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Il metano è un potente gas serra (GHG) e, nella filiera della carne suina, è responsabile di circa il 25% delle emissioni di GHG. La durata atmosferica del metano è breve rispetto a quella della CO2, quindi mitigarne le emissioni negli allevamenti potrebbe contribuire in modo significativo a rallentare il riscaldamento globale nel breve termine.
Negli allevamenti di suini, lo stoccaggio dei liquami è responsabile dell'85% delle emissioni di metano, pertanto la gestione del liquame è l'obiettivo principale per ridurre le emissioni di metano. Tra le varie strategie di gestione o trattamento attualmente in fase di studio, l'acidificazione a basso dosaggio dei liquami rappresenta un approccio innovativo che potrebbe essere presentato come una tecnologia flessibile ed economicamente vantaggiosa per l'azione sul clima.
Formazione del metano e meccanismi di inibizione
Il metano è prodotto da microrganismi specializzati (metanogeni) che interagiscono con altri gruppi microbici per degradare la materia organica presente nel liquame. I metanogeni attivi nei liquami sono diversi da quelli presenti nell'apparato digerente degli animali e l'acidificazione a basso dosaggio dei liquami agisce ritardando l'adattamento e la crescita di "nuovi" metanogeni che possono sopravvivere in questo ambiente stressante.
L'acidificazione dei liquami con acido solforico altera gli equilibri chimici, inibendo i metanogeni. Inoltre, un gruppo specializzato di batteri può utilizzare il solfato di acido solforico, competendo direttamente con i metanogeni e producendo idrogeno solforato, che migliora ulteriormente l'inibizione dei metanogeni. Ciò potrebbe aiutare a mantenere l'inibizione nel tempo.
Che cosa è l'acidificazione dei liquami?
L'acidificazione dei liquami con acido solforico concentrato (96%) è stata sviluppata circa 25 anni fa in Danimarca come metodo per prevenire la perdita di ammoniaca nei liquami. Successivamente, si è scoperto che questo trattamento riduce efficacemente anche le emissioni di metano e che, in effetti, anche molti altri composti contenenti zolfo hanno mostrato un certo grado di inibizione (Petersen, et al. 2012).
Studi condotti in diversi Paesi hanno confermato queste osservazioni e dimostrato che l'acido solforico è l'agente più potente per inibire le emissioni di metano. Ciò ci ha portato a riflettere sugli effetti della riduzione della dose di acido solforico sulle emissioni di metano e ammoniaca. Qual è il vantaggio climatico derivante dall'utilizzo di una dose di acido inferiore e quali sono i compromessi in termini di perdite di azoto e risparmi sui costi?
Nel 2021 è stato condotto uno studio su scala pilota che ha dimostrato che l'acidificazione a basso dosaggio con 2 kg di acido solforico per tonnellata di liquame suino (un terzo della dose prescritta per ridurre le emissioni di ammoniaca) potrebbe essere altamente conveniente per ridurre le emissioni di metano, sebbene con una riduzione minore delle emissioni di ammoniaca (Ma, C., et al., 2022).
Acidificazione del liquame in allevamento
L'acido solforico concentrato è pericoloso, pertanto, sono necessarie soluzioni tecniche per garantire la salute e la sicurezza sia del personale che degli animali. Una tecnologia commerciale completamente automatizzata per l'acidificazione dei liquami negli allevamenti di suini esiste già, ma i costi di investimento sono elevati. Il liquame può anche essere acidificato in serbatoi di stoccaggio all'aperto, dove l'acido viene aggiunto durante una vigorosa miscelazione. Questa operazione deve essere eseguita da personale qualificato, utilizzando le attrezzature di sicurezza richieste e seguendo le procedure appropriate; solitamente è affidata ad un appaltatore.
Oggigiorno, in molti allevamenti danesi, l'acidificazione viene effettuata in cisterne di stoccaggio all'aperto poco prima dell'applicazione sul campo. In questo caso l'obiettivo è ridurre le perdite di ammoniaca durante l'applicazione. Tuttavia, per ridurre le emissioni di metano durante lo stoccaggio, è necessario acidificare il liquame nei serbatoi durante il periodo di stoccaggio.
Le emissioni di metano sono particolarmente elevate durante l'estate e l'inizio dell'autunno, pertanto l'acidificazione dovrebbe essere effettuata a giugno e poi di nuovo all'inizio di settembre. A intervalli regolari, il liquame fresco proveniente dalle stalle viene pompato nel serbatoio di stoccaggio. A giugno e settembre si deve aggiungere una quantità di acido sufficiente a consentire questa diluizione e a mantenere comunque una concentrazione finale di 2 kg di acido solforico per m3 di liquame alla fine del periodo di stoccaggio.
Il trasferimento frequente dei liquami dalla stalla a un serbatoio di stoccaggio può migliorare la riduzione complessiva delle emissioni di metano consentendo l'acidificazione o altre tecnologie di trattamento esterne alla stalla. Tuttavia, molti allevamenti di suini esistenti dispongono di fosse profonde o di fosse poco profonde con un sistema di svuotamento a tappo, che impedisce lo svuotamento frequente. È necessario sviluppare e adottare nuovi progetti di allevamento per migliorare la gestione dei liquami.
Verifica dell'efficacia dell'acidificazione a basse dosi
Sulla base di risultati promettenti su scala di laboratorio e pilota, La tecnologia di acidificazione a basso dosaggio è ora in fase di valutazione su scala pratica in uno studio condotto su 16 cisterne per liquami: otto in allevamenti di suini e otto in allevamenti di bovini. Sei degli otto serbatoi sono stati acidificati. Campioni di liquami sono stati raccolti più volte durante lo stoccaggio, in posizioni e profondità diverse, per analizzarne la composizione e i tassi di produzione di metano.
Prima di aggiungere l'acido solforico è necessario che nel serbatoio ci sia un po' di liquame, quindi il liquame dei suini è stato acidificato intorno al 1° luglio e di nuovo a settembre. La maggior parte delle cisterne riceveva liquami freschi dal capannone a intervalli regolari.
I risultati del primo anno di studio hanno confermato che la produzione di metano può essere inibita efficacemente. Tuttavia, nelle vasche di liquami suini, tutte alimentate dal basso, sono state spesso osservate sacche di liquami in prossimità dell'ingresso con alti tassi di produzione di metano, anche quando i liquami erano inizialmente acidificati. Sono quindi necessari ulteriori studi per ottimizzare la tecnologia di trattamento e documentare la riduzione complessiva del metano. Nella prossima fase del progetto verranno effettuate campagne di misurazione in allevamento.
In una nuova iniziativa, un'azienda danese ha ideato un sistema per aggiungere acido durante il pompaggio dei liquami dalla stalla al deposito esterno; quest'anno verrà testato in un allevamento di suini e in uno di bovini. Ciò ridurrebbe al minimo la necessità di manipolazione di acidi in allevamento, garantendo al contempo l'inibizione immediata dei metanogeni.
Redditività dell'acidificazione dei liquami
Il rapporto costo-efficacia delle strategie di acidificazione a basso dosaggio sarà determinato nella primavera del 2026. Tuttavia, è stata condotta una valutazione preliminare del rapporto costo-efficacia sulla base dei risultati dello studio pilota.
Il costo della riduzione delle emissioni di gas serra, espresso in euro per tonnellata di CO₂ equivalente, è stato calcolato in base alla dose di acido e alla strategia di applicazione (1, 3 o 10 trattamenti acidi) (Fig. 2). I costi presi in considerazione includevano l'acidificazione effettuata da un appaltatore, il valore del risparmio di azoto derivante dalla riduzione delle perdite di ammoniaca, la riduzione delle emissioni di metano e la prevenzione delle emissioni di ossido nitroso dall'ammoniaca.
Il costo dei permessi di emissione di carbonio dell'UE è attualmente di 75 € per tonnellata di CO₂ equivalente, quindi, A seconda delle esigenze di miscelazione durante lo stoccaggio, l'acidificazione a basso dosaggio potrebbe essere una soluzione conveniente. Acidificare i liquami suini nelle vasche di stoccaggio da una a tre volte all'anno potrebbe essere una strategia efficace per mitigare le emissioni di gas serra in zootecnia. L'efficienza dei costi può essere ulteriormente migliorata spostando più frequentemente i liquami dagli allevamenti alle vasche di stoccaggio all'aperto, consentendo all'acidificazione di influire su una percentuale maggiore delle emissioni totali di metano derivanti dalla gestione del liquame. Inoltre, poiché la maggior parte delle emissioni di metano si verifica in estate e all'inizio dell'autunno, l'applicazione della dose completa di acido, ad esempio 2,1 kg di acido solforico per m³ di liquame nel volume finale, prima dell'estate potrebbe massimizzare la riduzione durante il periodo di picco delle emissioni, evitando al contempo un apporto eccessivo di zolfo nel terreno quando il liquame viene applicato sul campo.
