I substrati per la digestione anaerobica: effluenti zootecnici, sottoprodotti agro-industriali e colture dedicate

Transcript

1 I substrati per la digestione anaerobica: effluenti zootecnici, sottoprodotti agro-industriali e colture dedicate Lorella ROSSI Centro Ricerche Produzioni Animali - RE

2 BIOMASSE AVVIABILI A BIOGAS BIOMASSE DEDICATE RESE ENERGETICHE ELEVATE E CERTE COSTO DI PRODUZIONE BIOMASSE DI SCARTO RESE VARIABILI, DA VALUTARE COSTO DI APPROVVIGIONAMENTO NULLO (o comunque minimo)

3 Biogas da colture energetiche: quali? Mais Sorghi da biomassa zuccherino, da foraggio Triticale Frumento Loiessa Colture primaverili estive Colture invernali Bietola da zucchero?

4 Biogas da colture energetiche La catena di produzione del metano dalla dig es tione anaerobica delle biomas s e ag ricole C OLTIVAZIONE Coltura energ etica Raccolta condizionamento S toccaggio (ins ilamento) Produzione biog as CH 4 Produzione di metano per ettaro Costo di produzione della coltura/metano Epoca di raccolta ottimale Umidità Epoca ottimale Umidità Meccanizzazione Dimensioni trinciato Umidità ottimale Rapporto zuccheri/proteine Potere tampone Caratteristiche silos S eparazione s olido-liquido S toccaggio frazioni dig es tato

5 Colture energetiche: il MAIS PIANTA ENERGETICA PER ECCELLENZA (C4) ELEVATA PRODUZIONE PER ETTARO (45-75 t/ha) STABILITA' PRODUTTIVA ESENTE DA PROBLEMI DI RISTOPPIO TECNICA DI COLTIVAZIONE CONSOLIDATA PIANTA A RAPIDO MIGLIORAMENTO GENETICO ELEVATA MECCANIZZAZIONE NECESSITA' IRRIGUE ELEVATE

6 Colture energetiche: il SORGO rispetto al MAIS PIANTA ENERGETICA (C4), CON BUON SVILUPPO RADICALE MINORE PRODUZIONE PER ETTARO DI SV, coltura più depauperante ELEVATA RESISTENZA A CARENZE IRRIGUE ma produzione minore a parità di condizioni MIGLIORAMENTO GENETICO PIU' LENTO DEL MAIS CONTENUTO IDRICO PIU' ELEVATO

7 Colture dedicate: caratteristiche chimiche Denominazione: Mais insilato Sorgo insilato Frumento insilato Frumento raccolto a Mais raccolto a maturazione Sorgo zuccherino raccolto a maturazione lattea/cerosa Breve descrizione cerosa maturazione cerosa e insilato insilato Unità di misura Valore medio Intervallo Valore medio Intervallo Valore medio Intervallo ph 3,7 3,5 4,5 4,9 4,0 6,5 3,9 3,7 4,0 ST (%) , SV (% ST) , (g/kg) TOC (% ST) COD (mg/l) NTK (% ST) 1,5 1,3 1,7 1,6 1,4 1,9 1,7 1,6 1,9 (mg/kg)

8 Colture energetiche: rese in biogas Denominazione: MAIS INSILATO SORGO INSILATO ALTRI CEREALI Breve descrizione Mais raccolto a maturazione cerosa Sorgo zuccherino raccolto a maturazione cerosa e insilato Raccolta a maturazione lattea/cerosa e insilato Produzione biogas (Nm 3 /kg SV) 0,55-0,70 0,55-0,70 0,55-0,65 Metano CH4 (% biogas) Periodo di disponibilità e diffusione sul territorio Il mais ceroso si raccoglie da agosto a ottobre e si conserva per tutto l anno mediante insilamento Il sorgo ceroso si raccoglie da agosto a ottobre e si conserva per tutto l anno mediante insilamento I cereali da insilare si raccolgono in maggiogiugno e si conservano per tutto l anno mediante insilamento

9 REQUISITI DI UN SUBSTRATO DA INVIARE A DIGESTIONE ANAEROBICA DOTAZIONE DI SOSTANZA ORGANICA 1000 kg di TAL QUALE??? kg di SOSTANZA ORGANICA H 2 O SOSTANZA SECCA CENERI SOLIDI VOLATILI

10 REQUISITI DI UN SUBSTRATO DA INVIARE A DIGESTIONE ANAEROBICA QUALITA DELLA SOSTANZA ORGANICA CARATTERIZZAZIONE CHIMICO FISICA ADEGUATA (analisi elementare, presenza frazioni fibrose,..) TEST BMP IN BATCH TEST IN CONTINUO ASSENZA DI INDESIDERATI plastiche, sassi, metalli, altro, REGOLARITA DI PRODUZIONE IN TERMINI DI QUANTITA E QUALITA

11 GLI EFFLUENTI ZOOTECNICI: SUINI FATTORI CHE INFLUENZANO QUANTITA E QUALITA DELLE DEIEZIONI in ingresso alla linea BIOGAS età degli animali, età del liquame alimentazione modalità di stabulazione e di gestione delle deiezion Escrezione (kg/tpv/a) Peso vivo [kg] Peso vivo mediamente presente [t] /12 31/12 31/1 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8 31/8 1/10 31/10 1/12 31/12

12 Bovini da latte: quantità di sostanza secca escreta 8,8 Escrezione di sostanza secca [kg/giorno] 8,6 8,4 8,2 8 7,8 7,6 7,4 7, Produzione latte [kg/giorno]

13 Effluenti bovini: stabulazioni Libera Fissa

14 Effluenti suini: stabulazioni

15 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

16 EFFLUENTI BOVINI LIQUAMI BOVINI CARATTERISTICHE INDICATIVE (1) Valore medio Intervallo Sostanza secca - ST (%) 8,2 5,7-10,7 Sostanza organica - SV (%) Azoto totale - NTK (% ST) 4,7 2,8-6,6 CARATTERISTICHE DI PRODUZIONE (2) Quantità Soluzione stabulativa A. (m 3 /anno * t p.v.) B. (m 3 /anno * t p.v.) 9-16 PRODUZIONE DI BIOGAS (m3/kg SV in ingresso) Stabulazione libera su fessurato, cuccette senza uso di paglia Stabulazione libera a cuccette con uso di paglia, stabulazione su lettiera 0,30-0,45 (di cui il 55-60% metano) (1) Valori indicativi riferiti a effluenti zootecnici "freschi" (fonte: banca dati CRPA). (2) Per maggiori dettagli si rimanda alla Tabella 1 dell'allegato 1 del Dlgs 07/04/06 del Ministero delle Politiche Agricole e Forestali

17 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

18 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%

19 Effluenti avicoli: pollina di ovaiole e lettiera di polli da carne POLLINA TAL QUALE LETTIERA AVICOLA U. m. MEDIA Dev. St CV (%) MEDIA Dev. St CV (%) ph 7,66 0,92 12,0 7,47 0,91 12,2 ST (%) 49,5 25,5 51,4 62,9 9,7 15,4 SV (%ST) 68,2 5,3 7,8 74,7 6,6 8,8 NTK (%ST) 4,72 1,53 32,4 5,68 1,35 23,7 N-NH4+ (%NTK) 16,94 12,81 75,6 16,60 5,56 33,5 TOC (%ST) 34,85 2,21 6,34 39,89 4,55 11,4 C/N 7,9 3,5 44,6 7,2 1,34 18,5 Ptot (%ST) 1,86 0,67 36,3 2,11 0,32 15,0 K (%ST) 3,52 0,65 18,5 3,84 0,25 6,4

20 LA QUALITA : SCARTI VEGETALI 1 (dati CRPA) Parametri Buccette di pomodoro Scarti di pere Scarti di frutta mista Scarti cipolla -1 Scarti cipolla - 2 ph -- 3,8 3,88 3,69 4,77 3,98 ST % 30,6 13,2 8,32 7,0 10,6 SV % ST 97,0 91,57 97,58 94,4 87,7 TOC % ST 63,39 46,95 45,67 47,15 39,73 NTK % ST 3,12 0,83 1,08 2,9 3,43 N-NH4 % ST 0,06 0,0 0,0 0,15 0,17

21 QUALCHE ESEMPIO Scarti di patate Mais dolce Scarti di pere

22 LA QUALITA : sottoprodotti animali (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 89,7 88,2 93,28 93,0 94,4 93,3 TOC % ST 84,5 72, ,9 47,8 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

23 LA QUALITA FANGHI DI DEPURAZIONE DA AGRO-INDUSTRIA VEGETALE PARAMETRI Fango disidr. Pisello Fango disidr. Mais dolce Fango disidr. Pomodoro Fango disidr. Fagiolino ph 6,0 7,4 7,1 7,4 ST (% TQ) 12,5 16,9 29,2 17,1 SV (% ST) 68,0 56,3 20,6 41,5 NTK (% ST) 5,9 5,22 1,82 3,96 N-NH4 (% NTK) 4,4 2,7 8,1 3,0 TOC (% ST) 35,3 32,3 10,2 23,9 C/N 6, Ptot. (% ST) 1,2 1,20 0,34 0,96 Ktot. (% ST) 1,0 0,86 2,42 1,34 C.E.S. (ms/cm) 0,5 0,43 0,50 0,70

24 LA QUALITA FANGHI DI DEPURAZIONE DA AGRO-INDUSTRIA ANIMALE Fango da macello bovino (Dati CRPA) Fango Contenuto di depurazione ruminale ph 5,69 5,76 ST (% TQ) 20,09 21,41 SV (% ST) 89,3 91,0 NTK (% ST) 4,97 4,14 N-NH4 (% NTK) 16,11 6,57 TOC (% ST) 60,3 53,4 C/N P tot. (% ST) 0,94 0,74 K tot. (% ST) 0,13 0,18 C.E.S. (ms/cm) 2,33 0,97

25 Rese in biogas di substrati diversi Materiali BIOGAS (m 3 /t SV alimentati) BIOGAS (% metano) Residui colturali (paglia, colletti barbabietole, ecc.) Scarti organici agroindustria (siero, scarti vegetali, lieviti, fanghi e reflui di distillerie, birrerie e cantine, ecc.) Scarti organici macellazione (grassi, contenuto stomacale ed intestinale, sangue, fanghi di flottazione, ecc.) Fanghi di depurazione civili Frazione organica rifiuti urbani

26 DEIEZIONI ZOOTECNICHE PRODUZIONE REGOLARE e ABBONDANTE!!! (Oltre 100 milioni di t in Italia) IDONEITA ALLA DIGESTIONE ANAEROBICA LEGATA ALLA SPECIE CONSIDERATA (e alla soluzione stabul., età, ecc.) SUBSTRATO COMPLETO CON BUONA DOTAZIONE di SOSTANZA ORGANICA, BUON POTERE TAMPONE RESE NON ELEVATE, MA DISPONIBILI A COSTO NULLO

27 PECULIARITA SOTTOPRODOTTI INDUSTRIA DELLE CONSERVE VEGETALI OTTIMA QUALITA (elevata dotazione di sostanza organica, purezza merceologica) UMIDITA VARIABILE, tendenzial. ELEVATA TENDENZA AD ACIDIFICARE VELOCEMENTE STAGIONALITA MOLTO MARCATA (Conservazione) Sezioni di STOCCAGGIO e PRETRATTAMENTO adeguate negli impianti che intendono ritirarli

28 PECULIARITA SOTTOPRODOTTI ANIMALI OTTIMA QUALITA (elevata dotazione SO, NO inquin.) PRODUZIONE ANNUALE REGOLARE ELEVATE RESE ENERGETICHE REQUISITI IGIENICO-SANITARI DA GARANTIRE ai sensi del Reg. CE 1069/09 GESTIONE ALQUANTO DELICATA (eccesso di azoto, grassi, odori..)

29 CONOSCERE LA BIOMASSA AVVIATA AL CARICO MAIS SCARTI SCARTI SCARTI SANGUE INSILATO PERE PATATE CIPOLLE SUINO (kg) (kg) (kg) (kg) (kg) Tal quale SOSTANZA SECCA SOSTANZA ORGANICA AZOTO TOTALE 4,6 0,8 3,7 2,2 22,6 Carico organico volumetrico [kg SV/m 3 *g]? Tempo di ritenzione idraulica? Resa in biogas?

30 CONCLUSIONI - 1 DISPONIBILI QUANTITÀ INTERESSANTI di scarti e sottoprodotti organici dal comparto agroindustriale, ma da individuare caso per caso; QUALITÀ OTTIMA per la stabilizzazione biologica per via ANAEROBICA QUALITA VARIABILE, da valutare attentamente caso per caso (pezzatura, umidità, azoto);

31 CONCLUSIONI - 2 Praticamente NESSUNO SCARTO E RECUPERABILE DA SOLO (ad eccezione di effluenti zootecnici) PIANI DI ALIMENTAZIONE PONDERATI SEZIONI DI RICEZIONE, STOCCAGGIO E PRETRATTAMENTO ADEGUATE QUADRO NORMATIVO DA CHIARIRE ULTERIORMENTE

32 Grazie per l attenzione l.rossi@crpa.it