Situazione generale del tema liquami
Il liquame è un termine di forte risonanza agronomico-economica nell'opinione pubblica, che ha trovato la sua applicazione nella legislazione europea.
Il fertilizzante organico di azienda, come liquame o letame, è stato la principale fonte di azoto per la concimazione dei campi fino all'implementazione commerciale del processo Haber-Bosch per la produzione sintetica di azoto (inizio del XX secolo). Il liquame era considerato positivo. A causa dell'industrializzazione in corso dell'agricoltura nei settori dell'allevamento e della coltivazione, si è verificato un cambiamento:
Ø A causa del cambiamento della composizione dei mangimi verso mangimi più concentrati in proteine, la quota di NH³ nel liquame è aumentata (le proteine non digerite si decompongono in componenti azotati).
Ø L'allevamento intensivo produce sempre maggiori quantità di liquame in spazi sempre più ridotti e lo distribuisce su superfici limitate. Il risultato, in relazione alla sovrafertilizzazione con azoto di origine sintetica e naturale, è un inquinamento da nitrati del suolo e delle acque sotterranee. Il liquame è stato dichiarato il principale fattore responsabile e, di conseguenza, ha assunto una connotazione negativa.
Ø Poiché il liquame proveniente da animali con una scarsa fermentazione ruminale è ricco di azoto, relativamente povero di carbonio e ad alto contenuto di emissioni, tende a formare uno strato superficiale di liquido, schiuma o gas. La parte del liquame che si trova sotto questo strato marcisce e produce molte sostanze tossiche. Anche l'aumentata somministrazione di farmaci, disinfettanti dai pediluvi o acqua di risciacquo dalle macchine da mungitura rende il liquame parzialmente tossico. Non trattato, non è un buon nutrimento per la vita del suolo.
Oggi l'immagine sta iniziando a cambiare. Il liquame è sempre più visto come un'alternativa conveniente e rispettosa dell'ambiente alla concimazione con azoto sintetico. Il suo utilizzo risponde all'esigenza di un agricoltura sostenibile.
Oltre a ciò, sono state sviluppate nuove tecnologie che combinano l'alta tecnologia con un'agricoltura adattata alla natura e la supportano. In questo modo, il liquame diventa un prodotto altamente efficace in grado di legare l'azoto. Insieme ad altre sostanze e a prodotti aggiunti come il silicio e altri oligoelementi, il liquame diventa un fertilizzante complesso o un coadiuvante a bassi costi di produzione. Inoltre, in questo modo è possibile distribuire insieme i diversi componenti necessari al suolo e attenuare almeno in parte l'aumento dei prezzi dei componenti azotati dovuto ai maggiori costi energetici.
Si sta gradualmente affermando anche tra gli esperti che qui si può trasformare la necessità in virtù:
Produzione di un fertilizzante di alta qualità, nelle cui emissioni di NH³ si può ridurre drasticamente.
Il liquame preparato chiude il ciclo biologico con il suo elevato contenuto di nutrienti naturali e legati, il minor contenuto di NH³ e i microrganismi coinvolti, con la massima efficacia ecologica sul suolo.
Grazie al trattamento del liquame, ne migliora inoltre la fluidità, il che è vantaggioso per tutte le distribuzioni di liquame e nelle condotte del liquame. Non ultimo, la riduzione delle emissioni di odori da ottenere durante la distribuzione. Un grande vantaggio per la popolazione, per gli agricoltori e per l'ambiente.
In generale, è necessario rispettare il ciclo biologico nella produzione del liquame. La «cura preventiva e successiva» mediante:
- Alimentazione degli animali con sostanze prebiotiche naturali e microrganismi probiotici per garantire la salute degli animali
- Igiene delle stalle con mezzi adeguati (ad es. nebulizzazione di fermenti, condizionamento della lettiera)
- Preparazione del liquame con prodotti naturali in condizioni di stoccaggio adeguate per un fertilizzante organico ad alte prestazioni
Ciò si traduce in un suolo sano e in piante sane, riportandoci così al punto di partenza del ciclo.
Situazione attuale del liquame in dettaglio
Circa il 95% delle emissioni di ammoniaca (emissioni di NH³) in Germania proviene dall'agricoltura (Ufficio federale dell'ambiente UBA 2020). Secondo la direttiva NEC (direttiva sulle massime quantità nazionali di emissioni di determinate sostanze inquinanti dell'aria), queste emissioni devono essere ridotte in Germania entro il 2030 di almeno il 29% rispetto al 2005 (UBA 2020).
Soprattutto nella gestione dei fertilizzanti organici, come ad esempio il liquame, il regolamento sui fertilizzanti (DüV) prescrive restrizioni per ridurre le emissioni di ammoniaca. In questo contesto, le aziende agricole sono obbligate a distribuire il fertilizzante organico liquido, con un contenuto significativo di azoto disponibile o azoto ammoniacale, solo a strisce sul terreno o direttamente nel terreno, nel caso di terreni arati (DüV, dal 28.04.2020). A causa delle cattive esperienze dovute alla contaminazione dei mangimi e dell'elevato onere finanziario per l'azienda agricola, gli agricoltori e le agricole nutrono forti preoccupazioni riguardo all'attuazione dell'obbligo di distribuzione a strisce e a basso livello sul terreno (IG gesunde Gülle 2019).
Inoltre, secondo l'UBA (2020), le misure della tecnica di distribuzione a basso livello non sono sufficienti per scendere al di sotto dei valori limite. In questo modo, secondo la direttiva NEC, deve essere rispettato un limite massimo di 431 kilotonnellate di emissioni di ammoniaca (a partire dal 2030) (Istituto Thünen). L'unico approccio finora riconosciuto nel DüV per la riduzione delle emissioni di NH³ alla fine della catena di lavorazione mediante distribuzione a basso livello limita le possibilità di riduzione. Dagli studi finora condotti si può concludere che l'utilizzo dell'effetto a cascata attraverso, ad esempio, il sistema di allevamento, un'alimentazione adattata o un trattamento con additivi può portare a una riduzione notevolmente più efficace rispetto alla sola misura della distribuzione a basso livello.
Queste possibilità di riduzione, che agiscono all'inizio della catena di lavorazione, sebbene esplicitamente menzionate nel DüV al paragrafo 6, comma 3, non sono accettate come alternativa alla distribuzione a basso livello a causa della mancanza di prove scientifiche solide in merito alla loro efficacia nella riduzione delle emissioni di NH³ (Müller e Aures 2020).
Questo stato delle conoscenze ha portato allo sviluppo della procedura di misurazione e prova qui applicata.
L'attuazione è avvenuta a partire da gennaio 2019 con e attraverso l'IG gesunde Gülle. In collaborazione con il laboratorio statale di Kassel, sotto la guida del Dr. Harald Schaaf, è stata gettata la base per questa procedura di misurazione e prova. L'ulteriore sviluppo del metodo è avvenuto in un laboratorio allestito appositamente a Hebertsfelden, messo a disposizione da Ingrid Bauer di Hebertsfelden, che ha promosso lo sviluppo. Il progetto è stato finanziato da donazioni private di agricoltori e di altre persone, aziende e organizzazioni impegnate. Jens Keim e Ingrid Bauer hanno utilizzato un ampio supporto tecnico e professionale in background, il che ha portato l'intero progetto al successo.
È stato sviluppato un metodo professionale di prova e misurazione, composto da un contenitore di prova delle emissioni di NH³, un liquido di calibrazione e un protocollo. Lo sviluppo del liquido di calibrazione è stato condotto sulla base di molti singoli tentativi secondo il metodo «trial-and-error».
La funzionalità e l'idoneità di questo metodo di prova e misurazione sono state confermate dalla DLG con il rapporto di prova 2012-0032 su incarico dell'IG gesunde Gülle.
L'azienda Extox ha messo a disposizione una «valigetta rossa» appositamente sviluppata a tal fine, con la quale è possibile registrare i risultati delle misurazioni. La misurazione delle emissioni di ammoniaca dai campioni di fertilizzanti organici di azienda in condizioni quadro e di laboratorio definite può servire come base per lo studio dell'efficacia delle diverse misure di riduzione a livello aziendale e portare a una riduzione orientata ai risultati e dimostrabile delle emissioni di ammoniaca in agricoltura. Inoltre, lo sviluppo di un valore di riferimento consente la comparabilità tra i risultati delle misurazioni. Il riconoscimento come metodo scientifico è garantito dallo sviluppo di una procedura di misurazione e prova standardizzabile.
L'obiettivo primario è l'istituzione di un metodo scientificamente riconosciuto, indipendente dalla tecnica di misurazione, ovvero compatibile con quasi ogni tecnica di misurazione, per la determinazione verificabile, ripetibile e comparabile delle emissioni di ammoniaca (ad es. liquame) in contenitori in condizioni di laboratorio definibili. La metodologia della misurazione delle emissioni di ammoniaca è complessa. L'LfL e l'TU (Università Tecnica) di Monaco hanno offerto all'IG gesunde Gülle la possibilità, in caso di presentazione di una descrizione dettagliata del metodo nel senso del protocollo VERA, di organizzare una revisione internazionale della metodologia. «(Müller e Aures 2020)
Descrizione del semplice e riconosciuto metodo di misurazione e prova «valigetta rossa» in sintesi:
- tecnica di misurazione calibrabile con tolleranze definite
- contenitore di prova delle emissioni riproducibile per il prelievo verificabile delle emissioni
- velocità dell'aria definita
- metodologia ripetibile e standardizzabile con condizioni quadro definite,
- fattori e i loro parametri, nonché una procedura descritta accuratamente
2. Studio dell'effetto degli additivi minerali per liquame (attivati tribomeccanicamente) sulla riduzione delle emissioni di NH³
2.1 Ipotesi dello studio
Attraverso il «miscelamento» di additivi per liquame basati su un mix di prodotti di diversi minerali argillosi, che sono stati attivati tribomeccanicamente*, le emissioni di NH³ vengono ridotte significativamente.
*Attivazione tribomeccanica (procedura di polverizzazione):
L'attivazione tribomeccanica è una procedura speciale di micronizzazione, in cui le materie prime non vengono frantumate, ma macinate. Le particelle vengono accelerate molto fortemente dalle forze centrifughe. Attraverso una deviazione tecnica della direzione del movimento, collidono tra loro e si riducono così da sole. In questo modo non c'è abrasione (come nei mulini a sfere), il materiale ottiene un'elevata energia di base e mantiene la sua purezza. Ovvero, questa procedura non ha alcun effetto sulla composizione chimica della materia prima, al contrario - le strutture cristalline rimangono intatte e non vengono spezzate. La carica elettrostatica, la superficie delle particelle e la capacità di scambio ionico subiscono un'ottimizzazione. L'intera superficie delle particelle viene notevolmente ingrandita e aumenta così la velocità di reazione, ovvero la reattività, dei processi fisici ed elettrolitici.
2.2 Metodo di misurazione: «Potenziale di emissione di ammoniaca con la valigetta rossa» secondo il metodo dell'IG-Gesunde Gülle
La tecnica di misurazione utilizzata, «valigetta rossa», si tratta di un sistema di aspirazione dei campioni con l'uso di un sensore elettrochimico di NH³. La concentrazione di ammoniaca può essere misurata con questa tecnica in tempo reale. Il controllo e la visualizzazione avvengono tramite il PC. La documentazione automatica della misurazione e la creazione del protocollo avvengono, tra l'altro, in formato PDF. Il valore di misurazione di NH³ determinato (ppm) si basa sulla media delle 60 misurazioni singole dell'ultimo minuto di misurazione. Oltre ai sensori per la misurazione di NH³, contemporaneamente possono essere rilevati e documentati elettronicamente ogni secondo la temperatura del campione e dell'aria di mandata (°C), nonché il flusso volumetrico (l/h), la pressione dell'aria (hPa), l'umidità relativa dell'aria (%).
Vedere il lavoro scientifico di Anna-Maria Bissinger, capitoli 5.2.-5.3.
«Metodo di misurazione per la determinazione delle emissioni attuali di ammoniaca di diversi substrati con una determinazione delle emissioni di NH³ scientificamente valida e verificabile con calibrazione permanente del sistema» II./3 Ricerca bibliografica e formulazione del problema
Al termine delle indagini si ottiene un cosiddetto protocollo delle emissioni di NH³. Il protocollo delle emissioni di NH³ rappresenta la base di questa procedura di misurazione e prova. Descrive la procedura esatta standardizzata e include tutti i parametri e i componenti definiti. I fattori come le condizioni ambientali e quadro, che sono stati in gran parte già menzionati, sono stabiliti e definiti lì. Durante l'uso di NH³-Stable-Mobile, i parametri sottolineati vengono rilevati e documentati autonomamente. Se vengono utilizzate altre tecniche di misurazione, i valori devono essere rilevati contemporaneamente da apparecchiature collaudate. Il seguente estratto dei parametri deve essere documentato e rispettato:
- Temperatura ambiente
- Umidità ambiente
- Pressione dell'aria
- Flusso volumetrico misurato
- pH della sostanza
- Tipo e denominazione della tecnica di misurazione
- Misurazione a vuoto
- Prima calibrazione, ovvero misurazione di calibrazione prima di ogni serie di misurazioni
Questa documentazione è un componente importante per dimostrare il rispetto dei parametri definiti, tracciarli e garantire la comparabilità dei risultati delle misurazioni. Il protocollo delle emissioni di NH³ deve essere allegato a ogni risultato di misurazione del campione.
2.3 Configurazione sperimentale e conduzione di prove in fusti con additivi per liquame
Requisito di base: utilizzo del «liquame adatto»:
- Omogeneizzazione mediante rimescolamento prima del prelievo
- non trattato
- pH maggiore di 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, poiché falserebbe i risultati
- Misurazione contemporanea di altri parametri come ammonio, azoto totale, rapporto C/N, ecc.
2.3.1 Formulazioni diverse
Sono state testate formulazioni di additivi per liquame a base puramente minerale e attivati tribomeccanicamente dei marchi KALKMEISTER e STEINKRAFT. I rapporti di miscelazione erano diversi in ogni formulazione.
Formulazione n. 1
Formulazione n. 2
Formulazione n. 3
Formulazione n. 4
Il liquame è stato imbottigliato in fusti da 60 litri. In ogni fusto sono stati versati 50 litri di liquame.
2.3.2 Disegno sperimentale
Ø 1 fusto di controllo con liquame non trattato e 1 fusto di liquame con il rispettivo additivo per liquame
Ø Il rapporto di miscelazione corrispondeva a 15 kg di additivo per liquame per m³ di liquame. Su questa base, il rispettivo additivo per liquame è stato mescolato nei fusti.
Ø I fusti di liquame sono stati tenuti in un luogo in cui la temperatura era sempre costante (max. 12 gradi Celsius) e non erano esposti alla luce solare.
Misurazione 0: Tutti i fusti omogeneizzati non trattati esistenti sono stati misurati prima del trattamento per verificarne l'uniformità. In questo modo è stata confermata l'uniformità del liquame esistente.
1. Misurazione: dopo 30 ore
2. Misurazione: dopo 10 giorni
3. Misurazione: dopo 14 giorni
Tutti i fusti sono stati brevemente mescolati prima di ogni misurazione e prima del prelievo del liquame. Ogni misurazione è stata eseguita due volte per confermarne l'esattezza. In caso di discrepanza in una misurazione, è stata eseguita un'ulteriore misurazione di controllo.
Per la valutazione statistica è stata utilizzata la media.
La temperatura del liquame al momento della misurazione è stata sempre di 20 (+/-0,5) gradi Celsius (riscaldato nel microonde o a bagnomaria). Il fusto non trattato è stato misurato come controllo a ogni misurazione.
3. Risultati
3.1. Rappresentazione tabellare dei risultati
3.2. Rappresentazione grafica dei risultati
3.3 Descrizione verbale dei risultati
L'indagine attuale ha dimostrato che tutti gli additivi per liquame testati raggiungono un elevato legame di NH³. Due delle quattro formulazioni esaminate si distinguono particolarmente bene in questo esperimento a lungo termine (dopo 14 giorni) con un legame di NH³ dal 33,63% al 36,91%. Riduzioni superiori al 30% sono generalmente da definire eccezionali. Va notato che, a parità di pH, è stata rilevata una diminuzione dell'AEP. Inoltre, il liquame è stato molto omogeneo per tutto il periodo di indagine ed è stato caratterizzato da un'elevata scorrevolezza. Va inoltre menzionato positivamente che gli additivi legano i nutrienti organici del liquame.
Come scoperto nelle indagini precedenti, anche questo studio conferma che gli additivi reagiscono relativamente rapidamente. Già dopo 30 ore si registrano legami di NH³ dal 9,96% al 25,03%. Tuttavia, il massimo del legame di NH³ si osserva dopo 14 giorni. .
Per inquadrare meglio i risultati presentati, è bene precisare che una riduzione del valore di NH³ di circa
Ø 20% = è da definire come un buon risultato
Ø 30% o più = è un risultato eccezionale
Nelle indagini tutte le miscele hanno reagito positivamente. In particolare, due miscele si sono dimostrate particolarmente reattive e quindi efficaci in termini di legame di NH³ nell'esperimento a lungo termine:
Ø Formulazione n. 1: KALKMEISTER N-Fix / STEINKRAFT Güllekraft N-Fix
Ø Formulazione n. 2: STEINKRAFT Güllekraft N-Fix Humin
In entrambe le formulazioni sono state rilevate riduzioni significative di NH³, con picchi fino a oltre il 30% in tutti i periodi di indagine. Il valore massimo è stato misurato dopo circa 14 giorni.
4. Conclusione
Sono stati testati additivi per liquame che contribuiscono tutti in modo molto buono o eccezionale alla riduzione di NH³, fissando le emissioni di gas dal liquame. Ciò comporta che la produzione di emissioni di NH³ dovuta all'applicazione del liquame è stata ridotta fino al 30% e oltre. L'inquinante atmosferico viene quindi ridotto in modo significativo.
Due prodotti hanno convinto particolarmente nell'indagine:
- KALKMEISTER N-Fix / STEINKRAFT Güllekraft N-Fix
- STEINKRAFT Güllekraft N-Fix Humin
L'aggiunta di additivi minerali prima dell'applicazione del liquame offre all'agricoltura ulteriori vantaggi:
- L'applicazione del liquame avviene insieme all'applicazione dei nutrienti e degli oligoelementi aggiuntivi necessari (= 1 passaggio di lavoro).
- L'impatto olfattivo sull'ambiente circostante viene ridotto in modo molto significativo
- Il liquame preparato contiene meno sali e non ha effetti corrosivi sulle piante, il che è particolarmente prezioso quando viene applicato sui pascoli.
- Le strisce di liquame con scarpa a strascico vengono meglio decomposte con il liquame preparato e causano quindi meno sporcamento del foraggio.
- Il miglioramento del foraggio per l'allevamento al pascolo in termini di quantità di erba e qualità è significativo.
- Il liquame preparato contiene meno sostanze putrescenti. Tutto ciò che putrifica e puzza non è buono per l'uomo e per la vita del suolo.
- Gli additivi sono minerali naturali disponibili in quantità sufficienti.
- Applicati in campo, possono persino riportare permanentemente CO₂ nel suolo attraverso l'aumento della biomassa (formazione di humus).
5. Raccomandazione:
Possiamo raccomandare l'uso degli additivi testati non solo in considerazione del loro potenziale di legame di NH³, ma anche a causa del loro effetto positivo sul suolo.
Consigliamo a tutti i depositi di liquame/trattatori di introdurre l'additivo circa 14 giorni prima dell'applicazione e di mescolare il liquame prima dell'applicazione, poiché altrimenti i processi anaerobici potrebbero ristabilirsi, a seconda di quanto sia forte o avanzata la putrescenza iniziale del liquame.
Dalle indagini precedenti sappiamo che il valore ppm del liquame può essere ridotto già in anticipo attraverso l'alimentazione e l'igiene della stalla (lettiera). In questo modo diventa più stabile e i processi di putrescenza possono stabilirsi meno. In generale, oltre a ciò, consigliamo di "muovere" il liquame per poter contrastare in modo naturale la pressione della putrescenza.
Attraverso gli additivi per liquame testati in questa indagine, a base minerale e attivati tribomeccanicamente, si ottiene contemporaneamente:
§ nell'additivo per liquame a base prevalentemente di calce (KALKMEISTER N-Fix / STEINKRAFT Güllekraft N-fix) si supporta la calcatura dei terreni
§ nell'additivo per liquame a base prevalentemente di miscela di zeolite e leonardite (STEINKRAFT Güllekraft N-Fix Humin) si fornisce un prezioso contributo all'urgentemente necessaria formazione di humus
§ gli additivi testati dei marchi KALKMEISTER e STEINKRAFT assicurano anche nel suolo l'attivazione della microbiologia e la formazione di humus, contribuendo così in modo prezioso alla rivitalizzazione dei terreni
Il dosaggio di circa 15 kg fino a max. 20 kg per m³ di liquame rende questa variante potente e naturale di preparazione del liquame anche economicamente attraente e ha il potenziale per mettere seriamente in discussione il dogma dell'applicazione a basso livello.
In sintesi, è bene precisare che in questa indagine abbiamo ottenuto più di semplici indizi sull'effetto positivo degli additivi mineralogici per il legame di NH³ nel liquame e che il loro uso è già oggi sensato.
Ciò ci ha incoraggiato a documentare gli additivi per liquame anche in altri campi di applicazione, come ad esempio negli impianti biogas.
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