بهینه‌سازی فرآیند پلت‌سازی کمپوست باگاس نیشکر به‌کمک روش سطح پاسخ و ارزیابی نرخ آزادسازی نیتروژن از پلت

به‌منظور افزایش قابلیت کاربرد کمپوست برای مصارف کشاورزی در یک مقیاس وسیع به‌عنوان یک کود پایدار کند رهش نیتروژن و همچنین کاهش هزینه‌های مربوط به انبار و حمل و نقل، بهبود ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی کمپوست اهمیت دارد و پلت‌سازی یکی از فرآیندهای کاربردی رایج برای تحقق این اهداف است. در این پژوهش فرآیند پلت‌سازی کمپوست‌ باگاس نیشکر به‌روش قالب با انتهای بسته درون یک واحد پلت‌ساز منفرد مورد مطالعه قرار گرفته است. تاثیر متغیرهای مستقل موثر بر فرآیند پلت‌سازی مانند اندازه ذرات (1، 2.5 و 4 میلی‌متر)، محتوای رطوبت (8، 12 و 20 درصد) و فشار تراکم (50، 100 و 150 مگاپاسکال) بر متغیرهای پاسخ‌ از قبیل مصرف انرژی ویژه، حداکثر مقاومت شکست و چگالی پلت‌های تولید شده با استفاده از روش سطح پاسخطرح باکس بنکن (bbd-rsm) ارزیابی و بهینه‌سازی شد. نتایج بهینه‌سازی نشان دادند که در شرایط بهینه اندازه ذرات 4 میلیمتر، محتوای رطوبت 20 درصد وزنی و فشار تراکم 50 مگاپاسکال، کمینه مقدار مصرف انرژی ویژه 2.119 مگاژول بر تن و بیشینه مقادیر حداکثر مقاومت شکست و چگالی پلت به‌ترتیب 28.35 کیلوگرم و 0.871 گرم بر سانتیمتر مکعب با تابع مطلوبیت 0.706 پیشنهاد می‌شود. در ادامه، نرخ آزادسازی نیتروژن از پلت در محیط آب و خاک برای کود پلت کمپوست باگاس نیشکر در ترکیب با اوره با نسبت 1:1 درصد وزنی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نرخ آزادسازی نیتروژن نشان داد که مقدار 61 درصد نیتروژن پلت به‌مدت پنج روز در محیط آب آزاد می‌شود درحالی‌که آزادسازی 80 درصد نیتروژن از پلت به درون خاک 98 روز به طول می‌انجامد. به‌طور کلی، یافته‌های این پژوهش نشان دادند که کود پلت تولیدشده از ترکیب کمپوست باگاس نیشکر و اوره قادر است نیتروژن را برای یک دوره طولانی‌تری نسبت به کودهای متداول نیتروژنی مانند اوره برای گیاه تامین کند. از نتایج این پژوهش می‌توان استنباط نمود که کود پلت ترکیبی کمپوستاوره به‌عنوان یک کود کند رهش نیتروژن، می‌تواند پتانسیل بسیار زیادی برای کاربرد در تغذیه گیاهان داشته باشد.

Optimization of Pelletizing Process of Sugarcane Bagasse Compost Using Response Surface Methodology and Evaluation of Release Rate of Nitrogen from Pellet

To increase the applicability of compost for agricultural utilizations on a large scale as a sustainable slowrelease nitrogen fertilizer, as well as reducing the limitations of their handling, transportation, and storage, it is important to improve their physical and mechanical properties, and pelletization is the most applicable process to achieve these goals. In the present study, the pelletizing process of sugarcane bagasse compost using a closedend die within a single pelletizer unit was investigated. Composted hammer milled sugarcane bagasse with three particle size (1, 2.5, and 4 mm), three moisture content (8, 12, and 20 %) under three compaction pressure (50, 100, and 150 MPa) was densified and the effect of these factors on specific energy consumption, maximum breaking strength and density of produced pellets were evaluated and optimized by response surface methodology (RSM). The optimum value of specific energy consumption (2.11 MJ/t), maximum breaking strength (28.35 kg), and particle density (0.871 g/cm3) were suggested from BBDRSM for pelletization of sugarcane bagasse compost under optimal conditions of using 4mm particle size, 20 wb% moisture content and 50 MPa compaction pressure with desirability function of 0.706. Then, the rate of nitrogen release in soil and water for pelletized mixed sugarcane bagasse composturea fertilizer at a ratio of 1:1 wt% was investigated. The results of the nitrogen release rate showed that 61% of nitrogen was released into the water during five days while the release of nitrogen in soil was 80% during 98 days for pelletized mixed composturea fertilizer. In general, the findings of this study showed that the pelletized fertilizers produced from the composturea mixture are capable to supply nitrogen to the plant for a longer period relative to conventional nitrogen fertilizers such as urea. It could be deduced from this research that pelletized mixed composturea fertilizers have great potential for use in crop nutrition as a sustainable slowrelease nitrogen fertilizer.