Grigatti - Ecomondo

Dip. Scienze Agrarie
Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Disponibilità del fosforo da
digestati anerobici freschi
e compostati
Marco Grigatti, Elisa Boanini, Luciano Cavani, Claudio
Ciavatta, Claudio Marzadori
XVI Edizione della Conferenza Nazionale sul Compostaggio e Digestione
Anaerobica ECOMONDO 2014 – Rimini 6 Novembre 2014
Introduzione
Principali flussi del P nella produzione e nel consumo di prodotti agricoli
Cordell et al. Global Environmental Change 19 (2009) 292–305.
Units are in Million Tonnes per year (Only significant flows are shown here, relevant to modern food
production and consumption systems.). Calculations based on data in IFA (2006) and Smil
(2000a,b).
Introduzione
La nutrizione fosfatica e l’esaurimento del P
Indicative peak phosphorus curve, illustrating that, in a similar way to oil,
global phosphorus reserves are also likely to peak after which production will
be significantly reduced (Jasinski, 2006; European Fertilizer Manufacturers
Association, 2000).
Introduzione
IMPIANTI DI DIGESTIONE ANAEROBICA
Utilizzo in agricoltura del digestato e nutrizione fosfatica
Digestato (Frazione solida) : proprietà e utilizzo più efficiente del P
Introduzione
IMPIANTI DI DIGESTIONE ANAEROBICA
Introduzione
IMPIANTI DI DIGESTIONE ANAEROBICA
Per il 2014 sono attesi più di 8 mln/anno di tonnellate di digestato da FORSU in EU.
De Baere and Mattheeuws (2011).
Obbiettivi dello studio
Contenuto, forma e disponibilità del P nei prodotti
Estrazione sequenziale
X-Ray diffraction
Dinamiche del P nel suolo
Incubazione in suolo
P assimilabile (P Olsen)
Disponibilità biologica del P
Efficienza d’uso apparente del P su loiessa (ARF)
Materiali e metodi: i prodotti
Digestato (dry-batch) (DLS)
Proveniente da un impianto di
digestione anaerobica di FORSU
Digestato anaerobico di mais (DAM)
Proveniente da un impianto di
digestione tradizionale (fase liquida)
Compost (CAA)
Ottenuto dal compostaggio di DLS
Digestato di mais compostato (DMC)
Ottenuto dal compostaggio di DAM
Prodotti di riferimento
Ammendante compostato misto (ACM). Miscela di FORSU, verde urbano e
fanghi urbani.
Concime minerale (P-MIN). Soluzione 0,25 M di CaH2PO4
Materiali e metodi
Caratterizzazione dei prodotti e del suolo
Caratterizzazione dei prodotti tramite:
analisi secondo i metodi ufficiali per i fertilizzanti (D.M 15 marzo 2006
«Metodi ufficiali di analisi per i fertilizzanti»);
estrazione sequenziale del P; procedura Takahashi (2013);
H2O
Sodio bicarbonato (NaHCO3) 0,5 M (pH 8,5);
Sodio idrossido (NaOH) 0,1M;
Acido cloridrico (HCl) 1M;
Acido solforico (H2SO4) 96%.
Determinazione del P negli estratti (OES-ICP).
Determinazione del grado di cristallinità (X-RAY diffraction).
Per l’incubazione è stato utilizzato un suolo povero di P (P assimilabile <5
mg kg-1) analizzato secondo quanto previsto dai “Metodi ufficiali di analisi
chimica del suolo” (D.M. del 13/09/99).
Materiali e metodi
Determinazione della disponibilità del P nel suolo
incubato con i prodotti
Aggiunta dei prodotti: 30 mg P kg-1 suolo secco;
Campionamenti ogni 14 giorni;
Determinazione del P assimilabile Olsen.
Materiali e metodi
Valutazione del Recupero Apparente del P su Lolium
multiflorum Lam. nei diversi trattamenti
Coltivazione in cella climatica (vasi con 1 kg di suolo
secco);
Aggiunta dei prodotti: 30 mg P kg-1 suolo;
Somministrazione di 200 mg N kg-1 suolo (NH4NO3
frazionato in 4 interventi, ambiente non limitante).
4 raccolte della parte epigea (intervallo 28 giorni),
recupero delle radici (al giorno 112);
Determinazione contenuto in P dei tessuti vegetali;
Determinazione dell’Efficienza d’Uso Apparente del P
(ARF %).
Risultati: caratterizzazione dei prodotti
FORSU
MAIS
DLS
CAA
DAM
DMC
pH (H2O)
8,1
7,3
8,2
7,7
Solidi totali, TS
(% tq)
26,4
59,1
28,2
71,3
Solidi volatili, VS
(% TS)
55,7
53,8
89,8
87,3
TOC (mg g-1)
281
277
490
483
TKN (mg g-1)
18,5
12,6
14,5
19,4
NH4+-N (mg kg-1)
3181
144
569
272
NO3--N (mg kg-1)
29,5
6,9
59
1926
P totale (mg g-1)
3,66
3,09
6,10
6,69
80
66
6,5
12
Ca totale (mg g-1)
Risultati: estrazione sequenziale del P
Rapporto estraibili/somma estraibili (%)
100
Ext. P/Tot. Ext. P (%)
80
60
40
20
0
DLS
CAA
DAM
DMC
Tipo di prodotto
H2O
NaHCO3
NaOH
HCl
H2SO4
ACM
Risultati: rapporti molari tra i principali elementi coinvolti nelle disponibilità del P
H2O
DLS
CAA
DAM
DMC
ACM
Al
0.0
0.0
0.0
0.0
0.1
Ca
1.6
1.9
0.2
0.2
3.2
Mg
0.3
0.3
0.0
0.1
0.5
Fe
0.3
0.4
0.1
0.0
0.9
HCl
DLS
CAA
DAM
DMC
ACM
Al
0.0
0.1
0.0
0.0
0.3
Ca
37.6
36.3
6.2
5.7
15.4
Mg
0.4
0.6
0.6
0.6
0.4
Fe
1.2
1.6
1.3
1.2
1.8
NaHCO3
DLS
CAA
DAM
DMC
ACM
Al
0.0
0.1
0.0
0.0
0.2
Ca
5.4
6.6
3.5
1.5
4.7
Mg
1.1
1.8
0.9
0.8
1.6
Fe
0.8
0.4
0.2
0.1
4.2
H2SO4
DLS
CAA
DAM
DMC
ACM
Al
0.0
0.4
0.0
0.0
1.2
Ca
9.8
5.6
3.0
2.6
5.4
Mg
1.8
1.3
0.4
0.4
2.0
Fe
2.6
2.3
1.3
0.9
3.3
NaOH
DLS
CAA
DAM
DMC
ACM
Al
0.0
0.4
0.0
0.0
1.3
Ca
3.6
4.4
2.0
1.4
9.1
Mg
0.1
0.2
0.1
0.0
0.2
Fe
0.4
1.0
0.1
0.1
4.0
Risultati: Grado di cristallinità
DLS
ACM
DMC
Risultati: Grado di cristallinità
22500
Intensity (counts)
DAM
DMC
10000
ACM
CAA
2500
DLS
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
2Theta (°)
Risultati: determinazione della disponibilità del P nel
suolo incubato con i prodotti
Fosforo "assimilabile" nel suolo
30
Ctrl
DLS
CAA
DAM
DMC
ACM
P-MIN
P Olsen (mg kg-1)
25
20
15
10
5
0
0
10
20
30
40
Giorni di incubazione
50
60
Test biologico su loiessa (28; 56; 84, 112 giorni)
Somministrazione di 200 mg N kg-1 suolo
(NH4NO3 frazionato in 4 interventi, ambiente non limitante).
La valutazione su loiessa del recupero del P:
il recupero delle radici
Risultati: valutazione del recupero apparente del P da
parte della loiessa su suolo trattato con i prodotti
Contentuto in P tessuti vegetali
(epigeo - lamina fogliare)
Recupero apparente del P
(epigeo - lamina fogliare)
2.4
P (mg g-1)
2.0
1.8
1.6
1.4
8
ARF (%)
Ctrl
DLS
CAA
DAM
DMC
ACM
P-chim
2.2
6
4
1.2
2
1.0
0.8
20
40
60
80
100
Giorni di coltivazione
120
20
40
60
80
100
Giorni di coltivazione
120
Risultati: valutazione del recupero apparente del P da parte della loiessa
su suolo trattato con i prodotti
Recupero apparente del P
(lamine fogliari + apparato radicale)
12
10
ARF (%)
8
6
4
2
0
DLS
CAA
DAM
DMC
Prodotto
ACM
P-chim
Considerazioni conclusive
I diversi prodotti presentano caratteristiche ben distinte.
Quelli derivanti da FORSU hanno un elevato grado di cristallinità
cui è associata una scarsa disponibilità del P.
Questo sembra attribuibile alla grande presenza di Ca (Calcio).
L’apporto di P in forma organica ne limita l’adsorbimento e la
precipitazione.
Il compost da digestato di mais (DMC) ha risultati migliori del
riferimento chimico (P-Chim).
Il compostaggio: aumenta stabilità e recupero apparente del P del
digestato di mais (riduce l’immobilizzazione microbica).
La formazione di miscele per la digestione anaerobica di FORSU
dovrebbero tenere conto dei contenuti in elementi antagonisti la
disponibilità del P.
Il Ca in particolare che ne provoca la precipitazione in forme insolubili.
Grazie per la vostra attenzione
[email protected]
Andamento del Carbonio della biomassa microbica
e del carbonio estraibile
Andamento del Carbonio della biomassa microbica
e del carbonio estraibile

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