GRUPPO RICICLA Valorizzazione della pollina: Compostaggio e Digestione Anaerobica G. D Imporzano, F. Adani DiSAA- Dipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali Laboratorio Suolo Ambiente Via Celoria, 2Milano 20133ItaliaTel +39 0250316546Fax +39 0250316521 Laboratorio biomasse biogas ParcoTecnologico Padano, via Einstein-Loc. Cascina Codazza, 26900 Lodi.Tel. 0371-4662669, Fax. 0371-4662523Web site:http://users.unimi.it/ricicla/
Materiali PARAMETRO POLLINA OVAIOLE POLLINA BROILER ST (%) 25 40 SV(%) 65-75 70-80 N (%TQ) 0.8-1.2 0.5-0.7 NH3(mg/kg tq) 5000-9000 3000-5000 C/N <10 >10
Compostaggio Obiettivi: Riduzione umidità IGIENIZZAZIONE Ottenere un prodotto commerciabile (pollina essiccata) Criticità Emissioni di ammoniaca Perdita di potere fertilizzante Necessità di uno scrupoloso dimensionamento del biofiltro
Adani, 2005
Bioessiccamento To<T1<T2 Wo<W1<W2 Perdite d acqua (vapore) Aria W1 Aria Wo ARIA ingresso To, Wo BIOMASSA T2, W2 ARIA uscita T1, W1 Figura 1. Rappresentazione schematica del processo di bioessiccamento (da Calcaterra e Adani 2004 modificato)
-75% H20-40%SV -81% H20-55% SV da CRPA, 2008
IGIENIZZAZIONE D Imporzano et al 2006
Perdite di azoto Le perdite di azoto possono variare dal 47% al 62 % dell azoto totale iniziale (Kithome et al 1997) Perdita di fertilità e valore
Rapporto C/N e perdite di N
Rapporto C/N, perdite di N e tempo
Rapporto C/N, perdite di N e tempo: cumulata
Rapporto C/N, perdite di N, tempo e flusso di aria
da CRPA, 2008
Dimensionamento del biofiltro Per ogni tonnellata di pollina compostata posso avere una emissione di ammoniaca fin a 7Kg Per 20.000 ton/anno significa 148 ton/anno NH3 Fornendo unaportata di aria media di 25m3/ton ss circa 125 mg/m3 al sistema di abbattimento ATTENZIONE AL DIMENSIONAMENTO DEL SISTEMA DI ABBATTIMENTO (scrubber e biofiltro)
Digestione anaerobica Obiettivi: Produrre energia Conservare il potere fertilizzante in forma prontamente assimilabile (ammoniaca) IGIENIZZAZIONE Criticità Forte concentrazione di ammoniaca che può inibire il processo biologico Elevata presenza di inerti antibiotici
Materiali ST (%) SV(%) Biogas (NL kgst-1) TKN (%Tq) TKN (%ST) Ammoniaca totale (mg kg-1 ) Pollina Broiler 81.35 86.32 385 3.34 4.1 4152 Pollina Broiler 78.05 87.56 333 2.58 3.3 2091 Pollina ovaiole 16.6 69.6 338 0.60 3.6 3790 Pollina ovaiole 27.05 65.34 405 1.22 4.5 4346 Pollina ovaiole 37.87 65.35 389 2.04 5.4 2843 Pollina ovaiole 29.2 67.89 414 1.84 6.3 2900 Materiali valutati per un piano di fattibilità impianto Digestione anaerobica- (dati Gruppo Ricicla)
Materiali materiale P tot K tot Na (mg kg ss-1) (mg kg- ss1) (mg kg ss-1) Pollina Broiler 10630 24971 24187 Pollina Broiler 9730 21255 13696 Pollina ovaiole 20252 18930 33492 Pollina ovaiole 9955 23945 17078 Pollina ovaiole 7802 22947 36919 Liquame suino 11600 39848 12000 Materiali valutati per un piano di fattibilità impianto Digestione anaerobica- (dati Gruppo Ricicla)
AMMONIACA.. In letteratura si riporta come inibente un valore di ammoniaca pari a >3000mg/l ammoniaca totale =5000mg/l ammoniaca totale (Kroeker 1979) 1100 mg/l ammoniaca libera (Hansen 1997)
AMMONIACA.. NH4+aq. + OH-aq. NH3aq. + H2O NH3gas AMMONIACA LIBERA FORMA TOSSICA AMMONIACA LIBERA: (f): T e ph del mezzo FA = 1 / (10pKa-pH + 1) pka = 2729.92 / T + 0.090181
ph AGV ph bassi NH3 ph elevato
AMMONIACA..valori limite e risultati
AMMONIACA..valori limite e risultati Acidificazione del mezzo e riduzione dell ammoniaca libera
POLLINA Prove di codigestione Parametro Prova Pollina 100% Prova Pollina 60% Prova Pollina 40% ph 8.43 8.38 8.23 Azoto totale (% tq) 0.26 0.19 0.14 Azoto ammoniacale (mg l-1) 1879 967 630 Ammoniaca libera (mg l-1) 483 227 112 Acidi grassi volatili (mg ac. Acetico l-1 ) 1616 1441 1264
POLLINA Prove di codigestione Biogas potenziale della miscela approntata 1 (NL kgst-1) Biogas prodotto durante la prova CSTR (NL kgst-1)* Rapporto tra produzione effettiva di biogas e produzione potenziale (%) Concentrazio ne media di metano nel biogas prodotto (%) Prova 40% 671 598 89% 52.1 Prova 60% 595 533 89% 54.6 Prova 100% 389 275 71% 49.9
CASE HISTORY Alcuni esempi di utilizzazioni di pollina in impianti di biogas in esercizio finanziati nel Programma Straordinario Nitrati Agroenergie Bergamasche società cooperativa Impianto biogas 1 MWe 11 aziende socie Pollina 10% in peso dell alimentazione (5000ton/anno) Agricola San Giovanni Comune di Chiari BS Impianto biogas 635 kwe Pollina 10% in peso dell alimentazione Green Energy Comune di Chiari BS impianto biogas 1 MWe Società costituita dall'unione di 3 aziende agricole Pollina 20% in peso dell alimentazione Azienda agricola Mirandola di Lissignoli Pollina 10% in peso dell alimentazione
Impianti digestore ph AGV (mg.acetico/l) alcalinità totale (mg CaCO3/l) rapporto agv/alk NH3 totale (mg/l) NH3 libera (mg/l) prevasca 7.28 12485 17618 0.71 3510 83 D1 8.10 2431 19186 0.13 4236 590 D2 8.14 901 18118 0.05 4143 624 20% Pollina
IMPIANTI Digestore ph NH3 (mg/l) NH3 libera (mg/l) AGV (mg.acetico/l) alcalinità totale (mg CaCO3/l) rapporto agv/alk 2 8.11 4126 692 8811 18998 0.46 3 8.17 4201 790 8415 19143 0.44 4 8.45 4400 1347 4274 20954 0.20 5 8.37 4535 1218 6031 20108 0.30 20% Pollina
RIDUZIONE PATOGENI Al Seadi and Lukehurst, 2012
RIDUZIONE PATOGENI Coliformi fecali Log 10 CFU ml 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Gruppo Ricicla- Ist. Zooprofilattico di BS- Regione Lombardia, 2012
RIDUZIONE PATOGENI Escherichia coli : Log10 CFU ml 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Gruppo Ricicla- Ist. Zooprofilattico di BS- Regione Lombardia, 2012
IMPATTI AMBIENTALI :CONFRONTO DIGESTIONE ANAEROBICA- COMPOSTAGGIO Total CO2 emission reduction (kg CO2/ton Vegetable, Fruit and Garden wastes) Due to energy production/consumption Due to potential peat substitution Anaerobic digestion Plant 1 Composting plant 71-19 12 18 Total CO2 emission reduction 83-1 (from De Groot and Van Lierop, 1999 modified)
IMPATTI AMBIENTALI :CONFRONTO DIGESTIONE ANAEROBICA- COMPOSTAGGIO Environmental impacts of different organic waste treatment technologies. (EC: enclosed tunnel composting; OC: open windrow composting, DE: Digestion with enclosed composting, DO: Digestion with open composting, DP: digestion with aerobic post treatment, IS: incineration plant) heavy metal (hm) = influence of hm export from soil by water; +/-gas = influence of emission of NH3, N2O e H2S into air. from Edelmann et al (2004), modified
IMPIANTI Monitorare i valori critici dell impianto Ridurre il carico di azoto/ammoniaca.
RIDUZIONE AZOTO IMPIANTO OI E STRIPPAGGIO SOLFATO DI AMMONIO
RIDUZIONE AZOTO RENEWABLE WATER untreated Partially untreated treated
Grazie per l attenzione