Mətbəx tullantıları yüksək rütubət, yağ, duz və üzvi maddə tərkibinə görə idarə olunması çətin tullantı növüdür. Lakin düzgün bioloji proseslərlə komposta, üzvi gübrəyə və ya başqa dəyərli məhsullara çevrilə bilər.

Bu preprint tədqiqat mətbəx tullantılarının bioloji qurutma-kompostlaşdırma prosesində dörd fərqli kompozit mikrob inokulyantının təsirini müqayisə edir. Kompozit mikrob inokulyantı birdən çox faydalı mikroorqanizmin birlikdə istifadə edildiyi qarışıq deməkdir. Tədqiqatçılar xüsusilə özlərinin hazırladığı WH2 adlı qarışığı üç kommersiya inokulyantı və nəzarət qrupu ilə müqayisə ediblər.

Nəticələrə görə WH2 rütubətin uzaqlaşdırılması, üzvi maddənin parçalanması, kompostun yetişkənliyi və azotun saxlanması baxımından güclü performans göstərib. Tədqiqatın mikrob analizləri WH2-nin Lactobacillus, Bacillus və Saccharomonospora kimi müxtəlif mərhələlərdə təsirli ola biləcək bakteriya qruplarını zənginləşdirdiyini və azot itkisi ilə əlaqəli bəzi denitrifikasiya göstəricilərini zəiflədə biləcəyini düşündürür.

Problem Nədir?

Mətbəx tullantıları şəhər tullantıları içində getdikcə daha böyük pay tutur. Bu tullantıların tərkibində zülal, yağ, karbohidrat və lif kimi dəyərli üzvi komponentlər var. Bu baxımdan mətbəx tullantısı yalnız “zibil” deyil, düzgün emal edildikdə geri qazanıla bilən bioloji resursdur.

Lakin mətbəx tullantılarını idarə etmək asan deyil. Onlar adətən yüksək rütubətli olur, tez xarab olur, pis qoxu yarada və daşınma/emal xərclərini artıra bilər. Bundan əlavə, kompostlaşdırma prosesində azot itkisi baş verə bilər. Azot kompostun gübrə dəyəri baxımından vacib qida elementidir; proses zamanı ammonyak və ya azotlu qazlar şəklində itirilərsə həm məhsulun keyfiyyəti azalır, həm də ətraf mühitə təsir arta bilər.

Kompostlaşdırmanı sürətləndirmək və daha keyfiyyətli məhsul əldə etmək üçün mikrob inokulyantlarından istifadə oluna bilər. Lakin burada vacib sual yaranır:

Mikrob qarışıqları yalnız kompostlaşdırmanı sürətləndirir, yoxsa mikrob icmasının quruluşunu dəyişdirərək azotun sistemdə saxlanmasına da kömək edir?

Bu tədqiqat xüsusilə bu mexanizmi anlamağa çalışır.

Metod Nə Təklif Edir?

Tədqiqat mətbəx tullantısı ilə yonqarın qarışdırıldığı 10 günlük bioloji qurutma-kompostlaşdırma prosesi üzərində qurulub.

Bioloji qurutma-kompostlaşdırmanı iki mərhələdə düşünmək olar:

Birinci mərhələdə mikroorqanizmlərin üzvi maddəni parçalayarkən yaratdığı istilik rütubətin uzaqlaşdırılmasına kömək edir. Bu proses bioloji qurutma kimi qiymətləndirilə bilər.

İkinci mərhələdə üzvi maddənin daha sabit və bitkilər üçün daha təhlükəsiz hala gəlməsi üçün kompostlaşdırma/sabitləşdirmə davam edir.

Tədqiqatçılar beş qrup yaradıb:

• CK: Mikrob inokulyantı əlavə edilməyən nəzarət qrupu
• A1: VJ adlı inokulyant
• A2: WH2 adlı özlərinin hazırladığı inokulyant
• A3: VT1000 adlı kommersiya inokulyantı
• A4: SKH adlı kommersiya inokulyantı

WH2 qarışığının tərkibində Saccharomyces cerevisiae, Bacillus licheniformis, Geobacillus thermoglucosidasius, Bacillus thermoamylovorans və Ureibacillus suwonensis kimi mikroorqanizmlər var.

Təcrübədə temperatur, rütubət, pH, elektrik keçiriciliyi, ümumi azot, ümumi karbon, ammonium azotu, nitrat azotu, nitrit azotu və toxum cücərmə indeksi ölçülüb. Bundan əlavə, 16S rRNA ardıcıllama üsulu ilə bakterial icma quruluşu araşdırılıb.

Mikrob icmalarının necə formalaşdığını anlamaq üçün neytral icma modeli, null model təhlilləri, şəbəkə təhlili, FAPROTAX və PICRUSt2 kimi bioinformatik proqnoz vasitələrindən istifadə olunub.

Formullar Nəyi İzah Edir?

Bu tədqiqat sıx riyazi formullardan çox proses verilənləri və mikrob icması modelləşdirmələri üzərində qurulub.

Ən vacib anlayışlardan biri β-NTI dəyəridir. Bu dəyər mikrob icmasındakı dəyişikliyin daha çox təsadüfi proseslərlə, yoxsa ətraf mühit seçimi kimi müəyyənedici proseslərlə formalaşdığını anlamaq üçün istifadə olunur.

Sadə şəkildə:

• |β-NTI| < 2 olduqda icma dəyişikliyində təsadüfi proseslərin daha üstün olduğu qəbul edilir.
• |β-NTI| > 2 olduqda isə müəyyənedici, yəni deterministik proseslərin daha üstün olduğu düşünülür.

Bu tədqiqatda bütün qruplarda təsadüfi proseslər vacib görünür, lakin WH2 qrupunda bu töhfə ən yüksək səviyyəyə çatıb. Bu, WH2-nin mikrob icmasının daha dinamik şəkildə yenidən qurulmasına kömək etmiş ola biləcəyi deməkdir.

Digər vacib anlayış NH4+/NO3− nisbətidir. Kompostun yetişkənliyi qiymətləndirilərkən ammoniumun nitrata nisbətən çox olması prosesin tam sabitləşmədiyini göstərə bilər. Tədqiqatda yetişmiş kompost üçün bu nisbətin aşağı olması müsbət qəbul edilib. WH2 qrupunda bu nisbət ən aşağı dəyərlərdən birinə çataraq yetişkənlik baxımından müsbət siqnal verib.

Bundan əlavə, tədqiqat nifH, ureC, nxrA, nxrB, nasB və nirS kimi azot dövranı ilə əlaqəli genlərin proqnozlaşdırılan bolluğunu qiymətləndirir. Burada xüsusilə nirS geni denitrifikasiya ilə əlaqəli olduğuna görə vacibdir. WH2-nin nirS bolluğunu azaltması azotun qaz şəklində itirilməsini məhdudlaşdırmaq potensialı ilə şərh edilib.

Qrafik / Cədvəl / Sxemin Əsas Mesajı

Məqalədəki vizuallar birbaşa köçürülmədən belə ümumiləşdirilə bilər:

İlk qrafik qrupu rütubətin uzaqlaşdırılma nisbətini, uçucu bərk maddələrin parçalanmasını və toxum cücərmə indeksini müqayisə edir. Əsas mesaj budur: Bütün mikrob inokulyantları kompostlaşdırma performansını yaxşılaşdırıb; lakin WH2 qrupu rütubətin uzaqlaşdırılması və üzvi maddənin parçalanması baxımından ən güclü qruplardan biri olub. Toxum cücərmə indeksi də yetişkənlik baxımından müsbət səviyyəyə yüksəlib.

İkinci qrafik qrupu ümumi azot, ammonium, nitrat və nitrit dəyişməsini göstərir. Buradakı əsas mesaj budur: Kompostlaşdırma prosesində ümumi azot bütün qruplarda azalır, lakin WH2 bu itkini nəzərəçarpacaq dərəcədə məhdudlaşdırır. Ammonium və nitrit əvvəlcə yüksəlib sonra azalarkən, nitrat zamanla artır. Bu, azot çevrilməsinin aktiv şəkildə davam etdiyini göstərir.

Mikrob icması qrafikləri Firmicutes, Actinobacteria və Proteobacteria kimi böyük bakteriya qruplarının zamanla dəyişdiyini göstərir. WH2 qrupunda xüsusilə son mərhələdə Actinobacteria artımı və Saccharomonospora zənginləşməsi diqqət çəkir. Bu qruplar daha çətin parçalanan üzvi maddələrin ayrışması və humuslaşma prosesləri ilə əlaqələndirilə bilər.

İcmanın formalaşması və azot funksiyası qrafikləri WH2-nin yalnız “daha çox mikrob əlavə etməkdən” ibarət olmadığını düşündürür. WH2 icmanın yenidən qurulmasını və azot dövranı ilə əlaqəli bakteriyaların dinamikasını daha təsirli yönləndirmiş ola bilər.

Son mexanizm sxemi tədqiqatın ümumi modelini sadələşdirir: Mikrob inokulyantları kompostdakı mikroorqanizmlərin miqrasiyasına, icma ardıcıllığına, faydalı bakteriya cinslərinin zənginləşməsinə və azot dövranı genlərinə təsir etməklə kompost performansını dəyişə bilər. WH2 bu zəncirdə daha uzunmüddətli və daha geniş təsir göstərib.

Təcrübələr Necə Aparılıb?

Tədqiqatçılar mətbəx tullantısını yonqarla 7:1 yaş çəki nisbətində qarışdırıblar. Bu qarışıq 55 litrlik reaktorlarda 10 gün ərzində emal olunub. İlk 4 gün dəstəklənən termal bioloji qurutma, növbəti 6 gün isə kompostlaşdırma mərhələsi kimi planlaşdırılıb.

Hər emal qrupu üç təkrarla aparılıb. Mikrob inokulyantları eyni canlı bakteriya sıxlığında tətbiq olunub. Reaktorlar müəyyən fasilələrlə havalandırılıb və iki gündən bir qarışdırılıb.

Temperatur gündə üç dəfə ölçülüb. Nümunələr 0, 2, 4, 6, 8 və 10-cu günlərdə götürülüb. Hər nümunə müxtəlif analizlər üçün ayrılıb:

• Bir hissəsi ümumi karbon və ümumi azot analizi üçün qurudulub.
• Bir hissəsi rütubət, pH, elektrik keçiriciliyi, ammonium, nitrat, nitrit və cücərmə indeksi üçün saxlanılıb.
• Bir hissəsi isə mikrob DNA analizi üçün dondurulub.

Mikrob analizində 16S rRNA gen ardıcıllaması aparılıb. Bu üsul mühitdə hansı bakteriya qruplarının olduğunu və onların zamanla necə dəyişdiyini anlamağa kömək edir.

Nəticələr Nəyi Göstərir?

Nəticələr mikrob inokulyantlarından istifadənin bioloji qurutma-kompostlaşdırma prosesini ümumilikdə yaxşılaşdırdığını göstərir. Lakin WH2 digər qruplarla müqayisədə daha balanslı və güclü performans göstərib.

WH2 qrupunda temperatur sürətlə yüksəlib, maksimum temperatur daha yüksək olub və termofilik mərhələ daha uzun davam edib. Bu, üzvi maddənin daha aktiv parçalandığını və rütubətin uzaqlaşdırılmasının daha təsirli olduğunu düşündürür.

Rütubətin uzaqlaşdırılma nisbəti WH2 qrupunda %61-ə çatıb. Bu vacibdir, çünki mətbəx tullantılarının ən böyük problemlərindən biri yüksək rütubətdir. Rütubət daha səmərəli uzaqlaşdırıldıqda tullantının həcmi, daşınması və son məhsulun keyfiyyəti baxımından üstünlük yarana bilər.

Uçucu bərk maddələrin parçalanma nisbəti WH2-də %38 olaraq bildirilib. Bu dəyər üzvi maddənin parçalanma performansını göstərir. Yəni WH2 yalnız suyu azaltmaqla kifayətlənməyib, üzvi maddənin parçalanmasını da sürətləndirib.

Toxum cücərmə indeksi WH2-də %111-ə çatıb. Cücərmə indeksi kompostun bitkilər üçün toksik olub-olmadığını anlamaqda istifadə olunan praktik göstəricilərdən biridir. 70% üzəri adətən yetişkənlik baxımından müsbət qəbul edilir. WH2-nin yüksək dəyəri məhsulun yetişkənliyi baxımından güclü siqnal verir.

Azot baxımından ümumi azot bütün qruplarda azalıb; lakin WH2 qrupunda itki xeyli aşağı qalıb. Nəzarət qrupunda ümumi azot itkisi təxminən %29,5 olduğu halda WH2 qrupunda təxminən %10,5 olaraq bildirilib. Bu, WH2-nin azotu kompostun daxilində daha yaxşı saxlaya biləcəyini düşündürür.

Mikrob səviyyəsində WH2 Lactobacillus, Bacillus və Saccharomonospora kimi müxtəlif mərhələlərdə təsirli cinslərin zənginləşməsi ilə əlaqələndirilib. Bu cinslər üzvi maddələrin parçalanması, temperaturun yüksəlməsi, humuslaşma və kompostun yetişməsi proseslərində rol oynaya bilər.

Azot dövranı proqnozlarında WH2-nin denitrifikasiya ilə əlaqəli nirS geninin nisbi bolluğunu azaltdığı görünür. Denitrifikasiya azotun qaz şəklində itirilməsinə səbəb ola bilən prosesdir. Buna görə nirS-in zəifləməsi azot itkisinin azalması ilə uyğun mexanizm kimi şərh edilib.

Bu Niyə Vacibdir?

Mətbəx tullantılarının idarə olunması şəhərləşmə və dayanıqlı resurs istifadəsi baxımından vacib mövzudur. Böyük miqdarda üzvi tullantı poliqonlara göndərilərsə qoxu, sızıntı suyu, istixana qazı və gigiyena problemləri yarada bilər. Bunun əvəzində uyğun bioloji emalla bu tullantılar üzvi gübrəyə çevrilə bilər.

Lakin kompostlaşdırma yalnız “tullantını gözlətmək” deyil. Prosesdə temperatur, rütubət, pH, duzluluq, mikroorqanizm tarazlığı və azot dövranı birlikdə işləyir. Səhv idarə olunan kompostlaşdırma həm yavaş gedə bilər, həm də azot itkisinə görə qida dəyəri aşağı məhsul verə bilər.

Bu tədqiqat mikrob inokulyantlarının yalnız prosesi sürətləndirmədiyini, həm də mikrob icmasının necə qurulduğuna və azotun sistem daxilində necə saxlandığına təsir göstərə biləcəyini göstərir.

WH2-nin önə çıxması gələcəkdə tullantı idarəetmə müəssisələri üçün xüsusi hazırlanmış mikrob qarışıqlarının əhəmiyyətini artıra bilər. Lakin bunun üçün laboratoriya miqyasından çıxaraq daha böyük miqyaslı, qaz emissiyası ölçülən və fərqli tullantı tərkiblərini əhatə edən tədqiqatlar tələb olunur.

Diqqət Edilməli Məqamlar

Bu tədqiqat rəyçi qiymətləndirməsindən keçməmiş preprintdir. Tapıntılar müstəqil qiymətləndirmə prosesindən sonra dəyişə bilər.

Təcrübə 10 günlük reaktor miqyasında aparılıb. Real bələdiyyə miqyaslı mətbəx tullantısı emalı müəssisələrində temperatur, qarışdırma, rütubət, hava axını və tullantı tərkibi daha dəyişkən ola bilər.

Tədqiqat azot itkisini proses göstəriciləri və funksiya proqnozları ilə izah edir; lakin qaz emissiyalarının birbaşa izlənməsi məhdud qalıb. Gələcəkdə NH3, N2O və digər qazların birbaşa ölçülməsi lazımdır.

FAPROTAX və PICRUSt2 kimi alətlər mikrob funksiyalarını proqnozlaşdırır; bunlar birbaşa gen ifadəsi və ya ferment aktivliyi ölçümü deyil. Buna görə “bu gen mütləq bu təsiri yaradıb” deməkdənsə “bu mexanizm dəstəklənə bilər” ifadəsi daha düzgündür.

WH2 ümidverici görünsə də, müxtəlif mətbəx tullantısı tərkibləri, fərqli iqlimlər, müxtəlif reaktor dizaynları və uzunmüddətli məhsul təhlükəsizliyi baxımından yenidən sınaqdan keçirilməlidir.

Nəticə

Bu preprint tədqiqat mətbəx tullantılarının bioloji qurutma-kompostlaşdırma prosesində kompozit mikrob inokulyantlarının performansı necə dəyişə biləcəyini göstərir. Dörd inokulyantın hamısı prosesi yaxşılaşdırsa da, WH2 ən diqqətçəkici qrup kimi önə çıxır.

WH2 rütubətin uzaqlaşdırılması, üzvi maddənin parçalanması, kompostun yetişkənliyi və azotun saxlanması baxımından güclü nəticələr verib. Mikrob analizləri bu uğurun yalnız başlanğıcda daha çox mikrob əlavə edilməsindən deyil, proses boyunca mikrob icmasının yenidən qurulmasından, faydalı cinslərin zənginləşməsindən və azot dövranının fərqli istiqamətlərə yönəlməsindən qaynaqlana biləcəyini düşündürür.

Verianla oxucusu üçün bu məqalənin əsas mesajı budur: Tullantını dəyərli məhsula çevirən yalnız kompost qabı və ya reaktor deyil; onun daxilindəki mikrob ekosisteminin düzgün vaxtda düzgün funksiyaları yerinə yetirməsidir. WH2 kimi qarışıqlar bu mikrob orkestrini daha səmərəli idarə etməyin bir yolu ola bilər; lakin real tətbiq üçün daha genişmiqyaslı doğrulama lazımdır.

Mənbə və Metod Qeydi

Bu yazı mətbəx tullantısının bioloji qurutma-kompostlaşdırma prosesində kompozit mikrob inokulyantlarının təsirini araşdıran rəyçi qiymətləndirməsindən keçməmiş preprint tədqiqatın sadələşdirilmiş Azərbaycan dilində şərhidir. Mətn sözbəsöz tərcümə deyil; məqalədəki əsas fikir, metod, qrafiklərin mesajı, mikrob analizləri, azot dövranı tapıntıları və məhdudiyyətlər Verianla oxucusu üçün yenidən izah olunub.

Tədqiqat mətbəx tullantısı-yonqar qarışığı, 55 litrlik reaktorlar, 10 günlük bioloji qurutma-kompostlaşdırma prosesi, dörd fərqli inokulyant, fiziki-kimyəvi ölçmələr, 16S rRNA ardıcıllaması, mikrob icması modelləşdirilməsi və azot dövranı funksiyası proqnozları üzərində qurulub. Tapıntılar laboratoriya/reaktor miqyasında qiymətləndirilməlidir; real müəssisə tətbiqi üçün əlavə miqyas böyütmə və qaz emissiyası ölçümü tələb olunur.