STRADE ALTERNATIVE DI VALORIZZAZIONE DEI SOTTOPRODOTTI

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1 Sottoprodotti dell industria delle carni: costo o risorsa? Bertinoro (FC), 10 dicembre 2009 STRADE ALTERNATIVE DI VALORIZZAZIONE DEI SOTTOPRODOTTI C.R.P.A. S.p.A. - Reggio Emilia Lorella Rossi Centro Ricerche Produzioni Animali - RE

2 LE QUANTITA IN GIOCO: (Fonte: stime CRPA) Prodotti di origine animale avviati a trasformazione industriale in Italia: - Oltre 5 milioni di tonnellate di peso vivo animale avviato a macellazione (bovini, suini e avicoli) (2006) Circa 1 milione di tonnellate di SOA di categoria 3 (oltre al contenuto ruminale, di cat. 2) - Circa milioni di tonnellate di latte trasformato) (2006) Circa 9 milione di tonnellate di SIERO

3 POTENZIALITA del COMPARTO ANIMALE (Fonte: CRPA-Regione Emilia-Romagna ProBio 2006) BOVINI SUINI AVICOLI (% peso vivo) (% peso vivo) (% peso vivo) Sangue 1,6 2,1 2,85 3,5 Contenuto ruminale 3,7 4, Ossa -- 5,0 -- Materiale misto cat. 3 1,9 4,0 3,1 -- Budella/intestini -- 6,25 7,5 Setole e unghielli -- 0,71 -- Penne e piume ,7 Teste, zampe, colli ,5 TOTALE 8,1-9,7 17,8 25,2 Resa al macello (%) 56,4 79,8 69,2

4 LA QUALITA : sottoprodotti animali - 1 (dati CRPA) Parametri Grasso bovino 1 Grasso bovino 2 Sangue bovino 1 Sangue bovino 2 Contenuto stomacale bovino 1 Contenuto stomacale bovino 2 ph -- 10,9 11,3 7,4 7,3 7,9 7,5 ST % 46,0 35,9 18,3 18,2 16,1 13,0 SV % ST 89,68 88,24 93,28 93,0 94,41 93,31 TOC % ST 84,45 72, ,91 47,82 COD mg/l NTK % ST 0,35 0,54 14,3 14,1 2,49 1,63 N-NH4 % ST 0,0 0,0 0,0 0,0 8,27 0,66

5 LA QUALITA : sottoprodotti animali - 2 (dati CRPA) Parametri Sangue suino - 1 Sangue suino - 2 Scarto misto umido suino Sangue avicolo ph -- 7,4 6,6 4,9 7,2 ST % 20,0 13,3 32,6 4,8 SV % ST 93,52 94,26 91,2 84,21 TOC % ST ,9 - COD mg/l NTK % ST 14,67 17,01 6,68 11,74 N-NH4 % ST 0,28 0,26 1,1 0,0

6 Budella avicole Suini: scarto misto di macell.

7 Il processo di compostaggio PESO = 100 Emissioni odorigene - SOSTANZA ORGANICA: * zuccheri, proteine, grassi, ecc. (facilmente degradabili) * cellulosa, emicell. (mediamente degradabili) * lignina (lentam. degradabile) Acqua Calore Azoto Anidride carbonica PESO < 50 - SOSTANZE MINERALI - ACQUA - MICROORGANISMI Ossigeno - SOSTANZA ORGANICA STABILIZZATA E PARZIALMENTE UMIFICATA - SOSTANZE MINERALI - ACQUA - MICROORGANISMI MISCELA DI RESIDUI ORGANICI GREZZI Tempo (almeno 90 giorni) COMPOST PROCESSO CONTROLLATO di DECOMPOSIZIONE OSSIDATIVA (in presenza di OSSIGENO) della SOSTANZA ORGANICA OPERATA da MICRORGANISMI presenti NATURALMENTE nella MASSA

8 PRODOTTO AMMENDANTE LIBERAMENTE UTILIZZABILE

9 DIGESTIONE ANAEROBICA di BIOMASSE DEDICATE, DI SCARTO E RIFIUTI ORGANICI: PRODOTTI IN USCITA Miscela IN Prodotti (insilati,..) Effluenti zootecnici Scarti organici (rifiuti, sottoprodotti?) DIGESTORE BIOGAS + PRODUZIONE E. Elettrica PRODUZIONE E. termica Sottoprodotti animali Miscela OUT DIGESTATO?????

10 POSSIBILI DESTINAZIONI del DIGESTATO FRAZIONE SOLIDA (10-30% vol - SS: 22-30%) Uso agronomico controllato Compostaggio in miscela con altro FRAZIONE LIQUIDA (70-90% vol SS: 2 8%) Uso agronomico controllato (fertirrigazione) Ricircolo in DA e/o compostaggio Depurazione

11 DIGESTIONE ANAEROBICA e Reg. CE n. 1774/02 e n. 208/2006 IMPIANTO DI DIGESTIONE ANAEROBICA DEVE ESSERE UFFICIALMENTE RICONOSCIUTO ai sensi del Reg. 1774/02 e rispettare quanto previsto dall All. VI Se i SOTTOPRODOTTI TRATTATI sono SOLO - stallatico, contenuto del tubo digerente, latte, colostro non è necessario il riconoscimento Resta anche in questo caso il problema della gestione del digestato, quando destinato all uso agronomico.

12 DIGESTIONE ANAEROBICA e Reg. CE n. 1774/02 e n. 208/2006 REQUISITI IMPIANTISTICI: - unità di PASTORIZZAZIONE (70 C per 1 ora) - dispositivo controllo TEMPERATURA e registr. continua - sistema di sicurezza che assicuri sempre i 70 C SOTTOPRODOTTI TRATTABILI IN DA - Materiali categoria 2 pretrattati, Materiali categoria 3 - Stallatico, contenuto del tubo digerente (cat. 2)

13 Reg. CE n. 1774/02 e n. 208/2006 ASPETTI IGIENICO-SANITARI D.Lgs. 217/06 (ex L. 748/84) Reg. (CE) 1774/02 Reg. CE n. 208/2006 (modifica All. VI e VIII del Reg. CE 1774/2002) Salmonella (in 25 g) Enterobacteriacee (UFC/g) Enterococchi (*) (UFC/g) oppure: Escherichia coli (UFC/g) Assenti Assenti in 5 campioni Non previsto <10 in 3 camp. su 5 tra 10 e 300 in 2 campioni su 5 Non previsto Non previsto RESIDUI DI DIGESTIONE, COMPOST Assenti (nel corso o a termine immagazzinamento) Non previsto 1000 in 4 camp. su 5 tra 1000 e 5000 in 1 camp. su 5 (nel corso o al termine della trasformazione) STALLATICO Assenti (nel corso o a termine immagazzinamento) Non previsto 1000 in 5 camp. su 5 (nel corso o al termine della trasformazione) (*) Streptococchi fecali per il DLgs 217/06. Il genere Enterococcus comprende batteri un tempo classificati fra gli streptococchi del gruppo D di Lancefield. Il Dlgs 217/06 si avvale ancora della vecchia classificazione.

14 Gusci, uova, embrioni, pulcini morti, membrane e fluidi embrionici PROVA DI COMPOSTAGGIO Categ. 2 LETTIERA AVICOLA ESAUSTA SCARTI DI INCUBATOIO Categ. 3

15 LE TESI SPERIMENTALI MISCELA 1 (% IN PESO) MISCELA 2 (% IN PESO) Forsu + scarti verdi Scarti di incubatoio Lettiera avicola (*) (*) Il materiale impiegato per la lettiera è paglia triturata

16 ANDAMENTO TEMPERATURA (Reg. 1774/02: 70 C per almeno 1 ora ) Temperatura ( C) Ambient Mix 1 Mix 1 Mix 2 Mix 2 Mix 2 Mix /4 18/4 23/4 28/4 3/5 8/5 13/5 18/5 23/5

17 PARAMETRI MICROBIOLOGICI: FINE CICLO MISCELA 1 MIX 1 - R 1 MIX 1 - R 2 MIX 1 - R 3 Camp. 1 Camp. 2 Camp. 1 Camp. 2 Camp. 1 Camp. 2 Streptoc. fecali (u.f.c./g) < 100 < 100 < 100 < 100 < 100 < 100 Salmonella (n/25 g) Ass. Ass. Ass. Ass. Ass. Ass. Enterobact. (u.f.c./g) 2,0*10 4 < ,0*10 5 < ,4*10 4 2,2*10 6

18 PARAMETRI MICROBIOLOGICI: FINE CICLO MISCELA 2 MIX 2 - R 1 MIX 2 - R 2 MIX 2 - R 3 Camp. 1 Camp. 2 Camp. 1 Camp. 2 Camp. 1 Camp. 2 Streptoc. fecali (u.f.c./g) < 100 < 100 < 100 < 100 < 100 < 100 Salmonella (n/25 g) Ass. Ass. Ass. Ass. Ass. Ass. Enterobact. (u.f.c./g) < 100 < 100 < 100 < 100 < 100 < 100

19 RESE PONDERALI MEDIE MISCELA 1 MISCELA 2 MEDIA Dev.st C.V. MEDIA Dev.st C.V. (%) (%) (%) (%) (%) (%) Tal quale 53,9 1,55 2,9 76,7 2,6 3,4 Sostanza secca 83,8 9,9 11,8 93,3 6,0 6,4 Sostanza organica 69,2 11,9 17,2 79,7 9,8 12,4 Azoto totale 85,0 8,0 9,4 75,5 5,8 7,7 Perdita SS: - 16,2% - 6,7% Perdita SV: - 30,8% - 20,3% Perdita NTK: - 15% - 24,5%

20 BIOGAS E AZOTO Si può ridurre l Azoto con la sola DIGESTIONE ANAEROBICA? NO, ma si modifica il rapporto tra le diverse forme dell Azoto

21 NUOVO CONCETTO di SOTTOPRODOTTO (Nuova DIRETTIVA 2008/98/CE, pubblicata nov. 2008) 1. È CERTO che la sostanza sarà ULTERIORMENTE UTILIZZATA; 2. La sostanza potrà essere utilizzata DIRETTAMENTE, senza alcun ulteriore trattamento DIVERSO DALLA NORMALE PRATICA INDUSTRIALE 3. La sostanza è prodotta come parte INTEGRANTE di un processo di produzione 4. L ulteriore utilizzo è LEGALE,, ovvero la sostanza soddisfa tutti i requisiti riguardanti i prodotti e la protezione della salute e dell ambiente e non porterà impatti complessivi negativi su ambiente e salute umana.

22 BIOMASSE E SCARTI ORGANICI AVVIABILI a D.A. e loro resa in BIOGAS (m 3 /t di solidi volatili) Materiali Biogas (m 3 /t SV) Deiezioni animali (suini, bovini, avicunicoli) Residui colturali (paglia, colletti barbabietole..) Scarti organici agroindustria (siero, scarti vegetali, lieviti, fanghi e reflui di distillerie, birrerie e cantine..) Scarti organici macellazione (grassi, contenuto stomacale ed intestinale, sangue, fanghi flottazione ) Fanghi di depurazione Frazione organica rifiuti urbani Colture energetiche (mais, sorgo zuccherino )

23 La trasformazione del biogas in energia Con un m 3 di biogas è possibile produrre: circa 1,5-2 kwh di energia elettrica; circa 2-3 kwh di calore che potrebbero essere disponibili per impieghi vari. PCI metano= kcal/m 3 (9,54 kwh/m 3 )

24 TEST DI DIGESTIONE ANAEROBICA IN CONTINUO Mix 1 70 % Borlanda di distilleria 30 % Fango flottato avicolo Reattori pilota laboratorio Mix 2 75 % Fango prodotto dall industria di lavorazione del latte 25% Fango flottato avicolo Reattore pilota industriale

25 COME SI PRESENTA IL DIGESTATO? BORLANDA + FANGO FLOTTAZIONE AVICOLO - HRT: ୨୧ GIORNI ST SV NTK N-NH୪ [g/kg] [g/kg] [% ST] [mg/kg] [% ST] [mg/kg] [% NTK] MEDIA IN ୫୬,୧ ୪୦,୮ ୭୨,୭ ୨୪୨୭ ୪,୪ ୫୪୭ ୨୧,୬ MEDIA OUT ୨୯,୬ ୧୪,୭ ୪୯,୭ ୨୧୯୭ ୭,୫ ୧୦୨୦ ୪୬,୨ Digestione a umido in continuo in reattore pilota - CRPA, 2007 ST e SV <, NTK > RISPETTO AI VALORI INIZIALI

26 MATERIALI E METODI Caratteristiche analitiche delle matrici utilizzate nei test di digestione anaerobica (provenienti dalla ditta Caviro di Faenza) Interno digestore Caviro Fango flottato avicolo Borlanda Fango lattiero caseario ph [-] ୭,୮ ୫,୭ ୪,୯ ୭,୬ Solidi totali - ST [g/kg] ୨୬,୪ ୯୬,୦ ୩୬,୧ ୫୦,୧ Solidi volatili [g/kg] ୧୩,୩ ୮୦,୪ ୨୧,୪ ୪୦,୩ Solidi sospesi totali [g/l] ୧୮,୯ ୮୪,୮ ୧୯,୭୬ ୩୮,୦ Azoto totale Kjeldahl [mg/kg] ୧.୭୧୮ ୫.୬୧୦ ୯୯୭ ୨.୮୭୨ Azoto ammoniacale N-NH + ୪ [mg/kg] ୬୪୫ ୧.୪୬୦ ୫୬,୩ ୧.୫୯୨ Azoto ammoniacale N-NH + ୪ [% NTK] ୩୭,୫ ୨୬,୪ ୫,୭ ୫୫,୫ COD [mg/l] ୨୦.୩୮୪ ୧୭୦.୦୭୯ ୨୮.୧୬୪ ୧୦୮.୨୦୮ Fosforo totale [mg/kg] ୭୦୭ ୧.୫୫୧ ୧୨୭ ୮୨୩ Potassio totale [mg/kg] ୭୫,୬ ୧୪୩ ୨.୯୫୦ ୨୫୬

27 MATERIALI E METODI Descrizione prova: parametri operativi (valori medi)

28 RISULTATI Parametri rilevati a fine prova (valori medi e deviazione standard) Resa in biogas Resa in biogas Percentuale CH ୪ nel biogas Resa in metano [m ୩ /kg SV] [m ୩ /kg tq] [%] [m ୩ /kg SV] Miscela ୧ Borlanda + Fango avicolo Miscela ୨ Fango latt-cas + Fango avicolo Media ୦,୭୩୫ ୦,୦୧୮ ୬୯ ୦,୫୧୫ Dev.st ୦,୧୦୫ ୦,୦୦୩ ୪ ୦,୦୭୭ Media ୦,୬୫୩ ୦,୦୨୩ ୭୧ ୦,୪୫୬ Dev.st ୦,୧୬୨ ୦,୦୦୫ ୪ ୦,୧୧୬

29 RISULTATI Andamento delle rese in biogas durante i due cicli ୧,୦୦ Rese biogas m ୩ biogas/kg SV ୦,୮୦ ୦,୬୦ ୦,୪୦ ୦,୨୦ Digestore ୧ Digestore ୨ ୦,୦୦ ୧୪/୬ ୨୧/୬ ୨୮/୬ ୫/୭ ୧୨/୭ ୧୯/୭ Digestore 1 = Miscela 1 (Borlanda + Fango avicolo) Digestore 2 = Miscela 2 (Fango latt-cas. + Fango avicolo)

30 RISULTATI Confronto dati medi di rese tra prova in reattore pilota e prova in laboratorio Pilota Miscela Borlanda: Fango avicolo flottato Cov [kg SV/m ୩ *g] Resa in biogas [m ୩ /kg SV] Resa in metano [m ୩ /kg SV] Percentuale CH ୪ nel biogas [%] Industriale ୭୦:୩୦ ୨,୮ ୦,୭୧ ୦,୫୦ ୭୦ Laboratorio ୭୦:୩୦ ୨,୧ ୦,୭୩ ୦,୫୧ ୬୯

31 Propensione al recupero mediante DIGESTIONE ANAEROBICA e/o COMPOSTAGGIO di scarti/sottoprod. organici da agroindustria DIGESTIONE ANAEROBICA Criticità COMPOSTAGGIO Criticità DEIEZIONI ZOOTECNICHE - liquami suini e bovini *** - NO - - letame bovino ** lettiera ** umidità - lettiera avicola NO -- ** azoto - pollina (senza lettiera) ** azoto, inerti ** azoto SOTTOPRODOTTI ANIMALI - sangue e altri SOA liquidi *** - SOA solidi (U< ୮୦-୮୫%) ** pastorizzazione, azoto, grassi NO -- pastorizzazione, azoto, grassi ** azoto SCARTI VEGETALI - siero di latte *** acidità NO -- - buccette di pomodoro * scarsa biodegradabilità * scarsa biodegradabilità - scarti vegetali vari (mais dolce, polpe bietola, ecc.) *** acidità *** umidità FANGHI DEPURAZIONE - dal comparto vegetale ** inerti ** umidità - dal comparto animale ** grassi ** umidità *** ottima ** buona * scarsa

32 Impianto centralizzato di Spilamberto (MO) 2 digestori m3 1 cogeneratore 600 kwe t/a liquame suino t/a scarti agroindustriali

33 CONCLUSIONI - 1 DISPONIBILI QUANTITÀ INTERESSANTI di scarti e sottoprodotti organici dal comparto animale, ma da individuare ; QUALITÀ ELEVATA E OTTIMA per la stabilizzazione biologica per VIA ANAEROBICA soprattutto QUALITA VARIABILE, da valutare attentamente caso per caso (pezzatura, umidità, azoto);

34 CONCLUSIONI - 2 Praticamente NESSUN SOA E RECUPERABILE DA SOLO (con poche eccezioni.) SEZIONI DI RICEZIONE, STOCCAGGIO E PRETRATTAMENTO ADEGUATE Difficoltà di COLLOCAZIONE DEL DIGESTATO Difficoltà di spuntare TARIFFE IN INGRESSO ELEVATE L APPROCCIO INTEGRATO ANAEROBICO-AEROBICO E LA STRADA DA PERCORRERE!

35 I processi biologici per valorizzare i RIFIUTI ORGANICI

36 Grazie per l attenzione! Lorella Rossi C.R.P.A. S.p.A. - Reggio Emilia

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