Liquami e letami suini e produzione di biogas: come ottimizzare l approccio

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1 Liquami e letami suini e produzione di biogas: come ottimizzare l approccio Seminario tecnico Suini su lettiera e produzione di biogas Novellara (RE), 11 dicembre 2014 Lorella Rossi, Centro Ricerche Produzioni Animali CRPA Reggio Emilia Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.

2 Le emissioni di GHG dal settore agricolo Il contributo del settore agricolo alle emissioni globali di gas serra (GHG) ammonta, a livello nazionale, al 6.5%, ponendo l agricoltura al secondo posto dopo il settore energetico (che include i processi di combustione di tutti i settori) e alla pari con quello industriale.

3 PERCHE LA DIGESTIONE ANAEROBICA Notevole potenzialità nella mitigazione delle emissioni di GHG dal settore agricolo (vedi rapporti FAO e IPCC) DA «tecnica win-win»: riduzione diretta delle emissioni nella fase di gestione delle deiezioni, riduzione indiretta delle emissioni per la sostituzione di energia fossile

4 DIGESTIONE ANAEROBICA TECNOLOGIA DI CONVERSIONE ENERGETICA MOLTO VERSATILE utilizza quello che altre tecnologie di conversione energetica non possono utilizzare: MATRICI VEGETALI E/O ANIMALI MATERIE PRIME, SOTTOPRODOTTI, RIFIUTI con ST e SV molto diversi (dal 2% al 100%). modulare (taglia e tipologia in funzione delle biomasse)

5 Tal quale (tq) Composizione delle matrici per biogas Acqua (10-98% tq) ATTENZIONE alla corretta valutazione del contenuto energetico lordo che può variare da 60 kwh/t tq (liquame suino) a kwh/t tq (grasso animale) + Ceneri (2-50% ST) Solidi totali (2-90% tq) Solidi volatili (50-98% ST) Degradabile (30-90% SV)

6 Criticità della progettazione: bilancio termico (nelle condizioni critiche) Liquame suino 1000 kg H2O 956 kg Per riscaldare 1000 kg Da 5 C A 38 C Servono circa 38 kwht 80% delle risorse energetiche servono per scaldare il liquame al carico! SVtot 40 kg Ceneri 4 kg In DA si producono: 40 kgsv x 0,3 m3ch4 /kgsv x 9,88 kwh/m3 =118 kwh/t Con rendimento termico del CHP 40%, sono disponibili 118 kwh x 40% = 47 kwh/t Liquami molto diluiti dovrebbero essere addensati o integrati con letami

7 GLI EFFLUENTI ZOOTECNICI FATTORI CHE INFLUENZANO QUANTITA E QUALITA DELLE DEIEZIONI in ingresso alla linea BIOGAS stadio di accrescimento coefficiente di trasformazione dell alimento soluzione stabulativa controllo idrico e raccolta acque meteoriche

8 Effluenti suini: stabulazioni

9 Allevamento suinicolo: disponibilità di biomassa Dipende dalla quantità di solidi totali escreti, ovvero dal peso vivo presente, e dalla tipologia di stabulazione Escrezione (kg/tpv/a) Peso vivo [kg] Peso medio: 100 kg

10 EFFLUENTI SUINI LIQUAMI SUINI CARATTERISTICHE INDICATIVE (1) Valore medio Intervallo Sostanza secca - ST (%) 4,4 2,8-6,0 Sostanza organica - SV (%) Azoto totale - NTK (% ST) 8,0 6,3-9,7 CARATTERISTICHE DI PRODUZIONE (2) Quantità Soluzione stabulativa A. (m 3 /anno * t p.v.) Pavimento totalmente o parzialmente fessurato (1) Valori indicativi riferiti a effluenti zootecnici "freschi" (fonte: banca dati CRPA). B. (m 3 /anno * t p.v.) PRODUZIONE DI BIOGAS (m3/kg SV in ingresso) Rimozione con acqua (pavimento pieno, gabbie, ecc.) 0,45-0,55 (di cui il 60-65% metano) (2) Per maggiori dettagli si rimanda alla Tabella 1 dell'allegato 1 del Dlgs 07/04/06 del Ministero delle Politiche Agricole e Forestali

11 Perdite di sostanza organica in allevamento Tempo di ritenzione idraulica nelle fosse Nel liquame suino la degradabilità biologica è più rapida, nell'allevamento bovino è più lenta a causa della elevata quota di frazioni fibrose presenti Sistema di rimozione: - Tracimazione continua: bassa efficienza, elevata sedimentazione (fino al 40-50%); - Vacuum system: media efficienza (20-30%), alta solo se rapporto fori/superficie è ben calibrata (15-20%) - Raschiatore: massima efficienza (5-10%)

12 LIQUAME SUINO FRESCO E NON 1 Caratteristiche Tracimazione continua Vacuum system Parametri Fresco Digestato Fresco Digestato ph [-] 7,14 8,2 7,17 8,2 ST [g/kg tq] 52,4 38,2 43,2 32,3 SV [g/kg tq] 34 21,9 29,5 18 SV [%ST] 64,9 57,3 68,3 55,7 NTK [mg/kg tq] Tracimazione continua: età media del liquame 20 gg Vacuum system: età media del liquame 7gg

13 LIQUAME SUINO FRESCO E NON 2 Rese energetiche Test DA in continuo. HRT: 26 gg 38 C (Dati CRPA pubblicati) Liquame da tracimazione Liquame da vacuum system Resa in biogas CH 4 nel biogas Resa in CH 4 [Nm 3 /t SV] [%] [Nm 3 /t SV] , ,2 375 Resa in biogas: +42%

14 Valori medi di resa in METANO (m3/t SV) per effluenti zootecnici (Fonte: banca dati CRPA) Media Dev.st CV Liquame suino 293,8 69,4 23,6% Suino (solido separato) 174,8 67,3 38,5% Liquame bovino 218,9 29,1 13,3% Bovino (Solido separato) 153,1 69,1 45,1% Letame bovino 186,9 59,8 32,0% Lettiera avicola 265,5 58,7 22,1% Pollina 306,1 74,0 24,2%

15 Potenziale produttivo del solido separato: effetto del tipo di lettime e dell'età

16 Progetto LR 28/98 CRPA 2013 «SUINI SU PAGLIA E BIOGAS» AZIONE 3 Prove in porcilaia da ingrasso a lettiera AZIONE 4 Emissività, producibilità, biogas CICLO ESTIVO : maggio luglio 14 (60 giorni) Suini da 30 kg a 70 kg Box da 70 capi Consumo paglia: 0,3 kg/capo*giorno CICLO INVERNALE: in corso

17 PG LR 28/98 CRPA 2013 «SUINI SU PAGLIA E BIOGAS» Piano di campionamento AZIONE 4 Emissività, producibilità, biogas Primo mese o periodo Secondo mese o periodo LETTIERA 15 gg 30gg Asportazione lettiera 6 volte Emissioni gas e odori Test BMP in triplo LIQUAME Emissioni gassose in laboratorio Emissioni odori Test BMP in triplo

18 PG LR 28/98 CRPA 2013 «SUINI SU PAGLIA E BIOGAS» AZIONE 5 Analisi LCA in allevamenti suinicoli da ingrasso OBIETTIVO: valutazione dell'impatto ambientale complessivo del modello innovativo di allevamento suinicolo proposto, a confronto con un modello convenzionale Verranno messe a confronto TRE tipologie aziendali: - azienda convenzionale (liquame) SENZA impianto DA, - azienda convenzionale (liquame) CON impianto DA alimentato da effluenti di allevamento e altre biomasse aziendali (silomais), - azienda con stabulazione innovativa (lettiera) e impianto DA alimentato dagli effluenti di allevamento.

19 PG LR 28/98 CRPA 2013 «SUINI SU PAGLIA E BIOGAS» AZIONE 6 Fertilizzazioni con digestato da effluenti suini (2 anno) OBIETTIVO: valutazione del comportamento agronomico e ambientale del digestato e delle sue frazioni separate ottenuti a partire dal liquame suino e dal letame suino tal quali e integrati con altra biomassa di cui alle azioni 3 e 4 in condizioni controllate. Messa a confronto di 10 TESI (7 digestati, 2 concimi chimici, 1 testimone) con misura di: - Emissioni di ammoniaca da spandimento su 2 tipi di suolo; -Mineralizzazione AZOTO e disponibilità FOSFORO

20 PG LR 28/98 CRPA 2013 «SUINI SU PAGLIA E BIOGAS» AZIONE 3 e AZIONE 4 Piano di campionamento Primo mese o periodo Secondo mese o periodo LETTIERA 15 gg 30gg Asportazione lettiera 6 volte Emissioni gas e odori Test BMP in triplo LIQUAME Emissioni gassose in laboratorio Emissioni odori Test BMP in triplo

21 IL POTENZIALE METANIGENO EFFETTIVO Laboratorio biogas CRPA - Test BMP statico A norma UNI EN ISO 11734:2004

22 Suini su paglia: 1 ciclo

23 Suini su paglia: 1 ciclo

24 Suini su paglia: 1 ciclo

25 Sostenibilità delle filiere Impronta del carbonio di filiere con DA, a confronto con quella della produzione termoelettrica nazionale ed europea

26 Grazie per l attenzione! Seminario tecnico Suini su lettiera e produzione di biogas Lorella Rossi. l.rossi@crpa.it Novellara (RE), 11 dicembre 2014 Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.