Si. BONETTA, E. FERRETTI, Sa. BONETTA, F. PAROLA, F. SCAPERROTTA, G. FEZIA°, G. ZICARI, E....

Si. BONETTA*, E. FERRETTI*, Sa. BONETTA*, F. PAROLA**, F. SCAPERROTTA**, Si. BONETTA*, E. FERRETTI*, Sa. BONETTA*, F. PAROLA**, F. SCAPERROTTA**, G. FEZIA°, G. ZICARI*, E. CARRARO* G. FEZIA°, G. ZICARI*, E. CARRARO* * Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Vita, Università del Piemonte Orientale”* Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Vita, Università del Piemonte Orientale”** Coldiretti Piemonte** Coldiretti Piemonte° Istituto Zooprofilattico Sperimentale del Piemonte, Liguria e Valle d’Aosta° Istituto Zooprofilattico Sperimentale del Piemonte, Liguria e Valle d’Aosta

Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011

RISCHIO IGIENICO-SANITARIO RISCHIO IGIENICO-SANITARIO ASSOCIATO ALL’IMPIEGO DEL ASSOCIATO ALL’IMPIEGO DEL DIGERITO IN AGRICOLTURADIGERITO IN AGRICOLTURA

PROGETTO FERTIBIO PROGETTO FERTIBIO

Seconda parteSeconda parte

1) Valutazione dei rischi igienico-sanitariValutazione dei rischi igienico-sanitari

- Valutazione della contaminazione microbiologica

- Valutazione della contaminazione chimica da metalli pesanti

2) stima della capacità fertilizzantestima della capacità fertilizzante

- Test di fitotossicità (germinazione e accrescimento)

- Presenza di semi infestanti


Società Cooperativa “La Speranza” Candiolo TO

“BIOWASTE”-Fanghi depurazione - Reflui zootecnici - Rifiuti agricoltura, industria municipali

Concime organico

IMPIEGO IN AGRICOLTURA

RISCHI PER LA SALUTE

MICROBIOLOGICO

CHIMICO nitratimetalli pesanticomposti organici

TRATTAMENTI

- compostaggio

- digestione anaerobica

- stoccaggio, ecc.

UOMO - esposizione

professionale - esposizione popolazione

PIANTEANIMALI

CONTAMINAZIONE DI FRUTTA E VERDURACONTAMINAZIONE DI FRUTTA E VERDURA

SUPERFICIALESUPERFICIALE

INTERNALIZZAZIONE INTERNALIZZAZIONE COLONIZZAZIONE ENDOFITICA (moltiplicazione)COLONIZZAZIONE ENDOFITICA (moltiplicazione)

Accertata per Accertata per E.coliE.coli O157:H7 e O157:H7 e SalmonellaSalmonella in in terreni concimati con letame bovinoterreni concimati con letame bovino

VerduraVerdura lattuga, semi germogliati lattuga, semi germogliatiFruttaFrutta da lesioni arance, mele da lesioni arance, mele

INUTILITA’ DEL LAVAGGIO E DEL INUTILITA’ DEL LAVAGGIO E DEL TRATTAMENTO CON SANITIZZANTITRATTAMENTO CON SANITIZZANTI


SEM image, bar 10 μm

Kroupitski et al., 2009 Appl. Environ. Microbiol, vol 75(19)

PenetrazionePenetrazione di Salmonella di Salmonella in una foglia di lattuga in una foglia di lattuga attraverso uno stomaattraverso uno stoma



INCREMENTO DELLE EPIDEMIE/CASI DI MTA ASSOCIATE INCREMENTO DELLE EPIDEMIE/CASI DI MTA ASSOCIATE AL CONSUMO DI FRUTTA E VERDURA CRUDAAL CONSUMO DI FRUTTA E VERDURA CRUDA

Epidemia dovuta al consumo di spinaci biologici crudi• 192 casi confermati di enterite• 30 casi con Sindrome emolitico uremica SEU• 2 morti

DEIEZIONI DEIEZIONI BOVINEBOVINE

Escherichia coli O157:H7 3-5 x 104 CFU/g

Serbatoio principalePrevalenza 13,2%

Salmonella spp. 5-20 x105-20 x1044 CFU/g CFU/gPrevalenza 7,7%Prevalenza 7,7%

Listeria monocytogenes3 x 102 CFU/g

Prevalenza 29,8%

Cryptosporidium parvum 101055-10-1077 oocisti/g oocisti/gPrevalenza 5,4%

RISCHIO CHIMICO

Metalli pesanti (Fe, Zn, Cu, ecc.)


Fattori limitanti/favorentiFattori limitanti/favorenti

• Temperatura• pH• competizione tra microorganismi• aggregazione di m.o. a particelle solide

Punti criticiPunti critici

• Mantenimento della temperatura isoterma• Miscelazione• Ricontaminazione del digerito

IMPIANTI DI DIGESTIONE ANAEROBIAIMPIANTI DI DIGESTIONE ANAEROBIA


ABBATTIMENTO DEI PATOGENI ABBATTIMENTO DEI PATOGENI NEGLI IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI BIOGASNEGLI IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI BIOGAS

STOCCAGGIOSTOCCAGGIO DIGESTIONE ANAEROBIADIGESTIONE ANAEROBIA

6-15°C 18-21°C Mesofilo 35°C Termofilo 53°C

T90 settimane T90 giorni T90 ore

S. typhimurium 5.9 2.0 2.4 0.7

E.coli 8.8 2.0 1.8 0.4

C. perfringens NR NR NR NR

S. aureus 7.1 0.9 0.9 0.5

coliformi 9.3 2.1 3.1 -

Enterococchi 21.4 2.7 7.1 1

T90 = tempo di riduzione decimale, tempo necessario per ottenere una riduzione del 90% rispetto alla concentrazione iniziale. N.R. nessuna riduzione (Tratto modificato da Colleran, 2000, Sahlstrom, 2003)


PROGETTO FERTIBIOPROGETTO FERTIBIO

• MetodiMetodi

• RisultatiRisultati

• ConclusioniConclusioni

Mixing Tank

Digester 2

Biowaste(A)

Digester 1

BioGas

Liquid/ solidseparator

Storagetank

(B)

(C, D)

(E)

AA - substrati in ingresso C C – frazione liquida

BB - digerito fresco DD – frazione solida

EE - frazione liquida (stoccata 120 gg)

CAMPIONAMENTOCAMPIONAMENTO

Mesofilia Mesofilia 39-40°C39-40°C

Biomasse Biomasse Letame e liquame bovino (vacche da latte) Letame e liquame bovino (vacche da latte) 60-70 % 60-70 %

mais di scarto e insilato di triticale e di mais mais di scarto e insilato di triticale e di mais 40-30%40-30%


Società Cooperativa “La Speranza” Candiolo TO


ANALISI MICROBIOLOGICHE (DISAV)MICROBIOLOGICHE (DISAV)o parametri indicatoriparametri indicatori (conta mesofila, (conta mesofila, E.coliE.coli, ,

EnterobacteriaceaeEnterobacteriaceae, enterococchi fecali, , enterococchi fecali, C. perfringensC. perfringens, , uova di elminti)uova di elminti)

o patogenipatogeni ( (SalmonellaSalmonella, , Listeria monocytogenes, E.coli Listeria monocytogenes, E.coli O157:H7, O157:H7, Yersinia, Campylobacter, CryptosporidiumYersinia, Campylobacter, Cryptosporidium))

ANALISI CHIMICHE E CHIMICO FISICHEANALISI CHIMICHE E CHIMICO FISICHEo analisianalisi fisico-chimiche fisico-chimiche generali generali (Impresa Verde Cuneo)(Impresa Verde Cuneo)o Metalli Metalli (Cd, Fe, Hg, Ni, Pb, Cu, Zn) (Cd, Fe, Hg, Ni, Pb, Cu, Zn) (IRIDE s.p.a.)(IRIDE s.p.a.)

VALUTAZIONI AGRONOMICHEVALUTAZIONI AGRONOMICHE ((Mybasol Srl.,UPO spin-off)o test di germinazionetest di germinazione ( (Lactuca sativa Lactuca sativa or or Cucumis sativumCucumis sativum, ,

Lepidium sativumLepidium sativum, , Sorghum saccharatumSorghum saccharatum))o test di accrescimentotest di accrescimento in vaso ( in vaso (Sorghum bicolorSorghum bicolor))

o Ricerca di Ricerca di semi infestantisemi infestanti vitali vitali

ANALISI MICROBIOLOGICHE ANALISI MICROBIOLOGICHE parametri indicatoriparametri indicatori


Normativa fertilizzanti Normativa fertilizzanti ((D.M. 29819/2009D.M. 29819/2009))

E.coliE.coli CFU/g CFU/g n=5; c=1;n=5; c=1;

m=1000 CFU/g; m=1000 CFU/g; M=5000 CFU/gM=5000 CFU/g;

Reg. EU per sottoprodotti animaliReg. EU per sottoprodotti animali (Reg. EC n. 1774/2002, n. 208/2006)(Reg. EC n. 1774/2002, n. 208/2006)

E. coliE. coli m = 1 000, M = 5 000 m = 1 000, M = 5 000 CFU/gCFU/g

EnterococchiEnterococchi m = 1 000, M = 5 000 m = 1 000, M = 5 000 CFU/gCFU/g

n = 5 c = 1n = 5 c = 1

Uova di elminti assenti

C. perfringens presente

Enterococchi <Enterococchi <100–2100–2 x 10 x 1055 UFC/g UFC/g

**

** ****

****

nsns nsns

SalmonellaSalmonella assenza in 25 gassenza in 25 gstandard per uso come fertilizzante standard per uso come fertilizzante a garanzia dell’assenza di patogenia garanzia dell’assenza di patogeni

Normativa fertilizzanti (D.M. 29819/2009)Normativa fanghi depurazione (D.Lgs. 99/1992)

Regolamento EU sottoprodotti animali EC n. 208/2006)


ANALISI MICROBIOLOGICHE ANALISI MICROBIOLOGICHE patogenipatogeni


mg/kg s.s.

ANALISI CHIMICHE ANALISI CHIMICHE metallimetalli


- il trattamento con il digerito incrementa la crescita - il trattamento con il digerito incrementa la crescita

- la frazione liquida è più efficace della solida- la frazione liquida è più efficace della solida

TEST DI FITOTOSSICITA’TEST DI FITOTOSSICITA’

Test di germinazioneTest di germinazione

Tossicità moderata del digerito e dei suoi derivati (Tossicità moderata del digerito e dei suoi derivati (Lactuca sativa Lactuca sativa or or Cucumis sativumCucumis sativum, , Lepidium sativumLepidium sativum, , Sorghum saccharatumSorghum saccharatum))

Test di accrescimento in vaso Test di accrescimento in vaso ((Sorghum bicolorSorghum bicolor))

RICERCA DI SEMI VITALIRICERCA DI SEMI VITALI


RISCHIO IGIENICO-SANITARIORISCHIO IGIENICO-SANITARIO

Valutazione effettuata digerito derivante dalla co-Valutazione effettuata digerito derivante dalla co-digestione di refluo zootecnico bovino e biomasse vegetalidigestione di refluo zootecnico bovino e biomasse vegetali

RISCHIO MICROBIOLOGICO NEL DIGESTATORISCHIO MICROBIOLOGICO NEL DIGESTATO

riduzione della contaminazione microbica rispetto al liquame riduzione della contaminazione microbica rispetto al liquame in ingresso, ma non può essere esclusa la presenza di in ingresso, ma non può essere esclusa la presenza di microrganismi patogeni;microrganismi patogeni;

indicatori di contaminazione: superamento dei limiti previsti indicatori di contaminazione: superamento dei limiti previsti dal dal Regolamento EU sottoprodotti animali Regolamento EU sottoprodotti animali per Enterococchiper Enterococchi

CONCLUSIONE - FERTIBIOCONCLUSIONE - FERTIBIO

patogeni: presenza di patogeni: presenza di SalmonellaSalmonella e e L. monocitogenesL. monocitogenes nel nel digerito e derivati. Superamento dei limiti previsti nella digerito e derivati. Superamento dei limiti previsti nella Normativa fertilizzanti, fanghi e Normativa fertilizzanti, fanghi e Regolamento EU Regolamento EU sottoprodotti animalisottoprodotti animali


““La qualità del digerito prodotto da un impianto di biogas La qualità del digerito prodotto da un impianto di biogas non può essere peggiore di quella dei substrati in ingresso” non può essere peggiore di quella dei substrati in ingresso”

(EFSA, 2007)(EFSA, 2007)

• sorgente e qualità dei subsrati in ingresso era costante

• la proporzione tra i substrati è stata mantenuta

Nessun incremento di rischio patogeno per l’uomo

Considerando il tradizionale impiego in agricoltura dei reflui Considerando il tradizionale impiego in agricoltura dei reflui zootecnici, l’uso del digerito derivante dalla co-digestione zootecnici, l’uso del digerito derivante dalla co-digestione

non può introdurre nuove vie di trasmissione di non può introdurre nuove vie di trasmissione di microorganismi patogenimicroorganismi patogeni


FER

TIB

IO


CONSIDERAZIONI GENERALICONSIDERAZIONI GENERALI

Mantenere COSTANZA di alimentazione e proporzione tra le biomasse in ingresso

Mantenere sempre un periodo sufficientemente lungo di STOCCAGGIO del digerito per avere ulteriori garanzie (CCP)

Operare in condizioni di autocontrollo con GMP e CCP (es. temperatura, miscelazione)

Variabilità quali-quantitativa della contaminazione microbiologica delle biomasse in ingresso agli impianti di digestione anaerobica

RISCHIO CHIMICORISCHIO CHIMICO

CAPACITÀ FERTILIZZANTECAPACITÀ FERTILIZZANTE


Per la contaminazione da metalli il digerito rientra sostanzialmente nelle caratteristiche richieste per il compost.

il digerito ha presentato caratteristiche chimiche assimilabili a quelle di un liquame

il test di accrescimento in vaso attesta la capacità fertilizzante dei campioni di digerito fresco e/o stoccato e della frazione liquida e/o stoccata.

RISULTATI RISULTATI PROGETTO FERTIBIOPROGETTO FERTIBIO

RISCHIO RISCHIO IGIENICO SANITARIOIGIENICO SANITARIO

DIGERITO STOCCATODIGERITO STOCCATO

LETAME/LIQUAME STOCCATO LETAME/LIQUAME STOCCATO

==miglioremigliore


PROPRIETA’PROPRIETA’FERTILIZZANTIFERTILIZZANTI

Grazie per l’attenzione!


Acronimo: “FERTIBIO”Acronimo: “FERTIBIO”

““CARATTERIZZAZIONE AGRONOMICA ED IGIENICO-SANITARIA DEL CARATTERIZZAZIONE AGRONOMICA ED IGIENICO-SANITARIA DEL DIGESTATO DERIVANTE DALLA CO-DIGESTIONE DI REFLUI DIGESTATO DERIVANTE DALLA CO-DIGESTIONE DI REFLUI

ZOOTECNICI E PRODOTTI E SOTTO-PRODOTTI AGRICOLI PER LA ZOOTECNICI E PRODOTTI E SOTTO-PRODOTTI AGRICOLI PER LA PRODUZIONE DI BIOGASPRODUZIONE DI BIOGAS””

Partners:Partners: Impresa Verde Cuneo, DISAV-Università del Piemonte Orientale Impresa Verde Cuneo, DISAV-Università del Piemonte Orientale

OBIETTIVI: OBIETTIVI:

1) valutare i rischi igienico-sanitarivalutare i rischi igienico-sanitari

- microbiologici (presenza di patogeni),

- chimici (presenza di metalli pesanti),

- agronomico (presenza di vegetali indesiderati, fattori inibenti o promuoventi la crescita)

2) stimare la capacità fertilizzantestimare la capacità fertilizzante e/o ammendante del digerito e

dei suoi derivati (frazione solida e liquida ottenute dopo separazione).

Collaborazioni:Collaborazioni: DEIAFA, Università di Torino, IZS (Al) DEIAFA, Università di Torino, IZS (Al)


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