Fertilizzazione con digestato da effluenti suini: aspetti agronomici ed igienico sanitari

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Damiano Martinelli
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1 Seminario tecnico Fertilizzazione con digestato da effluenti suini: aspetti agronomici ed igienico sanitari Allevamento suinicolo sostenibile Monticelli Terme (PR), 9 settembre 2015 Lorella Rossi, Centro Ricerche Produzioni Animali CRPA Reggio Emilia Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.

Monticelli Terme (PR), 9 settembre 2015 Lorella Rossi, Centro Ricerche

2 PERCHE LA DIGESTIONE ANAEROBICA Notevole potenzialità nella mitigazione delle emissioni di GHG dal settore agricolo (vedi rapporti FAO e IPCC) DA «tecnica win-win»: riduzione diretta delle emissioni nella fase di gestione delle deiezioni, riduzione indiretta delle emissioni per la sostituzione di energia fossile

win-win»: riduzione diretta delle emissioni nella fase di gestione delle

3 DIGESTIONE ANAEROBICA TECNOLOGIA DI CONVERSIONE ENERGETICA MOLTO VERSATILE utilizza quello che altre tecnologie di conversione energetica non possono utilizzare: MATRICI VEGETALI E/O ANIMALI MATERIE PRIME, SOTTOPRODOTTI, RIFIUTI con ST e SV molto diversi (dal 2% al 100%). modulare (taglia e tipologia in funzione delle biomasse)

utilizzare: MATRICI VEGETALI E/O ANIMALI MATERIE PRIME, SOTTOPRODOTTI, RIFIUTI con

4 Criticità della progettazione: bilancio termico (nelle condizioni critiche) Liquame suino 1000 kg H2O 956 kg Per riscaldare 1000 kg Da 5 C A 38 C Servono circa 38 kwht 80% delle risorse energetiche servono per scaldare il liquame al carico! SVtot 40 kg Ceneri 4 kg In DA si producono: 40 kgsv x 0,3 m3ch4 /kgsv x 9,88 kwh/m3 =118 kwh/t Con rendimento termico del CHP 40%, sono disponibili 118 kwh x 40% = 47 kwh/t Liquami molto diluiti dovrebbero essere addensati o integrati con letami

5 IL POTENZIALE METANIGENO EFFETTIVO Laboratorio biogas CRPA - Test BMP statico A norma UNI EN ISO 11734:2004

6 Producibilità metano TEST BMP statico TEST BMP condotti su liquami suini e letame suino prelevati durante i due cicli di prova nei box con paglia Sostanza secca Solidi volatili BIOGAS METANO (%) (%ST) (Nm3/t SV) (%) (Nm 3 /t SV) (Nm 3 /t tq) Liquame suino MEDIA 5,1 76,2 484,7 65,91 320,2 15,0 (18 camp.) Dev. St. 1,7 5,8 74,3 3,96 58,4 7,9 C.V. (%) 33,4 7,6 15,3 6,01 18,2 52,7 Letame suino MEDIA 24,46 85,05 475,3 54,59 259,4 53,6 (24 camp.) Dev. St. 5,13 1,70 54,59 1,93 30,90 11,19 C.V. (%) 21,0 2,0 11,5 3,5 11,9 20,9 Ottime rese del liquame suino «fresco»

65,91 320,2 15,0 (18 camp.) Dev. St. 1,7 5,8 74,3 3,96 58,4 7,9 C.V.

7 Producibilità metano TEST BMP statico ST (%) SV (% ST) Biogas (Nm 3 /tsv) CH4 (Nm 3 /tsv) CH4 (Nm 3 /t tq) Liq. suino "medio" 3,97 69,08 417,9 285,6 7,88 Liq. suino "fresco" 5,08 76,22 484,7 320,2 14,95 Lettiera suina "fresca" 24,46 85,05 475,3 259,4 53,58

8 TEST IN CONTINUO IN MESOFILIA TESI 1 TESI 2 TESI 3 Ciclo 1 Liquame suino Liquame suino + Letame suino Liquame suino + Insilato mais 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 suino ,75 Liquame suino+letame suino 80 : : ,83 Liquame suino+silomais 70 : : ,97 RESE ENERGETICHE DEL TUTTO IN LINEA CON I VALORI OTTENUTI DAI TEST IN BATCH

9 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.

rilevamento della pressione nello spazio di testa di ciascun digestore; - 3 guardie idrauliche (GI) che durante lo scarico del biogas evitano l'ingresso di

10 IL DIGESTATO DI ORIGINE SUINICOLA LS - Dtq LS+LT-Dtq LS+SM-Dtq ph -- 7,64 7,87 7,67 ST [%] 3,1 6,2 5,1 SV [% ST] 70,7 73,4 76,8 NTK [kg/t] 3,97 5,91 4,24 [% ST] 12,7 9,5 8,3 N-NH4+ [kg/t] 2,74 3,24 2,69 [% NTK] 69,1 54,7 63,4 Ptot [kg/t] 0,95 1,51 0,92 [% ST] 3,0 2,4 1,8 K [kg/t] 1,76 3,06 2,34 [%ST] 5,62 4,94 4,60

ST] 12,7 9,5 8,3 N-NH4+ [kg/t] 2,74 3,24 2,69 [% NTK] 69,1 54,7 63,4 Ptot

11 DIGESTATO DI ORIGINE SUINICOLA LS - Dtq LS+LT-Dtq ph -- 7,64 7,87 ST [%] 3,1 6,2 SV [% ST] 70,7 73,4 NTK [kg/t] 3,97 5,91 [% ST] 12,7 9,5 Norg. [kg/t] 1,2 2,7 N-NH4+ [kg/t] 2,74 3,24 Ptot K [% NTK] 69,1 54,7 [kg/t] 0,95 1,51 [% ST] 3,0 2,4 [kg/t] 1,76 3,06 [%ST] 5,62 4,94

12 IL DIGESTATO DI ORIGINE SUINICOLA Digestato da liquami e letame suino e frazioni da S/L (prove di laboratorio)

13 IL DIGESTATO DI ORIGINE SUINICOLA Ripartizione dell AZOTO

14 PG LR 28/98 CRPA 2013 «SUINI SU PAGLIA E BIOGAS» AZIONE 6 Fertilizzazioni con digestato da effluenti suini (2 anno) OBIETTIVO: valutazione del comportamento agronomico e ambientale del digestato e delle sue frazioni separate ottenuti a partire dal liquame suino e dal letame suino tal quali e integrati con altra biomassa di cui alle azioni 3 e 4 in condizioni controllate. Messa a confronto di 10 TESI (7 digestati, 2 concimi chimici, 1 testimone) con misura di: - Emissioni di ammoniaca da spandimento su 2 tipi di suolo; - Mineralizzazione AZOTO e disponibilità FOSFORO

quali e integrati con altra biomassa di cui alle azioni 3 e 4 in condizioni controllate.

15 DIGESTATI AGRO-ZOOTECNICI E ASPETTI IGIENICO- SANITARI: 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 QUESITO DI BASE: Il digestato può presentare uno stato igienico-sanitario peggiore di quello posseduto dalle biomasse in ingresso?

.) USO AGRONOMICO DEL DIGESTATO PRATICA PIU DIFFUSA PREVALENTE DIGESTIONE ANAEROBICA IN MESOFILIA

16 Uso agronomico digestati 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).

Controlli di tipo sanitario = determinazione dei cosiddetti microrganismi indicatori di contaminazione Ricerca di «microrganismi patogeni» praticamente NON FATTIBILE: 1) troppi i microrganismi

17 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.

18 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 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) in 1 camp. su 5

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.

19 «MICRORGANISMI INDICATORI» previsti dalle normative nazionali ed europee vigenti. SALMONELLA (ass/pres): microrganismo patogeno primario di origine enterica (scarsa capacità di sopravvivenza fuori dal suo habitat naturale, rappresentato da uomo e animali). ESCHERICHIA COLI: microrganismo ben definito dal punto di vista tassonomico e ritenuto un ottimo «indicatore» di contaminazione fecale (molto diffuso, poco sensibile ai trattamenti). ENTEROCOCCHI (prima Streptococchi Fecali, gruppo eterogeneo usato in passato come indic. di contaminazione fecale): indicatori di «inquinamento pregresso», più resistenti ai trattamenti di abbattimento (disinfezione, termici, ecc.). Metodica meno «precisa»

ESCHERICHIA COLI: microrganismo ben definito dal punto di vista tassonomico e ritenuto un ottimo «indicatore» di contaminazione fecale (molto diffuso, poco sensibile ai

20 LO STATO IGIENICO SANITARIO DEI DIGESTATI DI ORIGINE SUINICOLA

21 LO STATO IGIENICO SANITARIO DEI DIGESTATI DI ORIGINE SUINICOLA SALMONELLA (presenza in 25 g tq/totale campioni) Liquame suino 0/6 Letame suino 0/3 Silomais 0/3 LS-Dtq 0/10 LS+LT-Dtq 0/10 LS+SM-Dtq 0/10 Salmonella: nessun campione è risultato positivo

22 CONCLUSIONI Nell allevamento a ingrasso la conversione parziale a lettiera può rendere sostenibile l avvio a DA di tutti gli effluenti (almeno sino a 50 kg) Digestato suinicolo e sue frazioni da S/L hanno potere fertilizzante che merita adeguata valorizzazione agronomica Digestato da effluenti suinicoli presenta stato igienico sanitario migliore rispetto agli effluenti in ingresso, anche in condizioni mesofile. I risultati a oggi ottenuti sono in perfetta linea con quanto già evidenziato da studi precedenti

23 Grazie per l attenzione! Seminario tecnico Allevamento suinicolo sostenibile Lorella Rossi. l.rossi@crpa.it Monticelli Terme (PR), 9 settembre 2015 Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.

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