I substrati per la digestione I substrati per la digestione anaerobica: effluenti zootecnici, anaerobica: effluenti zootecnici,

sottoprodotti agro-industriali e colture sottoprodotti agro-industriali e colture dedicatededicate

Lorella ROSSICentro Ricerche Produzioni Animali - RE

BIOMASSE AVVIABILI A BIOGASBIOMASSE AVVIABILI A BIOGAS

BIOMASSE DI SCARTO

BIOMASSE DEDICATE

RESE ENERGETICHE ELEVATE E CERTE COSTO DI PRODUZIONE

RESE VARIABILI, DA VALUTARE COSTO DI APPROVVIGIONAMENTO NULLO (o comunque minimo)

Biogas da colture energetiche: Biogas da colture energetiche: quali?quali?

–Mais–Sorghi da biomassa

– zuccherino, da foraggio Triticale–Frumento–Loiessa

Colture primaverili estive

Colture invernali

Bietola da zucchero ?

Biogas da colture energeticheBiogas da colture energeticheLa catena di produzione del metano dalla digestione anaerobica delle biomasse agricole

COLTIVAZIONEColtura

energetica

Raccoltacondizionamento

S toccaggio(ins ilamento)

Produzionebiogas

S eparazione solido-liquido

S toccaggio frazioni diges tato

•Produzione di metano per ettaro•Costo di produzione della coltura/metano•Epoca di raccolta ottimale•Umidità

CH4

•Epoca ottimale•Umidità•Meccanizzazione•Dimensioni trinciato

•Umidità ottimale•Rapporto zuccheri/proteine•Potere tampone•Caratteristiche silos

Colture energetiche: il MAISColture energetiche: il MAIS

PIANTA ENERGETICA PER ECCELLENZA (C4)

ELEVATA PRODUZIONE PER ETTARO (45-75 t/ha)

STABILITA' PRODUTTIVA

ESENTE DA PROBLEMI DI RISTOPPIO

TECNICA DI COLTIVAZIONE CONSOLIDATA

PIANTA A RAPIDO MIGLIORAMENTO GENETICO

ELEVATA MECCANIZZAZIONE

NECESSITA' IRRIGUE ELEVATE

Colture energetiche: il SORGO Colture energetiche: il SORGO rispetto al MAISrispetto al MAIS

PIANTA ENERGETICA (C4), CON BUON SVILUPPO RADICALE

MINORE PRODUZIONE PER ETTARO DI SV, coltura più depauperante

ELEVATA RESISTENZA A CARENZE IRRIGUE ma produzione minore a parità di condizioni

MIGLIORAMENTO GENETICO PIU' LENTO DEL MAIS

CONTENUTO IDRICO PIU' ELEVATO

Colture dedicate: caratteristiche chimicheColture dedicate: caratteristiche chimicheDenominazione: Mais insilato Sorgo insilato Frumento insilato

Breve descrizione Mais raccolto a maturazione

cerosa Sorgo zuccherino raccolto a

maturazione cerosa e insilato

Frumento raccolto a maturazione lattea/cerosa

insilato

Unità di misura

Valore medio Intervallo

Valore medio Intervallo

Valore medio Intervallo

pH 3,7 3,5 – 4,5 4,9 4,0 – 6,5 3,9 3,7 – 4,0

ST (%) 33 28 – 40 29 18 – 37 31,5 25 – 37

SV (% ST) 94 91 – 95 91 89 – 93 91,7 91 – 93

(g/kg) 310 265 – 390 265 170 – 340 290 225 – 340

TOC (% ST) 46 45 – 47 45 40 – 48 46 44 - 48

COD (mg/l) -- -- -- -- -- --

NTK (% ST) 1,5 1,3 – 1,7 1,6 1,4 – 1,9 1,7 1,6 – 1,9

(mg/kg) 4800 3950 – 5900 4650 2720 – 6650 5300 4780-5800

Colture energetiche: rese in biogasColture energetiche: rese in biogasDenominazione: MAIS INSILATO SORGO INSILATO ALTRI CEREALI

Breve descrizione Mais raccolto a

maturazione cerosa

Sorgo zuccherino raccolto a

maturazione cerosa e insilato

Raccolta a maturazione

lattea/cerosa e insilato

Produzione biogas (Nm3/kg SV) 0,55 - 0,70 0,55 - 0,70 0,55 - 0,65

Metano – CH4 (% biogas) 50 - 55 50 - 55 50 - 55

Periodo di disponibilità e diffusione sul territorio

Il mais ceroso si raccoglie da agosto a ottobre e si conserva per tutto l’anno

mediante insilamento

Il sorgo ceroso si raccoglie da agosto a

ottobre e si conserva per tutto l’anno mediante

insilamento

I cereali da insilare si raccolgono in maggio-giugno e si conservano

per tutto l’anno mediante insilamento

REQUISITI DI UN SUBSTRATO DA INVIARE A DIGESTIONE

ANAEROBICA

DOTAZIONE DI “SOSTANZA ORGANICA”

H2O

SOSTANZA SECCA

1000 kg di TAL QUALE

SOLIDI VOLATILI

CENERI

??? kg di SOSTANZA ORGANICA

QUALITA’ DELLA “SOSTANZA ORGANICA”

• CARATTERIZZAZIONE CHIMICO FISICA ADEGUATA (analisi elementare, presenza frazioni fibrose, ..)

• TEST BMP IN BATCH• TEST IN CONTINUO

ASSENZA DI “INDESIDERATI” • plastiche, sassi, metalli, altro,…

REGOLARITA’ DI PRODUZIONE IN TERMINI DI QUANTITA’ E QUALITA’

REQUISITI DI UN SUBSTRATO DA INVIARE A DIGESTIONE

ANAEROBICA

GLI EFFLUENTI ZOOTECNICI: SUINI

FATTORI CHE INFLUENZANO QUANTITA’ E QUALITA’ DELLE DEIEZIONI in “ingresso” alla linea BIOGAS

età degli animali, “età” del liquame

alimentazione

modalità di stabulazione e di gestione delle deiezioni

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Peso vivo [kg]

Escr

ezio

ne (k

g/tp

v/a)

600

800

1000

1200

1400

1600

1/12 31/12 31/1 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8 31/8 1/10 31/10 1/12 31/12

Peso

viv

o m

edia

men

te p

rese

nte

[t]

Bovini da latte: quantità di sostanza secca

escreta

7,2

7,4

7,6

7,8

8

8,2

8,4

8,6

8,8

20 22 24 26 28 30 32 34

Produzione latte [kg/giorno]

Escr

ezio

ne d

i sos

tanz

a se

cca

[kg/

gior

no]

Effluenti bovini: stabulazioni

LiberaFissa

Effluenti suini: stabulazioniEffluenti suini: stabulazioni

EFFLUENTI SUINIEFFLUENTI SUINI

(1) Valori indicativi riferiti a effluenti zootecnici "freschi" (fonte: banca dati CRPA).

   

(2) Per maggiori dettagli si rimanda alla Tabella 1 dell'Allegato 1 del Dlgs 07/04/06 del Ministero delle Politiche Agricole e Forestali

LIQUAMI SUINI CARATTERISTICHE INDICATIVE (1) Valore medio Intervallo

Sostanza secca - ST (%) 4,4 2,8 - 6,0 Sostanza organica - SV (%) 70 63 - 77 Azoto totale - NTK (% ST) 8,0 6,3 - 9,7

CARATTERISTICHE DI PRODUZIONE (2) Quantità Soluzione stabulativa

A. (m3/anno * t p.v.) 37 - 44 Pavimento totalmente o parzialmente fessurato

B. (m3/anno * t p.v.) 55 - 73 Rimozione con acqua

(pavimento pieno, gabbie, ecc.)

PRODUZIONE DI BIOGAS (m3/kg SV in ingresso) 0,45 - 0,55 (di cui il 60-65% metano)

EFFLUENTI BOVINI

(1) Valori indicativi riferiti a effluenti zootecnici "freschi" (fonte: banca dati CRPA).

   

(2) Per maggiori dettagli si rimanda alla Tabella 1 dell'Allegato 1 del Dlgs 07/04/06 del Ministero delle Politiche Agricole e Forestali

LIQUAMI BOVINI CARATTERISTICHE INDICATIVE (1) Valore medio Intervallo

Sostanza secca - ST (%) 8,2 5,7 - 10,7 Sostanza organica - SV (%) 73 64 - 82 Azoto totale - NTK (% ST) 4,7 2,8 - 6,6

CARATTERISTICHE DI PRODUZIONE (2) Quantità Soluzione stabulativa

A. (m3/anno * t p.v.) 20 - 30 Stabulazione libera su

fessurato, cuccette senza uso di paglia

B. (m3/anno * t p.v.) 9 - 16 Stabulazione libera a cuccette con uso di paglia, stabulazione

su lettiera

PRODUZIONE DI BIOGAS (m3/kg SV in ingresso) 0,30 - 0,45 (di cui il 55-60% metano)

LIQUAME SUINO FRESCO E NON –1Caratteristiche

Tracimazione continua Vacuum system Parametri Fresco Digestato Fresco Digestato

pH [-] 7,14 8,2 7,17 8,2 ST [g/kg tq] 52,4 38,2 43,2 32,3 SV [g/kg tq] 34 21,9 29,5 18 SV [%ST] 64,9 57,3 68,3 55,7 NTK [mg/kg tq] 4.327 4.253 4.126 4.135

Vacuum system: età media del liquame 7gg

Tracimazione continua: età media del liquame 20 gg

LIQUAME SUINO FRESCO E NON – 2Rese energetiche

Resa in biogas

[Nm3/t SV] CH4 nel biogas

[%] Resa in CH4 [Nm3/t SV]

Liquame da tracimazione 392 68,5 269

Liquame da vacuum system 557 67,2 375

Test DA in continuo. HRT: 26 gg – 38°C (Dati CRPA pubblicati)

Resa in biogas: +42%Resa in biogas: +42%

Effluenti avicoli: pollina di ovaiole e lettiera di polli da carne

POLLINA TAL QUALE

LETTIERA AVICOLA

U. m. MEDIA Dev. St CV (%) MEDIA Dev. St CV (%)

pH 7,66 0,92 12,0 7,47 0,91 12,2

ST (%) 49,5 25,5 51,4 62,9 9,7 15,4

SV (%ST) 68,2 5,3 7,8 74,7 6,6 8,8

NTK (%ST) 4,72 1,53 32,4 5,68 1,35 23,7

N-NH4+ (%NTK) 16,94 12,81 75,6 16,60 5,56 33,5

TOC (%ST) 34,85 2,21 6,34 39,89 4,55 11,4

C/N 7,9 3,5 44,6 7,2 1,34 18,5

Ptot (%ST) 1,86 0,67 36,3 2,11 0,32 15,0

K (%ST) 3,52 0,65 18,5 3,84 0,25 6,4

Parametri

Buccette di pomodoro

Scarti di

pere

Scarti di

frutta mista

Scarti cipolla

-1

Scarti cipolla

- 2

pH -- 3,8 3,88 3,69 4,77 3,98

ST % 30,6 13,2 8,32 7,0 10,6

SV % ST 97,0 91,57 97,58 94,4 87,7

TOC % ST 63,39 46,95 45,67 47,15 39,73

NTK % ST 3,12 0,83 1,08 2,9 3,43

N-NH4 % ST 0,06 0,0 0,0 0,15 0,17

LA QUALITA’: SCARTI VEGETALI –1 (dati CRPA)

Scarti di patate

Scarti di pere

QUALCHE ESEMPIOQUALCHE ESEMPIO

Mais dolce

LA QUALITA’: sottoprodotti animali (dati CRPA)

Parametri

Grasso bovino

1

Grasso bovino

2

Sangue bovino 1

Sangue bovino 2

Contenuto stomacale bovino 1

Contenuto stomacale bovino 2

pH -- 10,9 11,3 7,4 7,3 7,9 7,5

ST % 46,0 35,9 18,3 18,2 16,1 13,0

SV % ST 89,7 88,2 93,28 93,0 94,4 93,3

TOC % ST 84,5 72,8 -- - 46,9 47,8

COD mg/l -- -- 229.000 229.600 -- --

NTK % ST 0,35 0,54 14,3 14,1 2,49 1,63

N-NH4 % ST 0,0 0,0 0,0 0,0 8,27 0,66

PARAMETRI

Fango disidr.

Pisello

Fango disidr.

Mais dolce

Fango disidr.

Pomodoro

Fango disidr.

Fagiolino

pH 6,0 7,4 7,1 7,4 ST (% TQ) 12,5 16,9 29,2 17,1 SV (% ST) 68,0 56,3 20,6 41,5 NTK (% ST) 5,9 5,22 1,82 3,96 N-NH4 (% NTK) 4,4 2,7 8,1 3,0 TOC (% ST) 35,3 32,3 10,2 23,9 C/N 6,0 6 6 6 Ptot. (% ST) 1,2 1,20 0,34 0,96 Ktot. (% ST) 1,0 0,86 2,42 1,34 C.E.S. (mS/cm) 0,5 0,43 0,50 0,70

LA QUALITA’ – FANGHI DI DEPURAZIONE DA AGRO-INDUSTRIA

VEGETALE

Fango Contenuto di depurazione ruminale pH 5,69 5,76 ST (% TQ) 20,09 21,41 SV (% ST) 89,3 91,0 NTK (% ST) 4,97 4,14 N-NH4 (% NTK) 16,11 6,57 TOC (% ST) 60,3 53,4 C/N 12 13 P tot. (% ST) 0,94 0,74 K tot. (% ST) 0,13 0,18 C.E.S. (mS/cm) 2,33 0,97

Fango da macello bovino (Dati CRPA)

LA QUALITA’ – LA QUALITA’ – FANGHI DI DEPURAZIONE DA AGRO-INDUSTRIA FANGHI DI DEPURAZIONE DA AGRO-INDUSTRIA ANIMALEANIMALE

Rese in biogas di substrati diversi

Materiali BIOGAS (m3/t SV alimentati)

BIOGAS (% metano)

Residui colturali (paglia, colletti barbabietole, ecc.) 350 - 400 50 - 55

Scarti organici agroindustria (siero, scarti vegetali, lieviti, fanghi e reflui di distillerie, birrerie e cantine, ecc.)

400 - 800 50 - 70

Scarti organici macellazione (grassi, contenuto stomacale ed intestinale, sangue, fanghi di flottazione, ecc.)

550 - 1000 65 - 75

Fanghi di depurazione civili 250 - 350 60 – 70

Frazione organica rifiuti urbani 400 - 700 60 – 75

DEIEZIONI ZOOTECNICHEDEIEZIONI ZOOTECNICHE

• SUBSTRATO “COMPLETO” CON BUONA DOTAZIONE di SOSTANZA ORGANICA, BUON POTERE TAMPONE

• PRODUZIONE REGOLARE e ABBONDANTE!!!(Oltre 100 milioni di t in Italia)

• RESE NON ELEVATE, MA DISPONIBILI A COSTO NULLO

• IDONEITA’ ALLA DIGESTIONE ANAEROBICA LEGATA ALLA SPECIE CONSIDERATA (e alla soluzione stabul., età, ecc.)

PECULIARITA’ SOTTOPRODOTTI PECULIARITA’ SOTTOPRODOTTI INDUSTRIA DELLE “CONSERVE VEGETALI”INDUSTRIA DELLE “CONSERVE VEGETALI”

• OTTIMA QUALITA’ OTTIMA QUALITA’ (elevata dotazione di sostanza (elevata dotazione di sostanza organica, purezza merceologica) organica, purezza merceologica)

• UMIDITA’ VARIABILE, tendenzial. ELEVATAUMIDITA’ VARIABILE, tendenzial. ELEVATA

• STAGIONALITA’ MOLTO MARCATA STAGIONALITA’ MOLTO MARCATA (Conservazione)(Conservazione)

Sezioni di STOCCAGGIO e PRETRATTAMENTO adeguate negli impianti che intendono ritirarli

• TENDENZA AD ACIDIFICARE VELOCEMENTETENDENZA AD ACIDIFICARE VELOCEMENTE

PECULIARITA’ SOTTOPRODOTTI ANIMALI

• OTTIMA QUALITA’ (elevata dotazione SO, NO inquin.)

• REQUISITI IGIENICO-SANITARI DA GARANTIRE ai sensi del Reg. CE 1069/09

• ELEVATE RESE ENERGETICHE

• GESTIONE ALQUANTO DELICATA (eccesso di azoto, grassi, odori..)

• PRODUZIONE ANNUALE REGOLARE

CONOSCERE LA BIOMASSA AVVIATA AL CARICO

Carico organico volumetrico [kg SV/m3*g]?

MAIS INSILATO

SCARTI PERE

SCARTI PATATE

SCARTI CIPOLLE

SANGUE SUINO

(kg) (kg) (kg) (kg) (kg)

Tal quale 1000 1000 1000 1000 1000

SOSTANZA SECCA 350 112 239 104 133SOSTANZA ORGANICA 329 104 230 94 126AZOTO TOTALE 4,6 0,8 3,7 2,2 22,6

Tempo di ritenzione idraulica ?

Resa in biogas ?

CONCLUSIONI - 1

DISPONIBILI QUANTITÀ INTERESSANTI di scarti e sottoprodotti organici dal comparto agroindustriale, ma “da individuare” caso per caso;

QUALITÀ OTTIMA per la stabilizzazione biologica per via ANAEROBICA

QUALITA’ VARIABILE, da valutare attentamente caso per caso (pezzatura, umidità, azoto);

CONCLUSIONI - 2

Praticamente NESSUNO SCARTO E’ RECUPERABILE “DA SOLO” (ad eccezione di effluenti zootecnici)

PIANI DI ALIMENTAZIONE PONDERATI

SEZIONI DI RICEZIONE, STOCCAGGIO E PRETRATTAMENTO ADEGUATE

QUADRO NORMATIVO DA CHIARIRE ULTERIORMENTE

l.rossi@crpa.itwww.crpa.it

Grazie per l’attenzioneGrazie per l’attenzione