Seminario tecnico
Allevamento suinicolo sostenibile
Monticelli Terme (PR), 9 settembre 2015
Fertilizzazione con digestato da effluenti suini: aspetti agronomici ed igienico sanitari
Lorella Rossi, Centro Ricerche Produzioni Animali –
CRPA Reggio Emilia
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
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
Criticità della progettazione: bilancio termico
(nelle condizioni critiche)Ceneri 4 kg
SVtot 40 kg
H2O 956 kg
Liquame suino 1000 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
IL POTENZIALE METANIGENO EFFETTIVO
Laboratorio biogas CRPA - Test BMP statico
A norma UNI EN ISO 11734:2004
Producibilità metano – TEST BMP statico
Sostanza secca
Solidi
volatili BIOGAS METANO
(%) (%ST) (Nm3/t SV) (%) (Nm3/t SV) (Nm3/t tq)
Liquame suino MEDIA 5,1 76,2 484,7 65,91 320,2 15,0
(18 camp.) Dev. St. 1,7 5,8 74,3 3,96 58,4 7,9
C.V. (%) 33,4 7,6 15,3 6,01 18,2 52,7
Letame suino MEDIA 24,46 85,05 475,3 54,59 259,4 53,6
(24 camp.) Dev. St. 5,13 1,70 54,59 1,93 30,90 11,19
C.V. (%) 21,0 2,0 11,5 3,5 11,9 20,9
Ottime rese del liquame suino «fresco»
TEST BMP condotti su liquami suini e letame suino prelevati
durante i due cicli di prova nei box con paglia
Producibilità metano – TEST BMP statico
ST (%) SV (% ST)
Biogas (Nm3/tSV)
CH4 (Nm3/tSV)
CH4 (Nm3/t tq) Liq. suino "medio" 3,97 69,08 417,9 285,6 7,88 Liq. suino "fresco" 5,08 76,22 484,7 320,2 14,95 Lettiera suina "fresca" 24,46 85,05 475,3 259,4 53,58
TEST IN CONTINUO IN MESOFILIA
TESI 1 TESI 2 TESI 3
Ciclo 1
Liquame suino Liquame suino + Letame suino
Liquame suino + Insilato mais
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/m3/d]
Liquame suino 100 100 30 1,75
Liquame suino+letame suino 80 : 20 51 : 49 50 1,83
Liquame suino+silomais 70 : 30 26 : 74 50 2,97
RESE ENERGETICHE DEL TUTTO IN LINEA CON I
VALORI OTTENUTI DAI TEST IN BATCH
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
IL DIGESTATO DI ORIGINE SUINICOLA
LS - Dtq LS+LT-Dtq LS+SM-Dtq
pH -- 7,64 7,87 7,67
ST [%] 3,1 6,2 5,1
SV [% ST] 70,7 73,4 76,8
NTK [kg/t] 3,97 5,91 4,24
[% ST] 12,7 9,5 8,3
N-NH4+ [kg/t] 2,74 3,24 2,69
[% NTK] 69,1 54,7 63,4
Ptot [kg/t] 0,95 1,51 0,92
[% ST] 3,0 2,4 1,8
K [kg/t] 1,76 3,06 2,34
[%ST] 5,62 4,94 4,60
DIGESTATO DI ORIGINE SUINICOLA
LS - Dtq LS+LT-Dtq
pH -- 7,64 7,87
ST [%] 3,1 6,2
SV [% ST] 70,7 73,4
NTK [kg/t] 3,97 5,91
[% ST] 12,7 9,5
Norg. [kg/t] 1,2 2,7
N-NH4+ [kg/t] 2,74 3,24
[% NTK] 69,1 54,7
Ptot [kg/t] 0,95 1,51
[% ST] 3,0 2,4
K [kg/t] 1,76 3,06
[%ST] 5,62 4,94
IL DIGESTATO DI ORIGINE SUINICOLA
Digestato da liquami e letame suino e frazioni da S/L
(prove di laboratorio)
IL DIGESTATO DI ORIGINE SUINICOLA
Ripartizione dell’AZOTO
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»
DIGESTATI AGRO-ZOOTECNICI E ASPETTI IGIENICO- SANITARI: IL CONTESTO DI RIFERIMENTO
AMPIA DIFFUSIONE DI IMPIANTI DI BIOGAS AGRO- ZOOTECNICI (oltre 1.300 impianti..)
USO AGRONOMICO DEL DIGESTATO PRATICA PIU’ DIFFUSA
PREVALENTE DIGESTIONE ANAEROBICA IN MESOFILIA
QUESITO DI BASE:
Il digestato può presentare uno stato igienico-sanitario peggiore di quello posseduto dalle biomasse in ingresso?
Uso agronomico digestati 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
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
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)
«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
(molto diffuso, poco sensibile ai trattamenti).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.). Metodica
meno «precisa»
LO STATO IGIENICO SANITARIO DEI DIGESTATI DI
ORIGINE SUINICOLA
LO STATO IGIENICO SANITARIO DEI DIGESTATI DI ORIGINE SUINICOLA
SALMONELLA
(presenza in 25 g tq/totale campioni)
Liquame suino
0/6
Letame suino
0/3
Silomais
0/3
LS-Dtq
0/10
LS+LT-Dtq
0/10
LS+SM-Dtq
0/10
Salmonella: nessun campione è risultato positivo
CONCLUSIONI
Nell’allevamento a ingrasso la conversione parziale a lettiera può rendere sostenibile l’avvio a DA di tutti gli effluenti (almeno sino a 50 kg)
Digestato suinicolo e sue frazioni da S/L hanno potere fertilizzante che merita adeguata valorizzazione
agronomica
Digestato da effluenti suinicoli presenta stato igienico
sanitario migliore rispetto agli effluenti in ingresso, anche in condizioni mesofile.
I risultati a oggi ottenuti sono in perfetta linea con quanto
già evidenziato da studi precedenti
Seminario tecnico
Allevamento suinicolo sostenibile
Monticelli Terme (PR), 9 settembre 2015
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