Studium a výzkum možností využití digestátu k přípravě hnojivých substrátů

Martin Vavrečka

Doctoral thesis

Study and research in potential use of digestate to make fertilising substrates

Abstract:

Disertační práce se zabývá digestátem, jakožto odpadním kalem z bioplynových stanic, a možnostmi úpravy jeho vlastností za účelem zvýšení jeho hnojivé funkce. V teoretické části je popsán způsob fungování bioplynových stanic a v nich probíhajících chemických reakcí. Je tak představen způsob anaerobní digesce a samotný vznik digestátu. Následně se práce věnuje představení samotného digestátu, jako produktu digesce a legislativním možnostem nakládání s ním. V návaznosti na možnosti využití digestátu za účelem hnojení, je pojednáno o základních principech výživy rostlin. Teoretická část dále popisuje různé alternativní možnosti nakládání s digestátem, které jsou dnes testovány v rámci výzkumu. Následně se detailněji zaměřuje na hlavní téma práce tj. využití digestátu pro přípravu hnojivého substrátu. Praktická část se přímo zaměřuje na vytvoření směsi, která by mohla sloužit jako hnojivý substrát na bázi digestátu. Postupně je vytvořeno asi 50 směsí digestátu s jiným odpadním materiál a testována jejich hnojivá schopnost. V první fázi se provádí testy v laboratorním měřítku. Vzorky, které vykazují pozitivní účinky stimulace růstu, jsou následně srovnávány s vermikompostem na bázi digestátu a v neposlední řadě otestovány v poloprovozním měřítku. Při poloprovozním testování jsou již zanedbány ideální podmínky experimentu, které byly využity v laboratorních podmínkách, avšak experiment je řízen zásadami běžné zemědělské praxe. Na základě získaných výsledků se ukázal pro praktické využití především substrát vytvořený pod názvem DIGESTFERT 1. Tento substrát vykazoval podobné či vyšší účinky stimulace růstu rostlin než komerčně dodávaný substrát pro výsev. Rozdíly se projevovaly jednak v samotné schopnosti vyklíčení rostlin, ale rovněž ve velikosti rostlin nebo celkovému obsahu sušiny biomasy.

Abstract:

Dissertation deals with the digestate as a waste sludge from the biogas station, and the possibilities of adjustment of its properties in order to increase its fertilising function. The theoretical part describes the operation of biogas plants and the chemical reactions taking place in them. Thus, the method of anaerobic digestion and the formation of digestate itself are introduced. Then, the work describes the digestate, digestate production, and its use due to the legislation possibilities. Following the possibilities of using digestate for fertilization, the basic principles of plant nutrition are discussed. The theoretical part further describes various alternative options for digestate management, which are currently being tested in research. Subsequently, it focuses in more detail on the main topic of the work, i.e. the use of digestate for the preparation of fertilizing substrate. The practical part is directly focused on the creation of the mixture, which could serve as a digestate based fertilizing substrate. About 50 mixtures of digestate with other waste materials are formed and their fertilizing ability is tested. In the first phase, tests are performed on a laboratory scale. Samples that show positive effects of growth stimulation, are compared with vermicompost based digestate and finally tested on a pilot scale. During pilot testing, we have been neglected ideal conditions of the experiment, which were used in laboratory conditions, but the experiment is governed by the principles of common farming practice. Based on the obtained results, a substrate formed under the name DIGESTFERT 1 was proved to be suitable for practical use. This substrate showed similar or higher effects of stimulating plant growth than a commercially available substrate for sowing. The differences were reflected in the ability of the plants to germinate, but also in the size of the plants or the total dry matter content of the biomass.

Keywords

digestát, hnojivo, nutrienty, dusík, půda, zpracování odpadu, půdní eroze

Keywords

digestate, fertilizer, nutrients, nitrogen, soil, waste reuse, soil erosion

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 9. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 23. 6. 2021
• Supervisor: Silvie Heviánková
• Reader: Jiří Thiemel, Malgorzata Labus, Barbara Stalmachová

VSB – Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Nerostné suroviny / Úpravnictví