Trattamento del digestato

 

In alcuni Paesi europei, specialmente in Olanda, in Belgio e nella regione francese della Bretagna, l’allevamento è così intensivo che un eccesso di reflui zootecnici può determinare problemi. Di conseguenza, in alcune regioni gli agricoltori utilizzano tecnologie per il trattamento del letame, che possono permettere di esportare il surplus prodotto. La digestione anaerobica è utilizzata per la rimozione del materiale organico presente nel letame e, spesso, determina una separazione più semplice del refluo da smaltire. Per tale ragione si manifesta un particolare interesse nella combinazione tra impianti a biogas su micro scala e trattamento del digestato.

 

Siccome i reflui zootecnici sono costituiti principalmente da acqua, il trasporto verso terreni con carenza di minerali è molto costoso. Per smaltire il surplus sono usate diverse tecnologie che permettono di concentrare i minerali presenti nei reflui. Per le tecnologie su piccola scala applicate ad aziende della produzione primaria, lo scopo principale è quello di trattare solamente il surplus prodotto, siccome è possibile spandere una parte dei reflui nei propri terreni.

 

Le caratteristiche principali del trattamento del digerito sono discusse in questa parte. Cliccate su ogni singolo trattamento per maggiori informazioni.

Separazione – Il digestato è separato in una frazione liquida e una solida.

La pratica di processare il letame digerito attraverso strumenti di separazione meccanica è abbastanza diffusa, dal processo deriva una frazione solida (30% materia secca) e una frazione liquida.

Se necessario, la frazione solida può essere processata ulteriormente in compost o essiccata; la frazione liquida può essere purificata ulteriormente rimuovendo in un primo momento le ultime parti di materiale secco (ad esempio con ultrafiltrazione o unità di flottazione a differenza di pressione) e rimuovendo in seguito la maggior parte dei minerali (ad esempio con strippaggio di azoto, produzione di struvite o osmosi inversa). Con i prodotti finali che derivano da questo processo, possono essere create diverse combinazioni di fertilizzanti alternativi a quelli sintetici.

Presse a torchio

Le presse a torchio sono spesso usate negli allevamenti intensivi con grandi volumi di letame. Sono anche frequentemente installate in impianti di biogas di grandi dimensioni per il ricircolo della biomassa, in modo da ridurre il volume del digestato o come primo step di successive lavorazioni del digerito. La perdita dell’acqua avviene pressando il digestato tra un albero a vite e una struttura di supporto. Il liquido rilasciato è scaricato attraverso un filtro con una colonna di 0.1-1 mm di larghezza. Il substrato processato ha un contenuto di materia secca iniziale del 4-15% e raggiunge un valore che varia dal 18 al 35%. Siccome la tecnologia è piuttosto semplice, la fase liquida ha un valore di sostanza secca relativamente alto, di circa 3-4%.

 

I componenti principali, come la pressa e la struttura di supporto, sono solitamente in acciaio inossidabile. Il resto della struttura può essere di ghisa, acciaio inossidabile.

La potenza elettrica installata varia da 3 a 11 kW. I componenti principali sono l’unità di separazione, i dispositivi di sostegno e controllo del processo.

Se il separatore non lavora in continuo, potrebbe essere più economico un separatore mobile (in affitto).

 

Decanter

I decanter possono raggiungere un’efficienza di separazione maggiore rispetto alle presse a torchio.

I meccanismi di separazione sono diversi; i decanter sono basati sulla centrifugazione del digerito, mentre nelle presse a torchio il digerito è compresso utilizzando un filtro con particolare dimensione dei fori e della vite. I decanter non sono spesso utilizzati nella digestione a piccola scala poiché i costi sono piuttosto alti.

Compostaggio – Una quota di frazione solida è destinata al compostaggio.

Il compostaggio è un processo biologico in cui la materia organica è degradata in ambiente aerobico (in presenza di ossigeno), convertita dai microrganismi in un composto simile all’humus. Durante questo processo sono rilasciati calore, acqua, CO2 e composti odorosi. Grazie all’evaporazione dell’acqua e alla decomposizione della materia organica, il contenuto di materia secca aumenta e il volume diminuisce. Gli impianti di compostaggio per il trattamento del letame sono ormai offerti da molti fornitori. Il letame è separato prima in una frazione solida e in una liquida. La frazione solida è compostata in un bidone. La parte liquida è stoccata. Il compostaggio è un trattamento aerobico, il materiale è quindi aerato, sia tramite bolle d’aria sia con rivoltamento meccanico del materiale. Se nel materiale il carbonio e la struttura sono sufficienti, è necessario aggiungere materiale, come ad esempio la paglia, per fare iniziare il processo. Durante il compostaggio è rilasciato calore, se il processo è controllato correttamente, le temperature possono anche superare i 70°C e il processo può essere valorizzato.

Essiccazione – Il digestato è essiccato e valorizzato tramite la vendita.
Strippaggio di azoto – produzione di ammonio-solfato

Lo strippaggio dell’azoto è largamente usato nelle industrie. Sono disponibili diverse tecnologie, ma il principio è lo stesso: nel reattore, l’ammonio si sposta dal materiale ad una fase gassosa (aria) ottimizzando i parametri di pH e temperatura. Tale fase gassosa è in seguito lavata in uno scrubber con acido solforico.

Quella di legare ammonio e acido solforico in uno scrubber è una pratica comunemente usata in agricoltura (per esempio in Germania e Olanda), per esempio negli allevamenti suini, dove i lavaggi acidi evitano il consumo di ammonio dalla stalla. Il prodotto finale è un fertilizzante ricco in azoto (riconosciuto come fertilizzante chimico). Se la temperatura del processo è sufficientemente elevata, il processo di strippaggio può essere valorizzato.

Produzione di struvite – produzione un fertilizzante ricco di azoto e fosfati.

La produzione di struvite è basata sulla precipitazione dei fosfati, una tecnologia ampiamente utilizzata negli impianti per il trattamento delle acque per estrarre azoto e fosfati dalle acque reflue. Il fosfato è legato al magnesio e all’azoto per formare struvite. La struvite è un minerale/cristallo. Siccome il cristallo è formato nel digerito, potrebbe ancora contenere alcune molecole organiche, non può quindi essere valorizzato prima di un trattamento di pastorizzazione.

Il processo della precipitazione del fosfato è il seguente:

Il letame è pompato in un serbatoio con soda caustica e cloruro di magnesio. Nel serbatoio, gli ortofosfati (i fosfati non legati presenti nel digerito) reagiscono con l’azoto e il magnesio, formando così un cristallo. Questo cristallo cresce quando viene a contatto con altri reagenti. Quando è abbastanza grande, il cristallo è separato dal letame. I cristalli sono lavati, così che dopo la separazione rimanga solamente la struvite pulita. Quando la struvite subisce un trattamento con calore (pastorizzazione) può essere utilizzata. Con la produzione di struvite, i minerali sono concentrati e di conseguenza diminuisce il volume di letame da trasportare per lo smaltimento.

 

Il regolamento europeo (Reg. 1069/2009 per i sottoprodotti animali) proibisce l’esportazione e il trasporto di letame non pastorizzato. Dev’essere quindi inclusa una fase di pastorizzazione, o la tecnologia utilizzata dovrebbe essere valorizzata (il prodotto finale è riconosciuto come digerito pastorizzato). Per ulteriori informazioni circa il Reg. 1969/2009 cliccate qui. I seguenti trattamenti tecnologici possono essere descritti come conformi ai regolamenti europei:

  1. Compostaggio – Una parte della frazione solida è sottoposta a compostaggio (può essere valorizzata a seconda del processo).
  2. Essiccazione – Il digerito può essere essiccato e valorizzato, così da poter essere esportato.
  3. Strippaggio di azoto – (il prodotto finale è riconosciuto come fertilizzante artificiale)
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