Il compostaggio industriale è l'attività di trasformazione della frazione umida dei rifiuti solidi urbani e gli scarti di produzione agricola e industriale biodegradabili in terriccio (o compost) e concime, in grandi volumi, per il commercio.
Il trattamento avviene per mezzo di un processo biologico aerobico, che si svolge cioè in presenza di ossigeno, durante il quale le componenti organiche maggiormente biodegradabili subiscono una mineralizzazione.
Descrizione Su base industriale il compostaggio viene utilizzato per la trasformazione in compost di scarti organici, come ad esempio la cosiddetta frazione umida dei rifiuti solidi urbani. Il compostaggio industriale permette un controllo ottimale delle condizioni di processo (umidità, ossigenazione, temperatura, ecc.) e la presenza di eventuali inquinanti nella materia prima (ad esempio residui di metalli pesanti e inerti vari) o microrganismi patogeni per l'agricoltura viene eliminata rispettivamente tramite trattamenti di ulteriore separazione meccanica e trattamenti biologici. Altre biomasse compostabili comunemente sfruttate sono rappresentate dai fanghi di depurazione e dagli scarti della cura e manutenzione delle aree verdi (compost verde). Dati risalenti al 2004 attestano che il 39% del compost prodotto in Italia deriva dall'umido, il 34% dal verde, il 17% da fanghi e il restante 10% da altre biomasse.Rapporto Rifiuti 2005 dell'Osservatorio Nazionale dei Rifiuti ,capitolo 2, vol. 1.
Più nel dettaglio, i materiali compostabili sono: residui vegetali (paglie, potature, sfalci...) residui di lavorazione agricole (sanse borlande, stocchi, colletti...) sottoprodotti della lavorazione del legno, se non contenenti sostanze chimiche scarti alimentari sia domestici che originati da produzioni agro-industriali scarti organici originati da rifiuti solidi urbani indifferenziati (RSU) deiezioni animali (letami e liquami) fanghi di depurazione
In base alle materie prime impiegate nel compostaggio, si possono distinguere due tipologie di prodottoDecreto Legislativo 29 aprile 2010, n. 75: ammendante compostato verde (scarti lignocellulosici); ammendante compostato misto (varie matrici organiche selezionate).
Condizioni di compostaggio Il compostaggio essendo un processo prevalentemente di tipo biologico richiede il mantenimento di specifiche condizioni ambientali (fisiche e chimiche). In particolare le principali variabili da controllare sono: la porosità deve essere attorno al 35% per garantire un adeguato passaggio di aria e quindi di ossigeno; infatti se la massa dovesse essere troppo compatta, con poca porosità, l'aria non passerebbe e ciò favorirebbe lo sviluppo di popolazioni batteriche anaerobie con la conseguenza di non riuscire a degradare totalmente la sostanza organica presente (digestione anaerobica), e con la produzione di cattivi odori causati da acido solfidrico, ammoniaca ed altre sostanze. La porosità è controllata mediante la giusta miscelazione di parti verdi come sfalci, foglie e parti legnose come ramaglie che lasciano nella massa piccoli spazi aperti. l'ossigeno deve avere una concentrazione all'interno della massa da compostare compresa fra il 5% ed il 10%, ciò favorisce la prolificazione e l'attività di decomposizione dei batteri aerobi. l'umidità deve essere mantenuta nella fase iniziale tra il 55% e il 70% per favorire sempre l'attività batterica. il pH generalmente durante il processo decompositivo tende ad acidificarsi, è bene mantenerlo intorno a 6 (per evitare produzione di odori originati dall'ammoniaca) eventualmente aggiungendo sostanze basiche come ceneri, sostanze calcaree, o alghe marine come il Litotamnio.
Vantaggi Nella gestione dei rifiuti, il compostaggio rappresenta una forma di smaltimento e riciclaggio particolarmente interessante per i seguenti motivi: permette la stabilizzazione del rifiuto: nella fase di biossidazione termofila i microrganismi, in presenza di ossigeno, ossidano la sostanza organica attraverso la mineralizzazione della frazione più facilmente fermentescibile. permette l'igienizzazione del rifiuto, la composizione aerobica libera una notevole quantità di energia sotto forma di calore; nella massa di materiale, in fermentazione controllata, le temperature (55-70 °C) distruggono gli agenti patogeni, stabilizzando il prodotto dal punto di vista biologico. permette lo smaltimento della componente biodegradabile dei rifiuti solidi urbani, con recupero di materiale e riduzione dell'impatto ambientale. evita fenomeni indesiderati che potrebbero aver luogo nel caso di trattamento dei rifiuti in discarica: produzione di biogas, percolato, odori; consente il trattamento della frazione organica putrescibile dei rifiuti, che contiene notevoli quantità d'acqua e ne limita di conseguenza le possibilità di utilizzo; permette di utilizzare completamente la frazione organica disponibile senza produzione di eventuali sottoprodotti da smaltire; non richiede apporto energetico; ha come risultato finale la produzione di compost, che si può considerare prezioso tenendo presente che il nostro paese lo importa per una spesa rilevante.
Uso agricolo
Il compostaggio oltre che corretta tecnica di smaltimento, si configura anche come mezzo di produzione di ammendanti organici di alta qualità largamente sostituibili al letame.
Il compost di qualità ottenuto dalla raccolta differenziata dell'organico mediante processo industriale può venire quindi convenientemente sfruttato in agricoltura avvantaggiandosi in tal modo di un fertilizzante naturale ed evitando il ricorso a concimi chimici a pieno campo. Anche il florovivaismo, dilettantesco e professionale, si avvale convenientemente di questo compost. La commercializzazione dell'ammendante compostato è regolata dal Decreto Legislativo 29 aprile 2010, n. 75. Il compost, non avente lo standard qualitativo fissato da D.Lgs. 75/2010, non può essere commercializzato e viene comunemente utilizzato per la copertura delle discariche di rifiuti e per bonifiche agrarie. La digestione anaerobica permette anche di ottenere del biogas utilizzabile quale combustibile.
Lo svantaggio consiste principalmente nella emissione di odori dall'impianto di compostaggio, qualora esso manchi di opportuni filtraggi dell'aria. Inoltre, se non si riesce a utilizzare tutto il compost prodotto in agricoltura, florovivaismo hobbystico e professionale, per bonifiche o per la copertura di discariche come preferibile, l'invenduto deve essere smaltito inevitabilmente in discarica, il che è evidentemente uno spreco di una risorsa preziosa, che diventa invece un costo notevole.
Processo produttivo Le fasi del compostaggio in breve sono 5: fase preparatoria fase iniziale o mesofila fase termofila fase di maturazione raffinazione
Fase preparatoria All'arrivo del materiale nel centro di compostaggio si deve provvedere ad una adeguata separazione in base alla provenienza del materiale. In particolare nel caso di rifiuti solidi urbani indifferenziati (RSU) è necessario separare vetro plastica e metallo, mediante appositi sistemi meccanici, al fine di ottenere la frazione umida (da cui si produrrà il compost). Quest'ultima scelta è assai discutibile poiché il composto ottenuto è di bassa qualità in quanto ricco di detriti vetrosi e plastici (non tutti sono eliminabili con successiva vagliatura). Ne consegue che il suo utilizzo generalmente è limitato alle colture arboree per produzioni industriali (ad esempio: pioppeti per la produzione della carta) o alla copertura delle discariche.
Nel caso di scarti provenienti da RSU indifferenziati è necessario provvedere ad una separazione meccanica attuata da appositi macchinari: il metallo è separato per primo generalmente con un magnete; il vetro è separato all'interno di cilindri rotanti forati che, ruotando attorno al proprio asse, selezionano i pezzi di vetro lasciandoli cadere all'esterno.
Successivamente gli scarti di diversa natura (sfalci, ramaglie, etc.) possedendo, consistenza, pezzatura e umidità differenti, devono opportunamente essere miscelati e fra loro e triturati per garantire l'omogeneità del prodotto da compostare e naturalmente garantire che l'alternanza interna materiali più o meno voluminosi garantisca un'adeguata porosità, necessaria al passaggio dell'aria. Ciò viene attuato mediante appositi trituratori-miscelatori a coclee, fissi o azionati mediante forza motrice di un trattore. La pezzatura finale ottimale del materiale è di 1–7 cm di diametro.
Fase iniziale Il materiale viene quindi depositato in una grande vasca a pianta rettangolare di cemento coperta (o talvolta in un semplice capannone) dove sul fondo sono presenti griglie per il riciclo del percolato (chiamato anche colaticcio) e bocche di aerazione, attraverso bracci meccanici o coclee meccaniche è possibile mescolare periodicamente la massa e garantire un trattamento omogeneo. La fase iniziale ha una durata che, a seconda dell'ottimalità delle condizioni e dalle quantità di materiali da compostare, va da pochi giorni ad una-due settimane; è attivata dallo sviluppo e dall'attività di decomposizione della sostanza organica da parte di batteri eterotrofi aerobi. Si definisce anche fase mesofila poiché i batteri che operano questa fase vivono a temperature intermedie (18-45 °C). In questa fase gran parte delle sostanze organiche più semplici come carboidrati, lipidi, proteine viene trasformata in acqua, calore e CO2. Ed il calore è elemento importante in quanto è proprio l'innalzamento progressivo della temperatura provocato dall'attività metabolica dei batteri mesofili a portare alla scomparsa di questi batteri e l'elezione di quelle popolazioni batteriche più resistenti, innescando la fase termofila.
Fase termofila In questa fase che può durare vari mesi si sviluppano popolazioni di batteri eterotrofi ma soprattutto autotrofi e Batteri autotrofi facoltativi termofili (come il Bacillus stearothermophilus) e termofili estremi cioè capaci di vivere a temperature elevate (50-70 °C fino al massimo a 90 °C). La presenza di batteri autotrofi va giustificata con il fatto che gran parte delle sostanze organiche utilizzabili dai batteri già presenti nella massa è stata consumata, e questa condizione seleziona le popolazioni in grado di sfruttare sostanze chimiche come l'idrogeno per la produzione di energia necessaria a fissare l'anidride carbonica presente in composti energetici (batteri chemioautotrofi) come l'Hydrogenobacter ed il Bacillus shlegelli. Osservando il cumulo in questa fase è possibile osservare grandi nubi di vapore che si innalzano e una temperatura che oscilla intorno ai 70 °C. L'elevata temperatura comporta anche un'elevata evaporazione di acqua. La mancanza d'acqua diventa pressione selettiva che porta ad una rapida scomparsa dei batteri e quindi porta al termine della fase termofila.
Fase di maturazione La bassa umidità favorisce la crescita e diffusione di funghi (attinomiceti ed altri) che si erano propagati temporalmente per sporulazione al momento dell'innalzamento della temperatura. Questi funghi attueranno mediante l'emissione di specifici enzimi una progressiva, anche se incompleta, degradazione delle sostanze più complesse come la cellulosa, la lignina e le emicellulose (funghi)
Nelle tre fasi precedenti, frequenti sono i rivoltamenti del cumulo che consentono mediante la disgregazione del materiale il ripristino della porosità, e l'omogeneità del trattamento a tutta la massa.
Raffinazione Il compost ora prodotto può essere utilizzato tal quale o vagliato mediante appositi setacci meccanici con maglia vagliante da 6–10 mm o 15–20 mm. Questo permette di eliminare una parte di eventuali corpi estranei come plastiche e vetri (nel caso di compost da RSU) e di eliminare parti legnose indecomposte.
Tipi di compostaggio
Esistono diverse modalità di realizzazione del trattamento di compostaggio.
Compostaggio in cumuli periodicamente rivoltati