Ocena wartości nawozowej kompostu keratynowego uzyskanego z udziałem szczepionki mikroorganizmów Anna Rodziewicz, Wojciech Łaba, Justyna Sobolczyk, Anna Choińska Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności Wskaźniki dojrzałości Stosunek węgla org. do azotu ogółem Wskaźnik rozp. węgla Wskaźnik utl. mineralnych form azotu Wskaźnik humifikacji HR1 C org /N og C w /C org ·100 N-NH 4 / N-NO 3 C kh /C kf Kompost badawczy2,483,682,561,87 Kompost kontrolny7,003,233,431,70 Wskaźniki dojrzałości Wariant kompostu badawczego Stosunek węgla org. do azotu ogółem Wskaźnik rozp. węgla Wskaźnik utl. mineralnych form azotu Wskaźnik humifikacji HR1 Metoda kompostowania Rozdrobnienie pierza C org /N og C w /C org ·100 N-NH 4 / N-NO 3 C kh /C kf Statyczna-2,481,102,571,88 Statyczna+10,170,900,362,87 Obrotowa-8,811,270,362,99 Obrotowa+6,901,100,241,24 Wstęp Do głównych odpadów przetwórstwa drobiowego należą pióra, których budulcem jest keratyna – białko włókienkowe o wyjątkowej odporności na biodegradację. Zdolność do rozkładu keratyny jest cechą szczególną pewnej grupy grzybów strzępkowych, promieniowców oraz bakterii, głównie z rodzaju Bacillus. Keratynolityczny potencjał mikroorganizmów może być wykorzystany do biodegradacji odpadów keratynowych na drodze kompostowania, co stanowić może tanią, łatwo dostępną i neutralną dla środowiska metodę ich utylizacji. Dodatkowo, uzyskane komposty mogą być wykorzystane jako cenny nawóz organiczny. Celem badań było określenie wpływu zastosowania szczepionki keratynolitycznych bakterii B. subtilis P22 oraz wpływu metody kompostowania piór kurzych na wartość nawozową kompostu świeżego, uzyskanego w ciągu 70 dni procesu. Materiały i metodyka Kompostowanie Skład materiału kompostowego: poubojowe pióra kurze w mieszaninie z trocinami drzewnymi i pyłem węgla brunatnego, w proporcji 2:1:1; wyjściowy stosunek C:N = 23:1 Metody kompostowania: 1.W bioreaktorze statycznym, zamkniętym, o poj. 200 dm 3 ; napowietrzanie wymuszone 30 m 3 /d 2.W bioreaktorze obrotowym, zamkniętym, o poj. 200 dm 3 ; mieszanie ciągłe 8 obr./min; napowietrzanie wymuszone 30 m 3 /d Czas kompostowania: 70 dni Dwukrotna inokulacja szczepionką bakteryjną: w dobie 1. i 27. Inokulum bakteryjne: mezofilne, przetrwalnikujące laseczki Bacillus subtilis P22, namnożone w bioreaktorze mieszadłowym AK10, w podłożu o składzie: serwatka deminer. w proszku (3%), skrobia hydrolizat (3%), zarodki pszenne (3%). 10-godzinną hodowlę o gęstości kom/cm 3 wprowadzano do kompostu w ilości 7% jego masy. Metody analityczne Azot ogólny N og metodą Kjeldahla; w aparacie Büchi azot amonowi i azotanowy (N-NH 4 i N-NO 3 ) w ekstraktach wodnych (1:10) spektrofotometrycznie; siarka ogólna (S og ) w aparacie CS-MAT, węgiel organiczny (C org ) oksydymetrycznie z K 2 Cr 2 O 7 ; zawartość węgla poszczególnych grup związków organicznych metodą analizy frakcjonowanej wg Stevensona oraz Adaniego i wsp.: C w - węgiel wodnorozpuszczalny; C k - węgiel rozp. w kwasie (białka, hemicelulozy, kw. fulwowe); C bit - związki z grupy bitumin; C cel - celuloza; C r - węgiel resztkowy; C kh - kwasy huminowe; C kf - kwasy fulwowe. Aktywność enzymów proteolitycznych w masie kompostowej oznaczano względem kazeiny według metody Ladd i Butler. Aktywność dehydrogenaz oznaczano przy użyciu TTC, według Casida i wsp. Porównanie zawartości poszczególnych frakcji węgla w kompoście zaszczepionym i kontrolnym Wpływ zastosowania szczepionki B. subtilis P22 na wartość nawozową kompostu uzyskanego metodą statyczną Wpływ metody kompostowania i rozdrobnienia substratu na wartość nawozową produktu 1.Metoda statyczna,pióra nie rozdrobnione SNR 2.Metoda statyczna pióra rozdrobnione SR 3.Metoda dynamiczna, pióra nie rozdrobnione ONR 4.Metoda dynamiczna, pióra rozdrobnione OR Wpływ metody kompostowania i rozdrobnienia substratu na wartość nawozową produktu 1.Metoda statyczna,pióra nie rozdrobnione SNR 2.Metoda statyczna pióra rozdrobnione SR 3.Metoda dynamiczna, pióra nie rozdrobnione ONR 4.Metoda dynamiczna, pióra rozdrobnione OR Zawartość węgla, azotu ogólnego i siarki w kompoście zaszczepionym i kontrolnym Zawartość wybranych składników po zakończeniu kompostowania w różnych wariantach, z udziałem szczepionki B. subtilis P22 Ckh; Ckf Aktywność proteaz i dehydrogenaz po 70 dobach kompostowania w rożnych wariantach Wnioski 1.Zastosowanie szczepionki keratynolitycznych bakterii B. subtilis P22 do kompostowania piór odpadowych spowodowało przyspieszoną biodegradację keratyny, uwidocznioną w niższej zawartości węgla organicznego oraz przyroście azotu oraz siarki, będących produktami proteolitycznego rozkładu keratyny. 2.Skład kompostu uzyskanego ze szczepionką B. subtilis P22 miał korzystniejszy skład ze względu na obniżenie udziału frakcji węgla org., celulozy i bitumin oraz wzrost zawartości węgla rdzeniowych kwasów huminowych i fulwowych. 3.Wyższa wartość nawozowa kompostu inokulowanego została potwierdzona wybranymi wskaźnikami dojrzałości. 4.Zastosowanie metody obrotowej w intensywnej fazie kompostowania z udziałem szczepionki bakteryjej powodowało przyspieszony rozkład trudno degradowalnej keratyny, a jednocześnie korzystne zmiany wskaźników dojrzałości. 5.Wstępne rozdrobnienie piór kompostowanych metodą statyczną przybliżało uzyskany produkt do uzyskanego metodą obrotową bez rozdrobnienia materiału. 6.Uzyskany w badaniach produkt kompostowania, zwłaszcza otrzymany metodą dynamiczną, stanowi stabilny kompost świeży o zaawansowanej dojrzałości i wartości nawozowej, gotowy do fazy dojrzewania. Wnioski 1.Zastosowanie szczepionki keratynolitycznych bakterii B. subtilis P22 do kompostowania piór odpadowych spowodowało przyspieszoną biodegradację keratyny, uwidocznioną w niższej zawartości węgla organicznego oraz przyroście azotu oraz siarki, będących produktami proteolitycznego rozkładu keratyny. 2.Skład kompostu uzyskanego ze szczepionką B. subtilis P22 miał korzystniejszy skład ze względu na obniżenie udziału frakcji węgla org., celulozy i bitumin oraz wzrost zawartości węgla rdzeniowych kwasów huminowych i fulwowych. 3.Wyższa wartość nawozowa kompostu inokulowanego została potwierdzona wybranymi wskaźnikami dojrzałości. 4.Zastosowanie metody obrotowej w intensywnej fazie kompostowania z udziałem szczepionki bakteryjej powodowało przyspieszony rozkład trudno degradowalnej keratyny, a jednocześnie korzystne zmiany wskaźników dojrzałości. 5.Wstępne rozdrobnienie piór kompostowanych metodą statyczną przybliżało uzyskany produkt do uzyskanego metodą obrotową bez rozdrobnienia materiału. 6.Uzyskany w badaniach produkt kompostowania, zwłaszcza otrzymany metodą dynamiczną, stanowi stabilny kompost świeży o zaawansowanej dojrzałości i wartości nawozowej, gotowy do fazy dojrzewania. Badania finansowane w ramach grantu rozwojowego NCBiR NR ,