IMPATTO DELLA DIRETTIVA NITRATI e soluzioni possibili per la zootecnia da latte e da carne

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1 IMPATTO DELLA DIRETTIVA NITRATI e soluzioni possibili per la zootecnia da latte e da carne Reggio Emilia, 12 aprile 2008 Cosa può fare la tecnologia Pierluigi Navarotto Università degli Studi di Milano

2 L Utilizzazione Agronomica Da soluzione per evitare ogni trattamento A soluzione che richiede trattamenti per la sua ottimizzazione e per garantire la compatibilità ambientale

3 Le esigenze - omogeneità dei liquami per caratteristiche fertilizzanti; - facilità di distribuzione (pompaggio); - uniformità di distribuzione;

4 Le esigenze - rispetto dei fabbisogni delle colture e dei carichi di nutrienti previsti dalle norme (N!); - evitare la diffusione di odori molesti.

5 Interventi sulla dieta Riduzioni consistenti dell escrezione di azoto possono essere ottenute con la riduzione del tenore proteico dei mangimi e l integrazione con amminoacidi di sintesi. Ciò senza alterare le prestazioni produttive in vita ed alla macellazione.

6 I trattamenti È indispensabile intervenire con trattamenti diretti sugli effluenti zootecnici. Questi sono caratterizzati da diverse fasi in successione che partono normalmente dalla separazione meccanica delle frazioni solide più grossolane per arrivare a fasi di trattamento più «raffinate» sia di tipo fisico sia biologico.

7 Tecniche di trattamento per la riduzione dell azoto Trattamenti chimico-fisici che consentono di recuperare l azoto dei liquami in forma di fertilizzante: Separazione meccanica Strippaggio dell NH3 con produzione di Solfato di ammonio Precipitazione e Cristallizzazione della Struvite (Fosfato ammonico magnesiaco - MAP) Separazione con membrane (UF e OI)

8 es. Regione Veneto (All. A del Decreto n. 104 del ) tabella 1 - effetto sull azoto dei trattamenti sui liquami suinicoli

9 es. Regione Veneto (All. A del Decreto n. 104 del ) tabella 2 Effetto sull azoto dei trattamenti sui liquami dei bovini, ovini-caprini e conigli

10 es. Regione Veneto (All. A del Decreto n. 104 del ) - Note alla Tabella 2 -

11 Separatori meccanici

12 Linea 1 BOVINI DA LATTE Separazione dei solidi dal liquame prodotto nelle corsie di zona di riposo e di servizio Solido da maturare in platea coperta - Spandimento agronomico fuori ZVN oppure - Conferimento a industria fertilizzanti previa valorizzazione (compostaggio, ecc..) Frazione chiarificata da sottoporre ad aerazione in un bacino con un tempo di ritenzione idraulica (HRT) pari a circa 20 giorni e a successivo stoccaggio Spandimento agronomico sui terreni aziendali in ZVN

13 Linea 2 DIGESTIONE ANAEROBICA del liquame delle corsie della zona di riposo e delle corsie di servizio Separazione dei solidi con separatore a rulli o anche centrifuga Solido da maturare in platea coperta Frazione chiarificata da sottoporre ad aerazione in un bacino con un tempo di ritenzione idraulica (HRT) pari a circa 20 giorni e a successivo stoccaggio - Spandimento agronomico fuori ZVN oppure - Conferimento a industria fertilizzanti previa valorizzazione (compostaggio, ecc..) Spandimento agronomico sui terreni aziendali in ZVN

14 Esempio di servizio mobile di separazione in Belgio

15 Esempio di servizio mobile di separazione in Belgio Tale sistema consente negli allevamenti suini delle Fiandre di esportare dalle aziende una frazione solida che rappresenta in peso circa il 15-20% del liquame prodotto e contiene circa il 50% dell azoto totale. Il costo del servizio è di circa 12 Euro/m 3 di liquame grezzo trattato (dati ditta Greenfield GmbH)

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19 Linea di concentrazione ed evaporazione per liquame suino in Belgio

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23 Strippaggio ammoniaca In un liquame zootecnico lo ione ammonio NH 4 + è in equilibrio con l ammoniaca NH 3 Nell intervallo di ph 7-12 sono presenti sia NH 4 + che NH 3 gas disciolto; la percentuale di NH 3 aumenta all aumentare della temperatura e del ph ed è quindi possibile strippare l NH 3 dal liquame flussando aria attraverso il liquame stesso

24 Strippaggio + adsorbimento in soluzione acida

25 Andamento della rimozione dell azoto ammoniacale nel tempo al variare della temperatura del processo (dati CRPA). 50 C 60 C 70 C % % Concentrazione N-NH4+ [mg/kg tq] % 30% 20% 10% Rimozione N-NH4+ [%] % Tempo [h]

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31 Membrane : UF e OI Liquame UF OI effluente Concentrato UF Concentrato RO Per applicare la tecnologia delle membrane ai liquami zootecnici è necessario che la frazione organica sia stata decomposta e i solidi sospesi siano stati rimossi, pena il rapido decadimento dell efficienza separativa delle membrane.

32 Membrane : UF e OI UF e OI si configurano quindi come un trattamento di finissaggio in coda ad un già complesso trattamento biologico e/o chimico-fisico. I costi della tecnologia a membrana sono elevati, prove condotte in Olanda nel 1996 evidenziavano costi di circa 15 per m 3 di liquame suino trattato.

33 Tecniche di trattamento per la riduzione dell azoto Trattamenti biologici che consentono di eliminare l azoto dei liquami per emissione in atmosfera come N 2 : Nitrificazione-Denitrificazione SBR (Sequencing Batch Reactor = Reattore discontinuo a sequenza di fasi ) ANAMMOX SHARON - CANON Bioreattori a membrana (MBR) Fitodepurazione

34 Processo biologico convenzionale per rimuovere l azoto Nitrificazione = Ossidazione dell Ammonio a NO 2 - e NO 3 - È necessario O 2 4,6 kg O 2 /kgn 3 NH O 2 No 2- + H 2 O + 2H + 1 NO 2- + O 2 No Denitrificazione = NO 2- e NO 3- ridotti a N 2 È spesso necessario C organico esterno 5,5 kg COD/kgN 6NO CH 3 OH + CO 2 3N 2 + 6HCO H 2 O 6NO CH 3 OH + CO 2 3N 2 + 6HCO H 2 O

35 Efficienza di due linee di trattamento depurativo aerobico a fango attivo di liquami suinicoli (dati CRPA) Linee di trattamento depurativo Centrifugazione + trattamento depurativo + stoccaggio 180 giorni Vagliatura + sedimentazione + trattamento depurativo + scarico in fognatura pubblica Frazione solida e densa Volume (%) Azoto (%) Fosforo (%) Volume (%) Frazione liquida Azoto (%) Fosforo (%)

36 Centrifugazione + depurazione aerobica (SBR) + stoccaggio 180 giorni + fertirrigazione Impianto in all. suinicolo ciclo chiuso 750 t pv Fonte CRPA

37 Schema di flusso di un impianto di depurazione SBR di liquami suinicoli (ciclo chiuso, 950 t pv) Fonte CRPA

38 Parametri Punto 1 Punto 6 Abbattimento % Media Dev. std Media Dev. std Media ST (% TQ) 2,50 0,68 SV (% ST) 72,23 2,46 SST (g/kg TQ) 22,66 6,19 0,24 0,53 99,0 NTK (mg/kg TQ) ,7 131,1 95,2 N-NH4 (mg/kg TQ) ,1 122,5 94,6 N-NO3- NO2 Caratteristiche medie del liquame in ingresso all'impianto (punto 1), dell'effluente scaricato (punto 6) e abbattimenti medi riscontrati (mg/kg TQ) 13,3 10,6 COD (mg/kg TQ) ,3 BOD (mg/kg TQ) Ptot. (mg/kg TQ) ,0 Fonte CRPA

39 COSTI DI ESERCIZIO IMPIANTO (esclusi ammortamenti) Il peso vivo mediamente presente nel corso dell anno 2000 è stato di circa 950 ton.; il costo di esercizio del depuratore è stato, di circa 19,63 /100 kg di peso vivo presente e, di circa 0,088 /kg di peso vivo prodotto. Rapportando il costo di esercizio ai metri cubi di liquame trattati (circa m 3 /anno) si ottiene un costo di circa 3 / m 3. Fonte CRPA

40 Biogas e Azoto Si può ridurre l Azoto con il solo biogas? NO, ma si può modificare il rapporto tra le diverse forme dell Azoto

41 Biogas e Azoto 90% 80% 76% 70% 60% 61% 69% % of TKN 50% 40% 30% 39,0% 24% 31% 20% 10% 0% Digested slurry Solid fraction Liquid fraction N-NH4 as percent of TKN Norganic as percent of TKN Fonte CRPA

42 Biogas e trattamenti La digestione anaerobica offre interessanti prospettive per l auto-sostentamento energetico di impianti finalizzati alla riduzione del carico azotato di liquami zootecnici prodotti in Zone Vulnerabili da nitrati.

43 Inserimento digestione anaerobica in impianto di depurazione aerobico in allevamento suino STABILIZZAZIONE- STOCCAGGIO USO AGRONOMICO frazione solida fango DIGESTORE ANAEROBICO digestato CENTRIFUGA liquame grezzo FLOTTATORE fango supero chiarificato chiarificato DEPURATORE AEROBICO effluente FOGNATURA PUBBLICA STOCCAGGIO FERTIRRIGAZIONE

44 Riduzione costi di esercizio (escluso ammortamento) della depurazione dei liquami suini in un allevamento a ciclo chiuso t pv /anno /m³ liquame / 100 kg p.v. presente cent/ kg carne prodotta Senza digestore ,0 19,6 8,3 Con digestore (senza CV) ,9 12,8 5,4 Con digestore (con CV) ,14 0,9 0,4

45 Biogas per il sostegno energetico di un impianto di strippaggio dell ammoniaca in un allevamento suino (linea in corso di sperimentazione) STABILIZZAZIONE- STOCCAGGIO USO AGRONOMICO frazione solida fango DIGESTORE ANAEROBICO digestato SEPARATORE SOLIDO/LIQUIDO liquame grezzo FLOTTATORE chiarificato chiarificato STRIPPATORE effluente FOGNATURA PUBBLICA STOCCAGGIO FERTIRRIGAZIONE

46 in conclusione -Non esiste una soluzione adatta ad ogni situazione. -La soluzione va studiata caso per caso considerando le condizioni intrinseche ed estrinseche di ogni azienda -L approccio deve essere sempre di sistema a partire dall alimentazione, dalle caratteristiche delle strutture, dagli aspetti agronomici per arrivare solo poi, finalmente (!), agli impianti

47 GRAZIE PER L ATTENZIONE! pierluigi.navarotto@unimi.it