CIB- DIGESTATO: DA SOTTOPRODOTTO A RISORSA E OPPORTUNITÀ, 9 Novembre, 2012. Fiera Eima International. Digestato e Protezione dell Ambiente G. D Imporzano GRUPPO RICICLA Università degli Studi di Milano Lab. Suolo e Ambiente, via Celoria 2, 20133 Milano Lab. Biomasse e Agroenergia, Parco Tecnologico Padano, Via Einstein, Loc. C.na Codazza, 26900 Lodi. Tel.02 503 16546 Fax. 02 503 16521 http://users.unimi.it/ricicla - e-mail: gruppo.ricicla@unimi.it
La DIGESTIONE ANAEROBICA è un processo che, in ambiente controllato, trasforma i reflui zootecnici in TM BIOCOMBUSTIBILE GRUPPO RICICLA
Perché economia Low Carbon e rinnovabili http://www.igbp.net
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Accumulo di N reattivo nel sistema Fonte: Coldiretti modificato
Da: SØRENSEN and MØLLER, 2008 2 3 1
Qualità acque: eccesso di azoto in Europa da G. Provolo, 2011
Aspetti ambientali Esempio: 180 milioni di ton/a di liquami animali
La composizione del PM10 Ripartizione PM10 Secondario organico da COV 25% primario 45% secondario da NOx, NH3 SO2 Primario secondario da CO 30% Secondario inorganico da NOx, NH 3 (SO 2 ) da Boccasile, 2010, dati ARPA
USO AGRONOMICO DEGLI EFFLUENTI DI ALLEVAMENTO NH 3 NO 3 - Cortesia: Sommariva ARAL- SATA, 2010
La filiera biogas può ridurre gli impatti dell azoto in agricoltura. Aumentando l efficienza N Riducendo input N di sintesi nel sistema
Si DEVE passare da un approccio RIMEDIALE a BREVE TERMINE (direttiva nitrati e bassi coefficienti di efficienza) ad uno STRATEGICO RISOLUTIVO
RIDUZIONE DEI CONCIMI DI SINTESI USO DEL DIGESTATO A BILANCIO COLTURALE
Fonte: Coldiretti modificato Accumulo di azoto reattivo
La DIGESTIONE ANAEROBICA è un processo che, in ambiente controllato, trasforma i reflui zootecnici in TM BIOCOMBUSTIBILE GRUPPO RICICLA
Proposta Gruppo Ricicla e Regione Lombardia (2008): Testo approvato dalla conferenza Stato Regioni Frazione liquida = concime chimico se: Digestione efficiente + separazioni efficienti Efficienza di utilizzo alla coltura N-NH 4 > 70-80% 90% Digestione efficiente secondo parametri: Stabilità biologica Aspetti igienico-sanitari Titolo N tot Titolo N- NH 4 Efficienza di utilizzo dose N a bilancio coltura copertura vasche di stoccaggio distribuzione con iniezione, interramento immediato o fertirrigazione localizzata
Il digestato come fertilizzante azotato Decreto Sviluppo (dl 83, 22 giugno 2012) cita testualmente: è considerato sottoprodotto il digestato ottenuto in impianti aziendali o interaziendali dalla digestione anaerobica,.sono definite le caratteristiche e le modalità di impiego del digestato equiparabile, per quanto attiene agli effetti fertilizzanti e all'efficienza di uso, ai concimi di origine chimica
Azienda 1 Progetto - NERØ Regione Lombardia Superficie: 5.5 ha Tessitura: Franco Limosa Irrigazione: goccia Ibrido: DCK-6903-8 pp/m 2 Pioneer PR31 Parcelle: 8, da ~4000 m 2 Concimazione presemina 14 maggio Concimazione copertura 18 giugno Raccolta 23 agosto
Aziende 2 Progetto - NERØ Regione Lombardia Superficie: 7.4 ha Tessitura: Franco Limosa Irrigazione: scorrimento Ibrido: DCK-6903-8 pp/m 2 Parcelle: 8, da ~5300 m 2 Concimazione presemina 29 maggio Concimazione localizzata semina (11 kg N ha -1 ) Concimazione copertura 20 luglio Raccolta 25 agosto
Caratteristiche Digestato Progetto - NERØ Regione Lombardia TKN TAN TAN/TKN ST ph g N kg -1 g NH 4 -N kg -1 % % TQ - Presemina Dig. TQ 3.4 2.0 59% 7.4 8.1 Az. 1 Copertura Dig. TQ 4.1 2.4 59% 6.3 7.8 Dig. SL 2.7 2.1 78% 2.2 8.0 Az. 2 Presemina Dig. TQ 4.5 1.9 41% 8.4 7.8
Resa (t tq ha -1 ) Resa (t ha -1 ) Resa Az. 1 Az. 2 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 T 1 T 2 T 3 T 4 Grafico 1-a: resa trinciato di mais tq nelle diverse tesi T1 = bianco - bianco T2 = digestato tq superficiale - digestato tq iniettato T3 = urea - urea T4= digestato tq iniettato - separato liquido iniettato 0 T 1 T 2 T 3 T 4 Grafico 1-b: resa trinciato di mais tq nelle diverse tesi T1 = bianco - concimazione localizzata T2 = digestato tq superficiale - concimazione localizzata T3 = urea - concimazione localizzata T4= digestato tq interrato - concimazione localizzata
NH 3 digstato PRE-SEMINA 2500 2400 2300 2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Digestato TQ SUPERFICIALE Digestato TQ Iniettato/interrato 13/5 14/5 15/5 16/5 17/5 18/5 19/5 20/5 21/5 22/5 23/5 24/5 BKG - media μg NH3/m3 Tesi 2 - media μg NH3/m3 Tesi 4 - media μg NH3/m3 Carozzi, Riva, Acutis, Tambone, Adani, 2012 Progetto NERØ
Gruppo Ricicla - copyright
Terruzzi, 2012, by Gruppo Ricicla
Valore potenziale dei nutrienti contenuti in un digestato Inpianto A Impianto B Inpianto C ton /anno digestato 30 000 38 000 20 000 N (ton /anno) 147 77 20 P (ton /anno) 17 36 19 K (ton /anno) 66 133 51 TS (ton /anno) 1528 1938 1105 per N (eq. Urea) 95874 50363 13131 per P (eq. P2O5) 27747 57000 29929 per K (eq. Cl K2O) 44899 90350 34393 per TS (eq. compost qual) 13751 17444 9947 tot 182 271 215 157 87 400
Mancato impatto dovuto al non utilizzo di unità fertilizzanti di sintesi CO 2 CO NO x SO 2 HCl g /kgn 3300 0.36 8 4.6 0.18 g /kgp 2900 4.6 18 39 3.9 Borjesson et al 2006
Total Eco Idicator ton -1 granella 1.8-2.1 Eco Indicator 1.1 0.3-0.6 UREA liquame digestato bovino iniettato valutazione del sistema produttivo di frumento invernale; sottosistemi considerati: produzione, packaging, trasporto, uso in agricoltura; categorie d impatto esaminate: riscaldamento globale, acidificazione, smog fotochimico, metalli pesanti Oltre il 90% dell impatto è dovuto all uso in agricoltura (ns elaborazione da Kuester and Jenssen, 1998)
Odori
Prove odorimetriche Laboratorio (UO m -2 h -1 ) Prove odorimetriche pieno campo (UO m -2 suolo h -1 ) Misure odorimetriche Milzano (BS) Copertura 4000 3500 3000 Progetto - NERØ regione Lombardia 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 2500 2000 1500 1000 500 0 Urea Digestato Separato liquido Liquame bovino 0 T 1 T 2 T 3 T 4 Liq. Sup. Grafico 5: prove odorimetriche in campo T1 = bianco T2 = Digestato tq iniettato T3 = urea T4= separato DA liquido iniettato
PATOGENI
Coliformi fecali Log 10 CFU ml 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 INGESTAT O 1,00 0,00 IMPIANTO 1 IMPIANTO 2 IMPIANTO 3 IMPIANTO 4 IMPIANTO 5 DIGESTATO INGESTATO Gruppo Ricicla- Ist. Zooprofilattico di BS- Regione Lombardia, 2012
Escherichia coli : Log10 CFU ml 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 INGESTATO DIGESTATO 1,00 0,00 IMPIANTO 1 IMPIANTO 2 IMPIANTO 3 IMPIANTO 4 IMPIANTO 5 DIGESTATO INGESTATO Gruppo Ricicla- Ist. Zooprofilattico di BS- Regione Lombardia, 2012
Al Seadi and Lukehurst, 2012
Digestione anaerobica: bassi ph, elevata presenza di AGV e termofilia riducono C. perfrigens (Salsali et al., 2009); C. botulinum e C. sordellii sopravvivono alla pastorizzazione, ma non dopo AD (Bagge et al., 2010).
Nonostante ciò, la letteratura scientifca concorda nell affermare che DA non determina incrementi nella presenza di sporigeni, ma nemmeno diminuzione, es. Bagge et al., (2005)
Clostridium perfrigens: Log10 CFU ml 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 INGESTATO DIGESTATO 1,00 0,00 IMPIANTO 1 IMPIANTO 2 IMPIANTO 3 IMPIANTO 4 IMPIANTO 5 DIGESTATO INGESTATO Gruppo Ricicla- Ist. Zooprofilattico di BS- Regione Lombardia, 2012
Impatti ambientali LCA studies.
BIOCOMBUSTIBILE Produzione di biogas da reflui zootecnici Eliminazione delle emissioni dirette di metano in atmosfera Produzione di energia di tipo rinnovabile Eliminazione delle emissioni da utilizzo di fonti di energia fossile Valore aggiunto (!!!) Emissioni di gas serra nella produzione ed utilizzo di biometano da colture energetiche e reflui/rifiuti, confronto con gas naturale (da Adelt et al., 2011; rielaborazione Gruppo Ricicla)
(da Adelt et al., 2011; rielaborazione Gruppo Ricicla)
Bilancio economico, energetico e ambientale impianto biogas (1MW) GRUPPO RICICLA E.R.O.E.I. Sistema colturale Econ. Ener. Amb. / kwe/kwe kg CO2/kg CO2 Mais I raccolto 3,14 1,88 19,35 Segale - Mais III raccolto 2,94 1,65 13,62 Mais II raccolto - Erba Silo 2,47 1,80 10,70 Sorgo - Triticale 2,79 1,78 7,08 Triticale - Mais II Raccolto 3,44 1,99 11,13 Arundo bassa produzione (stima) 4,22 8,69 50,00 Arundo alta produzione (stima) 5,68 11,96 69,14
Efficienza : Filiere energetiche a confronto
Bio-methane Biogas