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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
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PRIMO FORUM NAZIONALE SUL BIOGAS
“BIOGAS E RICERCA IN ITALIA”
La gestione agronomica del digestato Tommaso Maggiore
Di.Pro.Ve. Università degli studi
Milano
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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
CREMONA 2009
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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 -
La valorizzazione agronomica dei reflui“Strategie e tecniche per la corretta gestione”
Prof.Tommaso Maggiore Agronomo
Dipartimento di Produzione VegetaleUniversità degli Studi di Milano
CREMONA 2011
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Valorizzazione agronomica degli effluenti“Strategie e tecniche per la corretta gestione”
Prof.Tommaso Maggiore Agronomo
Dipartimento di Produzione VegetaleUniversità degli Studi di Milano
Dott. Flavio SommarivaAgronomo
S.A.T.A.- A.R.A.L.Milano
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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
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IL LETAME IERI
LA LETAMAIA (Draghetti, 1948) IL TERRICCIATO (Draghetti, 1948))
La concimazione dei prati
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IL LETAME OGGI
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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
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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.
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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
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SISTEMA DI ALIMENTAZIONE
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
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Dalla fine del 1800 al 1960
ZOOTECNIA
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GLI EFFLUENTI
Letame Letamaia Terricciato
Gestione molto accurata per ripristinare la fertilità;utilizzati solo per le colture da rinnovo e all’impianto
del prato.
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AZIENDA ZOOTECNICA DA LATTE, carne, suini, polli
SISTEMA DI ALIMENTAZIONE
SIST.
FORAG.
SIST.ZOOT.
REFLUI
C
CD
D
COLT.E
latte
Macchine eattrezzi
Quasi solo LIQUAMI
IRR.
evoluzione
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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
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MIGLIORAMENTO GENETICO
ES. MAIS IN ITALIA
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Le marcite
I prati stabili
2012FORAGGICOLTURA
I prati da vicenda
Il s
ilom
ais
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FORAGGICOLTURA
Fieni di grande qualità spesso disidratati
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1 BERGAMINO : 13 VACCHE
IL SISTEMA ZOOTECNICO: 1960; STRUTTURE E UOMINI
2012
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IL SISTEMA ZOOTECNICO: 2012; STRUTTURE E UOMINI
1 BERGAMINO: 100 VACCHE e più
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GLI ANIMALI E LA LORO PRODUTTIVITA’
1960 2012
30-40 q/UBA 100-110 q/UBA
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ALIMENTAZIONE AMIMALE
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SISTEMA DI ALIMENTAZIONE
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
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Gli effluenti
LIQUAMI
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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.
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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
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ALIMENTO= INGESTATO
EFFLUENTE= DIGESTATO
DIGESTORE ANAEROBICO
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Azienda agricola o comprensorio: flussi di nutrienti
Azienda agricolao
Comprensorio
Ambiente di entrata
Ambiente di uscita
Alimenti, Lettiere
Fertilizzanti
ProduzioniNutrienti
PerditeImpoverimento/ accumulo di
nutrienti
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La valorizzazione agronomica dei reflui“Strategie e tecniche per la corretta gestione”
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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
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3°GLI ELEMENTI NUTRITIVI
NELLE DIVERSE TIPOLOGIE DI EFFLUENTI
-LIQUAMI BOVINI-LIQUAMI SUINI-DIGESTATI TAL QUALI-DIGESTATI SEPARATI LIQUIDI-DIGESTATI SEPARATI SOLIDI
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LIQUAME BOVINO
2: 0,35 : 1,4
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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
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LIQUAME SUINO
2 : 1,7 : 2.7
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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
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DIGESTATO TAL QUALE
Digestato separato solido Digestato separato liquido
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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.)
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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
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BA
A - Separatore a vite B – separatore a rulli - staccio
Separatori
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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
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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
Sintesi delle principali problematiche riscontrate presso gli impianti di D.A. sottoposti a monitoraggio
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Dimensionamento adeguato dei contenitori del digestato
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NH3
Stoccaggio digerito
CH4 NH3CH4
Perdite economiche (il biogas emesso dalla vasca di stoccaggio potrebbe essere recuperato ed utilizzato per la produzione di energia
Sintesi delle principali problematiche riscontrate presso gli impianti di D.A. sottoposti a monitoraggio
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)
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ammoniaca
NH3 concentrations derived from IASI observations above the Po Valley
Lieven Clarisse et al., Nature Geoscience 2, 479 - 483 (2009)
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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
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• Il processo di separazione:
• Digestato integrale
Dispositivo di separazione
• Inizio della separazione
• Separato solido
• Separato liquido
• I prodotti della separazione
• Pressatura
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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
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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
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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
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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
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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
![Page 55: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/55.jpg)
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
![Page 56: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/56.jpg)
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
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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.
![Page 58: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/58.jpg)
TUTTI GLI EFFLUENTIPRESENTANO UNA GRANDE VARIABILITA’ !!
ANALISI IN TEMPO REALENEL CORSO DELLA DISTRIBUZIONE
NIR
![Page 59: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/59.jpg)
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.
![Page 60: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/60.jpg)
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
![Page 61: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/61.jpg)
GPS
NIR
TERRAGATOR
![Page 62: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/62.jpg)
UTILIZZAZIONE DEGLI EFFLUENTI
FERTILIZZANTI ORGANICINecessità di conoscerene il comportamento nei diversi tipi di suolo
Piano di concimazione
Aziendale Comprensoriale
![Page 63: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/63.jpg)
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
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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
![Page 65: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/65.jpg)
Azienda didattico sperimentale “ A. Menozzi” Landriano (PV). Contenuto in fosforo assimilabile
![Page 66: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/66.jpg)
![Page 67: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/67.jpg)
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)
![Page 68: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/68.jpg)
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
![Page 69: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/69.jpg)
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
![Page 70: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/70.jpg)
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)
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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 !
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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
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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
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Vasche lisimetriche atte a raccogliere il percolato
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![Page 92: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/92.jpg)
PRECISIONE NELLA CONCIMAZIONE ORGANICA
CARRO SPANDILETAME BOTTE SPANDILIQUAMI
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![Page 94: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/94.jpg)
Dimostrazione presso az. Brambilla
![Page 95: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/95.jpg)
Intervento arch. De Capitani, Assessore regionale agricoltura
![Page 96: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/96.jpg)
Prove di portata in uscita di ogni ancora con Dosimat
![Page 97: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/97.jpg)
Ricerca del refluo interrato a 11cm di profondità
![Page 98: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/98.jpg)
Distribuzione refluo bovino su orzo con Bomec da 8,4 m
![Page 99: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/99.jpg)
Distribuzionee interrammento di effluenti su sodo dopo soia
![Page 100: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/100.jpg)
Xerion 3800VC in fase di auto caricamento.
![Page 101: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/101.jpg)
Interramento e distribuzione digestato
![Page 102: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/102.jpg)
Terreno dopo l’interramento di t/ha 50 di refluo
![Page 103: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/103.jpg)
Xerion VC3800 in lavorazione nel mais
![Page 104: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/104.jpg)
![Page 105: La valorizzazione agronomica dei reflui “Strategie e ... · Malfunzionamenti dei sistemi di separazione ... Elevate perdite di ammoniacae gas serra dagli stoccaggi ... separazione](https://reader031.fdocumenti.com/reader031/viewer/2022021810/5c71b70d09d3f2b45c8c81a8/html5/thumbnails/105.jpg)
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
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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
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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
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Gli effluenti
LIQUAMI
Gestione agronomica corretta
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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%
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Da sistema aziendale a sistema comprensoriale o territoriale
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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
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Progetto VATE(Sistemi la valorizzazione degli effluenti di allevamento)
finanziato dalla DG Agricoltura della Regione Lombardia,
DIPARTIMENTO PRODUZIONE VEGETALE – UNI-MI
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APPLICAZIONI TECNOLOGICHEQuaderni di campagna informatizzati
Allestimenti costruttivi a diversa complessità
SIA predisposti per gestione CODICI identificativi
Consultazione registri attività
MAPPE
DISTR
IBUZIO
NE
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
3) Gestione del digerito aspetti agronomici, normativi e gestionali
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(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
)
3) Gestione del digerito aspetti agronomici, normativi e gestionali
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