Processi di digestione anaerobica:

Il Digestato, questo sconosciuto

Di.Pro.Ve.Università degli Studi di Milano, Via Celoria 2, 20133 Milano

fabrizio.adani@unimi.it website: http://www.diprove.unimi.it/

Gruppo RICICLA (Di.Pro.Ve.)

Fabrizio Adani, Fulvia Tambone, Andrea Schievano, Giuliana D’Imporzano, Barbara Scaglia, Manuela Spagnol, Valentina Orzi, Annalisa Gozzi

Dipartimento di Produzione Vegetale Università degli Studi di Milano, via Celoria 2, 20133, Milanofabrizio.adani@unimi.it website: http://www.diprove.unimi.it/

Il nostro approccioGruppo di lavoro eterogeneo:

chimica del suolo, agronomia, biologia, scienze ambientali, ingegneria ambientale

Aziende

gestione dei rifiuti, compostaggio, digestione anaerobica, chimica del suolo

Ricerca applicata:

Università

Trasferimento know-how consulenza

Esigenze del mercato Collaborazioni

Mondo Scientifico

Amm.pubblica

Ricerca

Sviluppo

Feed-back

Il nostro approccioRicerca applicata alla digestione anaerobica

Impianti aziende agricole

Impianti smaltimento FORSU

Impianti di Biogas

Qualità miscele di ingestato

Monitoraggio processo

Consulenza

Ricerca applicata

Esigenze

Risposte contingenti

Risposte a lungo termine

Soluzioni nel mercato attuale

Sviluppo Know-how

Gruppo RICICLA (Di.Pro.Ve.)

Fabrizio Adani, Fulvia Tambone, Andrea Schievano, Giuliana D’Imporzano, Barbara Scaglia, Manuela Spagnol, Giorgia Quadri, Silvia Salati, Valentina Orzi, Annalisa Gozzi

Dipartimento di Produzione Vegetale Università degli Studi di Milano, via Celoria 2, 20133, Milanofabrizio.adani@unimi.it website: http://www.diprove.unimi.it/

Il nostro approccioGruppo di lavoro eterogeneo: agronomi, biologi, ingegneri, scienze ambientali.

chimica del suolo, agronomia, biologia, scienze ambientali, ingegneria ambientale

Aziende

gestione dei rifiuti, compostaggio, digestione anaerobica, chimica del suolo, chimica ambientale, bioremediation, biorefinering……ed altro

Ricerca applicata:

Università

Trasferimento know-how consulenza

Esigenze del mercato Collaborazioni

Mondo Scientifico

Amm.pubblica

Ricerca

Sviluppo

Feed-back

Il nostro approccioRicerca applicata alla digestione anaerobica

Impianti aziende agricole

Impianti smaltimento FORSU

Impianti di Biogas

Qualità miscele di ingestato

Monitoraggio processo

Consulenza

Ricerca applicata

Esigenze

Risposte contingenti

Risposte a lungo termine

Soluzioni nel mercato attuale

Sviluppo Know-how

Il Digestato non è più

Ingestato

Processo biologico che determina profonde modificazioni chimico-

fisiche e biologiche nelle matrici di partenza,

al pari d’altre biotecnologie applicate a biomasse (es. compostaggio).

Il processo di Digestione Anaerobica

Tracciamone scientificamente l’Identikit!!!!

Il Digestato

100 ton

TS = 10 – 20%

~ 90-95 ton

TS = 3 – 6%

ή

ή = 1 – (Xdig*TSdig / Xing*TSing)

Gli effetti del processo

Bilancio sostanza organica

VS/ceneri

Carbonio

Gli effetti del processo

Composizione macromolecolare

cellulosa, emicellulosa, lignina/cutina/suberina,

contenuto cellulare solubile

TSsostanza

secca

Nutrienti

Azoto totale, ammoniacale,

organico

Qualità sostanza organica

Test biologici

Spettroscopia NMR

Inquinanti e metalli pesantiAnalisi ICP

Carico Organico

COD, BOD

Abbattimenti del 60-70%

Bilancio della sostanza organica

Sostanza organica %

0

20

40

60

80

100

120

A BP roce sso

Biogas potenziale dopo digestione anaerobica

Qualità della Sostanza organica

Test BiologiciBiogas (NL kg -1)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Attività respirometrica dopo digestione anaerobica

Qualità della Sostanza organica

Test BiologiciAttività Respirometrica (mgO2 gTS

-120h-1)

0

50

100

150

200

250

y = 2.319x + 73.760

R2 = 0.713

0

200

400

600

800

1000

0 50 100 150 200 250 300 350

OD20 (mgO2 gTS-1)

AB

P (

Nm

L g

TS

-1)

ingestati

digestati

Abbattimento di Att. Respirometrica e Biogas

Qualità della Sostanza organica

Test Biologici

Qualità della Sostanza organica

Spettroscopia NMR

Qualità della Sostanza organica

Spettroscopia NMR

p p m ( t 1 )1 02 03 04 05 06 07 08 09 01 0 01 1 01 2 01 3 01 4 01 5 01 6 01 7 01 8 01 9 02 0 0

0

1 0 0 0 0 0 0 0 0

2 0 0 0 0 0 0 0 0

3 0 0 0 0 0 0 0 0

4 0 0 0 0 0 0 0 0

5 0 0 0 0 0 0 0 0

6 0 0 0 0 0 0 0 0

18

2.

17

4.

13

0.

10

5.

73

.

56

.

40

.

33

.

31

.

24

.

15

.F in a le

DIGESTATO

p p m ( t 1 )1 02 03 04 05 06 07 08 09 01 0 01 1 01 2 01 3 01 4 01 5 01 6 01 7 01 8 01 9 02 0 0

0

1 0 0 0 0 0 0 0 0

2 0 0 0 0 0 0 0 0

3 0 0 0 0 0 0 0 0

4 0 0 0 0 0 0 0 0

5 0 0 0 0 0 0 0 0

6 0 0 0 0 0 0 0 0

18

2.

17

4.

13

0.

10

5.

73

.

56

.

40

.

33

.

31

.

24

.

15

.F in a le

DIGESTATO

COMPOST

Gonzales-Vila et al., 1999

COMPOSTCOMPOST

Gonzales-Vila et al., 1999

FANGO

Qualità della Sostanza organica

Analisi statistica PCA

Qualità della Sostanza organica

Analisi statistica PCA

Ingestato

Digestato

Fango

Liquame predig.

Compost

-2.

-1.5

-1.

-.5

.

.5

1.

1.5

-1. -.5 . .5 1. 1.5 2.

Fact.1 63.8%

Fac

t.2

31.

9%

CS (%TS) Contenuto cellulare solubile

70-90% 40-70%

Qualità della Sostanza organica

Composizione macromolecolare

ADL (%TS) (lignina, cutina,

ceneri)

effetto concentrazione

2-8% 10-35%

Qualità della Sostanza organica

Composizione macromolecolare

Azoto Totale

Nutrienti

2-5% 5-12%

Sul secco:

effetto concentrazione

sulla sostanza secca

Azoto Ammoniacale0-2% 2-8%

Sul secco:

Mineralizzazione

Nutrienti

Azoto OrganicoCostante 2-4%

Sul secco:

accumulo molecole recalcitranti

Nutrienti

Da casi studio:

Impianto 1 Impianto 2

Medie 40

campioni IngestatoDigestato

ή %

N-NH3

%FM 0.10 0.23 130N org %FM 0.37 0.18 -52

TKN mg/l 0.47 0.40

-14

Medie 30

campioni IngestatoDigestato

ή %

N-NH3 %FM 0.33 0.30 -10N org %FM 0.22 0.14 -35

TKN mg/l 0.65 0.54

-19

Effetti del processo: bilancio nutrienti

Abbattimento COD

Effetti del processo: Carico organico

COD %

0

20

40

60

80

100

120

A B

Processo

Abbattimento COD e BOD

Effetti del processo: Carico organico

COD e BOD (mg O 2 L-1)

0

40000

80000

120000

160000

200000

COD BOD

Inquinanti

Metalli pesanti

0.5100.08Cr VI (mg/kg s.s.)

-100.05As (mg/kg s.s.)

-7501.16Cr III (mg/kg s.s.)

500250074.83Zn (mg/kg s.s.)

230100049.58Cu (mg/kg s.s.)

14075018.16Pb (mg/kg s.s.)

10030012.48Ni (mg/kg s.s.)

1.5101.19Hg (mg/kg s.s.)

1.5200.21Cd (mg/kg s.s.)

Limiti 748/84 e sm

(217/2006)

Limiti 99/92 e D.G.R.L. 7/15944

ValoreElemento

Dati da Impianto 1

<1000Salmonelle

assente-Uova di elminti vitali

10.000100Coliformi fecali (MPN/g ss)

D.G.R.L. 7/15944

Valore

0.1<0.01Pesticidi fosforati (mg/l)

0.05<0.01Pesticidi totali escluso i fosforati (mg/l)

42Tensioattivi (mg/l)

2<0.01Solventi organici clorurati (mg/l)

0.2<0.1Solventi organici azotati (mg/l)

0.4<0.01Solventi organici aromatici (mg/l)

106Idrocarburi totali (mg/l)

D.G.R.L. 7/15944

Valore

InquinantiInquinanti organici e microrganismi patogeni

Dati da Impianto 1

Digestato: L’ Identikit Sostanza organica

Bassi carichi organici residui

Alta stabilità biologica

Concentrato di molecole recalcitranti/humus precursori

Somiglianza a fanghi per utilizzo agronomicoContenuto di nutrienti

Azoto prontamente disponibile (ammoniacale)

Azoto organico contenuto in molecole complesseContenuto di inquinanti

sotto i limiti di legge di compost e fanghi (Reg. Lombardia)

Digestato: L’ Identikit

Proprietà ammendanti

Proprietà fertilizzanti:può sostituire le quote di azoto dei fertilizzanti chimici

Matrice di elevata qualità ambientale ed igienizzata

Assimilabile a un fango

Prodotto ottenuto in seguito a profonde modificazioni biologiche e chimiche

Grazie per l’attenzione

dal Di.Pro.Ve.Dipartimento di Produzione Vegetale

Università degli Studi di Milano