CFSIVT Il CFSIVT ha organizzato un evento divulgativo presso il Centro di formazione, sperimentazione e innovazione Vittorio Tadini in località Gariga dal titolo "Soluzioni innovative per la valorizzazione degli scarti di filiera", il 20 gennaio 2020. 

UNIPR ha partecipato a diversi eventi e workshop, oltre ad aver promosso l'inaugurazione del pirogassificatore tramite mezzo stampa.

Il personale di Stuard ha effettuato la raccolta dati relativa alle azioni 3.2 (trattamento larve) e 3.4 (prove agronomiche). Il personale di UCSC ha effettuato la raccolta dati in merito alle azioni 2, 6. Il personale UNIPR ha raccolto dati relativi alle analisi del biochar applicato ai campi (Azione 5) e ha iniziato le analisi dei suoli campionati nella stagione 2018 (Azione 4). Le analisi hanno seguito metodologie standardizzate. CFSIVT ha raccolto ed elaborato i dati di processo dell’impianto di carbonizzazione necessari per potere ripetere/modellizzare, tutte le procedure per la carbonizzazione del “larvato” senza pre-trattamento.

Gli enti di ricerca e di sperimentazione costituenti il GOI hanno effettuato i report annuali delle relative azioni di propria competenza attraverso presentazioni orali e/o scritte presentate nel corso delle riunioni del GO: I report (relazioni/presentazioni) delle attività svolte sono state prodotte in corso d’opera e condivise con i partner del progetto in modo da permettere la pianificazione delle attività progettuali.

Nel corso del progetto sono state raccolte da parte del coordinatore del progetto informazioni utili ai partner per la redazione delle linee guida. Tali informazioni sono contenute all’interno della presente relazione e saranno rese disponibili attraverso il sito web dei progetti per la massima diffusione dei risultati del progetto e lo sviluppo di nuove attività applicative per la valorizzazione degli scarti nell’ottica di un’economia circolare.

UCSC ha elaborato un’analisi del ciclo di vita (LCA) al fine di sviluppare un quadro dettagliato del profilo ambientale del processo di trattamento del refluo zootecnico (palabile suino) mediante l’utilizzo di Hermetia illucens ed esplorare il potenziale impatto ambientale rispetto a trattamenti di tipo convenzionale, quale lo spandimento nei campi di coltivazione. Dunque i processi oggetto di analisi sono:

a. Trattamento "A": trattamento del refluo (palabile suino) mediante l’utilizzo di larve di Hermetia illucens.

b. Trattamento "B": spandimento del refluo nei campi di coltivazione. 

Al fine di presentare una valutazione generale del sistema di bioconversione è stata utilizzata come unità funzionale 1 kg di refluo trattato. I parametri biologici di allevamento del dittero Hermetia illucens sono dati primari raccolti durante i test sperimentali su scala di laboratorio. Laddove i dati non erano disponibili, lo studio è stato completato sulla base di dati secondari ottenuti dalla banca dati Ecoinvent vers.3 utilizzata per modellare i processi di background

(produzione di materiale, produzione di combustibile ed elettricità e trasporti). 

L'analisi LCA è stata condotta in conformità alla serie di norme UNI EN ISO 14040: 2006 e UNI EN ISO 14044:2006 utilizzando il codice di calcolo SimaPro 9 (PRè, 2014) e la valutazione degli impatti è stata effettuata con il metodo IMPACT 2002+ (Jolliet, 2003). L’analisi dei risultati mostra una riduzione degli impatti ambientali rispetto a quelli convenzionali, ma ciò è dovuto principalmente alla sostituzione della produzione di fertilizzanti N.

Le prove agronomiche sono state realizzate presso i terreni dell’azienda agraria sperimentale Stuard in località San Pancrazio (PR) e dell’azienda agricola Alfieri in località Porporano (PR). Nella seguente relazione verrà rendicontata l’attività di campo relativa al secondo ciclo di sperimentazione. In entrambe le aziende è stato adottato il medesimo schema sperimentale.

La prova agronomica ha previsto 4 trattamenti/tesi replicati 4 volte per un totale di 16 parcelle sperimentali. La dimensione delle parcelle era di 10,5 mq. In particolare sono stati effettuati trattamenti con solo biochar, biochar e liquame suino e solo liquame suino, il tutto confrontato con una tesi aziendale (piano di fertilizzazione normalmente adottato dall’azienda).

L’elaborazione statistica non ha evidenziato differenze significative rilevanti fra le tesi. 

Si è notato che distribuire il biochar prima della germinazione può avere effetti negativi; è necessario quindi distanziare la semina dalla distribuzione del char, eventualmente effettuando più lavorazioni per promuoverne l’interramento.

Un effetto evidente del biochar si può osservare con maggiore facilità in terreni poveri di sostanza organica. In terreni già di per sé fertili

le differenze si notano molto meno.

UNIPR in collaborazione con il CFSIVT affiancato dal consulente Marco Errani e Iridenergy S.r.l., hanno testato e messo a punto il sistema di alimentazione del carbonizzatore prototipale sito presso il campus UNIPR per la carbonizzazione del residuo solido organico del "larvato", prodotto presso l’azienda Stuard (derivato da liquame suino prodotto dall’azienda agricola CAMPO BÒ).

Nel corso delle prove di carbonizzazione sono emerse diverse problematiche causate dalla consistenza del larvato.

Per questa ragione è stato necessario mescolarlo, con una a biomassa fibrosa che fosse in grado di assorbire parte dell’umidità, in modo da garantire la movimentazione necessaria per l’introduzione all’interno del reattore. La paglia ottenuta da sfalci di fossi, presente in grandi quantità nelle aziende agricole, ha di aumentare a sufficienza la consistenza del larvato anche in piccole percentuali, intorno al 10%, in modo da consentire l’introduzione nel rattore.

Nonostante questi accorgimenti, il processo di pirogasificazione, vista la consistenza del materiale, ha avuto diversi problemi e ha richiesto diversi accorgimenti, anche a livello software, per il corretto funzionamento dell'impianto. In parallelo sono state svolte prove con un micro impianto e si è potuto osservare che dalla conversione termochimica del larvato si produce un syngas contenente elevate percentuali di vapor d’acqua che se raggiunge concentrazioni eccessive può ridurre il potere calorifico dello stesso arrestando la combustione. 

Durante il periodo oggetto della seguente rendicontazione il personale di Stuard ha provveduto alla gestione logistica dei materiali organici oggetto del seguente progetto. In particolare: 1) Raccolta del liquame suino presso azienda agricola Campo Bò. Il materiale organico è stato portato sia presso il laboratorio di Stuard opportunatamente attrezzato per il progetto, sia presso il laboratorio di UCSC. Sono state fatte diverse raccolte del liquame per poter soddisfare le necessità sperimentali del progetto. 2) Raccolta del liquame suino presso la suddetta azienda agricola Campo Bò e stoccaggio presso azienda Stuard e azienda Alfieri in attesa del suo utilizzo tal quale nei campi sperimentali (prove agronomiche) previsti nel Piano del GO. 3) Trasporto del materiale organico ottenuto dalle insettiere, cosiddetto “larvato” presso il SITEIA di UNIPR per il trattamento con microcarbonizzatore prototipale e produzione di un biochar finale. 4) Trasporto e stoccaggio presso azienda Stuard del biochar prodotto dal micro-carbonizzatore prototipale di SITEIA in attesa del suo utilizzo nei campi sperimentali previsti dal Piano del GO. Il personale di azienda agricola Campo Bò durante il periodo oggetto della

seguente rendicontazione si è occupato della preparazione del liquame

necessario per le attività previste dal Piano del GO. Il personale salariato di azienda agricola Alfieri ha provveduto alla gestione

logistica dei diversi materiali organici previsti nel campo sperimentale allestito presso i suoi terreni.

UNIPR ha eseguito analisi di base iniziando dalla caratterizzazione del biochar di origine legnosa che è stato applicato ai campi sperimentali. Tutte le analisi sono state effettuate seguendo i protocolli indicati nelle norme UNI (Ente nazionale italiano di unificazione), EN (elaborate dal CEN, Comité Européen de Normalisation) e/o ISO (Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione). I risultati sono stati confrontati con biochar ottenuto da digestato nel corso di precedenti ricerche utilizzando un diverso tipo di carbonizzatore. Il biochar ottenuto da una miscela di digestato suino e paglia è caratterizzato da un pH basico, che lo rende adeguato all'utilizzo in terreni eccessivamente acidi.

La conducibilità mostra un ridotto contenuto salino. La granulometria del biochar analizzato è principalmente inferiore ai 2 mm (circa il 65%). Questo è un dato molto importante da considerare per la distribuzione in campo; essendo un materiale particolarmente fino potrebbe rendere molto difficile la distribuzione. Inoltre sono stati eseguiti test di fitotossicità su piante modello mediante test standardizzati e, nonostante il basso contenuto di sali, la fitotossicità è risultata assente sia a basse che ad alte concentrazioni. Diverso è l'effetto sulla germinazione. Il biochar inibisce la geminazione in maniera consistente anche a basse dosi (0.3 g/piastra) e la inibisce totalmente a dosi più alte (>5 g/piastra). Di conseguenza, potrebbe essere utilizzatocome ammendante solo dopo la fase di germinazione visto l'effetto stimolante per la crescita.

In questa fase sono stati messi a punto due distinti impianti: uno in scala ridotta in UCSC e uno presso l’Azienda Sperimentale Stuard.

L’impianto in scala ridotta, progettato e realizzato in ambiente chiuso, aveva il duplice scopo di fornire l’inoculo (uova e larve) di partenza e di backup in caso di malfunzionamento dell’impianto posto

nell’Azienda Stuard.

L’allevamento è stato allestito in cella climatizzata a 28 ± 2 °C e 50 ± 5% di UR ed è suddiviso in 3 settori, ognuno per le tre fasi di sviluppo dell’insetto. Le larve non sono in grado di sopravvivere in piccole quantità di liquame poiché il liquido presente non permette loro di respirare. Pertanto, si è provveduto a eliminare parte della fase liquida mantenendo e utilizzando per le prove solo la frazione palabile. La percentuale di proteine rilevata a fine prova nelle larve alimentate su palabile suino non mostrano differenze con quella rilevata sulle larve di controllo, mentre sembra esserci un aumento della frazione lipidica nelle larve alimentate su palabile. Per quanto riguarda l'impianto presso l'azienda STUARD, sono state realizzate tre gabbie destinate a fungere da insettiere. Anche in questo caso il liquame è stato essiccato in modo da evitare l'annegamento delle larve.

UNIPR ha completato lo sviluppo del modello di valutazione economica basato sulla tecnica dell’Analisi Costi-Benefici (ACB). Il modello ACB è stato costruito impiegando le informazioni tecnico-economiche del prototipo sviluppato da UNICATT, quelle ottenute grazie all’attività di sperimentazione condotta sull’impianto di pirogassificazione, quelle provenienti dalle attività di sperimentazione (campo e laboratorio) e quelle della letteratura tecnico-scientifica. I costi e i benefici economici sono stati distribuiti su un orizzonte temporale di 20 anni applicando un adeguato fattore di attualizzazione (2% = IRS20 + 1% spread). I principali output del sistema di valorizzazione del palabile suino sono: i) le farine di insetto, ricavate tramite essiccazione delle larve mature, da destinare al mercato dei mangimi; ii) il biochar proveniente dal processo di pirogassificazione e impiegabile principalmente come ammendante dei terreni agricoli; iii) l’energia ottenuta durante il processo di pirogassificazione che è possibile impiegare per rispondere ai fabbisogni aziendali. Il biochar incorpora la maggiore quota di beneficio totale (38% del totale), a cui seguono le farine (35%) e il finanziamento PSR (10%). In generale, con un prezzo del biochar di 1.500 €/t, i risultati ottenuti mostrano una sostenibilità economica positiva. In base

alle ipotesi adottate, il costo complessivo dell’investimento verrebbe recuperato in 11 anni.