Dicam e Mach Presentazione Strippaggio

ConsorzioConsorzio AlpiBiogasAlpiBiogas
Marzo 2015 KLIMAENERGY 2015 Bolz
*1*1UNIVERSITUNIVERSITÀÀ DI TRENTODI TRENTO
timentotimento didi Ingegneria Civile Ambientale e MeccanicaIngegneria Civile Ambientale e Meccanica
*2*2F.E.M.F.E.M. FondazioneFondazione Edmund MachEdmund Mach
CTTCTT -- UnitUnitàà Biomasse ed Energie RinnovaBiomasse ed Energie Rinnovab

Valutare l’efficacia del processo di strippaggio applicato al digestato tal quale
Valutare l’effetto del trattamento sui prodotti in uscita (digestato e solfato di ammonio
DICAM:
Avviamento Impianto
Monitoraggio
Bilanci Energetici – Stima dei consumi elettrici
Fabbisogni Termici
Bilanci di Massa interni all’impianto si strippaggio
Emissioni in atmosfera al camino (gas serra e odori)
Scopo dello studio
7 Marzo 2015 KLIMAENERGY 2015 Bolzan
FEM:
Test di fitotossicità su digestato tq e strippato
Test di fitotossicità su solfato di ammonio
Test di applicazione al suolo del digestato tq e strippato (mesocosmi)

Avviamento Impianto: 24 Aprile 2014
Funzionamento dell’impianto: con e senza aggiunta di calce (per aumentare il pH)
Periodo di Monitoraggio: Maggio 2014 – Gennaio 2015 (9 Mesi)
3 scenari di analisi:
Avviamento Impianto - Monitoraggio
Giorni Funzionamento/Mese TOT
Maggio 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 14
Giugno 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 16
Luglio 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 6
Agosto 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 0
Settembre 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 20
Ottobre 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 20
Novembre 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 9
Dicembre 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 13
Gennaio 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 22
ConsorzioConsorzio AlpiBiogasAlpiBiogas (D.I.C.A.M.)(D.I.C.A.M.)

Caratterizzazione chimico/fisica
ubstrati (ST, SV, TKN, N-NH4, U)
Determinazione Emissioni fumi al
amino (odori, N2O, CH4, H2S)
Y109 (digestato t.q. in ingresso)
Y408 (digestato dopo V300 pre-stripp)
Y409 (digestato in uscita)
Y512 (soluzione di solfato d’ammonio)
punti di prelievo impianto
8 campionamenti
- 4 no calce
- 4 calce
- 10 Giugno
- 9 Settembre
- 18 Dicembre
- 15 Gennaio
- 11 Settembre
- 23 Settembre
- 16 Settembre
- 30 Settembre

ilanci Energetici
Potenza Installata Impianto Strippaggio: 38 kWh
CONSUMI kWh/day
CONSUMI kWh/m3
trattati
CONSUMI kWh/kg N-NH4 rimossi
gruppi di pompe:
Pompe Monitorate con regolazione di portata
Pompe Monitorate con funzionamento ON-OFF
Pompe non Monitorate
Caratteristiche chimico/fisiche Substrati
h/day funzionamento
Portata Digestato trattato

pionamento Portata Consumi
[m3/h] - [kWh/day] [kWh/m3 trattati] [kWh/kg N-NH4 rimossi]
Settembre 2.5 A 681 11.6 4.5
Settembre 1.8 B 524 15 3.69
Dicembre 1.8 C 482 10.6 3.25
Gennaio 1.8 C 474 10.8 6.68
Tecnologia di rimozione
[kWh/
rimo
Denitrificazione senza fonti di C est 3.8
Denitrificazione con fonti di C est 2.7
Denitrificazione autotrofa (Sharon) 1.3
Strippaggio (frazione chiarificata) 7.2
Strippaggio da tal quale 4.5
A (Q ingr = 2.5 m3/h, calce)
B (Q ingr = 1.8 m3/h, calce)
C (Q ingr= 1.8 m3/h, no calce)
3 scenari di analisi:
CONSUMI kWh/kg N-NH4 rimossi
CONSUMI kWh/day CONSUMI kWh/m3
trattati
Confronto con altre tecnologie:

bbisogni Termici Portata dig
[m3/h]
Temp dig in
[°C]
Temp dig out
[°C]
Fabbisogno
termico [kW
2.5 41 75 100.5
1.8 41 75 72.4
Giorno Scenario
Temp. In/Out
acqua
Temp. in
dig.
Temp. out
dig. TC300
ΔT kWt
kW
p
- [°C] [°C] [°C] [°C] [kWt] [
16 Sett A 83/79 41 61 20 59
30 Sett B 87/77 41 66 25 53
18 Dic C 81/77 41 71 30 64
Dove:
m: la massa
cp: calore specifico
Fabbisogno Termico con Tout di progetto (scambiatore):
! Problemi di incrostazione dello scambiatore
Minore efficienza Scambiatore

anci di Massa
Errore bilancio: 2-3 %
rore metodo analisi : 5%

missioni in atmosfera al camino
Risultati Analisi
Data Scenario Odore NH3
- [ouE/m3] [mg/Nm3]
16/09/014 A 836.56 21.13
30/09/2014 B 1290.00 31.16
15/01/15 C 527 5.5
miti Odore e NH3 :
DGR n.1495/2011 Emilia Romagna (per biofiltri D.A.):
odore 400 ouE/m3
NH3 5 mg/Nm3
BREF 2006 (Best Available Techniques Reference Document):
odore 500-6000 ouE/m3
NH3 1-20 mg/Nm3

Scenario
Portata di
digestato in
[m3/h]
Emissioni GHG
camino
[kg/d]
Emissioni GHG
consumi elettrici
[kg/d]
Emissioni
TOTALI GHG
[kg/d]
Emissioni TOTA
[tCO2/anno]
sett 2014 A 2.5 89.24 262 351.3 128.2
sett 2014 B 1.8 32.7 201.7 234.4 85.6
enn 2015 C 1.8 95.53 182.4 277.9 101.4
Soglia di rilevanza
( come flusso di massa)
Valore di emissione
(come concentrazione)
2S 50 g/h 5 mg/Nm3
H3 2.000 g/h 250 mg/Nm3
2O 5.000 g/h 500 mg/Nm3
I valori misurati sono inferiori ai limiti
ssioni GHG:
CO2 da consumi elettrici
Metano (CH4) e protossido d’azoto (N2O)
Non considero la CO2 emessa al camino (origine biologica)
miti H2S, NH3 e N2O (Allegato IV parte II D.lgs 152/2006):

Conclusioni
Scenario di Riferimento: Scenario C (Q= 1.8 m3/h, no calce)
Consumi Elettrici: 480 kWh/day
Consumi energetici comporto strippaggio su tot. impianto: 2%
Consumi per m3 di digestato trattato: 11 kWh/m3
trattati
Consumi per Kg di NH4
+ rimosso: 3-6 kWh/kg N rimosso
Rimozione azoto ammoniacale: η = 53% (18 dicembre 2014)
Emissioni Totali GHG: 101.4 tCO2eq/anno
viluppi futuri
Ottimizzazione sistema di pulizia scambiatore di calore
Progetto LIFE (CRPA): continuo monitoraggio emissioni da camino

ConsorzioConsorzio AlpiBiogasAlpiBiogas (F.E.M.)(F.E.M.)
Problemi Impianti Digestione Anaerobica Gestione Digestati (contenuto azoto)
Direttiva Nitrati (91/676/CEE) limiti spandimento nel terreno
ZVN 170 khN/ettaro/anno
Post- Trattamenti: Strippaggio dell’ammoniaca riduzione azoto nel digestato
Strippaggio: Tecnologia incentivante «Conto Energia» (DM 6 luglio 2012), art. 26 «per impianti
alimentati da biogas operanti in regime di cogenerazione ad alto rendimento che prevedano il recupero
dell’azoto dal digestato con la finalità di produrre fertilizzanti, è previsto un incremento del premio per
l’assetto cogenerativo»
Introduzione
27 Marzo 2015 KLIMAENERGY 2015 Bolzano

«Effetti del trattamento di strippaggio dell’ammoniaca sulla qualità dei prodotti in gioco»
In particolare:
Effetto del trattamento sul digestato: confronti tra digestato t.q. e digestato
strippato
Qualità della soluzione di solfato d’ammonio: uso esterno azienda
Soluzione solfato d’ammonio «concime ammoniacale» (Decreto 75:2010)
Tenore minimo N 6%.
opo dello studio
Biosaggi finalizzati a rilevare l’eventuale presenza di sostanze in grado di inibire la germinazione e
sviluppo delle piante » (Test con Lepidium Sativum)
st di Fitotossicità
2 prove
Test di Germinazione
Test di Accrescimento
Possibili Fattori Inibitori Test
Salinità substrati
Azoto in forma ammonia

aratterizzazione chimico/fisica substrati
T, SV, TKN, N-NH4, U)
- Y109 (dig. t.q. in ingresso) (A)
- Y409 (dig. in uscita) (B)
- Y512 (sol. solfato d’ammonio) (C)
3 punti di prelievo impiantocampionamenti
10 Giugno (1) no calce
16 Settembre (2) calce
30 Settembre (3) calce
15 Gennaio (4) no calce
Campioni Solfato
d’ammonio: classificabili
come
«Concimi Ammoniacali»
Legenda Campioni
-A1, B1, C1
-A2, B2, C2
-A3, B3, C3
-A4, B4, C4
ONE SOLFATO
MMONIO
TENORE AZOTO
% N
C1 5.6
C2 7.1
C3 6.9
C4 6.8

t di Germinazione Ig
todica pensata per verificare l’idoneità impiego agronomico di
mpost e fanghi trasformazione sostanza organica
ncentrazioni substrato 5% - 10% - 20% - 30%.
ubstrato non fitotossico se Ig > 70%.
e Ig compreso tra 40 – 70 test di
ccrescimento
dice germinazione espressione %
e tiene conto del numero di semi
erminati e allungamento radicale
(%) = [(Gc*Lc) / (Gt*Lt)]*100
G = n semi geminati
= lunghezza radici

Prodotto 1 Prodotto 2
pH 7.64 6.87
CES (mS/cm) < 7000 > 9000
Ig 50% 0 16.89
Ig 75% 0 1.51
Ig 100% 0 0.28
5102030
Conc. Substrato [%]
C1 C2 C3
Ig Solfato d’Ammonio
Confronto con altri fertilizzanti
(mix di letami, liquami, pollina):
10 Giugno 2014 16 Settembre 2014 30 Settembre 2014
% IN (A1) OUT (B1) (C1) IN (A2) OUT (B2) (C 2) IN (A3) OUT (B3) (C 3
5 2.2 39 13 3.7 47.8 15.8 9.4 46.8 1.4
10 0.3 7.8 0 0.3 0 0 0.2 0.9 0
20 0 0 0 0 0 0 0 0 0
30 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Ig Digestati

st di Accrescimento
basa sulla valutazione dell’accrescimento di una pianta test (Lepidium sativum)
ul campione in esame miscelato ad un substrato di base costituito da sabbia e
orba.
Germinazione garantita da strato di sabbia
viluppo in 21 giorni taglio la parte vegetativa e metto in stufa
Gm (75 o 150 g/l) % = (Gc/Gt) * 100
- Gc = produzione media campione
- Gt = produzione media testimone
gestati 5 – 25 – 30 g/L Il digestato viene mescolato con il
strato prima della semina.
olfati d’Ammonio 170 e 340 kgN/ettaro (per fertirrigazione) Il
ato d’ammonio viene diluito nell’acqua d’irrigazione e somministrato
diversi momenti al substrato.

Gm Solfato d’AmmonioGm Digestati

Test su Terreni
2 Terreni arativi, con “storia” di concimazione diversa
- Terreno 1: argilloso (pH: 6.83), apporto regolare sostanza organica,
- Terreno 2: sabbioso e calcareo (pH: 8), solo concimazione minerale
I Terreni sono stati concimati con le stesse quantità in termini di Kg N/ha con digestato tal quale
digestato strippato Da Direttiva Nitrati (170 KgN/ha e 340 kgN/ha).
I campioni sono stati incubati a 20°C per trenta giorni A tempi precisi sono stati prelevati
campioni di terreno per le successive analisi (2 gg; 7 gg; 14 gg; 30 gg)
Analisi effettuate (Fornasier F. et al. 2014, Ecological indicators)
- contenuto di C:N:P estratto in solfato di potassio (μg C g-1
soil; μg N g-1
soil, μg P g-1
soil)
- contenuto in dsDNA (μg dsDNA g-1
soil)

Controllo Digestato tq 170 Digestato strip 170 Digestato tq 340 Digestato strip 340
Terreno 1 Terreno 2
aa
e e
a
ab
bcd
c
d
d
b
c
tipo di trattamento (tq e strippato) non ha effetti diversi sui due terreni, mentre è diversa la quantità di
N in relazione alla dose somministrata.
Rapporto C/N diverso tra digestato tal quale e strippato potrebbe determinare una maggiore
organicazione dell’azoto (340) e quindi una diminuzione del N disponibile.
Per quanto attiene P e rapporto N/P nel terreno 2 (sabbioso e calcareo) ci sono differenze sia rispetto
alla dose che al trattamento. Il contenuto in P apportato è diverso, visto che in seguito al processo di
trippaggio cambia il rapporto N/P (dig tq: 0.19 – dig strip: 0.36).
a maggior disponibilità di P è dovuta quindi alla concorrenza di due cause: maggior apporto e il tipo d
erreno che lo rende maggiormente solubile.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
P_K2SO4
Terreno 1 Terreno 2 KgP/ha
ab
bc
a
cd
abc
de
a
ef
c
abc
f

Terreno 1 Terreno 2
a
b
a
b
a
bc
a
c
a
bc
quanto attiene alla biomassa microbica i due terreni sono molto diversi:
l terreno 1 la somministrazione di sostanza organica induce un aumento del dsDNA significativo
po 30 gg di prova.
l terreno 2 invece, biologicamente povero, qualunque dose apportata ha effetto molto ridotto
’attività biologica (necessario apporti più consistenti e ripetuti nel tempo per ripristinare la fertilità
logica).
2 7 14 30
Tempo
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
dsDNA
a
Terreno 1
Terreno 2
a a a
b bc
cd
d

Conclusioni
Il trattamento di strippaggio ha un effetto migliorativo del digestato (salinità e azoto
ammoniacale), che si evidenzia nell’incremento delle percentuali di germinazione e
accrescimento.
La sospensione di solfato di ammonio (N>6%) ai sensi della D lgs.75/2010 è un concime
ammoniacale a lento rilascio che può essere utilizzato in presemina e in copertura precoce.
E’ di origine biologica poiché prodotto da un processo che utilizza biomasse (fonte rinnovabile)
La somministrazione di sostanza organica ai terreni agrari induce risposte differenti in base al
tipo di terreno, alla sua storia e al suo livello di fertilità biologica. Il rapporto tra i nutrienti
principali (C, N e P) cambia in relazione alla quantità di Azoto che viene separata attraverso lo
strippaggio e che aumenta la disponibilità di alcuni elementi (dati preliminari).

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