Защо и как да компостираме?

Компостирането е забавен и възнаграждаващ начин да върнем това, което сме взели от Земята. В настоящия експеримент децата научават защо и как да компостират, докато създават свой собствен компостер, проучват продуктите, които могат да поставят в него и след това наблюдават промените, които се случват. С тази научна дейност ще помогнете на учениците си да развият своите умения за наблюдение и аналитично мислене, докато ги въвличате в процеса на опазване на околната среда.

Същност на експеримента

В този експеримент учениците създават мини компостери от празни пластмасови бутилки. Те са малки и лесни за изработване, което позволява на всяко дете да има своя собствена система за компостиране, с помощта на която да изследва процеса на разлагане. Мини компостерите няма да произвеждат много компост, но са чудесен пример за това какво се случва в един биореактор – след няколко месеца е невъзможно да се идентифицират материалите, които първоначално са били поставени в него и обемът им обикновено е намален наполовина.

Освен наблюдаване на процеса, мини компостерите позволяват на учениците да изследват по какъв начин процесът на разлагане зависи от вида на поставените материали и техните размери, както и да открият какви са ползите от компостирането. Биореакторите от пластмасови бутилки са достатъчно малки и евтини, за да дадат възможност на учениците да проектират и изпълняват индивидуални изследователски проекти, сравнявайки различни променливи като дизайн на реактора, съдържание на влага и хранителни съотношения на смесите, които ще се компостират.

Учебни цели

В процеса на работа учениците ще научат:

• същността на процеса компостиране и начините за прилагането му в домашни условия;
• ползите от реализирането на този процес;
• значението на микроорганизмите в кръговрата на веществата в природата;
• възможностите за използване на компостирането като източник на енергия.

Ключови компетентности

В хода на работа учениците развиват следните ключови компетентности:

• работа в екип;
• развиване на наблюдателност;
• анализиране на резултатите;
• екологично мислене.

Необходими материали

За провеждането на експеримента учениците ще имат нужда от следните материали:

• две еднакви 2-литрови или 3-литрови бутилки;
• един по-малък съд с височина около 5 см;
• парчета стиропор, поликарбонат или друга пластмасова плоскост;
• пирон за правене на дупки;
• тиксо;
• макетен нож;
• тънък мрежест плат за покриване на вентилационните отвори;
• термометър (който да може да премине през отвора на бутилката и да бъде достатъчно дълъг, за да стигне до центъра на компоста);
• нарязани зеленчукови остатъци като листа от маруля, обелки от моркови или картофи, сърцевини от ябълки или градински отпадъци като плевели и окосена трева;
• обемен агент като дървени стърготини или 1-2 cm парчета хартия, картонени кутии за яйца или картон;
• малки съдове за разсад;
• семена;
• работен лист за проследяване на процеса компостиране.

Необходими знания и умения

• Да имат базови познания за кръговрата на веществата в природата;
• Да могат да работят с микроскоп;
• Да могат да представят данни графично;
• Да могат да работят с макетен нож.

Теоретична постановка

Вместо да бъдат изхвърляни ценни хранителни вещества в сметищата, растителните отпадъци могат да бъдат компостирани, след което да бъдат върнати в природата под формата на тор. Компостирането е естествен процес, който намалява количеството твърди отпадъци и връща ценни хранителни вещества обратно в почвата. Това се случва под въздействието на различни агенти – бактерии, гъби, насекоми и животни, които разграждат органичната материя. Полученият компост подобрява качеството на почвата, като й помага да задържа въздух, хранителни вещества и влага. Освен това предотвратява ерозията, позволявайки на растенията лесно да разпространяват корените си и да задържат почвата. Това също така увеличава способността на почвата да задържа вода и намалява повърхностния отток.

Компостирането може да се извърши в класната стая, кухнята, градината, на ниво квартал или населено място. В класната стая можете да наблюдавате разлагането на органичната материя с помощта на малък контейнер, изработен от пластмасова бутилка. Ако имате място навън, можете да използвате и по-голямо пространство, за да компостирате повече материал или дори да опитате вермикомпостиране.

Чрез изследване на процеса учениците осмислят кръговрата на веществата в природата и научават как как природата рециклира. На практика компостирането представлява грижа за общността и природната среда. Чрез добавяне на компост почвените характеристики се подобряват и растенията стават по-здрави и силни. Това от своя страна има редица ползи за хората – по-чист въздух, обилна реколта, по-малко количество повърхностен отток и намаляване на ерозионните процеси.

Компостирането е чудесен начин за въвеждане и на редица понятия като разлагане, почвообразуване, рециклиране, управление на ресурсите, депониране, биоразградими и бионеразградими отпадъци. Това прави дейността много подходяща за изграждането на екологично мислене у децата и опазването на околната среда.

Ход на експеримента

Въведение

1. Запознайте учениците с целите на експеримента – учениците трябва да изградят мини компостер, в който да наблюдават процеса на разлагане на биоразградимите вещества.
2. Раздайте на всички ученици по един работен лист за компостирането. В него те трябва да отбележат какво представлява процесът и защо е важен за хората и за околната среда.
3. Разделете учениците в групи по трима или четирима.

Планиране

Възложете на учениците да планират какви материали ще им бъдат необходими за напълването на компостера. Разнообразие от материали ще свърши работа, но като цяло ще имат нужда от обемен агент, който да осигури въздушен поток, както и някои зеленчукови остатъци, които да осигурят храна за микробите. Ето някои възможности, които можете да използвате:

Обемни агенти:	Храна за микробите:
Дървесни стърготини	Обелки от зеленчуци или плодове
Ленти от вестници	Корички хляб
Малки парчета хартия	Окосена трева

Учениците трябва да опишат избраните материали и пропорции в работните си листове.

Изработване на компостера

Следващият етап е създаването на мини реактора. Уверете се, че всички ученици работят безопасно. Наблюдавайте процеса и оказвайте подкрепа на учениците, които имат нужда.

1. С помощта на макетен нож или ножица с остър връх всяка група трябва да отреже горната част на едната бутилка точно под стеснението, а другата – над него. Използвайки по-голямата горна и долна част от двете бутилки, те ще могат да сглобят контейнер, като горната част приляга плътно като капак върху долната.
2. В дъното на контейнера се поставя по-малък пластмасов съд (приблизително 4-5 см висок) обърнат надолу. Неговата роля е да осигури добра опора за поставката от стиропор и покриващия компост.
3. Следващата стъпка е да се изреже кръг от стиропор. Учениците трябва да начертаят кръг с диаметъра на бутилката върху парче стиропор с дебелина 2 см и да го изрежат. Ако не разполагате с подходящи парчета стиропор, можете да използвате друга пластмасова твърда плоскост, например поликарбонат.
4. С помощта на пирон се пробиват дупки през стиропора за аериране на компоста. 
5. Когато учениците поставят на дъното на реактора стойката и пластмасовата плоскост върху нея, трябва да маркират бутилката от външната страна, за да отбележат къде се намира кръгът от стиропор. Над тази линия ще бъде поставен компостът, а под нея трябва да бъдат направени дупки за аериране с помощта на нагрят пирон.

Напълване на биореактора

След като биореакторът е готов,  той трябва да бъде напълнен със сместа, която ще се компостира. Компостирането протича най-добре, ако съставките са предварително нарязани на парчета от около 1-2 см. За целите на експеримента можете да предложите на различните групи да използват материали с различни размери.

1. Учениците трябва да накиснат обемния агент във вода, докато се овлажни напълно, след което да отцедят излишната вода.
2. Смесват се приблизително равни количества обемен агент и хранителни остатъци и компостерът се напълва с получената смес. Въздухът трябва да може да преминава свободно през порите в компоста, така че се уверете, че сместа е лека и пухкава – учениците не трябва да натъпкват или притискат компоста към дъното на реактора.
3. Горната част на бутилката се поставя отново върху долната и се залепва с тиксо.
4. След това учениците трябва да покрият отвора на бутилката и малките отвори за вентилация с парче тънък, мрежест плат, например от найлонови чорапи или чорапогащник, за да се избегне навлизането на мухи.

Наблюдение и измерване

Вече сте готови да наблюдавате процеса на компостиране! Въоръжете се с търпение, тъй като процесът е бавен и предвидите период за наблюдение от 6-8 седмици. Пролетните месеци са най-подходящи за провеждане на изследването, тъй като можете да съхранявате бутилките на открито. В рамките на този период ще ви бъдат необходими няколко минути седмично за отбелязване на настъпилите промени. Тъй като бутилките са много малки, няма да получите толкова завършен, фин продукт, какъвто е компостът от по-големи купчини или биореактори. Трябва обаче да откриете, че след няколко месеца обемът се свива с 1/2 до 2/3 и че оригиналните материали вече не се разпознават.

1. Учениците трябва периодично да отчитат температурата, като поставят термометър надолу в компоста през отвора на бутилката, и да записват наблюденията си в работните листове. Сравнете как протича процесът при използване на различни материали, както и в зависимост от размера на частиците.
2. Вземете проба, която да изследвате с помощта на микроскоп. Какви видове организми наблюдавате във вашия биореактор? Различават ли се от видовете в другите реактори? Променя ли се видовият състав с течение на времето? 
3. Експериментирайте с използването на компоста за отглеждане на семена. За контрола можете да използвате градинска почва или почвена смес за стайни растения. Периодично измервайте и сравнявайте растежа на растенията, за да определите коя почва е по-добра. За да спестите време, можете да проведете двата експеримента паралелно, като предварително осигурите компост за отглеждане на семената.
4. Направените наблюдения трябва да бъдат представени графично, след което да бъдат сравнени с резултатите на останалите работни групи.
5. Организирайте дискусия и направете изводи за същността на процеса компостиране и ползите му за човека и природата.

Компостирането е процес, който показва значимостта на рециклирането на използваните материали за опазването на околната среда и устойчивото използване на природните ресурси. Освен че помага на учениците да вникнат в същността на определени процеси и понятия, този научен експеримент им позволява също да осмислят своя екологичен отпечатък и да изградят екологично самосъзнание.

За статията са използвани следните ресурси, които са допълнени с личния опит на автора:

Building a Soda Bottle Bioreactor – Cornell Composting

Composting Experiments, Tips, and Resources for the Classroom (and at Home) – Project Learning Tree (plt.org)

do_the_rot_thing_cvswmd1.pdf