Application of calcium peroxide as an environmentally friendly oxidant to reduce pathogens in organic fertilizers and its impact on phosphorus bioavailability

The article presents the research into hygienizing process of chicken manure using calcium peroxide (CaO2) as an environmentally friendly biological deactivation agent. The influence of the addition of CaO2 to chicken manure on the bioavailability of phosphorus was also analyzed. The process of biological deactivation using CaO2, CaO and Ca(OH) 2 agents was analyzed applying the disk diffusion method. To optimize the effect of the hygienizing parameters, (CaO2 concentration, pH, temperature and time) on the reduction of Enterobacteriaceae count the Taguchi method was applied. The content of bioavailable phosphorus was measured with the Egner-Riehm method and determined with spectrophotometry. The reduction in bacterial count followed an increase in the concentration of CaO2 in a sample. The optimal experimental conditions (CaO2=10.5 wt.%, pH=9.5, T=40°C, t=180 h) enabled a significant decrease in the Enterobacteriaceae count, from 107 cfu/g to 102 cfu/g. Analysis of the samples with Egner-Riehm method showed that the phosphorus content decreased with the addition of biocide CaO2: from 26.6 mg/l (for 3.5 wt.%) to 3.5 mg/l (for 10.5 wt.%). These values were slightly higher than the content of phosphorus deactivated with Ca(OH) 2 i.e., from 11.25 mg/l (for 3.5 wt.%) to 4.49 mg/l (for 10.5 wt.%). The application of CaO2 for hygienizing chicken manure enables effective reduction of Enterobacteriaceae count to an acceptable level (below 1000 cfu/g). In comparison with the traditional techniques of hygienization, the application of CaO2 has a positive effect on the recovery of bioavailable phosphorus.

W artykule przedstawiono badania procesu higienizacji pomiotu kurzego przy użyciu nadtlenku wapnia (CaO2) jako przyjaznego dla środowiska biologicznego środka dezaktywującego. Przeanalizowano również wpływ dodatku CaO2 do obornika kurzego na biodostępność fosforu. Proces biologicznej dezaktywacji z użyciem CaO2, CaO and Ca(OH) 2 zbadano metodą dyfuzyjno-krążkową. Dla optymalizacji wpływu parametrów procesu higienizacji (stężenie CaO2, pH, temperatura i czas) na zmniejszenie liczby bakterii Enterobacteriaceae zastosowano metodę Taguchi. Zawartość fosforu biodostępnego zmierzono metodą Egnera-Riehma i oznaczono spektrofotometrycznie. Obniżenie liczby bakterii następowało ze wzrostem stężenia CaO2 w próbce. Najbardziej optymalne parametry procesu higienizacji, tj.: CaO2=10.5 wt.%, pH=9.5, T=40°C, t=180 h pozwoliły na zmniejszenie liczby bakterii Enterobacteriaceae z 107 cfu/g do 102 cfu/g. Analiza próbek metodą Egnera-Riehma wykazała, że zawartość fosforu biodostępnego w ekstraktach obornika kurzego (mg/l) malała wraz ze wzrostem ilości dodanego CaO2, tj.: od 26,6 mg/l przy 3,5% wag. do 3,5 mg/l przy 10 %wag. Wartości te były nieznacznie wyższe w porównaniu próbkami dezaktywowanymi Ca(OH) 2, tj: od 11,25 mg/l przy 3,5 %wag; do 4,49 mg/l przy 10 %wag. Zastosowanie CaO2 do celów higienizacji pomiotu kurzego pozwoliło na efektywną redukcję bakterii Enterobacteriaceae do poziomu dopuszczalnego (poniżej 1000 jtk/g). W porównaniu do tradycyjnie stosowanych technik higienizacji wapnem, użycie CaO2 wpływa korzystnie na odzysk fosforu biodostępnego.