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

Matrici N° Analisi

imput Liquame bovino 4

Letame bovino 2

Insilato di loietto 1

Insilato di mais 2

Insilato di sorgo 1

Insilato di triticale 1

output 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

102 vitelle 6- 12 mesi

102 vitelle <12 mesi

60 torelli 1-2 anni

85 vitelli 6-12 mesi

105 vitelli < 6mesi

Liquame bovino

Letame bovino

Quantitativo giornaliero (q.li)

300 200

Quantitativo annuo (t.)

~ 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) 300 ÷450

Quantitativo annuo (t.) 11.000 ÷16.500

Risultati analisi compiute sugli insilati utilizzati per l’alimentazione dell’impianto di Candiolo (TO)

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

L’alimentazione dell’impianto

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 solida

Frazione 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

Digerito dopo stoccaggio di 120 gg.

set.08 gen.09 Valori espressi sulla sostanza secca Valori espressi sulla sostanza secca

Parametro

(5,64%ss) (4,700%ss) Solidi volatili (%) 73,76 70,64 pH 7,62 7,91 Ceneri (%) 26,24 29,36 C org. (%) 38,12 43,81 N org. (%) 3,24 4,15 C/N 6,68 6,22 Sostanza Organica(%) 73,76 70,64 Cond. Elettr. (μS/cm) 14.400 14.250 N totale(%) 5,71 7,04 N amm (%) 2,46 2,89 P totale (%) 2,48 2,81 P2O5 (%) 5,48 6,21 K tot (%) 5,78 6,81 K2O (%) 6,94 8,17 Ca (%) 1,88 2,09 Mg (%) 1,06 1,04

Mg/K 0,19 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

franco.parola@coldiretti,it