Digestione anaerobica e fertilizzanti rinnovabili

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1 Sostenibilità ambientale ed economica nella gestione degli effluenti negli allevamenti di suini Digestione anaerobica e fertilizzanti rinnovabili Fulvia Tambone e Fabrizio Adani DiSAA, Università degli Studi di Milano Validazione di soluzioni territoriali e tecnologiche per la sostenibilità ambientale e la riduzione dei costi di gestione degli effluenti negli allevamenti suini delle regioni del bacino padano-veneto SEESPIG Grant n Filiera del suino

2 La DIGESTIONE ANAEROBICA è un processo biologico che, in ambiente controllato, trasforma i reflui zootecnici in: BIOGAS DIGESTATO Separato Liquido (potere concimante) Separato Solido (potere ammendante) FERTILIZZANTI RINNOVABILI

3 Fertilizzanti Rinnovabili: il digestato Sostanza organica stabilizzata, Nutrienti Suolo agrario Qualità e fertilità del suolo Risparmio e riduzione fertilizzanti chimici

4 International Geosphere Biosphere Programme

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6 Forecast for world crop production and fertilizer consumption (FAO, 2000)

7 Ferrara, 2009

8 Contributo dell agricoltura alle emissioni (Erisman et al., 2008).

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10 (da Adelt et al., 2011; rielaborazione Gruppo Ricicla)

11 Potere fertilizzante INGESTATO DIGESTATO Ottimo concime COMPOST FANGO Potere fertilizzante Tambone et al., Chemosphere, 2010

12 Proposta Gruppo Ricicla e Regione Lombardia (2008): Frazione liquida = concime chimico se: Digestione efficiente + separazioni efficienti Efficienza di utilizzo alla coltura N-NH 4 > 70-80% 90% Digestione efficiente 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

13 Resa (t tq ha -1 ) Resa (t ha -1 ) Carozzi, Riva, Acutis, Tambone, Adani, 2012 Progetto NERØ 50 Az. 1 Az T 1 T 2 T 3 T 4 Grafico 1-a: resa trinciato di mais tq nelle diverse tesi T1 = bianco - bianco T2 = digestato tq superficiale - digestato tq iniettato T3 = urea - urea T4= digestato tq iniettato - separato liquido iniettato 0 T 1 T 2 T 3 T 4 Grafico 1-b: resa trinciato di mais tq nelle diverse tesi T1 = bianco - concimazione localizzata T2 = digestato tq superficiale - concimazione localizzata T3 = urea - concimazione localizzata T4= digestato tq interrato - concimazione localizzata

14 Perdite cumulate di Ammoniaca (% sul totale applicato) Perdite cumulate di Ammoniaca (% sul totale applicato) Regione Lombardia SATA- ARAL -UNIMI, Cortesia di Flavio Sommariva Specialista SATA, Settore Agronomia e Gestione Reflui, progetto Pilota Forte riduzione delle emissioni NH 3 tramite UTILIZZO VIRTUOSO del digestato in pieno campo Carrobotte con piatto deviatore kg su kg distribuiti kg su 100 kg distribuiti Tempo (ore) Carrobotte con interratori kg su 100 kg distribuiti Tempo (ore)

15 NH 3 digestato PRE-SEMINA Digestato TQ SUPERFICIALE Digestato TQ Iniettato/interrato 13/5 14/5 15/5 16/5 17/5 18/5 19/5 20/5 21/5 22/5 23/5 24/5 BKG - media μg NH3/m3 Tesi 2 - media μg NH3/m3 Tesi 4 - media μg NH3/m3 Carozzi, Riva, Acutis, Tambone, Adani, 2012 Progetto NERØ

16 Attività nell ambito del Progetto SEESPIG Caratterizzazione delle matrici iniziali (separati solidi di digestati provenienti da diversi impianti del nord Italia) Valutazione delle modificazioni in seguito a processi di stabilizzazione biologica aerobica Determinazione dei parametri imposti dalla normativa vigente in materia di ammendati compostati misti (D.lgs 75/2010) e confronto fra i valori dei parametri indagati con i valori limite previsti dalla normativa Verifica che la frazione solida del digestato, sottoposto a processo di compostaggio, rientri in quella tipologia di prodotti assimilabili agli ammendanti compostati misti.

17 Impianti di produzione di biogas, dislocati nel nord Italia (provincie di Cuneo, Bergamo, Lodi e Brescia) Miscela di alimentazione Tempo di ritenzione (gg) Impianto 1 liquame suino e biomasse 40 Impianto 2 Impianto 3 principalmente liquame suino e silomais + sottoprodotti agroalimentari principalmente liquame suino e silomais + sottoprodotti e fanghi dell industria alimentare Impianto 4 liquame suino e bovino, letame, pollina, silomais 65 Impianto 5 liquame suino, silomais, triticale insilato, sottoprodotti agroalimentari 40 Tecnologia di separazione: vaglio cilindrico con coclea elicoidale di compressione

18 Metodo UNI/TS ottobre 2006 Fermentatore adiabatico utilizzato per le prove di compostaggio MISCELA: Frazione solida del digestato + strutturante lignocellulosico (rapporto 4:1 w/w) DURATA FASE ATTIVA: da 7 a 15 giorni

19 (a) (e) Andamento dell Indice di Respirazione Dinamico Potenziale e dei valori termometrici nel corso della prova di compostaggio

20 Parametri di processo per la fase attiva del processo Matrice tr* Temp max Portata d aria spec. IRDP IRDP** (gg) ( C) (m 3 t SS -1 h -1 ) (mgo 2 kg SV -1 h -1 ) M M M M M * tempo di ritenzione nel fermentatore per la fase attiva ** Indice alla fine della fase attiva Bassa attività microbica e quindi una buona stabilità biologica delle miscele Aerazione passiva delle biomasse

21 Caratterizzazione matrici (FASE ATTIVA): Matrice ph SS SV C org N-org N-tot N-amm C/N (% tq) (% ss) SS ± ± ± ± ± ± Mi ± ± ± ± ± ± Mf ± ± ± ± ± ± SS ± ± ± ± ± ± Mi ± ± ± ± ± ± Mf ± ± ± ± ± ± SS ± ± ± ± ± ± Mi ± ± ± ± ± ± Mf ± ± ± ± ± ± SS ± ± ± ± ± ± Mi ± ± ± ± ± ± Mf ± ± ± ± ± ± SS ± ± ± ± ± ± Mi ± ± ± ± ± ± Mf ± ± ± ± ± ± [SS: separato solido tq; Mi: miscela iniziale; Mf: miscela finale]

22 Umidità Parametro Limite* VAGLIATO 1 VAGLIATO 2 VAGLIATO 3 VAGLIATO 4 VAGLIATO 5 <50% ± ± ± ± ± 2.20 ph ± ± ± ± ± 0.04 TOC >20% ss ± ± ± ± ± 0.10 C HA-FA >7% ss ± ± ± ± ± 0.25 Azoto totale %ss da dichiarare Azoto organico >80%Ntot ss ± ± ± ± ± 0.07 C/N < Salinità µs/cm 1190 ± ± ± ± ± Cadmio <1.5 mg/kg ss Cromo VI <0.5 mg/kg ss <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 Mercurio <1.5 mg/kg ss Nichel <100 mg/kg ss Piombo <140 mg/kg ss Rame <230 mg/kg ss Zinco <500 mg/kg ss Salmonella MPN assenti in 25g tq assente assente assente assente assente Escherichia coli <1000 UFC/g assente assente assente assente assente Indice di germinazione (dil 30%) >60% Mat.plast., vetro e metalli <0.5% ss (fraz >2mm) Inerti litoidi (fraz. <5mm) <5% ss

23 Test di germinazione (METODO UNI EN :2012)

24 Test di germinazione (METODO UNI EN :2012) T E S T I M O N E S E P S O L I D O Indice di germinazione (diluizione 30%) Limite D.lgs. 75/2010 SS 1 SS2 SS 3 SS 4 SS 5 >60%

25 Indice di crescita Test di accrescimento (Regione Lombardia, 2003) (a) Andamento degli Indici del VAGLIATO 1 e d c cd bc ab b b a b a a PF PS (a) Test di fitotossicità VAGLIATO cd c d b b c c a b a (a) Andamento degli Indici del VAGLIATO PF PS e d (b) Test di fitotossicità VAGLIATO 2 Dosaggio (t ha -1 SS)

26 CONCLUSIONI Il prodotto che si ricava dal compostaggio della frazione solida del digestato è un ammendante che risponde alle caratteristiche di qualità prescritte dalla normativa vigente D.lgs 75/2010 Il compost che si origina: - è risultato essere un ottimo ammendante, in quanto contiene sostanza organica stabilizzata; - fornisce le migliori garanzie dal punto di vista igienico sanitario; - è in grado di apportare anche una quantità di nutrienti non trascurabile che si renderanno disponibili nel suolo in maniera «incontrollata» Il processo di compostaggio determina una perdita, e conseguente immissione in atmosfera, di azoto in forma ammoniacale

27 PROSPETTIVE Valorizzazione agronomica diretta del separato solido da digestato proveniente da impianti di digestione anaerobica Valutare sotto quale categoria normativa farlo rientrare ai fini di un suo utilizzo pratico (ammendante compostato misto?) Ipotesi: inserimento del separato solido da digestione anaerobica nel D.L. n.75/2010 ("Riordino e revisione della disciplina in materia di fertilizzanti ) nella categoria 5.2. Concimi organici NP.

28 Grazie per l attenzione GRUPPO RICICLA Università degli Studi di Milano Lab. Suolo e Ambiente, via Celoria 2, Milano Lab. Biomasse e Agroenergia, Parco Tecnologico Padano, Via Einstein, Loc. C.na Codazza, Lodi. Tel Fax gruppo.ricicla@unimi.it