Caratteristiche agronomiche del digestato: risultati del progetto di ricerca finanziato dal MIPAAF

Transcript

1 CORSO LA FILIERA BIOGAS IL DIGESTATO: caratteristiche, trattamenti e utilizzo agronomico Ferrara, 20 Maggio 2011 Caratteristiche agronomiche del digestato: risultati del progetto di ricerca finanziato dal MIPAAF Paolo Mantovi Centro Ricerche Produzioni Animali CRPA Dario Sacco, Stefano Monaco AGROSELVITER, Università di Torino

2 Il progetto di ricerca Digestione anaerobica dei liquami e Direttiva Nitrati Finanziamento: MIPAAF Coordinamento: Fondazione CRPA Partners: - CRPA SpA - Agroselviter, Università di Torino - CRA-RPS, Roma

3 Azione n. 1 (CRPA SpA) Caratterizzazione di effluenti zootecnici sottoposti a digestione anaerobica in diverse condizioni di processo Separazione solido/liquido mediante centrifugazione Reattori anaerobici da laboratorio, a ciclo continuo

4 Tre cicli di digestione Condizioni di processo per i tre cicli di digestione Tutti i cicli in mesofilia (38-39 C)

5 Azoto nelle matrici caricate e nei digestati ottenuti SUINO BOVINO BOVINO + SILOMAIS Rif. Mantovi P., Soldano M., Fabbri C., Piccinini S. (2009). La separazione del digestato aumenta il potere fertilizzante. L Informatore Agrario, 43:

6 Trasformazioni dell'n in DA

7 Ciclo con liquami suini Caratteristiche chimiche dei liquami tal quali e digeriti (pre-stoccaggio) Parametri Unità di misura Liquame Liquame Frazione Frazione suino suino chiarificata di chiarificata di TAL QUALE DIGERITO liquame suino liquame TAL QUALE suino DIGERITO ph - 7,2 8,2 7,7 8,4 Solidi totali (ST) % tq 4,7 3,5 1,9 1,6 Solidi volatili (SV) % ST 66,6 56,5 45,2 34,4 Azoto totale (NTK) mg/kg tq Azoto ammoniacale % NTK 61,9 72,1 86,1 89,5 COD mg O2/l

8 Ciclo con liquami suini Stoccaggio frazioni chiarificate (statico, estivo) 92% (chiarificato tal quale) 88% (chiarificato digestato)

9 Separazione solido/liquido Efficienze di separazione nella frazione solida > > > > > > N ammoniacale in frazione chiarificata del digestato suino, rispetto a quello della frazione chiarificata del tal quale: +36% N ammoniacale in frazione chiarificata del digestato bovino, rispetto a quello della frazione chiarificata del tal quale: +43%

10 Separazione solido/liquido Efficienza di separazione dell'azoto

11 Azione n. 1, in sintesi... La digestione anaerobica, modificando le caratteristiche dei liquami, riduce l'efficienza di separazione della sostanza secca e dell'azoto nella frazione solida; d'altra parte permette di concentrare nella frazione chiarificata azoto ammoniacale, prontamente assimilabile dalle colture, e in quella solida azoto organico a più lenta mineralizzazione. L'efficienza di separazione dell'azoto risulta più penalizzata di quella dei solidi per il processo di mineralizzazione dell'azoto organico (sospeso) ad ammoniacale (solubile).

12 Azione n. 2 (Agroselviter) Qualità agronomica ed ambientale di effluenti zootecnici tal quali e dopo trattamento

13 Azione n. 2 (Agroselviter) Effetto nutritivo Azoto minerale del suolo Effetto ammendante CO2 emessa Emissione gas serra CO2 e N2O emessa Perdite di volatilizzazione Lisciviazione di nitrati NH3 emessa concentrazione di NO3- nel percolato Incubazione del suolo fertilizzato in cella climatica per 30 giorni Test di laboratorio Modellizzazione del ciclo dell azoto su colture fertilizzate

14 Caratteristiche effluenti dopo lo stoccaggio Tipologia di re fluo in ingresso Trattamento ph Totale Sostanza carbonio secca organico Azoto totale Azoto a mmoniacale /Azoto totale C/N totale % tal quale Tal quale Frazione liquida del tal quale Frazione liquida del digerito Tal quale Frazione liquida del tal quale Liquame bovino Frazione solida del tal quale Frazione liquida del digerito Frazione solida del digerito Liquame suino Liquame bovino Frazione liquida del codigerito codigerito Frazione solida del codigerito

15 Caratteristiche effluenti dopo lo stoccaggio Tipologia di refluo in ingresso Trattamento Composti solubili Cellulosa Sostanza Emicellulosa (Sostanza (ADF organica NDF-(ADF) organicaadl) NDF)* % sostanza secca Lignina (ADL) Tal quale Frazione liquida del tal quale Frazione liquida del digerito Tal quale Frazione liquida del tal quale Liquame bovino Frazione solida del tal quale Frazione liquida del digerito Frazione solida del digerito Liquame suino Liquame bovino Frazione liquida del codigerito codigerito Frazione solida del codigerito

16 Metodologie utilizzate 1. Incubazione in cella climatica del suolo fertilizzato (20 C) 3. Modellizzazione di sistemi colturali fertilizzati con il modello Daisy 2. Misura di volatilizzazione dell ammoniaca con camere aperte

17 Effetto nutritivo degli effluenti Azoto minerale nel suolo (% dell'n apportato) 150% Liquame suino 100% Liquame bovino Liquame bovino in codigestione 50% Ta lq Ta ua lq le ua Di fra le ge z. rit liq o ui -f da ra z. liq ui Ta da lq Ta ua lq le ua -f Ta le r lq az ua.l iq le ui da Di f r ge az rit.s o ol -f id Di r a az ge. rit liq o Co ui -f da di r a ge z. rit so o Co lid -f di a ra ge z. rit liq o ui -f da ra z. so lid a 0% Trenta gg dopo la fertilizzazione: Tutto azoto nitrico Nelle frazioni liquide: azoto disponibile più del 70% di quello apportato Azoto disponibile elevato anche nella frazione solida dei digeriti

18 C emesso / C apportato Effetto ammendante degli effluenti Giorni dalla fertilizzazione 40 Liquame Tal quale Separato liquido Tal quale Separato liquido Digerito Separato liquido Codigerito Separato solido Digerito

19 Emissioni di gas ad effetto serra (CO2) mg CO2-C kg-1 suolo Separato liquido Separato solido Giorni dalla fertilizzazione Giorni dalla fertilizzazione Liquame Tal quale Separato liquido Tal quale Separato solido Tal quale Separato liquido Digerito Separato solido Digerito Separato liquido Codigerito Separato solido Codigerito 40

20 Co Ta nt lq ro ua llo T le a l Di ge - fra qua le rit z. o l iq -f ra uid a z. Ta l i qu lq id ua T a al Ta le q lq u f ua raz ale Di le -. liq ge u f rit raz ida.s Di o ol f g r i Co erit az. da o li di ge - fr quid a Co rito az. - f so di ge li r rit az. da o l - f iqu id ra a z. so lid Ni a tra to U am re m a on ic o (ug N-N2O/kg suolo) Emissioni di N2O Liquame suino Liquame bovino Emissioni avvengono nei primi 2/3 giorni dopo la fertilizzazione Perdite non importanti dal punto di vista agronomico Azoto disponibile elevato anche nella frazione solida dei digeriti Concimi minerali Liquame bovino in codigestione Emissioni di gas ad effetto serra (N2O)

21 Perdite per volatilizzazione dell ammoniaca

22 Perdite per lisciviazione dei nitrati Tipologia di refluo in ingresso Trattam ento SOM Epoca di L is civiaz ione Pe r dite Har ve s t (finale dis tr ibuz ione d e i nitr ati totali iniz iale ) kg N/ha Frazione liquida del tal quale Tal quale + urea Frazione liquida del tal quale + urea Frazione liquida del digerito Tal quale Liquame bovino Frazione liquida del tal quale Frazione liquida del digerito Frazione liquida del codigerito Frazione liquida del digerito + urea Tal quale + urea Liquame bovino Frazione liquida del tal quale + urea Frazione liquida del digerito + urea Frazione liquida del codigerito Urea Semina - rincalzatura 170 org - 80 min Urea Liquame suino mgn/kgh2o Tal quale Semina - rincalzatura 150 org org Liquame suino Conc ne l pe r colato

23 Caratteristiche agronomiche scheda riassuntiva Tipologia di effluente Liquame suino Trattam ento Tal quale Non palabile Primaverile Alto Molto alta Molto bassa Frazione liquida del tal quale Non palabile Primaverile Molto alto Molto alta Molto bassa Frazione liquida del digerito Non palabile Primaverile Molto alto Molto alta Molto bassa Tal quale Non palabile Primaverile Alta Bassa Frazione liquida del tal quale Non palabile Primaverile Molto alta Bassa Palabile Primaverile e autunnale Basso bassa Alta Frazione liquida del digerito Non palabile Primaverile Molto alta Molto bassa Frazione solida del digerito Palabile Primaverile e autunnale Basso alta Alta Frazione liquida del codigerito Non palabile Primaverile Alto Molto alta Molto bassa Frazione solida del codigerito Palabile Primaverile e autunnale Basso Media Alta Liquame bovino Frazione solida del tal quale Liquame bovino codigerito Epoca Efficienza Tasso di Caratte ristiche consigliata dell azoto Ca pa cità decomposizione efflue nte per lo (% di Azoto a mmenda nte del carbonio spandimento totale )

24 Caratteristiche ambientali scheda riassuntiva Tipologia di effluente Trattamento Tal quale Liquame suino Molto alto Molto basso Frazione liquida del tal quale Basso -alto Frazione liquida del digerito -alto Molto alto Molto alto - Alto Basso Frazione liquida del digerito Frazione solida del digerito - Molto basso Basso Frazione liquida del codigerito Alto -alto Frazione solida del codigerito - Basso Basso Tal quale Frazione liquida del tal quale Liquame bovino Frazione solida del tal quale Liquame bovino codigerito Emissione di Emissione di ammoniaca Lisciviazione di protossido di (% di azoto nitra ti azoto amm oniacale)

25 Conclusioni La digestione anaerobica......modificando la composizione delle forme azotate, rende a più pronto effetto gli effluenti zootecnici; la separazione solido/liquido dei digestati da effluenti zootecnici esalta ulteriormente questo effetto, concentrando nella frazione chiarificata l'azoto ammoniacale. determinando una riduzione del carbonio nelle matrici digerite, riduce le emissioni di CO2 dopo la distribuzione; poiché diminuisce il quantitativo di carbonio disponibile per i microorganismi, riduce l'emissione di N2O.

26 Conclusioni Considerate le caratteristiche della frazione chiarificata del digestato, esse si avvicinano a quelle di un concime liquido a pronto effetto, sebbene con titolo ridotto (generalmente meno di 5 kg N/t). Si ritiene giustificata, per questa specifica frazione, la richiesta di innalzamento del limite di 170 kg N/ha/anno imposto dalla direttiva nitrati per le zone vulnerabili, a condizione di farne uso nei periodi opportuni, quelli il più possibile ravvicinati allo sviluppo colturale, e adottando per lo spandimento le Migliori Tecniche Disponibili.

27 Grazie per l attenzione p.mantovi@crpa.it