Diapositiva 1

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IL COMPOSTAGGIO
Processo di maturazione biologica controllata, in ambiente aerobico,
della sostanza organica attraverso il quale si ha la produzione di
materiali a catena molecolare più semplice, più stabile, igienizzati,
ricchi di composti umici.
Il processo avviene ad opera di diversi ceppi di microrganismi operanti
in ambiente aerobico: batteri funghi, attinomiceti, alghe, protozoi,
presenti naturalmente nelle biomasse organiche.
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IL COMPOSTAGGIO: LA NATURA INSEGNA
In natura non esiste il concetto di rifiuto: nei cicli biologici, infatti, ciò
che viene scartato da un organismo diventa una risorsa per altri esseri
viventi, così che nulla viene sprecato ma tutto si trasforma.
Gli organismi morti, le deiezioni animali o i resti vegetali vengono
decomposti da particolari organismi, detti decompositori, che
trasformano gli scarti degli altri esseri viventi in preziose risorse.
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Il processo aerobico può essere descritto con la seguente relazione:
Materiale organico + O2 + microrganismi
=
Compost + CO2 + H2O + NO-3 + SO42- + calore
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IL TRATTAMENTO DELLA MATRICE ORGANICA
Il compostaggio essere finalizzato a diversi processi riconducibili a 2
tipologie:
1.
Compost di qualità: a carico di biomasse di buona qualità
selezionate alla fonte, indirizzato alla produzione di materiali
valorizzabili nelle attività agronomiche in coerenza al D.Lgs.
217/06;
2.
Biostabilizzazione a carico di matrici organiche di qualità
inferiore(fanghi con elevato tenore di metalli pesanti frazioni
organiche da separazione meccanica del rifiuto indifferenziato)
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IL TRATTAMENTO DELLA MATRICE ORGANICA
3. Digestione anaerobica: in cui la degradazione della frazione
organica viene gestita in ambiente anaerobico allo scopo di
sfruttare a livello energetico il biogas prodotto. La digestione
anaerobica può avvenire a carico di matrici organiche i buona
qualità ovvero di materiali con qualità inferiore.
Degradazioni aerobiche
CO2
PO4--SO4-NO-3
Degradazioni anaerobiche
C
CH4
P
PH3
S
H2S
N
NH3
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Il COMPOSTAGGIO : GLI AGENTI DEL PROCESSO
1.
2.
3.
•
Batteri;
Funghi;
Solo sulla superficie
Attinomiceti;
Interazione sinergica tra le varie popolazioni di microrganismi: i
prodotti metabolici di una tipologia di microrganismi sono usati come
nutrimento di altri.
• Lavorano a regimi termici differenti e la attività è strettamente
influenzata dalle temperature del processo
Microrganismi psicrofili
0 < t < 30°
Microrganismi mesofili
Microrganismi termofili
30°< t < 45°
45° < t < 90°
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Il COMPOSTAGGIO : GLI AGENTI DEL PROCESSO
I batteri
Sono i più piccoli organismi viventi unicellulari o pluricellulari. Sempre presenti sulle
biomasse. Le specie sono circa 1000, subiscono una forte crescita in ambienti ad elevata
umidità e soprattutto in presenza di materiale biodegradabile
Hanno un largo spettro di attività operando in un ampio di pH, purché non troppo acidi.
Gli attinomiceti
Sono batteri di natura filamentosa, per la presenza di concatenazioni di cellule simili alle
ife dei funghi, ma più piccole e prive di nucleo. Sono presenti nel processo del
compostaggio sono aerobi e termofili. La maggior parte vive nel terreno a cui conferisce il
tipico odore di terra.
I funghi
Sono agenti della decomposizione della materia organica nel terreno soprattutto in
condizioni di acidità, diversamente dai batteri possono vivere in sub strati secchi
sfruttando l’ umidità della atmosfera. Vivono in un ampio range di pH, possono
operare tra 2 < pH < 9. I funghi possono essere distinti in: 1. muffe
2. lieviti
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IlLCOMPOSTAGGIO : LE FASI DEL PROCESSO
1) Biossidazione ( ACT)
Intensi processi di degradazione delle componenti organiche più facilmente degradabili
(zuccheri, amminoacidi)
Consumo di O2 produzione di anidride carbonica
Fase esotermica, l’ energia è prodotta dalla rottura dei legami chimici dei diversi composti
organici
La temperatura può arrivare ai 65-70°C, sono necessari rivoltamenti per la dissipazione
Igienizzazione della massa e morte dei semi delle piante infestanti.
A seconda delle tecnologie a disposizione la fase dura dai 7 ai 20 giorni
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IL COMPOSTAGGIO : LE FASI DEL PROCESSO
2) Maturazione
I processi di decomposizione interessano le molecole organiche più complesse (amido,
lignina, cellulosa)
La fase è mesofila con temperature che vanno dai 40-45°C
Fase che dura alcuni mesi
Il materiale si arricchisce di sostanze umiche.
Alla fine del trattamento abbiamo un compost maturo a livello biologico e agronomico
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IL COMPOSTAGGIO : LE FASI DEL PROCESSO
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IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSO
Porosità del substrato
Umidità del materiale
Presenza di ossigeno
Rapporto C/N
Il ph
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IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSO
Porosità del sub strato
Porosità totale
Porosità libera
In condizioni ottimali valori compresi tra 35-50 %
Influenza: dimensioni granulometriche del materiale da compostare, contenuto di
umidità spessore strato del materiale, altezza del cumulo
Le caratteristiche fisiche della miscela possono essere così corrette:
•
triturazione e sminuzzamento dei substrati di partenza
•
miscelazione dei substrati di partenza con materiale di supporto (bulking agents)
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IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSO
Umidità del materiale
•
Il compostaggio è un processo che coinvolge tre fasi: solida
(substrato da degradare), liquida (soluzione pellicolare
attorno alle particelle solide) e aerea (aria presente nelle
porosità)
•
L’acqua pellicolare è essenziale per garantire il
trasferimento dell’O2 (e degli altri gas prodotti (CO2, NH3
ecc.) in fase liquida dove sono presenti i microrganismi
•
Per garantire un buon processo l’UMIDITA’ deve essere
compresa tra 40% e il 65%
•
U%<40  rallentamento attività
•
U%<20  cessazione attività microbica
•
U%:50-55  massima attività di degradazione
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IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSO
Presenza di ossigeno
E’ un fattore indispensabile per lo sviluppo e l’attività dei microrganismi aerobi
FASE BIOSSIDATIVA:
Fabbisogno di aria
(15-40 Nm3/h  t s.s.)
La percentuale di ossigeno deve essere
compresa tra 16% e 20%, garantendo:
• riduzione dell’umidità
•temperature non eccessive
•fabbisogno stechiometrico di O2:
Sistemi di aerazione +
rivoltamenti
La carenza di ossigeno provoca l’instaurarsi di condizioni anossiche con produzione di
odori acri (accumulo nella biomassa di composti ridotti: acidi grassi volatili, H2S, ecc.)
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IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSO
Presenza di ossigeno
La richiesta di ossigeno da parte della biomassa è
inferiore:
FASE MATURAZIONE:
Rivoltamenti periodici
•
concentrazione di O2 compresa tra 1% e 5%
•
le componenti fungine e gli attinomiceti trovano
l’ambiente ideale per degradare la componente
ligneocellulosica e iniziare il processo di umificazione
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IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSO
Temperatura
Parametro che meglio indica l’ andamento del processo ed è anche quello più
facilmente monitorabile
La decomposizione microbica rilascia una grande quantità di energia sotto
forma di calore
Il calore diffonde nella massa e, poiché la dispersione è molto lenta (effetto
tampone), si verifica un innalzamento della temperatura
La fermentescibilità delle matrici sottoposte a compostaggio determina la velocità di
degradazione del substrato e quindi il flusso di calore emesso
Temperatura
Materiale in decomposizione
GLUCOSIO
19 KJ/gr.
LIPIDI
39 KJ/gr.
PROTEINE
23 KJ/gr.
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IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSO
Temperatura
Nelle prime fasi del processo (degradazione di zuccheri, grassi, proteine) si verifica un
aumento della temperatura fino a 65-70°C.
Rivoltamenti necessari
ossigenare la miscela
per
raffreddare
e
PATOGENO
CONDIZIONI PER LA
DISTRIZIONE
Salmonella typhosa
30minuti a 55°C, 20 minuti
60°C
Salmonella sp.
Un ora a 55°C 15 minuti a
60°C
Escherichina coli
Un ora a 55°C 20 minuti a
60°C
Entamoeba histolytica
Pochi minuti a 45°C
Taenia satinta
5 minuti a 55°C
Trichinella spiralis (larvae)
5 minuti a 55°C
Brucella abortus e suis
Un ora a 55°C
Mycobacterium tubercolosis
20 minuti a 60°C
Micrococcus piogenes
10 minuti a 50°C
Corynebacter diphteriae
30 minuti a 55°C
Necator americanus
Un ora a 45°C
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IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSO
Rapporto carbonio / azoto
•
I microrganismi necessitano di una giusta proporzione di carbonio e azoto (oltre che
degli altri microelementi) per operare la degradazione
•
In particolare, per uno sviluppo ottimale della flora microbica, il rapporto C/N deve
essere compreso tra 25 e 35  la miscela avviata al compostaggio deve avere un
C/N compreso in tale intervallo:
•
•
Residui lignocellulosici: C/N = 100-300
•
Fanghi di depurazione: C/N = 5-15
•
FORSU: C/N = 50-70
Alla fine del processo il rapporto C/N diminuisce fino a valori compresi tra 15 e 20,
per la perdita di CO2 (N rimane abbastanza costante)
Eccesso di carbonio C/N>30 si ha un rallentamento della decomposizione con
allungamento del processo.
Eccesso di azoto C/N < 30 si ha una liberazione dell’ eccesso sotto forma di NH3
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L’ IMPIANTO
20
L’ IMPIANTO: PROGETTO DI ADEGUAMENTO COMPOSTAGGIO
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Un impianto di compostaggio rappresenta la riproduzione a livello
industriale, in condizioni accelerate dei meccanismi di degradazione della
sostanza organica che si manifestano in natura.
FAS DEL PROCESSO DI PRODUZIONE
1) Ricezione verde e umido
2) Miscelazione
3) Biossidazione accelerata
4) Maturazione
5)Raffinazione
6)Stoccaggio compost
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SCARTI ORGANICI USATI
Scarti della trasformazione
agroalimentare
Scarto organico proveniente
dalla raccolta differenziata
Sfalci potature
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LA MISCELAZIONE
•
Miscelazione tra Umido e Verde strutturante con percentuale di circa 50%-50%
•
La miscelazione avviene con miscelatore a coclee con camera di miscelazione di
10mc, il materiale viene mescolata per circa 15 minuti
•
In fase di carico si esegue un controllo della qualità della miscela iniziale facendo
attenzione alla composizione ed umidità.
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LA BIOSSIDAZIONE ACCELERATA
1. Sistema dinamico capannone dotato di 27 corsie rivoltate in
automatico da una rivoltatrice;
2. Sistema statico all’ interno di 16 biocontainer scarrabili;
Presidi ambientali:
•
•
•
•
Sistema di aspirazione aria esausta
Sistema di insufflamento aria;
Trattamento aria con biofiltri;
Sistema di raccolta acque di produzione percolati
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LA BIOSSIDAZIONE ACCELERATA
Impianto con 2 gruppi modulari costituiti da 8
biocontainer scarrabili.
Ciascun gruppo è collegato ad un biofiltro per la
depurazione dell’ aria aspirata.
Insufflamento aria dal basso ed aspirazione aria
dall’ alto.
Software di gestione e controllo con possibilità di
impostazione:
1. Durata del ciclo
2. Frequenza di umificazione
3. Controllo in continuo della temperatura di
tutti i biocontainer
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LA BIOSSIDAZIONE ACCELERATA
In un capannone chiuso caratterizzato da 27 corsie, dimensioni in pianta 92x31 metri.
Il carico e lo scarico delle corsie sono attuati in maniera automatizzata rispettivamente
con nastro trasportatore e con trasportatore a catena redler.
Flusso del materiale è chiaramente unidirezionale con graduale trasferimento del
materiale da una estremità della corsia ( zona di carico) all’ estremità opposta (zona di
scarico).
L’ avanzamento del materiale è garantito dalla rivoltatrice e risulta mediamente di 3-4
metri. La rivoltatrice è caratterizzata da un nastro elevatore inclinato (45°) abbinato ad un
rotore anteriore.
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LA MATURAZIONE
il prodotto si stabilizza arricchendosi di sostanze umiche: si tratta della fase di cura
(curing) caratterizzata dall’ esaurimento della degradazione della frazione organica più
fermescibile ed alla decomposizione più lenta, la temperatura è intorno ai 40-50 gradi. La
maturazione avviene in un capannone chiuso, il materiale disposto in cumuli, il
rivoltamento e l’ avanzamento avviene con pala meccanica.
LA RAFFINAZIONE
1. Raffinazione dimensionale con vaglio rotante e
maglia con fori circolari da 10 mm;
2. Separazione balistica per la separazione di
inerti o materiali indesiderati;
3. Separazione magnetica;
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FLOW SHEET
29
LA STABILITA’ DEL COMPOST
La stabilità biologica e agronomica del compost è valutata
attraverso la misura della sua respirazione aerobica
Indice respirometrico ( IRD-IRS)
• determinazione della velocità di consumo dell’ossigeno da
parte della biomassa (mg O2 kg-1 SV h-1)
• Metodo statico e dinamico
Fine fase ACT IRD< 1000 (mg O2 kg-1 SV h-1)
Compost maturo IRD< 500
(mg O2 kg-1 SV h-1)
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LA BIOFILTRAZIONE DELL’ ARIA
La bio - filtrazione è sostanzialmente un sistema biologico di abbattimento degli odori che
sfrutta l’azione di una popolazione microbica eterogenea, costituita da lieviti, muffe e batteri
che vive essenzialmente sulle particelle del materiale filtrante costituente il biofiltro.
Dal biofiltro vengono rilasciati principalmente anidride carbonica, acqua e composti
inorganici e solo una piccola quantità di molecole odorigene. Gli agenti biologici “nutrendosi”
delle molecole responsabili degli odori trasformano i composti indesiderati in molecole non
più maleodoranti.
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IL COMPOST PRODOTTO
Ammendante compostato misto ai sensi
dell’ D.Lgs. 217 /2006.
Rispetto parametri:
1.
Sostanze utili;
2.
Metalli pesanti;
3.
Parametri biologici;
4.
Inerti;
5.
Proprietà agronomiche
32
IL
D.
LGS.
217
/2006
“Revisione della disciplina
materia di fertilizzanti”
in
•Ammendanti Compostati Misti
•Nuovi limiti Qualitativi;
•Tracciabilità;
•Registro dei Fabbricanti;
•Registro dei fertilizzanti consentiti
in agricoltura biologica;
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IL REGISTRO DEI FERTILIZZANTI
34
LA FERTILIZZAZIONE
Apporto di sostanze al terreno in grado di migliorarne la fertilità.
Concimazione: apporto di
elementi nutritivi direttamente
utilizzabili dalla pianta
fertilizzazione
Ammendamento:apporto di
sostanze al terreno in grado di
migliorarne le caratteristiche
fisiche
Correzione: miglioramento
dei pH
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LA SOSTANZA ORGANICA
•
la sostanza organica è la componente del suolo più sensibile all’ azione esercitata
dall’ uomo attraverso le pratiche agricole. Essa rappresenta la parte vitale del terreno
ed è in grado di influenzare le caratteristiche meccaniche, fisiche e agronomiche del
terreno stesso.
•
Il passato si è creduto che la fertilità fosse una “la mirabile attitudine del suolo a
produrre”(Ridolfi) si credeva che fosse funzione solo della concimazione minerale
pertanto sono state portate avanti fertilizzazioni con concimi di sintesi, introduzione di
sistemi monoculturali ed un elevato numero di lavorazioni del terreno.
•
Tale condotta ha portato al progressivo impoverimento dei terreni con il pericolo
esistente di desertificazione che interessa principalmente le regioni meridionali dove il
clima semiarido accentua il fenomeno.
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MANCANZA DI SOSTANZA
ORGANICA
1. Perdita della qualità dei terreni
2. Fenomeno della desertificazione
Contenuto di sostanza organica nei suoli dei Paesi Europei del bacino del Mediterraneo ( il colore giallo indica percentuali
inferiori all’1,5%)
Fonte: Commissione europea–Zdruli et.al, 2004)
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LA SOSTANZA ORGANICA
•
Favorisce la strutturazione del terreno facilità le coltivazioni e consente la circolazione dei gas
nello strato terroso;
•
Costituisce una riserva di azoto trattenendolo e mettendolo a disposizione delle piante , si evita
cosi anche l’ inquinamento delle falde acquifere;
•
La presenza di sostanza organica garantisce una buona porosità, che aumenta l’ areazione ed il
drenaggio del suolo, ciò favorisce lo sviluppo delle radici.
•
Svolge una funzione contro l’ erosione del suolo, infatti un terreno poco strutturato è più
facilmente aggredibile dagli agenti atmosferici che tendono a rimuovere lo strato più superficiale
per effetto dell’ erosione che sono i più ricchi di materiale nutritivo.
•
La sostanza organica influenza la capacità di ritenzione idrica non solo perché aumenta la
porosità e migliora la struttura del suolo ma anche perché è in grado di trattenere grandi quantità
di H2O come acqua di idratazione delle sostanze umiche che possono trattenere fino a 4 volte il
loro peso (minori costi di irrigazione) Inoltre l’ acqua trattenuta dalla sostanza organica influenza
notevolmente il regime di temperatura del suolo che si riscalda e raffredda più lentamente.
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LA SOSTANZA ORGANICA
•
La sostanza organica influenza il ph dei terreni , ha infatti un azione acidificante seppur lieve
benefica soprattutto nei terreni basici ,calcarei;
•
Contribuisce alla fissazione del C al suolo, infatti se la velocità di accumulo è inferiore alla
mineralizzazione della sostanza organica il contenuto di carbonio nel suolo diminuisce ed il suolo
quindi diventa una ulteriore fonte di CO2 per l’ atmosfera. L’ aumento della sostanza organica può
quindi mitigare e contrastare l’ effetto serra;
•
Modifica la densità del terreno una variazione anche lieve del suo contenuto, comporta una
importante diminuzione della densità del suolo;
•
Favorisce le condizioni ottimali per lo sviluppo e la funzione attiva della biomassa.
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LA SOSTANZA ORGANICA
Pratiche agricole che consentono l’ aumento della sostanza organica nei
terreni:
• letamazioni;
• lavorazioni conservative;
• pacciamatura;
• compost di qualità;
•
Il contributo positivo del compost impiegato come ammendante nei suoli
destinati alla coltivazioni di culture erbacee in frutticultura e viticultura è
ormai assodato da innumerevoli prove sperimentali e dimostrazioni
condotte in Italia da diversi centri di studi.
40
EVOLUZIONE COMPOST
•
Miglioramento della qualità del compost con
evoluzione anche a livello normativo;
•
costi dei fertilizzanti e dei concimi;
•
riduzione della disponibilità di altre sostanze
organiche tradizionalmente impiegate;
•
parziale sostituzione della fertilizzazione;
•
totale surrogazione del letame;
•
conoscenza del compost
41
AZIONI DEL COMPOST
1.
Effetto ammendante:
•Miglioramento della struttura del terreno;
•Ritenzione idrica;
•Lavorabilità;
•Riduzione effetti di compattamento;
•Riduzione formazione della crosta superficiale;
•Miglioramento della permeabilità
2.
Effetto concimante:
•Rilascio microelementi nutritivi alle
(N,P,K,Ca, Mg)
•Apporto di microelementi ( Cu Zn, Fe)
3.
Effetto ambientale:
culture
•Riduzione erosione del suolo;
•Immagazzinamneto del carbonio nel suolo;
•Sostituzione delle materie prime non
rinnovabili (torba)
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AZIONI DEL COMPOST
Tabella 1- apporti di elementi nutritivi con 1 ton. di compost e di letame
Umidità
Sostanza
secca
Sostanza
organica
N (Kg/t)
P2O5
(Kg/t)
K2O
(Kg/t)
Letame
vaccino
750
250
192
5.5
6.6
6
Compost di
qualità
500
500
250
8
7
6.5
Tabella 2- azoto disponibile a seguito di applicazioni di compost
N minerale
prontamente
disponibile
N
mineralizz
ato al 1°
anno
N di riserva
9-10%
10-20%
65-85%
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CALCOLO DOSE OTTIMALE COMPOST
Supponiamo di un peso specifico medio di 1200 kg/mc una lavorazione di 30 cm; quantità di suolo è
10.000 mq*0.3m*1200kg/mc=3.600.000kg
Supponiamo di avere una sostanza organica pari al 2%
sostanza organica 3600.000*0.02=72.000 kg;
supponendo di avere un coefficiente di mineralizzazione 2%
humus mineralizzato 72.000*0.02=1.440kg
supponendo di avere un compost con umidità 50 % un coefficiente isoumico 20% ed un contenuto di
sostanza organica del 50%
compost 1440/(0.5*0.5*0.2) =28800 kg
trascurato la quota di humus apportata dal’ interramento degli scarti organici della precedente
coltivazione.
In generale, in mancanza di un piano di fertilizzazione, si consiglia di
usare 20.000 kg di compost ogni ettaro.
44
CONCLUSIONI
Il compostaggio è di grande interesse dal punto di vista:
1. Ecologico ambientale perché trasforma biomasse dal ciclo urbano;
2. Igienico sanitario il materiale organico viene sanitizzato nel processo grazie alle
elevate temperature che si generano;
3. Energetico: il processo si autosostiene, l’ energia è fornita dalla demolizione dei
legami biochimici caratterizzanti le molecole della sostanza organica;
4. Agronomico
L’ aspetto agronomico diventa importante per
“chiudere il ciclo”.
Tutto ciò che è cicliclo, é regolare, periodico,
genera trasformazioni e non alterazioni.
45
GRAZIE PER
L’ ATTENZIONE
SERVIZI COSMARI:
• Accesso all’ impianto il venerdì pomeriggio dalle 15-18 per prendere compost;
• Trasporto compost;
• Prestito spargiletame;
• Consegna compostiere;
• Consigli per l’ uso;
46