Biologická stabilita může být velmi důležitým kritériem budoucího nakládání s komunálními odpady.
Stanovení biologické stability pro potřeby odpadového hospodářství
Jedním z důležitých kvalitativních ukazatelů biologicky rozložitelných odpadů, kompostů a produktů mechanicko-biologické úpravy je jejich biologická stabilita. Tento parametr předurčuje, do jaké míry budou hodnocené materiály podléhat biologickému rozkladu.
Biologický rozklad je často doprovázen řadou více či méně nepříjemných jevů, např. tvorbou zápachu, uvolňováním tepla, produkcí metanu a oxidu uhličitého, vznikem látek toxických pro rostliny, případně i opětovným rozvojem patogenních mikroorganismů.
Podle připravovaných návrhů Evropské unie (DG.ENV.A.2-Biologické zpracování bioodpadů) nebudou stabilizované bioodpady, tedy především produkty biologické úpravy, považovány za bioodpady ve smyslu směrnice o skládkování č. 99/31, článku 2(m), a bude je tedy možno skládkovat bez rizika překročení cíle snížení množství bioodpadů ukládaných na skládky.
Biologická stabilita tedy může být velmi důležitým kritériem budoucího nakládání s komunálními odpady.
Proto začala skupina odborníků z Výzkumného ústavu rostlinné výroby a České zemědělské univerzity pracovat na výběru a prověření některých metod stanovení tohoto parametru.
Parametr stability
Vhodnou metodou stanovení biologické stability pro potřeby odpadového hospodářství se jeví dynamický respirační index (DRI). Tato metoda byla vyvinuta v Itálii, kde se již prakticky používá v některých regionech. Metoda je založena na sledování respirační aktivity mikroorganismů.
Materiály, které relativně dobře a rychle podléhají biologickému rozkladu (nezpracované bioodpady), poskytují mikroorganismům větší množství energeticky bohatších látek než materiály, které se již téměř nerozkládají (zralý kompost, stabilizované produkty mechanicko-biologické úpravy). Proto je také mikrobiální aktivita nestabilních odpadů větší než mikrobiální aktivita stabilních materiálů. Měření tohoto parametru probíhá ve speciálním respirometru (obr. 1).
Hodnoty dynamického respirační indexu se stanoví z množství biomasy v reaktoru, respektive obsahu spalitelných látek, rozdílu koncentrace kyslíku a průtoku vzduchu. Výsledky jsou potom vyjádřeny v miligramech spotřeby kyslíku na kilogram spalitelných látek za hodinu (mg O2 kg VS-1h-1). Podrobnější popis metody naleznete v práci Adani, Habart, (2003). Podle výše citovaného návrhu sběrnice o biologické úpravě bioodpadů jsou tyto odpady považovány za biologicky stabilní, pokud mají hodnotu dynamického respiračního indexu nižší než 1000 mg O2 kg VS-1h-1.
Přínosy pro odpadářskou praxi
Již jsme se zmínili, že biologická stabilita může být parametrem rozhodujícím o tom, zdali jsou materiály ještě biodegradabilní či nikoli. V Rakousku je výrazně omezeno skládkování neupravených odpadů. Skládkovat se mohou pouze odpady, které nepřekračují limit biologické stability stanovený metodou AT4 10 mg O2/g sušiny a jejich energetický obsah je nižší než 6500 kJ/kg sušiny.
Toto opatření má za cíl zabezpečit, aby na skládky nebyly ukládány biologicky rozložitelné odpady, ze kterých se vlivem biologického rozkladu uvolňují skleníkové plyny (především metan) a také, aby se na skládky neukládaly odpady, které by se daly energeticky využít. Pro provozovatele linek mechanicko-biologické úpravy je to dost přísné nařízení a vyžaduje několikaměsíční proces biologické stabilizace.
I tak je zhruba polovina kapacity úpravy zbytkových odpadů Rakouska založena právě na mechanicko-biologické úpravě. Druhá polovina zbytkových komunálních odpadů je likvidována ve spalovnách.
Biologická stabilita a zápach
Biologicky nestabilní materiály jsou často zdrojem silného zápachu. Z provedených studií bylo zjištěno, že hodnoty dynamického respirační indexu korelují s produkcí zápašných látek sledovaných materiálů. Některé provozy, kde se manipuluje s odpady obsahujícími biologicky rozložitelné mate-riály, nepříjemně obtěžují okolí právě nesnesitelným zápachem.
To může být problém především v hustě osídlených oblastech a tam, kde jsou takovéto provozy umístěny v blízkosti lidských obydlí. V regionu Lombardia v Itálii bylo zavedeno opatření, kde se v otevřených prostorách dovoluje skladovat stabilní materiály s hodnotou dynamického respirační indexu 1000 mg O2 kg VS-1h-1 a nižší.
Při použití pro kompostárenskou praxi mohou nedostatečně vyzrálé komposty negativně působit na optimální růst pěstovaných rostlin, výrazně se také zvyšuje riziko opětovného rozvoje patogenní mikroorganismů.
Zhruba před půl rokem sdělovací prostředky přinesly reportáže o činnosti jednoho podnikatele z jižní Moravy, který vyráběl během několika málo dnů "komposty" z odpadů z živočišné výroby. Tento naprosto nestabilní materiál, který neměl s kompostem téměř nic společného, byl skladován na polních hnojištích a posléze byl zaoráván do půdy. Celá tato činnost byla zdrojem neuvěřitelného zápachu, mohlo také dojít k epidemiologickému ohrožení obyvatelstva.
Podobným případům ohrožování obyvatel a nekalého obohacování lze předejít zavedením závazného limitu biologické stability pro komposty.
První experimenty stanovení biologické stability v ČR
Během prvních experimentálních měření byl stanoven dynamický respirační index čtyř vzorků. Jednalo se výhradně o komposty různého stáří. Produkty mechanicko-biologické úpravy měřeny nebyly, protože toto zařízení není v současné době v ČR provozováno. Vzorek č. 1 byl zralý kompost ve spotřebitelském balení po 10 litrech. Tento vzorek splnil naše očekávání, protože zjištěná hodnota dynamického respiračního indexu ležela hluboko pod hranicí biologické stability (tab. 1). Další vzorek byl odebrán z kompostu, který byl v průběhu zrání uměle udržován v nedostatečně aerobních podmínkách. Tento kompost překročil limit biologické stability, a byl tedy klasifikován jako biologicky nestabilní.
Poslední dva vzorky byly odebrány ze dvou zakládek zrajících kompostů zhruba tři měsíce po založení. Vzorek 3 již dosáhl hranice biologické stability, zatímco hodnoty dynamického respiračního indexu vzorku 4 zatím stále překračovaly limit pro biologicky stabilní materiály. Zakládky kompostů, ze kterých byly odebrány vzorky 3 a 4, budou ještě minimálně dva měsíce dozrávat.
Předpokládáme, že během této doby, tzv. zrací fáze, dojde k poklesu hodnoty dynamického respiračního indexu a výsledným produktem budou zralé komposty s hodnotou dynamického respiračního indexu výrazně pod uvažovanou hranicí biologické stability.
Podle experimentálních měření lze konstatovat, že metoda dynamický respirační index je vhodná pro stanovení biologické stability kompostů. Hodnota biologické stability uvedená v návrhu sběrnice o biologické úpravě bioodpadů je také vhodně zvolena, neboť takového stupně biologické stability lze dosáhnout běžně používanými technologiemi kompostování. Lze předpokládat, že této hodnoty bude možno dosáhnout také běžnými technologiemi mechanicko-biologické úpravy odpadů.
AUTOR: Ing. Jan Habart,
AUTOR: prof. Ing. Pavel Tlustoš, CSc.,
Agronomická fakulta České zemědělské univerzity, katedra agrochemie a výživy rostlin
AUTOR: Ing. Jaroslav Váňa, CSc.,
Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha
Literatura:
1/ Fabrizio Adani, Jan Habart: Biologická stabilita, dynamický respirační index a jeho uplatnění v odpadové hospodářství. Biom.cz, 1.9.2003,
2/ http://biom.cz/index.shtml?x=144850
Tab. 1 Výsledky experimentálního měření dynamického respiračního indexu (DRI)
Měřený materiál DRI (mg O2 kg VS-1h-1 )
Vzorek č. 1 245,41
Vzorek č. 2 1287,26
Vzorek č. 3 830,7
Vzorek č. 4 1127,88
Hranice biologické stability 1000
Biologický rozklad je často doprovázen řadou více či méně nepříjemných jevů, např. tvorbou zápachu, uvolňováním tepla, produkcí metanu a oxidu uhličitého, vznikem látek toxických pro rostliny, případně i opětovným rozvojem patogenních mikroorganismů.
Podle připravovaných návrhů Evropské unie (DG.ENV.A.2-Biologické zpracování bioodpadů) nebudou stabilizované bioodpady, tedy především produkty biologické úpravy, považovány za bioodpady ve smyslu směrnice o skládkování č. 99/31, článku 2(m), a bude je tedy možno skládkovat bez rizika překročení cíle snížení množství bioodpadů ukládaných na skládky.
Biologická stabilita tedy může být velmi důležitým kritériem budoucího nakládání s komunálními odpady.
Proto začala skupina odborníků z Výzkumného ústavu rostlinné výroby a České zemědělské univerzity pracovat na výběru a prověření některých metod stanovení tohoto parametru.
Parametr stability
Vhodnou metodou stanovení biologické stability pro potřeby odpadového hospodářství se jeví dynamický respirační index (DRI). Tato metoda byla vyvinuta v Itálii, kde se již prakticky používá v některých regionech. Metoda je založena na sledování respirační aktivity mikroorganismů.
Materiály, které relativně dobře a rychle podléhají biologickému rozkladu (nezpracované bioodpady), poskytují mikroorganismům větší množství energeticky bohatších látek než materiály, které se již téměř nerozkládají (zralý kompost, stabilizované produkty mechanicko-biologické úpravy). Proto je také mikrobiální aktivita nestabilních odpadů větší než mikrobiální aktivita stabilních materiálů. Měření tohoto parametru probíhá ve speciálním respirometru (obr. 1).
Hodnoty dynamického respirační indexu se stanoví z množství biomasy v reaktoru, respektive obsahu spalitelných látek, rozdílu koncentrace kyslíku a průtoku vzduchu. Výsledky jsou potom vyjádřeny v miligramech spotřeby kyslíku na kilogram spalitelných látek za hodinu (mg O2 kg VS-1h-1). Podrobnější popis metody naleznete v práci Adani, Habart, (2003). Podle výše citovaného návrhu sběrnice o biologické úpravě bioodpadů jsou tyto odpady považovány za biologicky stabilní, pokud mají hodnotu dynamického respiračního indexu nižší než 1000 mg O2 kg VS-1h-1.
Přínosy pro odpadářskou praxi
Již jsme se zmínili, že biologická stabilita může být parametrem rozhodujícím o tom, zdali jsou materiály ještě biodegradabilní či nikoli. V Rakousku je výrazně omezeno skládkování neupravených odpadů. Skládkovat se mohou pouze odpady, které nepřekračují limit biologické stability stanovený metodou AT4 10 mg O2/g sušiny a jejich energetický obsah je nižší než 6500 kJ/kg sušiny.
Toto opatření má za cíl zabezpečit, aby na skládky nebyly ukládány biologicky rozložitelné odpady, ze kterých se vlivem biologického rozkladu uvolňují skleníkové plyny (především metan) a také, aby se na skládky neukládaly odpady, které by se daly energeticky využít. Pro provozovatele linek mechanicko-biologické úpravy je to dost přísné nařízení a vyžaduje několikaměsíční proces biologické stabilizace.
I tak je zhruba polovina kapacity úpravy zbytkových odpadů Rakouska založena právě na mechanicko-biologické úpravě. Druhá polovina zbytkových komunálních odpadů je likvidována ve spalovnách.
Biologická stabilita a zápach
Biologicky nestabilní materiály jsou často zdrojem silného zápachu. Z provedených studií bylo zjištěno, že hodnoty dynamického respirační indexu korelují s produkcí zápašných látek sledovaných materiálů. Některé provozy, kde se manipuluje s odpady obsahujícími biologicky rozložitelné mate-riály, nepříjemně obtěžují okolí právě nesnesitelným zápachem.
To může být problém především v hustě osídlených oblastech a tam, kde jsou takovéto provozy umístěny v blízkosti lidských obydlí. V regionu Lombardia v Itálii bylo zavedeno opatření, kde se v otevřených prostorách dovoluje skladovat stabilní materiály s hodnotou dynamického respirační indexu 1000 mg O2 kg VS-1h-1 a nižší.
Při použití pro kompostárenskou praxi mohou nedostatečně vyzrálé komposty negativně působit na optimální růst pěstovaných rostlin, výrazně se také zvyšuje riziko opětovného rozvoje patogenní mikroorganismů.
Zhruba před půl rokem sdělovací prostředky přinesly reportáže o činnosti jednoho podnikatele z jižní Moravy, který vyráběl během několika málo dnů "komposty" z odpadů z živočišné výroby. Tento naprosto nestabilní materiál, který neměl s kompostem téměř nic společného, byl skladován na polních hnojištích a posléze byl zaoráván do půdy. Celá tato činnost byla zdrojem neuvěřitelného zápachu, mohlo také dojít k epidemiologickému ohrožení obyvatelstva.
Podobným případům ohrožování obyvatel a nekalého obohacování lze předejít zavedením závazného limitu biologické stability pro komposty.
První experimenty stanovení biologické stability v ČR
Během prvních experimentálních měření byl stanoven dynamický respirační index čtyř vzorků. Jednalo se výhradně o komposty různého stáří. Produkty mechanicko-biologické úpravy měřeny nebyly, protože toto zařízení není v současné době v ČR provozováno. Vzorek č. 1 byl zralý kompost ve spotřebitelském balení po 10 litrech. Tento vzorek splnil naše očekávání, protože zjištěná hodnota dynamického respiračního indexu ležela hluboko pod hranicí biologické stability (tab. 1). Další vzorek byl odebrán z kompostu, který byl v průběhu zrání uměle udržován v nedostatečně aerobních podmínkách. Tento kompost překročil limit biologické stability, a byl tedy klasifikován jako biologicky nestabilní.
Poslední dva vzorky byly odebrány ze dvou zakládek zrajících kompostů zhruba tři měsíce po založení. Vzorek 3 již dosáhl hranice biologické stability, zatímco hodnoty dynamického respiračního indexu vzorku 4 zatím stále překračovaly limit pro biologicky stabilní materiály. Zakládky kompostů, ze kterých byly odebrány vzorky 3 a 4, budou ještě minimálně dva měsíce dozrávat.
Předpokládáme, že během této doby, tzv. zrací fáze, dojde k poklesu hodnoty dynamického respiračního indexu a výsledným produktem budou zralé komposty s hodnotou dynamického respiračního indexu výrazně pod uvažovanou hranicí biologické stability.
Podle experimentálních měření lze konstatovat, že metoda dynamický respirační index je vhodná pro stanovení biologické stability kompostů. Hodnota biologické stability uvedená v návrhu sběrnice o biologické úpravě bioodpadů je také vhodně zvolena, neboť takového stupně biologické stability lze dosáhnout běžně používanými technologiemi kompostování. Lze předpokládat, že této hodnoty bude možno dosáhnout také běžnými technologiemi mechanicko-biologické úpravy odpadů.
AUTOR: Ing. Jan Habart,
AUTOR: prof. Ing. Pavel Tlustoš, CSc.,
Agronomická fakulta České zemědělské univerzity, katedra agrochemie a výživy rostlin
AUTOR: Ing. Jaroslav Váňa, CSc.,
Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha
Literatura:
1/ Fabrizio Adani, Jan Habart: Biologická stabilita, dynamický respirační index a jeho uplatnění v odpadové hospodářství. Biom.cz, 1.9.2003,
2/ http://biom.cz/index.shtml?x=144850
Tab. 1 Výsledky experimentálního měření dynamického respiračního indexu (DRI)
Měřený materiál DRI (mg O2 kg VS-1h-1 )
Vzorek č. 1 245,41
Vzorek č. 2 1287,26
Vzorek č. 3 830,7
Vzorek č. 4 1127,88
Hranice biologické stability 1000
Zdroj:Odpady
Sdílet článek na sociálních sítích
