processi di digestione anaerobica: il digestato, questo sconosciuto di.pro.ve. università degli...
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Processi di digestione anaerobica:
Il Digestato, questo sconosciuto
Di.Pro.Ve.Università degli Studi di Milano, Via Celoria 2, 20133 Milano
[email protected] website: http://www.diprove.unimi.it/
Gruppo RICICLA (Di.Pro.Ve.)
Fabrizio Adani, Fulvia Tambone, Andrea Schievano, Giuliana D’Imporzano, Barbara Scaglia, Manuela Spagnol, Valentina Orzi, Annalisa Gozzi
Dipartimento di Produzione Vegetale Università degli Studi di Milano, via Celoria 2, 20133, [email protected] website: http://www.diprove.unimi.it/
Il nostro approccioGruppo di lavoro eterogeneo:
chimica del suolo, agronomia, biologia, scienze ambientali, ingegneria ambientale
Aziende
gestione dei rifiuti, compostaggio, digestione anaerobica, chimica del suolo
Ricerca applicata:
Università
Trasferimento know-how consulenza
Esigenze del mercato Collaborazioni
Mondo Scientifico
Amm.pubblica
Ricerca
Sviluppo
Feed-back
Il nostro approccioRicerca applicata alla digestione anaerobica
Impianti aziende agricole
Impianti smaltimento FORSU
Impianti di Biogas
Qualità miscele di ingestato
Monitoraggio processo
Consulenza
Ricerca applicata
Esigenze
Risposte contingenti
Risposte a lungo termine
Soluzioni nel mercato attuale
Sviluppo Know-how
Gruppo RICICLA (Di.Pro.Ve.)
Fabrizio Adani, Fulvia Tambone, Andrea Schievano, Giuliana D’Imporzano, Barbara Scaglia, Manuela Spagnol, Giorgia Quadri, Silvia Salati, Valentina Orzi, Annalisa Gozzi
Dipartimento di Produzione Vegetale Università degli Studi di Milano, via Celoria 2, 20133, [email protected] website: http://www.diprove.unimi.it/
Il nostro approccioGruppo di lavoro eterogeneo: agronomi, biologi, ingegneri, scienze ambientali.
chimica del suolo, agronomia, biologia, scienze ambientali, ingegneria ambientale
Aziende
gestione dei rifiuti, compostaggio, digestione anaerobica, chimica del suolo, chimica ambientale, bioremediation, biorefinering……ed altro
Ricerca applicata:
Università
Trasferimento know-how consulenza
Esigenze del mercato Collaborazioni
Mondo Scientifico
Amm.pubblica
Ricerca
Sviluppo
Feed-back
Il nostro approccioRicerca applicata alla digestione anaerobica
Impianti aziende agricole
Impianti smaltimento FORSU
Impianti di Biogas
Qualità miscele di ingestato
Monitoraggio processo
Consulenza
Ricerca applicata
Esigenze
Risposte contingenti
Risposte a lungo termine
Soluzioni nel mercato attuale
Sviluppo Know-how
Il Digestato non è più
Ingestato
Processo biologico che determina profonde modificazioni chimico-
fisiche e biologiche nelle matrici di partenza,
al pari d’altre biotecnologie applicate a biomasse (es. compostaggio).
Il processo di Digestione Anaerobica
Tracciamone scientificamente l’Identikit!!!!
Il Digestato
100 ton
TS = 10 – 20%
~ 90-95 ton
TS = 3 – 6%
ή
ή = 1 – (Xdig*TSdig / Xing*TSing)
Gli effetti del processo
Bilancio sostanza organica
VS/ceneri
Carbonio
Gli effetti del processo
Composizione macromolecolare
cellulosa, emicellulosa, lignina/cutina/suberina,
contenuto cellulare solubile
TSsostanza
secca
Nutrienti
Azoto totale, ammoniacale,
organico
Qualità sostanza organica
Test biologici
Spettroscopia NMR
Inquinanti e metalli pesantiAnalisi ICP
Carico Organico
COD, BOD
Abbattimenti del 60-70%
Bilancio della sostanza organica
Sostanza organica %
0
20
40
60
80
100
120
A BP roce sso
Biogas potenziale dopo digestione anaerobica
Qualità della Sostanza organica
Test BiologiciBiogas (NL kg -1)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Attività respirometrica dopo digestione anaerobica
Qualità della Sostanza organica
Test BiologiciAttività Respirometrica (mgO2 gTS
-120h-1)
0
50
100
150
200
250
y = 2.319x + 73.760
R2 = 0.713
0
200
400
600
800
1000
0 50 100 150 200 250 300 350
OD20 (mgO2 gTS-1)
AB
P (
Nm
L g
TS
-1)
ingestati
digestati
Abbattimento di Att. Respirometrica e Biogas
Qualità della Sostanza organica
Test Biologici
Qualità della Sostanza organica
Spettroscopia NMR
Qualità della Sostanza organica
Spettroscopia NMR
p p m ( t 1 )1 02 03 04 05 06 07 08 09 01 0 01 1 01 2 01 3 01 4 01 5 01 6 01 7 01 8 01 9 02 0 0
0
1 0 0 0 0 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0 0 0 0
3 0 0 0 0 0 0 0 0
4 0 0 0 0 0 0 0 0
5 0 0 0 0 0 0 0 0
6 0 0 0 0 0 0 0 0
18
2.
17
4.
13
0.
10
5.
73
.
56
.
40
.
33
.
31
.
24
.
15
.F in a le
DIGESTATO
p p m ( t 1 )1 02 03 04 05 06 07 08 09 01 0 01 1 01 2 01 3 01 4 01 5 01 6 01 7 01 8 01 9 02 0 0
0
1 0 0 0 0 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0 0 0 0
3 0 0 0 0 0 0 0 0
4 0 0 0 0 0 0 0 0
5 0 0 0 0 0 0 0 0
6 0 0 0 0 0 0 0 0
18
2.
17
4.
13
0.
10
5.
73
.
56
.
40
.
33
.
31
.
24
.
15
.F in a le
DIGESTATO
COMPOST
Gonzales-Vila et al., 1999
COMPOSTCOMPOST
Gonzales-Vila et al., 1999
FANGO
Qualità della Sostanza organica
Analisi statistica PCA
Qualità della Sostanza organica
Analisi statistica PCA
Ingestato
Digestato
Fango
Liquame predig.
Compost
-2.
-1.5
-1.
-.5
.
.5
1.
1.5
-1. -.5 . .5 1. 1.5 2.
Fact.1 63.8%
Fac
t.2
31.
9%
CS (%TS) Contenuto cellulare solubile
70-90% 40-70%
Qualità della Sostanza organica
Composizione macromolecolare
ADL (%TS) (lignina, cutina,
ceneri)
effetto concentrazione
2-8% 10-35%
Qualità della Sostanza organica
Composizione macromolecolare
Azoto Totale
Nutrienti
2-5% 5-12%
Sul secco:
effetto concentrazione
sulla sostanza secca
Azoto Ammoniacale0-2% 2-8%
Sul secco:
Mineralizzazione
Nutrienti
Azoto OrganicoCostante 2-4%
Sul secco:
accumulo molecole recalcitranti
Nutrienti
Da casi studio:
Impianto 1 Impianto 2
Medie 40
campioni IngestatoDigestato
ή %
N-NH3
%FM 0.10 0.23 130N org %FM 0.37 0.18 -52
TKN mg/l 0.47 0.40
-14
Medie 30
campioni IngestatoDigestato
ή %
N-NH3 %FM 0.33 0.30 -10N org %FM 0.22 0.14 -35
TKN mg/l 0.65 0.54
-19
Effetti del processo: bilancio nutrienti
Abbattimento COD
Effetti del processo: Carico organico
COD %
0
20
40
60
80
100
120
A B
Processo
Abbattimento COD e BOD
Effetti del processo: Carico organico
COD e BOD (mg O 2 L-1)
0
40000
80000
120000
160000
200000
COD BOD
Inquinanti
Metalli pesanti
0.5100.08Cr VI (mg/kg s.s.)
-100.05As (mg/kg s.s.)
-7501.16Cr III (mg/kg s.s.)
500250074.83Zn (mg/kg s.s.)
230100049.58Cu (mg/kg s.s.)
14075018.16Pb (mg/kg s.s.)
10030012.48Ni (mg/kg s.s.)
1.5101.19Hg (mg/kg s.s.)
1.5200.21Cd (mg/kg s.s.)
Limiti 748/84 e sm
(217/2006)
Limiti 99/92 e D.G.R.L. 7/15944
ValoreElemento
Dati da Impianto 1
<1000Salmonelle
assente-Uova di elminti vitali
10.000100Coliformi fecali (MPN/g ss)
D.G.R.L. 7/15944
Valore
0.1<0.01Pesticidi fosforati (mg/l)
0.05<0.01Pesticidi totali escluso i fosforati (mg/l)
42Tensioattivi (mg/l)
2<0.01Solventi organici clorurati (mg/l)
0.2<0.1Solventi organici azotati (mg/l)
0.4<0.01Solventi organici aromatici (mg/l)
106Idrocarburi totali (mg/l)
D.G.R.L. 7/15944
Valore
InquinantiInquinanti organici e microrganismi patogeni
Dati da Impianto 1
Digestato: L’ Identikit Sostanza organica
Bassi carichi organici residui
Alta stabilità biologica
Concentrato di molecole recalcitranti/humus precursori
Somiglianza a fanghi per utilizzo agronomicoContenuto di nutrienti
Azoto prontamente disponibile (ammoniacale)
Azoto organico contenuto in molecole complesseContenuto di inquinanti
sotto i limiti di legge di compost e fanghi (Reg. Lombardia)
Digestato: L’ Identikit
Proprietà ammendanti
Proprietà fertilizzanti:può sostituire le quote di azoto dei fertilizzanti chimici
Matrice di elevata qualità ambientale ed igienizzata
Assimilabile a un fango
Prodotto ottenuto in seguito a profonde modificazioni biologiche e chimiche
Grazie per l’attenzione
dal Di.Pro.Ve.Dipartimento di Produzione Vegetale
Università degli Studi di Milano