Principe de la fermentation du compost organique

1. Vue d'ensemble

Tout type de production de compost organique qualifié de haute qualité doit passer par le processus de fermentation du compostage.Le compostage est un processus dans lequel la matière organique est dégradée et stabilisée par des micro-organismes dans certaines conditions pour produire un produit adapté à l'utilisation des terres.

Le compostage, une méthode ancienne et simple de traitement des déchets organiques et de fabrication d'engrais, a attiré beaucoup d'attention dans de nombreux pays en raison de son importance écologique, il apporte également des avantages à la production agricole.Il a été rapporté que les maladies transmises par le sol peuvent être contrôlées en utilisant du compost décomposé comme lit de semence.Après l'étape à haute température du processus de compostage, le nombre de bactéries antagonistes peut atteindre un niveau très élevé, il n'est pas facile à décomposer, stable et facile à absorber par les cultures.Pendant ce temps, l'action des micro-organismes peut réduire la toxicité des métaux lourds dans une certaine plage.On constate que le compostage est un moyen simple et efficace de produire des engrais bio-organiques, bénéfiques pour le développement de l'agriculture écologique. 

Pourquoi le compost fonctionne-t-il ainsi ?Voici une description plus détaillée des principes du compostage :

 2. Principe de la fermentation du compost organique

2.1 Conversion de la matière organique lors du compostage

La transformation de la matière organique du compost sous l'action des micro-organismes peut se résumer en deux processus : l'un est la minéralisation de la matière organique, c'est-à-dire la décomposition de la matière organique complexe en substances simples, l'autre est le processus d'humification de la matière organique, c'est-à-dire la décomposition et la synthèse de la matière organique pour produire de l'humus organique spécial plus complexe.Les deux processus se déroulent en même temps mais en sens inverse.Dans des conditions différentes, l'intensité de chaque processus est différente.

2.1.1 Minéralisation de la matière organique

• Décomposition de la matière organique sans azote

Les composés polysaccharidiques (amidon, cellulose, hémicellulose) sont d'abord hydrolysés en monosaccharides par des enzymes hydrolytiques sécrétées par des micro-organismes.Les produits intermédiaires tels que l'alcool, l'acide acétique et l'acide oxalique n'étaient pas faciles à accumuler et formaient finalement du CO₂ et du H₂O et libéraient beaucoup d'énergie thermique.Si la ventilation est mauvaise, sous l'action du microbe, le monosaccharide se décomposera lentement, produira moins de chaleur et accumulera des produits intermédiaires, des acides organiques.Sous la condition de micro-organismes repoussant les gaz, des substances réductrices telles que CH₄ et H₂ peuvent être produites.

• Décomposition à partir de matières organiques contenant de l'azote

La matière organique contenant de l'azote dans le compost comprend des protéines, des acides aminés, des alcaloïdes, du houmous, etc.À l'exception de l'humus, la plupart se décomposent facilement.Par exemple, une protéine, sous l'action d'une protéase sécrétée par le micro-organisme, se dégrade pas à pas, produit divers acides aminés, puis forme respectivement par ammoniation et nitration du sel et du nitrate d'ammonium, qui peuvent être absorbés et utilisés par les plantes.

• Transformation des composés organiques phosphorés en compost

Sous l'action de divers micro-organismes saprophytes, se forme de l'acide phosphorique, qui devient un nutriment que les plantes peuvent absorber et utiliser.

• Conversion de la matière organique soufrée

Matière organique soufrée dans le compost, grâce au rôle des micro-organismes pour produire du sulfure d'hydrogène.Le sulfure d'hydrogène s'accumule facilement dans l'environnement des gaz qui n'aiment pas, et il peut être toxique pour les plantes et les micro-organismes.Mais dans des conditions bien ventilées, le sulfure d'hydrogène est oxydé en acide sulfurique sous l'action des bactéries soufrées et réagit avec la base du compost pour former du sulfate, qui non seulement élimine la toxicité du sulfure d'hydrogène, mais devient des nutriments soufrés que les plantes peuvent absorber.Dans des conditions de mauvaise ventilation, la sulfatation s'est produite, ce qui a provoqué la perte de H₂S et empoisonné la plante.Dans le processus de fermentation du compost, l'aération du compost peut être améliorée en retournant régulièrement le compost, de sorte que l'anti-sulfuration peut être éliminée.

• Conversion des lipides et des composés organiques aromatiques

Comme le tanin et la résine, est complexe et lent à se décomposer, et les produits finaux sont également du CO₂ et de l'eau La lignine est un composé organique stable contenant des matières végétales (telles que l'écorce, la sciure de bois, etc.) dans le compostage.Il est très difficile à décomposer en raison de sa structure complexe et de son noyau aromatique.Sous condition d'une bonne ventilation, le noyau aromatique peut être transformé en composés quinoïdes par l'action des champignons et des actinomycètes, qui est l'une des matières premières pour la resynthèse de l'humus.Bien entendu, ces substances continueront à être décomposées sous certaines conditions.

En résumé, la minéralisation de la matière organique compostée peut fournir des nutriments à action rapide pour les cultures et les micro-organismes, fournir de l'énergie pour les activités microbiennes et préparer des matériaux de base pour l'humification de la matière organique compostée.Lorsque le compostage est dominé par des micro-organismes aérobies, la matière organique se minéralise rapidement pour produire plus de dioxyde de carbone, d'eau et d'autres nutriments, se décompose rapidement et complètement et libère beaucoup d'énergie thermique La décomposition de la matière organique est lente et souvent incomplète, libérant moins l'énergie calorifique, et les produits de décomposition sont en plus des éléments nutritifs des plantes, il est facile d'accumuler des acides organiques et des substances réductrices telles que CH₄, H₂S, PH₃, H₂, etc. .Le déversement du compost pendant la fermentation a donc également pour but de modifier le type d'activité microbienne pour éliminer les substances nocives.

2.1.2 Humification de la matière organique

Il existe de nombreuses théories sur la formation de l'humus, qui peut être grossièrement divisée en deux étapes : la première étape, lorsque les résidus organiques se décomposent pour former les matières premières qui composent les molécules d'humus, dans la deuxième étape, le polyphénol est oxydé en quinone par la polyphénol oxydase sécrétée par le micro-organisme, puis la quinone est condensée avec un acide aminé ou un peptide pour former un monomère d'humus.Parce que le phénol, la quinine, la variété d'acides aminés, la condensation mutuelle n'est pas la même, la formation de monomère d'humus est également diversifiée.Dans des conditions différentes, ces monomères se condensent davantage pour former des molécules de différentes tailles.

2.2 Conversion des métaux lourds lors du compostage

La boue municipale est l'une des meilleures matières premières pour le compostage et la fermentation car elle contient des nutriments riches et de la matière organique pour la croissance des cultures.Mais les boues municipales contiennent souvent des métaux lourds, ces métaux lourds désignent généralement le mercure, le chrome, le cadmium, le plomb, l'arsenic, etc.Les micro-organismes, en particulier les bactéries et les champignons, jouent un rôle important dans la biotransformation des métaux lourds.Bien que certains micro-organismes puissent modifier la présence de métaux lourds dans l'environnement, rendre les produits chimiques plus toxiques et causer de graves problèmes environnementaux, ou concentrer les métaux lourds et s'accumuler dans la chaîne alimentaire.Mais certains microbes peuvent aider à améliorer l'environnement en éliminant les métaux lourds de l'environnement par des actions directes et indirectes.La transformation microbienne du HG comprend trois aspects, à savoir la méthylation du mercure inorganique (Hg₂+), la réduction du mercure inorganique (Hg₂+) en HG0, la décomposition et la réduction du méthylmercure et d'autres composés organiques du mercure en HG0.Ces micro-organismes capables de convertir le mercure inorganique et organique en mercure élémentaire sont appelés micro-organismes résistants au mercure.Bien que les micro-organismes ne puissent pas dégrader les métaux lourds, ils peuvent réduire la toxicité des métaux lourds en contrôlant leur voie de transformation.

2.3 Processus de compostage et de fermentation

Le compostage est une forme de stabilisation des déchets, mais il nécessite une humidité particulière, des conditions d'aération et des micro-organismes pour produire la bonne température.On pense que la température est supérieure à 45 ° C (environ 113 degrés Fahrenheit), ce qui la maintient suffisamment élevée pour inactiver les agents pathogènes et tuer les graines de mauvaises herbes.Le taux de décomposition de la matière organique résiduelle après un compostage raisonnable est faible, relativement stable et facile à absorber par les plantes.L'odeur peut être considérablement réduite après le compostage.

Le processus de compostage implique de nombreux types de micro-organismes différents.En raison du changement des matières premières et des conditions, la quantité de divers micro-organismes change également constamment, de sorte qu'aucun micro-organisme ne domine toujours le processus de compostage.Chaque environnement a sa communauté microbienne spécifique et la diversité microbienne permet au compostage d'éviter l'effondrement du système même lorsque les conditions externes changent.

Le processus de compostage est principalement effectué par des micro-organismes, qui constituent le corps principal de la fermentation du compostage.Les microbes impliqués dans le compostage proviennent de deux sources : un grand nombre de microbes déjà présents dans les déchets organiques et un inoculum microbien artificiel.Dans certaines conditions, ces souches ont une forte capacité à décomposer certains déchets organiques et présentent les caractéristiques d'une forte activité, d'une propagation rapide et d'une décomposition rapide de la matière organique, ce qui peut accélérer le processus de compostage, raccourcir le temps de réaction du compostage.

Le compostage est généralement divisé en deux types de compostage aérobie et de compostage anaérobie.Le compostage aérobie est le processus de décomposition des matières organiques dans des conditions aérobies, et ses produits métaboliques sont principalement le dioxyde de carbone, l'eau et la chaleur ;le compostage anaérobie est le processus de décomposition des matières organiques dans des conditions anaérobies, les métabolites finaux de la décomposition anaérobie sont le méthane, le dioxyde de carbone et de nombreux intermédiaires de faible poids moléculaire, tels que les acides organiques.

Les principales espèces microbiennes impliquées dans le processus de compostage sont les bactéries, les champignons et les actinomycètes.Ces trois types de micro-organismes ont tous des bactéries mésophiles et des bactéries hyperthermophiles.

Au cours du processus de compostage, la population microbienne a changé alternativement comme suit : les communautés microbiennes de basse et moyenne température sont devenues des communautés microbiennes de moyenne et haute température, et les communautés microbiennes de moyenne et haute température sont devenues la communauté microbienne de moyenne et basse température.Avec l'allongement du temps de compostage, les bactéries ont progressivement diminué, les actinomycètes ont progressivement augmenté et les moisissures et levures à la fin du compostage ont considérablement diminué.

Le processus de fermentation du compost organique peut être simplement divisé en quatre étapes :

2.3.1 Pendant la phase de chauffage

Au cours de la phase initiale du compostage, les micro-organismes présents dans le compost sont principalement de température modérée et de bonne atmosphère, dont les plus courants sont les bactéries non spores, les bactéries spores et les moisissures.Ils démarrent le processus de fermentation du compost et décomposent vigoureusement les matières organiques (telles que le sucre simple, l'amidon, les protéines, etc.) dans des conditions de bonne atmosphère, produisant beaucoup de chaleur et augmentant continuellement la température du compost, la montée de environ 20 ° C (environ 68 degrés Fahrenheit) à 40 ° C (environ 104 degrés Fahrenheit) est appelé le stade fébrile ou le stade de température intermédiaire.

2.3.2 Pendant les températures élevées

Les micro-organismes chauds prennent progressivement le relais des espèces chaudes et la température continue d'augmenter, généralement au-dessus de 50 ° C (environ 122 degrés Fahrenheit) en quelques jours, dans la phase à haute température.Au stade de haute température, les actinomycètes de la bonne chaleur et le champignon de la bonne chaleur deviennent les espèces principales.Ils décomposent les matières organiques complexes du compost, telles que la cellulose, l'hémicellulose, la pectine, etc.La chaleur s'accumule et la température du compost monte à 60 °C (environ 140 degrés Fahrenheit), ce qui est très important pour accélérer le processus de compostage.Compostage inapproprié du compost, seulement une très courte période à haute température, ou pas de température élevée, et donc une maturité très lente, dans une demi-année ou plus, la période n'est pas à moitié mûre.

2.3.3 Pendant la phase de refroidissement

Après une certaine période pendant la phase à haute température, la plupart des substances de cellulose, d'hémicellulose et de pectine ont été décomposées, laissant derrière elles des composants complexes difficiles à décomposer (par exemple, la lignine) et de l'humus nouvellement formé, l'activité des micro-organismes a diminué et la température a progressivement diminué.Lorsque la température descend en dessous de 40 ° C (environ 104 degrés Fahrenheit), les micro-organismes mésophiles deviennent l'espèce dominante

Si l'étape de refroidissement intervient tôt, les conditions de compostage ne sont pas idéales et la décomposition des matières végétales n'est pas suffisante.A ce stade on peut retourner le tas, un tas de mélange de matériaux, de sorte qu'il produise un deuxième chauffage, chauffage, pour favoriser le compostage.

2.3.4 Maturité et stade de conservation des engrais

Après le compostage, le volume diminue et la température du compost descend un peu au-dessus de la température de l'air, puis le compost doit être bien pressé, ce qui entraîne un état anaérobie et affaiblit la minéralisation de la matière organique, pour garder l'engrais.

En bref, le processus de fermentation du compost organique est le processus de métabolisme et de reproduction microbiens.Le processus du métabolisme microbien est le processus de décomposition de la matière organique.La décomposition de la matière organique produit de l'énergie, qui entraîne le processus de compostage, augmente la température et assèche le substrat humide.

 
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