Azienda zootecnica con impianto a biogas - Tesina per istituto tecnico agrario

PROGETTO

Il plesso stalla è pressoché simmetrico rispetto alla corsia di foraggiamento. Sostanzialmente l’area

destinata alla stabulazione delle bovine si divide in tre parti: la corsia di alimentazione e di servizio,

la zona riposo e un paddock presente solo nella parte ovest della struttura. L’edificio presenta una

struttura aperta.

L’asse principale della stalla ha orientamento nord-sud, con i locali accessori orientati a nord.

Nel lato nord-ovest si trovano: un ufficio, uno spogliatoio, la sala di mungitura e la sala del latte.

Questi sono realizzati in un corpo di muratura, autonomo anche se annesso alla stalla.

Nella parte nord-est invece sono situati: l’infermeria, la sala parto e un box per vitelli. Questi ultimi

sono protetti da pareti in muratura, più semplice dei locali accessori.

Il biodigestore sarà posto nella parte nord-ovest dell’azienda per permettere un collegamento più

semplice con la concimaia posta a sud-ovest rispetto la stalla.

Il ricovero attrezzi verrà, invece, posizionato ad est rispetto la stalla, insieme ai silos verticali

mentre i silos orizzontali verranno posti a nord rispetto alla buca di carico del digestore per

facilitare le operazioni di carico. 3

CARATTERISTICHE DELLA STALLA

MATERIALI

I materiali usati per la costruzione sono:

• Le fondamenta a plinto saranno realizzate in cemento armato.

• La muratura dei locali accessori sarà realizzata in mattoni di laterizio e calcestruzzo aerato

autoclavato, opportunamente isolata, e in seguito intonacata;

La muratura dei box destinati al parto, infermeria e vitelli, sarà realizzata in mattoni.

• sarà realizzata utilizzando colonne, travi e omega in acciaio zincato.

La struttura portante

• Il tetto dei locali è costituito da due falde ricoperte in coppi tradizionali;

La copertura della stalla invece è sempre a due falde, ricoperta in fibro-cemento;

• sarà in cemento armato, rigato nel caso dello spazio destinato alle bovine;

La pavimentazione

La zona destinata agli operatori invece sarà pavimentata utilizzando delle piastrelle in

laterizio.

DESCRIZIONE DEI MATERIALI IMPIEGATI

- Mattoni in laterizio: le murature saranno costruite con mattoni forati in laterizio utilizzando

blocchi di dimensione di 30x25x19 per ottenere muri perimetrali dello spessore di 30 cm

mentre per i muri di spina saranno utilizzati dei blocchi di dimensioni 10x30x19.

- Calcestruzzo aerato autoclavato: è un materiale molto resistente e allo stesso tempo

leggero, il suo peso specifico a secco è generalmente compreso tra 350 e 675 kN/m³. Inoltre

possiede un elevatissimo potere coibentante (valori di conduttività termica compresi tra 0,08

e 0,14 W/mK, a seconda delle diverse densità), uniforme in ogni lato. A parità d’isolamento

termico rispetto al laterizio tradizionale il peso della muratura è sensibilmente inferiore. Il

valore di resistenza alla compressione permette la costruzione di edifici fino a tre piani fuori

terra senza l'utilizzo di strutture in cemento armato, con conseguente assenza di ponti

termici. Il blocco di base è generalmente di lunghezza 62 cm e altezza 25 cm, con vari

spessori.

- Intonaco: l’intonaco sarà realizzato in due strati: il primo per permettere di pareggiare le

irregolarità utilizzando una malta più grossolana; nel secondo verrà realizzato utilizzando

delle malte più fine per ottenere una parete liscia. L’intonaco esterno sarà invece realizzato

con malta di calce eminemente idraulica e successivamente rivestita in siliconato.

- Strutture di acciaio zincato: la scelta all’utilizzo dell’acciaio zincato per la realizzazione

della struttura portante è dovuta alla facilità e alla rapidità dell’assemblaggio dei vari

elementi. Molto importante è pure la facilità della pulizia di tale struttura.

- Fibro-cemento: la copertura della stalla saranno utilizzate lastre in fibro-cemento per la

facilità di messa in posa e resistenza alle intemperie.

- Isolanti termici: saranno predisposti dei pannelli in silicato di calcio internamente ai muri

perimetrali degli uffici, spogliatoi. Sono dei pannelli isolanti in materiale ad alta porosità. Il

λ varia dagli 0,05 agli 0,07 W/mK

valore

- Pavimentazioni: l’intero plesso sarà pavimentato in cemento, nel caso dei locali accessori

sarà in seguito piastrellato; le zone dedicate al bestiame saranno rigate per evitare cadute da

parte delle vacche.

- Cancelli e battifianchi: tutti i cancelli e battifianchi saranno di forma tubolare di acciaio

zincato. 4

GLI IMPIANTI

IMPIANTO ELLETTRICO:

o

L’impianto elettrico permetterà l’uso agevolato di qualsiasi apparecchio elettrico in tutta la

stalla, rispettando tutte le norme di sicurezza.

Per l’illuminazione interna saranno utilizzate lampade a fluorescenza per ottenere una resa

maggiore, con meno spreco di energia sottoforma di calore, permettendo un risparmio

energetico rispetto alle tradizionali lampade. L’illuminazione esterna e delle zone destinate alle

bovine sarà garantita da fari alogeni.

IMPIANTO IDRICO:

o

L’impianto idrico, sarà costituito dalla rete di distribuzione interna che parte dall’acquedotto.

Questo impianto permette di dividere l’acqua nell’impianto igienico - sanitario, la rete di acqua

potabile e dell’acqua calda e quello degli usi esterni. Le tubazioni saranno poste sulle pareti per

facilitare eventuali lavori di manodopera; nel caso della distribuzione dell’acqua dei servizi

igienici, le tubazioni saranno installate a pavimento ricoperte da guaine di materiale plastico

che ne permetteranno l’estrazione senza provocare rotture di muri e pavimenti.

Per l’abbeveramento delle vacche saranno disposti degli abbeveratoi a un’altezza di 60 cm

distribuiti principalmente nella corsia di alimentazione. Gli abbeveratoi saranno predisposti di

un sistema antigelo.

IMPIANTO DI RISCALDAMENTO:

o

L’impianto di riscaldamento, sarà dedicato solo ai locali accessori. Si sfrutterà l’energia termica

prodotta dal cogeneratore, mediante il riscaldamento dell’ acqua, che viene collegato al centro

aziendale mediante delle apposite tubature in acciaio rivestite da opportune guaine isolanti

collegate a radiatori in ghisa dotati di valvole termostatiche.

IMPIANTO DI MUNGITURA:

o La sala di mungitura prevede uno schema a tandem a sei posti. L’accesso per i bovini avviene

attraverso una sala d’attesa che permetterà ad un operatore la pulizia delle bovine prima di

entrare nella sala così da garantire una migliore sanità del prodotto; l’operatore potrà accedervi

dalla sala del latte. L’addetto alla mungitura sarà posto in una fossa di quota inferiore di 80 cm

rispetto il piano dei bovini, di una larghezza di 2,5 m.

Annessa alla sala c’e la sala del latte dove sarà disposta la cisterna di refrigerazione e il sistema

di pompaggio del vuoto.

La pulizia degli organi di mungitura è effettuata secondo un sistema di circolo interno di acqua

calda.

Sia la sala di mungitura che quella del latte, per rispondere alle esigenze igieniche, saranno

piastrellate fino a un’altezza di due metri.

IMPIANTO PER IL TRATTAMENTO DI LIQUAMI:

o

L’accumulo per il successivo utilizzo delle deiezioni avviene in una concimaia dalla capacità

utile di 500 mc collegata con la stalla mediante un sistema di canaline interrate.

La pulizia all’interno della stalla sarà effettuata mediante raschiatori a farfalla per le corsie di

riposo, mentre nel paddock e nelle corsie di servizio saranno impiegati raschiatori “a lama

ribaltabile”.

La concimaia sarà collegata ad entrambi i digestori attraverso un sistema di pompe.

SISTEMA DI ALIMENTAZIONE:

o L’alimentazione mediante insilati e foraggio sarà distribuita nella corsia di foraggiamento

mediante carro miscelatore mediante la tecnica unifeed.

Gli integratori saranno messi a disposizione durante la mungitura e in appositi distributori

situati in vari punti della stalla.

Per lo stoccaggio degli insilati e trinciati sono previsti quattro silos a trincea di capacità

complessiva di circa 7.280 mc.

Per le farine di mais, soia, girasole, colza e il pastone di pannocchia è prevista l’installazione di

cinque silos verticali. Il fieno invece sarà stoccato in un fienile annesso al ricovero attrezzi. 5

SISTEMI PER IL BENESSERE DEGLI ANIMALI:

o Per garantire un maggior benessere per gli animali, che poi si tramuterà in una maggior

produzione, è prevista l’installazione di dispositivo antiprurito a spazzole rotanti; saranno poi

predisposti dei sistemi di ombreggiamento per garantire una maggior freschezza nel periodo

estivo.

Molto importante per il benessere degli animali è il paddock esterno che permetterà una

maggior utile alla ginnastica e moto del bestiame.

Inoltre per una maggior comodità e facilita di pulizia delle cuccette saranno distesi dei

materassini in ogni singola cuccetta. 6

C ARATTERISTICHE DELL’ IMPIANTO A BIOGAS

( PRINCIPALI)

)

DATI CARATTERISTICI DELL’IMPIANTO E COMPONENTI PRINCIPALI

CISTERNA CARICAMENTO LIQUIDI

Si tratta di una cisterna in acciaio dotata di riscaldamento e di un sistema di pompaggio che

3

alimenta il digestore con le frazioni liquide ad alto contenuto energetico. La dimensione di 5 m è

orientativa e può essere cambiata nel caso di afflussi maggiori prevedibili.

Questa cisterna è accompagnata da una prevasca concepita con caratteristiche tali da poter

accogliere anche le acque meteoriche dei piazzali e i liquidi provenienti dalla zona di stoccaggio

insilati.

CARICAMENTO SOLIDO ORGANICO

Il sistema di caricamento delle matrici solide prevede un caricatore automatico. Questo viene

riempito dall’alto per tutta la sua lunghezza tramite delle pale gommate o rimorchi ed essendo

collegata al sistema di controllo, alimenta automaticamente, ad intervalli preimpostati, i digestori.

L’autonomia è di ca. 24 h e secondo il contenuto energetico delle matrici caricate.

La matrice organica solida, tramite un sistema di coclee, viene introdotta nel digestore al di sotto del

livello del liquido, evitando perdite di gas o emissioni olfattive. Coclee e canali di trasporto sono in

acciaio inox per evitare corrosioni per via dell’acidità degli insilati.

OMOGENEIZZATORE

Il dispositivo di omogeneizzazione serve per far si che la massa entrante nel digestore sia il più

uniforme possibile, in modo da garantire:

• Una miglior e più completa fermentazione della biomassa (l’efficienza di

degradazione aumenta proporzionalmente rispetto alla superficie fermentescelibile

offerta ai batteri);

• La rottura delle fibre vegetali viene eseguita in modo da arrivare a livelli tali da

impedire qualsiasi fenomeno di attorcigliamento nei miscelatori ed di intasamento di

pompe ed altri meccanismi “sensibili” alle fibre lunghe;

• Maggior facilità di rimozione di materiali indesiderati.

L’omogeneizzazione avviene attraverso un trituratore collegato in linea con una pompa; il grado di

omogeneizzazione è variabile mediante la regolazione della portata, disegno della griglia e motore.

Si possono ottenere fino un massimo del 70% circa di particelle inferiori ai 5 mm, mentre il restante

30% comunque non supera i 10 mm di lunghezza.

L’aumento di produzione di biogas con questo passaggio è del 15% rispetto a un impianto

sprovvisto di tale componente; inoltre si ha una notevole riduzione dei tempi di fermentazione.

DIGESTORE

La parte più importante per la produzione del biogas è il digestore, dove fermenta il materiale

organico e si origina il biogas. Esso si compone di una vasca in cemento armato, risultato di attente

valutazioni del rapporto qualità-prezzo-prestazioni rispetto ad altre soluzioni.

Si prevede l’utilizzo di due digestori al fine di ottenere la miglior decomposizione delle biomasse e

di aumentare il tempo di ritenzione del materiale, ottimizzando la resa in gas.

Il digestore è un reattore di processo biologico che produce biogas in assenza di ossigeno, mediante

l’apporto costante e giornaliero di una miscela di materiali organici fermentescibili in grado di

funzionare 365 giorni l’anno.

Le apparecchiature come quelle atte alimentazione, strumenti di controllo del processo, ecc…