project - EIP-AGRI Operational Group
Emissions capture for a virtuous nitrogen cycle in pig livestock - Gas Loop
Cattura delle emissioni per un ciclo virtuoso dell’azoto nell’allevamento suino - Gas Loop
Context
Sustainable solutions to reduce emissions of ammonia and greenhouse gases (GHG) and at the same time recover nutrients, improve animal welfare and worker health, should become increasingly present in the list of BATs applicable to pig farming (IRPP Bref, 2017 ). It is precisely the virtuous management of nitrogen in pig farming that is the basis of the motivations that gave rise to GAS LOOP OG.
The OG Ammonia Washing Machine had begun development activities on a prototype to reduce nitrogen emissions in piggery through the capture and recovery of ammonia in an ammonium sulphate solution for fertilizer use (https://ammonia.crpa. it/). The Gas Loop Operational Group, thanks to the experiences and results achieved by Ammonia Washing Machine, implemented and brought the prototype system from the technological level it was at (TRL 6) to a level of TRL 8-9, a real system, complete and deemed ready for applicability.
The objective of Gas Loop was to trigger a virtuous cycle (Loop) of nitrogen which, starting from the capture of ammonia, would cascade into an increase in the environmental sustainability of pig farming: the recovered ammonium sulphate makes it possible to reduce inputs of industrial fertilizers, thus avoiding the greenhouse gas emissions generated by their production; the greater welfare and health of the pigs, due to the lower presence of ammonia in the rooms, increases zootechnical performance by reducing the carbon footprint of the kg of meat produced.
Objectives
The general objective is to pursue a nitrogen virtuous cycle (Loop) in pig farming, which, starting from the ammonia emissions reduction by washing the air of the pigsties, generates a GHG emissions reduction per kg of meat produced.
Specifically:
- to bring the “Ammonia Washing Machine” prototype system to a maximum level equal to TRL 9;
- to produce a fertilizing solution of ammonium sulphate by converting ammonia emissions into a resource;
- to reduce GHG and ammonia emissions per kg of meat produced following the reduction of inputs;
- to evaluate the positive effects on the health and productivity of pigs.
Objectives
L’obiettivo generale è di perseguire un ciclo virtuoso (Loop) dell’azoto nell’allevamento suinicolo che, partendo dalla riduzione delle emissioni di ammoniaca attraverso il lavaggio dell’aria delle porcilaie, generi una riduzione sulle emissioni di GHG per kg di carne prodotta dall’allevamento.
Nello specifico:
- portare il sistema prototipale Ammonia Washing Machine ad un livello massimo pari a TRL9;
- produrre una soluzione fertilizzante di solfato d’ammonio convertendo le emissioni ammoniacali in una risorsa;
- ridurre le emissioni di GHG ed ammoniaca per kg di carne prodotto in seguito alla riduzione degli input;
- valutare gli effetti positivi sulla salute e sulla produttività dei suini.
Activities
Cooperative activity
Task 1 - Implementation of the air washing system and monitoring of treatment efficiency
Task 2 –– Evaluation of the productivity and health status of pigs
Task 3 - Greenhouse gases avoided by applying the virtuous cycle of emissions
Task 4 - Colombaro and transferability case study
Dissemination activity of the GO, activities and results achieved
Training action through courses, exchanges and training visits
Activities
Azione di cooperazione
Azione 1 – Implementazione del sistema di lavaggio dell’aria e monitoraggio dell’efficienza di trattamento
Azione 2 –– Valutazione della produttività e stato di salute dei suini
Azione 3 – Gas effetto serra evitati applicando il ciclo virtuoso delle emissioni
Azione 4 – Caso studio Colombaro
Azione di divulgazione del GO, delle attività e dei risultati conseguiti
Azione di formazione attraverso corsi, scambi e visite formative
Project details
- Main funding source
- Rural development 2014-2020 for Operational Groups
- Rural Development Programme
- 2014IT06RDRP003 Italy - Rural Development Programme (Regional) - Emilia-Romagna
Location
- Main geographical location
- Modena
- Other geographical location
- Reggio nell'Emilia
EUR 189757.14
Total budget
Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.
Resources
2 Practice Abstracts
The goal of Gas Loop was to trigger a virtuous cycle (Loop) of nitrogen which, starting from the capture of ammonia, would cascade into an increase in the environmental sustainability of pig farming: the recovered ammonium sulphate makes it possible to reduce inputs of industrial fertilizers, thus avoiding the greenhouse gas emissions generated by their production; the greater welfare and health of the pigs, due to the lower presence of ammonia in the rooms, increases pigs performance by reducing the carbon footprint of the kg of meat produced.
The recovered nitrogen can be exploited as a mineral nitrogen fertilizer on the same farm or for marketing (Nutrient Recovery and Reuse), thus avoiding greenhouse gases (66 t CO2eq/t p.v. per year) due to the production of equal quantity of nitrogen fertilizer. By limiting ammonia emissions, the Gas Loop thesis is effective in reducing the acidification phenomenon and the formation of particulate matter compared to the control, by 21% and 17% respectively.
The suction and treatment of air from under the slatted floor allows significant levels of emission reduction to be achieved with reduced treatment flow rates (14 m3/h per pig). The treatment improved indoor air quality, reducing the average concentration of ammonia in the treated room by 62% and emissions to the outside by 54%.
In a pig farm with an average live weight of 1,150 t (around 10,500 fattening places), 16.8 t N/year would be recoverable, with a consequent reduction in emissions equal to 20.3 t NH3/year (1.94 kg NH3 /animal place per year).
Obiettivo di Gas Loop è stato quello di innescare un ciclo virtuoso (Loop) dell’azoto che, a partire dalla cattura dell’ammoniaca, originasse a cascata un incremento della sostenibilità ambientale dell’allevamento suinicolo: il solfato ammonico recuperato permette di ridurre gli input di fertilizzanti industriali evitando così le emissioni di gas serra generate dalla loro produzione; il maggior benessere e stato di salute dei suini, per la minore presenza di ammoniaca nelle sale, incrementa le performance zootecniche riducendo l’impronta carbonica del kg carne prodotto.
L’azoto recuperato può essere valorizzato come fertilizzante azotato minerale nella stessa azienda agricola oppure ceduto per la commercializzazione (Nutrient Recovery and Reuse), evitando in questo modo i gas serra (66 t CO2eq/t p.v. per anno) dovuti alla produzione di pari quantità di concime azotato. La tesi Gas Loop risulta, limitando le emissioni di ammoniaca, efficace nel ridurre il fenomeno di acidificazione e la formazione di particolato rispetto al controllo, rispettivamente del 21% e 17%.
L’aspirazione e il trattamento dell’aria da sotto fessurato permette di raggiungere importanti livelli di riduzione delle emissioni con ridotte portate di trattamento (14 m3/h per capo). Il trattamento ha ridotto la concentrazione media di ammoniaca nella stanza trattata del 62% e le emissioni verso l’esterno del 54%.
In un allevamento suinicolo dal peso vivo mediamente presente pari a 1.150 t (circa 10.500 posti ingrasso) risulterebbero recuperabili 16,8 t N/anno, con una conseguente riduzione delle emissioni pari a 20,3 t NH3/anno (1,94 kg NH3/posto animale per anno).
The expected results and opportunity from the OG’s actions will be:
- an air washing system with ammonia capture characterized by a Technological Maturity Level equal to TRL 9 (real and qualified system, ready for diffusion and applicability);
- a reduction of ammonia emissions into the atmosphere from the pig housing phase thanks to its capture: ammonia emissions avoided also means a reduction in the associated indirect emissions of nitrous oxide;
- a continuous production of ammonium sulphate (fertilizer recovered from the capture of ammonia emissions from the pigsty), thanks to which greenhouse gas emissions (t CO2eq) that would have been generated by the production of equal quantities of industrial fertilizers will be avoided;
- the evaluation of the effect that increasing animal welfare can have on productivity (food conversion index, daily growth, reduction of lung injury);
- the evaluation of the GHG reduction per kg of meat produced as a result of lower inputs;
- the evaluation of the cost-benefits of applying the new technology, also economically quantifying the production benefits deriving from the increase in animal welfare;
- the raising awareness of the entire sector and all stakeholders on the use of innovative technology through training, technical-scientific dissemination and dissemination activities;
- the improving of the sustainability and social acceptability of pig farms.
In seguito alle azioni intraprese dal GO, i risultati attesi e le opportunità che si otterrranno sono:
- un sistema di lavaggio dell’aria con cattura dell’ammoniaca caratterizzato da un Livello di Maturità Tecnologica pari a TRL 9 (sistema reale e qualificato, pronto alla diffusione ed applicabilità);
- una riduzione delle emissioni in atmosfera di ammoniaca dalla fase di stabulazione dei suini grazie alla sua cattura: emissioni ammoniacali evitate significa anche una riduzione delle emissioni associate indirette di protossido d’azoto (potente gas serra);
- una produzione continua di solfato d’ammonio (matrice fertilizzante recuperata dalla cattura delle emissioni ammoniacali dalla porcilaia), grazie alla quale si eviteranno le emissioni di gas serra (t CO2eq) che sarebbero state generate dalla produzione di pari quantità di fertilizzanti industriali;
- la valutazione dell’effetto che incrementare il benessere animale può avere sulla produttività (indice di conversione dell’alimento, accrescimenti giornalieri, riduzione delle lesioni a carico dei polmoni);
- la valutazione della riduzione di GHG per kg carne prodotto in seguito ai minori input;
- la valutazione dei costi benefici dell’applicazione della nuova tecnologia, quantificando economicamente anche i benefici produttivi derivanti dall’incremento di benessere animale;
- sensibilizzare l’intero comparto e tutti i portatori d’interesse sull’impiego della tecnologia innovativa mediante attività di formazione, disseminazione tecnico-scientifica e divulgazione;
- aumentare la sostenibilità ed accettabilità sociale degli allevamenti suinicoli.
Contacts
Project coordinator
-
CRPA - Centro Ricerche Produzioni Animali Soc. Cons. p.A.
Project coordinator
Project partners
-
Dinamica Soc. Cons. a r.l.
Project partner
-
O.P.A.S. Società Cooperativa Agricola
Project partner
-
Società Agricola Colombaro srl
Project partner
-
Società Agricola S. Anna srl
Project partner