IL DIGESTATO E LE SUE CARATTERISTICHE AGRONOMICHE

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1 Agroenergie e ciclo del carbonio e dell azoto Un contributo potenziale dell agricoltura nel contrastare l effetto serra e restituire fertilità ai terreni Cremona, 20 marzo 2010 IL DIGESTATO E LE SUE CARATTERISTICHE AGRONOMICHE Paolo Mantovi Fondazione CRPA Studi e Ricerche

2 Progetto LIFE Un progetto per lo sviluppo delle filiere agro-energetiche aziendali in Emilia-Romagna Integrated systems to enhance sequestration of carbon, producing energy crops by using organic residues

3 Il progetto LIFE Progetto LIFE Ambiente Progetto triennale: 01 dicembre giugno 2010 Costo totale progetto: Beneficiario: C.R.P.A. SpA Conferenza finale il 25 maggio 2010 a Reggio Emilia

4 Partners CRPA SpA Fondazione CRPA Studi e Ricerche Cooperativa Terremerse Azienda Sperimentale Tadini Azienda Sperimentale Stuard CIA Piacenza Max Planck Institute for Biogeochemistry

5 Cofinanziatori Assessorato Agricoltura Regione Emilia-Romagna Assessorato Ambiente Regione Emilia-Romagna ENÌA HERA Provincia di Parma Provincia di Reggio Emilia Provincia di Modena Provincia di Bologna Provincia di Ferrara Provincia di Ravenna Provincia di Forlì-Cesena Caviro

6 Tasks - azioni del progetto

7 Filiere e aziende agroenergetiche BIOGAS Azienda Fontana (PC), liquami suini Azienda Tadini (PC), liquami bovini + biomasse vegetali Azienda Mengoli (BO), liquami bovini + biomasse vegetali Azienda Cazzani (BO), biomasse vegetali Consorzio Agrienergy (RA), biomasse vegetali LEGNO/FIBRA OLIO VEGETALE

8 IL DIGESTATO. Cos è. Il digestato è il residuo del processo di digestione anaerobica. Può derivare dalla digestione di: effluenti zootecnici; biomasse vegetali (di scarto o dedicate); sottoprodotti di origine animale (SOA); fanghi di depurazione; frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU).

9 IL DIGESTATO. Caratteristiche. Può essere considerato un buon materiale fertilizzante, ad effetto concimante più o meno pronto a seconda della sua origine. Dati da aziende dimostrative LIFE: Parametri chimici Unità di misura Digestato da liquami suini Digestato da liquami bovini + biomasse vegetali Digestato da biomasse vegetali ph - 8,3 7,8 7,9 Solidi Totali (ST) % t.q. 3,0 4,3 6,8 Solidi Volatili (SV) % ST Azoto Totale (NTK) g/kg t.q. 3,9 3,8 4,0 Azoto Ammoniacale % NTK Fosforo Totale g/kg t.q. 0,8 0,5 0,5

10 IL DIGESTATO. Pro e contro. I principali vantaggi dell uso agronomico del digestato: distribuzione di materiale stabilizzato e igienizzato; apporto di sostanza organica; apporto di NPK (sostituzione dei concimi di sintesi); riduzione delle emissioni di gas serra.

11 Stabilizzazione = meno odori. Misure sulle concentrazioni di odore Tesi 1: Liquame bovino da stabulazione libera, senza paglia, NON digerito Tesi 2: Liquame bovino da stabulazione libera, senza paglia, digerito Rif. Immovilli A., Valli L., Fabbri C., (2008). La digestione anaerobica riduce gli odori dei liquami. L Informatore Agrario, 43:

12 Apporti di sostanza organica ai terreni Contenuto di sostanza organica nei terreni Organic Carbon content in topsoil in Italy (from JRC)

13 IL DIGESTATO. Pro e contro. Possibili problematiche legate all uso agronomico del digestato: emissioni di ammoniaca in atmosfera (qualora non venga distribuito con le Migliori Tecniche Disponibili); perdite di nitrati nelle acque (qualora si ecceda negli apporti e si applichi in periodi non opportuni).

14 Emissioni ammoniacali Misure sulle emissioni di ammoniaca Tesi 1: Liquame bovino da stabulazione libera, senza paglia, NON digerito Tesi 2: Liquame bovino da stabulazione libera, senza paglia, digerito Rif. Immovilli A., Valli L., Fabbri C., (2008). La digestione anaerobica riduce gli odori dei liquami. L Informatore Agrario, 43:

15 MTD. Esempi.

16 Norme per l'utilizzo L'azoto di origine non zootecnica non sottostà al limite di 170 kg N/ha/anno in Zone Vulnerabili. Si è in attesa della modifica del Dm 7 aprile 2006 atta a definire i confini normativi dei digestati misti da effluenti zootecnici e biomasse di origine agricola e agroalimentare.

17 Equazione di bilancio (PAN E-R) Y*b = Nm + Na + Nr + Ns + Fo*Ko + Fc Y: resa per ettaro della coltura (prodotto raccolto) b: percentuale di azoto nel prodotto raccolto Nm:azoto dalla mineralizzazione della sostanza organica del suolo Na: azoto da deposizioni atmosferiche Nr: azoto da coltura in precessione Ns: azoto da fertilizzazioni organiche precedenti Fo: azoto distribuito con fertilizzante organico Ko:coefficiente di efficienza delle fertilizzazioni organiche Fc: azoto distribuito con concimi minerali

18 Prove dimostrative con digestato Es. produzioni ettariali di triticale (pianta intera) 14 Az. Mengoli - Castenaso (BO) 12, ,8 11,1 10 9,7 t s.s./ha Test non fertilizzato Concimazione chimica in copertura Digestato distribuito in presemina Digestato distribuito in copertura 2 0

19 Misure emissioni GHG Prove in vaso con varie matrici organiche, tra cui frazione solida digestato (misure in corso) Uguale dosaggio di carbonio organico totale (TOC): 10 t/ha Misure periodiche delle emissioni di anidride carbonica, protossido di azoto, metano Verifica della concentrazione e della qualità della sostanza organica a fine prova

20 Progetto di ricerca Effetti dovuti alla digestione anaerobica sulla disponibilità di azoto negli effluenti zootecnici, ai fini del superamento del limite di 170 kg N/ha anno Il progetto, finanziato dal MIPAAF, è coordinato dalla Fondazione CRPA Studi e Ricerche di Reggio Emilia Sono partner del progetto: CRPA SpA, Reggio Emilia (responsabilità Azione 1) Agroselviter, Università di Torino (responsabilità Azione 2) CRA-RPS, Roma (responsabilità Azione 3)

21 Azione n. 1 (responsabilità CRPA) - Caratterizzazione di effluenti zootecnici sottoposti a digestione anaerobica in diverse condizioni di processo Reattori anaerobici da laboratorio, a ciclo continuo

22 Forme dell azoto La digestione anaerobica mineralizza parte dell'azoto organico ad azoto minerale (ammoniacale). Rif. Mantovi P., Soldano M., Fabbri C., Piccinini S. (2009). La separazione del digestato aumenta il potere fertilizzante. L Informatore Agrario, 43:

23 Separazione solido/liquido Sottoponendo il digestato a separazione solido/liquido si possono ottenere due frazioni: 1) chiarificata: fertilizzante a buona disponibilità di N. Contiene un elevata percentuale di azoto ammoniacale sull azoto totale, rapporto N/P piuttosto elevato. 2) solida: buone proprietà ammendanti. Concentra in se la sostanza organica del digestato e contiene un elevata percentuale di azoto organico sull azoto totale (e buona parte del fosforo).

24 Separazione solido/liquido L'avvio a DA dell'effluente riduce la concentrazione di solidi totali e converte ad ammoniaca parte dell'azoto organico presente; entrambe i fenomeni contribuiscono a diminuire l'efficienza di separazione dell'azoto totale. Rif. Mantovi P., Soldano M., Fabbri C., Piccinini S. (2009). La separazione del digestato aumenta il potere fertilizzante. L Informatore Agrario, 43:

25 Azione n. 2 (AGROSELVITER) - Modellizzazione degli effetti di fertilizzazioni con effluenti zootecnici digeriti anaerobicamente, sul rilascio dell azoto nelle acque di percolazione e in atmosfera Sistemi da laboratorio per lo studio delle dinamiche di C e N ( mesocosmi )

26 Esempio risultati su GHG Emissioni di anidride carbonica e protossido di azoto conseguenti all applicazione dei diversi materiali nei mesocosmi (suolo Poirino) Emissione cumulata C-CO 2 (mg/kg) giorni dalla fertilizzazione Flusso di protossido di azoto (ug N-N2O/h/kg) 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0,4-0, giorni dalla fertilizzazione

27 Azione n. 3 (CRA-RPS) - Verifica delle proprietà ammendanti di frazioni solide di effluenti digeriti anaerobicamente Sistema di coltivazione in vaso per la valutazione delle proprietà ammendanti

28 IL DIGESTATO. Prove di fertirrigazione Microirrigazione con frazione chiarificata di liquami suini digeriti Rapporto liquame/acqua ~ 1:3 Emissioni ammoniacali ridotte di oltre il 90% Elevata efficienza dell azoto distribuito Rif. Fabbri C., Mantovi P., Bonazzi G., Verzellesi F. (2006). La microirrigazione con liquami suini. L Informatore Agrario, 41:

29 Agroenergie e ciclo del carbonio e dell azoto Un contributo potenziale dell agricoltura nel contrastare l effetto serra e restituire fertilità ai terreni Cremona, 20 marzo 2010 IL DIGESTATO E LE SUE CARATTERISTICHE AGRONOMICHE Paolo Mantovi p.mantovi@crpa.it