Prinsip fermentasi kompos organik

1. Tinjauan

Setiap jenis produksi kompos organik berkualitas tinggi harus melalui proses fermentasi pengomposan.Pengomposan adalah proses di mana bahan organik didegradasi dan distabilkan oleh mikroorganisme dalam kondisi tertentu untuk menghasilkan produk yang sesuai untuk penggunaan lahan.

Pengomposan, metode kuno dan sederhana untuk mengolah sampah organik dan membuat pupuk, telah menarik banyak perhatian di banyak negara karena signifikansi ekologisnya, juga bermanfaat bagi produksi pertanian.Telah dilaporkan bahwa penyakit tular tanah dapat dikendalikan dengan menggunakan kompos yang sudah membusuk sebagai persemaian.Setelah tahap proses pengomposan suhu tinggi, jumlah bakteri antagonis dapat mencapai tingkat yang sangat tinggi, tidak mudah terurai, stabil, dan mudah diserap oleh tanaman.Sementara itu, aksi mikroorganisme dapat menurunkan toksisitas logam berat dalam kisaran tertentu.Dapat dilihat bahwa pengomposan merupakan cara sederhana dan efektif untuk menghasilkan pupuk bio-organik, yang bermanfaat bagi pengembangan pertanian ekologis. 

Mengapa kompos bekerja seperti ini?Berikut adalah penjelasan lebih rinci tentang prinsip pengomposan:

 2. Prinsip fermentasi kompos organik

2.1 Konversi bahan organik selama pengomposan

Transformasi bahan organik dalam kompos di bawah aksi mikroorganisme dapat diringkas menjadi dua proses: satu adalah mineralisasi bahan organik, yaitu penguraian bahan organik kompleks menjadi zat sederhana, yang lainnya adalah proses humifikasi bahan organik, yaitu dekomposisi dan sintesis bahan organik untuk menghasilkan bahan organik khusus yang lebih kompleks-humus.Kedua proses tersebut dilakukan secara bersamaan namun berlawanan arah.Dalam kondisi yang berbeda, intensitas setiap proses berbeda.

2.1.1 Mineralisasi bahan organik

• Dekomposisi bahan organik bebas nitrogen

Senyawa polisakarida (pati, selulosa, hemiselulosa) pertama kali dihidrolisis menjadi monosakarida oleh enzim hidrolitik yang disekresikan oleh mikroorganisme.Produk antara seperti alkohol, asam asetat, dan asam oksalat tidak mudah terakumulasi, dan akhirnya membentuk CO₂ dan H₂O, serta melepaskan banyak energi panas.Jika ventilasi buruk, di bawah aksi mikroba, monosakarida akan terurai perlahan, menghasilkan lebih sedikit panas, dan mengakumulasi beberapa produk antara-asam organik.Di bawah kondisi mikroorganisme penolak gas, zat pereduksi seperti CH₄ dan H₂ dapat diproduksi.

• Dekomposisi dari bahan organik yang mengandung nitrogen

Bahan organik yang mengandung nitrogen dalam kompos antara lain protein, asam amino, alkaloid, hummus, dan sebagainya.Kecuali humus, sebagian besar mudah terurai.Misalnya, protein, di bawah aksi protease yang disekresikan oleh mikroorganisme, terdegradasi secara bertahap, menghasilkan berbagai asam amino, dan kemudian membentuk garam amonium dan nitrat masing-masing melalui amoniasi dan nitrasi, yang dapat diserap dan dimanfaatkan oleh tanaman.

• Transformasi senyawa organik yang mengandung fosfor dalam kompos

Di bawah aksi berbagai mikroorganisme saprofit, asam fosfat terbentuk, yang menjadi nutrisi yang dapat diserap dan dimanfaatkan tanaman.

• Konversi bahan organik yang mengandung belerang

Bahan organik yang mengandung belerang di dalam kompos, melalui peran mikroorganisme menghasilkan hidrogen sulfida.Hidrogen sulfida mudah terakumulasi di lingkungan gas yang tidak disukai, dan dapat menjadi racun bagi tumbuhan dan mikroorganisme.Tetapi dalam kondisi berventilasi baik, hidrogen sulfida dioksidasi menjadi asam sulfat di bawah aksi bakteri belerang dan bereaksi dengan dasar kompos untuk membentuk sulfat, yang tidak hanya menghilangkan toksisitas hidrogen sulfida, tetapi juga menjadi nutrisi belerang yang dapat diserap tanaman.Dalam kondisi ventilasi yang buruk, terjadi sulfasi yang menyebabkan H₂S hilang dan meracuni tanaman.Dalam proses fermentasi kompos, aerasi kompos dapat ditingkatkan dengan membalik kompos secara teratur, sehingga antisulfurasi dapat dihilangkan.

• Konversi lipid dan senyawa organik aromatik

Seperti tanin dan resin, kompleks dan lambat terurai, dan produk akhir juga CO₂ dan air Lignin adalah senyawa organik stabil yang mengandung bahan tanaman (seperti kulit kayu, serbuk gergaji, dll.) dalam pengomposan.Sangat sulit terurai karena strukturnya yang kompleks dan inti aromatiknya.Di bawah kondisi ventilasi yang baik, inti aromatik dapat diubah menjadi senyawa quinoid melalui aksi jamur dan Actinomycetes, yang merupakan salah satu bahan baku resintesis humus.Tentunya zat tersebut akan terus terurai dalam kondisi tertentu.

Singkatnya, mineralisasi bahan organik yang dikomposkan dapat memberikan nutrisi yang bekerja cepat untuk tanaman dan mikroorganisme, menyediakan energi untuk aktivitas mikroba, dan menyiapkan bahan dasar untuk humifikasi bahan organik yang dikomposkan.Ketika pengomposan didominasi oleh mikroorganisme aerobik, bahan organik dengan cepat termineralisasi untuk menghasilkan lebih banyak karbon dioksida, air, dan nutrisi lainnya, terurai dengan cepat dan menyeluruh, serta melepaskan banyak energi panas Penguraian bahan organik lambat dan seringkali tidak lengkap, melepaskan lebih sedikit energi panas, dan produk dekomposisi selain nutrisi tanaman, mudah untuk mengakumulasi asam organik dan zat reduktif seperti CH₄, H₂S, PH₃, H₂, dll.Tipping kompos selama fermentasi juga dimaksudkan untuk mengubah jenis aktivitas mikroba untuk menghilangkan zat berbahaya.

2.1.2 Humifikasi bahan organik

Ada banyak teori tentang pembentukan humus, yang secara kasar dapat dibagi menjadi dua tahap: tahap pertama, ketika residu organik terurai untuk membentuk bahan mentah yang membentuk molekul humus, pada tahap kedua, polifenol dioksidasi menjadi kuinon. oleh polifenol oksidase yang disekresikan oleh mikroorganisme, dan kemudian kuinon dipadatkan dengan asam amino atau peptida untuk membentuk monomer humus.Karena fenol, kina, asam amino beragam, kondensasi timbal balik tidak sama, sehingga pembentukan monomer humus juga beragam.Dalam kondisi yang berbeda, monomer ini selanjutnya memadat membentuk molekul dengan ukuran berbeda.

2.2 Konversi logam berat selama pengomposan

Lumpur kota adalah salah satu bahan baku terbaik untuk pengomposan dan fermentasi karena mengandung nutrisi yang kaya dan bahan organik untuk pertumbuhan tanaman.Tetapi lumpur kota seringkali mengandung logam berat, logam berat ini umumnya merujuk pada merkuri, kromium, kadmium, timbal, arsenik, dan sebagainya.Mikroorganisme, terutama bakteri dan jamur, berperan penting dalam biotransformasi logam berat.Meskipun beberapa mikroorganisme dapat mengubah keberadaan logam berat di lingkungan, membuat bahan kimia menjadi lebih beracun dan menyebabkan masalah lingkungan yang serius, atau mengkonsentrasikan logam berat, dan terakumulasi melalui rantai makanan.Tetapi beberapa mikroba dapat membantu memperbaiki lingkungan dengan menghilangkan logam berat dari lingkungan melalui tindakan langsung dan tidak langsung.Transformasi mikroba HG meliputi tiga aspek, yaitu metilasi merkuri anorganik (Hg₂+), reduksi merkuri anorganik (Hg₂+) menjadi HG0, dekomposisi, dan reduksi metilmerkuri dan senyawa merkuri organik lainnya menjadi HG0.Mikroorganisme ini yang mampu mengubah merkuri anorganik dan organik menjadi unsur merkuri disebut mikroorganisme resisten merkuri.Meskipun mikroorganisme tidak dapat mendegradasi logam berat, mereka dapat mengurangi toksisitas logam berat dengan mengendalikan jalur transformasinya.

2.3 Proses pengomposan dan fermentasi

Pengomposan merupakan salah satu bentuk stabilisasi limbah, namun membutuhkan kelembaban khusus, kondisi aerasi, dan mikroorganisme untuk menghasilkan suhu yang tepat.Suhunya diperkirakan lebih tinggi dari 45 °C (sekitar 113 derajat Fahrenheit), menjaganya tetap cukup tinggi untuk menonaktifkan patogen dan membunuh benih gulma.Laju dekomposisi bahan organik sisa setelah pengomposan yang wajar rendah, relatif stabil, dan mudah diserap oleh tanaman.Bau dapat sangat berkurang setelah pengomposan.

Proses pengomposan melibatkan berbagai jenis mikroorganisme.Karena perubahan bahan baku dan kondisi, jumlah berbagai mikroorganisme juga terus berubah, sehingga tidak ada mikroorganisme yang selalu mendominasi proses pengomposan.Setiap lingkungan memiliki komunitas mikroba spesifiknya, dan keragaman mikroba memungkinkan pengomposan untuk menghindari kehancuran sistem bahkan ketika kondisi eksternal berubah.

Proses pengomposan terutama dilakukan oleh mikroorganisme, yang merupakan bagian utama dari fermentasi pengomposan.Mikroba yang terlibat dalam pengomposan berasal dari dua sumber: sejumlah besar mikroba yang sudah ada dalam sampah organik, dan inokulum mikroba buatan.Dalam kondisi tertentu, strain ini memiliki kemampuan yang kuat untuk menguraikan beberapa limbah organik dan memiliki karakteristik aktivitas yang kuat, perbanyakan yang cepat, dan penguraian bahan organik yang cepat, yang dapat mempercepat proses pengomposan, mempersingkat waktu reaksi pengomposan.

Pengomposan umumnya dibagi menjadi pengomposan aerobik dan pengomposan anaerobik dua jenis.Pengomposan aerobik adalah proses penguraian bahan organik dalam kondisi aerobik, dan produk metabolismenya terutama adalah karbon dioksida, air, dan panas;pengomposan anaerobik adalah proses dekomposisi bahan organik dalam kondisi anaerobik, metabolit akhir dari dekomposisi anaerobik adalah metana, karbon dioksida dan banyak zat antara dengan berat molekul rendah, seperti asam organik.

Spesies mikroba utama yang terlibat dalam proses pengomposan adalah bakteri, fungi, dan actinomycetes.Ketiga jenis mikroorganisme ini semuanya memiliki bakteri mesofilik dan bakteri hipertermofilik.

Selama proses pengomposan, populasi mikroba berubah secara bergantian sebagai berikut: komunitas mikroba suhu rendah dan sedang berubah menjadi komunitas mikroba suhu sedang dan tinggi, dan komunitas mikroba suhu sedang dan tinggi berubah menjadi komunitas mikroba suhu sedang dan rendah.Dengan perpanjangan waktu pengomposan, bakteri secara bertahap menurun, actinomycetes secara bertahap meningkat, dan kapang serta ragi pada akhir pengomposan berkurang secara signifikan.

Proses fermentasi kompos organik secara sederhana dapat dibagi menjadi empat tahap:

2.3.1 Selama tahap pemanasan

Selama tahap awal pengomposan, mikroorganisme di dalam kompos sebagian besar bersuhu sedang dan atmosfer yang baik, yang paling umum adalah bakteri non-spora, bakteri spora, dan kapang.Mereka memulai proses fermentasi kompos, dan menguraikan bahan organik (seperti gula sederhana, pati, protein, dll.) dengan kuat di bawah kondisi atmosfer yang baik, menghasilkan banyak panas dan terus menaikkan suhu kompos, naik dari sekitar 20 °C (sekitar 68 derajat Fahrenheit) hingga 40 °C (sekitar 104 derajat Fahrenheit) disebut tahap demam, atau tahap suhu menengah.

2.3.2 Selama suhu tinggi

Mikroorganisme hangat secara bertahap mengambil alih dari spesies hangat dan suhu terus meningkat, biasanya di atas 50 °C (sekitar 122 derajat Fahrenheit) dalam beberapa hari, memasuki fase suhu tinggi.Pada tahap suhu tinggi, actinomycetes panas yang baik dan jamur panas yang baik menjadi spesies utama.Mereka memecah bahan organik kompleks dalam kompos, seperti selulosa, hemiselulosa, pektin, dan sebagainya.Panas menumpuk dan suhu kompos naik hingga 60 °C (sekitar 140 derajat Fahrenheit), ini sangat penting untuk mempercepat proses pengomposan.Pengomposan kompos yang tidak benar, hanya periode suhu tinggi yang sangat singkat, atau tanpa suhu tinggi, dan karena itu kematangannya sangat lambat, dalam periode setengah tahun atau lebih bukanlah keadaan setengah matang.

2.3.3 Selama fase pendinginan

Setelah periode tertentu selama fase suhu tinggi, sebagian besar zat selulosa, hemiselulosa, dan pektin telah terdekomposisi, meninggalkan komponen kompleks yang sulit terurai (misalnya lignin) dan humus yang baru terbentuk, aktivitas mikroorganisme menurun dan suhu berangsur-angsur menurun.Ketika suhu turun di bawah 40 °C (sekitar 104 derajat Fahrenheit), mikroorganisme mesofilik menjadi spesies yang dominan.

Jika tahap pendinginan datang lebih awal, kondisi pengomposan tidak ideal dan dekomposisi bahan tanaman tidak mencukupi.Pada titik ini dapat mengubah tumpukan, pencampuran bahan tumpukan, sehingga menghasilkan pemanasan kedua, pemanasan, untuk mempromosikan pengomposan.

2.3.4 Tahap pematangan dan pengawetan pupuk

Setelah pengomposan, volumenya berkurang dan suhu kompos turun menjadi sedikit lebih tinggi dari suhu udara, maka kompos harus ditekan dengan kuat, mengakibatkan keadaan anaerobik dan melemahkan mineralisasi bahan organik, untuk menjaga pupuk.

Singkatnya, proses fermentasi kompos organik adalah proses metabolisme dan reproduksi mikroba.Proses metabolisme mikroba merupakan proses penguraian bahan organik.Dekomposisi bahan organik menghasilkan energi, yang mendorong proses pengomposan, menaikkan suhu, dan mengeringkan substrat basah.

 
Jika Anda memiliki pertanyaan atau kebutuhan lain, silakan hubungi kami melalui cara berikut:
whatsapp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com