Około 50% odpadów pochodzących z gospodarstwa domowego stanowią odpadki kuchenne i śmieci ogrodowe (liście, skoszona trawa, gałęzie, itp.) Większość materiałów pochodzenia organicznego nadaje się do kompostowania. Kompostowanie jest najstarszą formą recyklingu. Kompost jest stosowany jako nawóz już od ponad 4000 lat. Dopiero po wprowadzeniu nawozów sztucznych użyźnianie gleby przy pomocy kompostu stało się mniej popularne. Obecnie jednak powraca się do kompostu jako do wartościowego nawozu organicznego. Kompostowanie nie tylko pozwala zredukować ilość odpadów, które trzeba wywozić i składować, czy inaczej się ich pozbywać, ale również dostarcza naturalnego i wydajnego nawozu, bogatego w składniki odżywcze i wzmacniające odporność roślin na choroby. Kompost polepsza jakość gleby. W przypadku gleby piaszczystej kompost zatrzymuje wodę, zaś glebę gliniastą spulchnia i umożliwia przesiąkanie wody. Gleba nawożona kompostem będzie zachowywała niższą temperaturę latem, a wyższą zimą. Ten naturalny nawóz zarówno wspomaga wzrost roślin, jak i zapobiega erozji gleby na skutek spływu powierzchniowego na terenach zurbanizowanych. Ale czym tak naprawdę jest kompostowanie?
Kompostowanie jest biotermicznym procesem przerobu odpadów biologicznych, w którym do rozkładu substancji organicznych wykorzystuje się pracę drobnoustrojów. Im zawdzięczamy naturalne procesy tworzenia się gleb pozwalające na rozwój życia roślinnego. Kompostowanie odpadów jest więc w najszerszym ujęciu naśladownictwem procesów występujących w przyrodzie. Przez rozwiązania techniczne procesy te intensyfikujemy, stwarzając optymalne warunki dla przemian metabolicznych. Osady przefermentowane lub stabilizowane tlenowo zawierają składniki łatwo przyswajalne przez rośliny, jednak ich stosowanie w rolnictwie czy ogrodnictwie jest ograniczone, głównie z uwagi na niekorzystne cechy mikrobiologiczne i organoleptyczne. Dlatego korzystna jest przeróbka osadów ściekowych na kompost, gdyż zapewnia to w pewnym stopniu unieszkodliwienie ich pod względem sanitarno-epidemiologicznym, a także bardzo poprawia cechy organoleptyczne jak zapach, barwa, granulacja oraz wartość nawozową. Podwyższona temperatura uzyskiwana w procesie kompostowania przyczynia się do likwidacji części mikroorganizmów chorobotwórczych, a przede wszystkim bakterii.
W dalszych fazach kompostowanie odbywa się przy współudziale pleśni i grzybów, które wytwarzają substancje o selektywnym działaniu antybiotycznym. Podkreślając wartości kompostu jako nawozu organicznego, wymienia się jego korzystne działanie rozluźniające na strukturę gleb ciężkich, wiązanie gleb lekkich i piaszczystych, a także powiększanie pojemności wodnej i cieplnej gleb. W technologii kompostowania samych osadów ściekowych, jak ma to miejsce w Pile, konieczne jest dostarczenie do osadów odpowiedniej ilości dodatkowej masy organicznej, zawierającej węgiel organiczny. Dodatek substratu węglowego poprawia stosunki wodno-powietrzne w pryzmie, reguluje stosunek C:N, a w końcowej fazie kompostowania pozwala na wzrost grzybów i pleśni. Jako donor węgla można stosować słomę, trociny, wióry, korę, drobne zrębki, odsorty z sit Allgaiera oraz węgiel brunatny. Korzystnym również wydaje się prowadzenie kompostowania osadów ściekowych wraz z częścią organiczną sortowanych odpadów komunalnych. Rodzaj stosowanego dodatkowego, strukturotwórczego materiału organicznego wpływa na jakość kompostu oraz szybkość kompostowania, a zależy najczęściej od łatwości dostępu i ceny.
Kompostowanie, jak każdy proces biochemiczny wymaga stworzenia nie tylko należytych warunków siedliskowych, lecz także zapewnienia mikroorganizmom prowadzącym rozkład odpowiednich ilości substratów do ich reakcji metabolicznych. Bilansuje się następujące elementy: węgiel, azot, fosfor, mikroelementy, tlen (powietrze) dostarczany do pryzmy, wilgotność, ciepło oraz substancje balastowe (inertne). W mieszaninie osadu ściekowego z dodatkową substancją organiczną uwodnienie waha się od 70 do 40%, przy optimum 55¸60%. W kompoście produkcji Spółki GWDA wilgotność wynosi ok. 60%. Hirschheydt podaje optymalne stosunki C:N:P zapewniające właściwy przebieg kompostowania: C:N = (17¸30):1; C:P = 100¸1. Większe odstępstwa od tych stosunków powodują znaczne hamowanie procesu. Szczególną uwagę należy zwracać na ilość mikroelementów, które są przyswajane i kumulowane przez rośliny rosnące na glebach nawożonych kompostem. Są to przede wszystkim metale ciężkie, których przyswajalność i toksyczność maleje wraz ze wzrostem pH. Dlatego odczyn kompostu nie powinien być niższy od 6,5, tak jak ma to miejsce w technologii GWDY. Ilość powietrza dostarczana do pryzmy w sposób sztuczny, stosowany w technologii GWDY jest wyliczana za pomocą wzorów podanych przez Chrometzka. Stosuje się tu ogólną zasadę, że napowietrzanie prowadzi się w sposób ciągły, a zbyt intensywne napowietrzanie powoduje wysuszenie masy i ucieczkę azotu. Faza podstawowa kompostowania osadów w warunkach naturalnych polega na usypywaniu pryzm z przygotowanej mieszaniny i pozostawieniu ich w tym stanie do czasu zanotowania znacznego spadku temperatury w jej wnętrzu.
Po tym czasie przesypuje się kompost w celu napowietrzania. Fazę podstawową można podzielić więc na dwa etapy: kompostowanie beztlenowe w etapie pierwszym, a następnie tlenowe, tradycyjnie wykonywane przez przerzucanie masy kompostu. GWDA zmodyfikowała proces tlenowy przez użycie urządzeń napowietrzających składających się z rusztów z rur stalowych, perforowanych ułożonych wzdłuż Powietrze z pryzm wyciąga się za pomocą wentylatora wysokociśnieniowego wyposażonego w silnik 15 kW. Wentylator jest wyposażony w układ automatyki uzależniający jego pracę od temperatury panującej w pryzmie z możliwością nastawień cykliczności pracy i zakresów temperatur działania. Po trwającym ok. 2 tygodni napowietrzaniu pryzmy są rozbierane, a kompost jest kierowany do dojrzewania. Czas pracy układu zależy w dużej mierze od warunków atmosferycznych: opadów i temperatur. Doskonałe efekty daje użycie roztrząsacza obornika do ułożenia pryzmy kompostu gotowego o równej granulacji, koniecznej podczas jego konfekcjonowania.
Odpady pochodzące z gospodarstwa domowego powinno się składować w postaci pryzmy kompostowej. Taki stos kompostowy musi zawierać: składniki odżywcze, powietrze, wodę i mikroorganizmy. Od równowagi pomiędzy tymi czterema składnikami zależy, ile czasu upłynie nim składowane w pryzmie materiały zamienia się w kompost.
Pryzma kompostowa może zawierać takie składniki, jak np.:
obierki owoców i warzyw,
świeże liście,
ściętą trawę,
słomę,
chwasty,
suche liście i kwiaty,
trociny i popiół drzewny.
Niektórych materiałów nie należy składować w pryzmie ze względu na wydzielane przykre zapachy, przyciąganie szkodników (np. myszy), lub też dlatego, że hamują proces rozpadu składników pryzmy i tworzenia się nawozu. Takimi materiałami są:
mięso i ryby,
nasiona,
papier wybielany chlorem,
chore rośliny,
rośliny spryskiwane pestycydami,
oleje,
zasolona woda.
Kompostowanie odgrywa istotną rolę w utylizacji odpadów i osadów ściekowych i innych odpadów organicznych do celów rolniczych. Pod wpływem mikroorganizmów (głównie chemoheterotroficznych bakterii i grzybów) potrafi przekształcić materiał do prostych połączeń (CO2 i H2O) i stosunkowo stabilnej pozostałości, składającej się z trudno rozkładalnych w warunkach glebowych resztek roślinnych, zwierzęcych i biomasy mikroorganizmów, określanej mianem próchnicy – kompostu – wartościowego nawozu organicznego.
Kompostowanie w systemie konwencjonalnym trwa ok. 6 miesięcy i odbywa się najczęściej przez uformowanie na świeżym powietrzu pryzm z rozdrobnionych odpadów. W systemach kierowanych, prowadzonych w specjalnych, zamkniętych bioreaktorach, przy zwiększonym napowietrzaniu i zachowaniu optymalnych warunków, proces ten przebiega znacznie intensywniej (trwa ok. 3 tygodni).
W Stanach Zjednoczonych i niektórych krajach zachodniej Europy na dużą skalę produkuje się preparaty kompostowe za pomocą dżdżownic. Specjalnie wyselekcjonowany gatunek dżdżownic hoduje się na odpowiednio przygotowanym materiale organicznym. Dżdżownice przepuszczają ten materiał przez przewód pokarmowy przetwarzając go w doskonały nawóz o dużej zawartości próchnicy. Procesy biochemiczne przebiegają w układzie pokarmowym dżdżownic wskutek działania osiedlonej tam specyficznej mikroflory. Na całym świecie istnieje wiele specjalistycznych firm biotechnologicznych nastawionych na przerób odpadów organicznych na komposty. Równocześnie z działalnością praktyczną prowadzone są badania mające na celu izolację szczepów i zespołów drobnoustrojów intensyfikujących proces kompostowania.