Program \"Composter\" a možnosti jeho využití při optimalizaci surovinové skladby kompostu

Jan Banout Úvod Produkce odpadů v ČR je stále poměrně vysoká. Podle předběžné evidence bylo v roce 2000 vyprodukováno 41,475 miliónů tun. Na této produkci se nejvíce podílejí odvětví výroby elektřiny (8,9 mil. t), průmyslové odpady (9,4 mil. t) a odpady ze zemědělství (6,9 mil. t) (třídění podle Odvětvové klasifikace ekonomických činností podle OECD, MŽP 2001). Současná roční produkce komunálních a jim podobných odpadů v ČR představuje 4,2 mil. t (údaj ISO za rok 1999), z toho tuhý komunální odpad 3,7 mil. t. Odděleným sběrem bylo v roce 1999 získáno 719 000 t odpadu, z toho 75 000 t papíru, 261 000 t skla, 28 000 t plastů, 48 000 t kovů, 271 000 t kompostovatelného odpadu a 19 000 t nebezpečného odpadu. Celkově bylo materiálově využito 11 % a energeticky 8 % komunálních odpadů, většina těchto odpadů (60 - 70 %) je ukládána na skládky (MŽP, 2001). Výhledově se předpokládá nárůst produkce komunálních odpadů. Při optimistickém scénáři vývoje hospodářství do roku 2010 se počítá se zvýšením produkce až na 120 % (oproti roku 1999). Změní se i skladba produkovaných odpadů. Sníží se podíl skleněných a kovových obalů, který bude kompenzován nárůstem výskytu papíru a plastů, zvýší se podíl textilu, bioodpadů a objemných odpadů, podíl popelovin bude postupně minimalizován. Podíl biologicky rozložitelných odpadů (papír, dřevo, bioodpad) v tuhém komunálním odpadu vzroste z 41 % (rok 1995) na 50 % (rok 2010) s možným nárůstem až na 60% v dalším období (MŽP, 2001). Z výše uvedených údajů jasně vyplývá, že kompostování jako způsob nakládání s organickým odpadem má značnou perspektivu. Kompostování je biologický rozklad organického materiálu, který probíhá za kontrolovaného přístupu vzduchu. Mezi hlavní faktory ovlivňující výslednou kvalitu kompostu patří hlavně poměr C:N, vlhkost kompostovaného materiálu, teplota v průběhu zrání, pH, přístup vzduchu, zrnitost a homogenita materiálu (Epstein, 1997). Technologie výroby kompostu by měla zabezpečovat podmínky pro rozvoj mikroorganismů, které přeměňují organickou hmotu na trvalé humusové látky (Váňa, 1994). Optimální hodnoty operačních parametrů pro kompostování jsou uvedeny v tabulce č.1. Kompostování je flexibilní proces, tudíž není bezpodmínečně nutné tyto hodnoty dodržovat. Nicméně v případě určitých požadavků na kvalitu výsledného kompostu, rychlosti zrání a předpokládaných problémech s nadměrným zápachem, je žádoucí dodržovat rozsahy hodnot uvedených v tabulce č.1 (Rynk, 1992). Tab. č. 1. Optimální hodnoty operačních parametrů pro kompostování. Parametry přípustné hodnoty optimální hodnoty Poměr C:N 20:1 - 40:1 30:1 - 35:1 Vlhkost v % 40 - 65 % 50 - 60 % pH 5,5 - 9 6,5 - 8,5 Objemová hmotnost (Kg.m-3) méně než 641 --- Materiál a metody zpracování Databáze surovin vhodných pro kompostování Základem programu je databáze surovin, které je možno kompostovat. Ke každé položce v databázi bylo třeba přiřadit hodnotu procentického obsahu uhlíku a dusíku v sušině a celkovou vlhkost materiálu v %. V současné době obsahuje databáze programu asi 60 základních složek organického odpadu typických jak pro naše podmínky, tak i pro ostatní části světa. Část údajů z databáze programu je znázorněna v tabulce č.2. Kromě organických odpadů, je program opatřen tzv. korekčními prvky (močovina, síran amonný, voda) pro případnou regulaci poměru C:N či vlhkosti čerstvě založeného kompostu. Tab. č. 2. Databáze surovin pro kompostování Surovina Vlhkost % Mn Obsah C % v suš. Cn Obsah N % v suš. Nn Chlévská mrva skot 78 45 2,1 Chlévská mrva koně 70 49,5 2,2 Chlévská mrva ovce 67 51,1 2,75 Kejda prasat 94 41,7 5,4 Kejda skotu 97 42,2 4 Kejda drůbeže 90 38,9 6,55 Sláma obilovin 17 52,2 0,5 Sláma řepky 17 53,3 0,6 Nať brambory (vlhká) 48 49,4 0,75 Nať brambory (suchá) 32 49,4 0,75 Listí (vlhké) 35 50,6 1,2 Listí (suché) 20 50,6 1,2 Odpad zeleniny 85 48,9 2 Stařina z luk 20 50,6 0,9 Kuchyňský odpad 73 45 1,75 Výlisky z ovoce 75 47,2 0,35 Piliny (vlhké) 65 54,5 0,1 Piliny (suché) 45 54,5 0,1 Vztahy pro výpočet optimálního složení kompostu Pro získání kvalitního kompostu je třeba, aby byl dodržen optimální poměr C:N v rozmezí 30 - 35:1 u kompostové zakládky a rovněž je třeba udržet vlhkost na 50 - 60%. Základním předpokladem k výrobě kvalitního kompostu je dodržení výše uvedených parametrů (Haug, 1993). Poměr C:N získáme ze vztahu (1), kde Wi je množství v (kg, t) i-tého materiálu. Mi,Ci a Ni jsou hodnoty vlhkosti v %, procentického obsahu uhlíku v sušině a procentického obsahu dusíku v sušině pro daný materiál. Výslednou vlhkost zakládky MC získáme ze vztahu (2) (Das et al., 2001). (1) (2) Někdy je obtížné získat obsah uhlíku u jednotlivých surovin z literatury. V případě, že je znám alespoň obsah popelovin je možné stanovit přibližný obsah uhlíku dle vztahu (3) (Rynk, 1992). (3) Vývojové prostředí programu Program je vytvořen v programovacím jazyce Java. Java je objektově orientovaný programovací jazyk, který byl poprvé představen veřejnosti v roce 1995 firmou Sun Microsystems. Hlavní zásluhu na vzniku Javy měl pan J. Gosling (Herout, 2000). Mezi hlavní výhody programovacího jazyku Java patří důraz kladený na bezpečnost programů, což je velmi důležité při spouštění programů na WWW, kde je možná ochrana toho, kdo program spouští. Další zvláštností Javy je, že překlad neprobíhá do jazyku relativních adres (tj. do .OBJ), který je v podstatě totéž, co strojový jazyk počítače, ale do pseudojazyku nazývaného byte-code. Tento jazyk je nezávislý na cílovém počítači, což znamená, že programátora nemusí vůbec zajímat, na jakém počítači jeho program poběží (Herout, 2000). V Jave je možno vytvářet buďto klasické aplikace, nebo tzv. aplety. Aplety jsou jednoduché programy, spouštěné uvnitř prohlížeče sítě WWW (Eckel, 2001). Výsledky a diskuse Výsledkem práce je program Composter, který je schopen optimalizovat surovinovou skladbu kompostu. Po spuštění programu se na monitoru zobrazí okno obsahující databázi organický odpadů. Uživatel si vybere suroviny, které chce kompostovat a výběr potvrdí tlačítkem výsledky v pravém dolním rohu okna viz obrázek č. 1. Vybrané komponenty jsou označeny tmavým pruhem. V případě, že se na již vybranou položku klikne podruhé, program tuto položku vyřadí z výběru. Potom co uživatel potvrdí výběr, otevře se druhé okno programu, kde jsou v horní části seřazeny vybrané surovin a ve spodní části okna se zobrazí dvě osy s optimálními hodnotami poměru C:N a vlhkosti v % viz obrázek č. 2. V tomto okně je možné zadávat jednotlivá množství vybraných surovin v tunách. Tyto hodnoty prochází rovnicemi 1 a 2 a výsledek je graficky znázorněn na osách optimálních hodnot C:N a vlhkosti. Optimálního složení kompostu se dosáhne tím, že se kurzor nachází ve vyznačených částech optimálních hodnot obou os C:N a vlhkosti. Jednotlivé hodnoty vlhkosti materiálu, obsahu C a N, které jsou v databázi programu, jsou převzaté z literatury a jsou proto pouze orientační. V případě, že by měl uživatel k dispozici přesné hodnoty vlhkosti, C a N, může je zadat do programu a tím dosáhne přesného výsledku optimálního složení kompostu. Výhody programu Composter spočívají hlavně v jeho grafickém řešení, což umožňuje snadnou ovladatelnost. Ta má za následek možnost širokého uplatnění programu napříč uživatelský spektrem, neboť zde nejsou kladeny žádné nároky na obsluhu co se dovednosti ovládání programu týče. Další výhody jsou spojeny s použitím Javy při programování. Program Composter je tedy možno nainstalovat na libovolnou platformu (MS Windows, Linux, Mac OS), dále je možné program spouštět buď jako normální aplikaci nebo jako tzv. aplet, který se spouští standardními prohlížeči WWW stránek (MS Internet Exploler, Netscape atd.); tj. uživatel nemusí instalovat program do svého PC, ale může jej spouštět z libovolného serveru přes Internet. V současnosti již byla vytvořena verze programu pro mobilní telefony, které jsou uzpůsobeny pro Javovské aplikace. Zde je třeba zmínit, že veškeré otázky programování jsou řešeny ve spolupráci s firmou Amaio Technologies. Co se týče otázky dalšího vývoje programu, tak zde se předpokládá neustálé rozšiřování databáze programu o nové komponenty. Dále samotný program bude rozšířen o možnosti výpočtu potřebné plochy a nákladů na výrobu kompostu. Diskutuje se otázka spojená s problematikou těžkých kovů. Prozatím bylo rozhodnuto, že suroviny, u kterých se předpokládá výskyt těžkých kovů (např. kaly z ČOV), budou v programu specificky označené tak aby byl uživatel upozorněn na možná rizika spojená s jejich použitím. Závěr Z předběžných průzkumů vyplývá, že program v této podobě najde uplatnění spíše v menších kompostárnách, na zemědělských farmách, u zahrádkářů či v poradenských firmách. Případně může sloužit i při výuce v předmětech, které se zabývají problematikou kompostování. Hlavním problémem možnosti uplatnění programu u velkých zpracovatelů organického odpadu, tedy kompostáren je v tom, že sortiment odebíraných surovin pro kompostování se nijak významně nemnění a tudíž provozovatel je schopen namíchat kompost dle zkušeností z předešlých let. Pravděpodobnější uplatnění najde naopak v případech, kde je třeba sestavovat komposty z různého sortimentu organických odpadů. Literatura Das, K.C., Governo, J.D., Thompson, S.A., 2001. Computer Tool for Composting Process Site Design and Cost Estimation. Applied Engineering in Agriculture. Vol.17(5):711/718. Eckel, B.: Myslíme v jazyku Java, Grada Publishing, Praha, 2001 Epstein, E., 1997. The Science of Composting. Technomic Publishing Company. Pennsylvania. USA Herout, P. : Učebnice jazyka Java, nakladatelství Kopp, České Budějovice, 2000 Haug, R.T., 1993. The Practical Handbook of Compost Engineering. Boca Raton. Lewis Publishers Inc. MŽP, 2001. Koncepce odpadového hospodářství ČR, Informační centrum o odpadech, český ekologický ústav, Praha. Rynk, R., 1992. On-Farm Composting Handbook. Natural Resource, Agriculture, and Engineering Service (NRAES). USA Váňa, V.: Výroba a využití kompostů v zemědělství, Institut výchovy a vzdělávání MZe ČR, Praha, 1994 Příspěvek pro seminář \"BIOODPAD 2002 - biologické metody využívání zemědělských odpadů\" Zdroj: CZ BIOM - www.biom.cz