Prozess- und Qualitätsevaluation von verschiedenen verbesserten Komposten, die mit einer intelligenten Laborpilotanlage hergestellt wurden

Diese Studie überwachte den Prozess und untersuchte die Qualität des aus verschiedenen Biomassen gewonnenen Komposts. Fünf Mischungen aus Agrar- und Lebensmittelabfällen wurden in einer Laborpilotanlage namens COMPOSTER kompostiert, die darauf ausgelegt ist, die Biodegradation zu optimieren und effizient Kompost zu produzieren. Der COMPOSTER besteht aus zwei 35-Liter fast adiabatischen, belüfteten Bioreaktoren, die einen industriellen Prozess simulieren, der die typische Abfolge von mesophilen-thermophilen-mesophilen Phasen umfasst. Er überwacht und protokolliert kontinuierlich die Temperatur, den Innendruck und das Biomassegewicht, während er den Sauerstoffverbrauch und die Kohlendioxidemissionen, die aus der aeroben Biodegradation resultieren, kontrolliert und quantifiziert. Alle Komposte wurden hinsichtlich ihrer wichtigsten chemischen, physikalischen und molekularen Merkmale sowie ihrer Hemmwirkung gegen Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici (FOL) charakterisiert, getestet an Tomatensämlingen. Optimierte Biodegradation ergab 50-60% reifen Kompost mit einem kumulativen Sauerstoffverbrauch von 282 bis 456 gO2 pro kg Trockenmasse, mit Spitzen von 2,55 gO2 pro kg flüchtigen Feststoffen pro Stunde und Kohlendioxidemissionen von 22-36% des ursprünglichen Kohlenstoffgehalts, mit Spitzen von 5,89 g CO2 pro kg flüchtigen Feststoffen pro Stunde. Mischungen, die mehr ligno-cellulosehaltige Zutaten enthielten, zeigten höhere Erträge und geringere CO2-Emissionen. Der Großteil des anfänglich vorhandenen Stickstoffs blieb im endgültigen Kompost; tatsächlich zeigten alle Mischungen einen scheinbaren Anstieg der Stickstoffkonzentration aufgrund von Kohlenstoffverlust. Die Kompostierung führte zu tiefgreifenden Änderungen in der molekularen Struktur der organischen Substanz. Analysen mittels 13C CPMAS-NMR und off-line Thermochemolyse GC-MS hoben den Zersetzungsgrad von Polysacchariden und peptidischen Komponenten hervor, selektive Erhaltung von aliphatischen und aromatischen schwer abbaubaren Verbindungen sowie optimale fortschreitende Humifizierung. Alle Komposte waren nicht phytotoxisch, mit Ausnahme desjenigen, das Reste von Paprikaernte beinhaltete, und alle erwiesen sich als reich an Makro- und Mikronährstoffen für die Pflanzenernährung und als aktiv in der Bekämpfung der FOL-Erkrankung. Kompost, der 81,2% Tomatenabfälle umfasste, zeigte die beste Wachstumsleistung und Krankheitskontrolle bei Tomaten. Reife, nicht phytotoxische, nährstoffreiche und suppressive Komposte stellen vielversprechende Nebenprodukte dar, die erfolgreich in der Landwirtschaft, einschließlich hochwertiger Anwendungen, recycelt werden können, was zu einem geringeren Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden führt.