Tecniche per ridurre le emissioni di ammoniaca e gas serra dei sistemi a terra per le ovaiole

Giuseppe Moscatelli e Laura Valli - Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A., Reggio Emilia

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Per ridurre l’impatto emissivo della pollina, il Gruppo Operativo Gas Free Hens – Tecniche per ridurre le emissioni di ammoniaca e gas serra dei sistemi a terra per le ovaiole ha indagato e valutato l’abbinamento del sistema di allevamento a voliera a un sistema a tunnel di essiccazione esterno MDS, che può consentire una rapida disidratazione della pollina.

La profonda ristrutturazione che ha subito l’allevamento delle galline ovaiole nel corso degli ultimi 20 anni ha comportato un generale miglioramento delle caratteristiche della pollina prodotta portandone a una riduzione delle emissioni da tutte le sue fasi gestionali (ricovero, stoccaggio e utilizzazione agronomica).

Le principali ragioni del miglioramento possono essere ascritte principalmente all’adeguamento degli allevamenti intensivi alla direttiva IED e alle BAT-Conclusions (2017), che ha portato all’adozione delle tecniche BAT (“Best Available Techniques” per la riduzione dell’impatto ambientale) ai fini di conseguire il rilascio dell’Autorizzazione Integrata Ambientale (AIA) e al miglioramento delle condizioni ambientali interne all’allevamento per il benessere animale, richiesto sia dalla normativa sul benessere animale, ma anche dalla filiera agroindustriale e dal consumatore finale.

Proprio per soddisfare quest’ultimo bisogno, si è rapidamente diffuso come sistema alternativo alle gabbie, soprattutto negli allevamenti di grandi dimensioni, il sistema di stabulazione a “voliera”, che permette di allevare le galline ovaiole “a terra” libere di muoversi, razzolare e deporre le uova nei nidi.

Nel sistema a voliera la pollina, che viene asportata fresca con nastri da sotto i posatoi, deve essere stoccata in cumulo in attesa dell’utilizzazione agronomica. In questa fase, se il livello di disidratazione raggiunto nel ricovero non è particolarmente elevato, si avviano processi di trasformazione della sostanza organica che possono generare emissioni di ammoniaca e gas serra dalle successive fasi di stoccaggio e utilizzazione agronomica.

L’indagine del Gruppo Operativo Gas Free Hens

Per ridurre l’impatto emissivo della pollina, il Gruppo Operativo Gas Free Hens – Tecniche per ridurre le emissioni di ammoniaca e gas serra dei sistemi a terra per le ovaiole, finanziato dal Psr 2014-2020 della Regione Emilia-Romagna, ha indagato e valutato l’abbinamento del sistema di allevamento a voliera a un sistema a tunnel di essiccazione esterno MDS (sistema Manure Drying System), che può consentire una rapida disidratazione della pollina. Le attività di Gas Free Hens hanno previsto il monitoraggio delle performance di tale soluzione in quattro diverse stagioni climatiche (primavera ed estate 2019, inverno e autunno 2020) presso due capannoni in un allevamento del gruppo Eurovo di Imola (Tabella 1).

La pollina escreta dalle ovaiole, ogni lunedì, mercoledì e venerdì, viene completamente estratta dai capannoni mediante nastri trasportatori alloggiati sotto i diversi piani delle voliere. Gli stessi nastri, quando fermi, fungono da ricettori della pollina escreta. La pollina estratta ancora fresca viene caricata e distribuita uniformemente su un tunnel di essiccazione esterno a più piani. La rapidità e l’uniformità del processo di essiccazione sono le due variabili che maggiormente influenzano l’efficienza della tecnica. Le emissioni all’interno del ricovero vengono così ridotte, grazie alla rimozione rapida e frequente della pollina.

Su una parete longitudinale del capannone sono alloggiati sia i ventilatori per il ricambio d’aria che il tunnel di essiccazione, che occupa però solo metà dello sviluppo longitudinale della parete. Sulla parete opposta sono invece presenti le finestrature dotate di cooling estivo per l’ingresso dell’aria pulita e la climatizzazione del ricovero. L’aria calda ed esausta viene estratta dai ventilatori e allo stesso tempo convogliata, tramite una camera di compensazione e omogeneizzazione, sul tunnel di essiccazione.

La pollina viene dosata sul nastro superiore del tunnel, dal quale, al termine della corsa, per la lunghezza del tunnel, cade su quello immediatamente inferiore, su cui compie il percorso in senso opposto e così via, fino all’ordine più basso dal quale viene estratta. I nastri del tunnel sui quali viene caricata la pollina sono forati, permettendo così al flusso di aria, estratto dal ricovero, di attraversare lo strato di pollina essiccandola (Figura 1).

Al termine della fase di essiccazione la pollina viene avviata, mediante nastri trasportatori, all’interno di un capannone in attesa dell’utilizzo agronomico.

L’essiccazione della pollina, mediante il tunnel esterno, risulta un sistema di trattamento economicamente sostenibile, in quanto sfrutta un flusso di aria calda che necessariamente deve essere estratto dal ricovero e risulta disponibile anche nei mesi invernali (Foto 1).

Durante le operazioni di estrazione della pollina dai capannoni si è proceduto al campionamento sia delle polline tal quali in uscita dal ricovero, che delle polline essiccate in uscita dal tunnel. I parametri analitici indagati (Tabella 2) sono stati pH, Solidi Totali (o sostanza secca), Solidi Volatili (o sostanza organica), Azoto Totale Kjeldahl (NTK) e Azoto Ammoniacale (N-NH4+).

La pollina in ingresso al tunnel, corrispondente a quella in uscita dal ricovero, mostra un tenore in sostanza secca (ST) variabile a seconda delle stagioni, dal 29% al 41%, con un valore medio intorno al 35%. La pollina in uscita dal tunnel è caratterizzata, invece, da valori molto elevati di sostanza secca, variabili dal 75% riscontrato nelle stagioni fredde con ridotta ventilazione, al 90% nelle stagioni più calde, ove la ventilazione del ricovero è massima e il flusso d’aria convogliato sul tunnel esterno maggiore. Questo evidenzia un’ottima efficacia di essiccazione del tunnel abbinato a sistemi di stabulazione a voliera, anche durante le stagioni fredde.

Il processo rapido di essiccazione non ha comportato una perdita di solidi volatili, anzi, il rapporto SV/ST della pollina essiccata risulta leggermente superiore rispetto a quella fresca (74% vs 72%). Al contrario, dalle analisi, si evince una perdita di azoto durante l’essiccazione, espresso come percentuale sulla sostanza secca (5,9 vs 4,3), in particolare per la componente ammoniacale (15,3 vs 6,2).

Un significativo beneficio del tunnel di essiccazione risulta essere la stabilizzazione della pollina in stoccaggio. Le attività hanno previsto un ulteriore campionamento della pollina dopo 5 giorni di stoccaggio e le analisi hanno evidenziato che quella essiccata dopo MDS non è sottoposta a significative perdite di sostanza volatile (o sostanza organica) e azoto, diversamente dalle perdite più evidenti riscontrate sui campioni di pollina tal quale in uscita dalle voliere (Grafico 1).

Oltre alla caratterizzazione chimica, le attività del GO hanno previsto il rilievo delle emissioni dalla pollina pre e post essiccazione.

Il potenziale emissivo dalla pollina, relativamente ai gas ammoniaca (NH3), protossido d’azoto (N2O), metano (CH4), e anidride carbonica (CO2), è stato determinato applicando una particolare tecnica di misura definita “static chamber method”. Un’aliquota di pollina, di cui si vuole conoscere l’emissività, è stata confinata in uno spazio chiuso ed ermetico all’interno del quale si concentrano i gas emessi, appunto la camera statica. La concentrazione di tali gas all’interno della camera aumenta progressivamente nel tempo e il calcolo del delta di concentrazione nell’intervallo di tempo permette di stimare la potenzialità emissiva del materiale (Foto 2). Il rilievo della concentrazione dei gas è stato effettuato mediante un analizzatore multigas fotoacustico (Lumasense mod. INNOVA 1412i).

Le emissioni della pollina essiccata sono risultate quasi azzerate rispetto alle emissioni della pollina tal quale estratta dai ricoveri: ridotte del 97% per la CO2, dell’89% per N2O, 98% per NH3 e azzerate per il CH4. La pollina in uscita dal tunnel risulta così stabilizzata e le emissioni dalle successive fasi ridotte.

Il rilievo delle emissioni e la caratterizzazione analitica della pollina ha permesso, inoltre, di mettere in relazione il potenziale emissivo col tenore di umidità del materiale. Il Grafico 2 mostra l’andamento delle emissioni rilevate di ammoniaca in relazione al tenore di sostanza secca del campione di pollina.