La digestione anaerobica in agricoltura: La qualità e la gestione del digestato

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1 Andrea Schievano La digestione anaerobica in agricoltura: La qualità e la gestione del digestato e F. Adani, G. D Imporzano, B. Scaglia, F. Tambone, V. Orzi, S. Salati Di.Pro.Ve. - Università degli Studi di Milano, Via Celoria 2, Milano andrea.schievano@unimi.it website:

2 La digestione anaerobica Un processo bio-chimico che determnina importanti cambiamenti del materiale ingestato?? Il Digestato NON è l ingestato

3 OM % 60-70% abbattimento Sostanza organica % Ingestates Digestate 35% ± 10% Digestates

4 BMP in e BMP out Ndm 3 /kg ABP Ingestati Digestati a diversi tempi di ritenzione

5 Qualità della sostanza organica composizione macromolecolare SS CS (%SS) cell soluble 70-90% 40-70% out in

6 Qualità della sostanza organica composizione macromolecolare SS ADL (% SS) (Lignina, cutina, suberina, ( aromatici steroli, 2-8% 10-35% effetto concentrazione out in

7 Qualità della sostanza organica composizione macromolecolare SS ( SS %) Emicellulosa 0-4% 0-15% effetto concentrazione

8 Qualità della sostanza organica composizione macromolecolare SS ( SS %) Cellulosa Costante: effetto concentrazione

9 OM quality CPMAS 13C NMR Spectroscopy Ingestate Digestate

10 Composizione chimica DIGESTATO FANGO INGESTATO COMPOST Stabilità biologica Adani -DiProVe -2010

11 E la componente minerale..? Adani -DiProVe -2010

12 Bilancio quasi neutro Concentrazione sul secco Total N (% TS) 2-5% 5-12%

13 Aumento netto di N-minerale Digestates ( TS N-NH 4 (% 0-2% 2-8% Ingestates Sorensen et al., 2008 Crop utilization efficiency close to mineral fertilizers

14 Digestione (dati medi su 20 campionamenti in 3 impianti full scale) Ingestato Digestato Adani -DiProVe -2010

15 Nutrienti Fosforo (%TS) (P2O5) % % effetto concentrazione

16 Fosforo e Potassio Da FORSU Da Colture, scarti e liquami Da colture e liquami K g kg ± ± ± 1.3 P g kg ± ± ± 3.0 C/N kg kg ± ± ± 0.8 C/K kg kg ± ± ± 0.2 C/P kg kg ± ± ± 3.3 N/K kg kg ± ± ± 0.7 N/P kg kg ± ± ± 1.7

17 Micronutrienti Metalli Esempio di digestato da FORSU

18 Potere fertilizzante + N-NH 4, P e K INGESTATO DIGESTATO Ottimo concime COMPOST FANGO + N tot e P Adani -DiProVe Potere fertilizzante

19 Impronta odorimetrica Stabilità biologica VS impronta odorimetrica r = 0.98; P < 0.05

20 Questioni di naso. elettronico!!

21 Parametri igienico-sanitari Esempio: digestato da FORSU Parameter Digestate Legge 99/92 Reg. CE 1774/02 Fecal coliform (MPN/g TS) n.i. Vital Helminthes eggs Absent Absent absent n.i. Salmonella Absent < 100 Absent Escherichia coli Absent n.i. < 1000 n.i. = not indicated

22 Utilizzo agronomico??

23 2 3 1 Da: SØRENSEN and MØLLER, 2008

24 USO AGRONOMICO DEGLI EFFLUENTI DI ALLEVAMENTO NH 3 Cortesia: Sommariva ARAL- SATA, 2010 Adani -DiProVe -2010

25 Mineralizzazione N- organico N NO N N e k t 3t ORG. k = cost. di mineralizzazione (es dd -1, a 20 C e ) k = cost. di mineralizzazione es dd -1 Adani -DiProVe -2010

26 Bacino Padano-Veneto-Friulano Concentrazioni di nitrati oltre 40 mg/l nelle acque sotterranee Boccasile, 2010, dati ARPA

27 .. gli effetti Boccasile, 2010, dati ARPA

28 NH 3 concentrations derived from IASI observations above the Po Valley Lieven Clarisse et al., Nature Geoscience 2, (2009)

29 PM10 secondario inorganico Principali sorgenti di NOx e NH3 Sorgenti NOx Traffico -Diesel 41% 30% Industria Off road Riscaldamento Produzione energia e raffinerie Altro 17% 13% 10% 8% 11% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% Secondario Inorganico da NOx NH3 (SO2) Sorgenti NH3 Agricoltura - reflui 81% Agricoltura - fertilizzanti 15% Boccasile, 2010, dati ARPA Traffico -Auto Benzina Altro 3% 1%

30 Contributo agricoltura alle emissioni Nel 2002 l agricoltura ha contribuito al 10% delle emissioni di GHG (EU-15): N 2 O e CH 4 N 2 O = fertilizzanti; CH 4 = fermentazioni enteriche; 31 % è il contributo dell agricoltura alle emissioni acidificanti; 90 % nel periodo estivo è il contributo dell agricoltura alle emissioni NH 3. 5 % and 25 % è il contributo dell agricoltura per PM 2.5 e PM 10, ed anche più in aree intensive. Adani -DiProVe -2011

31 La filiera biogas può contribuire a migliorare la situazione? Produzione e utilizzo di fertilizzante azotato a pronto effetto

32 1. % azoto minerale digestato Fonte: Pedersen 2003

33 2. Efficienza di utilizzo alla coltura 100 Labelled N (% of input) LSD 0.05 Unaccounted 15 N 15 N in barley N in cover crop N in barley N in soil (0-40 cm) 0 Solid manure Liquid manure Pig slurry Mineral N Recovery of 15N in crops and soil 15 months after incorporation of 15N-labelled mineral N and 15Nlabelled separated and unseparated pig slurry applied to a barley crop in The slurry was separated by centrifugation into a solid and a liquid fraction (data from Sørensen & Thomsen, 2005).

34 E evidente che 1. minore è l apporto di N-org. al suolo minore sarà la presenza di N-NO 3 lisciviabile 2. Il dosaggio deve essere appropriato la politica delle deroghe alla direttiva nitrati, infatti, prevede la presenza di una coltura permanente al fine della captazione dei surplus di N. Adani -DiProVe -2010

35 Se escludessi la frazione organica dal digestato otterrei un fertilizzante inorganico a pronto effetto da utilizzarsi a bilancio della coltura. Adani -DiProVe -2010

36 Sistemi Separatore semplici: solido separazione liquido (Centrifuga) solido/liquido e decantazione nelle vasche di stoccaggio Adani -DiProVe -2010

37 Separatore solido liquido (Centrifuga full scale) N -NH 4 /P = 4-12 N-NH 4 /K = 1-6 N NH 4 / N org. Adani -DiProVe -2010

38 Sedimentazione in Vasca di lagunaggio Azoto: N ammon. / N organico Separato Liquido Separato Solido Adani -DiProVe -2010

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40 Preparare un buon fertilizzante: Digestione anaerobica; Separazione S/L + decantazione = Digestato liquido (DL) + digestato solido (DS); DL = sostituzione fertilizzanti chimici DS = ammendante e/o esportato dall azienda

41 1,50 1,00 0,50 0,00-0,50-1,00-1,50-2,00-2,50-3,00-3,50-4,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00-0,50-1,00-1,50-2,00-2,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00-0,50-1,00-1, Aumentare l efficienza Prearatura autunnale frumento e mais 100 kg N kg N Copertura frumento 100 kg N kg N Copertura mais + incorporazione 100 kg N kg N volatilizzazione Lisciviazione-ruscellamento Euro Regione Lombardia SATA ARAL- UNIMI, Cortesia di Flavio Sommariva Specialista SATA, Settore Agronomia e Gestione Reflui, progetto Pilota Adani -DiProVe -2010

42 La Proposta DiProVe Regione Lombardia DA N-NH 4 > 70% Efficienza di utilizzo alla coltura 90% DA definito secondo parametri: Stabilità biologica Aspetti igienico-sanitari Titolo N tot Titolo N- NH 4 Efficienza di utilizzo dose N a bilancio coltura copertura vasche di stoccaggio distribuzione con iniezione, interramento immediato o fertirrigazione localizzata

43 Approvato Conf. Regioni e proposto come modifica del DM7 aprile 2006, recante criteri e norme tecniche generali per la disciplina regionale dell utilizzazione agronomica degli effluenti di allevamento Adani -DiProVe -2010

44 Evitato utilizzo di unità fertilizzanti di sintesi Emissioni evitate: CO 2 CO NO x SO 2 HCl N (g/kgn) P (g/kgp) Boriesson et al 2006

45 Poco terreno agrario?

46 DIREZIONE GENERALE AGRICOLTURA: decreto n del PROGETTO "VALORIZZAZIONE DEGLI EFFLUENTI DI ALLEVAMENTO E LORO GESTIONE COMPRENSORIALE" Regione Lombardia SATA ARAL- UNIMI, Cortesia di Flavio Sommariva Specialista SATA, Settore Agronomia e Gestione Reflui, progetto Pilota

47 Strippaggio a caldo dell ammoniaca Az. Agricola Sturla Adani -DiProVe -2010

48 Cortesia di Fiolini s.r.l BS Adani -DiProVe -2010

49 Cortesia di Fiolini s.r.l BS Adani -DiProVe -2010

50 Sistemi chimico fisici Cortesia di Fiolini s.r.l BS Adani -DiProVe -2010

51 Legare l utilizzo del digestato ad una maggiore tutela ambientale è il passaggio strategico per costruire nuove prospettive oltre la direttiva nitrati.

52 Grazie per l attenzione