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.
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.
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
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)
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 12.000 kwh/t tq (grasso animale) + Ceneri (2-50% ST) Solidi totali (2-90% tq) Solidi volatili (50-98% ST) Degradabile (30-90% SV)
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
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
Effluenti suini: stabulazioni
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) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Peso vivo [kg] Peso medio: 100 kg
EFFLUENTI SUINI LIQUAMI SUINI CARATTERISTICHE INDICATIVE (1) Valore medio Intervallo Sostanza secca - ST (%) 4,4 2,8-6,0 Sostanza organica - SV (%) 70 63-77 Azoto totale - NTK (% ST) 8,0 6,3-9,7 CARATTERISTICHE DI PRODUZIONE (2) Quantità Soluzione stabulativa A. (m 3 /anno * t p.v.) 37-44 Pavimento totalmente o parzialmente fessurato (1) Valori indicativi riferiti a effluenti zootecnici "freschi" (fonte: banca dati CRPA). B. (m 3 /anno * t p.v.) 55-73 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
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%)
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] 4.327 4.253 4.126 4.135 Tracimazione continua: età media del liquame 20 gg Vacuum system: età media del liquame 7gg
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] 392 68,5 269 557 67,2 375 Resa in biogas: +42%
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%
Potenziale produttivo del solido separato: effetto del tipo di lettime e dell'età
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
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 7 14 21 28 Asportazione lettiera 6 volte Emissioni gas e odori Test BMP in triplo LIQUAME Emissioni gassose in laboratorio Emissioni odori Test BMP in triplo
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.
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
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 7 14 21 28 Asportazione lettiera 6 volte Emissioni gas e odori Test BMP in triplo LIQUAME Emissioni gassose in laboratorio Emissioni odori Test BMP in triplo
IL POTENZIALE METANIGENO EFFETTIVO Laboratorio biogas CRPA - Test BMP statico A norma UNI EN ISO 11734:2004
Suini su paglia: 1 ciclo
Suini su paglia: 1 ciclo
Suini su paglia: 1 ciclo
Sostenibilità delle filiere Impronta del carbonio di filiere con DA, a confronto con quella della produzione termoelettrica nazionale ed europea
Grazie per l attenzione! Seminario tecnico Suini su lettiera e produzione di biogas Lorella Rossi. www.crpa.it l.rossi@crpa.it Novellara (RE), 11 dicembre 2014 Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.