GRUPPO RICICLA
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/
Valorizzazione della pollina:
Compostaggio e Digestione Anaerobica
G. D’Imporzano, F. Adani
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
BIOMASSA T2, W2 ARIA
ingresso
To, Wo
ARIA uscita
T1, W1
Perdite d’acqua (vapore)
Aria W1 – Aria Wo
To<T1<T2 Wo<W1<W2
BIOMASSA T2, W2 ARIA
ingresso
To, Wo
ARIA uscita
T1, W1
Perdite d’acqua (vapore)
Aria W1 – Aria Wo
To<T1<T2 Wo<W1<W2
Figura 1. Rappresentazione schematica del processo di bioessiccamento (da Calcaterra e Adani 2004 – modificato)
Bioessiccamento
da CRPA, 2008 -75% H20
-40%SV
-81% H20 -55% SV
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)
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..
AMMONIACA..
NH4+aq. + OH-aq. ↔ NH3aq. + H2O ↔ NH3gas
AMMONIACA LIBERA FORMA TOSSICA
FA = 1 / (10pKa-pH + 1)
pKa = 2729.92 / T + 0.090181
AMMONIACA LIBERA: (f): T e pH del mezzo
NH3
AGV pH bassi
pH elevato pH
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
Biogas prodotto durante la prova
CSTR
Rapporto tra produzione effettiva di biogas e
produzione potenziale (%)
Concentrazio ne media di
metano nel biogas prodotto (%) (NL kgST-1) (NL kgST-1)*
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
20% Pollina
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
Al Seadi and Lukehurst, 2012
RIDUZIONE PATOGENI
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Coliformi fecali Log 10 CFU ml
Gruppo Ricicla- Ist. Zooprofilattico di BS- Regione Lombardia, 2012
RIDUZIONE PATOGENI
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Escherichia coli : Log10 CFU ml
Gruppo Ricicla- Ist. Zooprofilattico di BS- Regione Lombardia, 2012
RIDUZIONE PATOGENI
Total CO2 emission reduction
(kg CO2/ton Vegetable, Fruit and Garden wastes)
Anaerobic digestion
Plant 1 Composting plant Due to energy
production/consumption 71 -19
Due to potential peat
substitution 12 18
Total CO2 emission
reduction 83 -1
(from De Groot and Van Lierop, 1999 modified)
IMPATTI AMBIENTALI :CONFRONTO
DIGESTIONE ANAEROBICA- COMPOSTAGGIO
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
….
SOLFATO DI AMMONIO IMPIANTO OI E STRIPPAGGIO
RIDUZIONE AZOTO
untreated Partially untreated treated
