Компостирование и вермикомпостирование

Компостирование — не захоронение отходов, а выращивание плотной смешанной микробной культуры на твёрдом субстрате, ведущееся достаточно близко к границам устойчивости, чтобы быть быстрым, и достаточно далеко от них, чтобы оставаться аэробным. Организм, который делает работу, — не один вид, а сукцессия, и вся инженерная задача в том, чтобы сукцессия не останавливалась.

Термофильный двигатель

Первыми субстрат заселяют мезофильные микробы, потребляющие растворимые фракции — сахара, аминокислоты, крахмал. Их дыхание экзотермично, а большая влажная куча отдаёт тепло медленно, поэтому куча разогревает себя сама; температура здесь не входной параметр, а симптом — показание скорости метаболизма. За потолком мезофилов эстафету принимает термофильное сообщество, и на пике кривой компостирование выполняет вторую работу: при термофильных температурах большинство растительных и животных патогенов не может размножаться и в считанные дни погибает. Куча пастеризует себя сама — санация оплачена метаболизмом разложения, и этим свойством не обладает ни один холодный процесс. Когда кислород кончается, карманы субстрата уходят в анаэробное брожение, и запах летучих жирных кислот и восстановленных соединений серы — буквально показание прибора: аэрация отстала от потребления.

Рабочее окно

Скоростью правят два соотношения. Отношение углерода к азоту задаёт баланс между притоком энергии и строительным материалом микробной биомассы: при избытке углерода сообщество голодает по азоту, растёт медленно, и куча стоит холодной; при избытке азота излишек уходит с аммиаком — потеря питания, заодно и запах. Классическое окно — около двадцати пяти–тридцати частей углерода на часть азота, оттого рецептуры смешивают богатые азотом отходы с древесным рыхлым наполнителем. Влага — второй регулятор и более капризный, потому что тянет в обе стороны: микробы живут в водных плёнках на поверхности частиц, но вода заполняет поры, по которым идёт кислород, а в воде кислород диффундирует примерно в десять тысяч раз медленнее, чем в воздухе. Рабочая величина — заполненная воздухом пористость, а не одна лишь влажность; в этом настоящая функция щепы и соломы: они конструкционны — держат поры открытыми, разлагаясь куда медленнее окружающего сырья.

Что черви добавляют и чего не могут

Вермикомпостирование заменяет часть микробной сукцессии навозными дождевыми червями вроде Eisenia fetida. Черви разлагают субстрат не столько собственным метаболизмом, сколько прогоном через кишку, работающую как компактный биореактор: выедание отбирает быстрорастущие бактерии, слизь и копролиты создают свежие поверхности, а фрагменты выходят с минералами в доступных растениям формах и куда более плотной микробной популяцией, чем вошли. Продукт — именно это обогащение, а не одно червячное пищеварение. Но червь — мезофильное животное, и это задаёт жёсткие пределы. Он не переживает термофильную фазу, поэтому свежий материал сначала должен пройти предкомпостирование: санация — в горячей стадии, доводка — в червячной гряде. От аммиака и солей несозревшего азотистого сырья червя обжигает. Обеззараживать он не может: без термофильных температур патогены проходят насквозь или выживают. И пропускная способность ограничена биомассой червей, оттого вермикомпостирование — стадия доводки частично переработанного материала, а не конкурент горячего компостирования в начале линии.