Stoccaggio e spandimento dei reflui zootecnici: emissioni e nuove tecniche di riduzione

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Baldassare Conti
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1 Stoccaggio e spandimento dei reflui zootecnici: emissioni e nuove tecniche di riduzione Fabrizio Gioelli, Elio Dinuccio, Paolo Balsari Dipartimento di Scienze Agrarie Forestali e Alimentari (DiSAFA) Università degli Studi di Torino DISAFA Waste Management Group Le possibili soluzioni per contenere le emissioni di NH 3 dalle fasi di stoccaggio e spandimento dei reflui zootecnici Evitare che si generino Ridurne la dispersione Ridurre il contenuto di N nei reflui Ridurne il ph (acidificazione) Coperture Interramento 1

Acidificazione: in cosa consiste Abbassamento del phdetermina spostamento dell equilibrio verso NH 4 + solubile e non volatile rapporto ammoniaca/ione ammonio Addizione al liquame di acidi

2 Acidificazione: in cosa consiste Abbassamento del phdetermina spostamento dell equilibrio verso NH 4 + solubile e non volatile rapporto ammoniaca/ione ammonio Addizione al liquame di acidi (principalmente acido solforico concentrato, secondariamente lattico, citrico..) DiSAFA Waste management Group Acidificazione in stalla stalla Stoccaggio acido Vasca di miscelazioneacidificazione (Hjorth, 2014) 2

Acidificazione durante lo stoccaggio Attenzione a: - formazione di schiume - effetto tampone del liquame (il phtende a tornare ai valori originari come conseguenza dell addizione di liquame fresco)

3 Acidificazione durante lo stoccaggio Attenzione a: - formazione di schiume - effetto tampone del liquame (il phtende a tornare ai valori originari come conseguenza dell addizione di liquame fresco) Vasca di stoccaggio con acidificazione dei liquami Sistema di miscelazione Contenitore con acido DiSAFA Waste management Group Acidificazione dei liquami durante la distribuzione Serbatoio acido solforico concentrato Sonda ph Unità di controllo DiSAFA Waste management Group 3

Abbattimento delle emissioni tramite acidificazione dei liquami con H 2 SO 4 Testimone non trattato Emissioni gassose (valori indice) 100 100 100-70% (*) -80% (**) 40 30 20 10 33-67% (**) NH 3 CH 4

4 Abbattimento delle emissioni tramite acidificazione dei liquami con H 2 SO 4 Testimone non trattato Emissioni gassose (valori indice) % (*) -80% (**) % (**) NH 3 CH 4 NH 3 CH 4 NH 3 ph5,5 ph5,5 DiSAFA Waste management Group ph6,0 (*) Hjorth, 2015 (**) Nørregaard Hansen et al., 2008 Acidificazione: il caso della Danimarca Considerata B.A.T. Tecnica ampiamente diffusa oltre 100 unità di acidificazione in stalla e 100 spandiliquame già operativi; il 20% della produzione nazionale annua di liquami è già sottoposto ad acidificazione (obbiettivo per il 2020: acidificare il 50% della produzione nazionale di liquami ) 4

Acidificazione: quali sono i problemi Utilizzo di acido solforico concentrato - Sicurezza per l operatore - Necessità di autorizzazioni per trasporto, stoccaggio, utilizzo finale - Possibile

5 Acidificazione: quali sono i problemi Utilizzo di acido solforico concentrato - Sicurezza per l operatore - Necessità di autorizzazioni per trasporto, stoccaggio, utilizzo finale - Possibile formazione di schiume negli stoccaggi - Attualmente non è impiegabile per l acidificazione di materiali palabili (letame, frazione solida separata) Le possibili soluzioni per ridurre le emissioni dalle vasche di stoccaggio dei liquami IMPIEGO DI SISTEMI DI COPERTURA FISSI FLOTTANTI Materiali naturali: crosta superficiale, paglia, stocchi, Leca Materiali sintetici: Exa Cover, tappetini antiodore, coperture raccogli gas, teli flessibili... - Evitano la diluizione dei liquami - 90% abbattimento delle emissioni - Costi elevati - Vincoli gestionali - Vanno previsti in fase di progettazione - Costi più contenuti - Efficacia variabile - Adattabili a tutte le vasche - Minori vincoli gestionali - Per i materiali naturali: scarsa persistenza nel tempo 5

Esempio di utilizzo di sistemi di copertura per l abbattimento delle emissioni dagli stoccaggi COPERTURE FLOTTANTI Paglia Crosta superficiale

per il recupero del biogas e l abbattimento delle emissioni di ammoniaca dal liquame digerito Biogas al cogeneratore Evita l emissione in atmosfera

6 Esempio di utilizzo di sistemi di copertura per l abbattimento delle emissioni dagli stoccaggi COPERTURE FLOTTANTI Paglia Crosta superficiale Tappetini flessibili % % Exa covers Leca balls % % % Coperture flottanti con recupero del biogas Copertura flottante per il recupero del biogas e l abbattimento delle emissioni di ammoniaca dal liquame digerito Biogas al cogeneratore Evita l emissione in atmosfera di ~170 gnh 3 /MWh el e ~170kgCO 2 eq./mwh el prodotto. Per un impianto da 1MW el : 1,5t NH 3 e ~1500t CO 2eq /anno non emessi in atmosfera. (Dati DISAFA, 2013) 6

7 Lo spandimento Riduzione delle emissioni di NH 3 dalla fase di distribuzione: non dipende solo dal sistema di spandimento! 1) Diluizione del liquame maggiore infiltrazione nel terreno minori emissioni, ma attenzione a rischi di ruscellamento/lisciviazione; 2) Dose di distribuzione < emissioni per unità distribuita con dosi elevate; 3) Epoca di distribuzione > emissioni in periodi caldi e in presenza di vento; 4) ph del suolo < emissioni quando lo spandimento avviene su terreni acidi 7

8 Scelta del sistema di distribuzione Sistemadi distribuzione % riduzione emissioni Uniformità di distribuzione Costo distribuzione ( /m 3 ) Capacità di lavoro Piatto deviatore riferimento bassa 3,8 Alta Interramento entro 4h Interramento entro 24h 45-65% bassa 4,6 30% bassa 4,3 Mediobassa Mediobassa In banda 30-35% alta 4,5 media Trailing shoe 30-60% alta 5,3 media Iniezione (solco aperto) Iniezione (solco chiuso) E ancora il sistema più diffuso! 60-80% alta 5,4 media 90% alta 6,1 bassa Rielaborato da: UNECE, 2014; BREF, 2015) Alcune proposte per contenere le emissioni di NH 3 - Promuovere (rendere obbligatoria) la copertura delle vasche di stoccaggio; - Promuovere la diffusione di sistemi di distribuzione sostenibili (vietando quelli ad elevata emissione); - Implementare le conoscenze sull acidificazione e diffondere questa tecnologia; - Implementare la formazione su questa tematica 8

9 Cosa ancora non si conosce (o si conosce poco) sull acidificazione - Effetto in combinazione con altri sistemi di trattamento (es. separazione solido-liquido, compostaggio ) - Il controllo del ph è affidabile? - E possibile acidificare il liquame digerito? - Che tipo di additivi si possono usare in alternativa all acido solforico? - Come si possono acidificare i reflui palabili e qual è l effetto di questo tipo di trattamento sulle emissioni? Una possibile alternativa all acido solforico (1) S 0 +1/2 O 2 + CO 2 +2H 2 O CH 2 O+SO H + Separazione meccanica ZOLFO liquame liquido STOCCAGGIO LIQUAME TAL QUALE:RIDUZIONE DELLE EMISSIONI DI NH 3 PARI AL 35% RISPETTO A QUELLE DEL LIQUAME NON ACIDIFICATO (DISAFA, 2015 PROVE ATTUALMENTE IN CORSO) Frazione solida acidificata liquido Frazione liquida acidificata STOCCAGGIO FRAZIONI SOLIDA + LIQUIDA SEPARATE: RIDUZIONE DEL 60% DELL EMISSIONE DI NH 3 RISPETTO A QUELLE NON ACIDIFICATE (DISAFA, 2015) 9

10 Una possibile alternativa all acido solforico (1) ACIDIFICAZIONE CON UTILIZZO DI ZOLFO POST-SEPARAZIONE MECCANICA Frazione liquida liquido liquame Separato liquido Zolfo Frazione solida acidificata RIDUZIONE DAL 40 AL 70% DELL EMISSIONE DI NH 3 DALLA FRAZIONE SOLIDA ACIDIFICATA RISPETTO A QUELLA NON ACIDIFICATA (DISAFA, 2015) Una possibile alternativa all acido solforico (2) Bioacidificazione: impiego di sottoprodotti organici altamente fermentescibili da addizionare al liquame ACIDIFICAZIONE CON UTILIZZO DI SIERO DI LATTE O MELASSO DEGRADAZIONE DELLA SOSTANZA ORGANICA FORMAZIONE E ACCUMULO DI ACIDI GRASSI ABBASSAMENTO DEL ph Siero di latte/melasso liquame Separato liquido RIDUZIONE FINO AL 70% DELL EMISSIONE DI NH 3 RISPETTO AL LIQUAME NON BIO-ACIDIFICATO (DISAFA, 2015 PROVE ATTUALMENTE IN CORSO) 10

11 GRAZIE DELL ATTENZIONE Per informazioni: DiSAFA Waste Management Group 11

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