Controlled Microbial Composting

Controlled Micriobal Composting onderscheidt zich van het gangbaar composteren doordat dit zich richt op het produceren van een bodemverbeteraar in plaats van op afvalverwerking.

Kenmerkend voor het CMC-composteringsproces is dat het wordt gecontroleerd en gestuurd. Hiermee wordt bereikt dat geen verlies van nutrienten optreedt en dat een stabiel eindproduct ontstaat dat niet verder afbreekt.

Eveneens kenmerkend voor CMC-compostering is dat dit op de boerderij kan plaatsvinden zodat minder vervoer nodig is en dus bespaard kan worden op transportkosten. Daarnaast kan de agrarier zelf toezicht en controle uitoefenen op het composteringsproces waardoor er vertrouwen is in het eindproduct.

Tenslotte is kenmerkend voor het CMC-proces dat het snel verloopt en geen stank veroorzaakt. Onder optimale omstandigheden duurt het proces gemiddeld zes tot acht weken. Omdat het proces onder zuurstofrijke omstandigheden plaatsvindt ontstaat er geen rotting en stank. Het tegendeel is juist het geval, door de actieve actinomyceten wordt een naar bosgrond ruikende geur verspreid.

  • Gangbaar composteren


    Bij het gangbare composteren wordt geen rekening gehouden met de juiste materiaalver-houding en procesverloop. Hierdoor ontstaat verlies van voedingsstoffen, met name door vorming van percolaat-water.

  • Afvoer van percolaat- water

    Omdat percolaatwater veel nutriënten bevat moet dit worden opgevangen en worden afgevoerd. Dit betekent verlies van voedingsstoffen maar ook verhoging van kosten.

  • Gecontroleerd compos- teren

    Door het composteringsproces onder de juiste omstandig-heden uit te voeren en dit voortdurend te meten en bij te sturen ontstaat een kwalitatief hoogwaardig eindproduct.

De parameters

Bij CMC-composteren wordt het proces gestuurd op de volgende parameters:

  1. De koolstof-stikstofverhouding
  2. De temperatuur
  3. Het zuurstofgehalte
  4. Het vochtigheidsgehalte
  5. Opbouw klei-humuscomplex
  • Stikstofrijk

    Groen restmateriaal zoals gras en bladeren bevat veel stikstof.

  • Koolstofrijk

    Houtachtig materiaal zoals takken, stro en riet bevat veel koolstof.

Micro-organismen hebben behoefte aan zowel stikstof als koolstof, dit vormt namelijk de bouwstenen voor de aminozuren waaruit micro-organismen zijn opgebouwd.  De koosltof-stikstofverhouding ofwel C/N-verhouding van micro-organismen is ongeveer 20:1. Bij de samenstelling van de te composteren materialen dient daarom rekenening te worden gehouden met beide soorten materialen in een zo optimaal mogelijke verhouding.

 

Het temperatuurverloop

In de bovenstaande figuur staat het gemiddelde temperatuurverloop tijdens het composteerproces aangegeven. Als de condities optimaal zijn dan zal de temperatuur ten gevolge van de microbiële activiteit snel stijgen. Om te voorkomen dat verbranding ontstaat moet het materiaal omgezet worden waardoor de temperatuur daalt. Maximaal mag de temperatuur 70 graden zijn. Na drie weken zal de temparatuur niet snel meer stijgen omdat het materiaal dan in hoofdzaak is afgebroken. De temperatuurcurve is verdeeld in een afbraak- en opbouwfase. In de eerste fase wordt het materiaal onder afscheiding van enzymen afgebroken, in de tweede fase wordt humus opgebouwd waardoor nutriënten worden vastgelegd.

Door het materiaal gedurende drie weken een temperatuur van gemiddeld 45 tot 50 graden te laten ondergaan worden onkruidzaden en ziektekiemen gedood. Dit wordt daarom ook wel de hygiëniseringsfase genoemd.

Zuurstofgehalte

Om er zeker van te zijn dat het proces onder zuurstofrijke (aerobe) omstandigheden verloopt moet het zuurstofgehalte regelmatig gemeten worden. De zuurstofminnende micro-organismen nemen zuurstof op en scheiden koolzuur uit, een compostwiers vormt eigenlijk een soort long. Door het meten van koolzuurgehalte wordt indirect ook het zuurstofgehalte gemeten. Het koolzuurgehalte wordt gemeten met koolzuurmeters. Indien het koolzuurgehalte boven 20% dreigt te stijgen dan moet het materiaal met de omzetmachine worden omgezet zodat er weer lucht en zuurstof in wordt gebracht. Indien hogere koolzuurgehalten worden gemeten dan zal het omzettingsproces in toenemende mate onder zuurstofarme omstandigheden gaan verlopen en zullen rottingsbactiëren het proces overnemen. Hierbij onstaan methaan- en ammoniakgas wat verlies van koolstof en stikstof betekent en dus verslechtering van de compostkwaliteit. In de onderstaande grafiek staat het optimale koolzuurgehalte gedurende het composteerproces weergegeven.

Vochtigheidsgehalte

Door het toedienen van water tijdens het omzetten wordt dit goed over het materiaal verdeeld.

Voldoende vocht is belangrijk voor het omzettingsproces. Indien het materiaal in de wierzen te droog is, zal er weinig tot geen mocrobiële activiteit zijn. Daarentegen kan er zich ook te veel vocht in de wierzen bevinden waardoor het materiaal gaat rotten. Door de wierzen af te dekken met speciaal hiervoor ontwikkeld doek kan de vochtigheidsgraad geregeld worden, voorkomen wordt dat het materiaal te nat regent en bij behoefte aan vocht kan dit worden toegediend.

 

 

De optimale vochtigheid is een ervaringskwestie. Hoewel er vochtiheidsmeters verkrijgbaar zijn, is dit erg afhankelijk van de gebruikte materialen en het stadium waarin het proces zich bevindt. Daarom wordt de vochtigheid vrijwel altijd handmatig vastgesteld waarbij kennis en ervaring een grote rol spelen. In het begin, als het materiaal nog rul is en de temperatuur meestal snel omhoog gaat, moet vaak vocht toegediend worden, terwijl in de eindfase de kans op teveel vocht juist groter is, wat weer tot rotting en verslechtering van de kwaliteit zou leiden.

Opbouw Klei-humuscomplex

  • Toevoegen van kleigrond

    Voor de opbouw van humus is het bevorderlijk klei-houdende grond toe te voegen. Klei heeft een groot hechtingsoppervlak waardoor zich gemakkelijk een klei-humus verbinding vormt waarin nutriënten worden vastgelegd. Door ionen-uitwisseling zijn planten in staat deze nutriënten op te nemen.

  • Opbouw Humus

    Met behulp van fluorescentiemicroscopie is bodemleven in humus zichtbaar te maken. Micro-organismen staan aan de basis van het bodemleven en wisselen nutriënten uit met planten. In een gezonde bodem zijn planten-wortels omgeven met micro-organismen.

Het belang van het afdekken

Door het afdekken van de compostwiers worden de weersinvloeden geminimaliseerd zodat de condities voor het omzettingsproces optimaal worden gehouden. Vooral het behouden van de juiste vochtigheidsgraad kan hiermee worden bereikt omdat regen, wind en zonneschijn worden geweerd. Daarnaast kan bij lage temperaturen warmte in de wiers worden behouden zodat de mico-organismen actief blijven en het omzettingsproces kan blijven doorgaan.

Het doek zo ontwikkeld dat het vrijwel geen water doorlaat maar gassen zoals koolzuur- en zuurstofgas wel, de wiers kan dus 'ademen'. Dit in tegenstelling tot het gebruik van plastic waarbij de wiers volledig is afgesloten en zuurstofgebrek het proces snel anaeroob ofwel via rotting zal doen laten verlopen.

De kwaliteitsbepaling

Om de kwaliteit van de CMC-compost te meten wordt een aantal analyses uitgevoerd. De belangrijkste daarvan zijn:

  1. Relatieve humuswaarde
  2. Nitraatbepaling
  3. Chromatogram

1. De relatieve humuswaarde

De relatieve humuswaarde zegt iets over de opbouw van humus. Deze analysemethode bestaat uit het het maken van een oplossing van een compost middels een humuszuurreagens. Indien de oplossing een donkere kleur vertoont dan bevat de compostoplossing veel ongebonden humuszuren. Is de oplossing helder van kleur dan betekent dit dat de humuszuren zijn gefixeerd aan een kleihumuscomplex. De oplossing van de analyse wordt vergelelen met een aantal standaarwaarden. Een relatieve waarde van 170 (standaard no. 170) wordt als optimaal beschouwd.

2. De Nitraatbepaling

Bij afbraak van organisch materiaal ontstaat ammonium (NH4). Indien er voldoende zuurstof aanwezig is, dan zal dit door onder invloed van oxidatieve microbiële werking worden omgezet in nietriet (NO2) en vervolgens in nitraat (NO3). Als er geen voldoende zuurstof aanwezig is, dan wordt ammonium omgezet tot ammoniakgas (NH3). In die situatie zou veel stikstof verloren gaan omdat ammoniak uit stikstofatomen is opgebouwd.

Nitriet heeft bij grote concentraties een schadelijke werking voor planten, het is daarom van belang dat dit omgezet wordt tot nitraat, dit is een stikstofrijke voedingsstof voor planten. Ook dit vereist de aanwezigheid van voldoende zuurstof. Het gevormde nitraat kan opgenomen worden door planten of zich hechten aan het klei-humuscomplex. Hierdoor zal geen sprake zijn van uitspoeling. 

De natuurlijke stikstofkringloop. Nitrificerende bacteriën zetten ammonium (NH4) om tot nitraat (NO3) dat weer door planten opgenomen kan worden. Een deel hiervan wordt door denitrificerende bacteriën omgezet tot stikstofgas. Dit kan o.a. door vlinderbloemigen weer worden vastgelegd.

Indien voldoende zuurstof aanwezig is en de gevormde nitraat kan fixeren aan het (klei)humuscomplex dan worden lage nitraatgehalten gemeten. Door uitwisseling kan dit aan de plant ten goede komen. Bij hoge ongebonden concentraties zal veel nitraat verloren gaan door uitspoeling.

3. De Chromatogram

Een chromatogram ofwel een chroma is een scheidingstechniek waarmee een beeld van de samenstellende elementen van een produkt wordt gegeven. Er bestaan verschillende chromatogramtechnieken, zoals de gas-, kolom-, en papierchromatogram. Bij de kwaliteitsbepaling van compost is de papierchromatogramtechniek erg geschikt. Door een oplossing van een bepaalde compost te laten opnemen in voorbehandeld filterpapier, ontstaat een beeld dat iets zegt van de samenstelling van de compost. De kleuren en patronen zijn hierin bepalend. De onderstaande beelden geven een chroma van compost van goede kwaliteit en van slechte kwaliteit.

  • Chroma van compost van goede kwaliteit

    De lichtbruine kleur geeft aan dat er humus is opgebouwd. De golvende rand duidt op microbiële activiteit, het stralingspatroon geeft aan dat er sprake is van schimmelwerking.

  • Chroma van compost van slechte kwaliteit

    De donkerbruine gesloten rand wijst op aanwezigheid van veel ongebonden mineralen. De bruine en paarse kleur wijzen op afwezigheid van microbiële activiteit.