LA DETERMINAZIONE DELLA STABILITÀ MEDIANTE INDICE DI RESPIRAZIONE IN MATRICI ORGANICHE SOGGETTE A TRATTAMENTO BIOLOGICO E COMPOSTAGGIO

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1 CONSORZIO ITALIANO COMPOSTATORI GRUPPO DI LAVORO FOS E STABILITÀ LA DETERMINAZIONE DELLA STABILITÀ MEDIANTE INDICE DI RESPIRAZIONE IN MATRICI ORGANICHE SOGGETTE A TRATTAMENTO BIOLOGICO E COMPOSTAGGIO 1. PREMESSA La stabilità biologica di un compost o di un rifiuto organico sottoposto a trattatamento biologico è un parametro estremamente importante in quanto, misura diretta dell efficienza del processo adottato, dell impatto ambientale del compost in termini di odori, insufficiente igienizzazione, potenzialità di ricolonizzazione da parte dei patogeni, determina l idoneità del compost per i differenti utilizzi agronomici, è rilevante dal punto di vista della conservazione, e manipolazione del compost. Sono stati proposti numerosi metodi analitici basati su diversi principi (chimici, fisici, biologici, ecc.) correlati, più o meno strettamente, al concetto di stabilizzazione: - chimici: evoluzione del ph, dinamica delle forme dell azoto; rapporto C/N; dinamica dei Solidi Volatili; OMEI, ecc.; - fisici: classificazione granulometrica; test di autoriscaldamento; - chimico-fisici: rapporto E4/E6; spettroscopia in infrarosso; spettroscopia NMR in stato solido, ecc.; - biologici: test respirometrici; produzione di biogas (Gär Test); ecc.; - di vegetazione: test di fitotossicità, test di germinazione; ecc. È opportuno osservare che il concetto di stabilità in senso stretto è legato al rallentamento della attività degradativa della sostanza organica mentre alcune di queste determinazioni misurano più direttamente proprietà affini ma distinte quali la maturità, cioè l assenza di effetti fitotossici sui vegetali, e il grado di evoluzione della frazione umica, cioè la qualità e la complessità delle molecole umiche ed humus-simili. 2. VALIDITÀ DEI METODI RESPIROMETRICI E SITUAZIONE ITALIANA Riteniamo che la determinazione dell attività respiratoria di un compost o di una matrice organica soggetta a trattamento biologico sia lo strumento più idoneo per la valutazione della stabilità come sopra definita. Da tempo si è stabilita una diretta correlazione tra stabilità del compost e velocità di respirazione, essendo la prima un espressione dell attività biologica e la seconda una sua diretta misura. I metodi respirometrici sono ormai utilizzati in termini routinari in molti stati Europei (es. D, A, UK) negli Stati Uniti ed anche in Italia divenendo anche metodi ufficiali previsti in alcune normative locali (vedi Allegato 1). Valentini Pagina 1 16/06/03

2 Per poter utilizzare l attività respiratoria come indice di stabilità o di fermentescibilità residua a fini normativi a livello nazionale è auspicabile oggi l adozione di una tecnica analitica appropriata o di più tecniche purché, in questo caso, sia possibile stabilire un equivalenza fra risultati. Anche per i test respirometrici, infatti, sono state proposte diverse metodologie analitiche, generalmente sviluppate per la valutazione della stabilità del compost finito. L ANPA ha recentemente riportato, nella pubblicazione Metodi di analisi del compost (ANPA, 2001) alcune di quelle più note senza proporre l adozione di nessuna di queste in particolare. Nella realtà operativa italiana i due metodi che risultano oggi essere i più diffusamente utilizzati sono - il metodo dell Indice di Respirazione Dinamico (cioè con aerazione forzata continua attraverso la biomassa in esame) conosciuto come Metodo DIPROVE (Adani et al., 2001; Regione Lombardia BURL n. 20, 1 Suppl. Straordinario, 13 maggio 2003.) - il metodo dell Indice di Respirazione Statico a volume costante (senza aerazione della massa) detto Metodo IPLA (Regione Piemonte, 1998) sostanzialmente equivalente al metodo UNI Questo secondo metodo, però, è stato oggetto di alcune critiche da parte della comunità scientifica fra le quali: - la mancanza di aerazione forzata del campione determina una sottostima del consumo di ossigeno per le difficoltà di diffusione gassosa attraverso la massa; tale sottostima non è però lineare essendo funzione della fermentescibilità del materiale in analisi; - il metodo prevede lo svolgimento della prova a 20 C, temperatura ritenuta limitante l attività microbica; inoltre le apparecchiature commercializzate non sono dotate di sistema di termostatazione per cui la temperatura di prova è spesso legata a quella ambientale; - non è prevista una procedura specifica di preparazione del campione per materiali eterogenei presi durante le fasi intermedie del processo (essendo stato proposto per compost finiti). Inoltre non è oggi disponibile alcuna bibliografia specifica che consenta di correlare direttamente i valori ottenuti con il metodo DIPROVE con quelli ottenuti con il metodo IPLA utilizzando le apparecchiature normalmente utilizzate (le pentole ATHON). 3. ATTIVITÀ DEL GDL STABILITÀ Per i motivi sopra esposti nei lavori di questo GdL si è cercato, con la collaborazione dei massimi esperti di settore, di individuare le possibili modifiche e miglioramenti al fine di superare le difficoltà operative relative al metodo IPLA e di porre in atto un iniziativa di intercalibrazione e confronto fra metodi. L Osservatorio Regionale per il Compo staggio dell ARPA Veneto, insieme all Istituto Agrario di S. Michele all Adige e all Università di Trento, hanno recentemente presentato al GdL stabilità i risultati di un lavoro di revisione, messa a punto e intercalibrazione fra laboratori del metodo statico IPLA che ha portato alla definizione di un metodo statico alquanto migliorato (d ora in avanti metodo ARPAV ). Il GdL stabilità ha preso atto che il lavoro svolto va nella direzione auspicata ovvero affronta i punti deboli del metodo IPLA con un approccio scientifico e basato sulla valutazione statistica dei risultati ottenuti e ritiene che possa essere preso come riferimento per la definizione di uno standard unico per i metodi statici. Nel tentativo di promuovere l adozione delle modifiche migliora tive introdotte dal metodo ARPAV e di completare, ove possibile, il lavoro avviato, il GdL sta programmando lo svolgimento di una attività di intercalibrazione fra laboratori e metodi con seguenti obiettivi: Valentini Pagina 2 16/06/03

3 o intercalibrazione del metodo ARPAV fra almeno tre laboratori che utilizzano le pentole prodotte dalla ATHON; o comparazione dei tre metodi (IRD DIPROVE, IRS IPLA e IRS ARPAV) per definire dei fattori di conversione fra i risultati. Questo permetterà anche di valorizzare tutti i dati ottenuti col metodo IPLA; o durante l intercalibrazione potranno essere migliorati alcuni aspetti metodologici del metodo ARPAV relativi all analisi di campioni ad elevata fermentescibilità per evitare lunghe ripetizioni di analisi. 4. LA QUESTIONE DEI LIMITI DI LEGGE Relativamente alla questione dei limiti il GdL adotta la seguente posizione: Biostabilizzato e compost alla fine della biossidazione accelerata Si ritiene che il limite proposto dall ARPAV di mgo 2 kg SV -1 h -1 (IRD metodo DIPROVE), senza tolleranza, sia appropriato. In alternativa si può adottare il valore di prevedendo però un opportuno sistema di tolleranze (con percentuale di superamento e numero di superamenti ammessi). Allo stato attuale della ricerca i valori proposti corrispondono a quelli misurati con il metodo statico ARPAV. L indagine svolta dall ARPAV sugli impianti veneti mostra comunque che la realtà impiantistica può essere molto distante dal conseguimento di tale risultato; si ritiene che i limiti sopra proposti siano imposti prevedendo un periodo di tempo (es. un anno) per l adeguamento gestionale/impiantistico. Al momento non si hanno dati a sufficienza che permettano di indicare limiti corrispondenti ottenuti con il metodo statico IPLA. Compost finito Per il compost finito non si ritiene di dover indicare un valore unico di stabilità in quanto questa potrà essere diversa in funzione degli impieghi del compost stesso. Si ritiene invece che possa essere utile l indicazione del livello di maturità dei compost commercializzati che possa guidare l acquirente verso il migliore uso (classi di vocazione). Valentini Pagina 3 16/06/03

4 Allegato 1 Riferimenti legislativi regionali per l IRD Si riportano di seguito alcuni estratti da provvedimenti regionali di varia natura che prevedono la determinazione della fermentescibilità e stabilità per mezzo di tecniche respirometriche. Valentini Pagina 4 16/06/03

5 REGIONE BASILICATA (2002). Bollettino Ufficiale della Regione Basilicata n. 32 del 8 maggio 2002, Dipartimento Ambiente e Territorio. Linee-Guida per la progettazione, la costruzione e la gestione degli impianti di compostaggio e di stabilizzazione Elementi prescrittivi (dotazioni ed allestimenti di base). omissis Durata del processo La fase attiva presidiata, se distinta da quella di maturazione, deve avere una durata tale da garantire un prodotto in uscita con una sufficiente stabilità biologica, ovvero rispettare in alter-nativa uno dei due valori seguenti: Indice respirometrico (I.R.) statico < 500 mg O2 / kg s.v. * h 1 Indice respirometrico (I.R.) dinamico < mg O2 / kg s.v. * h 2 Tali obiettivi sono conseguibili con tempi di ritenzione indicativamente attorno ai 14 gg. in bio-cella/ biocontainer con ricircolo d aria e 21/28 gg. in sistemi a trincea/cumulo Nel caso del compostaggio di qualità, la fase di maturazione (curing) deve avere durata tale da garantire un tempo di processo totale non inferiore a 90 giorni e garantire il rispetto in alter-nativa di uno dei due valori seguenti: Indice respirometrico (I.R.) statico < 250 mg O2 / kg s.v. * h 1 Indice respirometrico (I.R.) dinamico < 500 mg O2 / kg s.v. * h 2 Nel caso della stabilizzazione pre-discarica, l impianto deve essere dimensionato su una dura-ta complessiva del processo deve essere indicativamente di almeno 40 giorni o comunque tale da garantire il rispetto in alternativa di uno dei due valori seguenti: Indice respirometrico (I.R.) statico < 500 mg O2 / kg s.v. * h 1 Indice respirometrico (I.R.) dinamico < 1000 mg O2 / kg s.v. * h 2 Nel caso di produzione di materiali stabilizzati per applicazioni controllate nel settore paesistico-ambientale, la fase di maturazione (curing) deve avere durata tale da garantire un tem-po di processo totale indicativamente non inferiore a 60 giorni o comunque tale da garantire il rispetto in alternativa di uno dei due valori seguenti: Indice respirometrico (I.R.) statico < 400 mg O2 / kg s.v. * h 1 Indice respirometrico (I.R.) dinamico < 800 mg O2 / kg s.v. * h 2 omissis 1 Metodica IPLA, Regione Piemonte, Metodi di analisi del compost, Metodica DIFCA, Adani et al. Milano, 1999 Valentini Pagina 5 16/06/03

6 REGIONE CAMPANIA (2002). Criteri e linee guida per l'utilizzo della frazione organica stabilizzata - Comitato Tecnico ex Ordinanza Commissariale n. 058/2002. Valentini Pagina 6 16/06/03

7 REGIONE EMILIA ROMAGNA. Bollettino Ufficiale Della Regione Emilia-Romagna n. 78 del , Parte seconda. DELIBERAZIONE DELLA GIUNTA REGIONALE 1 MARZO 2000, n Approvazione del contratto di programma per l utilizzazione del compost Valentini Pagina 7 16/06/03

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9 REGIONE LOMBARDIA (2003). Deliberazione Giunta Regionale 16 aprile 2003 n. 7/ Linee guida relative alla costruzione e all esercizio degli impianti di produzione di compost Revoca della d.g.r. 16 luglio 1999, n Bollettino Ufficiale della Regione Lombardia - 1 supplemento straordinario al n. 20 del Valentini Pagina 9 16/06/03

10 REGIONE PUGLIA (2002). Bollettino Ufficiale Regione Puglia - n. 135 del Decreto del commissario delegato emergenza ambientale 30 settembre 2002, n. 296 Decreto commissariale , n. 41 Piano di gestione dei rifiuti e di bonifica delle aree inquinate. Completamento, integrazione e modificazione. Valentini Pagina 10 16/06/03

11 REGIONE SICILIA. Gazzetta Ufficiale Regione Siciliana - n. 27. Parte I del Linee guida per la progettazione, la costruzione e la gestione degli impianti di compostaggio. Durata del processo La fase attiva presidiata, se distinta da quella di maturazione, deve avere una durata tale da garantire un prodotto in uscita con una sufficiente stabilità biologica, ovvero rispettare in alternativa uno dei due valori seguenti: Indice respirometrico (I.R.) statico < 500 mg O2 / kg s.v. * h 1 Indice respirometrico (I.R.) dinamico < mg O2 / kg s.v. * h 2 Tali obiettivi sono conseguibili con tempi di ritenzione indicativamente attorno ai 14 gg. in biocella/biocontainer con ricircolo d aria e 21/28 gg. in sistemi a trincea/cumulo; La fase di maturazione (curing) deve avere durata tale da garantire un tempo di processo totale non inferiore a 90 giorni e garantire il rispetto in alternativa di uno dei due valori seguenti: Indice respirometrico (I.R.) statico < 250 mg O2 / kg s.v. * h 1 Indice respirometrico (I.R.) dinamico < 500 mg O2 / kg s.v. * h 2 1 Metodica IPLA, Regione Piemonte, Metodi di analisi del compost, Metodica DIFCA, Adani et al. Milano, 1999 Valentini Pagina 11 16/06/03

12 REGIONE TOSCANA. LINEE GUIDA PER LA QUALITÀ DEL COMPOST TOSCANO ALLEGATE ALL ACCORDO VOLONTARIO: PROMOZIONE DELLA PRODUZIONE DI COMPOST DI QUALITA E INCENTIVAZIONE DELL IMPIEGO A FINI AGRONOMICI Versione concordata a seguito della riunione del 17 febbraio Toscana Ricicla Cispel Toscana. Valentini Pagina 12 16/06/03

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14 REGIONE VENETO. DGRV N 766 DEL Norme tecniche ed indirizzi operativi per la realizzazione e la conduzione degli impianti di recupero e di trattamento delle frazioni organiche dei rifiuti urbani ed altre matrici organiche mediante compostaggio, biostabilizzazione e digestione anaerobica. Valentini Pagina 14 16/06/03