Obiettivi del progetto

L’obiettivo generale del progetto LIFE-OPTIMAL2012 è la dimostrazione di un approccio innovativo per la gestione dei reflui zootecnici, che mira a:

  • riduzione dell’eccesso di nutrienti prodotti nell’area a causa dell’allevamento intensivo di bovini da latte e alla scarsa disponibilità di terreni agricoli;
  • produzione di prodotti fertilizzanti di alta qualità, sia solidi sia liquidi, che possono essere utilizzati in aree dell’Alto Adige, adiacenti a quella interessata dal progetto, in cui le attività agricole prevalenti sono la viticoltura e la frutticoltura;
  • mantenimento degli standard di vita degli allevatori di montagna, che partecipano al progetto, permettendo loro di non dover ridurre il numero di capi allevati al fine di rispettare le normative ambientali vigenti.

Obiettivi specifici

Gli obiettivi specifici del progetto sono:

  • implementazione di un sistema per il trattamento del digestato prodotto dall’impianto di digestione anaerobica alimentato con reflui (solidi e liquidi) provenienti dalle aziende che costituiscono la società Biogas Wipptal;
  • ottimizzazione del rendimento energetico globale dell’impianto di digestione anaerobica attraverso il recupero del calore di scarto prodotto dal gruppo di cogenerazione;
  • riduzione del carico di azoto/nitrati per ettaro di terreno agricolo (prevalentemente adibiti a prati e pascoli): considerando che metà del digestato verrà trasformato in fertilizzante da utilizzare per la concimazione di vigneti e frutteti, la quantità di azoto e nitrati che permarrà sull’area di influenza del progetto, e che verrà sparsa sui terreni agricoli, sarà dimezzata. Ciò aiuterà gli agricoltori a rispettare i limiti posti dalla Direttiva Nitrati 91/676/CE, senza dovere ridurre il numero degli animali allevati;
  • riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra, grazie alla sostituzione di fertilizzanti minerali con quelli prodotti dall’impianto, per la fertilizzazione di vigneti e frutteti;
  • riduzione delle emissioni di ammoniaca (NH3). La trasformazione di parte del digestato in fertilizzante organico di qualità e in forma di pellet, nonché lo sviluppo di un sistema di spandimento del digestato ad alta precisione e basse emissioni, permetterà di rispettare i limiti nazionali fissati in riferimento della Direttiva 2001/81/CE per gli inquinanti atmosferici (inclusa l’ammoniaca);
  • dimostrazione che è possibile realizzare delle soluzioni eco-compatibili, integrate con attività agricole.

Il progetto intende anche dimostrare che il sistema è trasferibile ad altre regioni europee che presentano problematiche similari.

Risultati attesi

Grazie alla realizzazione di questo progetto, sarà possibile raggiungere i seguenti risultati concreti:

In relazione all’obiettivo generale:

  • riduzione del carico dei nutrienti (azoto, foasforo potassio) del 50%, nell’area in cui verrà implementato il progetto. Grazie all’impianto di trattamento del digestato, la quantità di digestato che sarà a disposizione per la fertilizzazione di prati e pascoli degli agricoltori partecipanti al progetto sarà dimezzata;
  • aumento della qualità e varietà di fertilizzanti organici disponibili per gli agricoltori altoatesini per le colture tipiche della zona. Considerando le 30.500 t di digestato annuo stimate, sarà possibile produrre ca. 2.250 t di prodotto fertilizzante solido e 130 t di prodotto fertilizzante liquido.
  • Mantenimento degli introiti degli allevatori di bestiame delle zone montane.

 

In relazione agli obiettivi specifici:

  • corretto funzionamento dell’impianto, oggetto delle attività dimostrative del progetto;
  • diminuzione del carico di nitrati. Grazie alla produzione dei prodotti fertilizzanti e al loro utilizzo per la concimazione di vigneti e frutteti in altre aree dell’Alto Adige, sarà possibile ottenere una riduzione annua di 50kg di nitrati/UBA;
  • riduzione dell’emissione di ammoniaca. Grazie a particolari accorgimenti in fase di trattamento del digestato, nonché all’innovativo sistema di spandimento del digestato ad alta precisione e basse emissioni sarà possibile ottenere una riduzione della quantità di NH3 emessa in atmosfera, equivalente a 12kg di azoto/UBA;
  • aumento dello scambio d’informazioni e delle conoscenze della popolazione locale, degli agricoltori, della pubblica amministrazione e di altri stakeholder coinvolti direttamente o indirettamente con il progetto, in merito a questioni ambientali, riduzione dell’emissione di inquinanti e di sistemi eco-compatibili per la gestione dei reflui zootecnici. Questi risultati si otterranno grazie alla realizzazione delle azioni di comunicazione e disseminazione.

Attività previste

Al fine di raggiungere gli obiettivi sopra riportati, verrà implementato un sistema eco-compatibile per il trattamento del digestato prodotto da un impianto di digestione anaerobica alimentato con reflui (solidi e liquidi) provenienti dagli allevamenti di bovini da latte nell’Alta Valle d’Isarco coinvolte nel progetto LIFE-OPTIMAL2012.
Il digestato prodotto dall’impianto di biogas sarà in parte utilizzato per la fertilizzazione dei campi (adibiti prevalentemente a prati e pascoli) degli agricoltori partecipanti al progetto. La digestione anaerobica che avviene nell’impianto biogas permette di produrre digestato quasi privo di odori e di ottenere biogas che viene utilizzato per la produzione di energia elettrica, ma non risolve il problema ambientale dell’eccessivo carico di nutrienti e delle emissioni di NH3 prodotti nell’area in questione.
La soluzione proposta prevede di annettere all’impianto biogas un impianto di trattamento del digestato, formato dalle seguenti sezioni: separatore elicoidale, separatore centrifugo (decanter), unità di ultrafiltrazione, unità di osmosi inversa, filtro a zeolite, unità di strippaggio dell’ammoniaca, sezione di essiccazione e pellettizzazione.

Tramite questo sistema si otterranno due tipi di prodotti:

  • una frazione solida, la quale potrà essere arricchita con i concentrati derivanti dalle unità di ultrafiltrazione e di osmosi inversa, in modo da ottenere un “fertilizzante” con una concentrazione e un rapporto relativo dei vari nutrienti adattabile ai requisiti delle varie colture (vigneti e frutteti) in cui potrà essere utilizzato questo prodotto;
  • una frazione liquida, formata da una soluzione di solfato di ammonio, prodotta dall’ unità di strippaggio dell’ammoniaca.

Questi prodotti potranno essere utilizzati come fertilizzanti nelle aree dedicate alla frutticoltura e alla viticoltura dell’Alto Adige.

Schema generale del progetto

Nei masi dei soci si raccolgono, con degli appositi macchinari per il trasporto, all’incirca 25.000 t di letame e 45.000 t di liquame. Tali effluenti vengono sottoposti a trattamento di digestione anaerobica nell’impianto biogas Wipptal e il biogas che viene prodotto viene trasformato in energia elettrica e calore.

Circa la metà del digestato prodotto viene riportato agli agricoltori e distribuito nei terreni con un prototipo, specificamente realizzato, ad alta precisione e bassa emissione. L’altra metà del digestato viene sottoposto a separazione meccanica attraverso un separatore a compressione elicoidale ed un vibrovaglio che separano componenti solidi e liquidi del digestato. La parte liquida viene sottoposta ad un processo in tre fasi di osmosi inversa, che consente di ottenere acqua purificata adatta allo scarico in corpo idrico superficiale e un concentrato ricco di nutrienti per le colture.

La parte solida del digestato viene disidratata con l’uso del calore di scarto prodotto dal gruppo di cogenerazione e, successivamente, pelletata per diventare un fertilizzante. I concentrati ottenuti dall’osmosi inversa possono essere utilizzati come tali per la fertilizzazione delle colture oppure aggiunti al pellet.

Il pellet cosi ottenuto rappresenta un fertilizzante ad elevata concentrazione di sostanza organica e nutrienti che può essere utilizzato nelle aree dedicate alla frutticoltura e alla viticoltura dell’Alto Adige.

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Azioni del progetto

Il progetto mira a ridurre l’impatto derivante dalla gestione di liquami e letame bovini tramite le seguenti azioni:

  • costruzione in scala reale, tramite l’utilizzo di tecnologie innovative, dell’impianto di trattamento del digestato in uscita dall’impianto di biogas, comprensivo delle sezioni di essiccamento, pellettizzazione e trattamento aria;
  • produzione e commercializzazione dei fertilizzanti solido e liquido (incluso confezionamento con opportune macchine imballatrici), sia per vendita diretta che in scambio agronomico con altre realtà agricole, e loro registrazione al “Registro Nazionale dei Fertilizzanti” del Ministero delle politiche agricole alimentari, forestali e del turismo;
  • costruzione e collaudo del prototipo per lo spandimento del digestato, sistema ad alta precisione e basse emissioni, da utilizzare per la distribuzione del digestato su prati e campi degli agricoltori partecipanti al progetto;
  • creazione di un sistema di monitoraggio, verifica e controllo dell’intero sistema di gestione dei reflui dal punto di vista tecnico, economico-finanziario e ambientale, tramite la completa automazione di tutto il processo produttivo, la registrazione dei parametri quantitativi e qualitativi della produzione e il controllo delle emissioni di ammoniaca in aria sia durante il conferimento dei reflui all’impianto che durante lo spandimento con il prototipo realizzato;
  • messa a punto e gestione operativa dell’impianto sia durante che dopo la scadenza temporale del progetto LIFE-OPTIMAL2012;
  • redazione di un “Piano di valutazione globale del sistema”, sia per quanto riguarda gli aspetti ambientali che quelli socio-economici, con il contributo delle ricerche delle due Università̀ associate al progetto (Torino e Bolzano) e di studi sugli effetti dell’uso del prototipo di spandimento e dell’uso dei prodotti fertilizzanti, effettuati redigendo appositi bilanci di massa (per il parametro azoto soprattutto), di gas e di energia; la valutazione dei fertilizzanti viene monitorata, invece, tramite campagne di studio con prove di crescita in vaso e in campo, in periodi significativi della stagione agricola;
  • attività̀ di presentazione dell’impianto realizzato, formazione dei soci agricoltori all’uso dei fertilizzanti prodotti e divulgazione dei risultati tramite visite guidate, pubblicazione di articoli e brochure, partecipazione a fiere e congressi di settore, creazione di un sito web dedicato al progetto, nonché́ attività̀ di collaborazione e networking con altri progetti LIFE.

Descrizione e numeri delle azioni

Attività svolte

I principali risultati raggiunti dal progetto LIFE-OPTIMAL2012 sono sintetizzati nei seguenti punti:

1) costruzione, avviamento ed esercizio dell’impianto di trattamento del digestato. Tale impianto è stato realizzato in tre sezioni principali:

  1. prima sezione: separazione e concentrazione del digestato. Sezione innovativa – in grado di trattare sia i liquami bovini che suini tal quali o i loro derivati, sia i digestati provenienti da digestori anaerobici di varia natura – il cui processo si basa su una serie di trattamenti meccanici di separazione e concentrazione tramite membrane a osmosi inversa, che utilizzano una combinazione dell’innovativo e brevettato sistema a membrana vibrante anti-sporcamento e di membrane a spirale avvolta. All’interno di tale sezione si opera una prima separazione solido-liquido del digestato: la frazione solida costituisce la materia prima che, una volta essiccata e trasformata in pellet, diventa la base per la produzione di BIWI, il fertilizzante solido la cui vendita consente di ridurre il carico di azoto afferente all’area agricola oggetto del progetto. La frazione liquida rimasta viene ulteriormente trattata consentendo a Biogas Wipptal di ottenere da un lato acqua purificata (permeato) adatta allo scarico in corpo idrico superficiale, dall’altro un concentrato di azoto e fosforo in un volume ridotto del 40-45% rispetto al liquido iniziale, che risulta quindi facilmente trasportabile, stoccabile o trasformabile in fertilizzante a più alto contenuto di azoto ammoniacale e fosforo. Tale concentrato, valido anche in campo biologico, costituisce il fertilizzante liquido. Questa sezione è in grado di trattare fino ad un massimo di 160 tonnellate/giorno di digestato, producendo circa 30 tonnellate di acqua depurata, che può essere reimmessa nel fiume Isarco e circa 55 tonnellate di concentrato;
  2. seconda sezione: essiccazione della frazione solida per mezzo di un impianto a tappeti su 8 livelli, che sfrutta il calore (tramite scambiatori per aria calda) in esubero dal motore di cogenerazione del biogas per essiccare fino a un massimo di circa 15 tonnellate di solidi in ingresso al giorno;
  3. terza sezione: pellettizzazione del materiale essiccato. Trasformazione dei solidi essiccati in forma di pellet tramite passaggio in mulino e pressa cubettatrice, linea che è in grado di trattare fino a 6 tonnellate/giorno di materiale essiccato in ingresso.

2) Costruzione, collaudo e utilizzo del prototipo di macchina spandiliquame.

Il prototipo, realizzato dal beneficiario associato Zunhammer, è equipaggiato con un dispositivo di misura in tempo reale del contenuto in elementi nutritivi del digestato, un sensore di posizione GPS e di un sistema elettronico per il controllo e la regolazione della dose.

3) Bilanci gassosi, di massa e di energia del sistema di trattamento del digestato. Tale attività, realizzata dall’Università di Torino, ha dimostrato l’efficacia del sistema di trattamento del digestato in termini di efficienza di separazione della massa e dei principali parametri fisico-chimici. I consumi complessivi di energia termica ed elettrica (diretta e indiretta) rilevati, espressi come energia primaria, sono risultati equivalenti a 28,6*10-3 Tep/t di digestato trattato e 55,7*10-4 Tep/kg di N contenuto nel pellet.

4) Produzione del fertilizzante solido in pellet denominato BIWI PLUS, sua registrazione al numero 0021548/18 del “Registro Nazionale dei Fertilizzanti” e sviluppo dei sui prodotti di marketing per la vendita sul mercato presso privati, consorzi agrari, varie catene di distribuzione. In base ai tipi di concimi nazionali di cui D.Lgs. n.75/2010, BIWI è classificato come concime organico NP (Allegato 1.5.2.14), ed è indicato nelle coltivazioni ortofrutticole o per la floricoltura;

5) Prove di crescita di colture in vaso (mais, cetriolo, prato stabile, fragola) e in campo (vigneto) realizzate dall’Università di Bolzano, che indicano un effetto positivo (aumento della biomassa aerea) soprattutto su mais e cetriolo;

6) stampa e divulgazione del “Manuale d’uso di BIWI”, contenente istruzioni per i dosaggi in base al tipo di coltura, al grado di sostanza organica contenuta nel terreno e al periodo di applicazione;

7) campionamenti di controllo della qualità dell’acqua depurata e scaricata nel corpo idrico superficiale che scorre in prossimità dell’impianto Biogas Wipptal, ossia nel fiume Isarco (Eisack), con il monitoraggio in continuo della portata scaricata, del pH, della conducibilità e dell’azoto ammoniacale, nonché l’implementazione di tutto il sistema automatico di gestione dei reflui zootecnici, dal loro ingresso in impianto tramite pesatura con pesa elettronica, al loro ritorno al campo, tramite nuova pesatura e controllo dello spandimento.

8) Valutazione complessiva del sistema di trattamento del digestato

Dalle verifiche effettuate dal DISAFA dell’Università di Torino è emerso che l’implementazione delle soluzioni tecnologiche proposte hanno consentito di:

  • risparmiare annualmente oltre 2.300 TEP (tonnellate equivalenti di petrolio) e l’emissione di circa 7.000 t di CO2eq grazie all’impiego dell’energia (elettrica e termica) resa disponibile dall’impianto di DA;
  • abbattere di circa il 95% le emissioni di gas serra e del 70% le emissioni di odori e di NH3 grazie alla gestione ottimizzata dei reflui zootecnici;
  • ridurre di circa 11 t/anno le emissioni di PM10-equivalenti da NH3.

Piano After LIFE

Attività di monitoraggio
I partner del progetto continuano a fornire supporto alla società Biogas Wipptal soprattutto di monitoraggio tecnico, ma anche economico, ambientale e socio- economico delle soluzioni tecnologiche realizzate.

Sono quindi previste raccolte di dati e la loro elaborazione, utilizzando i medesimi metodi di raccolta dati e valutazione adottati durante il progetto e con il riferimento ad ogni azione e risultato atteso. I report risultanti consentiranno di consolidare i risultati ottenuti nel corso del progetto e allo stesso tempo di implementare le soluzioni proposte al fine di garantirne la sostenibilità.

I partner del progetto continueranno inoltre a fornire supporto alle autorità pubbliche (Europee, Nazionali e Regionali) per il trasferimento del know-how acquisito durante tale di monitoraggio ed implementazione.

Attività di comunicazione
Le attività di informazione e divulgazione proseguiranno tramite la promozione di corsi di formazione e workshop, la partecipazione a convegni in ambito nazionale o internazionale e la partecipazione ad eventi pubblici. Il sito web del progetto resterà attivo e sarà costantemente aggiornato con informazioni su tematiche di interesse ed eventi. Con il coinvolgimento di tutti i partner, saranno organizzate visite guidate al fine di promuovere una sempre maggiore conoscenza relativamente al sistema di gestione proposto e la trasferibilità delle tecnologie realizzate nell’ambito del progetto LIFE-OPTIMAL2012.

Le attività posteriori al periodo di realizzazione del progetto rimarranno sotto la responsabilità di Biogas Wipptal.

Attività future
Attualmente, l’impianto BIOGAS Wipptal è in fase di ampliamento e riconversione per effettuare l’upgrading del biogas e la liquefazione del biometano per autotrazione. L’inizio della produzione di BioGNL per autotrazione è previsto per aprile 2021.

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