Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 141-166.

This study investigates the degree and duration of the thermophilic phase in composting by varying the available carbon sources in a fully equipped reactor featuring controllable stirring and aeration units. The research also explores the impact of biochar on greenhouse gas emissions and quality of the resulting compost. The first experiment was designed with six treatments that involved mixing agricultural plant residues (specifically pepper and broccoli) with cow manure in different ratios: 95:5, 90:10, 85:15, 60:40, 50:50, and 10:90. Based on initial results, the 50:50 and 60:40 ratios were selected for further analysis due to their superior performance in terms of temperature. To enhance these treatments, 20 ml of used oil and 20% compost as inoculum were added. Throughout the composting process, CO2 and CH4 emissions were measured to assess environmental impacts. The addition of used cooking oil led to a peak temperature of 59°C and the composting process concluding within 18 days. In contrast, when inoculum was incorporated, the maximum temperature reached 52.7°C, and the composting process took 25days. However, this treatment recorded the highest daily emissions of both CO2 and methane compared to the other treatments, indicating a potential trade-off between temperature and emissions. To further evaluate the effects on compost quality and emissions, biochar was prepared through pyrolysis at 550°C for 3 hours and added to all treatments at a concentration of 10%. The results demonstrated a temperature increase of 5-6°C, significantly reducing the composting duration to just 10 days. More importantly, greenhouse gas emissions decreased by 27-33%, and methane emissions were completely eliminated, showcasing biochar's potential as an effective amendment in composting process.

تبحث هذه الدراسة في درجة ومدة المرحلة المحبة للحرارة في الكمبوست عن طريق تغيير مصادر الكربون المتاحة داخل مفاعل حيوى مجهز بالكامل يحتوي على وحدات تقليب وتهوية يمكن التحكم بهما. كما يستكشف البحث تأثير الفحم الحيوي على انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري وجودة السماد الناتج. تم تصميم التجربة الأولى بستة معاملات تتضمن خلط بقايا النباتات الزراعية (الفلفل والبروكلي) مع روث البقر بنسب مختلفة هى 5:95 ، 10:90، 15:85، 50:50، 60:40، 90:10 على التوالى. بناءً على النتائج الأولية، تبين أن أفضل المعاملات عند نسب 50:50 و60:40 على الترتيب والتى تم اختيارهما لمزيد من التحليل نظرًا لأدائهما المتفوق من حيث درجة الحرارة. لتعزيز هاتين المعاملتين، تم اضافة 20 مل من زيت الطهى المستعمل و20٪ كمبوست كلقاح. طوال عملية الكمبوست، تم مراقبة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والميثان عن كثب لتقييم الأثر البيئى لغازات الانبعاث الحرارى. أدى إضافة زيت الطهى المستعمل إلى الوصول لدرجة حرارة قصوى تبلغ 59°م وانتهاء عملية انتاج الكمبوست في خلال 18 يومًا. على النقيض من ذلك، عندما تم اضافة اللقاح، وصلت درجة الحرارة القصوى إلى 52.7°م، واستغرقت عملية انتاج الكمبوست 25 يومًا. ومع ذلك، سجلت المعاملة بالزيت أعلى انبعاثات يومية لكل من ثاني أكسيد الكربون والميثان مقارنة بالمعاملات الأخرى، مما يشير إلى علاقة محتملة بين درجة الحرارة والانبعاثات. لمزيد من تقييم التأثيرات على جودة الكمبوست والانبعاثات، تم تحضير الفحم الحيوي من خلال الانحلال الحراري عند 550 درجة مئوية لمدة 3 ساعات وإضافته إلى جميع المعاملات بنسبة 10٪. وأظهرت النتائج ارتفاعًا في درجات الحرارة بمقدار 5-6°م، مما أدى إلى تقليص مدة التسميد بشكل كبير إلى 10 أيام فقط مع معاملة الزيت. والأهم من ذلك، انخفضت انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري بنسبة 27-33%، وتم القضاء تمامًا على انبعاثات الميثان، مما يبرز إمكانيات الفحم الحيوي كإضافة فعالة في عمليات انتاج الكمبوست.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.