Caratterizzazione agronomica ed igienico-sanitaria dei prodotti
ottenuti dalla co-digestione dei reflui zootecnici e
prodotti /sottoprodotti agricoli per la produzione di biogas
Coordinamento della ricerca Franco Parola*
Responsabile scientifico Elisabetta Carraro**
Coordinamento tecnico Alberto Turletti***
Hanno Collaborato Silvia Bonetta**
Elisa Ferretti**
Giuseppe Zicari**
Federica Scaperrotta*
Aldo Brustolon*
*Impresa Verde Cuneo Coldiretti
**Università del Piemonte Orientale
***Regione Piemonte
2007 indagine FERTIBIO: in Piemonte risultavano attivi 3 impianti
progettati per l’utilizzo di reflui zootecnici e biomassa agricola dei
quali: uno in provincia di AL, uno in provincia di CN ed uno in fase
di costruzione avanzata in provincia di TO
2010 (Balsari et al. 2010): in Piemonte sono in funzione 10 impianti,
28 sono stati autorizzati e 17 sono in fase di autorizzazione
2010 (Fabbri et al 2010): in Pianura Padana si è passati dal 2007 al
2010 da 154 a 273 impianti funzionanti per una potenza complessiva
di 140 MWel
Gli impianti oggetto di monitoraggio
Società Cooperativa “La Speranza” Candiolo TO
•Potenza installata: 1MWel
•Regime termico biodigestori: mesofilia (~ 40°C)
•Alimentazione dell’impianto: reflui zootecnici e biomassa agricola (insilati
di graminacee)
•HRT: 100 gg. circa
•n. 1 digestore primario (6.000 m³) n. 1 post fermentatore (6.600 m³)
•Periodo di monitoraggio: settembre 2008 – ottobre 2009
•Matrici analizzate: tutti i prodotti utilizzati per l’alimentazione
dell’impianto, il materiale digerito in uscita dall’impianto, la frazione solida
e la frazione liquida del prodotto digerito, la frazione liquida dopo
stoccaggio di 120gg.
Società Agrienergia Valle Pesio Chiusa Pesio (CN)
•Potenza installata 1MWel
•Regime termico biodigestori: mesofilia (~ 38°C)
•Alimentazione dell’impianto: reflui zootecnici e biomassa agricola
(insilati di graminacee)
•HRT: 60-70 gg. circa
•N. 4 digestori in parallelo
•Periodo di monitoraggio: febbraio 2009 – dicembre 2010
•Matrici analizzate: materiale digerito in uscita dall’impianto
Le analisi eseguite
Tutti i prodotti utilizzati per l’alimentazione dell’impianto di Candiolo sono
stati sottoposti ad analisi. Nello stesso impianto sono stati analizzati sia il
digestato (campionamento mensile) che i suoi prodotti derivati dalla
separazione della frazione solida e liquida.
La frazione liquida è stata sottoposta a “stoccaggio” di 120 gg e quindi
nuovamente analizzata.
Nell’impianto di Chiusa Pesio le analisi sono state compiute solo sul digerito
(campionamento bimestrale).
ANALISI CHIMICHE
Solidi totali, Solidi volatili, pH, Umidità, Ceneri, C organico, Sostanza
organica normale, N totale, N organico, N ammoniacale, N nitrico,
Rapporto C/N, P totale (P2O5), K totale (K2O), Mg, rapporto Mg/K, Ca
totale, Conducibilità elettrica, Capacità di scambio cationico
ANALISI DEI METALLI
Ni, Cd, Pb, Hg, Zn, Cu, Fe
ANALISI
MICROBIOLOGICHE
Indicatori: carico mesofilo aerobico, E.coli, Enterococchi fecali,
Enterobacteriaceae, Clostridium perfringens, uova di elminti
Patogeni: Salmonella spp., E. coli O157, Yersinia spp., Listeria spp.,
Campylobacter spp., Cryptosporidium
ANALISI
AGRONOMICHE
Test di germinazione e di allungamento radicale, analisi in vaso
imput
output
Matrici
N° Analisi
Liquame bovino
4
Letame bovino
2
Insilato di loietto
1
Insilato di mais
2
Insilato di sorgo
1
Insilato di triticale
1
Digerito Candiolo TO
12
Digerito Chiusa Pesio CN
6
Frazione solida
5
Frazione liquida
3
Frazione liquida dopo 120gg
2
Totale analisi
39
I reflui zootecnici utilizzati per l’alimentazione dell’impianto di
Candiolo TO
Consistenza allevamento:
520 vacche da latte Frisone
200 manze 1-2 anni
Liquame
bovino
102 vitelle 6- 12 mesi
102 vitelle <12 mesi
60 torelli 1-2 anni
85 vitelli 6-12 mesi
105 vitelli < 6mesi
Quantitativo
giornaliero (q.li)
Quantitativo
annuo (t.)
Letame
bovino
300
200
~ 11.000
~ 7.300
Risultati analisi compiute sui reflui zootecnici utilizzati per
l’alimentazione dell’impianto di Candiolo (TO)
La biomassa utilizzata per l’alimentazione dell’impianto di Candiolo
TO
S.A.U 104 ha in proprietà
156 ha in affitto
113 ha in asservimento
Insilati
Quantitativo giornaliero (q.li)
Quantitativo annuo (t.)
300 ÷450
11.000 ÷16.500
Risultati analisi compiute sugli insilati utilizzati per
l’alimentazione dell’impianto di Candiolo (TO)
L’alimentazione dell’impianto
Biomassa
(q.li)
giornaliero
(t.)
annuo
Incidenza % dei SV
di ciascuna matrice
sul totale
Insilati di graminacee
390
14.235
70
Letame
200
7.300
8
Liquame
300
10.950
20
Frazione solida del
digerito
50
1.825
2
Energia elettrica prodotta dal letame
~
940.000 kwh/anno pari a ~ 11,5%
Energia elettrica prodotta dal liquame ~ 1.000.000 kwh/anno pari a ~ 12,3%
Energia elettrica prodotta dagli insilati ~ 6.220.000 Kwh/anno pari a ~ 76,2%
_____________________________________________________________
TOTALE
~ 8.160.000 Kwh/anno
Analisi chimiche del prodotto in uscita (digestato)
Chiusa Pesio (CN)
Candiolo (TO)
Il contenuto medio di azoto ammoniacale nel prodotto derivante
dalla codigestione è risultato essere pari al 2,5% per l’impianto di
Candiolo ed all’1,7% per quello di Chiusa Pesio, rappresentanti
rispettivamente il 41% ed il 25% dell’N tot
Il contenuto medio in S.V. è risultato sensibilmente più alto di
quanto atteso (particolarmente per l’impianto di Chiusa Pesio)
attestandosi su valori del 4,11% nell’impianto di Candiolo
(71,23% sulla s.s) e del 7,15% in quello di Chiusa Pesio
(79,27% sulla s.s.)
Caratteristiche chimiche della frazione palabile e chiarificata ottenuta
dal digestato dopo separazione solido/liquido
Frazione Frazione
solida
liquida
Azoto
amm.
0,38
2,83
Azoto
organico
1,99
3,76
Azoto tot 2,36
6,59
Confronto frazione chiarificata subito dopo separazione e la stessa
dopo stoccaggio di 120 gg.
Digerito (prelievo eseguito
all’uscita dell’impianto
Parametro
Solidi volatili (%)
pH
Ceneri (%)
C org. (%)
N org. (%)
C/N
Sostanza Organica(%)
Cond. Elettr. (μS/cm)
N totale(%)
N amm (%)
P totale (%)
P2O5 (%)
K tot (%)
K2O (%)
Ca (%)
Mg (%)
Mg/K
set.08
Valori espressi sulla sostanza secca
(5,64%ss)
73,76
7,62
26,24
38,12
3,24
6,68
73,76
14.400
5,71
2,46
2,48
5,48
5,78
6,94
1,88
1,06
0,19
Digerito dopo stoccaggio di
120 gg.
gen.09
Valori espressi sulla sostanza secca
(4,700%ss)
70,64
7,91
29,36
43,81
4,15
6,22
70,64
14.250
7,04
2,89
2,81
6,21
6,81
8,17
2,09
1,04
0,15
Conclusioni
1) Il prodotto derivante dalla digestione anaerobica (digerito) ha
dimostrato di possedere caratteristiche chimiche equivalenti
sotto un profilo agronomico a quelle di un liquame tanto da
suggerirne un utilizzo sostanzialmente analogo.
Il contenuto in azoto ammoniacale relativamente elevato
suggerisce la necessità, onde evitare perdite per la
volatizzazione, di distribuire tale refluo quanto più possibile in
epoche prossime a quelle di utilizzo da parte delle colture e di
provvedere ad un rapido interramento dopo la sua distribuzione.
2) Il processo di “demolizione” della S.O. con progressiva
formazione di azoto ammoniacale avviene in misura variabile
in funzione di alcuni parametri (prodotti utilizzati per
l’alimentazione, HRT, efficienza complessiva del processo).
I valori registrati (%NH4/Ntot ~ 40% per l’impianto di Candiolo
e ~ 24% per l’impianto di Chiusa Pesio) si sono dimostrati
mediamente inferiori a quelli spesso citati in letteratura.
3) Il processo di separazione solido/liquido comporta una
concentrazione dell’azoto ammoniacale e dei sali solubili nella
frazione chiarificata e dell’azoto organico in quella palabile.
Nella frazione solida l’azoto ammoniacale costituisce il 16% di
quello totale, nella frazione chiarificata il 43%.
Consegue che le caratteristiche chimiche dei due “prodotti” risultano
differenti per quanto riguarda gli effetti sulle colture, comportandosi:
la frazione liquida come un concime azotato ad effetto più o meno
rapido, quella palabile come un ammendante organico.
4)
Il contenuto in S.V. della frazione palabile risulta piuttosto elevato
(circa l’87% dei S.T.)
ringraziamenti:
•
per la collaborazione ed i suggerimenti il Dip. di Ec. e
Ing. Agr. , For. E Amb. Dell’Univeristà di Torino
•
per la disponibilità e fattiva collaborazione la Soc. Coop.
Speranza di Candiolo e la Soc. Agrienergia Valle Pesio
•
tutti voi per l’attenzione
[email protected],it
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presentazione Parola