mini|Gartenkompost in einer offenen Miete aus Holz mini|Einfache Kompostmiete aus verzinktem Volierendraht, Maschengröße 25 × 50 mm
Kompostierung (auch Rotte) bezeichnet den Teil des Nährstoffkreislaufs, bei dem organisches Material unter Einfluss von Luftsauerstoff (aerob) von Bodenlebewesen (heterotroph) abgebaut wird. Dabei werden neben Kohlenstoffdioxid auch wasserlösliche Mineralstoffe freigesetzt wie beispielsweise Nitrate, Ammoniumsalze, Phosphate, Kalium- und Magnesiumverbindungen, die als Dünger wirken. Ein Teil der bei diesem Abbau entstehenden Zwischenprodukte wird zu Humus umgewandelt.
Das Wort Kompost ist abgeleitet von lateinisch compositum, „das Zusammengestellte“,Duden: Herkunftswörterbuch. S. 433.Kluge: Etymologisches Wörterbuch. S. 516.Pfeifer: Etymologisches Wörterbuch. S. 700. und bezeichnet sowohl die Sammelstätte (auch „Komposthaufen“ oder „Kompostmiete“) als auch das dort abgelegte Material und das durch die Verrottung erzeugte Produkt („fertiger Kompost“).
Heute machen sich sowohl Hobby-Gärtner, welche in kleinerem Maßstab Eigenkompostierung betreiben als auch die Abfallwirtschaft in großtechnischen Kompostierungsverfahren den Kompostierungsprozess zunutze, um aus Küchen- und Gartenabfällen, Bioabfall und Grünschnitt Kompost zu erzeugen.
Kompostmaterial eignet sich dabei zur Verbesserung der Bodeneigenschaften wie der Gartenerde in der Garten- oder des Kulturbodens in der Landwirtschaft sowie zur Rekultivierung von Flächen, aber auch für die Herstellung von Bodensubstraten und Blumenerde. Je nach Nährstoffgehalt ist ausgereifter Kompost ein vollwertiger Dünger und kann so den Einsatz zusätzlicher Düngemittel überflüssig machen.
Mit einem Biomeiler wird der Verrottungsprozess des Kompostierens zur Wärme-Gewinnung genutzt.
Geschichte Die Behandlung tierischer Exkremente durch Kompostierung und Rückführung der organischen Stoffe ist schon seit tausenden Jahren bekannt. Homer beschrieb in der Odyssee den Stallmist als Dünger, Aristoteles verfasste 350 v. Chr. die Humustheorie (nach der sich Pflanzen vom Humus ernähren),M.Andratschke: Dünger – Fluch oder Segen. Vorlesungsscriptum an der Universität Regensburg, S. 2. Columella beschrieb um 60 n. Chr. die Kompostierung in seinen Büchern über die Landwirtschaft, und Plinius der Ältere beschrieb ebenfalls die Technik der Kompostierung.Sebastian Hedel: Die Kompostierung von Schweineexkrementen in der Provinz Can Tho (Vietnam). Diplomarbeit, 2005, ISBN 978-3-638-70692-6, Leseprobe bei Google Books S. 8, möglicherweise andere Autoren zitierend. Auch Cato der Ältere beschrieb die Düngung seiner Weinreben mit Kompost, den er aus Lupinen, Stroh, Bohnenstroh und Laub herstellte.
Neuzeitliche Abhandlungen über die systematische Bereitung von Komposten finden sich ab der Mitte des 18. Jahrhunderts.Winfried Titze: Frisches Gemüse aus dem Garten. Ulmer, Stuttgart 1987, ISBN 3-8001-6293-8, S. 10. Nachdem der österreich-ungarische Botaniker und Mikrobiologe Raoul Heinrich Francé das Edaphon, die Gesamtheit der im Boden lebenden Organismen, die beim Kompostierungsprozess eine Rolle spielen, erforscht hatte, erfolgte die erste industrielle Anwendung ab 1921 in der oberösterreichischen Stadt Wels in der Naturdüngerfabrik Wels,Welser Anzeiger vom 5. Januar 1921, 67 Jahrgang, Nr. 2, S. 4 die bis 1939 betrieben wurde.
Die Weiterentwicklung von Kompostiermethoden zur Gewinnung organischen Düngers erfolgte zum Beispiel durch den Anthroposophen, Garten- und Landschaftsarchitekten Max Karl Schwarz auf seinem Gärtnerhof, dem Barkenhoff in Worpswede. Eine Propagierung erfolgte insbesondere durch die biologisch-dynamische Landwirtschaft und den Gartenarchitekten Alwin Seifert, der sie in den 1930er Jahren unter anderem beim Reichsautobahnbau einführte.Charlotte Reitsam: Reichsautobahn im Spannungsfeld von Natur und Technik. VDM, Saarbrücken 2008, ISBN 978-3-639-08556-3 (Zugleich Habilitationsschrift an der Technischen Universität München, Fakultät für Architektur, 2004) Seine Gedanken zur Kompostierung legte Seifert auch schriftlich nieder, hier ist insbesondere sein Buch Gärtnern, Ackern ohne Gift zu nennen.
Faktoren der Kompostierung Allgemein Abfälle, die kompostiert werden, sollten möglichst aus organischen Bestandteilen zusammengesetzt sein und möglichst keine Schadstoff- und Störstoffgehalte aufweisen. Störstoffe sind unverrottende oder schlecht biologisch abbaubare oder nutzbare Materialien wie beispielsweise Glas, Keramik, Kunststoffe, Kunststofffolien und Verbundstoffe, Gummi, Holz, Knochen, Kochsalz und Metalle. Bioabfall-Beutel, die sich für die Kompostierung eignen, sind durch das Siegel DINplus oder das Keimling-Symbol gekennzeichnet.
Abgebaut werden können Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindungen, also hauptsächlich
Kohlenhydrate, die in Pflanzenmaterial inklusive der Blätter, Knollen, Wurzeln und Samen vorkommen und z. B. als Zucker, Stärke, Zellulose vorliegen; Fette, Öle, Wachse, die besonders in Pflanzenmaterial, Wurzeln und Samen enthalten sind; Proteine aus Gemüse; und zu geringen Teilen Lignine, die Bestandteile von Holz, Blättern, Rinde, Gemüse und Pflanzenfasern sind.Werner Bidlingmaier, Ralf Gottschall: Biologische Abfallverwertung. 96 Tabellen. Ulmer, Stuttgart (Hohenheim) 2000.
Für den Abbau von organischem Material benötigen die Mikroorganismen der Kompostierung Sauerstoff und Wasser. Ein gutes Verhältnis von Sauerstoffangebot und Wassergehalt ist die entscheidende Bedingung für den Kompostierungsprozess. Vier Gruppen von Mikroorganismen sind wichtig für die Kompostierung: heterotrophe Bakterien Aktinomyceten Pilze Protozoen
Außerdem besorgen Schnecken, Asseln, Käfer, Würmer u. a. einen großen Teil der Kompostierung.
Art des Ausgangsmaterials Lebende oder abgestorbene Zellen von Pflanzen und Tieren bestehen aus einem organischen und einem mineralischen Anteil und Wasser. Der organische Anteil wird von den aeroben Mikroorganismen als Energielieferant genutzt. Wie gut und wie schnell ein Kompost von den Mikroorganismen verwertet werden kann, hängt davon ab, wie leicht diese Nährstoffe für die Mikroorganismen zugänglich sind.
Bei der Kompostierung liegt ein heterogenes und festes Ausgangsmaterial (Substrat) mit einem begrenzten Wassergehalt vor. Mikroorganismen können nicht direkt das feste Substrat zur Nährstoffversorgung verwerten. Es muss zuerst in kleinere, niedermolekulare Stoffe umgewandelt werden (Hydrolyse), bevor es in die Zelle zur Nährstoffversorgung gelangen kann. Daher entscheidet bei der Kompostierung die Möglichkeit, ob die Mikroorganismen das Substrat enzymatisch hydrolytisch aufspalten können (z. B. Zellulose zersetzen können), über die Verfügbarkeit des Substrates und damit die Nährstoffversorgung der Mikroorganismen. Sie ist der Faktor, der für die Abbaugeschwindigkeit und somit die Kompostiergeschwindigkeit verantwortlich ist.
In den ersten Wochen des Kompostierungsprozesses ist die Abbaurate der organischen Substanz am größten. Sie verlangsamt sich mit zunehmender Rottezeit, und es treten gegen Ende vermehrt Umbauprozesse auf. Bei Bioabfall kann innerhalb eines Zeitraums von zwölf Wochen abhängig von Kompostmaterial und Prozessführung mit einer Abbaurate von 40 % bis zu 70 % gerechnet werden. Grünabfälle, die einen hohen Anteil an schwer abbaubarer Lignocellulose enthalten, erreichen im gleichen Zeitraum Abbauraten, die unter 30 % liegen können.Martin Kranert: Einführung in die Abfallwirtschaft. 4., vollständig aktualisierte und erweiterte Auflage. Unter Mitarbeit von Klaus Cord-Landwehr. Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2010.
Belüftung Für den Abbau des organischen Materials wird Sauerstoff benötigt. Man geht üblicherweise von zwei Gramm O2 pro Gramm abgebauter organischer Substanz aus.Hans Dieter Janke: Umweltbiotechnik. Grundlagen und Verfahren. 99 Tabellen, 92 Formeln. 2., aktualisierte und erw. Auflage. Unter Mitarbeit von Alexander P. Herrmann und Thilo Britz. Ulmer, Stuttgart 2008. Kennt man die genaue Zusammensetzung des Ausgangsmaterials, so ist es möglich, die für den aeroben Abbau erforderliche Menge an Sauerstoff stöchiometrisch zu berechnen. Dabei sollte jedoch beachtet werden, dass sich die Löslichkeit von Sauerstoff mit der Temperatur ändert.
Wassergehalt Zum schnelleren Start der Rotte wird meist Wasser zugesetzt. Das Wasser wird zum Trägermittel für die zahlreichen Mikroorganismen und die gelösten Nährstoffe, die durch Quellung in das Material eindringen können. Wasser wird auch durch den Abbau des organischen Materials freigesetzt. Die Feststoffbestandteile des Kompostgutes werden von einem Wasserfilm umgeben. Die Dicke dieses Wasserfilms ist entscheidend für den aeroben Abbau. Ein Wassergehalt von 40 bis 60 % im Kompostiergut ist für den Abbau optimal. Ein Teil des im Kompost enthaltenen Wassers verdunstet vor allem aufgrund der Selbsterwärmung des Kompostgutes schneller.
Um eine gleichmäßige Verteilung des Wassers zu erreichen und frischen Sauerstoff einzubringen, sollte das Material ab und zu gut durchmischt werden. Ist der Wassergehalt zu niedrig (< 30 %), so werden die Aufnahme und der Transport von Nährstoffen erschwert und der Kompostierungsprozess gebremst. Bei Wassergehalten unter 20 % kommt der mikrobielle Abbauprozess völlig zum Erliegen. Ist der Wassergehalt zu hoch (> 70 %), steht den Mikroorganismen nur noch wenig Sauerstoff zur Verfügung. Es entstehen schnell unerwünschte anaerobe Bedingungen und Fäulnisgeruch.
Luftporenvolumen Das Volumen im Kompostmaterial, das von Wasser und Gas ausgefüllt ist, wird Porenvolumen, Gasraumvolumen oder auch Luftporenvolumen genannt. Für den Kompostierungsprozess ist das vorhandene Luftporenvolumen sehr bedeutend. Es bestimmt die Menge an Sauerstoff und seine Verteilung im Kompostmaterial. Die durch den Abbau organischer Verbindungen entstehende Wärme verursacht durch die thermische Konvektion (aufsteigende Wärme) sowohl einen Wärmefluss als auch einen Luftzug, der das Abbauprodukt Kohlenstoffdioxid abtransportiert und frischen Sauerstoff zuführt. Je besser dieser Luftzug ist, desto schneller läuft die Verrottung ab.
Wie die Poren verteilt sind, hängt von der Beschaffenheit des Kompostmaterials ab. Gröberes Material wie kleine Äste, Stroh oder anderes strukturbildendes Material ermöglichen eine Durchströmung mit Luft und bilden ein gutes Traggerüst. Dies kann besonders bei hochgeschichteten Komposten über 1,5 m Höhe wichtig werden, da allein durch das Eigengewicht eine Verdichtung des Materials entstehen kann, durch die das Porenvolumen und damit die Sauerstoffversorgung der Mikroorganismen geringer werden. Die Art des gewählten Rottesystems (statisch oder dynamisch) bestimmt hier das Optimum. So kann das minimal erforderliche Luftporenvolumen zwischen 30 % und 50 % liegen.
Temperatur mini|Grasschnitt ist auch nach mehreren Tagen Dauerregen aufgrund der Kompostierungswärme nur an der Oberfläche durchfeuchtet (die oberste Schicht wurde links entfernt). Durch den Abbauprozess wird Energie freigesetzt. Die Mikroorganismen verwenden nur 20 % des umgesetzten organischen Kohlenstoffs für ihren Baustoffwechsel, während 80 % auf den Energiestoffwechsel entfallen. Die freigesetzte Energie tritt in Form von Wärme auf, die schlechte Wärmeleitung bzw. -abfuhr führt zur Selbsterhitzung des Kompostmaterials.