*

Processo di maturazione biologica controllata, in ambiente aerobico, della sostanza organica attraverso il quale si ha la produzione di materiali a catena molecolare pi semplice, pi stabile, igienizzati, ricchi di composti umici.

Il processo avviene ad opera di diversi ceppi di microrganismi operanti in ambiente aerobico: batteri funghi, attinomiceti, alghe, protozoi, presenti naturalmente nelle biomasse organiche.*IL COMPOSTAGGIO

*IL COMPOSTAGGIO: LA NATURA INSEGNAIn natura non esiste il concetto di rifiuto: nei cicli biologici, infatti, ci che viene scartato da un organismo diventa una risorsa per altri esseri viventi, cos che nulla viene sprecato ma tutto si trasforma. Gli organismi morti, le deiezioni animali o i resti vegetali vengono decomposti da particolari organismi, detti decompositori, che trasformano gli scarti degli altri esseri viventi in preziose risorse.

*Il processo aerobico pu essere descritto con la seguente relazione:

Materiale organico + O2 + microrganismi = Compost + CO2 + H2O + NO-3 + SO42- + calore

Il compostaggio essere finalizzato a diversi processi riconducibili a 2 tipologie:Compost di qualit: a carico di biomasse di buona qualit selezionate alla fonte, indirizzato alla produzione di materiali valorizzabili nelle attivit agronomiche in coerenza al D.Lgs. 217/06;Biostabilizzazione a carico di matrici organiche di qualit inferiore(fanghi con elevato tenore di metalli pesanti frazioni organiche da separazione meccanica del rifiuto indifferenziato)*IL TRATTAMENTO DELLA MATRICE ORGANICA

3. Digestione anaerobica: in cui la degradazione della frazione organica viene gestita in ambiente anaerobico allo scopo di sfruttare a livello energetico il biogas prodotto. La digestione anaerobica pu avvenire a carico di matrici organiche i buona qualit ovvero di materiali con qualit inferiore. *IL TRATTAMENTO DELLA MATRICE ORGANICADegradazioni aerobicheDegradazioni anaerobicheCO2PO4---SO4--NO-3CPSNCH4PH3H2SNH3

Batteri;Funghi;Attinomiceti;Interazione sinergica tra le varie popolazioni di microrganismi: i prodotti metabolici di una tipologia di microrganismi sono usati come nutrimento di altri.Lavorano a regimi termici differenti e la attivit strettamente influenzata dalle temperature del processo

Solo sulla superficieMicrorganismi psicrofiliMicrorganismi mesofiliMicrorganismi termofili0 < t < 3030< t < 4545 < t < 90*Il COMPOSTAGGIO : GLI AGENTI DEL PROCESSO

I batteriSono i pi piccoli organismi viventi unicellulari o pluricellulari. Sempre presenti sulle biomasse. Le specie sono circa 1000, subiscono una forte crescita in ambienti ad elevata umidit e soprattutto in presenza di materiale biodegradabileHanno un largo spettro di attivit operando in un ampio di pH, purch non troppo acidi.

I funghiSono agenti della decomposizione della materia organica nel terreno soprattutto in condizioni di acidit, diversamente dai batteri possono vivere in sub strati secchi sfruttando l umidit della atmosfera. Vivono in un ampio range di pH, possono operare tra 2 < pH < 9. I funghi possono essere distinti in:*Il COMPOSTAGGIO : GLI AGENTI DEL PROCESSOmuffelievitiGli attinomicetiSono batteri di natura filamentosa, per la presenza di concatenazioni di cellule simili alle ife dei funghi, ma pi piccole e prive di nucleo. Sono presenti nel processo del compostaggio sono aerobi e termofili. La maggior parte vive nel terreno a cui conferisce il tipico odore di terra.

1) Biossidazione ( ACT)Intensi processi di degradazione delle componenti organiche pi facilmente degradabili (zuccheri, amminoacidi)Consumo di O2 produzione di anidride carbonicaFase esotermica, l energia prodotta dalla rottura dei legami chimici dei diversi composti organiciLa temperatura pu arrivare ai 65-70C, sono necessari rivoltamenti per la dissipazioneIgienizzazione della massa e morte dei semi delle piante infestanti.*IlLCOMPOSTAGGIO : LE FASI DEL PROCESSOA seconda delle tecnologie a disposizione la fase dura dai 7 ai 20 giorni

2) Maturazione I processi di decomposizione interessano le molecole organiche pi complesse (amido, lignina, cellulosa)

La fase mesofila con temperature che vanno dai 40-45CFase che dura alcuni mesiIl materiale si arricchisce di sostanze umiche.Alla fine del trattamento abbiamo un compost maturo a livello biologico e agronomico*IL COMPOSTAGGIO : LE FASI DEL PROCESSO

*IL COMPOSTAGGIO : LE FASI DEL PROCESSO

Porosit del substrato Umidit del materialePresenza di ossigenoRapporto C/NIl ph*IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSO

Porosit del sub strato In condizioni ottimali valori compresi tra 35-50 %

Influenza: dimensioni granulometriche del materiale da compostare, contenuto di umidit spessore strato del materiale, altezza del cumuloPorosit totalePorosit libera*IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSOLe caratteristiche fisiche della miscela possono essere cos corrette:triturazione e sminuzzamento dei substrati di partenzamiscelazione dei substrati di partenza con materiale di supporto (bulking agents)

Umidit del materiale*IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSOIl compostaggio un processo che coinvolge tre fasi: solida (substrato da degradare), liquida (soluzione pellicolare attorno alle particelle solide) e aerea (aria presente nelle porosit)Lacqua pellicolare essenziale per garantire il trasferimento dellO2 (e degli altri gas prodotti (CO2, NH3 ecc.) in fase liquida dove sono presenti i microrganismiPer garantire un buon processo lUMIDITA deve essere compresa tra 40% e il 65%U%

Presenza di ossigeno*IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSOE un fattore indispensabile per lo sviluppo e lattivit dei microrganismi aerobiLa percentuale di ossigeno deve essere compresa tra 16% e 20%, garantendo: riduzione dellumidittemperature non eccessivefabbisogno stechiometrico di O2:FASE BIOSSIDATIVA:Fabbisogno di aria (15-40 Nm3/h t s.s.)Sistemi di aerazione + rivoltamentiLa carenza di ossigeno provoca linstaurarsi di condizioni anossiche con produzione di odori acri (accumulo nella biomassa di composti ridotti: acidi grassi volatili, H2S, ecc.)

Presenza di ossigeno*IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSOFASE MATURAZIONE:Rivoltamenti periodiciLa richiesta di ossigeno da parte della biomassa inferiore:

concentrazione di O2 compresa tra 1% e 5%le componenti fungine e gli attinomiceti trovano lambiente ideale per degradare la componente ligneocellulosica e iniziare il processo di umificazione

TemperaturaParametro che meglio indica l andamento del processo ed anche quello pi facilmente monitorabile *IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSOLa decomposizione microbica rilascia una grande quantit di energia sotto forma di caloreLa fermentescibilit delle matrici sottoposte a compostaggio determina la velocit di degradazione del substrato e quindi il flusso di calore emesso Il calore diffonde nella massa e, poich la dispersione molto lenta (effetto tampone), si verifica un innalzamento della temperaturaTemperaturaMateriale in decomposizione

GLUCOSIO19 KJ/gr.LIPIDI39 KJ/gr.PROTEINE23 KJ/gr.

Temperatura*IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSONelle prime fasi del processo (degradazione di zuccheri, grassi, proteine) si verifica un aumento della temperatura fino a 65-70C.Rivoltamenti necessari per raffreddare e ossigenare la miscela

PATOGENOCONDIZIONI PER LA DISTRIZIONESalmonella typhosa30minuti a 55C, 20 minuti 60CSalmonella sp.Un ora a 55C 15 minuti a 60CEscherichina coliUn ora a 55C 20 minuti a 60CEntamoeba histolyticaPochi minuti a 45CTaenia satinta5 minuti a 55CTrichinella spiralis (larvae) 5 minuti a 55CBrucella abortus e suisUn ora a 55CMycobacterium tubercolosis20 minuti a 60CMicrococcus piogenes10 minuti a 50CCorynebacter diphteriae30 minuti a 55CNecator americanusUn ora a 45C

I microrganismi necessitano di una giusta proporzione di carbonio e azoto (oltre che degli altri microelementi) per operare la degradazioneIn particolare, per uno sviluppo ottimale della flora microbica, il rapporto C/N deve essere compreso tra 25 e 35 la miscela avviata al compostaggio deve avere un C/N compreso in tale intervallo:Residui lignocellulosici: C/N = 100-300Fanghi di depurazione: C/N = 5-15FORSU: C/N = 50-70Alla fine del processo il rapporto C/N diminuisce fino a valori compresi tra 15 e 20, per la perdita di CO2 (N rimane abbastanza costante)*IL COMPOSTAGGIO : I PARAMETRI DEL PROCESSORapporto carbonio / azotoEccesso di carbonio C/N>30 si ha un rallentamento della decomposizione con allungamento del processo.Eccesso di azoto C/N < 30 si ha una liberazione dell eccesso sotto forma di NH3

*L IMPIANTOBiossidazione FORSUBiossidazione FOSStoccaggio umido e miscelazioneStoccaggio compost raffinatomaturazioneImpianto bio-reattori scarrabiliImpianto di raffinazione

*L IMPIANTO: PROGETTO DI ADEGUAMENTO COMPOSTAGGIO

Un impianto di compostaggio rappresenta la riproduzione a livello industriale, in condizioni accelerate dei meccanismi di degradazione della sostanza organica che si manifestano in natura.

*FAS DEL PROCESSO DI PRODUZIONE

1) Ricezione verde e umido

2) Miscelazione

3) Biossidazione accelerata

4) Maturazione

5)Raffinazione

6)Stoccaggio compost

*SCARTI ORGANICI USATI

Scarto organico proveniente dalla raccolta differenziata

Scarti della trasformazione agroalimentare

Sfalci potature

*LA MISCELAZIONE

Miscelazione tra Umido e Verde strutturante con percentuale di circa 50%-50% La miscelazione avviene con miscelatore a coclee con camera di miscelazione di 10mc, il materiale viene mescolata per circa 15 minutiIn fase di carico si esegue un controllo della qualit della miscela iniziale facendo attenzione alla composizione ed umidit.

*LA BIOSSIDAZIONE ACCELERATA

Sistema dinamico capannone dotato di 27 corsie rivoltate in automatico da una rivoltatrice;

Sistema statico all interno di 16 biocontainer scarrabili;

Presidi ambientali:Sistema di aspirazione aria esaustaSistema di insufflamento aria;Trattamento aria con biofiltri;Sistema di raccolta acque di produzione percolati

*LA BIOSSIDAZIONE ACCELERATA

Impianto con 2 gruppi modulari costituiti da 8 biocontainer scarrabili.

Ciascun gruppo collegato ad un biofiltro per la depurazione dell aria aspirata.

Insufflamento aria dal basso ed aspirazione aria dall alto.

Software di gestione e controllo con possibilit di impostazione:Durata del ciclo Frequenza di umificazioneControllo in continuo della temperatura di tutti i biocontainer

*LA BIOSSIDAZIONE ACCELERATA

In un capannone chiuso caratterizzato da 27 corsie, dimensioni in pianta 92x31 metri.

Il carico e lo scarico delle corsie sono attuati in maniera automatizzata rispettivamente con nastro trasportatore e con trasportatore a catena redler.

Flusso del materiale chiaramente unidirezionale con graduale trasferimento del materiale da una estremit della corsia ( zona di carico) all estremit opposta (zona di scarico).

L avanzamento del materiale garantito dalla rivoltatrice e risulta mediamente di 3-4 metri. La rivoltatrice caratterizzata da un nastro elevatore inclinato (45) abbinato ad un rotore anteriore.

*LA MATURAZIONE

il prodotto si stabilizza arricchendosi di sostanze umiche: si tratta della fase di cura (curing) caratterizzata dall esaurimento della degradazione della frazione organica pi fermescibile ed alla decomposizione pi lenta, la temperatura intorno ai 40-50 gradi. La maturazione avviene in un capannone chiuso, il materiale disposto in cumuli, il rivoltamento e l avanzamento avviene con pala meccanica.LA RAFFINAZIONE

Raffinazione dimensionale con vaglio rotante e maglia con fori circolari da 10 mm;

Separazione balistica per la separazione di inerti o materiali indesiderati;

Separazione magnetica;

*FLOW SHEET

*LA STABILITA DEL COMPOST

La stabilit biologica e agronomica del compost valutata attraverso la misura della sua respirazione aerobicaIndice respirometrico ( IRD-IRS)determinazione della velocit di consumo dellossigeno da parte della biomassa (mg O2 kg-1 SV h-1)Metodo statico e dinamico

Fine fase ACT IRD< 1000

(mg O2 kg-1 SV h-1)Compost maturo IRD< 500

(mg O2 kg-1 SV h-1)

La bio - filtrazione sostanzialmente un sistema biologico di abbattimento degli odori che sfrutta lazione di una popolazione microbica eterogenea, costituita da lieviti, muffe e batteri che vive essenzialmente sulle particelle del materiale filtrante costituente il biofiltro.

Dal biofiltro vengono rilasciati principalmente anidride carbonica, acqua e composti inorganici e solo una piccola quantit di molecole odorigene. Gli agenti biologici nutrendosi delle molecole responsabili degli odori trasformano i composti indesiderati in molecole non pi maleodoranti.*LA BIOFILTRAZIONE DELL ARIA

*IL COMPOST PRODOTTO

Ammendante compostato misto ai sensi dell D.Lgs. 217 /2006.Rispetto parametri:Sostanze utili;Metalli pesanti;Parametri biologici;Inerti;Propriet agronomiche

*IL D. LGS. 217 /2006 Revisione della disciplina in materia di fertilizzanti

Ammendanti Compostati Misti

Nuovi limiti Qualitativi;

Tracciabilit;

Registro dei Fabbricanti;

Registro dei fertilizzanti consentiti in agricoltura biologica;

*IL REGISTRO DEI FERTILIZZANTI

*LA FERTILIZZAZIONE

Concimazione: apporto di elementi nutritivi direttamente utilizzabili dalla piantafertilizzazioneAmmendamento:apporto di sostanze al terreno in grado di migliorarne le caratteristiche fisicheCorrezione: miglioramento dei pHApporto di sostanze al terreno in grado di migliorarne la fertilit.

la sostanza organica la componente del suolo pi sensibile all azione esercitata dall uomo attraverso le pratiche agricole. Essa rappresenta la parte vitale del terreno ed in grado di influenzare le caratteristiche meccaniche, fisiche e agronomiche del terreno stesso.

Il passato si creduto che la fertilit fosse una la mirabile attitudine del suolo a produrre(Ridolfi) si credeva che fosse funzione solo della concimazione minerale pertanto sono state portate avanti fertilizzazioni con concimi di sintesi, introduzione di sistemi monoculturali ed un elevato numero di lavorazioni del terreno.

Tale condotta ha portato al progressivo impoverimento dei terreni con il pericolo esistente di desertificazione che interessa principalmente le regioni meridionali dove il clima semiarido accentua il fenomeno.*LA SOSTANZA ORGANICA

*MANCANZA DI SOSTANZA ORGANICA

Contenuto di sostanza organica nei suoli dei Paesi Europei del bacino del Mediterraneo ( il colore giallo indica percentuali inferiori all1,5%) Fonte: Commissione europeaZdruli et.al, 2004)

Perdita della qualit dei terreniFenomeno della desertificazione

Favorisce la strutturazione del terreno facilit le coltivazioni e consente la circolazione dei gas nello strato terroso;

Costituisce una riserva di azoto trattenendolo e mettendolo a disposizione delle piante , si evita cosi anche l inquinamento delle falde acquifere;

La presenza di sostanza organica garantisce una buona porosit, che aumenta l areazione ed il drenaggio del suolo, ci favorisce lo sviluppo delle radici.

Svolge una funzione contro l erosione del suolo, infatti un terreno poco strutturato pi facilmente aggredibile dagli agenti atmosferici che tendono a rimuovere lo strato pi superficiale per effetto dell erosione che sono i pi ricchi di materiale nutritivo.

La sostanza organica influenza la capacit di ritenzione idrica non solo perch aumenta la porosit e migliora la struttura del suolo ma anche perch in grado di trattenere grandi quantit di H2O come acqua di idratazione delle sostanze umiche che possono trattenere fino a 4 volte il loro peso (minori costi di irrigazione) Inoltre l acqua trattenuta dalla sostanza organica influenza notevolmente il regime di temperatura del suolo che si riscalda e raffredda pi lentamente.

*LA SOSTANZA ORGANICA

*LA SOSTANZA ORGANICA

La sostanza organica influenza il ph dei terreni , ha infatti un azione acidificante seppur lieve benefica soprattutto nei terreni basici ,calcarei;

Contribuisce alla fissazione del C al suolo, infatti se la velocit di accumulo inferiore alla mineralizzazione della sostanza organica il contenuto di carbonio nel suolo diminuisce ed il suolo quindi diventa una ulteriore fonte di CO2 per l atmosfera. L aumento della sostanza organica pu quindi mitigare e contrastare l effetto serra;

Modifica la densit del terreno una variazione anche lieve del suo contenuto, comporta una importante diminuzione della densit del suolo;

Favorisce le condizioni ottimali per lo sviluppo e la funzione attiva della biomassa.

Pratiche agricole che consentono l aumento della sostanza organica nei terreni:letamazioni;lavorazioni conservative;pacciamatura;compost di qualit;

Il contributo positivo del compost impiegato come ammendante nei suoli destinati alla coltivazioni di culture erbacee in frutticultura e viticultura ormai assodato da innumerevoli prove sperimentali e dimostrazioni condotte in Italia da diversi centri di studi.

*LA SOSTANZA ORGANICA

Miglioramento della qualit del compost con evoluzione anche a livello normativo;

costi dei fertilizzanti e dei concimi;

riduzione della disponibilit di altre sostanze organiche tradizionalmente impiegate;

parziale sostituzione della fertilizzazione;

totale surrogazione del letame;

conoscenza del compost

*EVOLUZIONE COMPOST

Effetto ammendante:

Miglioramento della struttura del terreno;Ritenzione idrica;Lavorabilit;Riduzione effetti di compattamento;Riduzione formazione della crosta superficiale;Miglioramento della permeabilit

2. Effetto concimante:

Rilascio microelementi nutritivi alle culture (N,P,K,Ca, Mg)Apporto di microelementi ( Cu Zn, Fe)

3. Effetto ambientale:

Riduzione erosione del suolo;Immagazzinamneto del carbonio nel suolo;Sostituzione delle materie prime non rinnovabili (torba)

*AZIONI DEL COMPOST

Tabella 1- apporti di elementi nutritivi con 1 ton. di compost e di letame

Tabella 2- azoto disponibile a seguito di applicazioni di compost

*AZIONI DEL COMPOST

UmiditSostanza seccaSostanza organicaN (Kg/t)P2O5(Kg/t)K2O(Kg/t)Letame vaccino7502501925.56.66Compost di qualit500500250876.5

N minerale prontamente disponibileN mineralizzato al 1 annoN di riserva9-10%10-20%65-85%

Supponiamo di un peso specifico medio di 1200 kg/mc una lavorazione di 30 cm; quantit di suolo 10.000 mq*0.3m*1200kg/mc=3.600.000kg

Supponiamo di avere una sostanza organica pari al 2%sostanza organica 3600.000*0.02=72.000 kg;

supponendo di avere un coefficiente di mineralizzazione 2%humus mineralizzato 72.000*0.02=1.440kg

supponendo di avere un compost con umidit 50 % un coefficiente isoumico 20% ed un contenuto di sostanza organica del 50%compost 1440/(0.5*0.5*0.2) =28800 kg trascurato la quota di humus apportata dal interramento degli scarti organici della precedente coltivazione.

In generale, in mancanza di un piano di fertilizzazione, si consiglia di usare 20.000 kg di compost ogni ettaro.

*CALCOLO DOSE OTTIMALE COMPOST

Il compostaggio di grande interesse dal punto di vista:

Ecologico ambientale perch trasforma biomasse dal ciclo urbano;

Igienico sanitario il materiale organico viene sanitizzato nel processo grazie alle elevate temperature che si generano;

Energetico: il processo si autosostiene, l energia fornita dalla demolizione dei legami biochimici caratterizzanti le molecole della sostanza organica;

Agronomico

*CONCLUSIONI

L aspetto agronomico diventa importante per chiudere il ciclo.Tutto ci che cicliclo, regolare, periodico, genera trasformazioni e non alterazioni.

SERVIZI COSMARI:Accesso all impianto il venerd pomeriggio dalle 15-18 per prendere compost;Trasporto compost;Prestito spargiletame;Consegna compostiere;Consigli per l uso;

*GRAZIE PER L ATTENZIONE