تولید نیمه صنعتی بیوکمپوست غنی شده از پسماندهای جامد شهری با استفاده از میکروارگانیسم های بومی کشور

دو معضل اساسی تولید کمپوست در کشور در حال حاضر پایین بودن کیفیت کمپوست تولیدی و بوی بد آن و همچنین طولانی بودن زمان تولید (بین 3 تا 6 ماه) بدلیل عدم کامل شدن فرایند کمپوست می باشد. مهمترین دلیل کیفیت پایین، بوی بد و همچنین طولانی بودن زمان تولید کمپوست، پایین بودن فعالیت میکروبی در دوره فرایند می باشد. در راستای کاهش زمان فرایند و افزایش کیفیت بیوکمپوست، پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران طی سال های گذشته در قالب پروژه های دیگر اقدام به جداسازی سویه های مهم موثر در فرایند کمپوست نموده و کارایی آنها در تسریع فرایند بررسی و تعداد ‮‭11‬ سویه باکتریایی و 3 سویه قارچی با فعالیت آنزیمی شامل سلولاز، آمیلاز، لیپاز و پروتیاز انتخاب شدند. هدف از اجرای تحقیق حاضر بهینه سازی فرایند تولید سریع بیوکمپوست غنی شده از پسماندهای شهری با استفاده از میکروارگانیسم های بومی و ترکیبات لیگنوسلولزی ارزان قیمت و قابل دسترس مثل چیپس چوب در سطح نیمه صنعتی بود. بدین منظور، آزمایشات تولید کمپوست با سیستم ویندروی باز در قالب طرح بلوک کاملا تصادفی با 3 تیمار و 3 تکرار (هر تکرار حدودا یک تن در نظر گرفته شد )انجام شد. تیمارها شامل 1- شاهد ‭(C= ‬پسماند جامد شهری)، 2- پسماند جامد شهری (%‮‭75‬ وزنی) و چیپس چوب (%‮‭25‬ وزنی‭) (CW) ‬و 3- پسماند جامد شهری (%‮‭75‬ وزنی)، چیپس چوب (%‮‭25‬ وزنی) و بوستر میکروبی حاوی ‮‭14‬ سویه بومی ‭(CWM) ‬بود. سویه های میکروبی مورد استفاده شامل 8 سویه باکتریایی مزوفیل شامل ‭Aneurinibacillus migulanus‬، ‭Brevibacillus parabrevis‬، ‭Brevibacillus agri‬، ‭Pseudoxanthomonas suwo nensis‬، ‭Brevibacillus formosus‬، ‭Bordetella petrii‬، ‭Bacillus licheniformis ‬و 3 سویه باکتریایی ترموفیل ‭thermodenitrificans Geobacillus ‬، ‭Geobacillus sp.‬، ‭Thermoactinomyces intermedius ‬و سه سویه قارچی مزوفیل ‭Aspergillus fumigauts ‬بودند که در محیط های کشت مربوطه و دمای بهینه در سطح فرمانتور بچ ‮‭10‬ لیتری با غلظت ‮‭107-1011‬ سلول در میلی لیتر تولید شدند و به عنوان مخلوط مایه تلقیح در تیمار ‭CWM ‬استفاده شدند. میزان استفاده از هر کدام از سویه ها به نحوی بود که غلظت هر کدام به میزان ‮‭108‬ سلول در کیلوگرم پسماند شهری بود. در طی انجام فرآیند، هوادهی و رطوبت دهی (%‮‭60‬) صورت پذیرفت و نمونه برداری های هفتگی از تیمارها انجام شد. در طی یک ماه دما، رطوبت، اسیدیته، میزان کربن، ازت، نسبت کربن به ازت، ماده آلی، فسفر، پتاسیم، سایر عناصر میکروی غذایی و فلزات سنگین (سرب، روی، کروم، نیکل ..)اندازه گیری شد. در ادامه نیز کمپوست تولیدی حاصل از تیمارهای مختلف از نظر وجود پاتوژن های گیاهی و انسانی، سمیت بر روی گیاه (تست جوانه زنی گندم)، و قابلیت کودی برای رشد گیاه گندم و خیار مورد ارزیابی قرار گرفت. آنالیزهای فیزیکو شیمیایی و بیولوژیکی فرایند کمپوستینپ در سه تیمار و همچنین کمپوست نهایی آنها نشان داد که تیمارها از نظر خصوصیات مورد بررسی دارای اختلاف معنی دار می باشند. استفاده از بوستر میکروبی منجر به افزایش سریع دما در تیمار ‭CWM ‬شد به نحوی که دمای فرایند تا حدود ‮‭80‬ درجه سلسیوس در هفته دوم رسید و از طرف دیگر نسبت کربن به ازت نیز کاهش بسیار معنی داری نسبت به دو تیمار دیگر داشت (‮‭40‬ درصد کاهش) و از حدود ‮‭27‬ به ‮‭18‬ رسید و همچنین درصد ماده آلی نیز بدلیل تجزیه سریع مواد آلی، در تیمار ‭CWM ‬به میزان بیشتری کاهش یافت. کمپوست حاصل از تیمار ‭CWM ‬کمترین میزان غلظت فلزات سنگین از قبیل سرب، روی، نیکل، کادمیوم، کروم، مس، و منگنز را نشان داد. همچنین در طی فرایند کمپوست، کاهش جمعیت پاتوژن های انسانی شامل سالمونلا، کلی فرم مدفوعی و ‭E. coli ‬بیشترین کاهش را در تیمار ‭CWM ‬نشان دادند و در نهایت نیز کمترین میزان جمعیت پاتوژن های انسانی را نسبت به تیمارهای دیگر دارا بود. تست سمیت کمپوست های نهایی نشان داد که کمپوست حاصل از تیمار ‭CWM ‬بدلیل بلوغ کامل دارای سمیت برای بذور گندم نبوده و بالاترین میزان جوانه زنی را نشان داد (بیش از ‮‭98‬ درصد) ر صورتیکه سایر تیمارها جوانه زنی کمتری نشان دادند. آزمایشات گلخانه ای نشان داد که استفاده از بیوکمپوست تولیدی به میزان ‮‭10‬ درصد وزنی به بستر کشت بطور معنی داری تاثیر مثبت در جوانه زنی و میزان تولید بیوماس گندم رقم روشن و خیار هیبرید دارد. با توجه به ارزیابی های صورت گرفته نشان داد که فرایند کمپوست در تیمار ‭CWM ‬در طی ‮‭28‬ روز کامل شده و کمپوست تولیدی دارای شاخص های استاندارد ملی و بین المللی به عنوان کمپوست درجه 1 (کلاس ‭A ) ‬را دارا می باشد. کلمات کلیدی: بیوکمپوست، بوستر میکروبی، پسماند های جامد شهری، تولید نیمه صنعتی، فرمانتور