Evaluation of the fertilising properties of composts containing herbal waste

• Autorzy: Koziak Kinga , Krasowska Małgorzata , Piekut Jolanta , Obidziński Sławomir , Cwalina Paweł , Kowczyk-Sadowy Małgorzata , Kowalewska Olga

Identyfikatory

DOI

10.34659/eis.2025.92.1.907

Warianty tytułu

PL

Ocena właściwości nawozowych kompostów zawierających odpady zielarskie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study aimed to investigate the physicochemical properties of fertiliser granules and compare their fertiliser value. The study used analytical methods, including potentiometric pH determination, the Kjeldahl method for nitrogen determination, spectrophotometry for phosphorus determination, and flame photometry for potassium and sodium determination. The content of heavy metals (Cr, Ni, As, Cd, Pb) was determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The test material consisted of pellets made from compost (consisting of green waste: grass cuttings, leaves, and pruned branches) and slurry made from dried nettle. The results showed that the granules had pH values ranging from 7.44 to 8.20. The nitrogen content ranged from 1.77 to 2.18%, phosphorus from 0.17 to 0.38%, potassium from 0.77 to 0.90%, and sodium from 0.02 to 0.05%. In addition, the concentrations of heavy metals (Cr, Ni, As, Cd, Pb) were within acceptable limits for organic fertilisers. Studies have shown that granules made from compost and nettle slurry have favourable physicochemical properties that allow their use as a supplement to mineral fertilisation. They are characterised by an optimal pH value and a balanced content of key nutrients such as nitrogen, phosphorus, potassium, and sodium while maintaining acceptable concentrations of heavy metals. The results confirm that the tested materials meet standards for nitrogen, phosphorus, potassium, and heavy metals, confirming their suitability as safe and effective organic fertilisers. Their use can contribute not only to improving soil quality and increasing crop yields but also support sustainable development goals and fit into the concept of a circular economy.

PL

Celem niniejszej pracy było zbadanie podstawowych właściwości chemicznych i fizycznych granulatów nawozowych oraz porównanie ich wartości nawozowej. W badaniach zastosowano metody analityczne, w tym potencjometryczne oznaczanie pH, metodę Kjeldahla do oznaczania azotu, spektrofotometrię do oznaczania fosforu oraz fotometrię płomieniową do oznaczania potasu i sodu. Zawartość metali ciężkich (Cr, Ni, As, Cd, Pb) oznaczono metodą spektrometrii mas z plazmą wzbudzaną indukcyjnie (ICP-MS). Materiał badawczy stanowiły granulaty wytworzone z kompostu (składającego się z odpadów zielonych: skoszonej trawy, liści i przyciętych gałęzi) oraz gnojówki z suszonej pokrzywy. Wyniki badań wykazały, że granulaty charakteryzują się wartością pH w zakresie od 7,44 do 8,20. Zawartość azotu wynosiła od 1,77 do 2,18%, fosforu od 0,17 do 0,38%, potasu od 0,77 do 0,90%, a sodu od 0,02 do 0,05%. Ponadto, stężenia metali ciężkich (Cr, Ni, As, Cd, Pb) mieściły się w granicach dopuszczalnych dla nawozów organicznych. Przeprowadzone badania wykazały, że granulaty wytworzone z kompostu i gnojówki z pokrzywy charakteryzują się korzystnymi właściwościami fizykochemicznymi, które umożliwiają ich zastosowanie jako uzupełnienie nawożenia mineralnego. Odznaczają się optymalną wartością pH oraz zrównoważoną zawartością kluczowych składników odżywczych, takich jak azot, fosfor, potas i sód, przy jednoczesnym zachowaniu dopuszczalnych stężeń metali ciężkich. Wyniki potwierdzają, że badane materiały spełniają normy dotyczące zawartości azotu, fosforu, potasu oraz metali ciężkich, co potwierdza ich przydatność jako bezpiecznych i efektywnych nawozów organicznych. Ich zastosowanie może przyczynić się nie tylko do poprawy jakości gleby i zwiększenia plonów, ale również wspierać cele zrównoważonego rozwoju oraz wpisywać się w koncepcję gospodarki o obiegu zamkniętym.

Słowa kluczowe

EN

compost; fertiliser; granulation; organic waste

PL

odpady organiczne; kompost; nawóz; granulacja

• Wydawca: Polskie Stowarzyszenie Ekonomistów Środowiska i Zasobów Naturalnych
• Czasopismo: Economics and Environment
• Rocznik: 2025
• Tom: No. 1
• Strony: art. no. 907
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., fot., wykr.

Twórcy

autor

Koziak Kinga

• Department of Agri-Food Engineering and Environmental Management, Bialystok University of Technology, Wiejska Street 45E, 15-351 Białystok, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-0742-1815

autor

Krasowska Małgorzata

• Department of Agri-Food Engineering and Environmental Management, Bialystok University of Technology

• https://orcid.org/0000-0002-8762-2405

autor

Piekut Jolanta

• Department of Agri-Food Engineering and Environmental Management, Bialystok University of Technology

• https://orcid.org/0000-0003-2056-9918

autor

Obidziński Sławomir

• Department of Agri-Food Engineering and Environmental Management, Bialystok University of Technology

• https://orcid.org/0000-0003-4678-996X

autor

Cwalina Paweł

• Department of Agri-Food Engineering and Environmental Management, Bialystok University of Technology

• https://orcid.org/0000-0001-5768-9644

autor

Kowczyk-Sadowy Małgorzata

• Department of Agri-Food Engineering and Environmental Management, Bialystok University of Technology

• https://orcid.org/0000-0002-6540-2962

autor

Kowalewska Olga

• Department of Agri-Food Engineering and Environmental Management, Bialystok University of Technology

• https://orcid.org/0009-0009-3292-982X

Bibliografia

• Abubakar, I. R., Maniruzzaman, K. M., Dano, U. L., AlShihri, F. S., AlShammari, M. S., Ahmed, S. M. S., Al-Gehlani, W. A. G., & Alrawaf, T. I. (2022). Environmental Sustainability Impacts of Solid Waste Management Practices in the Global South. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(19), 12717. http://dx.doi.org/10.3390/ijerph191912717
• Amir, S., Hafidi, M., Bailly, J. R., & Revel, J. C. (2003). Characterization of humic acids extracted from sewage sludge during composting and of their Sephadex® gel fractions. Agronomie, 23(3), 269-275. http://dx.doi.org/10.1051/agro:2002090
• Ayilara, M. S., Olanrewaju, O. S., Babalola, O. O., & Odeyemi, O. (2020). Waste Management through Composting: Challenges and Potentials. Sustainability, 12(11), 4456. https://doi.org/10.3390/su12114456
• Bai, J., Shen, H., & Dong, S. (2010). Study on eco-utilization and treatments of highway greening waste. Procedia Environmental Sciences, 2, 25-31. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2010.10.005
• Barthod, J., Rumpel, C., & Dignac, M. F. (2018). Composting with additives to improve organic amendments. A review. Agronomy for Sustainable Development, 38, 17. https://link.springer.com/article/10.1007/s13593-018-0491-9
• Cai, Q.-Y., Mo, C.-H., Wu, Q.-T., Zeng, Q.-Y., & Katsoyiannis, A. (2007). Concentration and speciation of heavy metals in six different sewage sludge-composts. Journal of Hazardous Materials, 147, 1063-1072. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.01.142
• Cwalina, P., Krasowska, M., Smolewska, M. E., & Koziak, K. (2024). Effect of Composting Ashes from Biomass Combustion on Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Content. Energies, 17(4), 840. https://doi.org/10.3390/en17040840
• Górski, K., & Saba, L. (2015). Assessment of sodium and potassium levels in soil, feeds and hair of dairy cows in east-central Poland/Ocena poziomu sodu i potasu w glebie, paszach i sierści krów mlecznych z rejonu środkowo-wschodniej Polski. Environmental Protection and Natural Resources, 26(3), 28-31. http://dx.doi.org/10.1515/oszn-2015-0011
• Ignatowicz, K. (2017). The impact of sewage sludge treatment on the content of selected heavy metals and their fractions. Environmental Research, 156, 19-22. https://doi.org/10.1016/j.envres.2017.02.035
• Jędrczak, A. (2018). Composting and fermentation of biowaste - advantages and disadvantages of processes. Civil And Environmental Engineering Reports, 28(4), 71-87. http://dx.doi.org/10.2478/ceer-2018-0052
• Khater, E. S. G. (2015). Some Physical and Chemical Properties of Compost. International Journal of Waste Resources, 5(1), 1000172. https://www.researchgate.net/publication/275407706_Some_Physical_and_Chemical_Properties_of_Compost
• Kowalczyk-Juśko, A., & Szymańska, M. (2016). Poferment - Nawóz dla Rolnictwa. Warszawa: FnRRPR. (in Polish).
• Lanno, M., Kriipsalu, M., Shanskiy, M., Silm, M., & Kisand, A. (2021). Distribution of Phosphorus Forms Depends on Compost Source Material. Resources, 10(10), 102. https://doi.org/10.3390/resources10100102
• Obidziński, S., Cwalina, P., Kowczyk-Sadowy, M., Krasowska, M., Sienkiewicz, A., Faszczewski, D., & Szyszlak-Bargłowicz, J. (2023). The use of bread bakery waste as a binder additive in the production of fuel pellets from straw. Energies, 16(21), 7313. https://doi.org/10.3390/en16217313
• Peña, H., Mendoza, H., Diánez, F., & Santos, M. (2020). Parameter selection for the evaluation of compost quality. Agronomy, 10(10), 1567. https://doi.org/10.3390/agronomy10101567
• PN-EN ISO 10390:2022-09: Soil, treated biowaste and sewage sludge - pH determination.
• PN-EN ISO 17294-2:2024-04: Water quality – Application of inductively excited plasma mass spectrometry (ICP-MS) – Part 2: Determination of selected elements, including uranium isotopes.
• PN-EN ISO 6878:2006: Water quality - Determination of phosphorus - Spectrometric method with ammonium molybdate.
• PN-G-04523:1992: Solid fuels - Determination of nitrogen content using the Kjeldahl method.
• Pocius, A., Jotautiene, E., Mieldazys, R., Jasinskas, A., & Kucinskas, V. (2014). Investigation of granulation process parameters influence on granulated fertiliser compost properties. Proccedings of the 14th International Scientific Conference Engineering for Rural Development, Jelgava, Latvia, 296-300. http://tf.llu.lv/conference/proceedings2015/
• Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 9 sierpnia 2024 r. w sprawie wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu. (Dz. U. z 2024r., poz. 1261). https://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU20240001261 (in Polish).
• Šarauskis, E., Naujokienė, V., Lekavičienė, K., Kriaučiūnienė, Z., Jotautienė, E., Jasinskas, A., & Zinkevičienė, R. (2021). Application of granular and non-granular organic fertilisers in terms of energy, environmental and economic efficiency. Sustainability, 13(17), 9740. https://doi.org/10.3390/su13179740
• Sinha, D., & Tandon, P. K. (2020). An overview of nitrogen, phosphorus and potassium: Key players of nutrition process in plants. In K. Mishra, P.K. Tandon & S. Srivastava (Eds.), Sustainable solutions for elemental deficiency and excess in crop plants (pp. 85-118). Springer.
• Sykorova, P., Juchelkova, D., Kucerova, M., & Raclavski, K. (2012). The possibilities of influencing the content of nitrogen in composts utilized for energy production. Inżynieria Mineralna, 13(1), 69-79. https://bibliotekanauki.pl/articles/318294
• Szewczyk, P. (2016). Kompostowanie/stabilizacja tlenowa. Przegląd Komunalny, 4, 45-48. https://portalkomunalny.pl/plus/artykul/kompostowanie-stabilizacja-tlenowa/ (in Polish).
• Toledo, M., Siles, J. A., Gutiérrez, M. C., & Martín, M. A. (2018). Monitoring of the composting process of different agroindustrial waste: Influence of the operational variables on the odorous impact. Waste Management, 76, 266-274. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.03.042
• Wang, X., Wang, M., Zhang, J., Kong, Z., Wang, X., Liu, D., & Shen, Q. (2021). Contributions of the biochemical factors and bacterial community to the humification process of in situ large-scale aerobic composting. Bioresource Technology, 323, 124599. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.124599
• Wei, Y., Li, J., Shi, D., Liu, G., Zhao, Y., & Shimaoka, T. (2017). Environmental challenges impeding the composting of biodegradable municipal solid waste: A critical review. Resources, Conservation and Recycling, 122, 51-65. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2017.01.024
• Yu, H., Xie, B., Khan, R., & Shen, G. (2019). The changes in carbon, nitrogen components, and humic substances during organic–inorganic aerobic co-composting. Bioresource Technology, 271, 228-235. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.09.088
• Zhang, J., Zeng, G., Chen, Y., Yu, M., Yu, Z., Li, H., Yu, Y., & Huang, H. (2011). Effects of physico-chemical parameters on the bacterial and fungal communities during agricultural waste composting. Bioresource Technology, 102(3), 2950-2956. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.11.089