master universitario di primo livello in tecnologie per la gestione dei ...

In coincidenza con i vari stadi del compostaggio, si affermano e predominano differenti popolazioni di
microorganismi. L’iniziale decomposizione del substrato è dovuta all’intervento di specie microbiche mesofile che
utilizzano rapidamente i composti solubili e facilmente degradabili. Il calore prodotto dalle reazioni esoergoniche di
questi microorganismi rimane intrappolato nella matrice in trasformazione a causa della scarsa conducibilità di
quest’ultima.
A seguito del progressivo accumulo di calore, la temperatura del substrato comincia a salire, superando ben
presto la soglia della termofilia. Come la temperatura si porta sopra i 40 °C, i microorganismi mesofili divengono meno
competitivi e sono perciò progressivamente sostituiti da specie termofile, alcune delle quali risultano capaci non solo di
resistere ma anche di svolgere le normali attività metaboliche a temperature > 70 °C (es. batteri del genere Thermus).
Raggiunta o superata la soglia dei 55 °C, un gran numero di microorganismi, ivi comprese le specie patogene per l’uomo
e per le piante, è disattivato [3].
Dal momento che temperature al di sopra dei 65 °C uccidono la maggior parte dei microbi, riducendo così il
tasso di decomposizione del substrato, nelle applicazioni biotecnologiche del compostaggio è opportuno governare il
processo affinché non venga superata questa soglia ovvero la deriva termica sia ristretta ad un lasso di tempo il più
limitato possibile [3].
Durante lo stadio termofilo, le alte temperature accelerano la degradazione di proteine, grassi e carboidrati
complessi quali cellulosa ed emicellulosa, che rappresentano due tra i più importanti polimeri strutturali delle piante.
Man mano che la disponibilità dei composti ricchi di energia comincia ad esaurirsi, la temperatura della matrice in
trasformazione gradualmente decresce, consentendo alle popolazioni microbiche mesofile responsabili dei processi di
humificazione di colonizzare il substrato per quella che è stata precedentemente definita la fase di maturazione o
finissaggio. Quando lo stadio di affinamento giunge a compimento, il prodotto ormai maturo può essere definito
compost [3].
3.2.3 - L’ecosistema microbico alla base del processo
Un’ampia rassegna di popolazioni microbiche partecipa al compostaggio. I diversi gruppi di microorganismi si
sviluppano di volta in volta in risposta ai differenti livelli di umidità, temperatura, ossigeno e pH all’interno della
matrice in trasformazione. È proprio grazie a questa diversità microbica che il processo di compostaggio può procedere
nonostante il mutare continuo delle condizioni ambientali e trofiche del substrato. I microorganismi responsabili del
compostaggio degradano una vasta gamma di composti, da sostanze semplici come zuccheri e aminoacidi a polimeri
complessi come proteine, polisaccaridi e lignina. Ciò porta ad una profonda disgregazione e trasformazione della matrice
di partenza. Gli intervalli di temperatura e la disponibilità di sostanze nutritive giocano il ruolo principale nel
determinare il gruppo o, addirittura, le specie di microorganismi che caratterizzano la popolazione microbica in ogni
particolare momento del processo.
Come già accennato, le reazioni degradative procedono rapidamente durante le battute iniziali del compostaggio
a causa della larga disponibilità di composti facilmente assimilabili.