Stato igienico-sanitario dei digestati: i microrganismi indicatori

(1)

Convegno finale

Biogas, aspetti igienico-sanitari e prodotti DOP

Giovedì 22 ottobre 2015 Centro Internazionale Loris Malaguzzi Via Bligny, 1/4 - 42124 Reggio Emilia

STATO IGIENICO-SANITARIO DEI DIGESTATI:

i microrganismi indicatori

L. Rossi, M. Soldano, M. Garuti, F. Verzellesi

Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A. RE

(2)

«MICRORGANISMI INDICATORI» previsti dalle normative nazionali ed europee vigenti.

D.Lgs. 75/2010 (Allegato 2)

Reg. CE n. 1069/2009 Reg. UE n. 142/2011 All. V

Reg. CE n. 1069/2009 Reg. UE n. 142/2011 All.

XI Matrici

Parametri

Ammendanti organici – uso libero

Residui di digestione, compost

Stallatico trasformato

Salmonella Assente in 25 g tq

in 5 camp. su 5

Assente in 5 camp su 5

(nel corso o a termine immagazzinamento)

Assenti

in 5 campioni su 5

(nel corso o a termine immagazzinamento)

Enterococchi

(UFC/g )

oppure:

Escherichia coli (UFC/g)

Non previsto

 1000 in 4 camp. su 5 tra 1000 e 5000

in 1 camp. su 5

 1000

in 4 campioni su 5

tra 1000 e 5000 in 1 campione su 5

(nel corso o al termine della trasformazione)

 1000

in 4 campioni su 5

tra 1000 e 5000 in 1 campione su 5

(nel corso o al termine della

trasformazione)

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«MICRORGANISMI INDICATORI» previsti dalle normative nazionali ed europee vigenti.

SALMONELLA (ass/pres): microrganismo patogeno

primario di origine enterica (scarsa capacità di sopravvivenza fuori dal suo habitat naturale, rappresentato da uomo e animali).

ESCHERICHIA COLI: microrganismo ben definito dal punto di vista tassonomico e ritenuto un ottimo

«indicatore» di contaminazione fecale.

ENTEROCOCCHI (prima Streptococchi Fecali, GRUPPO ETEROGENEO usato in passato come indic. di contaminazione fecale) : indicatori di

«inquinamento pregresso», più resistenti ai trattamenti

di abbattimento (disinfezione, termici, ecc.).

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«MICRORGANISMI INDICATORI»

Metodiche analitiche –

SALMONELLA (ass/pres): APAT - Manuali e linee guida 20/2003.

Metodi microbiologici di analisi del compost. Metodo 3 pag.27-30 - Metodo qualitativo in cui viene determinata la presenza o l’assenza di salmonella in 50 g di campione

ESCHERICHIA COLI: “Environment agency-methods for the examination of waters and associated material-C- The isolation and enumeration of Escherichia coli by a defined substrate most probable number technique” (test Colilert-18/Quanti-Tray).

ENTEROCOCCHI: Standard Method (APHA Standard Method for the examination of Water and wastewater ed 22nd 2012- 9230 D.

Fluorogenic Substrate Enterococcus test) (test Enterolert)

Metodiche ISTISAN Ufficiali per fanghi, ammendanti, rifiuti, suoli, sedimenti

Metodica Colilert: metodica ufficiale MIPAAF per

fertilizzanti organici

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STATO IGIENICO SANITARIO DEL DIGESTATO:

DETERMINAZIONE «MICRORGANISMI INDICATORI»

previsti dalle normative nazionali ed europee vigenti.

TEST IN CONTINUO IN IMPIANTO SPERIMENTALE

(Progetto RER «Biogas_Micotossine_Clostridi»)

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Sistema costituito da :

- 3 digestori anaerobici in acciaio (23 l) con tre accessi (carico biomasse solide e liquide, scarico digestato), miscelati da eliche azionate da motori elettrici;

- termostatazione reattori con serpentine elettriche;

- 3 trasduttori per rilevamento della pressione nello spazio di testa di ciascun digestore;

- 3 guardie idrauliche (GI) che durante lo scarico del biogas evitano l'ingresso di aria;

- 3 elettrovalvole (EV) per scarico biogas,;

- datalogger per pressione e temperatura;

- quadro elettrico di controllo;

- analizzatore qualità biogas.

IMPIANTO PILOTA SPERIMENTALE CSTR MULTILINEA

EV+ GI

Carico biomasse liquide

Scarico

Sensori pressione

Carico

biomasse

solide

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TEST IN CONTINUO: impostazione prove parametri igienico-sanitari e Clostridi

TESI - Rapporto peso tq (%)

LB LB-SM LB-SM+PB

Liq. bovino 100 90 80

Silomais -- 10 15

Polpe bietola -- -- 5

TESI - Rapporto peso SV (%)

LB LB-SM LB-SM+PB

Liq. bovino 100 59 41

Silomais -- 41 48

Polpe bietola -- -- 11

Mesofilia

Temperatura (°C) 38±0,2°C HRT (giorni)* 50 (30) **COV (kgSV/m3*die) 2,0-2,5**

3 cicli ripetuti per tesi

Durata: 70-85 giorni

* Tra parentesi HRT per soli effluenti

(8)

Escherichia coli [log MPN/g tq] in mesofilia: risultati

(9)

Escherichia coli [log MPN/g tq] in mesofilia:

risultati

(10)

Escherichia coli [log MPN/g tq] in mesofilia:

risultati

SALMONELLA: sempre ASSENTE, sia nelle

biomasse al carico, sia nei digestati campionati

settimanalmente in tutte le tesi/repliche

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ESCHERICHIA COLI [log MPN/g tq] in mesofilia:

Analisi statistica

LB LB+SM LB+SM+PB LB 5,08 a 5,08 a 5,08 a Digestato 2,63 b 2,80 b 2,84 b

Signif. *** * *****

TESI SETTIMANA

Sign.

2 3 4 5 6 7 8 9

LB Digestato 2,5 2,8 2,8 2,6 2,6 2,4 2,8 2,4 n.s.

LB+SM Digestato 2,7 2,7 2,8 2,7 3,0 2,6 3,1 2,8 n.s

LB+SM+PB

Digestato 2,8 2,8 2,8 2,7 2,9 2,7 3,1 2,9 n.s

Significatività n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s

Riduzione di 2 ordini

di grandezza

(12)

ENTEROCOCCHI [log MPN/g tq] in mesofilia:

Analisi statistica

2 3 4 5 6 7 8 9

LB 2,9 3,5 3,5 3,5 3,6 3,8 3,6 3,7 n.s.

LB_SM 2,51 a 2,81 ab 3,68 cd 3,50 bcd 3,77 cd 3,46 bcd 3,88 d 2,94 abc *

LB_SM_PB 3,8 3,4 3,9 3,8 4,0 3,6 4,2 3,1 n.s.

Sig. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s.

Matrice SETTIMANA

Sig.

LB LB+SM LB+SM+PB

LB 4,72 a 5,72 a 6,72 a

Digestato 3,60 b 3,28 b 3,64 b

Significatività *** * *****

Riduzione di 2 ordini

di grandezza

(13)

STATO IGIENICO SANITARIO DEL DIGESTATO:

DETERMINAZIONE «MICRORGANISMI INDICATORI»

previsti dalle normative nazionali ed europee vigenti.

MONITORAGGIO DI 6 IMPIANTI IN SCALA REALE (maggio 2014- febbraio 2015)

(Progetto MIPAAF «BiogasDOP»)

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ATTIVITA’ 2 - MONITORAGGIO DI 6 IMPIANTI DI BIOGAS IN SCALA REALE

Area Codifica Matrici Tipologia Pel (kW)

HRT (giorni) PR IMPIANTO 1

Effluenti bovini + insilati

CSTR,

Mesofilia 999 45 – 50 GP IMPIANTO 2

Effluenti bovini+

insilati+sottopr.

CSTR,

Mesofilia 750 100-120 PR IMPIANTO 3 Effluenti bovini

CSTR,

Mesofilia 330 30-35 GP IMPIANTO 4

Effluenti bovini +insilati+sottopr.

CSTR,

Mesofilia 999 90-100 PR IMPIANTO 5

Effluenti bovini + +insilati+sottopr

CSTR,

Termofilia 526 65 - 70 GP IMPIANTO 6 Effluenti bovini

CSTR,

Mesofilia 99 45-50

(15)

Attività in scala reale

PIANO DI MONITORAGGIO

Piani di alimentazione (% del peso tal quale in ingresso)

LiqB LetB/SepB Insilati Altro

(%) (%) (%) (%)

Imp. 1 59,1 20,0 20,9 --

Imp. 2 42,1 5,6 38,9 13,4

Imp. 3 77,3 22,7 -- --

Imp. 4 25,5 3,1 63,8 7,7

Imp. 5 30,0 19,7 42,8 7,5

Imp. 6 91,4 8,6 -- --

(16)

Attività in scala reale

PIANO DI MONITORAGGIO

Biomasse campionate

1) Siero di latte. 2)Farina di mais, scarti di caffè. 3)Farina di mais, melasso

Liquame bovino/

Frazione solida da S/L

Letame bovino

Insilati (mais, sorgo, triticale)

Altro (farine o sottopr. )

Digestato tal quale

Digestato solido

Digestato chiarifica

-to

Digestato in stoccaggio

Abbr.

LiqB/Se

pB LetB

InsM/

InsS/

InsT -- Dtq Dsol Dliq Dstoc

IMP. 1 x/x x x/../.. -- x x x x

IMP. 2 x/.. x x/x/.. 1) x x x x

IMP. 3 x/.. x -- -- x x x x

IMP. 4 x x x/x/x 2) x x x x

IMP. 5 x/x x x 3) x x x x

IMP. 6 x/.. x -- -- x x x x

Circa 340 campioni analizzati in totale – 8 sessioni di

campionamento in 10 mesi circa

(17)

Attività in scala reale

CAMPIONAMENTO PER ANALISI MICROBIOLOGICHE - USO CONTENITORI STERILI AD HOC

- CONSEGNA E AVVIO AD ANALISI ENTRO LE 24 ORE

Matrice Modalità prelievo

Insilati vari Carotatura o fresatura parete silos. Paletta igienizzata con flambatore

Liquame Asta lunga + caraffa dedicata, igienizzata con ipoclorito e avvinatura. Prevasca

Letame Paletta igienizzata con flambatore. Platea

Digestato tal quale Asta lunga + caraffa dedicata, igienizzata con ipoclorito e avvinatura. In vasca prox a separatore o da tubaz.

scarico

Digestato solido Paletta igienizzata con flambatore In uscita dal separatore

Digestato

chiarificato Asta lunga + caraffa dedicata, igienizzata con ipoclorito e avvinatura. Da tubo scarico o vasca ad hoc

Digestato

stoccaggio Asta lunga + caraffa dedicata, igienizzata con ipoclorito

e avvinatura.

(18)

Attività in scala reale

PIANO DI MONITORAGGIO

CAMPIONAMENTO PER ANALISI MICROBIOLOGICHE

USO CONTENITORI STERILI AD HOC

(19)

Contenuto di ESCHERICHIA COLI - Log (MPN/g TQ) - nei

DIGESTATI TAL QUALI dei sei impianti - media 8 campioni

IMPIANTO MEDIA Minimo Massimo Dev.st

Impianto 1 2,55 b 1,72 3,84 0,66

Impianto 2 1,07 a 0,95 1,72 0,26

Impianto 3 3,06 bc 1,61 3,79 0,64

Impianto 4 1,16 a 0,95 2,03 0,40

Impianto 5 1,10 a 0,95 2,13 0,41

Impianto 6 3,22 c 0,95 4,08 0,94

Sig. *******

Log (E.Coli) Media Dev.st

PR 2,185 0,972

GP 1,945 1,228

Sig. n.s.

INSILATO Log (E.Coli) Media Dev.st

SI 1,570a 0,871

NO 3,102b 0,801

Sig. *******

Media Minimo Massimo Dev.st

Imp. 1 5,06 bc 4,40 5,89 0,60

Imp. 2 4,65 b 3,99 5,30 0,51

Imp. 3 4,69 b 4,34 5,19 0,26

Imp. 4 4,72 b 3,97 5,38 0,47

Imp. 5 4,11 a 3,48 5,38 0,65

Imp. 6 5,36 c 4,56 5,86 0,44

Signif. **

LIQUAMI

DIGESTATI TAL QUALI

Nessuna differenza tra

aree e tra biomasse IN

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Contenuto di ESCHERICHIA COLI - Log (MPN/g TQ) - nei

DIGESTATI IN STOCCAGGIO dei sei impianti - media 8 campioni

Media Minimo Massimo Dev.st

Impianto 1 2,27 c 1,93 2,97 0,41 Impianto 2 1,79 abc 0,95 4,49 1,31 Impianto 3 1,42 ab 0,95 2,73 0,70 Impianto 4 1,61 abc 0,95 2,50 0,52 Impianto 5 1,08 a 0,95 1,61 0,25 Impianto 6 2,06 bc 0,95 3,02 0,85

Sig. *

Log (E.Coli) Media Dev.st

PR 1,59 0,69

GP 1,79 0,86

Sig. n.s.

INSILATO Log (E.Coli) Media Dev.st

SI 1,68 0,78

NO 1,74 0,82

Sig. n.s.

Esch. coli < 10 ³ MPN/g

tal quale

(21)

Contenuto di ENTEROCOCCHI - Log (MPN/g TQ) - nei DIGESTATI TAL QUALI dei sei impianti - media 8 campioni

LIQUAMI (matrice + contaminata)

DIGESTATI TAL QUALI

Nessuna differenza tra aree e tra biomasse IN

Media Minimo Massimo Dev.st

Impianto 1 4,69 b 4,14 4,98 0,26

Impianto 2 4,26 a 3,35 4,99 0,45

Impianto 3 4,94 b 4,59 5,30 0,24

Impianto 4 4,55 ab 3,68 5,15 0,47

Impianto 5 4,67 b 4,27 5,38 0,40

Impianto 6 4,80 b 4,35 5,11 0,30

Sig. *

MEDIA Minimo Massimo Dev.st

Impianto 1 3,41 b 3,11 4,24 0,33

Impianto 2 3,10 ab 2,30 3,72 0,45

Impianto 3 4,05 c 3,29 4,38 0,33

Impianto 4 2,79 a 1,98 3,26 0,39

Impianto 5 2,71 a 2,19 3,21 0,39

Impianto 6 3,58 bc 1,60 4,38 0,79

Sig. *******

Nessuna differenza tra aree

INSILATO

Media

SI 3,055 a 0,519

NO 3,760 b 0,647

Sig. *******

(22)

Contenuto di ENTEROCOCCHI - Log (MPN/g TQ) - nei DIGESTATI IN STOCCAGGIO dei sei impianti - media 8 campioni

Enterococchi <= 10 ³ MPN/g tal quale

MEDIA Minimo Massimo Dev.st

Impianto 1 2,99 2,51 3,59 0,34 Impianto 2 3,24 0,95 4,81 1,20 Impianto 3 3,19 2,48 3,76 0,46 Impianto 4 2,83 2,24 4,17 0,51 Impianto 5 2,69 2,04 3,32 0,55 Impianto 6 2,59 1,61 4,05 0,70

Sig. n.s.

Media

PR 2,95 0,48

GP 2,87 0,80

Sig. n.s.

INSILATO

Media

SI 2,91 0,681

NO 2,89 0,648

Sig. n.s.

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Attività in scala reale

SALMONELLA. Campioni positivi sul totale analizzato

6 campioni positivi su 335 campioni effettuati nell’arco di 10 mesi (da maggio ‘14 a febbraio ’15)

LiqB

LetB/Sep

B InsVari SotPr Dtq Dliq Dsol Dstoc

IMP. 1 1/8 0/16 0/8 -- 0/9 0/8 0/8 0/8

IMP. 2 1/8 0/8 0/10 0/3 0/8 0/5 0/5 0/7

IMP. 3 0/7 0/8 -- -- 1/8 1/8 1/8 0/8

IMP. 4 0/8 0/6 0/12 0/3 0/8 0/8 0/7 0/12

IMP. 5 0/7 0/9 0/9 0/6 0/8 0/6 0/6 0/8

IMP. 6 0/8 0/8 -- -- 0/9 1/5 0/8 0/8

Totale 2/46 0/55 0/39 0/12 1/50 2/40 1/42 0/51

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PIANO DI MONITORAGGIO IN SCALA REALE

CRITICITA’ INCONTRATE

 CAMPIONAMENTO LIQUAME BOVINO PER PUNTO DI PRELIEVO, MANCATA MISCELAZIONE, TRASPORTO CON CARROBOTTE

 TUBAZIONI COMUNI AL TRASPORTO EFFLUENTI IN INGRESSO DIGESTATO IN USCITA

 CAMPIONAMENTO DIGESTATO IN STOCCAGGIO PER DIFFICOLTA’ DI ACCESSO, PER COMMISTIONE CON DIGESTATO «FRESCO» , PER SVUOTAMENTO

PERIODICO E/O MANCATA O SCARSA MISCELAZIONE

(25)

CONSIDERAZIONI FINALI – 1

 SCONTATA ELEVATA CONTAMINAZIONE EFFLUENTI ZOOTECNICI (non per Salmonella)

 INSILATI E ALTRI SOTTOPRODOTTI OCCASIONALMENTE «CONTAMINATI»

 PUNTO E MODALITA’ DI PRELIEVO ELEMENTI CRITICI AI FINI DEL RISULTATO FINALE

 RISCONTRATO CHIARO MIGLIORAMENTO DELLO STATO IGIENICO-SANITARIO DEL DIGESTATO RISPETTO AL LIVELLO DI CONTAMINAZIONE

INIZIALE IN SCALA REALE IN TUTTI GLI IMPIANTI.

(26)

CONSIDERAZIONI FINALI – 2

 LO STOCCAGGIO MIGLIORA ULTERIORMENTE LO STATO IGIENICO-SANITARIO DEL DIGESTATO

 Confermato a livello sperimentale ABBATTIMENTO SIGNIFICATIVO DI ESCHERICHIA COLI E DI

ENTEROCOCCHI in condizioni mesofile (-2 ordini di grandezza)

 Escherichia coli nei DIGESTATI STOCCATI spesso <

o ~ 1.000 MPN/g tq

 Enterococchi nei DIGESTATI STOCCATI spesso 

1.000 MPN/g

(27)

Convegno finale

Biogas, aspetti igienico-sanitari e prodotti DOP

Giovedì 22 ottobre 2015 Centro Internazionale Loris Malaguzzi Via Bligny, 1/4 - 42124 Reggio Emilia