Il Gruppo operativo per l’innovazione “Ammonia Washing Machine” ha realizzato un sistema prototipale di trattamento dell’aria delle porcilaie che ne rimuove l’ammoniaca e la recupera come sospensione di solfato d’ammonio ((NH4)2SO4). Martedì 22 settembre 2020 si è svolto, in modalità webinar, il convegno conclusivo della sperimentazione, nel corso del quale sono state virtualmente visitate le aziende che hanno testato il sistema di trattamento in due differenti condizioni operative: nel 2019 prelevando l’aria da sopra il fessurato della sala; nel 2020, invece, aspirando l’aria dal sotto-fessurato.
Il progetto
Il progetto, coordinato dal Centro ricerche produzioni animali - Crpa spa - in collaborazione con Asser – Organizzazione dei suinicoltori dell’Emilia-Romagna - e due importanti allevamenti suinicoli di Formigine (Mo), società agricola S. Anna e società agricola Colombaro, nasce nell’ambito del Programma regionale di sviluppo rurale 2014-2020 - Tipo di operazione 16.1.01 - Gruppi operativi del partenariato europeo per l’innovazione: “produttività e sostenibilità dell’agricoltura” - Focus area 5D.
Gli obiettivi sono: il miglioramento della qualità dell’aria sia nell’ambiente che all’interno delle sale, a garanzia della resa e del benessere animale nonché della salute degli operatori; in secondo luogo, la produzione di una sospensione di solfato d’ammonio da valorizzare in miscela con la frazione solida del liquame, per stabilizzarla, ridurre le emissioni allo stoccaggio e incrementare il contenuto di azoto, aumentandone le capacità fertilizzanti.
Buone pratiche per la riduzione delle emissioni
Laura Valli, del Crpa, nel tracciare un breve quadro delle problematiche connesse alle emissioni di ammoniaca in ambito zootecnico, ha ricordato che «Il tema delle buone pratiche è oggi quanto mai cruciale, in quanto gli allevamenti che dovranno munirsi o rinnovare l’Autorizzazione integrata ambientale (Aia) necessiteranno a breve di adeguarsi alle migliori tecniche disponibili contenute nelle nuove Bat Conclusions previste dall’ultimo Bref (Bat Reference documents) del 2017».
La relatrice si è quindi soffermata sulla Bat n. 30, cioè quella di riferimento per i ricoveri suinicoli, che prevede interventi “a valle” di trattamento dell’aria di estrazione, tra i quali rientra appunto il progetto Goi discusso nel corso del convegno. L’uso di un sistema di trattamento dell’aria negli impianti già esistenti è applicabile solo dove è presente un impianto di ventilazione centralizzato.
«Questa condizione – ha sottolineato Valli - pone dei limiti di applicabilità nel contesto italiano in cui vi sono diversi ricoveri a ventilazione forzata in cui sono presenti ventilatori distribuiti su più punti, di conseguenza l’implementazione di un sistema di trattamento richiederebbe che tutte le estrazioni vengano convogliate in un unico punto in grado di intercettare il flusso d’aria di ventilazione.
Nel capitolo finale della Bat Conclusions – ha concluso Valli - è tuttavia pur sempre citata come tecnica emergente il trattamento anche parziale dell’aria, in cui ne viene catturata solo un’aliquota, come quella proveniente dal sopra o sotto-fessurato».
La sperimentazione presso la società agricola Sant’Anna
Concluse le prove effettuate presso la soc. agr. Colombaro, da febbraio 2020 il prototipo ha operato presso la soc. agr. Sant’Anna. Anche qui le sale sono a ventilazione forzata, ma questa volta con modalità in pressione.
Il ventilatore installato sul tetto preleva infatti l’aria pulita dall’esterno convogliandola in sala con una leggera sovra pressione per poi uscire all’esterno dalle finestrature nel periodo estivo, oppure, in inverno, dal pavimento fessurato, attraverso apposite bocche di lupo. In questo caso il prototipo ha intercettato e trattato l’aria della sala carica di ammoniaca proveniente dalle bocche di lupo, a cui si sono aggiunte le emissioni ammoniacali provenienti dal liquame del sotto fessurato. La portata d’aria mediamente trattata dal prototipo è stata di 1805 Nm3/h, poi reintrodotta pulita in sala sotto il ventilatore. L’efficienza media del pilota nel rimuovere l’ammoniaca nel flusso di aria è stata dell’87% (49-99%). Secondo Giuseppe Moscatelli, referente del Crpa, «L’elevata capacità di trattamento (17 Nm3/h per capo) registrata in questa struttura è conseguenza delle minori dimensioni della sala, il che ha fatto registrare un leggero sovradimensionamento dell’impianto rispetto alle effettive necessità».
La sospensione di solfato di ammonio
L’ammoniaca presente nel flusso d’aria prelevato dalle sale viene inviata in una torre di lavaggio cilindrica contenente appositi corpi di riempimento e qui assorbita chimicamente mediante lavaggio controcorrente con reagente acido nebulizzato a pH3. Questa soluzione, costituita da acido solforico (H2SO4) al 2%, viene utilizzata come matrice assorbente che, reagendo con l’ammoniaca (NH3), forma una soluzione stabile di solfato d’ammonio ((NH4)2SO4).
| Tab. 1 - Le caratteristiche delle aziende partecipanti | ||
| Colombaro | Sant'Anna | |
| N posti | 14974 | 10500 |
| Ciclo | Aperto | Aperto |
| Fase Magronaggio | 30-65 kg | 7-30 Kg |
| Fase Ingrasso | 66-160 kg | 66-170 kg |
| Filiere | Prosciutti Dop | Prosciutti Dop |
| Sala che ha ospitato i test | ||
| Sala ingrasso | 50-170 kg | 30-170 kg |
| Pavimentazione | Parzialmente fessurato | Parzialmente fessurato |
| Gestione deiezioni | Allontanamento rapido | Allontanamento rapido |
| Finestrature | Automatizzate | Automatizzate |
| Ventilazione | Forzata in estrazione | Forzata in pressione |
Il Goi ha pensato a due destinazioni d’uso in grado di valorizzare la sospensione ottenuta: tal quale, come prodotto utilizzabile a fini fertilizzanti sotto forma di concime azotato completamente ammoniacale, e pertanto con azione progressiva e duratura in quanto non rapidamente dilavabile dalle piogge; o, in alternativa può essere impiegata in miscela con la frazione solida prodotta dalle centrifughe aziendali, quali quelle di Sant’Anna, che separano il liquame suino in solido-liquido. In questo ultimo caso si sfrutta il pH ancora acido della soluzione per salificare parte dell’azoto ammoniacale presente nello strato superficiale del cumolo di solido; si limitano così le emissioni di ammoniaca dalla fase di stoccaggio e si aumenta al tempo stesso il contenuto di azoto della frazione solida, incrementandone le proprietà fertilizzanti.
Risultati a confronto
In chiusura del convegno, le conclusioni sui risultati della sperimentazione sono state così ben riassunte da Moscatelli:
- il lavaggio dell’aria con recupero dell’ammoniaca è risultato tecnicamente fattibile, senza perdite di funzionalità e di efficienza da parte del pilota (perdite di portata assenti, nessuna occlusione e/o sporcamento dell’apparato di lavaggio);
- nei test condotti aspirando dalla sala di Colombaro (2019), è stato recuperato solfato d’ammonio in misura pari a 6,5 kg N/t p.v./anno, il che significa aver evitato emissioni ammoniacali in atmosfera pari a 0,7 kg NH3/posto animale/anno, mentre l’aspirazione dell’aria dal sotto-fessurato nella sala di Sant’Anna (2020) ha notevolmente incrementato la capacità di recuperare azoto ed evitare emissioni ammoniacali: sono infatti stati recuperati 23,1 kg N/t p.v./anno, evitando emissioni pari a 2,4 kg NH3/posto animale/anno;
- l’aspirazione da sotto-fessurato con trattamento dell’aria non solo permette di abbattere l’ammoniaca presente nella sala, ma anche di intercettare e recuperare le emissioni ammoniacali dal liquame presente nella fossa sottostante al pavimento fessurato;
- ottenere emissioni ammoniacali ridotte dal 20% al 66%, in base alle condizioni operative del prototipo, (rapportati alle emissioni ammoniacali da ricoveri per suini da ingrasso già esistenti, presenti nelle Bat Conclusions) consente di rispettare i livelli fissati dalle Bat-Aels, pari a 3,6 kg NH3/posto animale/anno;
- si ottiene una migliore qualità dell’aria all’interno delle sale: la concentrazione di ammoniaca nella sala con lavaggio, nel caso di aspirazione da sopra-fessurato è stata mediamente minore del 24% (oltre il 30% nel periodo invernale); nel caso di aspirazione da sotto-fessurato è stata mediamente minore del 59% (in certi periodi la riduzione è giunta sino al 69%).
Costi e benefici
Moscatelli si è soffermato infine sul rapporto costi-benefici in caso di messa a regime della tecnica sperimentata: tra quest’ultimi si evidenzia il maggior benessere animale e degli operatori, il possibile incremento di resa produttiva e di qualità delle carni, nonché la valorizzazione dell’azoto recuperato. A questo proposito -conclude Moscatelli- sarebbero auspicabili misure od interventi atti sia a favorire la cessione tal quale della matrice fertilizzante costituita dalla soluzione di solfato d’ammonio alle industrie dei fertilizzanti, sia, a premiare la maggiore attenzione alla sostenibilità ambientale introdotta dall’allevamento».
Il parere degli allevatori
Massimo Bellei, amministratore-socio dell’azienda agricola Colombaro, ha rivendicato con orgoglio il rispetto dell’ambiente e la convivenza virtuosa con il territorio abitato circostante quali elementi importanti della vision aziendale. Per questo Bellei ha ritienuto che «La riduzione delle emissioni di ammoniaca, da alcuni enfatizzata a sproposito come il peggiore dei mali, sia comunque la via del futuro per la rivalutazione dell’allevamento suinicolo, che purtroppo oggi non viene pubblicizzato dai mezzi di informazione nel migliore dei modi in termini di sostenibilità ed utilità sia per l’economia che per l’ambiente».
Gaetano Luppi, manager della azienda agricola Sant’Anna, nel commentare i risultati ottenuti dalla sperimentazione del prototipo ne ha prospettato i più alti livelli di efficacia ed utilità ove inserito in impianti nuovi, progettualmente studiati per catturare il solfato di ammonio da usare come concimazione a favore delle colture praticate dalla stessa azienda.
Subito nuovi progetti
Durante l’incontro, Marina Arias, tutor dell’iniziativa per conto della Regione Emilia-Romagna, ha colto l’occasione per annunciare la prossima uscita di un nuovo bando con procedure semplificate nell’ambito della medesima focus area 5D, con stanziamento di circa 900.000 € e durata di 20 mesi a partire dal prossimo 25 novembre, che consentirà la prosecuzione e/o l’attivazione di nuovi Goi sullo stesso tema.
Problematicità emerse
Tra problematicità affrontate, Moscatelli ha annoverato quelle legate alla condizione climatica padana: durante la stagione estiva la ventilazione nelle sale ingrasso può essere anche 10 volte superiore rispetto a quella invernale (7-150 m3/h capo) e ciò rende difficoltoso il corretto dimensionamento dell’impianto per il trattamento dell’aria. Minori problematicità si sono invece riscontrate per le fasi di magronaggio e svezzamento (4 – 20 m3/h capo). Per quanto riguarda infine l’incidenza dei costi derivanti dall’installazione e funzionamento del macchinario testato su quelli generali di produzione, il ricercatore ritiene che questa vada considerata tenuto conto dell’elevata fluttuazione del valore di mercato del suino pesante Dop.
