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

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Academic year: 2022

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(1)

Seminario tecnico

Suini su lettiera e produzione di biogas

Novellara (RE), 11 dicembre 2014

Liquami e letami suini e produzione di biogas: come

ottimizzare l’approccio

Lorella Rossi, Centro Ricerche Produzioni Animali –

CRPA Reggio Emilia

(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

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)

TECNOLOGIA DI CONVERSIONE ENERGETICA

MOLTO VERSATILE

(5)

Composizione delle matrici per biogas

Acqua

(10-98% tq)

Ceneri

(2-50% ST)

Solidi volatili

(50-98% ST) Solidi totali

(2-90% tq)

+

Degradabile

(30-90% SV)

T al qu ale (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)

(6)

Criticità della progettazione: bilancio termico (nelle condizioni critiche)

Ceneri 4 kg

SVtot 40 kg

H2O 956 kg

Li qu am e suin o 10 00 kg

Da 5°C A 38°C

Servono circa 38 kWht Per riscaldare 1000 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

80 % delle risorse energetiche servono per scaldare il liquame

al carico !

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

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Peso vivo [kg]

E sc re zi on e (k g /t p v /a )

Peso medio:

100 kg

(10)

EFFLUENTI SUINI

(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

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

B. (m

3

/anno * t p.v.) 55 - 73

Rimozione con acqua (pavimento pieno, gabbie,

ecc.) PRODUZIONE DI BIOGAS

(m3/kg SV in ingresso) 0,45 - 0,55 (di cui il 60-65% metano)

(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] 4.327 4.253 4.126 4.135

Vacuum system: età media del liquame 7gg

Tracimazione continua: età media del liquame 20 gg

(13)

LIQUAME SUINO FRESCO E NON – 2 Rese energetiche

Resa in biogas [Nm 3 /t SV]

CH 4 nel biogas [%]

Resa in CH 4 [Nm 3 /t SV]

Liquame da

tracimazione 392 68,5 269

Liquame da

vacuum system 557 67,2 375

Test DA in continuo. HRT: 26 gg – 38°C

(Dati CRPA pubblicati)

Resa in biogas: +42%

(14)

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%

Valori medi di resa in METANO (m3/t SV)

per effluenti zootecnici (Fonte: banca dati CRPA)

(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

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

AZIONE 4 – Emissività, producibilità, biogas

(17)

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

AZIONE 4 – Emissività, producibilità, biogas

PG LR 28/98 CRPA 2013 «SUINI SU PAGLIA E BIOGAS»

Piano di campionamento

(18)

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»

(19)

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»

(20)

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

AZIONE 3 e AZIONE 4 – Piano di campionamento

PG LR 28/98 CRPA 2013 «SUINI SU PAGLIA E BIOGAS»

(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)

Seminario tecnico

Suini su lettiera e produzione di biogas

Novellara (RE), 11 dicembre 2014

. www.crpa.it [email protected]

Grazie per l’attenzione!

Lorella Rossi

Riferimenti

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