La gestione dell’azoto negli effluenti zootecnici

di Fran­ce­sco Teri

Tra le at­ti­vi­tà agri­co­le, la zoo­tec­nia in­ten­si­va è una di quel­le con il mag­gio­re im­pat­to am­bien­ta­le; uno degli aspet­ti pro­ble­ma­ti­ci è la pro­du­zio­ne di gros­se quan­ti­tà di re­flui, so­prat­tut­to in forma di li­qua­mi, con­cen­tra­ta nei siti di al­le­va­men­to, che fa sì che si possa par­la­re di sor­gen­ti di in­qui­na­men­to pun­ti­for­me piut­to­sto che di in­qui­na­men­to dif­fu­so, come av­vie­ne in­ve­ce per la mag­gior parte delle at­ti­vi­tà agri­co­le. In par­ti­co­la­re, tra i com­po­nen­ti dei re­flui po­ten­zial­men­te no­ci­vi al­l’am­bien­te, sta ge­ne­ran­do molta pre­oc­cu­pa­zio­ne l’a­zo­to (N).

Il pro­ble­ma del­l’in­qui­na­men­to da azoto

I li­qua­mi con­ten­go­no in­fat­ti li­vel­li piut­to­sto ele­va­ti di azoto, in forma pre­va­len­te­men­te or­ga­ni­ca e am­mo­nia­ca­le, in larga parte bio­di­spo­ni­bi­le ma anche molto mo­bi­le nel suolo sotto forma di ione am­mo­nio (NH4+) e ione ni­tra­to (NO3-) de­ri­van­te da pro­ces­si os­si­da­ti­vi. Oltre al pro­ble­ma della di­sper­sio­ne in at­mo­sfe­ra di am­mo­nia­ca (NH3), esi­sto­no dun­que anche pro­ble­mi di di­la­va­men­to e con­se­guen­te con­ta­mi­na­zio­ne dei corpi ac­qui­fe­ri sot­ter­ra­nei da parte dei ni­tra­ti, con con­se­guen­ze ne­fa­ste da un punto di vista am­bien­ta­le ge­ne­ra­le (eu­tro­fiz­za­zio­ne delle acque) e della sa­lu­te umana (ele­va­ti li­vel­li di ni­tra­ti nelle acque po­ta­bi­li sono as­so­cia­ti al ri­schio di me­tae­mo­glo­bi­ne­mia, pe­ri­co­lo­sa so­prat­tut­to per i neo­na­ti).
Que­ste con­si­de­ra­zio­ni hanno por­ta­to al­l’e­ma­na­zio­ne della Dir. 91/676/CEE, nota come Di­ret­ti­va ni­tra­ti, tar­di­va­men­te re­ce­pi­ta dalla le­gi­sla­zio­ne ita­lia­na, che con il D.M. 07/04/2006, n. 209, ha fis­sa­to dei vin­co­li strin­gen­ti allo span­di­men­to in campo dei li­qua­mi, pra­ti­ca tra­di­zio­nal­men­te se­gui­ta per la loro ge­stio­ne, com­pre­si dei li­mi­ti quan­ti­ta­ti­vi che sono di 340 kg di azoto di ori­gi­ne zoo­tec­ni­ca per et­ta­ro al­l’an­no nelle zone or­di­na­rie e 170 kg per et­ta­ro al­l’an­no nelle zone clas­si­fi­ca­te come vul­ne­ra­bi­li ai ni­tra­ti (ZVN), che in­te­res­sa­no una parte con­si­sten­te della Pia­nu­ra Pa­da­na. Qui si tro­va­no aree ca­rat­te­riz­za­te da una zoo­tec­nia molto in­ten­si­va, dove le quan­ti­tà di li­qua­me, e con­se­guen­te­men­te di azoto, pro­dot­te per unità di su­per­fi­cie uti­liz­za­bi­le per lo span­di­men­to sono anche molto al di sopra delle so­glie am­mes­se. Que­sta spro­por­zio­ne, con l’im­pos­si­bi­li­tà di span­de­re nei ter­re­ni azien­da­li tutti i re­flui pro­dot­ti, sta met­ten­do in dif­fi­col­tà molte azien­de, che non sanno come ge­sti­re le ec­ce­den­ze.

Le pos­si­bi­li so­lu­zio­ni

Evi­den­te­men­te il mo­del­lo di zoo­tec­nia in­ten­si­va dif­fu­so in Ita­lia come in molte altre parti del mondo pre­sen­ta ca­rat­te­ri in­trin­se­ci che ne ren­do­no dif­fi­ci­le l’ab­bat­ti­men­to del­l’im­pat­to am­bien­ta­le. É co­mun­que pos­si­bi­le in­di­vi­dua­re delle stra­te­gie che per­met­ta­no alle azien­de al­me­no di ri­dur­re l’in­qui­na­men­to cau­sa­to entro i li­vel­li im­po­sti dalle nor­ma­ti­ve. Di fron­te a un rap­por­to trop­po ele­va­to tra azoto pro­dot­to e su­per­fi­cie di­spo­ni­bi­le, le so­lu­zio­ni ap­pli­ca­bi­li con­si­sto­no o nel ri­dur­re il nu­me­ra­to­re (azoto) o nel­l’au­men­ta­re il de­no­mi­na­to­re (su­per­fi­cie); en­tram­be non sono fa­cil­men­te rea­liz­za­bi­li.
Una stra­da ovvia per ri­dur­re la pro­du­zio­ne di azoto è quel­la di ri­dur­re il ca­ri­co di be­stia­me al­le­va­to, ma ciò com­por­te­reb­be cali di red­di­ti­vi­tà tali da por­ta­re alla chiu­su­ra di molte azien­de. É però pos­si­bi­le ap­por­ta­re delle mi­glio­rie tec­ni­che a li­vel­lo zoo­tec­ni­co, in­cre­men­tan­do l’ef­fi­cien­za d’uso del­l’a­zo­to da parte degli ani­ma­li, il che vor­reb­be dire ri­dur­ne l’e­scre­zio­ne: si può la­vo­ra­re in que­sta di­re­zio­ne sia agen­do sulla fra­zio­ne pro­tei­ca della dieta (ca­li­bra­zio­ne del te­no­re pro­tei­co in base alle reali esi­gen­ze, som­mi­ni­stra­zio­ne di pro­tei­ne con com­po­si­zio­ne am­mi­noa­ci­di­ca ap­pro­pria­ta) sia in­cre­men­tan­do la pro­dut­ti­vi­tà ani­ma­le, con in­ter­ven­ti di vario tipo (ge­ne­ti­co, ali­men­ta­re, sa­ni­ta­rio, ge­stio­na­le) che di­mi­nui­sca­no la quan­ti­tà di pro­tei­na di man­te­ni­men­to ri­chie­sta per unità di pro­dot­to. No­no­stan­te si pos­sa­no ot­te­ne­re in que­sto modo ri­du­zio­ni non in­si­gni­fi­can­ti, ri­ma­ne co­mun­que dif­fi­ci­le ab­bas­sa­re in ma­nie­ra de­ci­si­va le quan­ti­tà di azoto pro­dot­te.
D’al­tro canto, in man­can­za di una ge­stio­ne degli span­di­men­ti a li­vel­lo ter­ri­to­ria­le, lungi dal­l’es­se­re at­tua­ta in modo or­ga­ni­co, per la sin­go­la azien­da ri­sul­ta estre­ma­men­te gra­vo­so pro­cu­rar­si su­per­fi­cie ex­tra-azien­da­le di­spo­ni­bi­le per l’ap­pli­ca­zio­ne al suolo dei li­qua­mi, a causa degli alti costi di tra­spor­to di una ma­tri­ce molto di­lui­ta qual è il li­qua­me (per spo­sta­re un quan­ti­ta­ti­vo di azoto li­mi­ta­to oc­cor­re spo­sta­re una massa in­gen­te di acqua), dei vin­co­li nor­ma­ti­vi a cui sono sot­to­po­sti i ter­re­ni ri­ce­ven­ti (le­ga­ti al­l’e­la­bo­ra­zio­ne di un Piano di Uti­liz­zo Agro­no­mi­co), dei costi di con­ces­sio­ne allo span­di­men­to (in al­cu­ni casi pros­si­mi a quel­li del­l’af­fit­to).
In que­sto con­te­sto ap­pa­re ine­vi­ta­bi­le in molte si­tua­zio­ni ri­cor­re­re a forme di trat­ta­men­to del li­qua­me che, tra­sfor­man­do il re­fluo in usci­ta dal­l’al­le­va­men­to in un pro­dot­to qua­li­ta­ti­va­men­te di­ver­so, per­met­ta­no di mo­di­fi­ca­re i ter­mi­ni della que­stio­ne. Un ruolo im­por­tan­te nel­l’ap­pli­ca­zio­ne di que­sti trat­ta­men­ti viene a es­se­re gio­ca­to dalla di­ge­stio­ne anae­ro­bi­ca con pro­du­zio­ne di bio­gas, un pro­ces­so ormai piut­to­sto dif­fu­so nelle azien­de zoo­tec­ni­che, al­me­no quel­le di mag­gio­ri di­men­sio­ni. La di­ge­stio­ne anae­ro­bi­ca di per sé non ri­du­ce il te­no­re azo­ta­to dei re­flui né il loro vo­lu­me, ma rende pos­si­bi­le la pro­du­zio­ne di ener­gia elet­tri­ca e ter­mi­ca im­pie­ga­bi­le nei pro­ces­si di trat­ta­men­to a valle, fre­quen­te­men­te ener­gi­vo­ri, e un ri­ca­vo in ter­mi­ni mo­ne­ta­ri che può ren­de­re so­ste­ni­bi­le un in­ve­sti­men­to in im­pian­ti di trat­ta­men­to ade­gua­ti.

Le varie forme di trat­ta­men­to

I trat­ta­men­ti per la ge­stio­ne del­l’a­zo­to con­te­nu­to nei re­flui pos­so­no es­se­re clas­si­fi­ca­ti se­con­do la mo­da­li­tà d’a­zio­ne (fi­si­ca, chi­mi­ca o bio­lo­g­i­ca) op­pu­re se­con­do la fi­na­li­tà; due in­fat­ti pos­so­no es­se­re gli obiet­ti­vi fon­da­men­ta­li: ri­dur­re il ca­ri­co azo­ta­to tra­sfe­ren­do­ne una parte in at­mo­sfe­ra in forme non no­ci­ve (quin­di ri­du­cen­do il quan­ti­ta­ti­vo di azoto da ge­sti­re; rea­liz­za­bi­le per­lo­più con pro­ces­si bio­lo­g­i­ci) op­pu­re re­cu­pe­ra­re l’a­zo­to in ma­tri­ci con­cen­tra­te e fa­cil­men­te tra­spor­ta­bi­li (quin­di per­met­ten­do un in­cre­men­to della su­per­fi­cie per l’ap­pli­ca­zio­ne al suolo; i pro­ces­si chi­mi­ci e fi­si­ci mi­ra­no in ge­ne­re a que­sto).
Tra i trat­ta­men­ti di tipo fi­si­co mec­ca­ni­co che mi­ra­no al re­cu­pe­ro si può ci­ta­re an­zi­tut­to la se­pa­ra­zio­ne so­li­do-li­qui­do, pro­ces­so già piut­to­sto dif­fu­so nelle azien­de zoo­tec­ni­che, che fa­ci­li­ta per molti versi la ge­stio­ne dei re­flui e può ri­sul­ta­re molto utile anche ai fini della ge­stio­ne del­l’a­zo­to, in quan­to se­pa­ra una fra­zio­ne so­li­da in cui que­sto si con­cen­tra da una li­qui­da che ne è im­po­ve­ri­ta. Ciò di per sé dif­fi­cil­men­te ri­sol­ve il pro­ble­ma, ma può rap­pre­sen­ta­re un primo passo fon­da­men­ta­le a monte di trat­ta­men­ti suc­ces­si­vi, ri­fe­ri­ti sia alla fra­zio­ne so­li­da che a quel­la li­qui­da. Gli stru­men­ti im­pie­ga­bi­li sono vari, al­cu­ni già dif­fu­si nella pra­ti­ca azien­da­le (se­di­men­ta­to­ri, flot­ta­to­ri, vagli, se­pa­ra­to­ri a ci­lin­dro ro­tan­te con rulli, se­pa­ra­to­ri a com­pres­sio­ne eli­coi­da­le, cen­tri­fu­ghe, na­stro­pres­se), altri pro­po­sti ma ap­pli­ca­ti solo a li­vel­lo pio­nie­ri­sti­co (fil­tro­pres­se, soil fil­ters, tubi geo­tes­si­li fil­tran­ti).
Un trat­ta­men­to più avan­za­to, che può tro­va­re posto a valle della se­pa­ra­zio­ne so­li­do-li­qui­do, è la fil­tra­zio­ne con mem­bra­ne, che è sem­pre un pro­ces­so fi­si­co mec­ca­ni­co di se­pa­ra­zio­ne del­l’ac­qua, ma molto più spin­to, in quan­to il li­qua­me viene fatto pas­sa­re in pres­sio­ne at­tra­ver­so fori di dia­me­tro in­fe­rio­re a 10 μm, ot­te­nen­do un con­cen­tra­to, con gran parte del­l’a­zo­to in un vo­lu­me li­mi­ta­to, e un per­mea­to che in al­cu­ni casi ha una pu­rez­za vi­ci­na a quel­la del­l’ac­qua, non suf­fi­cien­te di so­li­to per per­met­ter­ne lo sca­ri­co in corpi idri­ci su­per­fi­cia­li, ma tale da ipo­tiz­za­re usi in­ter­ni al­l’a­zien­da. Que­sti si­ste­mi, di­stin­ti so­prat­tut­to in base al dia­me­tro dei fori (mi­cro­fil­tra­zio­ne, ul­tra­fil­tra­zio­ne, na­no­fil­tra­zio­ne, osmo­si in­ver­sa, elet­tro­dia­li­si), de­ri­va­no dal set­to­re in­du­stria­le, e la loro ap­pli­ca­zio­ne in am­bi­to zoo­tec­ni­co è a li­vel­lo ini­zia­le e co­mun­que fre­na­ta dagli ele­va­ti costi.
Lo stes­so con­cet­to di al­lon­ta­na­men­to del­l’ac­qua è alla base delle tec­ni­che di eva­po­ra­zio­ne, che però si ba­sa­no su un prin­ci­pio fi­si­co ter­mi­co: le alte tem­pe­ra­tu­re fanno eva­po­ra­re l’ac­qua il più pos­si­bi­le, la­scian­do un pro­dot­to con ele­va­ta con­cen­tra­zio­ne di so­stan­za secca, pos­si­bil­men­te com­mer­cia­liz­za­bi­le come fer­ti­liz­zan­te. L’a­zo­to può es­se­re par­zial­men­te vo­la­ti­liz­za­to in forma am­mo­nia­ca­le, e in que­sto caso è ne­ces­sa­rio cat­tu­rar­lo con si­ste­mi come il la­vag­gio acido, pro­du­cen­do ad esem­pio sol­fa­to d’am­mo­nio (NH4)2SO4, an­ch’es­so va­lo­riz­za­bi­le come fer­ti­liz­zan­te. Le so­lu­zio­ni tec­ni­che mag­gior­men­te pro­po­ste sono l’es­sic­ca­zio­ne su na­stri, di cui esi­ste già qual­che ap­pli­ca­zio­ne a li­vel­lo azien­da­le, e la con­cen­tra­zio­ne sot­to­vuo­to.
Un altro me­to­do che viene stu­dia­to con in­te­res­se è lo strip­pag­gio, che si basa un prin­ci­pio di­ver­so, in quan­to l’o­biet­ti­vo non è al­lon­ta­na­re acqua, ma ri­muo­ve­re se­let­ti­va­men­te azoto in forma am­mo­nia­ca­le, con un mec­ca­ni­smo fi­si­co ter­mi­co (vo­la­ti­liz­za­zio­ne per au­men­to di tem­pe­ra­tu­ra) o chi­mi­co (in­nal­za­men­to del pH tra­mi­te so­stan­ze al­ca­li­niz­zan­ti); anche qui uno scrub­ber acido fissa l’am­mo­nia­ca come sol­fa­to d’am­mo­nio, men­tre il li­qua­me re­si­duo, for­te­men­te im­po­ve­ri­to di azoto, pre­sen­ta mi­no­ri pro­ble­mi di uti­liz­zo agro­no­mi­co. Anche in que­sto caso i costi ren­do­no per il mo­men­to poco pro­po­ni­bi­le un’ap­pli­ca­zio­ne in con­te­sti zoo­tec­ni­ci.
Que­st’ul­ti­ma con­si­de­ra­zio­ne vale anche per la pre­ci­pi­ta­zio­ne della stru­vi­te, pro­ces­so chi­mi­co in cui tra­mi­te in­nal­za­men­to del pH fino a un va­lo­re ot­ti­ma­le di 9 ed even­tua­le ag­giun­ta di ma­gne­sio si fa pre­ci­pi­ta­re il sale in og­get­to, NH4­Mg­PO4·6H2O, ot­te­nen­do una ri­mo­zio­ne di azoto e fo­sfo­ro si­mul­ta­nea­men­te. La stru­vi­te può avere va­lo­re come fer­ti­liz­zan­te, ma al mo­men­to in Ita­lia non ha un pro­prio mer­ca­to.
Nel ge­ne­ra­le in­te­res­se nato re­cen­te­men­te in­tor­no al pro­ble­ma della ge­stio­ne del­l’a­zo­to sono stati pro­po­sti anche altri me­to­di di tipo chi­mi­co e fi­si­co, senza che per il mo­men­to ci siano reali pro­spet­ti­ve di ap­pli­ca­zio­ne, come l’elet­tro­li­si, che può ri­muo­ve­re azoto come N2 gas­so­so, e lo scam­bio io­ni­co, che per­met­te di trat­te­ne­re azoto su re­si­ne o su mi­ne­ra­li come la zeo­li­te. Un di­scor­so a parte va fatto per le tec­ni­che di va­lo­riz­za­zio­ne ener­ge­ti­ca (gas­si­fi­ca­zio­ne, pi­ro­li­si, com­bu­stio­ne com­ple­ta), che non mi­ra­no pro­pria­men­te alla ge­stio­ne del­l’a­zo­to, ma ri­man­go­no pos­si­bi­li al­ter­na­ti­ve, pe­ral­tro non fa­cil­men­te ap­pli­ca­bi­li, per la ge­stio­ne dei re­flui.
I trat­ta­men­ti mi­cro­bio­lo­gi­ci sfrut­ta­no il me­ta­bo­li­smo di vari mi­cror­ga­ni­smi per tra­sfor­ma­re buona parte del­l’a­zo­to dei re­flui in N2 gas­so­so, so­stan­za in­no­cua e chi­mi­ca­men­te iner­te che co­sti­tui­sce la gran parte del­l’at­mo­sfe­ra ter­re­stre. La ni­tro-de­ni­tri­fi­ca­zio­ne a fan­ghi at­ti­vi tra­di­zio­na­le è, tra tutti i vari me­to­di pro­po­sti per la ge­stio­ne del­l’a­zo­to, quel­lo più col­lau­da­to e dif­fu­so, pre­scin­den­do dalla se­pa­ra­zio­ne so­li­do-li­qui­do; i costi non sono però tra­scu­ra­bi­li. Per mi­glio­ra­re l’ef­fi­cien­za e su­pe­ra­re al­cu­ni li­mi­ti di que­sta tec­ni­ca sono in stu­dio di­ver­si si­ste­mi al­ter­na­ti­vi, al­cu­ni dei quali in fase an­co­ra spe­ri­men­ta­le: si pos­so­no ci­ta­re la ni­tro-de­ni­tri­fi­ca­zio­ne SBR, il pro­ces­so BABE, il pro­ces­so DE­PHA­NOX, i bio­reat­to­ri a mem­bra­na, i pro­ces­si SHA­RON o HE­MI­NIFF se­gui­ti dal­l’A­NAM­MOX, il pro­ces­so CANON, il pro­ces­so OLAND.
Altro trat­ta­men­to di tipo bio­lo­g­i­co è la fi­to­de­pu­ra­zio­ne, rea­liz­za­bi­le at­tra­ver­so si­ste­mi quali le zone umide ar­ti­fi­cia­li o il la­gu­nag­gio con alghe o len­tic­chie d’ac­qua: men­tre in que­st’ul­ti­mo caso l’a­zo­to viene lar­ga­men­te con­cen­tra­to nella bio­mas­sa ve­ge­ta­le, nelle zone umide ar­ti­fi­cia­li si svi­lup­pa una si­ner­gia tra pian­te, che ac­cu­mu­la­no una parte del­l’a­zo­to, e mi­cror­ga­ni­smi, che svol­go­no azio­ne di ni­tro-de­ni­tri­fi­ca­zio­ne, oltre al­l’ad­sor­bi­men­to di azoto sul sub­stra­to po­ro­so di cre­sci­ta delle pian­te. Le zone umide ar­ti­fi­cia­li, in cui si rea­liz­za dun­que una com­bi­na­zio­ne tra ri­mo­zio­ne e re­cu­pe­ro del­l’a­zo­to, ri­ve­sto­no un forte in­te­res­se in pro­spet­ti­va, ma come trat­ta­men­to avan­za­to da porre a valle di altri.
Per chiu­de­re que­sta pa­no­ra­mi­ca si può ri­cor­da­re il com­po­stag­gio, pro­ces­so a base bio­lo­g­i­ca che non si ri­vol­ge spe­ci­fi­ca­men­te alla ge­stio­ne del­l’a­zo­to, ma co­sti­tui­sce un’op­zio­ne ge­stio­na­le per­se­gui­bi­le, anche se ormai con dif­fi­col­tà, in quan­to la vo­la­ti­liz­za­zio­ne di in­gen­ti quan­ti­tà di azoto gas­so­so in forme non in­no­cue da un punto di vista am­bien­ta­le (prin­ci­pal­men­te NH3, ma anche NO3 e N2O) ha reso ob­bli­ga­to­rio per legge il trat­ta­men­to in am­bien­ti chiu­si, con fil­trag­gio o la­vag­gio del­l’a­ria esau­sta, con con­se­guen­ti costi in­so­ste­ni­bi­li a li­vel­lo azien­da­le.
In de­fi­ni­ti­va siamo di fron­te a un’am­pia gamma di pro­po­ste per il trat­ta­men­to degli ef­fluen­ti, ma poche al mo­men­to ri­sul­ta­no real­men­te com­pa­ti­bi­li tec­ni­ca­men­te ed eco­no­mi­ca­men­te con la real­tà delle azien­de zoo­tec­ni­che; forse la ri­cer­ca che si sta svi­lup­pan­do nel set­to­re por­te­rà a ren­de­re con­cre­ta­men­te ap­pli­ca­bi­li al­cu­ne so­lu­zio­ni in­no­va­ti­ve, ga­ran­ten­do un ven­ta­glio di op­zio­ni tra cui sce­glie­re quel­le più adat­te per il con­te­sto in cui si opera, te­nen­do pre­sen­te l’op­por­tu­ni­tà di com­bi­na­re tra loro si­ste­mi di­ver­si e la pos­si­bi­li­tà di ap­pli­ca­zio­ni a li­vel­lo con­sor­ti­le e ter­ri­to­ria­le, che pos­so­no ren­de­re fat­ti­bi­li so­lu­zio­ni in­so­ste­ni­bi­li per la sin­go­la azien­da.

Bi­blio­gra­fia
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Fran­ce­sco Teri, lau­rea­to in Scien­ze e tec­no­lo­gie agra­rie pres­so l’U­ni­ver­si­tà degli Studi di Fi­ren­ze, ha con­se­gui­to il Dot­to­ra­to di ri­cer­ca in Eco­no­mia, eco­lo­gia e tu­te­la dei si­ste­mi agri­co­li e pae­si­sti­co-am­bien­ta­li pres­so l’U­ni­ver­si­tà degli Studi di Udine. E-mail: co­ste­rel­la@​supereva.​it

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