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Si. BONETTA*, E. FERRETTI*, Sa. BONETTA*, F. PAROLA**, F. SCAPERROTTA**, G. FEZIA°, G. ZICARI*, E. CARRARO* * Dipartimento di Scienze dellAmbiente e della.

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1 Si. BONETTA*, E. FERRETTI*, Sa. BONETTA*, F. PAROLA**, F. SCAPERROTTA**, G. FEZIA°, G. ZICARI*, E. CARRARO* * Dipartimento di Scienze dellAmbiente e della Vita, Università del Piemonte Orientale ** Coldiretti Piemonte ° Istituto Zooprofilattico Sperimentale del Piemonte, Liguria e Valle dAosta Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011 RISCHIO IGIENICO-SANITARIO ASSOCIATO ALLIMPIEGO DEL DIGERITO IN AGRICOLTURA

2 PROGETTO FERTIBIO Seconda parte Valutazione dei rischi igienico-sanitari 1) Valutazione dei rischi igienico-sanitari - Valutazione della contaminazione microbiologica - Valutazione della contaminazione chimica da metalli pesanti stima della capacità fertilizzante 2) stima della capacità fertilizzante - Test di fitotossicità (germinazione e accrescimento) - Presenza di semi infestanti Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011 Società Cooperativa La Speranza Candiolo TO

3 BIOWASTE -Fanghi depurazione - Reflui zootecnici - Rifiuti agricoltura, industria municipali Concime organico IMPIEGO IN AGRICOLTURA RISCHI PER LA SALUTE MICROBIOLOGICO CHIMICO nitrati metalli pesanti composti organici TRATTAMENTI - compostaggio - digestione anaerobica - stoccaggio, ecc. UOMO - esposizione professionale - esposizione popolazione PIANTE ANIMALI

4 CONTAMINAZIONE DI FRUTTA E VERDURA SUPERFICIALE INTERNALIZZAZIONE COLONIZZAZIONE ENDOFITICA (moltiplicazione) Accertata per E.coli O157:H7 e Salmonella in terreni concimati con letame bovino Verdura lattuga, semi germogliati Frutta da lesioni arance, mele INUTILITA DEL LAVAGGIO E DEL TRATTAMENTO CON SANITIZZANTI Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011

5 SEM image, bar 10 μm Kroupitski et al., 2009 Appl. Environ. Microbiol, vol 75(19) Penetrazione di Salmonella in una foglia di lattuga attraverso uno stoma Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011

6 INCREMENTO DELLE EPIDEMIE/CASI DI MTA ASSOCIATE AL CONSUMO DI FRUTTA E VERDURA CRUDA Epidemia dovuta al consumo di spinaci biologici crudi 192 casi confermati di enterite 30 casi con Sindrome emolitico uremica SEU 2 morti

7 DEIEZIONI BOVINE Escherichia coli O157:H7 3-5 x 10 4 CFU/g Serbatoio principale Prevalenza 13,2% Salmonella spp x10 4 CFU/g Prevalenza 7,7% Listeria monocytogenes 3 x 10 2 CFU/g Prevalenza 29,8% Cryptosporidium parvum oocisti/g Prevalenza 5,4% RISCHIO CHIMICO Metalli pesanti (Fe, Zn, Cu, ecc.) Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011

8 Fattori limitanti/favorenti Temperatura pH competizione tra microorganismi aggregazione di m.o. a particelle solide Punti critici Mantenimento della temperatura isoterma Miscelazione Ricontaminazione del digerito IMPIANTI DI DIGESTIONE ANAEROBIA Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011

9 ABBATTIMENTO DEI PATOGENI NEGLI IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI BIOGAS STOCCAGGIO DIGESTIONE ANAEROBIA 6-15°C18-21°CMesofilo 35°CTermofilo 53°C T 90 settimaneT 90 giorniT 90 ore S. typhimurium E.coli C. perfringensNR S. aureus coliformi Enterococchi T 90 = tempo di riduzione decimale, tempo necessario per ottenere una riduzione del 90% rispetto alla concentrazione iniziale. N.R. nessuna riduzione (Tratto modificato da Colleran, 2000, Sahlstrom, 2003) Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011

10 PROGETTO FERTIBIO Metodi Metodi Risultati Risultati Conclusioni Conclusioni

11 AC A - substrati in ingresso C – frazione liquida BD B - digerito fresco D – frazione solida E E - frazione liquida (stoccata 120 gg) CAMPIONAMENTO Mesofilia 39-40°C Biomasse Letame e liquame bovino (vacche da latte) % mais di scarto e insilato di triticale e di mais 40-30% Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011 Società Cooperativa La Speranza Candiolo TO

12 Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011 MICROBIOLOGICHE (DISAV) ANALISI MICROBIOLOGICHE (DISAV) o parametri indicatori (conta mesofila, E.coli, Enterobacteriaceae, enterococchi fecali, C. perfringens, uova di elminti) o patogeni (Salmonella, Listeria monocytogenes, E.coli O157:H7, Yersinia, Campylobacter, Cryptosporidium) ANALISI CHIMICHE E CHIMICO FISICHE ANALISI CHIMICHE E CHIMICO FISICHE o analisi fisico-chimiche generali (Impresa Verde Cuneo) o Metalli (Cd, Fe, Hg, Ni, Pb, Cu, Zn) (IRIDE s.p.a.) VALUTAZIONI AGRONOMICHE ( VALUTAZIONI AGRONOMICHE (Mybasol Srl.,UPO spin-off) o test di germinazione (Lactuca sativa or Cucumis sativum, Lepidium sativum, Sorghum saccharatum) o test di accrescimento in vaso (Sorghum bicolor) o Ricerca di semi infestanti vitali

13 ANALISI MICROBIOLOGICHE parametri indicatori Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011 Normativa fertilizzanti (D.M /2009) E.coli CFU/g n=5; c=1; m=1000 CFU/g; M=5000 CFU/g M=5000 CFU/g; Reg. EU per sottoprodotti animali (Reg. EC n. 1774/2002, n. 208/2006) E. coli m = 1 000, M = CFU/g Enterococchi m = 1 000, M = CFU/g n = 5 c = 1 Uova di elminti assenti C. perfringens presente Enterococchi < 100–2 x 10 5 UFC/g * * * * * * ns ns

14 Salmonella assenza in 25 g standard per uso come fertilizzante a garanzia dellassenza di patogeni Normativa fertilizzanti (D.M /2009) Normativa fanghi depurazione (D.Lgs. 99/1992) Regolamento EU sottoprodotti animali EC n. 208/2006) Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011 ANALISI MICROBIOLOGICHE patogeni

15 Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011 mg/kg s.s. ANALISI CHIMICHE metalli

16 Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio il trattamento con il digerito incrementa la crescita - la frazione liquida è più efficace della solida TEST DI FITOTOSSICITA Test di germinazione Tossicità moderata del digerito e dei suoi derivati (Lactuca sativa or Cucumis sativum, Lepidium sativum, Sorghum saccharatum) Tossicità moderata del digerito e dei suoi derivati (Lactuca sativa or Cucumis sativum, Lepidium sativum, Sorghum saccharatum) Test di accrescimento in vaso (Sorghum bicolor)

17 RICERCA DI SEMI VITALI Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011

18 RISCHIO IGIENICO-SANITARIO Valutazione effettuata digerito derivante dalla co-digestione di refluo zootecnico bovino e biomasse vegetali RISCHIO MICROBIOLOGICO NEL DIGESTATO riduzione della contaminazione microbica rispetto al liquame in ingresso, ma non può essere esclusa la presenza di microrganismi patogeni; indicatori di contaminazione: superamento dei limiti previsti dal Regolamento EU sottoprodotti animali per Enterococchi CONCLUSIONE - FERTIBIO patogeni: presenza di Salmonella e L. monocitogenes nel digerito e derivati. Superamento dei limiti previsti nella Normativa fertilizzanti, fanghi e Regolamento EU sottoprodotti animali Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011

19 La qualità del digerito prodotto da un impianto di biogas non può essere peggiore di quella dei substrati in ingresso (EFSA, 2007) sorgente e qualità dei subsrati in ingresso era costante la proporzione tra i substrati è stata mantenuta Nessun incremento di rischio patogeno per luomo Considerando il tradizionale impiego in agricoltura dei reflui zootecnici, luso del digerito derivante dalla co-digestione non può introdurre nuove vie di trasmissione di microorganismi patogeni Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011 FERTIBIO

20 Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011 CONSIDERAZIONI GENERALI Mantenere COSTANZA di alimentazione e proporzione tra le biomasse in ingresso Mantenere sempre un periodo sufficientemente lungo di STOCCAGGIO del digerito per avere ulteriori garanzie (CCP) Operare in condizioni di autocontrollo con GMP e CCP (es. temperatura, miscelazione) Variabilità quali-quantitativa della contaminazione microbiologica delle biomasse in ingresso agli impianti di digestione anaerobica

21 RISCHIO CHIMICO CAPACITÀ FERTILIZZANTE Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011 Per la contaminazione da metalli il digerito rientra sostanzialmente nelle caratteristiche richieste per il compost. il digerito ha presentato caratteristiche chimiche assimilabili a quelle di un liquame il test di accrescimento in vaso attesta la capacità fertilizzante dei campioni di digerito fresco e/o stoccato e della frazione liquida e/o stoccata.

22 RISULTATI PROGETTO FERTIBIO RISCHIO IGIENICO SANITARIO DIGERITO STOCCATO LETAME/LIQUAME STOCCATO =migliore Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011 PROPRIETAFERTILIZZANTI

23 Grazie per lattenzione! Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011

24 Acronimo: FERTIBIO CARATTERIZZAZIONE AGRONOMICA ED IGIENICO-SANITARIA DEL DIGESTATO DERIVANTE DALLA CO-DIGESTIONE DI REFLUI ZOOTECNICI E PRODOTTI E SOTTO-PRODOTTI AGRICOLI PER LA PRODUZIONE DI BIOGASCARATTERIZZAZIONE AGRONOMICA ED IGIENICO-SANITARIA DEL DIGESTATO DERIVANTE DALLA CO-DIGESTIONE DI REFLUI ZOOTECNICI E PRODOTTI E SOTTO-PRODOTTI AGRICOLI PER LA PRODUZIONE DI BIOGAS Partners: Impresa Verde Cuneo, DISAV-Università del Piemonte Orientale OBIETTIVI: valutare i rischi igienico-sanitari 1) valutare i rischi igienico-sanitari - microbiologici (presenza di patogeni), - chimici (presenza di metalli pesanti), - agronomico (presenza di vegetali indesiderati, fattori inibenti o promuoventi la crescita) stimare la capacità fertilizzante 2) stimare la capacità fertilizzante e/o ammendante del digerito e dei suoi derivati (frazione solida e liquida ottenute dopo separazione). Collaborazioni: DEIAFA, Università di Torino, IZS (Al) Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011

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