La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di...

MI, 20 gennaio 2012

La valorizzazione agronomica dei reflui“Strategie e tecniche per la corretta gestione”

Prof. Tommaso Maggiore Agronomo

Dipartimento di Produzione VegetaleUniversità degli Studi di Milano

PRIMO FORUM NAZIONALE SUL BIOGAS

“BIOGAS E RICERCA IN ITALIA”

La gestione agronomica del digestato Tommaso Maggiore

Di.Pro.Ve. Università degli studi

Milano

[email protected]

STRATEGIE DI GESTIONE DEI REFLUI ZOOTECNICI,IN RIFERIMENTO AI VINCOLI DELLA DIRETTIVA NITRATI

PROGETTO“VALORIZZAZIONE DEI REFLUI ZOOTECNICI

E LORO GESTIONE COMPRENSORIALE”

“ BASI AGRONOMICHE”

Tommaso Maggiore - Pietro Marino GallinaDipartimento di Produzione Vegetale

Università degli StudiMILANO

[email protected]

CREMONA 2009

66^ Fiera Internazionale del Bovino da LatteARAL-SATACONVEGNO

“Progetto pilota SATA - Valorizzazione degli effluenti di allevamentoin conformità alla Direttiva Nitrati: risultati gestionali tecnico ed economici”

27 ottobre 2011 -


Prof.Tommaso Maggiore Agronomo


CREMONA 2011

Valorizzazione agronomica degli effluenti“Strategie e tecniche per la corretta gestione”

Prof.Tommaso Maggiore Agronomo


Dott. Flavio SommarivaAgronomo

S.A.T.A.- A.R.A.L.Milano

STERCUZIO – STERCOLINO – STERCULO- STERQUILINONELLA MITOLOGIA ROMANA : DIO INVENTORE DELLA CONCIMAZIONE

Spesso confuso con SATURNO: dio dell’agricoltura(padre del primo re del Lazio: PICUS = PICO)

Nella mitologia Greca corrispondeva a CRONO, padreDi GIOVE

OPI era la moglie di Saturno: dea del raccolto

IL LETAME IERI

LA LETAMAIA (Draghetti, 1948) IL TERRICCIATO (Draghetti, 1948))

La concimazione dei prati

IL LETAME OGGI

MODELLO DI FUNZIONAMENTO DELL'AGROECOSISTEMA secondo Draghetti (1948*)

SUOLO SISTEMA COLTURALE

SISTEMA ANIMALE

MERCATO

PERDITE

piccola circolazione

grande circolazione

MERCATO

PERDITE

*A. Draghetti (1948).La Fisiologia dell’azienda agraria. Edagricole. Bologna

AZIENDA ZOOTECNICA DA LATTE (1960)

SISTEMA DI ALIMENTAZIONE

SIST.

FORAG.

SIST.ZOOT.

REFLUI

C

CD

D

MOLTO LETAME - POCO LIQUAME

COLT.E

latte

Macchine eattrezzi

IRR.

SISTEMI COLTURALI E FORAGGERI

Avvicendamenti : 7- 9 anni

Dal 1800 al 1960

• Mais• Frumento• Mais• Frumento• Prato• Prato• Prato

•Prati stabili fuori avvicendamento

UFL/ ha = 2.800

• Mais• Frumento + erbaio• Mais• Frumento + erbaio• Prato• Prato• Prato

•Prati stabili fuori avvicendamento*Erbai superintensivifuori avvicendamento

UFL/ha 3.700- 5.600

1 UBA /ha 2 UBA /ha


Dal 1800 al 1960

1800-1920 1920-1960IN

VERN

O

FIEN

O

FIEN

O +

FIEN

O S

ILO

ESTA

TE

ERBA

+ FI

ENO

ERBA

+ FI

ENO

SISTEMA ZOOTECNICO

LATTE

1800-1920 1920-1960

1 UBA /ha 2 UBA /ha

q/UBA25

q/UBA30

- an. lavoro - an. lavoro

q/ha15

q/ha53

Dalla fine del 1800 al 1960

ZOOTECNIA

GLI EFFLUENTI

Letame Letamaia Terricciato

Gestione molto accurata per ripristinare la fertilità;utilizzati solo per le colture da rinnovo e all’impianto

del prato.

AZIENDA ZOOTECNICA DA LATTE, carne, suini, polli


SIST.

FORAG.

SIST.ZOOT.

REFLUI

C

CD

D

COLT.E

latte

Macchine eattrezzi

Quasi solo LIQUAMI

IRR.

evoluzione

SISTEMI COLTURALI E FORAGGERI

Avvicendamenti : 7- 9 anni

Dal 1960 al 2011

• Mais• Frumento + erbaio• Mais• Frumento + erbaio• Prato• Prato• Prato

•Prati stabili fuori avvicendamento*Erbai superintensivifuori avvicendamento

UFL/ha 3.700- 5.600

2 UBA /ha

3 Anni di colture varie4 Anni di silomas

7 UBA /ha

2012

MIGLIORAMENTO GENETICO

ES. MAIS IN ITALIA

Le marcite

I prati stabili

2012FORAGGICOLTURA

I prati da vicenda

Il s

ilom

ais

FORAGGICOLTURA

Fieni di grande qualità spesso disidratati

1 BERGAMINO : 13 VACCHE

IL SISTEMA ZOOTECNICO: 1960; STRUTTURE E UOMINI

2012

IL SISTEMA ZOOTECNICO: 2012; STRUTTURE E UOMINI

1 BERGAMINO: 100 VACCHE e più

GLI ANIMALI E LA LORO PRODUTTIVITA’

1960 2012

30-40 q/UBA 100-110 q/UBA

ALIMENTAZIONE AMIMALE


Dal 1960 al 2011

1920-1960IN

VERN

O

FIEN

O +

FIEN

O S

ILO

ESTA

TE

ERBA

I+

FIEN

O

SISTEMA ZOOTECNICO

1920-1960

2 UBA /ha

q/UBA30

- an. lavoro

q/ha53

SILO

MA

S +

FIEN

O +

CO

NCE

NTR

ATI

1960-2012 1960-2012

7 UBA /ha

q/UBA100

q/ha700

€/ha2.120

€/ha28.000

ELEVATI COSTI

UFL

BASSI COSTI

UFL

Gli effluenti

LIQUAMI

AZIENDA ZOOTECNICA DA LATTE, carne, suini, polli

2012SISTEMA DI ALIMENTAZIONE

SIST.

FORAG.

SIST.ZOOT.

REFLUI

C

CD

D

COLT.E

latte

Macchine eattrezzi

Quasi solo LIQUAMIPersonale0,8/10 ha

IRR.

LOMBARDIA: ANDAMENTO DELLE AZIENDE ZOOTECNICHE CON QUOTE LATTE DAL 1995 AL 2011

Annata

Totale aziende

con quota (B+C+D)

Totale quote latte (kg)

Media quote latte per impresa

(kg)

1995-96 13.959 100% 3.455.870.855 100% 247.573 1996-97 13.368 96% 3.440.712.768 100% 257.384 1997-98 12.276 88% 3.454.105.507 100% 281.371 1998-99 11.430 82% 3.450.059.769 100% 301.842 1999-00 10.500 75% 3.491.224.374 101% 332.498 2000-01 9.762 70% 3.635.789.853 105% 372.443 2001-02 9.328 67% 3.768.299.471 109% 403.977 2002-03 8.933 64% 3.781.582.481 109% 423.327 2003-04 8.623 62% 3.839.826.428 111% 445.301 2004-05 8.069 58% 3.933.867.474 114% 487.529 2005-06 7.700 55% 4.006.615.886 116% 520.340 2006-07 7.354 53% 4.044.900.712 117% 550.027 2007-08 7.010 50% 4.082.332.972 118% 582.358 2008-09 6.875 49% 4.102.609.682 119% 596.743 2009-10 6.691 48% 4.434.577.959 128% 662.768 2010-11 6.590 47% 4.444.240.212 129% 682.784

ALIMENTO= INGESTATO

EFFLUENTE= DIGESTATO

DIGESTORE ANAEROBICO

Azienda agricola o comprensorio: flussi di nutrienti

Azienda agricolao

Comprensorio

Ambiente di entrata

Ambiente di uscita

Alimenti, Lettiere

Fertilizzanti

ProduzioniNutrienti

PerditeImpoverimento/ accumulo di

nutrienti

1°NON PERDERE NUTRIENTI E IN PARTICOLARE N

IN STALLA NEI VASCONI

2°NON DILUIRE GLI EFFLUENTI

-IN STALLA -NEI VASCONI

- NELLE SALE DI MUNGITURA*

* acque da inviare alla fitodepurazione

3°GLI ELEMENTI NUTRITIVI

NELLE DIVERSE TIPOLOGIE DI EFFLUENTI

-LIQUAMI BOVINI-LIQUAMI SUINI-DIGESTATI TAL QUALI-DIGESTATI SEPARATI LIQUIDI-DIGESTATI SEPARATI SOLIDI

LIQUAME BOVINO

2: 0,35 : 1,4

Reflui bovini Set campionario: 100, progetto DINAMIRE*, anno 2003

* Di.Pro.Ve

Variabile UM Min Max Media Dev. St. RangeN-NH4 mg g-1 tq 0.28 2.53 1.46 0.45 2.26Ntot mg g-1 tq 0.87 7.32 3.71 1.09 6.45Ss % 0.92 16.16 8.7 3.51 15.24Ctot mg g-1 tq 0.34 70.3 30.59 15.53 69.96ceneri % 0.31 4.53 2.07 0.69 4.21pH 6.55 8.21 7.51 0.33 1.66CE mS cm-1 0.9 24.8 14.52 5.73 23.9P2O5 mg g-1 tq 0.21 7.12 1.58 0.96 6.91

LIQUAME SUINO

2 : 1,7 : 2.7

Reflui suiniSet campionario:91. 2010* .“Valorizzazione degli effluenti di allevamento e loro gestione”. SATA

* Di.Pro.Ve

*

*N-NH4/Ntot =0,61% 2:1:1,16

Variabile UM min media max dev st rangeN-NH4 mg g-1 tq 0.49 1.66 4.58 0.90 4.09N_tot mg g-1 tq 0.55 2.48 5.72 1.36 5.17Ss % 0.32 3.24 13.70 3.14 13.38C mg g-1 tq 0.42 11.85 61.72 13.51 61.30ceneri mg g-1 tq 1.87 9.87 46.38 8.06 44.50pH 4.98 7.47 8.52 0.76 3.54CE mS cm-1 5.55 13.33 30.30 5.65 24.75MgO mg g-1 tq 0.05 0.58 2.50 0.61 2.45CaO mg g-1 tq 0.13 1.32 5.53 1.42 5.40P2O5 mg g-1 tq 0.06 1.12 6.22 1.41 6.16K2O mg g-1 tq 0.43 1.38 4.36 0.82 3.93

DIGESTATO TAL QUALE

Digestato separato solido Digestato separato liquido

b) Tipo di biomassa utilizzata

41

55

37

22

0

10

20

30

40

50

60

Reflui zootecnici

35

49

Energy crops

Sottoprodotti agro-industriali

Inci

denz

a su

l car

ico

orga

nico

(%)

1 2 3 4Impianti

31

14 16

63

32

70

5

Indagine in Piemonte (da Balsari et al.)

c) SAU disponibile

500700

1 2 3 4Impianti

500

1300

m2/

MW

hel.

m2/MWhel. prodotto

Per ogni MWhel. prodotto da energy crops è necessario poter disporre per la distribuzione del

liquame digerito di 500 – 1300 m2 di terreno

BA

A - Separatore a vite B – separatore a rulli - staccio

Separatori

Malfunzionamenti dei sistemi di separazione del liquame digerito

‐ Caratteristiche fisiche del liquame digerito differenti da quelle di un liquame tal quale difficile scelta del dispositivo più idoneo

‐ I separatori meccanici sono progettati per essere impiegati in modo discontinuo, mentre negli impianti di digestione anaerobica è richiesto il funzionamento in continuo maggiore necessità di interventi di manutenzione e frequenti rotture

Sintesi delle principali problematiche riscontrate presso gli impianti di D.A. sottoposti a monitoraggio

Vasche di stoccaggio del digerito sottodimensionate (50 gg di periodo utile di stoccaggio)

50 50 52

128

02040

60

80100

120

140160

180

200

1 2 3 4

giorni

Impianto

Utili

Necessari


Dimensionamento adeguato dei contenitori del digestato

NH3

Stoccaggio digerito

CH4 NH3CH4

Perdite economiche (il biogas emesso dalla vasca di stoccaggio potrebbe essere recuperato ed utilizzato per la produzione di energia


Nessuna delle vasche di stoccaggio del liquame digerito risulta coperta

Elevate perdite di ammoniaca e gas serra dagli stoccaggi (~4 t CO2eq. per giorno per impianto da 1 MWhel)

ammoniaca

NH3 concentrations derived from IASI observations above the Po Valley

Lieven Clarisse et al., Nature Geoscience 2, 479 - 483 (2009)

Caratterizzazione dei digestati

Per effettuare una corretta caratterizzazione dei digestati e delle loro frazioni

sono stati raccolti campioni significativi di 25 L di digestato integrale in 22 impianti

per un totale di 70 campioni.

Prelievo del digestato integrale

Trasporto presso il laboratorio

• Il processo di separazione:

• Digestato integrale

Dispositivo di separazione

• Inizio della separazione

• Separato solido

• Separato liquido

• I prodotti della separazione

• Pressatura

Composizione del digestatoDigestato integrale

8,892,670,883,785,238,217,21Max.

2,471,130,351,222,217,473,18Min.

1,620,430,100,670,650,191,03dv.st.

5,391,930,612,303,727,965,36Media

C/NC tq%

NH3/TKNN-NH3 tqg/kg

TKN tqg/kg

pHss

8,892,670,883,785,238,217,21Max.

2,471,130,351,222,217,473,18Min.

1,620,430,100,670,650,191,03dv.st.

5,391,930,612,303,727,965,36Media

C/NC tq%

NH3/TKNN-NH3 tqg/kg

TKN tqg/kg

pHss

Composizione del digestatoDigestato integrale

4,330,701,894,491,44Max.0,590,170,541,900,49

Min.1,310,160,350,850,26dv.st.1,850,381,253,110,80Media

Na tq.g/kg

Mg tq. g/kg

Ca tqg/kg

K tqg/kg

P tqg/kg

4,330,701,894,491,44Max.0,590,170,541,900,49

Min.1,310,160,350,850,26dv.st.1,850,381,253,110,80Media

Na tq.g/kg

Mg tq. g/kg

Ca tqg/kg

K tqg/kg

P tqg/kg

2: 0,4: 1,7

Composizione del digestatoSeparato solido

29,7812,090,543,678,089,3727,48Max.

7,895,180,231,323,328,1213,40Min.4,721,500,070,601,090,273,35dv.st.

15,237,890,422,245,408,9318,77Media

C/NC tq%

NH3/TKNN-NH3 tq g/kg

TKN tqg/kg

pHss

29,7812,090,543,678,089,3727,48Max.

7,895,180,231,323,328,1213,40Min.4,721,500,070,601,090,273,35dv.st.

15,237,890,422,245,408,9318,77Media

C/NC tq%

NH3/TKNN-NH3 tq g/kg

TKN tqg/kg

pHss

Composizione del digestatoSeparato solido

4,381,545,394,563,31Max.0,550,511,571,671,09Min.1,270,271,220,690,72dv.st.2,080,973,073,261,73

Media

Na tq.g/kg

Mg tq. g/kg

Ca tq g/kgK tqg/kg

P tqg/kg

4,381,545,394,563,31Max.0,550,511,571,671,09Min.1,270,271,220,690,72dv.st.2,080,973,073,261,73

Media

Na tq.g/kg

Mg tq. g/kg

Ca tq g/kgK tqg/kg

P tqg/kg

2: 0,6: 1,20

Composizione del digestatoSeparato liquido

5,551,800,743,865,538,265,84Max.

2,210,870,481,332,027,562,84Min.

0,960,250,060,630,800,170,77dv.st.

4,061,380,632,223,538,054,23Media

C/NC tq%

NH3/TKNN-NH3 tqg/kg

TKN tqg/kg

pHss

5,551,800,743,865,538,265,84Max.

2,210,870,481,332,027,562,84Min.

0,960,250,060,630,800,170,77dv.st.

4,061,380,632,223,538,054,23Media

C/NC tq%

NH3/TKNN-NH3 tqg/kg

TKN tqg/kg

pHss

Composizione del digestatoSeparato liquido

5,250,631,764,911,55Max.

0,580,140,502,120,43Min.

1,480,160,340,830,27dv.st.2,110,361,253,390,70

Media

Na tq.g/kg

Mg tq. g/kg

Ca tqg/kg

K tqg/kg

P tqg/kg

5,250,631,764,911,55Max.

0,580,140,502,120,43Min.

1,480,160,340,830,27dv.st.2,110,361,253,390,70

Media

Na tq.g/kg

Mg tq. g/kg

Ca tqg/kg

K tqg/kg

P tqg/kg

2 : 0,4: 2

Utilizzazione agronomica digerito

NO3- PP NO3

-

1) Pianificazione territoriale nel settore della D.A.

GHG

Produzione biomasse e trasporto

GHG

Impianto +

cogeneratore

GHG

Stoccaggio digerito

GHGGHG

LE POSSIBILI PROBLEMATICHE AMBIENTALILEGATE ALLA PRODUZIONE DI ENERGIA DA BIOGAS

Valorizzazione agronomica degli effluenti

Gli effluenti nelle loro diverse forme risultano essere materiali ricchi inmacroelementi nutritivi per al pianta (azoto, fosforo e potassio).

In particolare dei digestati

Mediamente risultano essere più ricchi dei liquami bovini e suini, ciòper l’aggiunta nel fermentatore di altre biomasse

Il contenuto in azoto totale dei digestati rispetto ai liquami bovini risulta essere molto simile, mentre rispetto a quelli suini è superiore.

Il rapporto azoto ammoniacale/ azoto totale dei digestati rispetto ai liquamibovini è nettamente maggiore.

TUTTI GLI EFFLUENTIPRESENTANO UNA GRANDE VARIABILITA’ !!

ANALISI IN TEMPO REALENEL CORSO DELLA DISTRIBUZIONE

NIR

Spettro NIR• Lo strumento fornisce

lo spettro del materiale analizzato.

• L’impiego di opportune applicazioni statistiche permette di elaborare gli spettri fino al raggiungimento della calibrazione e della successiva convalida dei risultati.

IL DI.PRO.VE HA REALIZZATO

LE CURVE DI TARATURA PER

TUTTI I MATERIALI DI CUI

SI SONO ESPOSTI I RISULTATI

PER CONSENTIRNE L’IMMEDIATA APPLICAZIONE

GPS

NIR

TERRAGATOR

UTILIZZAZIONE DEGLI EFFLUENTI

FERTILIZZANTI ORGANICINecessità di conoscerene il comportamento nei diversi tipi di suolo

Piano di concimazione

Aziendale Comprensoriale

Piano di concimazioneElaborato in cui si definiscono

tipodosetempistica di applicazionemodalità di applicazione

di fertilizzanti, al fine di conseguire una definita resa su un definito terrenoA livello aziendale e comprensoriale prevede:* Ripartizione degli effluenti (tra le superfici e nel

tempo)

* Definizione del deficit di nutrienti da acquistare

Redazione*Valutazione della fertilità chimico-fisica del terreno

* Stima del fabbisogno di nutrienti della coltura da attuare

* Stima del contributo del terreno alla nutrizione della coltura

* Stima di eventuali altri contributi (precipitazioni, acqua d’irrigazione, azotofissazione, residui colturali)

* Definizione delle dosi di fertilizzanti* Definizione delle tempistiche e modalità di applicazione

Azienda didattico sperimentale “ A. Menozzi” Landriano (PV). Contenuto in fosforo assimilabile

Approcci differenziati

P e K• Dinamica semplice• Regime conservativo

N• Dinamica complessa

• Regime dissipativo

Bilancio con poche variabili, riferimento temporale lungo (3-5 anni)

Bilancio con più variabili, riferimento temporale breve (stagione colturale)

Uso di effluenti e di concimi: possibile perdite di azoto

Permanenza sul suolo

Lisciviazione

NH3

N2O N2

NO3

Nel suolo

Denitrificazione

LiquameN_NH4+

N_org

Nitrificazione

Spandimento

Run off

Concimiazotatidi sintesi

Volatilizzazione

NH4

Definizione della dose di concimazioneTre approcci:• Dose standard raccomandata• Dose definita tramite bilancio (DB)• DB + aggiustamenti basati su

– indicatori di stato nutrizionale delle piante– indicatori di dotazione nutritiva del

terreno

Prove parcellari e dose raccomandata

Risposta alla concimazione del mais

0

2

4

6

8

10

12

0 100 200 300

Dose di azoto (kg/ha)

Res

a in

gra

nella

(t/h

a)

Dose raccomandata• Dose tecnica ottimale (Dto) = dose che consente di

conseguire il miglior risultato quali-quantitativo

• Dose economica ottimale (Deo) = dose che massimizza il reddito (produttività marginale x prezzo unitario P.U. = prezzo unitario del fattore)

Limiti dell’approccio:

• Variabilità delle caratteristiche del terreno

• Variabilità della storia colturale

• Impatto ambientale

N: bilancio attualmente adottato

Come riportato nel D.L. 7/4/2006 (Criteri e norme tecniche generali per la disciplina regionale dell’utilizzazione agronomica degli effluenti di allevamento….):

NC + NF + AN + (KC x FC) + (KO x FO) = (Y x B)

Dove:NC = N da residui colturali (Mc)NF = N da fertilizzazioni organiche precedenti (Mf)AN = N da apporti naturali, comprende AN ed S

AN= N da precipitazioni S = N da mineralizzazione della S.O. del terreno

NC + NF + AN + (KC x FC) + (KO x FO) = (Y x b)

In pratica, si stima prima il bisogno netto di azoto e poi si definisce il bisogno lordo tenendo conto dell’efficienza.

Bisogno netto di N = (Y x B) – (NC + NF + AN)

Bisogno lordo di N = bisogno netto/k

N disponibile N da apportare

Asportazione della coltura

N: bilancio attualmente adottato

Dove:Ri = quota prontamente disponibile ad inizio colt. S = mineralizzazione della s.o. stabile del suoloMc = mineralizzazione dei residui colturaliMf = mineralizzazione di precedenti apporti org.An = apporti naturali (deposizioni secche ed umide)Bfx = fissazione biologica (per N)Fc = concimi Fo = fertilizzanti organiciYb = asportazioniZ = perditeRr = quota prontamente disponibile a fine coltura

Ri + S + Mc + Mf + An + Bfx + Fc + Fo = Yb +Z + Rr

Metodo del bilancio

Grignani et al. (2003). Rivista di Agronomia, 37:155-172

Asportazione della coltura (Yb)• Y = produzione attesa (media produttiva degli

ultimi 5 anni, incrementata del 2-5 % per miglioramento genetico)

• b = concentrazione di elemento nel prodotto

Esempio:Y = 14 t ss ha-1 (granella mais)b = 17 kg N t-1 (concentrazione di azoto)Y × b = 238 kg N ha-1

N disponibile

60 kg Medicai diradati

80 kg Medicai di tre anni in buone condizioni e prati di almeno 5 anni

30-40 kg Prati di trifoglio di breve durata

-30 kg Paglie di cereali

-40 kg Stocchi di mais

Nc = N da residui colturali

N disponibileAn = N da apporti naturali

•N da deposizioni atmosferiche: 20 kg ha-1 anno-

1; in realtà la concentrazione è molto variabile.

•N da mineralizzazione della sostanza organica: 30 kg di N assimilabile per unità percentuale di

S.O.– La frazione disponibile per la coltura è definita in funzione della stagione e durata della coltura):− 0.60 per i cereali autunno vernini− 0.66 per bietola e girasole− 0.75 per sorgo− 1.00 per mais

N disponibileNf = N da fertilizzazioni organiche effettuate

l’anno precedente• 30 % dell’azoto apportato tramite letame

Dati medi di ripartizione dell’azoto utile nel triennio dopo l’applicazione dei reflui. (Grignani et al. 2003).Tipo anno

1 2 3Letame 53 29 18Liquame suino 85 9 6Liquame bovino 75 15 10Pollina 89 6 5

N da apportare (KC x FC) + (KO x FO)

• Prima si calcola l’apporto utile derivante dagli effluenti, in base alle disponibilità aziendali

• L’eventuale deficit viene colmato ricorrendo ai concimi minerali (Kc imposto pari a 1)

Definizione di Ko• Classificazione dell’applicazione secondo tre classi di

efficienza (bassa, media, alta) in funzione della coltura, dell’epoca e della modalità di spandimento.

(Tab 1/a della Del. 7/11/2006 N.8/3439)• I valori di Ko tabulati variano secondo l’efficienza di

applicazione, la tessitura del terreno ed il tipo di effluente.

Esempio per terreni con tessitura mediaEfficienza Tessitura media

Avicoli Suini BoviniAlta 0.75 0.65 0.55Media 0.55 0.48 0.41bassa 0.36 0.31 0.26

Efficienza media dell’azoto nel triennio(Grignani et al. 2003)

Matrice InterramentoCereali vernini Sarchiate

primaverili Prati

P A P A P A

LetameSi - 42 54 46 63 62No 41 39 52 44 55 54

Liquame bovinoSi 65 47 75 54 79 63No 59 41 66 45 66 50

Liquame suinoSi 73 49 83 54 87 65No 61 37 68 39 67 45

Pollina Si - 50 85 55 86 66

No 61 38 76 46 69 49

P= primavera A= autunno

Punti di debolezza del metodo del bilancio

•Fo: incertezza della composizione dei reflui•Ko: oltre che dipendere dall’andamento termopluviometrico e dalla gestione, varia

tra liquami di una stessa categoria•Y: incerte, soprattutto per insilati e fieni

•b: incerta, soprattutto per fieniGli indicatori di stato nutrizionale potrebbero essere utilizzati per affinare la stima della

dose di azoto in copertura

Indicatori di dotazione del terreno

•Azoto minerale del terreno (principalmente N-NO3)– In presemina– Prima della concimazione di copertura, es. mais allo stadio

di 6 foglie– Dopo la raccolta (per verifica del bilancio)

• Schröder et al., 2000. Field Crop Research, 66, 151-164

Ind. di stato nutrizionale della pianta•Azoto nitrico nella base dello stocco (mais)

– Alla sesta foglia– Alla raccolta

•Azoto totale (mais)– Piante alla sesta foglia– Foglia dello spadice all’antesi

•Trasmittanza delle foglie– Indice SPAD (sfrutta relazione tra clorofilla e N)

•Riflettanza della coltura (prossimale e remota)– Nella regione VIS – Nella regione NIR tra 700 e 1400

Per migliorare l’uso degli effluenti• Caratterizzazione rapida

– Composizione elementare

– Forme a diversa labilità della sostanza organica

• Previsione della dinamica di mineralizzazione

• Innovazione su epoca e modalità di somministrazione

• Gestione a livello territoriale nel caso di elevati carichi areici di bestiame

Epoca di somministrazione

0

20

40

60

80

100

120

0 30 60 90 120 150 180 210 240

Giorni dalla semina

% d

el to

tale

N biomassa

i.a.acc.

lev.

bott.

em. Sp.

fior.

0

20

40

60

80

100

120

0 30 60 90 120 150 180 210 240

Giorni dalla semina

% d

el to

tale

N biomassa

8 fg

12 fg

fior.

mat.

Frumento Mais

Più in prossimità dell’epoca di maggior assorbimento radicale anche in copertura

Efficienza dell’azoto da effluenti

Dipende da:• Dose • Epoca di distribuzione• Modalità di applicazione• Caratteristiche del terreno (pH e potenziale redox)

• Coltura

Necessità di ricerca: per tutte le voci sopra esposte !

Efficienza reale ed apparente

DoseAspTNCAspTCCAU

CRU = Coeff. Reale di Utilizzazione

Dove: AspTC = asportazione della tesi concimata (kg ha-1)AspTNC = asportazione della tesi non concimata (kg ha-1)AspCS = asportazione colture in successioneImmT = immobilizzazione nel suoloDose = dose di elemento somministrata (kg ha-1)

CAU = Coeff. Apparente di Utilizzazione

DoseimmTAspCSAspTNCAspTCCRU

Necessità di ricerca per gli effluenti

Esse vengono stimate più semplicemente tramite l’uso di coefficienti di efficienza (k)

I K vanno determinati sperimentalmente

Misurare le perdite nella pratica operativa è difficile e costoso:

Z = [(1-ko)Fo] + [(1-kc)Fc]

Ri ± S ± Mc + Mf + An + Bfx + Fc + Fo = Yb +Z + Rr

Ri ± S ± Mc + Mf + An + Bfx + FcKc + Foko = Yb + Rr

Vasche lisimetriche atte a raccogliere il percolato

PRECISIONE NELLA CONCIMAZIONE ORGANICA

CARRO SPANDILETAME BOTTE SPANDILIQUAMI

Dimostrazione presso az. Brambilla

Intervento arch. De Capitani, Assessore regionale agricoltura

Prove di portata in uscita di ogni ancora con Dosimat

Ricerca del refluo interrato a 11cm di profondità

Distribuzione refluo bovino su orzo con Bomec da 8,4 m

Distribuzionee interrammento di effluenti su sodo dopo soia

Xerion 3800VC in fase di auto caricamento.

Interramento e distribuzione digestato

Terreno dopo l’interramento di t/ha 50 di refluo

Xerion VC3800 in lavorazione nel mais

Titolo €/tCosto €/kg

UREA N 46% 414 0,9PERFOSFATO TRIPLO P 46% 460 1,0SOLFATO POTASSICO K 52 500 1,0

COSTO DELL’UNITA’ FERTILIZZANTE

valori €/kg €/t valori €/kg €/tSS (%tq) 9,06 6,48SO(%SS) 86,9 77,97pH 6,94 7,93N tot (g/kg tq) 3,21 0,90 3,24 3,33 0,90 2,97NH4/N(g/kg tq) 1,52 2,02P (g/kg tq) 1,29 1,0 1,29 1,73 1,0 1,73K (g/kg tq) 3,75 1,0 1,29 2,82 1,0 2,82

5,82 7,52

Liquame bovino Digestato

Kg/ha N €/kg €/ha

UREA 450 207 0,9 186SARCHIATURA 45,5Totale 232

SARCHIATURA E UREA IN COPERTURA

t/ha €/t €/haDIGESTATO 62,2CANTIERE 62DISTRIBUZIONE 3,5 217TOTALE 280

kg/ha €/kg €/ha

N 207 0,9 186

Digestato (62,16 t/ha) P 106 1,0 106

K 175 1,0 175

469

INTERRAMENTO DIGESTATO IN COPERTURA

Valore del digestato

SARCHIATURA E UREA IN COPERTURA

INTERRAMENTO DIGESTATO IN COPERTURA

Valore del digestato

Kg/ha N

€/kg €/ha

UREA 300 138 0,9 124,2SARCHIATURA 45,5Totale 169,7

t/ha €/haDIGESTATO 41,4CANTIERE 41,44DISTRIBUZIONE 145,1TOTALE 186,5

kg/ha

€/kg

€/ha

N 138 0,9 124

Digestato (62,16 t/ha) P 72 1,0 72

K 116 1,0 116

312

Gli effluenti

LIQUAMI

Gestione agronomica corretta

OPERAZIONE SAVBOT090904Particella catastale Comune F257, Foglio 134, Part. 93

Superficie lavorata (ha): 1,02Periodo esecuzione effettiva: 09/09/2004

Operatrice: Botte spandiliquameTempo totale (min): 342

di cui Lavoro Effettivo (min;%): 20 ; 5,8di cui Tempi Accessori (min;%): 322 ; 94,2

Capacità operativa di lavoro (ha/h): 0,179Prodotto distribuito: Liquame bovino

Quantità totale (kg di liquame): 60000Quantità totale effettiva (kg di azoto/ha): 176,5

S

A

A SRC: 24%IRD: 52%SRC: 24%IRD: 52%

4 distribuzioni

45 kgN/carico

N old = 96 kg/ha 57%

N new = 139 kg/ha 82%

Da sistema aziendale a sistema comprensoriale o territoriale

Progetto ValorE Sistemi Esperti per la valorizzazione degli effluenti di allevamento, la salvaguardia ambientale e la tutela del territorio della Lombardia

finanziato dalla DG Agricoltura della Regione Lombardia,

due sistemi esperti di analisi:•a livello territoriale•a livello aziendale

DIPARTIMENTO PRODUZIONE VEGETALE – UNI-MI

Progetto VATE(Sistemi la valorizzazione degli effluenti di allevamento)

finanziato dalla DG Agricoltura della Regione Lombardia,

DIPARTIMENTO PRODUZIONE VEGETALE – UNI-MI

[email protected]

APPLICAZIONI TECNOLOGICHEQuaderni di campagna informatizzati

Allestimenti costruttivi a diversa complessità

SIA predisposti per gestione CODICI identificativi

Consultazione registri attività

MAPPE

DISTR

IBUZIO

NE

Metodi di stima rapida per liquami bovini

• NIR da laboratorio

RER(4)RPD(3)R2RMSEPUnit(2)N(1)Var.Tab. 2 - Full spectra: results of the validation

4.41.10.190.67mg/g24K8.42.00.780.13mg/g30P10.33.00.940.21mg/g30NVN12.33.40.923.74mg/g24TC8.72.40.840.30mg/g20ON10.02.40.830.18mg/g55AN9.62.50.900.32mg/g24TKN6.91.70.740.37%24Ash12.13.30.950.95%26DM

RER(4)RPD(3)R2RMSEPUnit(2)N(1)Var.Tab. 2 - Full spectra: results of the validation

4.41.10.190.67mg/g24K8.42.00.780.13mg/g30P10.33.00.940.21mg/g30NVN12.33.40.923.74mg/g24TC8.72.40.840.30mg/g20ON10.02.40.830.18mg/g55AN9.62.50.900.32mg/g24TKN6.91.70.740.37%24Ash12.13.30.950.95%26DM

123,16124,7231,4813,913,965,4

Separato solido

195,9177,2048,1584,071,603,53

Separato Liquido

170,5583,7245,6983,731,833,72Integrale

Apporto in K2O kg

Apporto in P205 kg

t di digestato

Contenuto medio K2O

Contenuto medio P205

Contenuto medio N tot

Piano di fertilizzazione con digestato

170 kg/ha azoto

Piano di fertilizzazione con digestato

340 kg/ha azoto

246,31249,4462,9623,913,965,4Separato solido

391,82154,4096,3174,071,603,53

Separato Liquido

341,10167,4491,3973,731,833,72Integrale

Apporto in K2O kg

Apporto in P205 kg

t di digestato

Contenuto medio K2Og/kg

Contenutomedio P205g/kg

Contenuto medio N totg/kg

Valorizzazione agronomica del digestato

Il notevole contenuto in azoto ammoniacale e i valori di pH alti rendonoil digestato particolarmente suscettibile a perdite di azoto ammoniacale.

Ciò rende particolarmente importante l’applicazione di corrette tecniche di stoccaggio e di distribuzione:

- copertura delle vasche di stoccaggio

- immediato interramento durate la distribuzione nei campi.

Le emissioni di CO2eq per la produzione di energia elettrica da biogas (risultati emersi dal progetto EU-Agro biogas)

trasporto liquame digerito +

sua distribuzione 6%

impianto + co-generatore

5%

stoccaggio digerito 28%

produzione biomasse + loro trasporto

61%

2) Miglioramento dell’efficienza energetica ed ambientale degli impianti

Le emissioni di CO2eq per la produzione di energia elettrica da biogas

SOLO REFLUI ZOOTECNICI

REFLUI ZOOTECNICI +

ENERGY CROPS

CH4

CH4

CO2CH4N2ONH3

CO2

CH4

CH4CO2

CH4N2ONH3

0,25 kg CO2eq/kWhel prodotto

0,60 kg CO2eq/kWhel prodotto

2) Miglioramento dell’efficienza energetica ed ambientale degli impianti

DA

Caso A Caso B

DA

Limiti Direttiva Nitrati(170-340 kgN/ha)

(Art. 10)

Limiti Direttiva Nitrati(170-340 kgN/ha)

(Art. 10)

- Per quota non zootecnica limite legato al fabbisogno colturale (PUA)

- Solo per quota zootecnica

Colture energetiche

dedicate

Altri sottoprodotti

Solo reflui zootecnici

3) Gestione del digerito aspetti agronomici, normativi e gestionali

L’AZOTO DA GESTIRE

1 MWhelDA

INPUT

OUTPUT

2.5 t silomais

~11 kgdi N

= ~600m2 di terreno disponibile (zona vulnerabile)

Per un impianto da un MWel. = 550 ha di terreno disponibile per lo spandimento del digerito


(Tipo di biomassa utilizzata)

N da gestire/anno(impianto da 1MW el.)

550 ha

225 ha

Su

perf

icie

nece

ssari

a p

er

lo

span

dim

en

to d

el d

igeri

to (

ha)

Solo silomais

280 kgN/ha170 kgN/ha 340 kgN/ha

336 ha

94t

N t

ot.

Da g

est

ire (

t/an

no

)


La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di...

Documents

Transcript of La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di...