L’ utilizzo dei fanghi di depurazione nella produzione di ... · fertilizzante = concime minerale...

Piacenza 22 novembre 2005Convegno L’utilizzazione agronomica dei fanghi di depurazione

ARPA sezione provinciale di Piacenza

L’ utilizzo dei fanghi di depurazione nella produzione di

fertilizzanti

Baffi C., Ghisetti G., Silva S

Istituto Chimica Agraria e Ambientale Università Cattolica S.Cuore Piacenza



I fertilizzantiI fertilizzantiLegislazione anglosassone

fertilizer= concime minerale (es. urea)manure = concime organico (es. letame)soil improver = ammendante (es. compost)

Legislazione italiana (L 748/84)fertilizzante = concime minerale

concime organico ammendanti condizionatori del terreno



I fertilizzanti: le azioniI fertilizzanti: le azioniConcimi (minerali e organici)

contribuiscono al miglioramento della fertilità del terreno agrario o al nutrimento delle piante coltivate apportando elementi:-- principali (N, P, K)-- secondari (Ca, Mg, S)-- microelementi (B, Mn, Zn, Cu, Mo, Co, Fe)

Ammendanti e correttivimodificano e migliorano le proprietà e le caratteristiche chimiche, fisiche, biologiche e meccaniche del terreno.



Perché il ricorso ai fanghi per integrare la Perché il ricorso ai fanghi per integrare la pratica della fertilizzazione?pratica della fertilizzazione?

I terreni agricoli, soprattutto dell’area I terreni agricoli, soprattutto dell’area mediterranea (valor medio della sostanza mediterranea (valor medio della sostanza organica = 1,5% ) hanno “organica = 1,5% ) hanno “famefame” di ” di sostanza organica per le produzioni sostanza organica per le produzioni agricole.agricole.Principali proprietà della sostanza Principali proprietà della sostanza organicaorganica: :

---- ottima azione sulla ottima azione sulla struttura del suolostruttura del suolo;;---- contiene la contiene la biomassabiomassa microbica microbica

essenziale per essenziale per attività biochimiche ed attività biochimiche ed enzimatiche;enzimatiche;

---- regola il regola il trasposto dei fluiditrasposto dei fluidi (aria e acqua (aria e acqua nel suolo);nel suolo);

---- fonte utile di fonte utile di microelementimicroelementi



Il quadro legislativoLegge 19 Ottobre 1984, n. 748 (Suppl Ord GURI n° 305 del 6 nov 1984) che

recepisce la Direttiva CEE 116/76.Decreto Legislativo 16 febbraio 1993 n. 161 (GURI n. 122 del 27 maggio 1993)

che recepiscono le Direttive CEE 89/284 e 89/530.



Il quadro legislativoIl 1 marzo 2002 la GURI n° 51 Serie Il 1 marzo 2002 la GURI n° 51 Serie GenGen pubblica il pubblica il DL del 7 DL del 7

dicembre 2001dicembre 2001 “Disposizioni tecniche per l’aggiornamento degli “Disposizioni tecniche per l’aggiornamento degli allegati 1.B, 1.C e 3 della legge 748/84 in materia di fertilizzallegati 1.B, 1.C e 3 della legge 748/84 in materia di fertilizzanti” anti” che introduce in legge il che introduce in legge il pellicinopellicino integratointegrato tra i concimi organici tra i concimi organici azotati. E’ il azotati. E’ il 1° esempio in Italia1° esempio in Italia di concime organico in cui vengono di concime organico in cui vengono utilizzati fanghi del ciclo conciario, per i quali oggigiorno noutilizzati fanghi del ciclo conciario, per i quali oggigiorno non è più n è più possibile la collocazione a discarica come rifiuti.possibile la collocazione a discarica come rifiuti.



Il pellicino integratoPellicino (pelli, crini)

Concime da residui animali a effetto più o meno lento proveniente dalla manipolazione degli scarti di lavorazione delle pelli (rasatura).

Fanghi proteiciProvenienti dal trattamento delle acque reflue di conceria (es. bagni di calcinaio) dopo aver subìtostabilizzazione chimica con calce.

Titolo min: N 4%Corg 20%



Prova agronomica

TESIM: M: N mineraleN minerale ( ( concimi minerali)concimi minerali)OM: OM: N organoN organo--mineraleminerale ((concime organoconcime organo--minerale NP minerale NP

contenente contenente pellicinopellicino integrato+concimiintegrato+concimi minerali)minerali)Test:Test:testimone testimone non fertilizzato per l’azotonon fertilizzato per l’azoto



Il suolo

Prova su Prova su frumentofrumento, , realizzata nei campi realizzata nei campi sperimentali della sperimentali della Facoltà Agraria Facoltà Agraria Università Cattolica Università Cattolica S.Cuore su S.Cuore su terreno terreno francofranco ((loamyloamy skeletalskeletalmixedmixed mesicmesic UdicUdicUstochreptsUstochrepts –– Soil Soil Taxonomy 1990; Taxonomy 1990; Chromic CambisolChromic Cambisol--FAO 1993).FAO 1993).



Concime organoConcime organo--minerale (NP)minerale (NP)Prodotto a partire ma una miscela (P/P) di 70% pellicinoe 30% fanghi del ciclo conciario; dopo maturazione ed essiccazione il 40% di tale miscela è stato addizionato con un 60% di concimi minerali(fosfato biammonico, urea, solfato d’ammonio) trasformato in pellets

titolo finale di: 10 – 10 - 0(N - P2O5 – K2O)



Piano sperimentale e concimazioniDisegno RCBD con 4 replicazioni; area parcelle = 70 m2; no diserbo; varietà Enesco; distribuzione concimi: presemina con fresatura dopo erpicatura; anno precedente: set-aside



Risultati produttiviRisultati produttivi



Commenti alle produzioni

---- mancata differenziazione tra le tesimancata differenziazione tra le tesi(dovuta all’alta fertilità naturale del terreno);(dovuta all’alta fertilità naturale del terreno);

---- bassi valori delle rese con più alta produzione di bassi valori delle rese con più alta produzione di paglia rispetto a granellapaglia rispetto a granella(terreno ex(terreno ex--set set asideaside leggere lavorazioni , es. leggere lavorazioni , es. erpicaturaerpicatura che hanno impedito un maggior che hanno impedito un maggior sviluppo degli apparati radicali; presenza di sviluppo degli apparati radicali; presenza di malerbe a causa di nessun intervento di malerbe a causa di nessun intervento di diserbodiserbo).).



Azoto: contenuti e asportazioni



Commenti ai dati concernenti l’azoto

---- tesi livellate per contenuti di Ntesi livellate per contenuti di N(dovute all’alta fertilità naturale del terreno che (dovute all’alta fertilità naturale del terreno che ha impedito una stima dell’ ha impedito una stima dell’ “ “ apparentapparent recoveryrecoveryper l’elemento).

---- la tesi minerale ha tratto vantaggio della la tesi minerale ha tratto vantaggio della copertura azotata primaverilecopertura azotata primaverile



Fosforo e potassio: Fosforo e potassio: contenuticontenuti



Commenti per fosforo e potassio

---- nutrizione della pianta uniforme tra le varie tesi nutrizione della pianta uniforme tra le varie tesi per il potassio per il potassio (con concentrazione più che doppia (con concentrazione più che doppia in paglia rispetto alla granella)in paglia rispetto alla granella)

---- per fosforo esistono differenze con la tesi per fosforo esistono differenze con la tesi minerale ai valori più elevati minerale ai valori più elevati (significativamente (significativamente solo per la granella); nella tesi OM (fosforo solo per la granella); nella tesi OM (fosforo organico) si osserva una più lenta messa a organico) si osserva una più lenta messa a disposizione dell’elemento, rispetto alla tesi M disposizione dell’elemento, rispetto alla tesi M che ha il P come perfosfato.che ha il P come perfosfato.



Cromo: contenuti nelle piante e fattori di trasferimento suolo/pianta



Commenti per Cr nella pianta

-- non c’è differenza significativa per i contenuti di Cr in paglia e granella tra tesi OM e le altre tesi(l’impiego di concime organo-minerale non ha prodotto maggior assorbimento di Cr nella coltura)

-- la paglia contiene Cr in misura significativamente superiore alla granella, indistintamente per tutte le tesi (probabile “effetto barriera”).

-- Il Cr è pochissimo traslocato dal terreno alla pianta (bassi valori dei fattori di trasferimento 0,002- 0,003; Cr ha mobilità quasi nulla come osservato in letteratura (Sauerbeck 1989))



Cromo nel suolo:Crtot, Crlabile, Cr(VI)



Commenti ai contenuti di Cr nel suolo

---- tra primatra prima--dopo prova i contenuti di Cr totale nel dopo prova i contenuti di Cr totale nel suolo non sono apprezzabilmente variati.suolo non sono apprezzabilmente variati.

---- leggero aumento della forma di leggero aumento della forma di CrCrlabile da prima a dopo per tutte le tesi (probabilmente per una condizione di maggior acidità locale in prossimità degli apparati radicali che ha mobilizzato forme di Cr meno disponibili nel “pool labile”)

-- leggero aumento del Cr(VI) da prima a dopo, per leggero aumento del Cr(VI) da prima a dopo, per tutte le tesi, tutte le tesi, senza mai raggiungere il valore di 1 senza mai raggiungere il valore di 1 μμmole di Cr(VI), limite legislativo al di sopra del mole di Cr(VI), limite legislativo al di sopra del quale il terreno viene considerato a rischio, in quale il terreno viene considerato a rischio, in quanto ha capacità di ossidare forme di Cr(III) a quanto ha capacità di ossidare forme di Cr(III) a Cr(VI).Cr(VI).



Dati Cr terreno-pianta:analisi multivariata



Commenti analisi multivariataCr pianta

Crpianta → NO correlaz Crtot terreno (Adriano, 2001)

→ NO correlaz Crlabile terreno (biodisponibile)

Crgranella → NO correlaz Crtot terreno → 95% Crlabile-pre (coeff corr= +0.583)

Crpaglia → NO correlaz Crtot terreno → 99% Crpianta (coeff corr = + 0.816)

→ 95% Crgranella (coeff corr = - 0.592) effetto barriera



Commenti analisi multivariataCr terreno

CrCrtot-post → 99% Crtot-pre (coeff correlaz = +0.777)

Crlab-pre → 95% Cr(VI)pre (coeff correlaz = +0.702)

Crlab-post → NO corr Crlab-pre→ NO corr Cr(VI)pre, Cr(VI)post→ NO corr Crtot-pre, Crtot-post

Il suolo, a seguito dell’aggiunta di concime NP contenente cromo, non ha la capacità di ossidare il Cr(III) a Cr(VI) dato che il valore del Cr(VI)post < 1μ mole Cr(VI) (test di Bartlett & James)

Nel concime NP la concentrazione di Cr(VI) era < 0,4 mg/kg conforme alla Legge 748/84 (< 0,5 mg/kg)



Considerazioni finali (I)A seguito della prova di campo con utilizzo di concime A seguito della prova di campo con utilizzo di concime

organoorgano--minerale NP a base di minerale NP a base di pellicinopellicino integrato e integrato e concimi minerali si può dire:concimi minerali si può dire:

---- valori produttivivalori produttivi simili a tesi minerale (livellamento simili a tesi minerale (livellamento dovuto all’alta fertilità naturale del terreno)dovuto all’alta fertilità naturale del terreno)

---- normale assorbimento di macronutrienti nella normale assorbimento di macronutrienti nella piantapianta (fa eccezione la tesi minerale per il fosforo (fa eccezione la tesi minerale per il fosforo a causa di più rapida disponibilità del Pa causa di più rapida disponibilità del Pinorg rispetto al Porg)

-- Cr pochissimo assorbito dalla coltura (FT bassi), con contenuti maggiori nella paglia rispetto alla granella; correlazione inversa (effetto barriera)



Considerazioni finali (II)---- Contenuti di Cr nella piantaContenuti di Cr nella pianta non dipendono dai contenuti di Cr totali non dipendono dai contenuti di Cr totali

nel terreno e solo in parte dalla forma biodisponibile (nel terreno e solo in parte dalla forma biodisponibile (corrcorr positiva positiva con con CrCrlabile-pre); pertanto il limite di 300 ppm di Cr tot stabilito dalla legislazione tedesca per i fertilizzanti non sembra giustificato.

-- Nel suolo non ci sono stati accumuli nei totali e lievi aumenti nella forma biodisponibile a seguito di condizioni più acidificanti nell’intorno della rizosfera

-- I valori di Cr(VI) nel concime erano a norma di legge (< 0.4 μ moli Cr(VI))

-- Non si sono create nel suolo (pH, potenziale redox, contenuto di sostanza organica) le condizioni per l’ossidabilità delle forme trivalenti di Cr apportate con il concime; nei terreni agrari normali l’equilibrio sottostante è spostato a dextra dalla presenza di sostanza organica che, ossidandosi, libera elettroni.



Prospettive futureNel futuro si potrebbero fomulare concimi a base di Cr,

che, escludendo effetti tossici per l’ambiente e l’uomo, fossero in grado di assicurare più elevati contenuti dell’elemento nelle granelle dato che in questi ultimi 10 anni in Italia l’assunzione giornaliera di Cr è scesa al di sotto della soglia minima raccomandata (50 μg Cr/giorno) e considerato che il Cr(III) svolge importanti funzioni nel metabolismo dei carboidrati essendo ad esso associato il fattore di tolleranza al glucosio (GTF), una sua carenza nella dieta potrebbe comportare rischi per la salute umana.



Grazieper

l’attenzione

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