L'effetto dei trattamenti sulle emissioni durante lo stoccaggio

Transcript

1 L'effetto dei trattamenti sulle emissioni durante lo stoccaggio Progetto NERO: Messa a punto di best practice a ridotta emissione in atmosfera per la gestione e l'utilizzo agronomico di reflui zootecnici Prof. Giorgio Provolo, Dott. Gabriele Mattachini, Dott.ssa Francesca Perazzolo Crema 4 maggio 2015

2 Obiettivi Valutazione delle emissioni dallo stoccaggio degli effluenti zootecnici prima e dopo trattamento Valutazione degli effetti dei trattamenti sulle emissioni di ammoniaca e gas effetto serra Sviluppo e valutazione di un modello per il calcolo delle emissioni di ammoniaca in differenti condizioni di stoccaggio

3 Materiali e metodi: attività svolte A) 6 esperimenti in scala pilota in condizioni di temperatura controllata presso l azienda sperimentale di Landriano (Italia) B) 2 esperimenti in scala pilota in condizioni di campo C) Calibrazione di modelli per la stima delle emissioni ammoniacali in differenti condizioni di stoccaggio Sommer-dataset R² =

4 Materiali e metodi: piano sperimentale A - 6 esperimenti a C - Periodo di stoccaggio: 30 giorni - Ogni trattamento studiato in doppio - Misurazione dei flussi due volte alla settimana - Caratterizzazione chimica una volta alla settimana(ts, VS, TAN, TKN, ph) - Trattamenti e tipologie di effluenti considerati Esp. Trattamento Tipologia di liquame 1 Separazione meccanica Digestato (50 % bovino; 35 % suino; 5% pollina e letame; 10 % altre biomasse) 2 Separazione meccanica Digestato (90 % liquame bovino; 10% insilato di mais) 3 Separazione meccanica Liquame suino 4 Separazione meccanica Liquame bovino 5 Digestione anaerobica Liquame bovino 6 Digestione anaerobica Liquame suino

5 Metodi A (condizioni di temperatura controllata)

6 Materiali e metodi: piano sperimentale B - 2 esperimenti in condizioni di pieno campo in diverse condizioni - Periodo di stoccaggio: 90 giorni. - Ogni trattamento studiato in doppio: 8 tanks e 4 contenitori per i separati solidi. Per i liquami disturbati operazioni di miscelazione una volta alla settimana. - Misurazioni dei flussi (NH 3, N 2 O, CO 2, CH 4 ) una volta ogni due settimane - Caratterizzazione chimica una volta ogni due settimane(ts, VS, TAN, TKN, ph) - Dati meteo monitorati in continuo - Trattamenti e tipologie di liquame considerate Esp. Trattamento Tipologia di liquame Periodo 1 2 Separazione meccanica + disturbo Separazione meccanica + disturbo Digestato (90 % liquame bovino; 10%insilato di mais) Separato liquido; Separato solido Digestato (90 % liquame bovino; 10%insilato di mais) Separato liquido; Separato solido Novembre 2013-Gennaio 2014 Maggio 2014 Luglio 2014

7 Metodi B (condizioni di campo)

8 Materiali e metodi C MODELLI Fonte 1 Corthus_exp Cortus et al., Corthus_lin Cortus et al., Arogo Arogo et al., Sommer Sommer et al., Sommer 2 Sommer et al., BEIJA ENV Beija et al., BEIJA LAB Beija et al., Vaddella Vaddella et al., Zhang Zhang et al., Visscher Pro De Visscher et al., Visscher Stat De Visscher et al., Harp De Visscher et al., Teye Teye et al., 2008 DATASET 1 Secchio (ph 10 cm) 2 Secchio (ph 2 cm) 3 Secchio 4 Tank (ph 2 cm) 5 Tank (ph 10 cm) 6 Frazione solida - Analisi e selezione di alcuni modelli dalla letteratura - Dati misurati divisi in 6 dataset - Calibrazione dei modelli utilizzando Visual Basic software: ottimizzazione dei parametri dei modelli e valutazione dei modelli attraverso indici statistici (NMSE) - Applicazione dei modelli prima e dopo la calibrazione - Confronto dei dati misurati e di quelli simulati

9 Risultati A (condizioni di temperatura controllata) - Correlazione tra ph and TAN - emissioni di N2O dalla frazione solida mgch 4 m -2 h-1 mgn-nh3m -2 h C_DIG C_UN P_UN P_LF P_SF mgn 2 Om -2 h Days Days - Correlazione tra CH4 e CO2 e contenuto di C (TS,VS) C_UN C_DIG C_UN C_LF C_SF days Days mgco 2 m -2 h -1

10 Risultati A (condizioni di temperatura controllata) Esperimento Trattamento NH3 N2O CH4 CO2 CO2eq Digestato suino Separazione meccanica 35 ** ** 48 Digestato bovino Separazione meccanica 86 ** *** ** *** Liquame suino Liquame bovino Separazione meccanica Separazione meccanica ** *** 30 *** Liquame suino Liquame bovino DA DA ** *** *** *** * *** ** *** 15 * = 0.05 < P < 0.10 ** = P < 0.05 *** = P < 0.01 NH3 e CO2 le forme predominanti di perdita di C e N

11 N-NH3, mgm -2 h -1 Risultati B (condizioni di campo) FREDDO UN_D UN_ND LF_D LF_ND SF_D SF_ND UN = non trattati LF= separato liquido SF = separato solido D = disturbato ND = non disturbato mgn-nh3, m-2h CALDO UN_D UN_ND LF_D LF_ND SF_D SF_ND Days Days

12 Risultati B: effetto della separazione meccanica Esp. NH3 N2O CH4 CO2 CO2eq D ND D ND D ND D ND D ND 1 * * ** ** *** *** *** *** ** * = 0.05 < P < 0.10 ** = P < 0.05 *** = P < 0.01

13 Resultati B: effetto della miscelazione Exp. NH3 N2O CH4 CO2 CO2eq UN TR UN TR UN TR UN TR UN TR 1 ** ** ** ** ** ** * ** ** ** * = 0.05 < P < 0.10 ** = P < 0.05 *** = P < 0.01

14 Confronto con la bibliografia Fonte Trattamento NH3 N2O CH4 CO2eq Dinuccio et al Separazione meccanica (suino 5 C) 0 Separazione meccanica (suino 25 C) 6 1 Separazione meccanica (bovino 5 C) Separazione meccanica (bovino 25 C) Fangueiro et al Separazione meccanica (bovino) Clemens et al DA (bovino) Amon et al DA (bovino)

15 Conclusioni: fattori di emissione Trattamento Tipologia di liquame Azoto perso (%TKNiniziale) Separazione meccanica (Prove temperatura controllata) Non tratt Suino Tratt Bovino Digestato bovino Digestato suino Separazione meccanica (Prove di campo) Digestione anaerobica (Prove a temperatura controllata) Miscelazione (Prove di campo) Digestato bovino (inverno) Digestato bovino (estate) Suino Bovino Digestato bovino (inverno) Digestato bovino (estate) Bibliografia Suino Bovino Digestato 22-11

16 Conclusioni: considerazioni su alcune soluzioni possibili per la riduzione delle emissioni La frazione liquida è in media responsabile del 70% delle emissioni di NH 3. Nella stagione più calda e nelle prove in condizioni controllata la frazione liquida è anche la principale fonte (in media il 70 %) delle emissioni di gas effetto serra Trattamento NH 3 Riduzione (%) CH 4 Riduzione (%) Costi Fonti Acidificazione % /m 3 Bussink et al., 2012 Kai et. Al Leca balls / 9.50 /m 2 Dinuccio e Balsari 2011 Tappetini galleggianti 99 / 37.5 /m 2 Dinuccio e Balsari 2011 Copertura con recupero di biogas /m 3 Dinuccio e Balsari 2011

17 Confronto tra i dati misurati e i dati simulati Prima della calibrazione Dopo calibrazione

18 Conclusioni I modelli calibrati con i dati sperimentali stimano correttamente le emissioni ammoniacali in differenti condizioni di stoccaggio. I fattori di emissione trovati possono essere utilizzati nei modelli in modo da considerare l effetto dei trattamenti I modelli possono essere utilizzati in software per stabilire le effettive emissioni dagli stoccaggi in condizioni operative tenendo conto dei trattamenti e degli interventi di mitigazione

19 GRAZIE

20