Wykorzystanie odpadów z produkcji browarniczej w procesie kompostowania
Charakterystyka
Ciągle doskonali i poszukuje się nowych sposobów zagospodarowania osadów chmielowych będących odpadem z procesu warzenia piwa. Odpady te, nie powstają w dużych ilościach, natomiast ich dalsze przetwarzanie jest niezwykle problematyczne i determinuje ciągłą potrzebę poszukiwania nowych metod ich przekształcania. Do potencjalnych sposobów zagospodarowania osadów chmielowych można zaliczyć ich kompostowanie, a w konsekwencji nawozowe przeznaczenie tego odpadu browarniczego. Kompostowanie oparte na przemianach materii organicznej prowadzi do otrzymania produktu, bezpiecznego dla środowiska. Rozpoznanie składu chemicznego i aktywności biologicznej osadów chmielowych pozwoli na kontrolowanie kompostowania i dobór substratów w celu optymalizacji procesu.
Cel pracy
Celem pracy było stwierdzenie potencjalnych możliwości wykorzystania osadów chmielowych pochodzących z produkcji piwa w procesie kompostowania. Ponadto, planowano określić wpływ zastosowanych osadów chmielowych na właściwości kompostu powstałego z ich udziałem oraz w warunkach inkubacji z glebą.
Osoby & Współpraca
Prof. dr hab. inż. Michał Kopeć1, Prof. dr hab. inż. Krzysztof Gondek1, Dr inż. Monika Mierzwa-Hersztek1
1Katedra Chemii Rolnej i Środowiskowej, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, al. Mickiewicza 21, 31-120 Kraków, Polska
Przebieg doświadczenia
1.
Badania przeprowadzono w oparciu o próbki osadów chmielowych pobranych z browaru przemysłowego zgodnie z kierunkiem procesu technologicznego. Pierwszym analizowanym osadem był osad gorący – hot trub (HT), drugim chmieliny – spent hops (SH).
2.
Kompostowanie prowadzono przez 90 dni w warunkach kontrolowanych. Schemat eksperymentu obejmował 3 obiekty prowadzone w 3 powtórzeniach:
I – obiekt kontrolny – C (słoma z kukurydzy),
II – słoma z kukurydzy (C) + osad chmielowy (HT),
III – słoma z kukurydzy (C) + osad chmielowy (SH),
oznaczając komposty odpowiednio cC; c(C+HT); c(C+SH).
Osady chmielowe pozyskane z procesu wytwarzania piwa wymieszano z słomą kukurydzy w proporcji 1:1 w przeliczeniu na suchą masę otrzymując 2 kg świeżej masy.
3.
Analizy chemiczne – oznaczenie pierwiastków metodą ICP-OES. Ogólną zawartość węgla i azotu oznaczono w analizatorze Vario MAX Cube z czujnikiem IR (Vario MAX Cube, Elementar Analysensysteme, GmbH, Germany).
Rysunek 1. Osad chmielowy
4.
Aktywność respiracyjną (efekt zmian CO2 w objętości zamkniętego naczynia) przekompostowanych materiałów oraz 30 dniowy efekt inkubacji kompostów z glebą zmierzono metodą manometryczną z wykorzystaniem aparatury pomiarowej Oxi-Top zgodnie z normą ISO 14855-1:2005.
Rysunek 2.
Pomiar aktywności respiracyjnej metodą manometryczną.
5.
Analiza fitotoksyczności kompostów. Analizę wzrostu rzeżuchy (Lepidium sativum) w kontakcie z ekstraktem z kompostów wykonano po uzyskaniu ekstraktów (stosunek materiał woda 1:10, ekstrakcja 24 h) w warunkach naczynia zamkniętego z pochłanianiem dwutlenku węgla i pomiarem manometrycznym (Oxi-Top).
Rysunek 4. Testy fitotoksyczności osadów chmielowych (a).
Rysunek 3. Wyciągi wodne z osadów chmielowych.
Rysunek 5. Testy fitotoksyczności osadów chmielowych (b).
6.
Analiza mikrobiologiczna kompostów została przeprowadzona w celu oceny zmian liczebności i składu gatunkowego wybranych drobnoustrojów uczestniczących w procesie kompostowania a także mających znaczenie z epidemiologicznego punktu widzenia. Oznaczono: bakterie wegetatywne i spoczynkowe, grzyby pleśniowe, promieniowce, mikroorganizmy uczestniczące w przemianach azotu (nitryfikatory, denitryfikatory, amonifikatory,Clostridium pasteurianum, Azotobacter). Oznaczono także bakterie potencjalnie chorobotwórcze: Staphylococcus spp., Escherichia coli, Salmonella spp. i Shigella spp., Enterococcus faecalis, Clostridium perfringens.
Rysunek 6. Analiza seryjnych rozcieńczeń wg Kocha (a).