Situazione generale riguardante il tema del liquame
Il liquame è un termine controverso in ambito agro-economico, che ha trovato riscontro anche nella legislazione europea.
I fertilizzanti aziendali come liquame o letame sono stati la principale fonte di azoto per la concimazione dei campi fino all'attuazione commerciale del processo Haber-Bosch per la produzione sintetica di azoto (inizio del XX secolo). Il liquame godeva di una connotazione positiva. A causa della progressiva industrializzazione dell'agricoltura nell'ambito dell'allevamento e della coltivazione, si è verificato un cambiamento:
Ø Con il cambiamento nella composizione del mangime, orientato verso un contenuto proteico più concentrato, la quota di NH³ nel liquame è aumentata (le proteine non digerite si decompongono in composti azotati).
Ø A causa dell'allevamento intensivo, quantità sempre maggiori di liquame vengono prodotte in spazi sempre più ristretti e distribuite su superfici limitate. Il risultato, in combinazione con la sovrafertilizzazione dovuta ad azoto sintetico e naturale, è un carico di nitrati nei terreni e nelle acque sotterranee. Il liquame è stato dichiarato il fattore principale di tale fenomeno, acquisendo così una connotazione negativa.
Ø Poiché il liquame di animali con una cattiva fermentazione ruminale è ricco di azoto, relativamente povero di carbonio e ad alto tasso di emissioni, tende a formare uno strato galleggiante, di schiuma o di gas sulla superficie. La parte di liquame situata sotto questo strato va incontro a putrefazione, generando molte sostanze tossiche. Anche il notevole aumento della somministrazione di farmaci, disinfettanti dai pediluvi o acqua di lavaggio della mungitrice rende il liquame un prodotto parzialmente tossico. Se non trattato, non rappresenta un buon nutrimento per la vita del suolo.
Oggi il quadro sta iniziando a cambiare. Il liquame viene sempre più visto come un'alternativa economica ed ecocompatibile alla concimazione con azoto sintetico. Il suo utilizzo risponde alle esigenze di un'agricoltura sostenibile.
Inoltre, si sono sviluppate nuove tecnologie che uniscono l'alta tecnologia a un'agricoltura rispettosa della natura, supportandola. Ciò rende il liquame un prodotto altamente efficace in grado di legare l'azoto. Insieme ad altre sostanze e prodotti aggiunti, come silicio e altri oligoelementi, il liquame diventa un concime complesso o un coadiuvante a bassi costi di produzione. Inoltre, in questo modo è possibile distribuire congiuntamente i diversi componenti necessari al suolo e l'aumento dei prezzi dei componenti azotati dovuto ai costi energetici più elevati può essere almeno parzialmente ammortizzato.
Si sta gradualmente diffondendo anche tra gli esperti la consapevolezza che da questa situazione si possa trarre vantaggio:
Produzione di un fertilizzante di alta qualità, con il quale le emissioni di NH³ possono essere fortemente ridotte.
Il liquame trattato, con il suo elevato contenuto di nutrienti convertiti e legati in modo naturale, il minore contenuto di NH³ e i microrganismi coinvolti, chiude il ciclo biologico con la massima efficacia pedo-ecologica.
Grazie al trattamento del liquame, migliora inoltre la fluidità, il che è vantaggioso per tutte le operazioni di spandimento e nei canali di scolo. Non da ultimo, la riduzione degli odori ottenibile durante lo spandimento rappresenta un grande vantaggio per la popolazione, per gli agricoltori e per l'ambiente.
In generale, occorre prestare attenzione al ciclo biologico nella produzione di liquame. La "prevenzione e cura" attraverso:
- Nutrizione animale con sostanze prebiotiche naturali e microrganismi probiotici per garantire la salute degli animali
- Igiene della stalla con mezzi adeguati (ad es. nebulizzazione di fermenti, condizionamento della lettiera)
- Trattamento del liquame con prodotti naturali in condizioni di stoccaggio idonee per ottenere un bio-fertilizzante ad alte prestazioni
Ciò risulta in un suolo sano e piante sane, riportandoci al punto di partenza del ciclo.
Situazione attuale del liquame nel dettaglio
Circa il 95% delle emissioni di ammoniaca (emissioni di NH³) in Germania proviene dall'agricoltura (Agenzia federale per l'ambiente - UBA 2020). Secondo la direttiva NEC (direttiva sui tetti nazionali di emissione per determinati inquinanti atmosferici), tali emissioni in Germania devono essere ridotte entro il 2030 di almeno il 29% rispetto al 2005 (UBA 2020).
Soprattutto nella gestione dei fertilizzanti organici, come il liquame, l'ordinanza sui fertilizzanti (DüV) prescrive restrizioni per la riduzione delle emissioni di ammoniaca. A tal proposito, le aziende agricole sono obbligate a distribuire i fertilizzanti liquidi, con un contenuto significativo di azoto disponibile o ammoniacale, nel caso di seminativi coltivati, solo in strisce sul terreno o tramite iniezione diretta nel suolo (DüV del 28.04.2020). A causa delle esperienze negative legate all'inquinamento del foraggio e all'elevato onere finanziario per l'azienda agricola, tra gli agricoltori persistono forti dubbi sull'attuazione dell'obbligo di distribuzione vicina al suolo e a strisce (IG gesunde Gülle 2019).
Inoltre, secondo l'UBA (2020), le misure della tecnica di distribuzione vicina al suolo non sono sufficienti per restare al di sotto dei valori limite. Secondo la direttiva NEC, deve essere rispettato un limite massimo di 431 chilotonnellate di emissioni di ammoniaca (dal 2030) (Thünen-Institut). L'unico approccio finora riconosciuto nella DüV per la riduzione delle emissioni di NH³ alla fine della catena di processo mediante distribuzione vicina al suolo limita le possibilità di riduzione. Dalle indagini finora condotte si può concludere che lo sfruttamento dell'effetto a cascata, ad esempio attraverso il sistema di allevamento, un'alimentazione adattata o un trattamento con additivi, possa portare a una riduzione significativamente più efficace rispetto alla sola misura della distribuzione vicina al suolo.
Queste possibilità di riduzione, che agiscono all'inizio della catena di processo, sono sì esplicitamente menzionate nella DüV al paragrafo 6 comma 3, ma non vengono accettate come alternativa alla distribuzione vicina al suolo a causa della mancanza di prove scientificamente solide riguardo alla loro efficacia nella riduzione delle emissioni di NH³ (Müller e Aures 2020).
Questo stato delle conoscenze ha portato allo sviluppo del metodo di misurazione e verifica qui applicato.
L'attuazione è avvenuta a partire da gennaio 2019 con e tramite la IG gesunde Gülle. In collaborazione con il laboratorio regionale (Landeslabor) di Kassel, sotto la direzione del Dr. Harald Schaaf, sono state gettate le basi per questo metodo di misurazione e verifica. L'ulteriore sviluppo del metodo si è svolto in un laboratorio appositamente creato a Hebertsfelden, messo a disposizione da Ingrid Bauer, che ne ha promosso lo sviluppo. Il progetto è stato finanziato da donazioni private di agricoltori e altre persone, aziende e organizzazioni impegnate. Jens Keim e Ingrid Bauer si sono avvalsi di molti supporti specialistici e professionali "dietro le quinte", che hanno condotto l'intero progetto al successo.
È stato sviluppato un metodo di misurazione professionale costituito da un contenitore di prova per le emissioni di NH³, un liquido di calibrazione e un protocollo. Lo sviluppo del liquido di calibrazione è stato effettuato sulla base di molti esperimenti individuali secondo il metodo "trial-and-error".
La funzionalità e l'idoneità di questo metodo di verifica e misurazione sono state confermate dalla DLG su incarico della IG gesunde Gülle con il rapporto di prova 2012-0032.
L'azienda Extox ha messo a disposizione una "valigetta rossa" appositamente sviluppata, con la quale è possibile registrare i risultati delle misurazioni. La misurazione delle emissioni di ammoniaca dai fertilizzanti organici da contenitori di prova in condizioni definite di laboratorio può servire come base per lo studio dell'efficacia di varie misure di riduzione a livello di singola azienda e portare a una riduzione delle emissioni di ammoniaca in agricoltura orientata ai risultati e documentabile. Inoltre, attraverso lo sviluppo di un valore di riferimento, diventa possibile confrontare i risultati delle misurazioni. Il riconoscimento come metodo scientifico è garantito dallo sviluppo di una procedura di misurazione e verifica standardizzabile.
L'obiettivo primario è l'istituzione di un metodo scientificamente riconosciuto, indipendente dalla tecnica di misurazione o compatibile con quasi ogni tecnica, per la determinazione verificabile, ripetibile e confrontabile delle emissioni di ammoniaca (ad es. liquame) in contenitori in condizioni di laboratorio definibili. La metodologia di misurazione delle emissioni di ammoniaca è complessa. L'LfL e la TU (Università Tecnica) di Monaco hanno offerto alla IG gesunde Gülle di organizzare una revisione internazionale della metodologia su presentazione di una descrizione dettagliata del metodo secondo il protocollo VERA." (Müller e Aures 2020)
Descrizione sintetica del metodo di misurazione e verifica semplice e riconosciuto "Valigetta Rossa":
- Tecnica di misurazione calibrabile con tolleranze definite
- Contenitore di prova delle emissioni replicabile per il prelievo verificabile delle emissioni
- Velocità dell'aria definita
- Metodologia ripetibile e standardizzabile con condizioni quadro definite,
- Fattori e relativi parametri, nonché una procedura descritta esattamente
2. Esame dell'effetto degli additivi minerali per liquami (attivati tribomeccanicamente) sulla riduzione delle emissioni di NH³
2.1 Ipotesi dell'indagine
Attraverso il "mescolamento" di additivi per liquami basati su un mix di prodotti di diversi minerali argillosi attivati tribomeccanicamente*, l'emissione di NH³ viene ridotta significativamente.
*Attivazione tribomeccanica (procedura di polverizzazione):
L'attivazione tribomeccanica è uno speciale processo di micronizzazione in cui le materie prime non vengono schiacciate, ma sfregate. Le particelle vengono accelerate molto fortemente dalle forze centrifughe. Attraverso una deviazione tecnica della direzione del movimento, esse collidono tra loro e si frantumano. Di conseguenza, non vi è abrasione (come nei mulini a sfere), il materiale acquisisce un'alta energia di base e mantiene la sua purezza. Ciò significa che questo processo non ha alcun effetto sulla composizione chimica della materia prima, anzi, i reticoli cristallini rimangono intatti e non vengono spezzati. La carica elettrostatica, la superficie delle particelle e la capacità di scambio ionico vengono ottimizzate. L'intera superficie delle particelle viene fortemente aumentata, incrementando così la velocità e la capacità di reazione dei processi fisici ed elettrolitici.
2.2 Metodo di misurazione: "Potenziale di emissione di ammoniaca con la Valigetta Rossa" secondo il metodo della IG-Gesunde Gülle
La tecnica di misurazione utilizzata, "Valigetta Rossa", è un sistema di aspirazione dei campioni che utilizza un sensore elettrochimico di NH³. Con questa tecnica è possibile misurare la concentrazione di ammoniaca in tempo reale. Il controllo e la visualizzazione avvengono tramite PC. La documentazione automatica della misurazione così come la creazione del protocollo avvengono tra l'altro in formato PDF. Il valore di misurazione di NH³ (ppm) rilevato si basa sulla media delle 60 singole misurazioni dell'ultimo minuto di misurazione. Oltre ai sensori per la misurazione di NH³, è possibile registrare elettronicamente e simultaneamente, ogni secondo, la temperatura della sostanza misurata e dell'aria di alimentazione (°C), nonché la portata volumetrica (l/h), la pressione atmosferica (hPa) e l'umidità relativa dell'aria (%).
Vedere il lavoro scientifico di Anna-Maria Bissinger, capitolo 5.2.-5.3.
"Metodo di misurazione per la determinazione delle attuali emissioni di ammoniaca di vari substrati basato su una determinazione scientificamente solida e verificabile delle emissioni di NH³ con calibrazione permanente del sistema" II./3 Ricerca bibliografica e problematica
Al termine delle indagini si ottiene un cosiddetto protocollo di emissione di NH³. Il protocollo di emissione di NH³ rappresenta la base di questo metodo di verifica e misurazione. Descrive l'esatta procedura standardizzata e contiene tutti i parametri e i componenti definiti. I fattori come le condizioni ambientali e di cornice, la maggior parte dei quali già menzionati, sono stabiliti e definiti in esso. Quando si utilizza NH³-Stable-Mobile, i parametri sottolineati vengono rilevati e documentati automaticamente. Se si utilizzano altre tecniche di misurazione, i valori devono essere rilevati tramite dispositivi certificati. Il seguente estratto dei parametri deve essere documentato e rispettato:
- Temperatura ambiente
- Umidità ambientale
- Pressione atmosferica
- Portata volumetrica misurata
- Valore pH della sostanza
- Tipo e denominazione della tecnica di misurazione
- Misurazione a vuoto
- Calibrazione iniziale o misurazione di calibrazione prima di ogni serie di misurazioni
Questa documentazione è una parte importante per dimostrare e ricostruire il rispetto dei parametri definiti e per garantire la confrontabilità dei risultati di misurazione. Il protocollo di emissione di NH³ deve essere allegato a ogni risultato di misurazione del campione.
2.3 Allestimento ed esecuzione di prove in fusti con additivi per liquami
Prerequisito fondamentale: utilizzo del "liquame adatto":
- Omogeneizzazione tramite rimescolamento prima del prelievo
- non trattato
- valore pH superiore a 7
- valore iniziale in ppm tra 40 e 80 AEP (potenziale di emissione di ammoniaca)
- Temperatura: costante a max. 12°C durante l'intero esperimento
- nessuna esposizione solare sui fusti, ciò falserebbe i risultati
- Misurazione simultanea di altri parametri come ammonio, azoto totale, rapporto C/N, ecc.
2.3.1 Ricette differenti
Sono state testate ricette di additivi per liquami a base puramente minerale e attivati tribomeccanicamente dei marchi KALKMEISTER e STEINKRAFT. I rapporti di miscelazione erano diversi in ogni ricetta.
Ricetta n. 1
Ricetta n. 2
Ricetta n. 3
Ricetta n. 4
Il liquame è stato travasato in fusti da 60 litri ciascuno. In ogni fusto sono stati versati 50 litri di liquame.
2.3.2 Allestimento sperimentale
Ø 1 fusto di controllo con liquame non trattato e 1 fusto di liquame con il rispettivo additivo
Ø Il rapporto di miscelazione corrispondeva a 15 kg di additivo per liquami per m³ di liquame. Sulla base di ciò, il rispettivo additivo è stato miscelato nei fusti.
Ø I fusti di liquame sono stati collocati in un luogo con temperatura costante (max. 12 gradi Celsius) e non esposti alla luce solare.
Misurazione 0: Tutti i fusti omogeneizzati non trattati sono stati misurati prima del trattamento. Con ciò è stata confermata l'uniformità dei liquami presenti.
1ª misurazione: dopo 30 ore
2ª misurazione: dopo 10 giorni
3ª misurazione: dopo 14 giorni
Tutti i fusti sono stati brevemente miscelati prima di ogni misurazione e prima del prelievo del liquame. Ogni misurazione è stata eseguita due volte per confermare la correttezza dei risultati. In caso di discrepanza, è stata effettuata una nuova misurazione di controllo.
Per l'analisi statistica è stata utilizzata la media.
La temperatura del liquame durante la misurazione è stata sempre di 20 (+/-0,5) gradi Celsius (riscaldato in microonde o a bagnomaria). Il fusto non trattato è stato incluso in ogni sessione come misurazione di controllo.
3. Risultati
3.1. Presentazione tabellare dei risultati
3.2. Presentazione grafica dei risultati
3.3 Descrizione verbale dei risultati
L'attuale indagine ha dimostrato che tutti gli additivi per liquami testati raggiungono un elevato legame di NH³. Due delle quattro formulazioni esaminate hanno ottenuto risultati particolarmente buoni in questo test a lungo termine (dopo 14 giorni), con un legame di NH³ dal 33,63% al 36,91%. Riduzioni superiori al 30% sono generalmente da considerarsi eccezionali. È da notare che, a parità di valore pH, è stata riscontrata una diminuzione dell'AEP. Inoltre, il liquame è risultato molto omogeneo durante l'intero periodo di studio e dotato di un'elevata fluidità. Si sottolinea positivamente che gli additivi legano anche le sostanze nutritive organiche del liquame.
Come riscontrato nelle precedenti analisi, anche in questo studio si conferma che gli additivi reagiscono relativamente in fretta. Già dopo 30 ore si registrano legami di NH³ dal 9,96% al 25,03%. Il massimo del legame di NH³ si osserva tuttavia dopo 14 giorni. .
Per contestualizzare meglio i risultati presentati, va precisato che una riduzione del valore di NH³ di circa:
Ø 20% = è da considerarsi un buon risultato
Ø 30% e oltre = è un risultato eccezionale
Nelle analisi tutte le miscele hanno reagito positivamente. Soprattutto due miscele si sono dimostrate particolarmente reattive ed efficaci nel test a lungo termine in relazione al legame di NH³:
Ø Formulazione n. 1: KALKMEISTER N-Fix / STEINKRAFT Güllekraft N-Fix
Ø Formulazione n. 2: STEINKRAFT Güllekraft N-Fix Humin
Per entrambe le formulazioni sono state rilevate riduzioni significative di NH³ in tutti i periodi di esame, con picchi superiori al 30%. Il valore massimo è stato misurato dopo circa 14 giorni.
4. Conclusione
Sono stati testati additivi per liquami che forniscono tutti un contributo da molto buono a eccezionale alla riduzione di NH³, fissando il rilascio di gas dal liquame. Di conseguenza, le emissioni di NH³ causate dallo spandimento dei liquami hanno potuto essere ridotte fino al 30% e oltre. L'inquinante atmosferico viene quindi notevolmente ridotto.
Due prodotti si sono distinti in modo particolare:
- KALKMEISTER N-Fix / STEINKRAFT Güllekraft N-Fix
- STEINKRAFT Güllekraft N-Fix Humin
La miscelazione di additivi minerali prima dello spandimento dei liquami presenta ulteriori vantaggi per l'agricoltura:
- Lo spandimento dei liquami avviene insieme all'apporto di sostanze nutritive e oligoelementi necessari (= 1 operazione).
- La percezione degli odori nell'ambiente circostante è fortemente ridotta.
- Il liquame trattato contiene meno sali e non ha un'azione corrosiva sulle piante, il che è particolarmente prezioso durante lo spandimento sui pascoli.
- Il liquame trattato, distribuito con spandiliquame a scarpe, viene metabolizzato meglio, causando meno sporcizia nel foraggio.
- Il miglioramento del foraggio per l'allevamento al pascolo in termini di quantità e qualità dell'erba è significativo.
- Il liquame trattato contiene meno sostanze putride. Tutto ciò che marcisce e puzza non è salutare per l'uomo e per la vita del suolo.
- Gli additivi sono minerali naturali disponibili in quantità sufficienti.
- Tramite lo spandimento sul campo, possono addirittura riportare CO2 permanentemente nel suolo aumentando la biomassa (formazione di humus).
5. Consiglio:
Non possiamo che consigliare l'uso degli additivi testati, sia per il loro potenziale di legame dell'NH³ che per il loro impatto positivo nel suolo.
A tutti gli stoccatori/trattatori consigliamo di aggiungere l'additivo circa 14 giorni prima dello spandimento e di miscelare il liquame prima dell'applicazione, altrimenti i processi anaerobici potrebbero riattivarsi, a seconda di quanto è avanzato il marciume iniziale del liquame.
Da studi precedenti sappiamo che il valore di ppm del liquame può essere ridotto in anticipo tramite l'alimentazione e l'igiene della stalla (lettiera). In questo modo, infatti, diventa più stabile e i processi di putrefazione si insediano meno facilmente. In generale, consigliamo inoltre di "movimentare" il liquame per contrastare naturalmente la pressione di putrefazione.
Grazie agli additivi per liquami a base minerale e attivati tribomeccanicamente testati in questa indagine, si ottiene contemporaneamente:
§ il supporto alla calcinazione dei suoli con l'additivo a base principalmente di calce (KALKMEISTER N-Fix / STEINKRAFT Güllekraft N-fix)
§ un contributo prezioso all'urgente formazione di humus con l'additivo a base principalmente di miscela di zeolite e leonardite (STEINKRAFT Güllekraft N-Fix Humin)
§ l'attivazione della microbiologia e la formazione di humus nel terreno grazie agli additivi testati dei marchi KALKMEISTER e STEINKRAFT, fornendo un contributo prezioso alla rivitalizzazione dei suoli.
Il dosaggio di circa 15 kg fino a max. 20 kg per m³ di liquame rende questa variante naturale ed efficiente di trattamento dei liquami interessante anche sotto il profilo dei costi e ha il potenziale di mettere in discussione il dogma dello spandimento vicino al suolo.
In sintesi, va notato che in questa indagine abbiamo ottenuto più di semplici indizi preliminari sull'effetto positivo degli additivi mineralogici per il legame dell'NH³ nel liquame e che il loro impiego è già oggi sensato.
Ciò ci ha incoraggiato a documentare l'efficacia di tali additivi in altri ambiti, come ad esempio negli impianti di biogas.
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