بررسی فرایندی ورمی کمپوست و اثرات محیطی

مقدمه :
بی‌شک امروز همه ما با واژه پسماندها آشنایی داریم و می‌دانیم سهم سرانه تولید پسماند هر نفر در کشور ۷۰۰ گرم در روز می‌باشد. به بخشی از این پسماند به لحاظ شرایط خاص، مواد آلی می‌گویند. این مواد قابل تجزیه و مفید می‌باشند. از آنجا که ۷۰ درصد پسماندهای شهری را مواد آلی تشکیل می‌دهند، توجه به این موضوع برای مدیران شهری از اهمیت ویژه اقتصادی و زیست محیطی برخوردار می‌باشد.

در کشور ما مدیریت پسماندهای شهری به عهده شهرداری‌ها، محیط‌زیست و مراکز بهداشتی می‌باشد که در بین آنها شهرداری‌ها متولی امر کنترل، جمع‌آوری، حمل و نقل، تبدیل و یا دفع مهندسی بهداشتی پسماندها می‌باشند. از طرفی کمبود زمین، امکانات، ماشین‌آلات مکانیزه حمل و نقل و هزینه‌های بسیار بالا برای فرایند و دفع پسماندها موجب مشکلات فراوان زیست‌محیطی و بهداشتی برای بیشتر شهرها گردیده به طوریکه شهروندان شاهد مشکلات ناشی از آن می‌باشند. پسماندها یا زباله، قبل از اینکه پدیده‌ای زشت و مشکل‌آفرین باشند به عنوان یک کالا یا مواد غذایی و یا وسیله و ابزار ضروری مورد استفاده مردم قرار گرفته و سپس مازاد یا بخشی از آن دور انداخته می‌شوند. امروزه راحت‌ترین روش برای رهایی از این پسماندها دور انداختن می‌باشد. در حالیکه تحقیقات انجام شده بیانگر آن است که بیش از ۹۰ درصد این پسماندها قابل تفکیک و بازیافت می‌باشند. یعنی ۷۰ درصد از این پسماندها را مواد آلی تجزیه شونده شامل می‌شوند. نزدیک به ۲۰ درصد مواد زائد جامد مثل شیشه، پلاستیک، کاغذ و فلزات اجزای پسماندهای شهری را تشکیل می‌دهند و تنها کمتر از ۱۰ درصد پسماندهای شهری زباله یا مواد دور انداختنی می‌باشند.

بنابر این همانطور که گفته شد ، بدیهی است که با رشد روزافزون جمعیت، افزایش سطح رفاه وتنوع کمی و کیفی در مصرف مواد غذایی، توسعه صنایع تبدیلی و رشد پدیده شهرنشینی، دفع زباله و مواد زاید آلی به یک مشکل به ویژه در شهرهای بزرگ تبدیل شده است. امروزه فرآوری مواد زاید آلی به  سه روش سوزاندن، دفن در محل های خاص و بازیافت یا استفاده مجدد انجام می پذیرد. روش بازیافت علاوه بر اینکه درحفظ محیط زیست و کاهش آلودگی موثر است میتواند مواد زاید را به عنوان مواد خام، مجددا در چرخه مصرف قرار دهد و از تخریب بیشتر محیط زیست پیشگیری کند. از بین انواع محصولات بازیافتی می توان به ورمی کمپوست ( vermicompost ) یا کمپوست کرمی که در کشورهای مختلف جهان با استقبال گسترده ای روبه روشده است، اشاره کرد. ورمی کمپوست، عبارت است از کود آلی بیولوژیک که دراثر عبور مداوم و آرام مواد آلی در حال پوسیدگی از  دستگاه گوارش گونه هایی از کرم های خاکی و دفع این مواد از بدن کرم، حاصل می شود. این مواد هنگام عبور از بدن کرم آغشته به مخاط دستگاه گوارش (موکوس)، ویتامینها و آنزیمها شده که در نهایت به عنوان یک کود آلی غنی شده و بسیار مفید برای ساختمان و بهبود عناصر غذایی خاک، تولید و مورد مصرف واقع می گردد. بنابراین، ورمی کمپوست عبارت است از فضولات کرم به همراه درصدی از مواد آلی و غذایی بستر و لاشه کر مها. ورمی کمپوست نسبت به کمپوست معمولی دارای برتری هائی است .ورمی کمپوست ماد های شبیه به پیت ( peat ) است که به خوبی تغییر فرم یافته و ساختار، تخلخل، تهویه، زه کشی و ظرفیت نگهداری رطوبت آن در حد آلی می باشد. تولید ورمی کمپوست تعداد ریز موجودات بیماری زای گیاهی( pathogenic microganisms ) را به شدت کاهش داده و بنابراین از این نظر برتری نسبی به کمپوست معمولی دارد. تولید کمپوست به عنوان یک فرآیند هوازی منجر به معدنی شدن ( mineralization ) نیتروژن می شود که در مورد تولید ورمی کمپوست، استفاده از کرم های خاکی باعث تسریع این روند می گردد. فرآیند هوموسی شدن ( Humification ) که در مرحله رسیدگی ( Maturation stage ) کمپوست سازی اتفاق می افتد، در طول فرآیند تولید ورمی کمپوست، بزرگتر و سریعتر اتفاق می افتد. کود تولیدی در این روش به علت بالا بودن نسبت کربن به ازت ( C/N15 ) فاقد بوی نامطبوع و فعالیت حشرات مزاحم می باشد.به طور کلی در حدود ۲۷۰۰ گونه مختلف از کرمهای خاکی وجود دارند که بسته به موضوع کار و هدف، گونه انتخابی متفاوت خواهد بود.

یکی از اجزای تشکیل دهنده بسترهای کشاورزی خاک است که بعنوان بستر اصلی کشت گیاهان و رشد آن محسوب می‌شود. امروزه دخالت انسان در تغییرات فیزیکی و شیمیایی خاک باعث دگرگونی و بروز اختلال در خاک و آب گردیده است بطوریکه بدون در نظر گرفتن عواقب آن فقط سعی در تولید درآمد و سیر کردن افراد جامعه هستند. در این راستا متولیان امر نیز با همان سرعت سعی در ترویج و توسعه منابع بوده و کمتر فرصت داشته‌اند که به عوارض جانبی و تاثیرات منفی آن توجه کنند. از طرفی کشورهای در حال توسعه در حال افزایش آگاهی جامعه و آشنایی بیشتر مردم با مسائل و مشکلات زیست‌محیطی و بهداشتی ناشی از تخریب خاک می‌باشند. توجه به این موضوع علاوه بر کاهش مشکلات طرح شده می‌تواند یک مجموعه کشاورزی را از نظر اقتصادی دگرگون سازد هر چند برای مقایسه پیشرفت‌های صنعت کشاورزی نمی‌توان به کشورهای پیشرفته و مدرن توجه کرد ولی در این میان هستند کشورهای در حال توسعه که با جدیت مراحل تحقیقات را پشت سر گذاشته و با توجه به ضرورت امر اقدام به تغییرات اساسی در رشد و توسعه پایدار در صنعت کشاورزی نموده‌اند. در اجرای سیاست‌های کشورهای موفق و بمنظور دستیابی به تولید محصولات ارگانیک و حفظ منابع خاک و آب، شرکت‌های ایرانی مطالعات خود را در این زمینه گسترش داده و در نظر دارند بمنظور آشنایی هر چه بیشتر کشاورزان و صنعتگران عرصه تولید مواد غذایی آنها را در جریان پیشرفت کشورهای موفق قرار داده و ضمن تشویق در استفاده از کودهای آلی بیولوژیک بویژه Vermicompost، زمینه ساز رشد و توسعه پایدار صنعت کشاورزی در میهن عزیزمان باشند.
اهداف تولید ورمی کمپوست:
معمولا هدفهای زیر در رابطه با طرح تبدیل پسماند به ورمی کمپوست در نظر گرفته میشود.
۱  افزایش حاصلخیزی خاک و بهبود ساختمان و مدیریت خاک
۲  افزایش محصول
۳  تولید مکمل غذایی جهت خوراک دام و آبزیان
۴  تولید مواد آرایشی
مناسب ترین گونه کرم خاکی برای تولید ورمی کمپوست
گونه Lampite mauritti به منظور مدیریت و بهبود ساختمان خاک مورد استفاده قرار میگیرد. ولی مناسب ترین گونه برای تولید ورمی کمپوست، گونه Eisenia foetida بوده که به رنگ قهوه ای مایل به قرمز و کوچکتر از کرمهای خاکی معمولی می باشد. کرم ها جزو جانوران هرمافرودیت می باشند، یعنی هر کرم اندامهای نر و مادگی را توامان دارد، ولی نهایتا کرم با اتصال به جفت دیگر از طریق دو کلیتلوم ( clitellum ) و تبادل اسپرم عمل جفتگیری را انجام میدهد. سپس هر کرم یک کیسه تخم ریزی در کلیتلوم خود تشکیل می دهد. (کلیتلوم قسمتی برجسته در تنه کرم است و در بندهای نزدیک سر یک کرم بالغ قرار دارد). کیسه های تخم ریزی یا همان کوکونها به رنگ زرد کهربایی بوده و در داخل آن حدود ۷- ۳ نوزاد لارو وجود دارد.بنابراین افزایش تعداد کر مها در هر نسل به صورت تصاعد نسبتا هندسی، خواهد بود. وزن هر کرم بالغ بین ۵/ ۰ تا ۱ گرم بوده و در هر کیلوگرم حدود ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ نخ کرم  وجود دارد. فاصله بین دو نسل )از تخم تا تخم( در شرایط نرمال حدود ۳ ماه بوده و  عمر کر مها بین یک تا دو سال متغیر است .گونه ایزینیا فتیوا که در آن کرم کود و کادیلاک کرم ها نیز گفته می شود، از بستری که شامل مواد نیمه پوسیده مانند کود گاوی، کود اسبی (کودها باید خشک باشند)، کاه و کلش غلات و برخی زایدات و بقایای گیاهی می باشد، تغذیه می کند. در داخل این بستر اصلی می توان مواد تازه ای چون زایدات سبزیجات و میوه جات، مواد آلی و قابل تجزیه زباله های خانگی، پسماندهای کارخانجات غذایی و حتی لجن و فاضلاب (به جز فاضلاب صنعتی)، اضافه نمود. رطوبت مطلوب بستر، هوادهی، تغذیه و جلوگیری از سفت شدن بستر و نگهداری PH در حد ۷-۸ از نکات کلیدی در تولید ورمی کمپوست می باشد. کود مرغی برای کرمها سمی است به طور کلی باید عنوان نمود که بقایای آلی غنی از نیتروژن به جز کود مرغی که برای کر مها سمی است،برای بستر لازم و ضروری است. این کرم ها در خارج از سفره غذایی حرکت نمیکنند و به همین خاطر جمعیت این کرم ها بسته به دسترسی آنها به مواد غذایی رشد کرده و تثبیت می شود. این کرم ها از نور آفتاب و بارندگی گریزان بوده، باید آنها را از این دو عامل محافظت نمود.

روش های مختلف تولید ورمی کمپوست:
روش های مختلفی برای تولید ورمی کمپوست وجود دارد که ساده ترین راه آن، روش پشته ای می باشد . برای تولید ورمی کمپوست به روش پشته ای باید مراحل زیر انجام گیرد.
۱)    زمینی مسطح، بدون سنگ و کلوخ و خرده شیشه انتخاب و سطح آن را مرطوب و سپس کاملا کوبید تا سفت شود. علت این امر جلوگیری از ایجاد هیبرید کرمهای مورد استفاده با کرمهای خاکی معمولی و زایل شدن آنها می باشد.
۲)    ایجاد سایبان برای محافظت کرمها در برابر بارندگی و نور آفتاب
۳)    ایجاد پشته ای از کود گاوی نیمه پوسیده به شکل گنبدی به عرض ۷۰ و ارتفاع ۵۰ سانتیمتر و طول دلخواه و آبیاری فراوان آن به منظور خروج شیرابه کود
۴)    ایجاد شیار در طول خط الراس پشته به عمل ۱۵ سانتی متر و ریختن کرم ها به داخل آن و سپس برگرداندن کود روی کرمها آبپاشی پشته به صورت روزانه به منظور حفظ رطوبت آن
۵)    جداسازی کرم ها از پشته پس از تولید ورمی کمپوست با استفاده از غربال
کاربرد کرمها:
کرمها دارای کاربردهای متنوعی هستند برخی از این کاربردها عبارتند از :
- مدیریت کود در مزارع پرورش گاو، اسب و خرگوش و پسماند کارخانجات تولید لبنیات
- کاهش زباله های مدارس، بیمارستا نها و موسسات
- تبدیل زباله های غذایی و جامدات آلی به ورمی کمپوست در مقیاس بزرگ
- استفاده از ورمی کمپوست در بهبود و اصلاح خاک مزارع و گلخانه ها و به تبع آن افزایش کیفیت و کمیت محصولات
- تولید پروتئین کرم به عنوان جیره غذایی آبزیان و طیور با استفاده از خشک کردن و پودر کردن لاشه بدن کرمهای مسن می باشد. همچنین استفاده از ورمی کمپوست در تهیه چای کمپوست تولید مثل کرمها و به تبع آن افزایش جمعیت کرمها و فروختن آنها به واحدهای متقاضی را نیز می توان افزود.
طرح  تولید ورمی کمپوست دارای  توجیه اقتصادی است . در کشاورزی ارگانیک و کشتهای گلخانه ای، پا کترین و مناسب ترین بستر می باشد که سبب بازدهی بیشتر محصولات کشاورزی خواهد گردید. امید است در کشور ما نیز همچون کشورهای توسعه یافته به جای کودهای شیمیایی که متاسفانه چندین دهه است استفاده از آن در مزارع کشاورزی به طور فزآینده ای رو به گسترش بوده و دارای خطرات زیست محیطی بالقوه و خطرناکی می باشند، به تدریج از این کودهای ارگانیک و طبیعی استفاده شود. (۱)
میزان سلامت ورمی کمپوست :
کیفیت ورمی کمپوست از ابعاد مختلف مورد ارزیابی دستگاه های اجرائی از جمله سازمان دامپزشکی قرار گرفته است .در ادامه به یکی از نتایج ارائه شده از طریق سازمان دامپزشکی اشاره گردیده است .(۲)
رویکردهای ملی و بین المللی در خصوص ورمی کمپوست :
طرح هائی نظیر  تبدیل پسماند به پروتئین و کود در مبدا با کرم، در مسابقه ۱۰×۱۰۰ ایده برتر نجات دهنده و موثر دنیا در وب‌گاه گوگل در سال گذشته شرکت و از ۱۶۳۰۰۰ ایده ارائه شده در جهان موفق به ورود در مرحله ۱۰۰ ایده برتر دنیا شده است. در همین راستا در کشور این طرح  پس از موفقیت در دومین جشنواره پژوهش و نوآوری ایده تبدیل زباله به کود آلی در مبدا با کرم،  از طریق مردم و داوران به عنوان داغترین و محبوترین ایده شناخته شده  و در جشنواره کارآفرینان برتر استان‌های خراسان رضوی و تهران به عنوان کارآفرین برتر شناخته شد و از مسئولین کشوری تندیس، لوح و جوایز کارآفرین برتر را کسب کرده و با حضور در نمایشگاه نوآوری و شکوفایی ریاست جمهوری به عنوان مبتکر منفرد مورد استقبال پرشکوه مسئولین و مردم قرار گرفته است . همچنین این طرح از سازمان حفاظت محیط‌زیست به عنوان مقاله اجرایی و علمی برتر تندیس و لوح دریافت نموده است ، هم اکنون نیز موضوع در نخستین جشنواره بین‌المللی غذا با کسب عنوان برتر لوح تقدیر نماینده برنامه ‌جهانی غذای سازمان ملل متحد WFP  را کسب نمود.
بررسی وضعیت سلامت محصول کرمی :
بر اساس نتایج بدست آمده از آزمایشات میکروبی در آزمایشگاه های معتمد محصولات حاصله کاملا سالم و فاقد عوامل زیان آور میکروبی است . در ادامه به برخی از نتایج حاصله اشاره میشود.

شمارش باکتریایی (ارقام به میلیون)
Salmonella منفی
Ecoli منفی
Fangus منفی
نرمال شمارش باکتریایی با منشا دامی: یک میلیون کلنی در هرگرم
نرمال شمارش باکتریایی با منشا گیاهی: صد هزار کلنی در هرم
Salmonclla منفی
E.coli منفی

ضرورت استفاده از ورمی‌کمپوست در محصولات زراعی، باغی و گلهای زینتی و آپارتمانی:
همانطور که میدانیم ،در کشور ما مدیریت پسماندهای شهری به عهده شهرداریها، محیط‌زیست و مراکز بهداشت می‌باشد که در بین آنها شهرداریها متولی امر کنترل، جمع‌آوری حمل و نقل، تبدیل و یا دفع مهندسی بهداشتی پسماندها می‌باشند. از طرفی کمبود زمین، امکانات، ماشین‌آلات مکانیزه حمل و نقل و هزینه‌های بسیار بالا برای فرایند و دفع پسماندها موجب مشکلات فراوان زیست‌محیطی و بهداشتی برای بیشتر شهرها گردیده به طوریکه شهروندان شاهد مشکلات ناشی از آن می‌باشند. پسماندها یا زباله، قبل از اینکه پدیده‌ای زشت و مشکل‌آفرین باشند به عنوان یک کالا یا مواد غذایی و یا وسیله و ابزار ضروری مورد استفاده مردم قرار گرفته و سپس مازاد یا بخشی از آن دور انداخته می‌شوند. امروزه راحت‌ترین روش برای رهایی از این پسماندها دور انداختن می‌باشد. در حالیکه تحقیقات انجام شده بیانگر آن است که ۹۰ درصد این پسماندها قابل تفکیک و بازیافت می‌باشند. یعنی ۷۰ درصد از این پسماندها را مواد آلی تجزیه شونده شامل می‌شوند. نزدیک به ۲۰ درصد مواد زائد جامد مثل شیشه، پلاستیک، کاغذ و فلزات اجزای پسماندهای شهری را تشکیل می‌دهند و تنها کمتر از ۱۰ درصد پسماندهای شهری زباله یا مواد دور انداختنی می‌باشند. برای مثال و در همین راستا شرکت بهسامان در شهر شیراز روزانه بین ۳۰ تا ۴۰ تن پسماندهای آلی تفکیک شده از مبدا را در منطقه برمشور در فضایی بوسعت ۵ هکتار به کرم‌های قرمز تغذیه نموده و به کود ورمی‌کمپوست تبدیل می‌نماید. سایر فارم‌های تبدیلی اختصاص به تبدیل فضولات دامی به کود آلی ورمی‌کمپوست در سایر شهرهای کشور از جمله کرج، اصفهان، دهلران، خرم آباد، نیشابور، مراغه، رشت، زنجان و مشهد بصورت اختصاصی و یا مشارکت می‌باشد.
کرمهای خاکی خاک و مواد آلی را می‌خورند. مواد آلی را تغذیه می‌کنند. خاک از دستگاه گوارش و هضم طولانی کرم عبور می‌کند. مواد آلی که به عنوان غذای کرم محسوب می‌شود شامل ضایعات گیاهی و فضولات دامی حیوانات کوچک و بزرگ می‌باشد. علاوه بر این مواد، کرمها بعضی مواد دیگر را نیز ترجیح می‌دهند. زیرا کرم دهان بسیار کوچکی دارد و برای کرم خوردن مواد و ترکیبات کوچک مانند باکتری، پروتوزا  و قارچها راحت است. مواد غذایی بزرگ باید ابتدا با رطوبت نرم شوند تا کرم بتواند براحتی آن را تغذیه کند. کرمها باید افزایش یافته تا پسماندهای گیاهی را مصرف کنند.  برای انجام این کار نیاز به یک ظرف مناسب و بستر مرطوب و مقداری پسماندهای غذایی وجود دارد. کرمها تکه‌های پسماند را به همراه جانوران ریز میکروسکوپی که به تجزیه مواد آلی کمک می‌کنند را نیز می‌خورند. ممکن است این سؤال مطرح  شود که کرمها چه مقدار زباله مصرف می‌کنند؟ یک کرم در هر روز می‌تواند حداقل به اندازه نصف وزن خود غذا مصرف کند. یک کرم ۱ گرمی می‌تواند ۲/۱ گرم از غذا را در یک روز مصرف کند. یا  مقدار ۱ پوند از کرمها می‌توانند ۲/۱ پوند از زباله‌ها را در هر روز مصرف کنند. این میزان ممکن است در حالتی که ۱ پوند کرم شامل ۶۰۰ کرم بزرگ و یا شامل ۱۵۰۰ کرم کوچک بوده  متفاوت باشد. زمانی که کرمهای قرمز زباله‌ها را می‌خورند، زباله‌ها بسته به وزن و توده کرمها ناپدید می‌شوند.
تاثیرات کرم‌های خاکی بر روی محیط:
وجود ذرات کوچک با مقادیر زیاد در مدفوع کرمهای خاکی نسبت به ذرات محیط آنها نشان می‌دهد که قادرند مواد مغذی را به اجزاء کوچک‌تر تبدبل نمایند. دانه‌های معدنی متصل به یکدیگرهستند که اتصال آنها باید به گونه‌ای باشد که در مقابل رطوبت، فرسایش و فشردگی مقاوم بوده و به هنگام خنثی و یا رطوبت خاک نیز همچنان نرم باقی بماند و خاکی غنی از خاکدانه‌هاست که دارای تهویه، زهکشی و بالاخره ساختمانی مناسب باشد. لذا جهت داشتن یک خاک حاصلخیز خاکدانه سازی در درجه اول مورد اهمیت قرار دارد.
محققین زیادی بر این قول متفقند که مدفوع کرم‌های خاکی دارای خاکدانه‌های مقاومتر از خاک محیط است. علاوه بر آن موکو پروتئین زیر اپیدرم کرم خاکی در محل تماس آن با دالانهای حفر شده موجب پایداری ذرات خاک می‌گردد.

باروری و حاصلخیزی خاک:
کرم‌های خاکی در نتیجه فعالیت خود باعث تسریع تحریک یون‌ها در سطح و عمق پروفیل خاک می‌گردند. در این مرحله آنها با ترشح مواد شیمیایی می‌توانند برخی از عناصر غذایی پایه موجود در خاک را از حالت تثبیت خارج نموده و به شکل قابل جذب گیاه تبدیل کنند. این فرآیند توسط کرم‌های خاکی به دو صورت مستقیم و غیر مستقیم انجام می‌گیرد. مثال تاثیر مستقیم آنها در معدنی شدن ازت است این عنصر که معمولاً به شکل کمپلکس‌های آلی غیر قابل استفادة گیاه در خاک وجود دارد پس از عبور از لولة گوارش کرم‌های خاکی ابتدا به آمونیاک و سپس به نیتریت و نیترات تبدیل می‌گردد. تاثیر غیر مستقیم کرم‌های خاکی در ازدیاد حاصل خیزی خاک، ازدیاد فعالیت میکرو ارگانیسم‌ها و جانوران خاکزی در نتیجه تولید مواد محرک ریشه نظیر ویتامین‌ها بویژه B12  است.  بنابراین با توجه به نقش کرم‌های خاکی در اصلاح ساخت بافت و سایر عوامل یاد شده دارند. بطور مستقیم در ازدیاد حاصل خیزی و باروری خاک و افزایش محصول مؤثر واقع می‌شوند. همچنین شواهد بسیاری وجود دارد که غلظت کلسیم، سدیم، منیزیم، پتاسیم، فسفر و مولیبدن قابل جذب در مدفوعات کرم‌های خاکی بیشتر از محیط اطراف آنها می‌شود.
تغذیه:
غذای اصلی کرم‌های خاکی بقایای مرده و پوسیده گیاهی به انضمام بقایای ریشه‌ی گیاهان و نیز کود دامی است. کرم‌های قرمز بارانی بیشتر مواد زائد آشپزخانه را نیز خواهند خورد ضایعات سبزیجاتی که در حین تهیه غذا بوجود می‌آید برای کرمها قابل استفاده می‌باشد. مانند پوست سیب‌زمینی، هویج، کاهو، کلم، کرفس، سیب، پوست موز، گریپ فروت و پوست پرتقال، برگ چای، چای کیسه‌ای، تفاله قهوه، کاغذ و مقوا. بعضی از ضایعات زودتر از سایر مواد به کود تبدیل می‌شوند. پوست موز حدود یک هفته طول می‌کشد در حالی که پوست پرتقال حدود یکماه طول خواهد کشید تا کاملاً تجزیه گردد. نوع و مقدار مواد غذایی در دسترس نه تنها بر روی جمعیت کرم‌های خاکی بلکه بر روی انواع گونه‌های موجود و نرخ رشد و.... تاثیر می‌گذارد.