A Isola della Scala, il progetto LIFE DIMITRA testa una filiera dimostrativa per trasformare il digestato agricolo in biofertilizzanti e acqua riutilizzabile.
di Federico Battista, Fabio Rizzioli, Nicola Frison, David Bolzonella, Università degli Studi di Verona, Dipartimento di Biotecnologie
Il digestato rappresenta una delle risorse più rilevanti, ma anche una delle sfide più delicate, della filiera biogas. La digestione anaerobica consente di produrre energia rinnovabile a partire da reflui zootecnici, sottoprodotti agricoli e residui agro-industriali, contribuendo alla decarbonizzazione del settore primario. Tuttavia, una volta prodotto il biogas, resta da valorizzare in modo efficiente il principale sottoprodotto del processo: il digestato. Il digestato contiene ancora gran parte dei nutrienti presenti nelle biomasse in ingresso, in particolare azoto, fosforo e potassio. Per questo motivo può essere considerato non un semplice residuo, ma una matrice strategica per la fertilizzazione. La sua gestione diretta, però, può essere complessa: elevati volumi da movimentare, composizione variabile, contenuto di acqua molto alto, possibili emissioni di gas serra, alterazioni delle proprietà chimico-fisiche del suolo, rilasci di composti odorigeni e necessità di rispettare vincoli agronomici e normativi sempre più stringenti.
In questo scenario si inserisce il progetto europeo LIFE DIMITRA, “Valorising anaerobic digestates into bio-fertilisers for climate-friendly agriculture” (Figura 1), finanziato dal programma LIFE della Commisione Europea e gestito dal Dipartimento di Biotecnologie dell’Università di Verona insieme alla Società Agricola Consortile a R.L. La Torre (Figura 2).
Il progetto prevede la realizzazione e funzionamento di due impianti dimostrativi, uno in Grecia e uno in Italia. L’impianto italiano, denominato DEMO 2, è stato installato presso la “Società Agricola Consortile a R.L. La Torre”, a Isola della Scala, in provincia di Verona. Si tratta di un contesto particolarmente adatto alla sperimentazione, perché integra allevamento, coltivazioni e produzione di energia rinnovabile. L’azienda, fondata nel 1966, è specializzata nell’allevamento bovino e gestisce circa 14000 capi all’anno.
Accanto all’attività zootecnica, La Torre coltiva mais da insilato, con una produzione annua di circa 40.000 tonnellate. Una parte del mais insilato (8.500 tonnellate/anno), insieme a circa 35.000 m³/anno di liquame e 18.000 tonnellate/anno di letame, alimenta l’impianto di biogas, attivo dal 2012. L’impianto è composto da due digestori: uno del diametro di 26 metri, con volume utile di circa 2.800 m³, e l’altro del diametro di 30 metri, con volume utile di circa 3.500 m³. Il biogas prodotto, con un contenuto di metano pari a circa il 53-54%, viene convertito in energia elettrica per una produzione annua di circa 8.600 MWh. Il calore recuperato dal cogeneratore viene utilizzato per il mantenimento della temperatura del processo fermentativo, chiudendo così un ciclo virtuoso tra allevamento, coltivazione, produzione energetica e gestione dei nutrienti.
L’impianto DEMO 2 nasce per inserirsi in questa filiera e per trattare circa 20 tonnellate al giorno di digestato agricolo. L’obiettivo non è soltanto ridurre il volume del digestato, ma soprattutto separarne e concentrare le diverse componenti, ottenendo frazioni con caratteristiche agronomiche più definite. Il cuore tecnologico dell’impianto è una sequenza di processi di filtrazione: separazione preliminare solido-liquido, ultrafiltrazione e osmosi inversa, schematizzata nella Figura 3, tutte condensate in un container della lunghezza di circa 6 m che garantisce il potenziale uso del DEMO 2 anche su altri impianti di biogas, evitando così la movimentazione del digestato da trattare.
La prima fase è la separazione solido-liquido preliminare, realizzata mediante un sistema PRIMESCREEN® (Figura 4), che assicura una filtrazione tangenziale del digestato agricolo. Questa unità consente di rimuovere fibre, colloidi e particelle solide, proteggendo le membrane installate nelle fasi successive. Dal digestato in ingresso si ottengono una frazione solida e una frazione liquida. La frazione solida contiene una quota importante della sostanza organica particolata e del fosforo; può quindi rappresentare la base per la produzione di ammendanti o fertilizzanti organici solidi. La frazione liquida viene poi inviata all’ultrafiltrazione (Figura 4).
Figura 1 – Logo del progetto LIFE DIMITRA
Figura 2 – Il team del Dipartimento di biotecnologie dell’Università di Verona, della Società agricola consortile a RL La Torre e della compagnia Nuove Energie, responsabili della realizzazione e del funzionamento del DEMO 2
Figura 3 – Schema di processo per la valorizzazione del digestato agricolo nell’impianto DEMO 2
Figura 4 – Vista interna del container DEMO 2 installato presso La Torre: da sinistra, sistema PRIMESCREEN® per la separazione preliminare solido-liquido del digestato, serbatoi di alimentazione e accumulo, e sezione di ultrafiltrazione per il trattamento della frazione liquida
Questa fase utilizza membrane ceramiche tubolari e ha il compito di trattenere le particelle più fini, i microrganismi e una quota rilevante dell’azoto organico, lasciando invece passare nel permeato le specie più solubili, come ammonio, potassio e altri sali. L’osmosi inversa rappresenta lo step finale del trattamento. Le membrane polimeriche installate in questa sezione permettono di separare una corrente acquosa, il permeato di osmosi inversa, da un concentrato ricco di sali e nutrienti solubili. In termini pratici, questa fase consente di produrre da un lato acqua potenzialmente riutilizzabile e dall’altro una soluzione concentrata contenente soprattutto azoto ammoniacale e potassio, di particolare interesse per la formulazione di fertilizzanti liquidi.
Il bilancio di massa previsto per DEMO 2 mostra in modo chiaro il potenziale della filiera. A partire da 20 tonnellate al giorno di digestato agricolo, la separazione preliminare produce circa 4 tonnellate al giorno di frazione solida e 16 tonnellate al giorno di frazione liquida. Quest’ultima, trattata in ultrafiltrazione, genera circa 3,2 tonnellate al giorno di concentrato UF e 12,8 tonnellate al giorno di permeato UF. Il permeato UF entra quindi nell’osmosi inversa, da cui si ottengono circa 10 tonnellate al giorno di acqua e circa 2,8 tonnellate al giorno di concentrato RO. In altre parole, circa il 50% della massa iniziale del digestato può essere recuperata come acqua, mentre i nutrienti vengono progressivamente concentrati in frazioni più gestibili e più adatte a un impiego agronomico mirato. Le analisi condotte sulle frazioni prodotte da DEMO 2, riportate nella Tabella 1, hanno confermato il diverso ruolo agronomico dei flussi ottenuti. La frazione solida presenta un contenuto significativo di sostanza secca e, dopo essiccazione, mostra una composizione interessante in termini di azoto, fosforo e potassio. Questo profilo la rende una matrice promettente per lo sviluppo di fertilizzanti organici solidi, soprattutto se abbinata a processi di pellettizzazione o granulazione e previa verifica dei requisiti della normativa europea. Anche le frazioni liquide, in particolare la miscela del concentrato di ultrafiltrazione e il concentrato di osmosi inversa, rappresentano una buona base per la produzione di un fertilizzante liquido.
| Flusso | Quantità trattata o prodotta al giorno | Sostanza secca espressa in Solidi Totali (%TS w/w) | Principali caratteristiche fertilizzanti | Possibile valorizzazione |
| Digestato agricolo in ingresso | 20 t/giorno | 7,76% TS | TKN 4,08 g N/L; NH₄⁺-N 3,52 g N/L; TP 1,05 g P/L; K 4,01 g K/L | Matrice iniziale da frazionare |
| Frazione solida da separazione preliminare | circa 4 t/giorno | 13,29% TS nel campione analizzato | N totale 4,2 g/kg t.q.; NH₄⁺-N 2,8 g/kg t.q.; P₂O₅ 4,6 g/kg t.q.; K₂O 4,2 g/kg t.q. | Base per ammendanti/fertilizzanti organici solidi, dopo pellettizzazione |
| Concentrato di ultrafiltrazione | circa 3,2 t/giorno | 9,36% TS | N totale 9,0 g/L; NH₄⁺-N 4,9 g/L; P₂O₅ 2,0 g/L; K₂O 4,6 g/L | Base per formulazioni fertilizzanti liquide o organo-minerali |
| Concentrato di osmosi inversa | circa 2,8 t/giorno | 3,79% TS | N totale 18,5 g/L; NH₄⁺-N 15,0 g/L; P₂O₅ 1,8 g/L; K₂O 14,5 g/L | Soluzione concentrata ricca in nutrienti solubili |
| Permeato di osmosi inversa | circa 10 t/giorno | 0,06% TS | N totale 0,04 g/L; NH₄⁺-N 0,04 g/L; P₂O₅ 0,01 g/L; K₂O 0,7 g/L | Acqua recuperata, potenzialmente riutilizzabile |
Tabella 1 – Quantità giornaliere e principali caratteristiche fertilizzanti del digestato agricolo in ingresso e delle frazioni
ottenute mediante il trattamento DEMO 2.
L’impianto DEMO 2, quindi, non va letto soltanto come un impianto di trattamento, ma come una piattaforma di frazionamento e valorizzazione dei nutrienti presenti nel digestato. La logica è spostare il digestato da una gestione prevalentemente volumetrica a una gestione agronomica più precisa: meno acqua da movimentare, nutrienti più concentrati, frazioni più differenziate e potenziale produzione di biofertilizzanti. In questa prospettiva, il digestato diventa un punto di partenza per costruire prodotti fertilizzanti, che possono generare profitto per le aziende agricole.
La prossima fase del progetto riguarderà la validazione agronomica dei fertilizzanti e ammendanti derivanti dall’impianto DEMO 2. Infatti, le formulazioni ottenute saranno utilizzate in prove in campo su mais, confrontando la crescita delle piante sia in assenza di fertilizzazione, sia con fertilizzanti sintetici o commerciali. Questa fase sarà decisiva per verificare non solo la qualità chimica delle formulazioni, ma anche la loro reale efficacia agronomica sulla crescita delle piante di mais. I test di germinazione e di crescita delle piante di mais sono iniziati a fine maggio presso la Società Consortile La Torre e i risultati saranno disponibili nei prossimi mesi, al termine del periodo di raccolta del mais.
L’esperienza di DEMO 2 presso La Torre mostra come la filiera biogas possa evolvere verso un modello ancora più circolare. L’impianto di digestione anaerobica non produce soltanto energia rinnovabile, ma può diventare il cuore di una piattaforma integrata per il recupero di acqua, e produzione di biofertilizzanti. In un contesto agricolo in cui sostenibilità, efficienza d’uso delle risorse e autonomia fertilizzante saranno sempre più centrali, il digestato trattato può assumere un ruolo strategico. LIFE DIMITRA lavora esattamente in questa direzione: trasformare un sottoprodotto complesso in una nuova generazione di biofertilizzanti per un’agricoltura più efficiente, circolare e resiliente.
LIFE DIMITRA IN BREVE
LIFE DIMITRA, “Valorising anaerobic digestates into bio-fertilisers for climate-friendly agriculture”, è un progetto europeo finanziato dal programma LIFE. Il progetto sviluppa e valida tecnologie dimostrative per la valorizzazione del digestato da digestione anaerobica, con l’obiettivo di ottenere fertilizzanti bio-based, recuperare acqua e ridurre l’impatto ambientale della gestione del digestato. DEMO 2, installato presso La Torre a Isola della Scala, tratta circa 20 tonnellate al giorno di digestato agricolo mediante separazione solido-liquido, ultrafiltrazione e osmosi inversa.
