Come ottenere il compost

Alcuni accorgimenti che potrebbero essere adottati per evitare fenomeni franosi e le alluvioni fluviali. Le responsabilità dell'uomo.

Come noto, da tempo il problema della gestione dei rifiuti ha condizionato pesantemente le pubbliche amministrazioni in Italia e, più in generale, in Europa. La normativa quadro italiana che disciplina questa complessa materia è attualmente il D. Lgs. 152/06 (c.d. «testo unico ambientale»), nella sua parte quarta; più in dettaglio, nelle definizioni (art. 183) troviamo proprio quella che definisce il rifiuto come «qualsiasi sostanza od oggetto di cui il detentore si disfi o abbia l’intenzione o abbia l’obbligo di disfarsi»; inoltre, secondo l’art.184, essi possono essere così classificati:

A titolo di esempio sono rifiuti urbani:
•  i rifiuti domestici (anche ingombranti);
•  i rifiuti provenienti dallo spazzamento delle strade;
•  i rifiuti vegetali provenienti da aree verdi;
•  i rifiuti provenienti da esumazioni ed estumulazioni;
•  i rifiuti giacenti sulle strade pubbliche e private, nonché sulle spiagge e sulle rive dei corsi d’acqua.

Sono rifiuti speciali:
•  i rifiuti da attività commerciali;
•  i rifiuti da attività di servizio;
•  i rifiuti da attività agricole ed agro-industriali;
•  i rifiuti derivanti da attività sanitarie;
•  i rifiuti derivanti da attività di costruzione e demolizione;
•  i veicoli a motore fuori uso.

Nel corso degli anni l’UE ha provveduto ad emanare delle leggi in materia che obbligassero i paesi membri a gestire sempre meglio le quantità di rifiuti prodotte; più recentemente, la Direttiva 2008/98/CE ha imposto una sorta di «gerarchia dei rifiuti» da seguire nella gestione degli stessi; tale gerarchia è la seguente:
Prevenzione;
Preparazione per il riutilizzo;
Riciclaggio;
Recupero di altro tipo, per esempio di energia;
Smaltimento.

Come si può vedere, la prima voce (cioè quella più importante nella scala gerarchica) è quella della prevenzione: in altre parole, la migliore gestione del rifiuto è quella di cercare di non produrlo!!!! Tra i vari metodi utilizzati per effettuare il riciclaggio vi è il compostaggio; sostanzialmente esso è un processo biochimico che permette di trasformare la frazione organica dei rifiuti solidi urbani (RSU) in un materiale che può essere riutilizzato in agricoltura; tale materiale è detto compost.

Ma come si può ottenere il compost? E quali sono i processi che portano a tale risultato? In linea di principio, il compostaggio è un processo di digestione aerobica del materiale organico presente nei rifiuti; tale processo è realizzato dai vari tipi di microrganismi (batteri, funghi, protozoi) naturalmente presenti nell’ambiente. Questi microrganismi degradano le sostanze organiche presenti nei rifiuti e le trasformano in sostanze più semplici; questo perché essi ricavano energia dai processi di degradazione di queste sostanze, inoltre molti tipi di batteri sono in grado di immagazzinare energia sotto forma di polimeri di vario tipo, sempre provenienti dalla digestione aerobica (ad esempio, il poliidrossibutirrato, PHB). Ma questi microrganismi per far questo hanno bisogno dell’ossigeno, cioè il processo deve avvenire in ambiente aerobico; inoltre devono essere presenti tutta una serie di parametri che permettano lo sviluppo e la crescita dei microrganismi (pH, temperatura, acqua, azoto, ecc.); il risultato finale è il cosiddetto humus, cioè un mix di sostanze organiche costituenti il compost:

Queste sostanze sono meglio note come acido umico, acido fulvico e umina, ognuna delle quali è una famiglia di sostanze; la composizione elementare della maggior parte delle sostanze umiche è all’interno dei seguenti ranges:
C 45-55%; O 30-45%; H 3-6%; N 1-5%; S 0-1%. Più in dettaglio, esse sono delle macromolecole polielettrolitiche ad alto peso molecolare che hanno la capacità di legare gli ioni metallici.

Il processo di compostaggio si può sostanzialmente dividere in 2 fasi:
1) una fase di bio-ossidazione, caratterizzata da temperature moderatamente elevate (fino a circa 60°C) derivanti dall’attività microbica (compost fresco);
2) una fase di maturazione, ove avviene la trasformazione delle sostanze organiche in sostanze umiche (compost maturo).
La prima fase è un processo aerobico ed esotermico: questo perché si registra un’intensa attività microbica favorita dalla disponibilità di materie prime fermentescibili (zuccheri, aminoacidi, acidi grassi) e ossigeno atmosferico, e parte dell’energia viene dissipata sotto forma di calore; inoltre, in questa fase avviene l’igienizzazione del compost a causa delle alte temperature raggiunte (oltre 60°C), distruggendo così eventuali germi patogeni (Salmonella, Shigella, Streptococco, ecc.). Il risultato di questa prima fase è la produzione di compost fresco e di alcune sostanze semplici (CO2, acqua, NH3, composti solforati) e a carattere acido (acidi carbossilici a catena corta come l’acido acetico o l’acido propionico) e conseguente abbassamento del pH. Una volta esauriti i composti più semplici da degradare la popolazione microbica subisce un cambiamento, dovuto alla carenza di nutrimento: incominciano così a svilupparsi funghi e attinomiceti, che iniziano a degradare le sostanze più complesse (lignina, amido, cellulosa) con conseguente rallentamento dei processi e progressivo abbassamento della temperatura, fino all’ottenimento del compost maturo, di colore scuro, ricco di sostanze umiche e con caratteristico odore di terriccio di bosco. L’humus è una fondamentale riserva di nutrimento per le piante, in quanto capace di rilasciare costantemente nel terreno gli elementi nutritivi essenziali per queste ultime, come azoto, fosforo, zolfo, calcio, ferro, potassio, ecc.; questi elementi sono trattenuti dalle macromolecole umiche (ad esempio: i metalli) e assorbiti dalla pianta se necessario, oppure prodotti dalla mineralizzazione delle sostanze umiche ad opera dei microrganismi.
Come già detto, però, i microrganismi hanno necessariamente bisogno di un ambiente ideale nel quale proliferare e degradare le sostanze organiche; in altre parole, la loro attività è influenzata da tutta una serie di parametri fisici e chimici, fondamentali nel caso di compostaggio industriale; questi parametri sono illustrati in Figura:

La temperatura è il parametro che dà informazioni utili sull’andamento del processo: nella prima fase, come già detto, la temperatura è più alta e tramite l’azione di microrganismi termofili si realizza l’igienizzazione della massa, l’abbattimento della carica patogena e l’inattivazione dei parassiti delle piante e dei semi delle erbe infestanti.
Il processo di compostaggio avviene a regimi di pH estremamente variabili; nella prima fase si producono sostanze semplici a carattere acido, come l’anidride carbonica o gli acidi carbossilici a catena corta, in seguito per effetto dell’aerazione il pH si alza fino a valori di 8 o 9, fino a raggiungere la neutralità alla fine del processo.
La presenza di ossigeno è fondamentale per il processo, in quanto i microrganismi necessitano di un ambiente aerobico per ossidare le sostanze organiche e ricavare energia da queste reazioni di ossido-riduzione; nel caso in cui il tenore di ossigeno dovesse scendere a valori intorno al 5% in volume prenderebbero il sopravvento i microrganismi anaerobi, con il conseguente sviluppo di processi anaerobici e l’inevitabile produzione di sostanze tossiche e maleodoranti (mercaptani, fosfine, ammoniaca, ecc.).
La porosità totale del substrato è la misura degli spazi vuoti esistenti nella biomassa in fase di compostaggio e si determina calcolando il rapporto, espresso in percentuale, tra il volume occupato dagli spazi vuoti all’interno della biomassa e quello occupato dalla biomassa stessa. L’aria si diffonde negli spazi vuoti in competizione con l’acqua e la disponibilità degli spazi vuoti è strettamente dipendente dalla dimensione delle particelle, dalla distribuzione granulometrica dei materiali e dalla continuità degli interstizi tra le particelle.
L’acqua svolge un ruolo fondamentale per la sopravvivenza dei microrganismi in quanto rappresenta un alimento, un mezzo per la dissoluzione dell’ossigeno atmosferico e la diffusione dei principi nutritivi e un fattore importante per la termoregolazione del sistema. Per questi motivi i cumuli in compostaggio devono essere sufficientemente umidi da consentire un’adeguata attività microbica senza tuttavia impedire l’ossigenazione della massa. Pertanto i valori di umidità devono essere compatibili con una condizione di aerobiosi (range ottimale tra il 50 e il 55%).
I microrganismi attivi nel processo di compostaggio necessitano di carbonio come fonte energetica e di azoto per sintetizzare le proteine. Il rapporto C/N è un indice di controllo dell’attività microbica nell’ambito del processo di compostaggio. Un eccesso di carbonio provoca un rallentamento dell’attività microbica e quindi della decomposizione, mentre un eccesso di azoto comporta perdite per volatizzazione dell’ammoniaca, soprattutto con pH e temperatura elevati. Alla fine del processo un prodotto di buona qualità presenta valori del rapporto C/N compresi tra 10 e 20. Ma chi sono i veri protagonisti del processo di compostaggio? I microrganismi presenti naturalmente nella matrice organica sono i veri artefici del processo di compostaggio e pertanto è estremamente rilevante la conoscenza dei diversi gruppi microbici coinvolti e del loro ruolo. Il compostaggio è un processo dinamico che evolve attraverso fasi sequenziali nelle quali cambiano i parametri di processo; questo genera una conseguente evoluzione nella comunità microbica che, ad ogni fase, vede la prevalenza di uno o dell’altro gruppo microbico. I microrganismi che operano nel processo di compostaggio possono essere classificati in relazione ai regimi di temperatura nei quali svolgono la loro attività metabolica. Si distinguono tre classi: microrganismi psicrofili, mesofili e termofili.
Nella tabella 1 sono indicati i regimi termici che permettono la classificazione dei microrganismi:

I maggiori raggruppamenti di microrganismi che partecipano al processo di compostaggio sono:
- batteri;
- funghi;
- alghe;
- protozoi.
In termini numerici i batteri rappresentano la parte dominante degli agenti del processo, risultando circa cento volte superiori alle altre categorie di microrganismi. Essi sono tipicamente associati al consumo e alla degradazione della sostanza organica facilmente biodegradabile e si ritrovano in tutta la massa. I batteri sono, in pratica, la popolazione dominante durante l’intero processo di compostaggio, mentre i funghi e gli attinomiceti generalmente proliferano negli stadi più avanzati del processo dove ci sono generalmente condizioni più vicine alla mesofilia e dove la competizione con i batteri per i composti facilmente biodegradabili viene meno a favore della lignina e delle cere (più lentamente biodegradabili). In conclusione, possiamo dire che il processo di compostaggio svolge, nella nostra società, un’importante funzione strategica ed ecologico-ambientale, perché trasforma biomasse provenienti dal ciclo urbano di raccolta differenziata e dall’attività agricola e agro-industriale in un vero e proprio prodotto utile alla fertilizzazione dei terreni agricoli, non più fitotossico ma apportatore di nutrienti e miglioratore delle caratteristiche strutturali del terreno. Da sottolineare l’importanza dell’uso di microrganismi anche nel risanamento di suoli inquinati, tecnica meglio nota come bioremediation.

FONTE: http://rifiutiesicurezza.net/2016/10/31/il-compostaggio-dei-rifiuti-la-chimica-a-difesa-dellambiente/