Uso e Riciclo delle Biomasse

[2] REQUISITI PER LA COMPOSTABILITÀ

- I requisiti fondamentali per la compostabilità (a livello normativo Europeo ed Italiano) sono la

BIODEGRADABILITÀ, L'ECOTOSSICITA', la DISINTEGRABILITÀ e la QUALITÀ' del compost

- Per quanto concerne la disintegrabilità:

o Prove effettuate in cumoli statici di 15 tonnellate, con matrice organica data dallo scarto verde.

o Si utilizzano bags in rete, con materiale miscelato al 2% in sacchi di rete (20 kg di biomassa immessi nella

massa) monitorando i principali parametri del processo (temperatura e umidità) portandolo a conclusione

dopo circa 90 giorni.

o A prova, la massa dei residui dell'oggetto testato con dimensioni superiori ai 2 mm deve essere inferiore al

10% della massa iniziale.

- Valutazione della Disintegrazione:

1. Triturazione e omogeneizzazione della Biomassa

2. Ottenimento della Miscela Standard

3. Preparazione dei sacchi (Bags) e riempimento con miscela standard e prodotti da testare

4. Posizionamento dei sacchi all'interno della Biomassa

5. Carico nella biocella

- Valutazione della Disintegrazione:

1. Acquisizione della domanda

2. Verifica di alcuni prerequisiti (biodegradabilità, aspetto IR, metalli pesanti), accertamento dichiarazioni,

campionamento prodotti da testare

3. Test di disintegrabilità su scala reale (durata 3 mesi)

4. Analisi ammendante + prova di fitotosscità

5. Rilascio del marchio (valido 3 anni)

6. Visite ispettive e verifiche periodiche dell’ente certificatore (Certiquality)

[3] I PROCESSI DEL COMPOSTAGGIO

- Il compostaggio a livello di processo può essere definito come:

biossidazione della sostanza organica allo stato semi solido, con reazioni di trasformazione della sostanza stessa

che avvengono in ambiente aerobico (l’accettore finale degli elettroni e l’ossigeno).

- Tali processi determinano la degradazione delle frazioni organiche più degradabili, la conservazione delle più

resistenti e la trasformazione in sostanze umiche delle frazioni più recalcitranti.

- Il compost è quindi una matrice organica, stabile, matura ed umificata.

▪ FASE ATTIVA (o hight rate composting)

Caratterizzata da elevato consumo di ossigeno con degradazione delle frazioni facilmente degradabili e una buona

produzione di calore

- Essendo il consumo di ossigeno funzione dell'entità dei processi di degradazione, la quantità di calore prodotta

sarà correlata al consumo di ossigeno stesso

- I parametri quindi fondamentali da monitorare all'interno di un impianto di compostaggio sono il livello di

nutrienti, quali azoto e fosforo, il carbonio organico l'acqua e l'aria.

- Valori ottimali: 3

o C:N = ottimale intorno al 25-30 (se più bassi perdita di azoto, se > 30: rallentamento delle reazioni metaboliche)

o Umidità = ottimale 75-80 % che si fa garante di un massimo livello di ritenzione idrica

-3

o Densità = < 0.65 t m (misura indiretta della porosità)

▪ FASE DI MATURAZIONE/TRASFORMAZIONE (o curing phase)

- Caratterizzata da un basso consumo di ossigeno e rallentamento dei processi degradativi per effetto

dell’umificazione.

- Concentrazione della sostanza organica in frazioni recalcitranti che completa il processo di compostaggio per

quanto riguarda l’evoluzione della sostanza organica.

▪ ALTRE CARATTERISTICHE

- L’importanza del pH nel processo di compostaggio:

Considerando il pH, il processo di compostaggio si può dividere in 4 fasi:

1. Fase acidogenica: dovuta a un’intensa produzione di C02 e acidi organici durante la fase termofila

2. Fase alcalina: con idrolisi di azoto proteico e organico e produzione di ammoniaca

3. Fase di stabilizzazione del ph: con perdita di azoto in eccesso all’inizio della fase di umificazione

4. Fase di maturazione: lenta e a ph stabile.

- Dal punto di vista qualitativo, la sostanza organica in uscita dal processo di compostaggio si presenta stabile

(con indice di respirazione statico o dinamico) matura (non presenta fitotossicità) e umificata (dotata di

molecole umiche).

- Possiamo anche operare una classificazione dei sistemi in base a categorie generali, differenziando sistemi

intensivi ed estensivi (per processi di tipo aerobico) sistemi chiusi e aperti statici e dinamici con meccanismi

periodici e continui) e infine areati e non a reati.

- La raccolta differenziata è la raccolta idonea a raggruppare i rifiuti urbani in frazioni merceologiche omogenee

compresa la frazione organica umida destinate al riutilizzo e al riciclo/recupero di materia.

- Il compost da rifiuti è invece il prodotto ottenuto dal compostaggio della frazione organica dei rifiuti urbani nel

rispetto delle apposite norme tecniche finalizzate a definirne contenuti e usi compatibile con la tutela

ambientale e sanitaria, definendone in particolare i gradi di qualità.

Il compost di qualità è invece un prodotto ottenuto per compostaggio di rifiuti organici raccolti separatamente che

rispetti i requisiti e le caratteristiche del decreto legislativo 217 del 2006.

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DIGESTIONE ANAEROBICA E FERTILIZZANTI RINNOVABILI

[1] CARATTERISTICHE DEL DIGESTATO

- Digestione anaerobica: processo che determina profonde modificazioni chimico-fisiche e biologiche nelle

matrici di partenza (al pari di altre biotecnologie applicate alle biomasse es: il compostaggio). Determina:

o Un decremento della quantità di sostanza organica con variazioni a livello di qualità

o Un incremento di elementi fertilizzanti e della disponibilità a livello di azoto.

Biogas

INGESTATO (Biomassa) DIGESTATO

- PRIMA E DOPO: Composizione macromolecolare dell’ingestato e del digestato (% della sostanza secca):

o Il carico di solidi volatili durante il processo varia in percentuale da un 85-90% a un 65-70%.

o Aumento in concentrazione di lignina (da un 6 a un 20-45%), cellulosa (da un 5 a un 11 %) ed emicellulosa

(da un 3 a un 10%) con conseguente decrescita a carico di contenuto cellulare solubile (da 82 a 58 %).

o L'OD20 (misura del consumo di ossigeno) decresce da un 150-300 mgO /g sostanza secca a un 30-100.

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- Un parametro molto importante da considerare a livello del digestato è la stabilità biologica, ovvero la misura

del grado di decomposizione della sostanza organica facilmente degradabile contenuta in una matrice organica.

o Indirettamente fornisce informazioni circa gli impatti della matrice organica, come la produzione di massa,

e il grado di igienizzazione e produzione residua di biogas.

o Un grado elevato di stabilità biologica si traduce in un minore impatto del materiale disposto sull’ambiente.

- Il digestato ha un importante valore fertilizzante:

o Nel processo di digestione anaerobica il prodotto finale presenta un azoto totale intorno al 5-12%, un azoto

ammoniacale tra il 2 e l’8% con un contenuto organico apprezzabile intorno al 2-4%.

o Una maggiore efficienza dell'azoto distribuito con il digestato determina un risparmio a livello di unità di

fertilizzanti di sintesi (vantaggio per giunta sia economico che ambientale).

o La mineralizzazione dell’azoto durante i periodi invernali, in cui il terreno è coperto da coltura, determina la

perdita di azoto per lisciviazione.

- Il digestato:

o È caratterizzato da un basso carico organico, una media stabilità biologica e un humus precursore.

o A livello di nutrienti, si presenta ricco di azoto con elevato valore agronomico incentivato anche dal basso o

nullo contenuto di xenobiotici.

o Nella sua applicazione, oltre alle proprietà fertilizzanti, si presenta come un ottimo prodotto igienizzato con

elevate proprietà ammendanti ed elevata qualità.

o A livello di criteri di valutazione, per quanto concerne le proprietà fertilizzanti, è bene valutare l’incremento

percentuale di azoto ammoniacale cosi come l'incremento dell’efficienza di utilizzo (forma di azoto

prontamente disponibile per le piante).

- I possibili effetti negativi possono derivare da sostanza organica non stabilizzata (odori) così come da inquinanti

(es metalli pesanti) in funzione del tipo di matrice in ingresso.

- La misura del consumo di ossigeno (OD20) è uno strumento efficace per la valutazione del processo di

digestione anerobica ed è uno strumento di sintesi per la previsione degli impatti.

o È strettamente correlato con la somma dei valori di cellulosa, con il contenuto di fibra solubile (verificato

con l'analisi della fibra) e con la produzione di biogas, consentendo in questo modo di eseguire una stima.

o Le sue proprietà ammendanti sono la conseguenza del processo di arricchimenti in molecole recalcitranti e

humus precursori. 5

[2] ANALISI DELLA PUTRESCIBILITÀ E DELLA RECALCITRANZA

- L'idrolisi enzimatica dipende dall'accessibilità e dall’efficacia degli enzimi che è intrinsecamente legata alle

caratteristiche strutturali della biomassa.

- Convenzionalmente le caratteristiche strutturali possono essere divise in due gruppi:

o Fisiche: quali distribuzione fisica della lignina nella matrice di biomassa, grado di polimerizzazione, volume

dei pori e particolare misura della biomassa

o Chimiche: struttura chimica quale caratteristiche della composizione dì cellulosa emicellulosa lignina e

gruppi acetifici legati alla emicellulosa

- La biomassa è costituita per un 15-25% da lignina, per un 23-32% da emicellulosa e per un 30-50% da cellulosa.

- Il rifiuto è una qualsiasi sostanza di cui il detentore si disfi o abbia l'obbligo di disfarsi.

- Putrescibilità: la decomposizione con produzione di gas delle sostanze organiche dovute a processi enzimatici e

microbici: andare in putrefazione, stato di putrefazione avanzata.

o Può essere studiata analizzando le emissioni di azoto, le evoluzioni della sostanza organica tipici dei

processi di compostaggio, così come valutando l’IRD (indice di respirazione dinamico)

o L’analisi respirometrica viene effettuata su campione normalizzando parametrici fisici e chimici.

o La normalizzazione garantisce le condizioni ottimali per la crescita aerobia dei microrganismi con lo scopo

di misurare l’attività potenziale di degradazione della sostanza organica da parte degli stessi

- Biodegradabilità: la frazione di un dato materiale che può essere degradata facilmente solitamente dai

microrganismi, tenendo conto però del tipo dì organismo e delle condizioni chimico-fisiche presente nonché del

tempo a disposizione.

- La composizione chimica della sostanza organica è uno dei fattori che ne determina la biodegradabilità:

o Frazione biodegradabile: frazione che può essere degradata dagli organismi viventi, solitamente dai

microrganismi, tenendo conto del tipo di organismo e delle condizioni chimico-fisiche presenti e del tempo

a disposizione.

o È corretto perci