堆肥化のしくみ

次に ミミズ堆肥 どの米国の都市が最も廃棄物を堆肥化していますか？ 好奇心プロジェクト：農業バイオテクノロジーパズル

アメリカ人は毎年約2億1000万トン（2億3100万ショートトン）のゴミ、つまり固形廃棄物を出します。このゴミのほとんど（57パーセント）は、地方自治体の埋め立て地に捨てられます。ガラス、紙製品、プラスチック、金属の場合はリサイクル、庭ごみの場合は堆肥化により、約5,600万トン（27％）が回収されます。堆肥化は、有機物が酸素の存在下で微生物によって分解され、安全に保管、取り扱い、環境に適用できるようになる固形廃棄物を処理する方法です。堆肥化は、家庭ごみを減らすために不可欠な部分です。それはすべての家庭で安価に行うことができ、製品を生産します-完成した堆肥または腐植土-それは園芸および農業のための自然な肥料として環境に利益をもたらすことができます。

ごみ監査 あなたは一年にどれくらいのゴミを作りますか？どんなものを捨てますか？リサイクルや堆肥化でどれだけ削減できますか？これらの質問に答えるには、ごみの監査を実行し ます。

この記事では、固形廃棄物が堆肥化されたときに何が起こるか、独自の堆肥を作る方法、堆肥化の恩恵を受ける理由、教室の実験室や科学で堆肥化を研究するためのベンチトップ堆肥カラムを作る方法を見ていきます-公正な設定。

コンテンツ

1. 堆肥化生物学
2. 堆肥を作る
3. ケアと給餌
4. 堆肥カラムを作る
5. ごみ監査

堆肥化は、自然界で発生する自然の腐敗または腐敗プロセスに理想的な条件を作り出します。堆肥化には以下が必要です。

• 有機性廃棄物-新聞、葉、草、生ごみ（果物、野菜）、木質材料
• 土壌-微生物の源
• 水
• 空気-酸素源

堆肥化の際、土壌からの微生物は有機（炭素含有）廃棄物を食べ、それを最も単純な部分に分解します。これにより、窒素、リン、カリウムなどの無機栄養素を含む、繊維が豊富な炭素含有腐植土が生成されます。微生物は好気性呼吸によって物質を分解します、そしてあなたが堆肥箱の材料を回すときにあなたが導入する空気から彼らが得る酸素を必要とします。微生物はまた、生きて増殖するために水を必要とします。呼吸プロセスを通じて、微生物は二酸化炭素と熱を放出します。堆肥の山の中の温度は華氏100度から150度（38度から66度）まで上昇する可能性があります。堆肥の山やビンを定期的に回して水をやることで積極的に管理している場合、完成した堆肥に分解するプロセスは、わずか2〜3週間で発生する可能性があります（そうでない場合は、数か月かかる場合があります）。

効率的な分解のためには、堆肥の状態のバランスをとる必要があります。がなければならない：

• たっぷりの空気-混合物は毎日または隔日で回す必要があります
• 十分な水-混合物は湿っている必要がありますが、濡れてはいけません
• 炭素と窒素の適切な混合-比率は約30：1である必要があります（詳細については、堆肥化の要素：C：N比と仮想パイルを参照してください）
• 小さな粒子サイズ-小さな粒子はより急速に分解するため、大きな断片は分解する必要があります
• 適切な量​​の土壌-プロセスに十分な微生物を提供する必要があります

なぜ堆肥？ 堆肥化の主な目標は、発生する固形廃棄物の量を 減らすことです。固形廃棄物を減らすと、都市ごみのスペースを 節約でき、最終的には税金を節約できます。完成した堆肥には、合成肥料よりも環境にやさしい有用な天然肥料であるという利点 があります。

堆肥の山には、実際には複雑な生物の組織、つまり食物網があります。バクテリアと菌類は主にゴミの中の有機物を分解します。単細胞生物（原生動物）、小さな虫（線虫）、ダニはバクテリアや菌類を食べます。捕食性線虫、捕食性ダニおよび他の無脊椎動物（ワラジムシ、ヤスデ、カブトムシ）は、原生動物、ダニおよび線虫を食べます。これらの有機体はすべて、堆肥内の有機体の個体数のバランスをとるために機能し、プロセス全体の効率を高めます。

堆肥を作るには、次のことを行う必要があります。

• 堆肥の山の場所を選択してください。
• 構造を選択します。
• 材料を追加します。
• 堆肥の山の世話をし、餌を与えます。
• 完成した堆肥を集めて使用します。

堆肥を積みたい場所を選ぶことは重要な質問です。あなたは家から離れて個別に堆肥を作ることができることを望んでいますが、外に出てそれに出席したくないかもしれないほど遠くはありません。また、あなたはあなたの隣人が不平を言うかもしれないほどあなたの財産の境界にそれを近づけたくありません。答えの一部は、堆肥の山をどこに置くことができるかを指定するかもしれない地方の住宅条例または住宅所有者組織の規則によって指示されるかもしれません。考慮すべきその他の要因には、次のものがあります。

• 家の風下-適切に管理された堆肥の山でさえ、不快な臭いを発することがあります。
• 風-風は空気を供給しますが、風が多すぎると材料が乾燥したり散乱したりする可能性があります。
• 日光-日光は冬に堆肥の山を暖めるのに役立ちますが、日光が多すぎると堆肥が乾く可能性があります。大きな落葉樹のそばに山があると、夏は涼しく、冬は日差しが降り注ぐでしょう。
• 排水-杭に水が溜まらないように、適切な排水が必要です。
• 表面-裸地はコンクリートよりも優れています。杭の周囲に十分な作業領域（6〜8フィートまたは約2 m）を確保してください。

構造を選択する
堆肥の構造は、すべての材料を積み上げて自然に自然に任せるヒープのように単純なものにすることができます。これは受動的な堆肥です。パッシブコンポストは、コンポストプロセスを日常的に管理するアクティブコンポストよりも効率が悪く、時間がかかります。

チキンワイヤー、木、またはコンクリートブロックからより複雑なコンポストビンを構築することもできます。それらは、上部に新しい材料を追加し、堆肥を頻繁に回転させ、完成した堆肥を下部から収集する、単純な1つのコンパートメント構造にすることができます。

また、新しい材料を1つのビンに追加し、部分的に完成した堆肥を中央のビンに移し、完成した堆肥を最後のビンに移動するマルチコンパートメント（3ビン）構造にすることもできます。過剰な雨水を最小限に抑え、風からの散乱を減らすために、ビンの上部を覆う必要があります。多くの種類のコンポストビンが市販されています。

選択は、プロジェクトに費やしたい労力と費用、および作りたい堆肥の量に完全に依存します。また、地方条例により、使用できるゴミ箱の種類が規定されている場合があります。

材料を追加する
次の材料を簡単に堆肥にすることができます。

肉と乳製品の堆肥化 肉や乳製品は脂肪分が多いです。パッシブパイルや管理の行き届いていないアクティブコンポストパイルに加えると、不快な臭いがします。熱く、よく回された堆肥の山の場合、肉や乳製品の廃棄物は問題ではありません。ただし、廃棄物をブレンダーまたはフードプロセッサーに通して、サイズを小さくし、分解を速めることをお勧めします。

• 生ごみ-生ごみを切り刻むか粉砕して、より早く分解できるようにするのが最善です
  
  • 果物と野菜の廃棄物-皮、皮、種子、葉
  • 卵殻
  • コーヒーかす（ろ紙を含む）、ティーバッグ、使用済み紙ナプキン
  • Corncobs-すぐに分解できるように細断する必要があります
  • 肉/乳製品-サイドバーを参照
• 庭ごみ
  
  • 草の切り抜き-草の中には大丈夫なものもありますが、多すぎると堆肥の山に過剰な窒素が追加され、悪臭がします。あなたの草のためにマルチング芝刈り機を使用するのが最善かもしれません。
  • 葉っぱ
  • 松葉
  • 雑草
  • 木質材料（枝、小枝）
  • わらまたは干し草
• 新聞
• 海藻、昆布、または湿地の草の干し草-海のそばに住んでいて、これらを収穫することが合法である場合、それらは優れた栄養豊富な材料です。それらを堆肥の山に加える前に、それらを真水ですすいで完全に浸すか、余分な塩を取り除きます。
• おがくず-これは優れた炭素源です。

以下の材料は堆肥にすべきではありません：

• し尿やペットのごみ-病気や寄生虫を運ぶだけでなく、不快な臭いを引き起こします。
• 病気の庭の植物-それらは堆肥の山に感染し、完成品に影響を与える可能性があります。
• 侵入雑草-侵入雑草の胞子と種子（キンポウゲ、アサガオ、シバムギ）は、分解プロセスを生き延び、完成した堆肥を使用すると、目的の植物に広がる可能性があります。
• 木炭灰-土壌微生物に対して毒性があります。  
• 農薬で処理された植物材料-これらは堆肥の食物網生物に有害であり、農薬は完成した堆肥に生き残る可能性があります。

堆肥箱にたっぷりの土で堆肥材料を覆います。一部の情報筋によると、炭素に富む材料と窒素に富む材料を交互の層に配置するのが最善であるとのことです。水を加えて堆肥を湿らせますが、浸さないでください。シャベルまたは堆肥フォークで堆肥を回して混合し、十分な空気を供給します。

新鮮な土と一緒に堆肥材料の新しい層を上部に追加します。堆肥を湿らせておくために、定期的に堆肥箱に水をまきます。堆肥を毎日または隔日で回して、酸素が十分に供給されるようにします。一部のビンでは、穴の開いたPVCパイプをビンに挿入して定期的な空気供給を導入することで、堆肥の回転を回避できます。

ワーム堆肥化 ワームは堆肥化時間を最大50％短縮できます。ミミズを堆肥の山に植えたり、特別な堆肥を購入したりできます。家の外にワームボックスを設置して、生ごみや肉くずを処理することもできます。ワームの堆肥化の詳細については、「多くの詳細情報」セクションを参照してください 。

新しい層を追加して堆肥を回すと、無傷のゴミの新しい層が部分的に分解された層と混合されます。粒子が小さいため、部分的およびほぼ完成した材料は底に沈みます。完成した堆肥はゴミ箱の底から出てきます。3ビンシステムでは、最初のビンに無傷のゴミ箱を追加し、部分的に完成した堆肥を2番目と3番目のビンに積極的に移します。

堆肥の山が適切に機能していることを示すいくつかの兆候は次のとおりです。

• 臭いはしません。ピートモスのような甘くて土臭い香りがするはずです。
• 暖かいです。微生物は「調理」されており、特に涼しい朝には、山から蒸気が上昇するのを目にすることさえあります。
• 微生物が働きながら二酸化炭素が放出されるため、山の中に気泡がいくらか見られることがあります。

完成堆肥を収集
完成堆肥は、単一のビン系または三ビンシステムにおける第三のビンにおけるビンの底に集まります。堆肥がいつ行われるかについての厳密な定義はありません。基本的に、あなたがそれが終わったと思うなら、それは終わった。これを判断するために使用できるいくつかのパラメーターは次のとおりです。

• 温度-杭を回した後、温度を測定します。100 F（38 C）未満の場合は、おそらく実行されています。
• 外観-材料は少なくとも50％分解されているように見えますか？その中の何かをあなたが入れたゴミとして認識できますか？
• サイズ-堆肥の量は50〜75パーセント減少しましたか？
• 色-ダークブラウンですか、それともブラックですか？
• テクスチャー-滑らかですか、それとももろいですか？
• におい-土のような土のにおいがしますか？

堆肥が完成したら、使用する準備が整います。完成した堆肥は次のことができます。

• あなたの庭や庭の土壌構造を改善する
• 土壌微生物の活動を増加させる
• あなたの土壌の栄養素を強化します
• 土壌の化学的性質、特に酸性度（pH）を改善します
• 植物や樹木の周囲の土壌温度の変化を断熱します
• あなたの庭の植物や木の昆虫/病気の抵抗力を向上させます

ほとんどの家の作曲家は、自分の家の周り、木や庭で完成品を使用します。一部の家庭用堆肥製造業者は、完成した堆肥を地元の苗床や他の家族の庭師に販売しています。

堆肥カラムを作成して、家庭科学実験や科学博覧会プロジェクトの堆肥化プロセスを小規模に研究することができます。堆肥カラムは、次の材料で簡単に作成できます。

• キャップ付きの透明なプラスチック製2リットルソーダボトル3本-ラベルを剥がして洗浄
• ウィンドウスクリーン-2インチx2インチ（5 cm x 5 cm）の正方形のピース（金物店ではこのサイズのスクラップピースがある場合があります）
• ワイヤーの切れ端-長さ6インチ（15 cm）; 額縁ワイヤーまたは電線はうまく機能します（金物店ではスクラップ片が利用できる場合があります）
• 小さな釘、串または解剖針
• 透明なプラスチック製のパッキングテープ
• コーヒーフィルター-バスケットタイプ
• パンストのペア
• はさみ
• 新聞
• 土壌
• 堆肥にするゴミ

堆肥カラムを組み立てるには、次のようにします。

1. 図のように、はさみを使用して3本のボトルを切ります。ボトル1を半分にカットし、カーブのすぐ下の上部をトリミングします。ボトル2の上下を湾曲部分に沿ってカットします。湾曲した部分に沿ってボトル3の底を切り取ります。
2. ボトル3を取り、ここに示すように、ウィンドウスクリーンをボトルの口に巻き付け、首の下にワイヤーで固定します。
3. 図のように、釘、串、または針を使用して、ボトル2と3の側面に多くの空気穴をあけます。
4. 図のように、ボトル1から切り取った下半分にボトル3を逆さまに置き、テープで固定します。下半分に溜まる水を排出するために定期的に剥がすことができる数枚のテープを使用することをお勧めします。
5. 以下に示すように、ボトル2をボトル3の中に入れ、テープで固定します。
6. ボトル1の一番上の部分をキャップで取り出し、それを使用してボトル2の開口端を覆います。これは、以下に示すように、完成した堆肥カラムのキャップになります。

堆肥カラムをロードするには、次のようにします。

1. コーヒーフィルターをボトル2の底にぴったりと置き、開口部のすぐ上に配置します。コーヒーフィルターは、スクリーンが土の粒子で詰まるのを防ぐためのプレフィルターとして機能します。
2. 新聞紙に、堆肥にする土とゴミを混ぜます。使用した土やゴミの量を試すことができます。
3. 堆肥のカラムに土とゴミの混合物を入れます。
4. 堆肥の列にキャップをします。キャップをテープで固定します。
5. トップボトルキャップからカラムに水を追加します。必要に応じて水の量を測定し、どれだけが最適かを確認できます。水は土壌/ゴミの混合物を通って浸透し、底に集まります。定期的に底を排水する必要があります。
6. パンストの片方の足を切り、逆さまにして堆肥の柱を覆います。パンストカバーは、ミバエやブナが柱に出入りするのを防ぐのに効果的です。

毎日または隔日で、継続的に水を追加し、底を排水する必要があります。必要に応じて堆肥を回すことができますが、そのままにしておくこともできます。側面の空気穴は十分な通気を提供する必要があります。

カラムで実行できるいくつかの実験は次のとおりです。

• カラムの重量を毎日測定し、堆肥が成長するにつれて重量の変化をグラフ化します。
• カラムが毎日使用する水の量を監視およびグラフ化します。これを行うには、上部に追加した水の量から下部に集められた水の量を差し引きます。
• 土壌温度計でカラムの温度を毎日測定し、グラフ化します。
• 毎日、コラムのゴミの出現についてメモを取ります。分解するのにどれくらい時間がかかりますか？
• 排水を集めて顕微鏡で観察し、堆肥に生息する微生物を観察します。

あなたの家族は一年にどれくらいのゴミを出しますか？どんなものを捨てますか？リサイクルや堆肥化でどれだけ削減できますか？これらの質問に答えるには、ごみの監査を実行します。

1. 1年間に発生するゴミの合計を見積もります。
   • ゴミ袋に1週間分のゴミを入れ、各袋の重さを量る、または量を見積もります。袋が球体であると仮定すると、体積= 4.19x半径^3になります。
   • 重量または体積に52週間を掛けます。

2. あなたの家族のゴミの構成を決定します：
   • ゴム製の手袋を着用し、ごみ袋を分類し、ガラス、新聞、プラスチックボトル、アルミニウム缶、ホワイトボンド紙、光沢紙/雑誌、果物/植物性食品廃棄物など、さまざまなカテゴリのごみ用にさまざまなごみ袋に分けます。肉/乳製品廃棄物、非食品廃棄物および庭の廃棄物。
   • 個々のカテゴリーバッグの体積を密封して計量または推定します（体積= 4.19 x半径³）。

3. 各カテゴリのゴミの合計の割合を決定します。
   • 各カテゴリのゴミ袋の重量または体積を、組み合わせたゴミの重量または体積で割ります。
   • 各商に100を掛けます。

4. カテゴリを見て、リサイクルまたは堆肥化によってゴミの排出量の何パーセントを減らすことができるかを判断します。
   • ガラス、新聞、光沢紙、アルミ缶、アルミホイル、ペットボトルなどのリサイクルが可能です。
   • 新聞、庭の廃棄物、ほとんどの厨芥を堆肥化できます（ただし、肉/乳製品は特別な堆肥化が必要です）。
   • ごみのどれだけがパッケージで構成されているかがわかります。その一部は過剰なパッケージである可能性があります。箱入りシリアルの代わりに袋入りシリアルなど、最小限のパッケージで製品を購入することで、このゴミのカテゴリを減らすことができます。

リサイクルと堆肥化によってごみの排出量を減らすことができれば、埋め立てスペースを節約し、町の廃棄物費用を削減できます。これは、最終的には税金のより良い使用につながる可能性があります。

堆肥化と関連トピックの詳細については、次のページのリンクを確認してください。

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