Processo di compostaggio avanzato – Il bioreattore Johnson-Su

Nel nostro sforzo di produrre un compost altamente diversificato e ricco per rigenerare i nostri terreni, abbiamo incluso una tecnica avanzata chiamata “Johnson-Su Bioreactor”. Questo metodo di compostaggio è stato sviluppato dal microbiologo molecolare David C. Johnson e sua moglie Hui-Chun-Su. Stavano cercando un sistema di compostaggio a basso contenuto di sali, che presentasse un elevato rapporto di batteri fungini, bassa manutenzione e in grado di stimolare la crescita delle colture. È così che è nato il bioreattore Johson-Su.

Alcuni dei principali vantaggi del Bioreattore sono che è realizzato con materiali facili da reperire, è economico e non richiede manutenzione una volta costruito e riempito. Infatti, non disturbiamo il processo di compostaggio, permettendo ai funghi di diffondersi e colonizzare il cumulo. Il bioreattore è costituito da rete metallica, utilizzata nel settore edile o per recinzioni, telo da giardino, un pallet e tubi di plastica perforati (10 cm di diametro), sebbene vengano utilizzati solo per un giorno.

I volontari Roberta e Christian, ci aiutano nel livellamento di una base in legno per due bioreattori.

Immagine a sinistra: Chris sta sistemando i tubi di plastica per l'aerazione. Questi tubi mantengono il bioreattore con ossigeno all'inizio del processo.

Dopo il primo giorno, le ife fungine (la struttura filamentosa di un fungo) sono già così accumulate che è possibile estrarre i tubi. Le sei prese d'aria rimarranno aperte e consentiranno all'aria di fluire da sotto il pallet, che è leggermente rialzato, mantenendo un ambiente aerobico.

Raccogliamo il materiale alcuni giorni prima della costruzione del Bioreattore.


L'immagine a destra offre una panoramica della stazione di lavoro in cui mettiamo a bagno il materiale carbonioso (cippato) e il materiale ricco di azoto (letame bovino).

I materiali devono essere completamente bagnati prima di iniziare a riempire il bioreattore.
Inizio a riempire la pila
Vista dei materiali e degli strumenti
Bioreattore riempito a metà

La cosa più importante è lasciarlo maturare abbastanza a lungo, per un anno. Sì, un lungo anno! ma il materiale finale ottenuto attraverso questo processo ne vale davvero la pena.

Foto a sinistra: vista del Bioreattore una volta riempito e con i tubi in plastica.

Man mano che aggiungiamo materiali ricchi di carbonio e azoto, la pila inizia a riscaldarsi per un paio di giorni.

I microrganismi iniziano a riprodursi e a generare calore rapidamente.

Inoltre, l’umidità è un aspetto molto importante per mantenere il mucchio in condizioni ideali affinché i microrganismi possano prosperare. Il mucchio dovrebbe mantenere un livello di umidità intorno al 70% quindi si consiglia l'installazione di un sistema di irrigazione.

Puoi trovare tutte le istruzioni presso la New Mexico State University (inglese) qui.

Dato che siamo persone curiose, 4 mesi dopo aver costruito il bioreattore abbiamo dato un'occhiata al materiale parzialmente compostato sotto il microscopio e i risultati sono stati eccezionali. La diversità e la ricchezza della microbiologia erano sorprendenti (alcune immagini sotto).

Utilizzeremo il compost finale, dopo un anno, come inoculante estratti di compost, tè di compost, e come pacciame intorno agli alberi. Consideriamo questo materiale anche come un complemento perfetto per una delle tecniche più utili nell'agricoltura rigenerativa: le colture di copertura!
Le colture di copertura alimenteranno la microbiologia proveniente dal Bioreattore con gli zuccheri prodotti durante la fotosintesi (essudati radicali), e insieme rigenereranno i suoli e la salute di piante e alberi.

Perché amiamo vedere i funghi nella nostra terra?

Il nostro più grande interesse in questo bioreattore è il fatto di evitare qualsiasi disturbo, essendo ricco di materiali di carbonio e quindi creando un ambiente perfetto affinché i funghi possano prosperare e crescere.

Sì, adoriamo vedere i funghi nella nostra terra!

Sfortunatamente, dall’inizio dell’agricoltura convenzionale all’inizio degli anni 20th secolo, le pratiche agricole sono state estremamente dannose per le comunità fungine.

Queste comunità fungine sono essenziali per ottenere un suolo sano poiché sostengono il ciclo nutritivo delle piante, rendendo disponibili i nutrienti (attraverso potenti enzimi), stabilendo sinergie tra funghi e piante (scambio di zuccheri prodotti attraverso la fotosintesi delle piante, chiamati essudati, e acqua e sostanze nutritive fornito dai funghi) e, non ultimo, sequestrare il carbonio attraverso la formazione di complesse molecole della catena umica nel suolo.

La maggior parte dei nostri terreni sono dominati da batteri con quasi nessuna presenza di funghi, il che significa che il rapporto funghi-batteri è molto basso. Ciò implica che in alcuni casi anche più del 95% del carbonio (zuccheri) catturato dalla pianta attraverso la fotosintesi va al suolo per nutrire le comunità microbiche. Tuttavia, in un terreno sano, dove sono presenti funghi e quindi il rapporto funghi-batteri è più elevato, la pianta ha bisogno di inviare solo circa il 40-50% del carbonio al terreno trattenendone il resto per la propria crescita e sviluppo.

Non c'è da stupirsi che siamo molto felici quando vediamo le ife fungine nei nostri suoli con l'aiuto del nostro microscopio.

E solo una nota finale…

La scienza non è in grado di comprendere tutti i processi che avvengono nel suolo attraverso le interazioni tra diversi gruppi microbici e molto spesso, purtroppo, utilizza un modo di pensare lineare. Tuttavia, ciò che appare sempre più chiaro è che un aumento della diversità e della presenza di questi gruppi può tradursi in una maggiore resilienza e forza. Ecco perché è così importante utilizzare strumenti come il bioreattore per aggiungere quella diversità.
Allo stesso modo, la salute umana dipende dalla diversità e dalla salute delle nostre comunità microbiche intestinali. Interessante, vero?

La comprensione di come funziona il suolo potrebbe aiutarci a capire come i microbi nel nostro intestino interagiscono e lavorano per noi, o viceversa?

Mentre cerchiamo di rispondere a questa domanda, continueremo a prenderci cura dei nostri suoli con l’aiuto di potenti eserciti microscopici prodotti nei bioreattori e in altri processi di compostaggio, così come continueremo a prenderci cura di noi stessi mangiando cibo di qualità prodotto in suoli sani.


Costruire la nostra area di compostaggio

Produzione di compost è al centro delle nostre pratiche rigenerative e avere uno spazio adeguato per produrlo ci è sembrato un traguardo importante nel nostro percorso.

Tutto è partito dal desiderio di professionalizzare la nostra compost production. All'inizio facevamo il compost all'aperto e dovevamo proteggere i cumuli dal sole, dal vento e dalla pioggia.

Produzione di compost a caldo all'aperto

Un'area completamente coperta ci darebbe la il vantaggio di lavorare all'ombra e di proteggere i nostri cumuli freschi e il prodotto finito dal calore, dal vento o dall'umidità.. Tutto ciò contribuisce ad ottenere un prodotto migliore: un compost ricco e scuro, pieno di microbial life.

Tutto inizia con un abbozzo di schizzo...

Il compito era quindi quello di costruire un'area spaziosa e coperta che ci permettesse di avere un maggiore controllo sull'intero processo, semplificandoci al contempo la vita.

Cerchiamo sempre di progettare i nostri sistemi con un approccio alla permacultura: ogni elemento svolge diverse funzioni. Pertanto, il nuovo edificio non dovrebbe solo aiutarci a produce compost stagionato, proteggere noi e il compost dalle intemperie, ma deve anche integrarsi nei sistemi esistenti. Ecco perché la "posizione relativa" di ogni elemento è fondamentale.

Posizionandolo proprio accanto (e a un livello di terrazzamento superiore) al orto principale, possiamo scegliere di alimentare il nostro orto per gravità, collegando il serbatoio del compost liquido al sistema di irrigazione. In questo modo, risparmiamo tempo e fatica.
I piani futuri prevedono l'aggiunta di stalle per gli animali proprio accanto all'area di compostaggio, che è un altro esempio di "posizione relativa". La necessità di letame fresco nella produzione di compost rende la collocazione di stalle per animali proprio accanto ad esso una scelta intelligente.

Il processo di costruzione

Dopo aver individuato il luogo giusto, abbiamo iniziato con uno schizzo, alcune misure e l'aiuto di molti volontari. Abbiamo dovuto scegliere i tronchi giusti per i pilastri, rasare la corteccia e interrarli a 1 m di profondità nel terreno argilloso compattato.

Primo compito completato: Coco e Chris festeggiano l'interramento e l'allineamento dei pilastri.

Ora che i pilastri erano in posizione, abbiamo iniziato a collegarli con traverse orizzontali. Oltre a questi connettori, abbiamo dovuto fissare altri tronchi con una semplice falegnameria. Anche se si trattava di una lavorazione di base del legno, l'irregolarità del tondame ha le sue sfide. Tuttavia, eravamo decisi a spendere il meno possibile (rispetto all'acquisto di pilastri e travi più lavorati, cioè squadrati) e semplicemente ci piace lo stile "rinky-dinky" di costruire con il legno tondo.

Non appena la struttura principale era in piedi, potevamo coprire il tetto. Abbiamo deciso di utilizzare tavole grezze di Douglasia di provenienza locale.

Per proteggere il tetto dalla pioggia, abbiamo utilizzato file sovrapposte di tegole canadese. Abbiamo riscaldato la carta nel punto in cui le file si sovrappongono per incollarle correttamente.

Infine, è arrivato il momento di occuparsi dell'area di lavoro vera e propria. Dopo aver discusso se usare o meno il cemento, abbiamo deciso di gettare un pavimento in cemento per metà dell'edificio.

Volevamo uno spazio di lavoro piatto e pulito per conservare il compost finito e, soprattutto, per collocare il serbatoio per la nostra produzione di compost liquido.

Abbiamo coperto con tavole le pareti sui due lati del fiume, per proteggere dai venti e dalle precipitazioni provenienti da nord e da ovest. Lasciare uno spazio sufficiente in cima a ogni parete ci avrebbe garantito una luce naturale sufficiente e avrebbe diminuito la pressione del vento sulla struttura.

Tutto ciò che abbiamo dovuto fare ora è stato installare le linee dell'acqua e dell'elettricità e costruire una piattaforma di legno per tenere il nostro serbatoio da 600 litri. Abbiamo anche incluso una scala e una piattaforma di servizio per poter accedere facilmente e pulire i residui all'interno del serbatoio dopo ogni processo di produzione.

L'abbiamo già usato molte volte e funziona perfettamente!
La piattaforma rialzata offre una certa altitudine per svuotare il serbatoio senza l'ausilio di una pompa o di energia elettrica, utilizzando semplicemente la forza di gravità.

Mario and Flo are filling the containers with freshly brewed compost extract
L'area di compostaggio finita

In futuro, abbiamo intenzione di installare una turbina eolica e delle batterie per generare elettricità sufficiente per le pompe d'aria, necessarie per produrre un compost liquido di alta qualità (tè ed estratti).

Un altro progetto futuro è quello di raccogliere l'acqua piovana dal tetto per ridurre al minimo l'impatto ambientale della nostra produzione di compost.

Sicuramente cercheremo la migliore "posizione relativa" possibile del sistema di raccolta dell'acqua piovana per garantire che aderisca anche al principio della permacultura secondo cui "ogni elemento svolge molte funzioni".

Per il momento, siamo entusiasti di poter lavorare in modo efficiente e di produrre uno dei nostri principali punti di forza, un compost scuro, ricco e microbicamente attivo in quantità maggiori.

In questo modo si accelererà il processo di rigenerazione di tutte le parti del nostro territorio, sia che si tratti della uliveti, il bosco alimentareo nostri orti.