MICROORGANISME PENTRU DESCOMPUNEREA MOLECULELOR
Atât în compostare, cât și în digestie, diferite grupuri de microorganisme descompun moleculele mai complexe, respectiv materia organică din care este formată biomasa, la molecule mai simple, cum este glucoza, care la rândul lor sunt transformate în:
• dioxid de carbon și apă (în procesul de compostare)
• dioxid de carbon și metan (în procesul de digestie anaerobă)
Celuloza de exemplu, este un biopolimer conținut în aproape toate materiile prime folosite în compostare sau digestie și este formată prin legarea mai multor molecule de glucoză. Legăturile chimice dintre moleculele de glucoză din celuloză pot fi rupte în prezența apei (proces biochimic cunoscut sub numele de hidroliză) de către enzime numite celulaze.
În compostarea aerobă, aceste enzime sunt produse de unele microorganisme aerobe, adică cele care folosesc oxigen elementar în respirație, cum sunt Thermomonospora fusca, Trichoderma sp., Fusarium solani, Aspergillus sp.
În digestia anaerobă, enzimele sunt produse de microorganisme anaerobe, adică cele care își iau oxigenul pentru respirație din compuși cu oxigen (CO2, SO2, NO2 etc), cum sunt bacteriile Cellulomonas sp. și Clostridium sp.
BIODEGRADAREA MOLECULELOR POLIMERICE
Moleculele polimerice mai complexe, cum ar fi proteinele, carbohidrații și lipidele, sunt biodegradate în mod similar de mai multe tipuri diferite de microbi în fiecare sistem. Aceste organisme excretă enzime care hidrolizează polimerii respectivi în molecule mai simple.
Sistemele de compostare folosesc bacterii, ciuperci și actinomicete și protiste, cum ar fi algele și protozoarele.
Sistemele de digestie folosesc microbi fermentativi (acidogeni), microbi producatori de hidrogen, care formeaza acetat (acetogeni) si microbi producatori de metan (metanogene).
PROCESAREA DIGESTATULUI
Digestoarele care funcționează la temperaturi termofile (45-55°C) produc mai mult biogaz și hidrolizează mai multe solide decât digestoarele care funcționează la temperaturi mezofile (35-40°C).
Digestatul din reactoarele termofile conține mai puțină energie biologică, din cauza reducerii solidelor volatile și mai puțin carbon biodisponibil, ca urmare a conversiei carbonului organic în metan.
Digestatul poate fi procesat în continuare prin compostare. Acele digestaturi provenite din procese termofile sunt mai dificil de compostat decât digestatele din reactoare cu temperaturi mezofile. De aceea, este o practică des aplicată amestecarea digestatului înainte de compostare cu tocătură vegetală proaspătă.
Sistem de producere a biogazului cu seră integrată pentru folosirea energie termice și a digestatului
În timp ce digestia anaerobă se aplică în special pentru a produce biogaz, care are valoare energetică și poate fi folosit ca biocombustibil, compostarea nu este gândită ca un proces de recuperare a energiei. Totuși, există încercări de captare a căldurii din grămezile de compostare active – sunt locuințe, sere și ferme care au folosit sisteme de recuperare a căldurii din compost pentru a ajuta sistemele de încălzire/apă caldă existente.
Compostarea în biloane deschise
COMPOSTUL PRODUS/AN ÎN UE
Se estimează că producția anuală actuală de compost în UE este de 13-18 milioane de tone. Marea majoritate este derivat din deșeuri verzi și deșeuri biologice colectate separat, în timp ce aproximativ 800.000 tone sunt produse din nămolurile de epurare. Se estimează că majoritatea compostului (aproximativ 85%) este folosit ca îngrășământ sau amendament în agricultură, grădinărit, horticultură și amenajare a teritoriului.
DIGESTATUL, CA ÎNGRĂŞĂMÂNT
Aproximativ 180 milioane de tone de digestat sunt produse în UE pe an, aproape jumătate în Germania. Majoritatea digestatului produs în UE este agricol (provenit din gunoi de grajd și plante, în special culturi energetice).
Aproximativ 46 de milioane tone sunt produse din fracția organică a deșeurilor mixte din industria alimentară, cel puțin 7 milioane de tone de la deșeuri biologice și nămolurile de epurare. Marea majoritate a digestatului este utilizat direct ca îngrăşământ.
Proiect finanțat de Uniunea Europeană. Opiniile exprimate aparţin exclusiv autorilor și nu reflectă neapărat poziţia Uniunii Europene sau ale Agenției Executive pentru Cercetare Europeană (REA). Nici Uniunea Europeană și nici autoritatea care acordă acordarea nu pot fi considerate responsabile pentru aceste afirmaţii.
un articol de
TEODOR VINTILĂ
UŞV Timişoara
