Digestione anaerobica e aspetti igienico-sanitari: risultati preliminari di test in impianto sperimentale in continuo
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- Bruno Serafini
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1 BIOWASTE Sessione tecnica: IL BIORIFIUTO L.Rossi, S. Piccinini, M. Soldano Centro Ricerche Produzioni Animali CRPA Comitato Tecnico CIC Rimini, 6 novembre 2014 Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.
2 IL CONTESTO DI RIFERIMENTO AMPIA DIFFUSIONE DI IMPIANTI DI BIOGAS AGRO- ZOOTECNICI (oltre impianti..) USO AGRONOMICO DEL DIGESTATO PRATICA PIU DIFFUSA PREVALENTE DIGESTIONE ANAEROBICA IN MESOFILIA QUESITI: Il digestato può presentare uno stato igienico-sanitario peggiore di quello posseduto dalle biomasse in ingresso? L uso agronomico dei digestati contribuisce ad un aumento della contaminazione ambientale da parte dei Clostridi? Ci possono essere fenomeni di ACCUMULO di SPORE di Clostridium nel digestato e con il suo uso agronomico?
3 Uso agronomico digestati/effluenti e rischio igienico-sanitario ESSENZIALE APPROCCIO CORRETTO (da Rapporto dell Istituto Superiore di Sanità Clostridium perfringens come indicatore di contaminazione ambientale e suo significato sanitario Rapporti ISTISAN 02/8). Controlli di tipo sanitario = determinazione dei cosiddetti microrganismi indicatori di contaminazione Ricerca di «microrganismi patogeni» praticamente NON FATTIBILE: 1) troppi i microrganismi patogeni da ricercare 2) l assenza dimostrata di un patogeno non dà la certezza dell assenza di altri patogeni; 3) non esistono metodiche atte al rilevamento di tutti i potenziali patogeni e anche quelle indirizzate ai microrganismi enterici, i più comunemente ricercati, sono complicate e poco sensibili. 4) i microrganismi patogeni, tranne alcuni casi, hanno uno scarsissimo grado di adattabilità all ambiente esterno (esiti negativi nella loro ricerca, anche in casi di inquinamento recente o in atto).
4 Uso agronomico digestati/effluenti e rischio igienico-sanitario ESSENZIALE APPROCCIO CORRETTO PIANO DI CAMPIONAMENTO ADEGUATO E RIPETUTO NEL TEMPO per disporre di campioni EFFETTIVAMENTE RAPPRESENTATIVI dell universo che devono rappresentare in scala reale (migliaia di metri cubi solitamente). I motivi sono diversi: - la carica microbica delle biomasse giornalmente caricate può essere molto variabile o addirittura non sempre presente; - la flora patogena eventualmente presente non è distribuita in modo omogeneo nella massa in digestione.
5 Progetto CRPA-2013 «Biogas_micotossine_clostridi» «Effetti della digestione anaerobica sulla presenza di micotossine, clostridi e altri microrganismi indicatori dello stato igienico-sanitario del digestato» Finanziamento: Cofinanziamento: Regione EMILIA-ROMAGNA CIB Consorzio Italiano Biogas Durata: 01/09/ /08/2015 OBIETTIVI Effetti della digestione anaerobica in mesofilia su: stato igienico-sanitario (microrganismi indicatori) (Azione 2) contenuto di spore di CLOSTRIDIUM (Azione 2) persistenza della contaminazione da MICOTOSSINE (Azioni 3 e 4)
6 SCELTA DEI «MICRORGANISMI INDCATORI» QUALI? D.Lgs. 75/2010 Reg. CE n. 1069/2009 Reg. CE n. 1069/2009 Matrici Parametri Salmonella Enterococchi (UFC/g ) oppure: (Allegato 2) Ammendanti organici uso libero Assente in 25 g tq in 5 camp. su 5 Non previsto Reg. UE n. 142/2011 All. V Residui di digestione, compost Assente in 5 camp su 5 (nel corso o a termine immagazzinamento) 1000 in 4 campioni su 5 Reg. UE n. 142/2011 All. XI Stallatico trasformato Assenti in 5 campioni su 5 (nel corso o a termine immagazzinamento) 1000 in 4 campioni su 5 Escherichia coli (UFC/g) 1000 in 4 camp. su 5 tra 1000 e 5000 in 1 camp. su 5 tra 1000 e 5000 in 1 campione su 5 (nel corso o al termine della trasformazione) tra 1000 e 5000 in 1 campione su 5 (nel corso o al termine della trasformazione)
7 L IMPIANTO SPERIMENTALE UTILIZZATO Sistema costituito da due moduli, ognuno dei quali prevede: - 3 digestori anaerobici in acciaio (23 l) con due uscite (scarico digestato e carico biomasse), miscelati da eliche azionate da motori elettrici; - bagno termostato ad acqua in acciaio inox - 3 trasduttori per rilevamento della pressione nello spazio di testa di ciascun digestore; - 3 guardie idrauliche (GI) che durante lo scarico del biogas evitano l'ingresso di aria; Carico Scarico Sensori pressione EV - 3 elettrovalvole (EV) per scarico biogas,; - datalogger per pressione e temperatura; - quadro elettrico di controllo.
8 Azione 2 TESI A CONFRONTO Ciclo 1 TESI 1 TESI 2 TESI 3 Liquame bovino (area Parmigiano-Reggiano) Liquame bovino + Insilato mais Liquame bovino + Insilato mais + polpe bietola Ciclo 2 Liquame bovino (area Parmigiano-Reggiano) Liquame bovino + Insilato mais Liquame bovino + Insilato mais + polpe bietola Ciclo 3 Liquame bovino (area Parmigiano-Reggiano) Liquame bovino + Insilato mais Liquame bovino + Insilato mais + polpe bietola Tesi - Matrici Rapporto in peso tal quale [% miscela] Rapporto in peso Solidi Volatili [% miscela] Tempo di ritenzione (HRT) [d] Carico org. vol. (COV) [kg SV/m 3 /d] Liquame bovino ,2 Liquame bovino:silomais 90 : : ,0 Liq.bov.:silomais: polpe bietola 80 : 15 : 5 43 : 45 : ,4
9 Matrici impiegate Matrice ph Solidi Totali Solidi Volatili [-] [g/kg tq] [g/kg tq] [% ST] Liquame bovino (n=15) MEDIA 7,3 69,4 55,6 80,1% Dev.std. 0,2 6,1 5,7 2,04% Silomais (n=7) MEDIA 3,8 332,2 316,0 95,1% Dev.std. 0,0 18,0 18,2 0,38% Polpe bietola insilate (n=3) MEDIA 3,7 227,9 217,3 95,3% Dev.std. 0,2 13,5 13,8 0,42% SALMONELLA ASSENTE IN TUTTI I CAMPIONI ESCHERICHIA COLI < 10 in SILOMAIS (2/3) e POLPE BIETOLA (3/3) ESCHERICHIA COLI = 3,33 log 10 MPN/g tq in 1 camp. SILOMAIS ESCHERICHIA COLI LIQUAME BOVINO (log 10 MPN/g tq) 1 ciclo 2 ciclo 1 4,89 5,32 2 4,80 5,24 3 4,99 5, ,38
10 RISULTATI : RESE IN BIOGAS/BIOMETANO Tesi Miscela Resa in BIOGAS [Nm 3 /t SV] Resa in METANO [Nm 3 /t SV] Resa in BIOGAS [Nm 3 /m 3 dig. * g] CH 4 nel biogas [%] Liquame bovino 1 ciclo 266,7 146,9 0,90 55,1 Liquame bovino 2 ciclo 327,3 185,7 1,11 56,7 LB + SM 1 ciclo 403,5 221,1 1,19 54,8 LB + SM 2 ciclo 420,7 228,1 1,26 54,2 LB + SM + PB 1 ciclo 397,7 217,1 1,50 54,6 LB + SM + PB 2 ciclo 449,8 241,2 1,60 53,6
11 RISULTATI : RESE IN BIOGAS/BIOMETANO
12 RISULTATI - 1 e 2 ciclo 1 CICLO - Escherichia coli nei digestati estratti settimanalmente
13 RISULTATI - 1 e 2 ciclo 2 CICLO - Escherichia coli nei digestati estratti settimanalmente
14 MICRORGANISMI INDICATORI: ALTRI? EFSA Panel on Biological Hazards (BIOHAZ) «Statement on technical assistance related to the EFSA opinion on transformation. of Animal By-Product into biogas and compost» - EFSA Journal 2009: 7(11):1370 «Considerando che digestato e compost sono destinati al suolo, che il suolo contiene naturalmente batteri e spore e che Clostridium perfringens è ubiquitario, the BIOHAZ Panel conclude che l assenza di Clostridium perfringens non è necessaria».
15 CONCLUSIONI I risultati parziali del progetto indicano che la digestione anaerobica in mesofilia migliora lo stato igienico-sanitario presentato dalle biomasse in ingresso In mesofilia, i principali fattori responsabili della riduzione della vitalità dei batteri enterici sono la competizione microbica e un buon livello di stabilizzazione della matrice trattata. I risultati a oggi ottenuti sono in perfetta linea con quanto già evidenziato da studi precedenti I risultati finali del progetto saranno disponibili nell autunno del 2015.
16 Rischio igienicosanitario Fonte: Jens Bo Holm-Nielsen Aalborg University - Danimarca Fonte: J. Elmerdahl Olsen, Holger Errebo Larsden, 1986
17 Grazie per l attenzione! Lorella Rossi BIOWASTE Sessione tecnica: IL BIORIFIUTO l.rossi@crpa.it crpalab@crpa.it Rimini, 6 novembre 2014 Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.
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