risultati preliminari di test

(1)

BIOWASTE

Sessione tecnica:

IL BIORIFIUTO

Rimini, 6 novembre 2014

Digestione anaerobica e aspetti igienico-sanitari:

risultati preliminari di test in impianto sperimentale

in continuo

L.Rossi, S. Piccinini, M. Soldano Centro Ricerche Produzioni Animali – CRPA

Comitato Tecnico CIC

(2)

Digestione anaerobica e aspetti igienico-sanitari:

risultati preliminari di test in impianto sperimentale in continuo

IL CONTESTO DI RIFERIMENTO

 AMPIA DIFFUSIONE DI IMPIANTI DI BIOGAS AGRO- ZOOTECNICI (oltre 1.000 impianti..)

 USO AGRONOMICO DEL DIGESTATO PRATICA PIU’ DIFFUSA

 PREVALENTE DIGESTIONE ANAEROBICA IN MESOFILIA

QUESITI:

 Il digestato può presentare uno stato igienico-sanitario peggiore di quello posseduto dalle biomasse in ingresso?

 L’uso agronomico dei digestati contribuisce ad un aumento della contaminazione ambientale da parte dei Clostridi?

 Ci possono essere fenomeni di ACCUMULO di SPORE di

Clostridium nel digestato e con il suo uso agronomico?

(3)

Uso agronomico digestati/effluenti e rischio igienico-sanitario

Controlli di tipo sanitario = determinazione dei cosiddetti “microrganismi indicatori di contaminazione”

Ricerca di «microrganismi patogeni» praticamente NON FATTIBILE:

1) troppi i microrganismi patogeni da ricercare

2) l’assenza dimostrata di un patogeno non dà la certezza dell’assenza di altri patogeni;

3) non esistono metodiche atte al rilevamento di tutti i potenziali patogeni e anche quelle indirizzate ai microrganismi enterici, i più comunemente ricercati, sono complicate e poco sensibili.

4) i microrganismi patogeni, tranne alcuni casi, hanno uno scarsissimo grado di adattabilità all’ambiente esterno (esiti negativi nella loro ricerca, anche in casi di inquinamento recente o in atto).

ESSENZIALE APPROCCIO CORRETTO

(da Rapporto dell’Istituto Superiore di Sanità “Clostridium perfringens come indicatore di

contaminazione ambientale e suo significato sanitario” Rapporti ISTISAN 02/8).

(4)

Uso agronomico digestati/effluenti e rischio igienico-sanitario

PIANO DI CAMPIONAMENTO ADEGUATO E RIPETUTO NEL TEMPO per disporre di campioni EFFETTIVAMENTE RAPPRESENTATIVI

dell’universo che devono rappresentare in scala reale (migliaia di metri cubi solitamente).

I motivi sono diversi:

- la carica microbica delle biomasse giornalmente caricate può essere molto variabile o addirittura non sempre presente;

- la flora patogena eventualmente presente non è distribuita in modo omogeneo nella massa in digestione.

ESSENZIALE APPROCCIO CORRETTO

(5)

Progetto CRPA-2013

«Biogas_micotossine_clostridi»

•«Effetti della digestione anaerobica sulla presenza di micotossine, clostridi e altri microrganismi indicatori dello stato igienico-sanitario del digestato»

Finanziamento: Regione EMILIA-ROMAGNA Cofinanziamento: CIB Consorzio Italiano Biogas Durata: 01/09/2013 – 31/08/2015

OBIETTIVI

Effetti della digestione anaerobica in mesofilia su:

 stato igienico-sanitario (microrganismi indicatori) ^(Azione

2)

 contenuto di spore di CLOSTRIDIUM ^{(Azione 2)}

 persistenza della contaminazione da MICOTOSSINE

(Azioni 3 e 4)

(6)

SCELTA DEI «MICRORGANISMI INDCATORI»

QUALI?

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)

(7)

Sistema costituito da due moduli, ognuno dei quali prevede:

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

- bagno termostato ad acqua in acciaio inox

- 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.

L’IMPIANTO SPERIMENTALE UTILIZZATO

EV

Carico

Scarico

Sensori

pressione

(8)

Azione 2 – TESI A CONFRONTO

TESI 1 TESI 2 TESI 3

Ciclo 1

Liquame bovino

(area Parmigiano-Reggiano)

Liquame bovino + Insilato mais

Liquame bovino + Insilato mais + polpe

bietola

Ciclo 2

Liquame bovino

(area Parmigiano-Reggiano)

Liquame bovino + Insilato mais

Liquame bovino + Insilato mais + polpe

bietola

Ciclo 3

Liquame bovino

(area Parmigiano-Reggiano)

Liquame bovino + Insilato mais

Liquame bovino + Insilato mais + polpe

bietola

Tesi - Matrici

Rapporto in peso tal quale [% miscela]

Rapporto in peso Solidi Volatili

[% miscela]

Tempo di ritenzione (HRT)

[d]

Carico org.

vol. (COV) [kg SV/m

³

/d]

Liquame bovino 100 100 30 2,2

Liquame bovino:silomais 90 : 10 62 : 38 50 2,0

Liq.bov.:silomais: polpe

bietola 80 : 15 : 5 43 : 45 : 12 50 2,4

(9)

Matrici impiegate

Matrice

pH Solidi Totali [g/kg tq]

Solidi Volatili

[-] [g/kg tq] [% ST]

Liquame bovino (n=15) MEDIA 7,3 69,4 55,6 80,1%

Dev.std. 0,2 6,1 5,7 2,04%

Silomais (n=7) MEDIA 3,8 332,2 316,0 95,1%

Dev.std. 0,0 18,0 18,2 0,38%

Polpe bietola insilate (n=3) MEDIA 3,7 227,9 217,3 95,3%

Dev.std. 0,2 13,5 13,8 0,42%

ESCHERICHIA COLI LIQUAME BOVINO (log ₁₀ MPN/g tq) 1° ciclo 2° ciclo

1 4,89 5,32

2 4,80 5,24

3 4,99 5,09

4 -- 5,38

SALMONELLA ASSENTE IN TUTTI I CAMPIONI

ESCHERICHIA COLI < 10

in SILOMAIS (2/3) e POLPE BIETOLA (3/3)

ESCHERICHIA COLI = 3,33 log ₁₀ MPN/g tq

in 1 camp. SILOMAIS

(10)

RISULTATI : RESE IN BIOGAS/BIOMETANO

Tesi – Miscela Resa in BIOGAS [Nm ³ /t SV]

Resa in METANO [Nm ³ /t SV]

Resa in BIOGAS [Nm ³ /m ³ **dig. * g]**

CH ₄ nel biogas

[%]

Liquame bovino – 1° ciclo 266,7 146,9 ^0,90 ^55,1

Liquame bovino – 2° ciclo 327,3 185,7 ^1,11 ^56,7

LB + SM – 1° ciclo 403,5 221,1 ^1,19 ^54,8

LB + SM – 2° ciclo 420,7 228,1 ^1,26 ^54,2

LB + SM + PB – 1° ciclo 397,7 217,1 ^1,50 ^54,6

LB + SM + PB – 2° ciclo 449,8 241,2 ^1,60 ^53,6

(11)

RISULTATI : RESE IN BIOGAS/BIOMETANO

(12)

RISULTATI - 1° e 2° ciclo

1° CICLO - Escherichia coli nei digestati estratti

settimanalmente

(13)

RISULTATI - 1° e 2° ciclo

2° CICLO - Escherichia coli nei digestati estratti

settimanalmente

(14)

MICRORGANISMI INDICATORI: ALTRI?

.

EFSA Panel on Biological Hazards (BIOHAZ) «Statement on technical assistance related to the EFSA opinion on transformation of Animal By-Product into biogas and compost» - EFSA Journal 2009: 7(11):1370

«Considerando che digestato e compost sono destinati al suolo, che il suolo contiene naturalmente batteri e spore e che Clostridium perfringens è ubiquitario, the BIOHAZ

Panel conclude che l’assenza di Clostridium perfringens

non è necessaria».

(15)

CONCLUSIONI

 I risultati parziali del progetto indicano che la digestione anaerobica in mesofilia migliora lo stato igienico-sanitario presentato dalle biomasse in ingresso

 In mesofilia, i principali fattori responsabili della riduzione della vitalità dei batteri enterici sono la competizione

microbica e un buon livello di stabilizzazione della matrice trattata.

 I risultati a oggi ottenuti sono in perfetta linea con quanto già evidenziato da studi precedenti

risultati preliminari di test

BIOWASTE

Sessione tecnica:

IL BIORIFIUTO

Rimini, 6 novembre 2014

Digestione anaerobica e aspetti igienico-sanitari:

risultati preliminari di test in impianto sperimentale

in continuo

L.Rossi, S. Piccinini, M. Soldano Centro Ricerche Produzioni Animali – CRPA

Comitato Tecnico CIC

IL CONTESTO DI RIFERIMENTO

 AMPIA DIFFUSIONE DI IMPIANTI DI BIOGAS AGRO- ZOOTECNICI (oltre 1.000 impianti..)

 USO AGRONOMICO DEL DIGESTATO PRATICA PIU’ DIFFUSA

 PREVALENTE DIGESTIONE ANAEROBICA IN MESOFILIA

QUESITI:

 Il digestato può presentare uno stato igienico-sanitario peggiore di quello posseduto dalle biomasse in ingresso?

 L’uso agronomico dei digestati contribuisce ad un aumento della contaminazione ambientale da parte dei Clostridi?

 Ci possono essere fenomeni di ACCUMULO di SPORE di

Clostridium nel digestato e con il suo uso agronomico?

Uso agronomico digestati/effluenti e rischio igienico-sanitario

Controlli di tipo sanitario = determinazione dei cosiddetti “microrganismi indicatori di contaminazione”

Ricerca di «microrganismi patogeni» praticamente NON FATTIBILE:

1) troppi i microrganismi patogeni da ricercare

2) l’assenza dimostrata di un patogeno non dà la certezza dell’assenza di altri patogeni;

3) non esistono metodiche atte al rilevamento di tutti i potenziali patogeni e anche quelle indirizzate ai microrganismi enterici, i più comunemente ricercati, sono complicate e poco sensibili.

4) i microrganismi patogeni, tranne alcuni casi, hanno uno scarsissimo grado di adattabilità all’ambiente esterno (esiti negativi nella loro ricerca, anche in casi di inquinamento recente o in atto).

ESSENZIALE APPROCCIO CORRETTO

(da Rapporto dell’Istituto Superiore di Sanità “Clostridium perfringens come indicatore di

contaminazione ambientale e suo significato sanitario” Rapporti ISTISAN 02/8).

Uso agronomico digestati/effluenti e rischio igienico-sanitario

PIANO DI CAMPIONAMENTO ADEGUATO E RIPETUTO NEL TEMPO per disporre di campioni EFFETTIVAMENTE RAPPRESENTATIVI

dell’universo che devono rappresentare in scala reale (migliaia di metri cubi solitamente).

I motivi sono diversi:

- la carica microbica delle biomasse giornalmente caricate può essere molto variabile o addirittura non sempre presente;

- la flora patogena eventualmente presente non è distribuita in modo omogeneo nella massa in digestione.

ESSENZIALE APPROCCIO CORRETTO

Progetto CRPA-2013

«Biogas_micotossine_clostridi»

•«Effetti della digestione anaerobica sulla presenza di micotossine, clostridi e altri microrganismi indicatori dello stato igienico-sanitario del digestato»

Finanziamento: Regione EMILIA-ROMAGNA Cofinanziamento: CIB Consorzio Italiano Biogas Durata: 01/09/2013 – 31/08/2015

OBIETTIVI

Effetti della digestione anaerobica in mesofilia su:

 stato igienico-sanitario (microrganismi indicatori) (Azione

2)

 contenuto di spore di CLOSTRIDIUM (Azione 2)

 persistenza della contaminazione da MICOTOSSINE

(Azioni 3 e 4)

SCELTA DEI «MICRORGANISMI INDCATORI»

QUALI?

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)

 stato igienico-sanitario (microrganismi indicatori) ^(Azione

 contenuto di spore di CLOSTRIDIUM ^{(Azione 2)}

ESCHERICHIA COLI LIQUAME BOVINO (log ₁₀ MPN/g tq) 1° ciclo 2° ciclo

ESCHERICHIA COLI = 3,33 log ₁₀ MPN/g tq

Tesi – Miscela Resa in BIOGAS [Nm ³ /t SV]