Sinergie tra nutrienti e fattori limitanti l utilizzo della fibra
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- Ambrogio Vitali
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1 Sinergie tra nutrienti e fattori limitanti l utilizzo della fibra A. Formigoni e A. Palmonari andrea.formigoni@unibo.it Impianti di Biogas 8 InfoBiogas- Montichiari (Bs)
2 Obiettivi dei gestori Produzione elevata e costante Elevata efficienza di utilizzazione dei prodotti impiegati Riduzione dei costi Ottimizzazione dei foraggi aziendali Razionale impiego di sottoprodotti Aziendali Mercato
3 Efficienza: quale obiettivo? Utilizzare TUTTA la sostanza organica potenzialmente degradabile Ridurre il dispendio energetico necessario al mantenimento dei microorganismi
4 Efficienza: proposta di misura Energia / sostanza organica potenzialmente degradabile (SOPD) SOPD degradata/sopd apportata
5 Composizione degli alimenti Alimento sul tal quale Acqua (umidità) Sostanza secca Sostanza inorganica (ceneri) Sostanza organica (SO) - SO Potenzialmente Degradabile - N legato alla fibra - fibra legata a lignina - lignina - SO Indegradabile - N legato alla fibra - fibra legata a lignina - lignina
6 Produzione elevata e costante La fermentazione è realizzata da una comunità complessa di microorganismi Necessario soddisfare i loro fabbisogni Bisogna evitare fattori inibenti
7 Caratteristiche e fabbisogni dell ecosistema microbico nei digestori Microrganismi Substrato energetico Substrato azotato Prodotto terminale ph ottimale t crescita Tempo replicazio ne Fabbisogno mantenimento Cellulosolitici Fibre degradabili Zuccheri NH3 isoacidi Acetato > Lento Modesto Amilolitici Amido Zuccheri Peptidi NH3 Propionato Veloce Elevato Proteolitici Amido Proteine NH Veloce Elevato Metanigeni mesofili Metanigeni termofili Acetato Zuccheri Propionato Zuccheri < NH3 CH4 > Lento Modesto > NH3 CH4 > Lento Modesto
8 Quanto costano in energia i batteri? Cellulosolitici 0,05 g di fibra degradabile/grammo di batteri Prevalente produzione di acetato Amilolitici 0,15 g di amido/grammo di batteri Prevalente produzione di propionato Il sistema più efficiente è quello che utilizza cellulosa
9 La razione dei biodigestori Le razioni debbono apportare tutti i nutrienti necessari alla crescita ed allo sviluppo di tutti i batteri Servono Energia Zuccheri, CHO non fibrosi e CHO fibrosi Azoto Minerali
10 Principali fonti di Energia Zuccheri rapidamente degradati, non producono residui Carboidrati non fibrosi (amidi per es.) Velocemente degradate, non producono residui Fibre Velocità di degradazione molto variabile Dipende dalla lignina Producono quantità di residui variabili Dipende dalla lignina Lipidi Forte contenuto energetico ma. attività antibatterica e antifermentativa Prudenza!!!
11 Digestione della fibra Processo lungo e laborioso operato da batteri cellulosolitici I batteri adesi alle particelle di alimento secernono enzimi che liberano il glucosio da pectina, emicellulosa, e cellulosa La digestione è ostacolata e inibita dalla presenza di lignina che NON è digeribile La lignina e la fibra ad essa legata non è fermentabile e non produce metano
12 Lignina Complesso di sostanze di natura non glucidica (fenoli) Ruolo di rafforzamento e protezione della cellulosa nella cellula vegetale Aumenta la sua concentrazione nelle piante all avanzare della maturità e per diversi fattori genetici e ambientali Viene degradata dai funghi
13 Trattamenti fisici e velocità di degradazione della fibra Nei digestori la velocità di digestione della fibra è: Batteri mesofili = 0.10 % / ora Batteri termofili = 0.16% / ora BM: 100/0.10=1000 ore = 41.7 giorni BT: 100/0.16= 625 ore = 26.0 giorni Nella bovina la fibra, grazie alla masticazione, e degradata ad una velocità del 3-5% ora 100/4=25 ore = 1 giorno circa
14 Fattori che facilitano la digestione della fibra Basso contenuto di lignina Principale fattore intrinseco al substrato Costanza di apporto Razioni costanti, pesate e miscelate Disponibilità di azoto e minerali Processi tecnologici > superficie del materiale fibroso esposta all attacco dei batteri
15 Maggiore efficienza: quale obiettivo? Utilizzare TUTTA la sostanza organica potenzialmente degradabile Ridurre il dispendio energetico necessario al mantenimento dei microorganismi
16 Maggiore efficienza: tempi di permanenza nel digestore Deve essere più lungo per prodotti a bassa velocità di degradazione La fibra è il substrato più difficile da degradare L immissione di troppi liquidi può accelerare il transito e dunque del materiale indigerito lascia il fermentatore prematuramente E possibile valutare questo parametro con l analisi del digestato
17 Maggiore efficienza: migliorare la qualità dei foraggi Scelta delle colture e del patrimonio genetico delle piante Adeguate tecniche agronomiche Attento momento di raccolta Accurate tecniche di conservazione Evitare ammuffimenti
18 Maggiore efficienza: corretta gestione delle razioni Pesare con cura gli alimenti e preparare miscele omogenee e costanti nel tempo Evitare cambi bruschi di alimentazione Trattare fisicamente gli alimenti fibrosi Trinciatura fine e estrusione Evitare l uso di substrati in cattivo stato di conservazione e non conosciuti
19 Maggiore efficienza: analisi degli alimenti Sostanza secca/umidità Azoto totale Azoto legato alla fibra Zuccheri e Amido Lipidi Ceneri Fibre degradabili Fibre indegradabili
20 Maggiore efficienza: equilibrio delle razioni Parametro Livello Limite inferiore Limite superiore Sostanza Secca % s.t.q Proteine % s.s Zuccheri % s.s Amido % s.s NDF % s.s Lipidi % s.s (Formigoni, 2012)
21 Conclusioni La lignina è il principale fattore intrinseco che limita la resa della fibra nella fermentazione anerobica Il trattamento meccanico degli alimenti permette una fermentazione più veloce e completa della fibra utilizzabile La definizione dei fabbisogni batterici e degli apporti ottimali consente di ottenere un miglior equilibrio fermentativo e rese più elevate
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