De temperatuur van de composthoop
Veel composteersystemen of opstellingen zijn zodanig geconstrueerd dat er optimale condities gecreëerd worden voor een zogenaamd thermofiel afbraakproces (als richtlijn geldt hierbij dat het proces bij een temperatuur > 45 °C verloopt). De hoge temperatuur zorgt enerzijds voor een snelle afbraak én zorgt er bovendien ook voor dat onkruidzaden en ziekte-veroorzakende organismen gedood worden.
Indien het composteerproces goed verloopt zorgt de intense microbiologische activiteit in de composthoop dat er veel energie vrijkomt. Deze energie komt voor het grootste deel vrij in de vorm van warmte.
Temperatuur
De snelheid van chemische reacties is afhankelijk van de temperatuur. Bij een lage tempera- tuur verlopen reacties erg langzaam, dit geldt ook voor de stofwisseling. In een diepvries vindt nauwelijks groei plaats, in een koelkast verloopt dit proces langzaam maar kunnen sommige micro-organismen al gaan groeien. Chemische reacties en dus ook de stofwisseling verlopen in eerste instantie sneller als de temperatuur stijgt. Bij een hogere temperatuur zal dan ook de groei sneller verlopen.
Deze stijging blijft niet voortduren. Vanaf een bepaalde temperatuur gaan de hittegevoelige enzymen (eiwitten) minder goed werken en uiteindelijk sterven de cellen af.
De laagste temperatuur waarbij nog groei plaatsvindt heet de minimuntemperatuur. De hoogste temperatuur waarbij nog groei mogelijk is heet de maximumtemperatuur. De temperatuur waarbij de groei het snelst verloopt heet de optimumtemperatuur.
Grafiek die het verband tussen temperatuur en groeisnelheid aangeeft van een bepaald micro-organisme weergeeft.
Elk micro-organisme heeft zijn eigen minimum, maximum en optimumtemperatuur. Komt een micro-organisme onder het minimum dan ligt de stofwisseling stil maar na opwarming boven het minimum gaat de groei weer verder. De bacterie blijft dus in leven!
Boven de maximumtemperatuur is het riskanter. Bij deze temperatuur (en hoger) gaan eiwitten kapot en dat is niet terug te draaien. Zijn alle eiwitten kapot dan is het micro- organisme dood.
Afhankelijk van de ligging van het optimum spreekt men van thermofiele , mesofiele en psychrofiele micro-organismen.
Thermofiele micro-organismen treft men aan in warme milieus waar ze als er
voedingsstoffen aanwezig zijn (zoals bijvoorbeeld in een composthoop) razendsnel kunnen groeien. De thermofiele bacteriën groeien het beste boven de 45°C.
Mesofiele micro-organismen treft men vrijwel overal aan. Ze zijn wat temperatuur betreft ook vergelijkbaar met de lichaamstemperatuur van mensen (en warmbloedige) dieren.
Psychrofiele micro-organismen treft men alleen in koude milieus aan. Van nature komen ze voor in gebieden met een koud klimaat.
Dit geldt niet voor micro-organismen met een breed optimum van ca. 20-30 °C. Deze organismen zijn ook nog goed in staat om nog bij lage (koelkast) temperaturen te groeien.
Deze micro-organismen worden psychrotroof (koude-tolerant, ofwel zijn bestand tegen de kou) genoemd.
Ook bestaan er thermotrofe micro-organismen. Deze hebben ook een breed optimum, maar dan aan de hoge kant van ca. 37-47 °C.
De verschillende groepen staan hieronder nog eens in een tabel:
Type micro- organisme
Minimum temperatuur (°C)
Optimale temperatuur (°C)
Maximum temperatuur (°C)
Psychrofiel - 15 10-15 18-20
Psychrotroof - 5 20-30 35-40
Mesofiel +5-10 30-37 ca 45
Thermotroof 10 37-47 ca 50
Thermofiel 25-45 50-80 60-85
Het hele composteringsproces, waarbij groenafval omgezet via een afbraakproces omgezet wordt tot compost, valt onder te verdelen in een drietal fasen:
Fase 1: Een mesofiele (ofwel gematigde temperatuur) fase met temperaturen tot circa 40°C. Na het opzetten van een composthoop duurt deze fase gemiddeld circa 2- 3 dagen.
Fase 2: Een thermofiele (ofwel hoge temperatuur) fase waarbij de temperaturen kunnen oplopen tot ver boven de 40°C. Deze duur van deze fase kan variëren van enkele dagen tot een aantal maanden. Factoren die hierbij van invloed zijn onder andere:
o De opbouw van de composthoop/ril. Hoe is de composthoop opgezet?
o De hoeveelheid aan te composteren materiaal
o De samenstelling van het te composteren materiaal
Fase 3: Wederom een mesofiele fase waarbij het omzetproces grotendeels voltooid is maar waarbij de compost tijd nodig heeft om te rijpen en ‘tot rust te komen’. Ook deze fase kan tot enkele maanden duren.
Het temperatuurverloop tijdens het composteren
(Bron: Technokidts, Vlaco‐compost, De materialenkringloop van organisch‐biologisch afval)
Per fase wordt het verloop van het composteerproces bepaald door verschillende soorten micro-organismen. De eerste afbraak van het te composteren materiaal wordt gedaan door mesofiele micro-organismen. Zij zorgen voor een snelle afbraak van de oplosbare
én eenvoudig afbreekbare stoffen die in het organisch materiaal voorkomen. De energie die hierbij vrijkomt zorgt ervoor dat de temperatuur in de composthoop snel toeneemt.
Wanneer een temperatuur van 40°C overschreden wordt, krijgen de thermofiel micro- organismen de overhand en worden de mesofiele micro-organismen naar de achtergrond verdrongen. De hoge temperaturen die hierbij vrijkomen zorgen voor een versnelde afbraak van de eiwitten, vetten en complexe koolwaterstoffen als hemicellulose en cellulose. De laatst genoemde stoffen zijn verantwoordelijk voor de structuur van plantaardig materiaal (plantencellen).
Al deze stoffen bepalen als het ware dus de hoeveelheid brandstof die de micro-organismen kunnen verbruiken. Wanneer deze voorraad op raakt, neemt de activiteit van de thermofiele micro-organismen weer af en hierdoor zakt ook de temperatuur van de composthoop weer geleidelijk onder de 40°C. Op dat moment nemen de mesofiele micro-organismen het afbraakproces weer over en volgt er een rijpingsfase waar laatste restanten aan beschikbaar organisch materiaal nog omgezet wordt en het proces tot rust komt.
Ondanks het feit dat de temperatuur geleidelijk terugloopt tot de omgevingstemperatuur zorgen de chemische omzettingsreacties ervoor dat er stabiele compost gevormd wordt die geschikt is om als bodemverbeteraar voor planten te fungeren.
Bij kleinere composthopen worden in het algemeen minder hoge temperaturen bereikt dan bij de bedrijven die professioneel composteren (60°C of zelfs hoger). Als een temperatuur van 45-50° bereikt wordt in een kleine composthoop, dan mag men stellen dat het proces buitengewoon goed verloopt.
Ondanks het feit dat ook met lagere temperaturen goed compost kan maken is er wel een essentieel verschil met professionele compostering. Dit heeft te maken met de zogenaamde hygiënisatie.
Hygiënisatie
Bij composteren op grote schaal worden zoals gezegd eenvoudig temperaturen bereikt die 60°C overschrijden. Dit is een belangrijk gegeven aangezien een temperatuur van 55°C dodelijk is voor een groot deel van de micro-organismen die ziektes kunnen veroorzaken bij planten, mensen en dieren. Dit worden de zogenaamde ‘pathogenen’ genoemd. Om die reden wordt 55°C vaak als ondergrens gehouden om er zeker van te zijn dat deze
pathogenen gedood worden. Maar wanneer de temperatuur in de compostril oploopt tot boven 60-65°C, dan worden bovendien ook de voor het afbraakproces benodigde koloniën aan micro-organismen gedood.
Omzetten van een composthoop.
De hoogste temperaturen worden bereikt in de kern van een composthoop. Naarmate men meer naar de buitenkant komt, neemt de temperatuur geleidelijk af. Een te hoge
temperatuur in de kern kan ertoe leiden dat de thermofiele micro-organismen gedood worden. Dit is in veel gevallen waar te nemen doordat de temperatuur van de composthoop als gevolg hiervan terug zal lopen.
En een te lage temperatuur in de buitenste laag van de composthoop zorgt er daarentegen voor dat het daar aanwezige materiaal niet het thermofiele afbraakproces doorloopt.
Door de composthoop regelmatig om te zetten en opnieuw te mengen geef je het materiaal uit de kern de mogelijkheid om af te koelen en krijgt het materiaal uit de buitenste laag juist de kans om afgebroken te worden door thermofiele micro-organismen.
Uiteraard dient ook het vochtgehalte in het te composteren materiaal optimaal te zijn. En de hoge temperaturen helpen een snelle verdamping (en hiermee uitdroging) in de hand.
Bovendien zorgt het omzetten van de composthoop er ook voor dat materiaal weer luchtig wordt (er onstaan kanaaltjes waarbij verse lucht van buitenaf tot in de kern kan komen).
Het regelmatig omzetten van de composthoop zorgt er dus voor dat het composteerproces aan de gang blijft. Maar het mengen zorgt er tevens voor dat aan het eind van het proces al het materiaal gehygiëniseerd is en vrij is van (ziekte)kiemen.
Het effect van het omzetten van de composthoop (A, B, C, D en E)op de temperatuur.
Schematische voorstelling van de temperatuurverdeling (links) en het zuurstofgehalte (rechts) in een composthoop of compostril (bron: BVOR, 2002)
