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Prototipo per ridurre le emissioni di ammoniaca dai ricoveri suini con recupero a fini fertilizzanti
Obiettivo del GOI Ammonia Washing Machine è stato quello di mettere a punto un dispositivo che lavasse l’aria delle sale delle porcilaie rimuovendone l’ammoniaca e recuperandola come sospensione di solfato d’ammonio.
Il progetto, finanziato dal Programma di sviluppo rurale 2014-2020 dell’Emilia-Romagna, vede la partnership di Centro Ricerche Produzioni Animali - CRPA di Reggio Emilia (capofila), ASSER – Organizzazione dei Suinicoltori dell’Emilia-Romagna e di due allevamenti suinicoli di Formigine in provincia di Modena: Società Agricola S. Anna e Società Agricola Colombaro.
Attività terminate presso l’Allevamento Colombaro
Dal mese di gennaio 2019 e per il corso dell’anno, l’impianto è stato operativo presso l’allevamento suinicolo Società Agricola Colombaro, dove si è provveduto a testarne il funzionamento.
L’efficienza di trattamento è stata monitorata nelle diverse stagioni climatiche e in differenti situazioni di ventilazione delle sale: sala ingrasso con estrazione forzata dell’aria (sala con 144 suini e 18,3 t di peso vivo mediamente presenti nel periodo) e sala ingrasso a ventilazione naturale (col medesimo numero di suini e peso vivo medio).
Le sale erano provviste di pavimentazione parzialmente fessurata con allontanamento continuo degli effluenti ed effluenti avviati a digestione anaerobica per la produzione di biogas. La ventilazione delle sale era garantita da finestrature, le cui aperture erano regolate dalla temperatura interna, da estrattori d’aria e da cupolini collocati sul soffitto. Le sale potevano essere ventilate sia naturalmente che mediante estrazione forzata dell’aria.
Il monitoraggio condotto presso l’azienda Colombaro ha messo in evidenza che il sistema prototipale è in grado di recuperare, sotto forma di soluzione di solfato d’ammonio, 6,5 kg N/anno per tonnellata di peso vivo, che significa aver evitato emissioni ammoniacali in atmosfera pari a 7,9 kg NH3/anno per t di p.v. La concentrazione di ammoniaca nella sala in cui era attivo il lavaggio dell’aria è stata mediamente inferiore del 24,3% rispetto ad una identica sala controllo dove l’aria non veniva trattata. Il maggior effetto del trattamento sulla qualità dell’aria interna lo si è riscontrato d’inverno, quando i ricambi d’aria sono ridotti.
In pieno svolgimento le attività presso l’Allevamento Sant’Anna
A fine 2019 l’impianto pilota, come previsto dal piano, è stato disinstallato e trasferito presso l’allevamento suinicolo Società Agricola Sant’Anna. Nel mese di gennaio 2020 sono terminate le attività di installazione e dal mese di febbraio il sistema di trattamento dell’aria è stato riattivato.
(Vai alla galleria fotografica: Trasferimento pilota)
Presso l’allevamento Sant’Anna l’efficienza di trattamento del prototipo nel lavare l’aria e recuperare l’ammoniaca è stata valutata, ed è tuttora in fase di monitoraggio, in una sala con suini in fase di magronaggio (146 suini dai 22 ai 60 kg) e in una sala con suini in fase di finissaggio (80 suini dai 60 ai 170 kg). Le sale in cui opera il prototipo sono provviste di pavimento totalmente fessurato. Il liquame prodotto viene costantemente allontanato ed avviato a separazione solido/liquida mediante centrifugazione e la frazione liquida chiarificata sottoposta a successivo trattamento biologico di nitri-denitrificazione. Infine, sia la frazione liquida post depurazione che la frazione solida, prodotta dalla centrifuga, sono utilizzate a fini fertilizzanti. Il ricambio d’aria nelle sale viene garantito sia attraverso finestrature che da ventilatori assiali collocati sul soffitto. Non sono presenti cupolini.
Le attività condotte nel 2020 hanno l’obiettivo di valutare l’efficacia del trattamento in condizioni differenti rispetto a quelle dell’azienda Colombaro.
A Colombaro il prototipo è stato testato in condizioni di ventilazione naturale ed in condizioni di ventilazione forzata in estrazione attuata da ventilatori installati sul tetto. Il flusso di aria avviato a trattamento (1.735 m3/h) veniva prelevato dal sottotetto e l’aria pulita reintrodotta in prossimità delle finestrature laterali.
A Sant’Anna le sale sono a ventilazione forzata per sovra pressione. I ventilatori installati sul tetto prelevano l’aria ambiente introducendola nella sala creando all’interno una leggera sovra pressione. L’aria attraversa il pavimento fessurato e viene espulsa da bocche di lupo che mettono in comunicazione il sotto fessurato con l’esterno, oppure dalle finestrature quando aperte. Il prototipo intercetta e lava il flusso d’aria in uscita dalle bocche di lupo (1.790 m3/h di aria trattata). Questa modalità operativa ha permesso non solo di abbattere l’ammoniaca presente nella sala, ma anche di intercettare e recuperare le emissioni ammoniacali dal liquame presente nel sotto fessurato, incrementando la quota di azoto ammoniacale recuperato per tonnellata di peso vivo (come soluzione di solfato d’ammonio).
Layout della linea di trattamento: a sinistra l'installazione presso Colombaro, a destra l'installazione di Sant'Anna
L’ammoniaca rimossa dall’aria delle sale è stata recuperata in una soluzione di solfato d’ammonio. La soluzione di solfato d’ammonio prodotta presso l’allevamento Colombaro è stata caratterizzata da un tenore in azoto pari al 2% in peso, di cui il 99% sotto forma di azoto ammoniacale a pronto rilascio. Durante le attività condotte a Sant’Anna si è gestito lo scarico della soluzione di solfato d’ammonio per ottenere una soluzione a maggior contenuto di azoto: il risultato è stato un tenore in azoto del 2,9% in peso (99,5% come azoto ammoniacale).
Entrambe le soluzioni prodotte possiedono caratteristiche che le rendono interessanti matrici azotate a fini fertilizzanti.
(Vai alla galleria fotografica: Test presso l’allevamento Sant’Anna di Formigine - MO)
Additivazione del solido separato col solfato d’ammonio prodotto dal prototipo
Il Piano ha previsto di valorizzare la sospensione prodotta in miscela con la frazione solida del liquame. Lo scopo di tale operazione è duplice: primo, sfruttare il pH ancora acido della soluzione (pH 3) per salificare parte dell’azoto ammoniacale presente nel solido, limitando le emissioni di ammoniaca; secondo, aumentare il contenuto di azoto della frazione solida incrementandone le proprietà fertilizzanti.
Le attività, iniziate a fine 2019 e tutt’ora in corso, si sono focalizzate nel monitorare le emissioni di ammoniaca e gas serra dalla fase di stoccaggio del solido separato ed in particolare da:
cumuli di solido tal quale non additivati (controllo);
cumuli di solido miscelato alla soluzione di solfato d’ammonio (60 litri di soluzione per t di solido, con additivazione una tantum all’atto della formazione del cumulo);
cumuli di solido sui quali la soluzione di solfato d’ammonio viene spruzzata superficialmente e in 3 momenti (dose pari a 20 litri/t di solido, una volta alla settimana per 3 settimane).
I dati rilevati hanno permesso di definire il dosaggio pari a 60 litri di soluzione per tonnellata di solido separato. Tale dose è stata calcolata in relazione al fatto che una t p.v. suino in un anno ha prodotto 265 litri di soluzione di solfato d’ammonio e 4,4 t di frazione solida separata.
CRPA - agosto 2020
