Practice Abstract - Research and innovation

A study case on the use of digestate as bio fertilizer: characterization and environmental assessment

Un caso di studio sull’utilizzo del digestato come bio fertilizzante: caratterizzazione e valutazione ambientale

In Lombardy (Italy) an anaerobic digestion (AD) plant is situated that treats 70.000 t/y waste (mainly sewage sludge) producing digestate, used as fertilizer, and biogas. An innovative stripping system reduces ammonia inhibition in the reactor while also producing ammonium sulphate, a fertilizer. Both digestate and ammonium sulphate comply to the legal limits for fertilizers. 
To evaluate the effect of digestate fertilization a 2 ha field test was set up. Digestate, mineral fertilizer and non-fertilized control treatment were compared in triplicate for the cultivation of wheat, rice, and corn following the principles of minimum tillage and precision agriculture. Field trials started in 2018 and will continue for three years. 
We observed that corn yields are statistically higher in digestate treatments, while rice yields are not statistically different between treatments. Odour emissions from digestate distribution are similar to those from mineral fertilizer, if injection in soil is used, instead of spreading. Ammonia emissions are higher in digestate treatments and lower in chemical treatments. Digestate treatments show higher cumulative emissions of N2O and lower cumulative emissions of CH4, compared with mineral fertilization treatments. During crop season there’s a risk of nitrate leaching only after fertilizations, but nitrate concentrations at 100 cm depth are very low (< 20 mg kg-1), with no differences between digestate and mineral fertilization.

L’impianto di digestione anaerobica, situato in Lombardia, tratta 70000 t/anno di rifiuti, principalmente fanghi, producendo digestato, usato come fertilizzante, e biogas. Un sistema di strippaggio innovativo riduce l’inibizione da ammoniaca nel reattore, producendo solfato ammonico; entrambi soddisfano i requisiti legali per i fertilizzanti. 
L’effetto della fertilizzazione con digestato è stata valutata con una prova in pieno campo (2 ha) dove vengono confrontati in triplo trattamenti con digestato, fertilizzante minerale e un controllo non fertilizzato, sulle colture di frumento, riso e mais, seguendo i principi di minima lavorazione e agricoltura di precisione. Le prove di campo, iniziate nel 2018, durano tre anni. 
Le rese del mais sono statisticamente maggiori nei trattamenti con digestato, mentre le rese del riso non hanno mostrato differenze significative tra i trattamenti. Le emissioni di odori allo spandimento del digestato sono risultate simili a quelle del fertilizzante minerale, nel caso in cui viene utilizzata l’iniezione nel suolo invece dello spandimento. I trattamenti con digestato mostrano maggiori emissioni cumulate di N2O e minori emissioni cumulate di CH4, e maggiori emissioni di ammoniaca rispetto alle fertilizzazioni minerali. Durante l’anno c’è rischio di lisciviazione dei nitrati solo dopo le fertilizzazioni, ma le concentrazioni a 100 cm di profondità sono molto basse (< 20 mg kg-1), senza differenze tra fertilizzazione minerale e digestato.

Source Project
Transition towards a more carbon and nutrient efficient agriculture in Europe
Ongoing | 2018-2022
Main funding source
Horizon 2020 (EU Research and Innovation Programme)
Geographical location
Belgium
Project details

Project Keywords