Bilancio dei nutrienti e del carbonio nel processo di compostaggio

Composting is a biological maturation process of the organic matter, which happens under aerobic conditions, and it is used in order to obtain a stabilized product, both under the biological and the agronomical point of view. The composting process is divided in two main phases: the high rate phase, which is characterized by termophilic conditions, and the curing phase, which is a mesophilic process. The two different phases are mainly differentiated by the temperature variations, which are one of the most important parameters of the composting process. There are other important composting parameters, among which: the C/N ratio, the pH level and its variations, the O2 content, the moisture content and the mass porosity. There are several composting techniques, which differ according to the type of implant, the aeration system and the organic material used for composting. The most common composting strategy is the windrow composting system. The windrows can be manage with different techniques, the most important ones are: the windrow turning system, the forced aeration system and the covering systems (with porous tarpaulins made of different materials). Composting systems produce several advantages as, for example, pathogenic microorganisms elimination, inactivation of weed seeds, reduction of bad smell emission, nutrient elements stabilization, organic matter stabilization. There are also some disadvantages, the most important one is the nutritive elements loss during composting. The losses of N (20-77%), P (1,8-2,4%), and K (8,2-15,5%), which occur during composting, are especially important for the fertilizer value of the final compost. The N losses mostly occur by volatilization of NH3, the P and K losses, instead, are due to leaching and runoff. There are also important losses of total mass and C (27-57%) during the process. The C losses are prevalently due to volatilization of CO2. Nutrient losses are influenced by multiple factors, specially by composting techniques (turning frequency, covering etc.) and chemical and physical characteristics of the composting mass (C/N ratio, pH, moisture content, porosity etc.). Paying attention to those factors and maintaining the composting parameters in the optimal range is very important, in order to reduce the total losses.

Il compostaggio è un processo di maturazione biologica controllata, in ambiente aerobico, della sostanza organica, finalizzato all'ottenimento un ammendante organico stabilizzato, ovvero che ha raggiunto la maturità biologica, che consiste in un sostanziale rallentamento dell'attività microbica, e agronomica, cioè l'assenza di sostanze ad attività fitotossica. Il processo si articola in due fasi principali: una fase di degradazione termofila (high rate phase) e una fase di maturazione mesofila prolungata (curing phase). Le due fasi sono distinte, principalmente, dal diverso andamento della temperatura, che è il più importante parametro di monitoraggio del processo. Vi sono, inoltre, altri importanti parametri di monitoraggio, tra questi: il rapporto C/N, il grado di pH e le sue variazioni , la disponibilità di O2, l'umidità e la porosità del substrato. Le tecniche di compostaggio sono numerose e si diversificano in base alla tipologia d'impianto, al sistema di aerazione e alla matrice organica impiegata. Tra le varie strategie di compostaggio, la più impiegata è quella del compostaggio in cumulo. Il cumulo può essere gestito con diverse tecniche, tra queste rivestono una particolare importanza: il rivoltamento meccanico, l'aerazione forzata e le tecniche di copertura del cumulo (con teli di diversi materiali). L'impiego di tecniche di compostaggio presenta diversi vantaggi, come, ad esempio, l'eliminazione di patogeni, l'inattivazione dei semi di infestanti, la ridotta produzione di sostanze fitotossiche, la riduzione degli odori molesti, la stabilizzazione dei nutrienti e della sostanza organica e la maggiore manovrabilità del prodotto finale ( dovuto alla riduzione del peso e del volume durante il processo). Ciononostante vi sono anche degli svantaggi, il più rilevante dei quali è la perdita di elementi nutrivi durante il processo. Particolarmente rilevanti, dal punto di vista del valore fertilizzante, sono le perdite di N (20-77%), di P (1,8-2,4%) e di K (8,2-15,5%). Le perdite di N avvengono prevalentemente per volatilizzazione della forma ammoniacale, mentre le perdite di P e K sono imputabili all'effetto della lisciviazione e del ruscellamento. Si verificano, inoltre, importanti perdite di sostanza secca e di carbonio (27-57%). Le perdite di carbonio sono prevalentemente dovute all'emissione di CO2. Le perdite di nutrienti sono influenzate da diversi fattori, in particolare dalle tecniche di compostaggio impiegate (frequenza di rivoltamento, copertura, compattamento etc.) e dalle caratteristiche chimiche e fisiche iniziali della matrice compostata (rapporto C/N, pH, umidità, porosità etc.). Al fine di ridurre le perdite di nutrienti durante il processo è, quindi, necessario porre una particolare attenzione a questi aspetti e cercare di mantenere i parametri entro i valori ottimali.