1. Información general
Cualquier tipo de producción de compost orgánico calificado de alta calidad debe pasar por el proceso de fermentación del compostaje.El compostaje es un proceso en el cual la materia orgánica es degradada y estabilizada por microorganismos bajo ciertas condiciones para producir un producto apto para el uso de la tierra.
El compostaje, un método antiguo y simple de tratar los desechos orgánicos y hacer fertilizantes, ha llamado mucho la atención en muchos países debido a su importancia ecológica, además trae beneficios a la producción agrícola.Se ha informado que las enfermedades transmitidas por el suelo se pueden controlar mediante el uso de compost descompuesto como semillero.Después de la etapa de alta temperatura del proceso de compostaje, la cantidad de bacterias antagónicas puede alcanzar un nivel muy alto, no es fácil de descomponer, estable y fácil de absorber por los cultivos.Mientras tanto, la acción de los microorganismos puede reducir la toxicidad de los metales pesados en un cierto rango.Se puede observar que el compostaje es una forma sencilla y eficaz de producir abono bioorgánico, que es beneficioso para el desarrollo de la agricultura ecológica.
¿Por qué el compost funciona así?La siguiente es una descripción más detallada de los principios del compostaje:
2. Principio de la fermentación del compost orgánico
2.1 Conversión de materia orgánica durante el compostaje
La transformación de la materia orgánica en compost bajo la acción de microorganismos se puede resumir en dos procesos: uno es la mineralización de la materia orgánica, es decir, la descomposición de la materia orgánica compleja en sustancias simples, el otro es el proceso de humificación de la materia orgánica, es decir, la descomposición y síntesis de materia orgánica para producir humus de materia orgánica especial más complejo.Los dos procesos se llevan a cabo al mismo tiempo pero en dirección opuesta.Bajo diferentes condiciones, la intensidad de cada proceso es diferente.
2.1.1 Mineralización de la materia orgánica
- Descomposición de materia orgánica libre de nitrógeno
Los compuestos de polisacáridos (almidón, celulosa, hemicelulosa) se hidrolizan primero en monosacáridos mediante enzimas hidrolíticas secretadas por microorganismos.Los productos intermedios como el alcohol, el ácido acético y el ácido oxálico no eran fáciles de acumular y finalmente formaron CO₂ y H₂O y liberaron mucha energía térmica.Si la ventilación es mala, bajo la acción del microbio, el monosacárido se descompondrá lentamente, producirá menos calor y acumulará algunos productos intermedios, ácidos orgánicos.Bajo la condición de microorganismos repelentes de gases, se pueden producir sustancias reductoras tales como CH₄ y H₂.
- Descomposición de materia orgánica que contiene nitrógeno.
La materia orgánica que contiene nitrógeno en el compost incluye proteínas, aminoácidos, alcaloides, hummus, etc.A excepción del humus, la mayoría se descompone fácilmente.Por ejemplo, la proteína, bajo la acción de una proteasa secretada por el microorganismo, se degrada paso a paso, produce varios aminoácidos y luego forma sal de amonio y nitrato respectivamente a través de amoníaco y nitración, que pueden ser absorbidos y utilizados por las plantas.
- Transformación de compuestos orgánicos fosforados en compost
Bajo la acción de una variedad de microorganismos saprofitos, se forma ácido fosfórico, que se convierte en un nutriente que las plantas pueden absorber y utilizar.
- Conversión de materia orgánica que contiene azufre
Materia orgánica que contiene azufre en el compost, a través del papel de los microorganismos para producir sulfuro de hidrógeno.El sulfuro de hidrógeno es fácil de acumular en el ambiente donde no le gusta el gas y puede ser tóxico para las plantas y los microorganismos.Pero en condiciones de buena ventilación, el sulfuro de hidrógeno se oxida a ácido sulfúrico bajo la acción de las bacterias del azufre y reacciona con la base del compost para formar sulfato, que no solo elimina la toxicidad del sulfuro de hidrógeno, sino que se convierte en nutrientes sulfúricos que las plantas pueden absorber.En condiciones de mala ventilación, se produjo la sulfatación, lo que provocó la pérdida de H₂S y el envenenamiento de la planta.En el proceso de fermentación del compost, la aireación del compost se puede mejorar volteando el compost con regularidad, de modo que se pueda eliminar la antisulfuración.
- Conversión de lípidos y compuestos orgánicos aromáticos
Como el tanino y la resina, es complejo y se descompone lentamente, y los productos finales también son CO₂ y agua. La lignina es un compuesto orgánico estable que contiene materiales vegetales (como corteza, aserrín, etc.) en el compostaje.Es muy difícil de descomponer debido a su estructura compleja y núcleo aromático.En condiciones de buena ventilación, el núcleo aromático se puede convertir en compuestos quinoideos mediante la acción de hongos y Actinomycetes, que es una de las materias primas para la resíntesis del humus.Por supuesto, estas sustancias seguirán descomponiéndose bajo ciertas condiciones.
En resumen, la mineralización de la materia orgánica compostada puede proporcionar nutrientes de acción rápida para cultivos y microorganismos, proporcionar energía para actividades microbianas y preparar materiales básicos para la humificación de la materia orgánica compostada.Cuando el compostaje está dominado por microorganismos aeróbicos, la materia orgánica se mineraliza rápidamente para producir más dióxido de carbono, agua y otros nutrientes, se descompone rápida y completamente y libera mucha energía térmica. La descomposición de la materia orgánica es lenta y a menudo incompleta, liberando menos energía térmica y los productos de descomposición son además de los nutrientes de las plantas, es fácil acumular ácidos orgánicos y sustancias reductoras como CH₄, H₂S, PH₃, H₂, etc.Por lo tanto, el vertido de compost durante la fermentación también tiene como objetivo cambiar el tipo de actividad microbiana para eliminar sustancias nocivas.
2.1.2 Humificación de materia orgánica
Hay muchas teorías sobre la formación de humus, que se pueden dividir aproximadamente en dos etapas: la primera etapa, cuando los residuos orgánicos se descomponen para formar las materias primas que componen las moléculas de humus, en la segunda etapa, el polifenol se oxida a quinona. por la polifenol oxidasa secretada por el microorganismo, y luego la quinona se condensa con aminoácido o péptido para formar humus monómero.Debido a que el fenol, la quinina, la variedad de aminoácidos, la condensación mutua no es la misma, por lo que la formación de monómero de humus también es diversa.Bajo diferentes condiciones, estos monómeros se condensan aún más para formar moléculas de diferentes tamaños.
2.2 Conversión de metales pesados durante el compostaje
Los lodos municipales son una de las mejores materias primas para el compostaje y la fermentación porque contienen ricos nutrientes y materia orgánica para el crecimiento de los cultivos.Pero los lodos municipales a menudo contienen metales pesados, estos metales pesados generalmente se refieren a mercurio, cromo, cadmio, plomo, arsénico, etc.Los microorganismos, especialmente bacterias y hongos, juegan un papel importante en la biotransformación de metales pesados.Aunque algunos microorganismos pueden cambiar la presencia de metales pesados en el medio ambiente, hacer que los productos químicos sean más tóxicos y causar problemas ambientales graves, o concentrar metales pesados y acumularlos a lo largo de la cadena alimentaria.Pero algunos microbios pueden ayudar a mejorar el medio ambiente mediante la eliminación de metales pesados del medio ambiente a través de acciones directas e indirectas.La transformación microbiana de HG incluye tres aspectos, es decir, la metilación del mercurio inorgánico (Hg₂+), la reducción del mercurio inorgánico (Hg₂+) a HG0, la descomposición y la reducción del metilmercurio y otros compuestos orgánicos de mercurio a HG0.Estos microorganismos capaces de convertir el mercurio inorgánico y orgánico en mercurio elemental se denominan microorganismos resistentes al mercurio.Aunque los microorganismos no pueden degradar los metales pesados, pueden reducir la toxicidad de los metales pesados controlando su vía de transformación.
2.3 Proceso de compostaje y fermentación
El compostaje es una forma de estabilización de desechos, pero requiere condiciones especiales de humedad, aireación y microorganismos para producir la temperatura adecuada.Se cree que la temperatura supera los 45 °C (alrededor de 113 grados Fahrenheit), manteniéndola lo suficientemente alta como para inactivar patógenos y matar semillas de malezas.La tasa de descomposición de la materia orgánica residual después de un compostaje razonable es baja, relativamente estable y fácil de absorber por las plantas.El olor se puede reducir en gran medida después del compostaje.
El proceso de compostaje involucra muchos tipos diferentes de microorganismos.Debido al cambio en las materias primas y las condiciones, la cantidad de diversos microorganismos también cambia constantemente, por lo que ningún microorganismo domina siempre el proceso de compostaje.Cada entorno tiene su comunidad microbiana específica, y la diversidad microbiana permite que el compostaje evite el colapso del sistema incluso cuando cambian las condiciones externas.
El proceso de compostaje se lleva a cabo principalmente por microorganismos, que es el cuerpo principal de la fermentación del compostaje.Los microbios involucrados en el compostaje provienen de dos fuentes: una gran cantidad de microbios ya presentes en los desechos orgánicos y un inóculo microbiano artificial.Bajo ciertas condiciones, estas cepas tienen una gran capacidad para descomponer algunos desechos orgánicos y tienen las características de una fuerte actividad, rápida propagación y rápida descomposición de la materia orgánica, lo que puede acelerar el proceso de compostaje y acortar el tiempo de reacción del compostaje.
El compostaje se divide generalmente en compostaje aeróbico y dos tipos de compostaje anaeróbico.El compostaje aeróbico es el proceso de descomposición de materiales orgánicos en condiciones aeróbicas, y sus productos metabólicos son principalmente dióxido de carbono, agua y calor;El compostaje anaeróbico es el proceso de descomposición de materiales orgánicos en condiciones anaeróbicas, los metabolitos finales de la descomposición anaeróbica son metano, dióxido de carbono y muchos intermediarios de bajo peso molecular, como los ácidos orgánicos.
Las principales especies microbianas involucradas en el proceso de compostaje son bacterias, hongos y actinomicetos.Estos tres tipos de microorganismos tienen bacterias mesófilas y bacterias hipertermófilas.
Durante el proceso de compostaje, la población microbiana cambió alternativamente de la siguiente manera: las comunidades microbianas de temperatura baja y media cambiaron a comunidades microbianas de temperatura media y alta, y las comunidades microbianas de temperatura media y alta cambiaron a comunidades microbianas de temperatura media y baja.Con la extensión del tiempo de compostaje, las bacterias disminuyeron gradualmente, los actinomicetos aumentaron gradualmente y el moho y la levadura al final del compostaje se redujeron significativamente.
El proceso de fermentación del compost orgánico se puede dividir simplemente en cuatro etapas:
2.3.1 Durante la etapa de calentamiento
Durante la etapa inicial del compostaje, los microorganismos en el compost son principalmente de temperatura moderada y buen ambiente, siendo los más comunes las bacterias no esporuladas, las bacterias esporuladas y el moho.Comienzan el proceso de fermentación del compost y descomponen la materia orgánica (como azúcar simple, almidón, proteína, etc.) vigorosamente en condiciones de una buena atmósfera, produciendo mucho calor y elevando continuamente la temperatura del compost, el aumento de alrededor de 20 °C (alrededor de 68 grados Fahrenheit) a 40 °C (alrededor de 104 grados Fahrenheit) se denomina etapa febril o etapa de temperatura intermedia.
2.3.2 Durante altas temperaturas
Los microorganismos cálidos reemplazan gradualmente a las especies cálidas y la temperatura continúa aumentando, generalmente por encima de los 50 °C (alrededor de 122 grados Fahrenheit) en unos pocos días, hasta la fase de alta temperatura.En la etapa de alta temperatura, los actinomicetos de buen calor y los hongos de buen calor se convierten en las especies principales.Descomponen la materia orgánica compleja del compost, como celulosa, hemicelulosa, pectina, etc.El calor se acumula y la temperatura del compost sube a 60 °C (alrededor de 140 grados Fahrenheit), esto es muy importante para acelerar el proceso de compostaje.El compostaje inadecuado del compost, solo un período muy corto de alta temperatura, o sin temperatura alta y, por lo tanto, una madurez muy lenta, en medio año o más, el período no es un estado medio maduro.
2.3.3 Durante la fase de enfriamiento
Después de un cierto período durante la fase de alta temperatura, la mayoría de las sustancias de celulosa, hemicelulosa y pectina se han descompuesto, dejando componentes complejos difíciles de descomponer (p. ej., lignina) y humus recién formado, la actividad de los microorganismos disminuyó. y la temperatura disminuyó gradualmente.Cuando la temperatura desciende por debajo de los 40 °C (alrededor de 104 grados Fahrenheit), los microorganismos mesófilos se convierten en la especie dominante.
Si la etapa de enfriamiento llega temprano, las condiciones de compostaje no son ideales y la descomposición de los materiales vegetales no es suficiente.En este punto se puede convertir la pila, una pila de material de mezcla, de modo que produzca un segundo calentamiento, calentamiento, para promover el compostaje.
2.3.4 Etapa de madurez y conservación de fertilizantes
Después del compostaje, el volumen disminuye y la temperatura del compost desciende un poco más que la temperatura del aire, luego el compost debe presionarse con fuerza, lo que da como resultado un estado anaeróbico y debilita la mineralización de la materia orgánica, para mantener el fertilizante.
En resumen, el proceso de fermentación del compost orgánico es el proceso de metabolismo y reproducción microbiana.El proceso del metabolismo microbiano es el proceso de descomposición de la materia orgánica.La descomposición de la materia orgánica produce energía, que impulsa el proceso de compostaje, eleva la temperatura y seca el sustrato húmedo.
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Hora de publicación: 11-abr-2022