AMMOCHAR_Progetto , Biochar, GHG, ammoniaca, zootecnia

AMMOCHAR, Utilizzo del biochar per aumentare l’efficienza agronomico/ambientale dei derivati zootecnici quale alternativa alle concimazioni chimiche

AMMOCHAR Use of biochar to increase the agronomic / environmental efficiency of zootechnical derivatives as an alternative to chemical fertilizers

Comparto prevalente
Main sector

Focus area prevalente
Main focus area

Sintesi progetto
Project abstract

Durata: 24 mesi
Duration: 24 months

Responsabile del progetto
Project manager
ALBERTO TOSCA

_________Coordinatore scientifico
Scientific coordinator
CARLA SCOTTICREA-Centro di Ricerca Zootecnia e Acquacoltura Lodi.

FORAGGICOLTURA
FORAGE CROPS

FOCUS AREA 5D – Ridurre le emissioni di gas a effetto serra e di ammoniaca prodotte dall’agricoltura
FOCUS AREA 5D – Reducing greenhouse gas and ammonia emissions from agriculture


I principali obiettivi del progetto sono: i) aumentare l’efficienza agronomica dei reflui zootecnici e dei loro derivati (reflui zootecnici, digestato tal quale, separato liquido, separato solido) mediante la loro associazione con il biochar, in vista di una sostituzione parziale o integrale dei concimi azotati chimici con concimi organici anche nelle zone di zootecnia intensiva soggette alla Direttiva Nitrati; ii) incrementare la sostenibilità ambientale dei derivati zootecnici mediante l’azione mitigante del biochar nei confronti delle emissioni di gas serra e ammoniaca, delle perdite di azoto minerale per lisciviazione, della diminuzione dello stock di carbonio del suolo agrario. Il progetto si colloca nel settore foraggero-zootecnico intensivo particolarmente soggetto a criticità ambientali ed economiche, aggravate dall’attuale aumento del costo dei prodotti energetici fossili. Il progetto prevede delle azioni dimostrative che vengono trasferite – in termini di attività realizzate, di risultati conoscitivi e soluzioni tecniche innovative – ai principali destinatari (aziende del settore agro-zootecnico, associazioni di categoria, professionisti del settore) mediante il sito web di progetto, webinars di approfondimento, BotBox nelle newsletter delle piattaforme digitali selezionate (sottoprogetto informativo). Le azioni dimostrative si collocano nei due principali filoni di attività dell’azienda foraggero-zootecnica, il campo e la stalla. Per quanto riguarda il campo, il progetto intende dimostrare/verificare la potenzialità dell’associazione biochar e frazione liquida del digestato per valorizzare l’efficacia agronomica di questo concime organico avente caratteristiche tali (elevata presenza di azoto ammoniacale e ridotto contenuto di carbonio organico) da poter essere assimilato a un concime azotato di sintesi. Il campo dimostrativo prevede infatti un confronto tra quattro trattamenti di fertilizzazione (concimazione chimica annuale con ammonio solfato, con frazione liquida del digestato e con frazione liquida del digestato messa a contatto per alcune ore (caricata) prima della distribuzione con biochar da gassificazione e da pirolisi) sulle rese quantitative e qualitative (contenuto di azoto) di una rotazione mais insilato-loiessa. Inoltre, verranno monitorate le perdite per emissione di gas serra e ammoniaca, le perdite di azoto minerale per lisciviazione e l’entità dello stock di carbonio del suolo nei diversi trattamenti durante la seconda stagione produttiva del mais. Per quanto riguarda la stalla, il progetto intende verificare la potenzialità del biochar nel ridurre le emissioni di gas serra e ammoniaca nella fase di stoccaggio dei reflui e dei derivati (digestato tal quale, separato liquido, separato solido). Si prevede infatti di realizzare sei cicli di attività dimostrative della durata massima di trenta giorni, in contenitori appositi di stoccaggio di reflui zootecnici e digestato nelle sue diverse forme; in ogni ciclo saranno saggiate sei differenti modalità operative (ciascuna replicata tre volte) di trattamento dei derivati zootecnici che prevedono l’aggiunta di diversi dosaggi di biochar, tal quale o in mix con fermenti lattici, acidificanti e inibitori. Durante ogni singolo ciclo verrà effettuato il monitoraggio delle emissioni di gas serra e ammoniaca mediante analizzatore portatile e di altri parametri utili. Le potenziali ricadute attese delle attività progettuali riguardano risultati conoscitivi e soluzioni tecniche innovative nella gestione degli input fertilizzanti nell’azienda agro-zootecnica intensiva. In particolare, ci si attende di verificare l’azione positiva del biochar nella ritenzione mediante adsorbimento dell’azoto ammoniacale presente nella frazione liquida del digestato, aumentando così la sua disponibilità per le piante durante l’intero ciclo colturale e contribuendo a incrementare lo stock di azoto ammoniacale del suolo. Questo potrà consentire di stimare con maggior precisione il potenziale tasso di sostituzione dei concimi azotati di sintesi con derivati innovativi di concimi organici di origine zootecnica, tema particolarmente importante per la sostenibilità ambientale ed economica delle filiere zootecniche intensive. Sarà inoltre quantificata la riduzione delle perdite di azoto, emissive e per lisciviazione, conseguente all’associazione biochar + frazione liquida del digestato, altro aspetto determinante per l’aumento dell’efficacia del concime e per la sua sostenibilità ambientale. L’attività sullo stoccaggio dei reflui consentirà di ottenere indicazioni/informazioni sui trattamenti più promettenti in termini di riduzione delle emissioni di gas serra e ammoniaca, permettendo così di prefigurare soluzioni tecniche specifiche per diverse tipologie di stalle.	The main objectives of the project are: i) to increase the agronomic efficiency of livestock manure and its derivatives (livestock manure, digestate as it is, liquid separated, solid separated) through their association with biochar, in view of a partial replacement or integral of chemical nitrogen fertilizers with organic fertilizers also in intensive animal husbandry areas subject to the Nitrates Directive; ii) increase the environmental sustainability of livestock derivatives through the mitigating action of biochar against greenhouse gas and ammonia emissions, mineral nitrogen losses due to leaching, and the reduction of the carbon stock of agricultural soil. The project is located in the intensive forage-zootechnical sector, particularly subject to environmental and economic problems, aggravated by the current increase in the cost of fossil energy products. The project includes demonstrative actions that are transferred – in terms of activities carried out, cognitive results and innovative technical solutions – to the main recipients (companies in the agro-livestock sector, trade associations, sector professionals) through the project website, in-depth webinars, BotBox in the newsletters of the selected digital platforms (information sub-project). The demonstration actions are located in the two main lines of activity of the forage-zootechnical company, the field and the stable. As regards the field, the project intends to demonstrate / verify the potential of the association of biochar and liquid fraction of the digestate to enhance the agronomic efficacy of this organic fertilizer having such characteristics (high presence of ammonia nitrogen and reduced organic carbon content) from be able to be assimilated to a synthetic nitrogen fertilizer. The demonstration field in fact provides a comparison between four fertilization treatments (annual chemical fertilization with ammonium sulphate, with liquid fraction of the digestate and with liquid fraction of digestate put in contact for a few hours (loaded) before distribution with biochar from gasification and pyrolysis. ) on the quantitative and qualitative yields (nitrogen content) of a silage maize-silage rotation. In addition, they will be monitored 26 the losses due to the emission of greenhouse gases and ammonia, the mineral nitrogen losses due to leaching and the extent of the soil carbon stock in the various treatments during the second production season of corn. As regards the barn, the project intends to verify the potential of biochar in reducing greenhouse gas and ammonia emissions in the storage phase of wastewater and derivatives (digestate as it is, separated liquid, separated solid). In fact, it is planned to carry out six cycles of demonstration activities lasting a maximum of thirty days, in special containers for the storage of livestock waste and digestate in its various forms; in each cycle, six different operating modes (each replicated three times) for the treatment of zootechnical derivatives will be tested, involving the addition of different dosages of biochar, as it is or in a mix with lactic ferments, acidifiers and inhibitors. During each single cycle, greenhouse gas and ammonia emissions will be monitored by means of a portable analyzer and other useful parameters. The potential expected effects of the project activities concern cognitive results and innovative technical solutions in the management of fertilizer inputs in the intensive agro-livestock farm. In particular, we expect to verify the positive action of biochar in retention by adsorption of the ammonia nitrogen present in the liquid fraction of the digestate, thus increasing its availability for plants during the entire crop cycle and helping to increase the stock of soil ammonia nitrogen. This will make it possible to estimate with greater precision the potential replacement rate of synthetic nitrogen fertilizers with innovative derivatives of organic fertilizers of zootechnical origin, a particularly important issue for the environmental and economic sustainability of intensive livestock chains. The reduction of nitrogen, emission and leaching losses, resulting from the association of biochar + liquid fraction of the digestate, will also be quantified, another crucial aspect for increasing the effectiveness of the fertilizer and for its environmental sustainability. The activity on the storage of wastewater will make it possible to obtain indications / information on the most promising treatments in terms of reducing greenhouse gas and ammonia emissions, thus allowing us to envision specific technical solutions for different types of stables.

I principali obiettivi del progetto sono: i) aumentare l’efficienza agronomica dei reflui zootecnici e dei loro derivati (reflui zootecnici, digestato tal quale, separato liquido, separato solido) mediante la loro associazione con il biochar, in vista di una sostituzione parziale o integrale dei concimi azotati chimici con concimi organici anche nelle zone di zootecnia intensiva soggette alla Direttiva Nitrati; ii) incrementare la sostenibilità ambientale dei derivati zootecnici mediante l’azione mitigante del biochar nei confronti delle emissioni di gas serra e ammoniaca, delle perdite di azoto minerale per lisciviazione, della diminuzione dello stock di carbonio del suolo agrario. Il progetto si colloca nel settore foraggero-zootecnico intensivo particolarmente soggetto a criticità ambientali ed economiche, aggravate dall’attuale aumento del costo dei prodotti energetici fossili.
Il progetto prevede delle azioni dimostrative che vengono trasferite – in termini di attività realizzate, di risultati conoscitivi e soluzioni tecniche innovative – ai principali destinatari (aziende del settore agro-zootecnico, associazioni di categoria, professionisti del settore) mediante il sito web di progetto, webinars di approfondimento, BotBox nelle newsletter delle piattaforme digitali selezionate (sottoprogetto informativo).
Le azioni dimostrative si collocano nei due principali filoni di attività dell’azienda foraggero-zootecnica, il campo e la stalla. Per quanto riguarda il campo, il progetto intende dimostrare/verificare la potenzialità dell’associazione biochar e frazione liquida del digestato per valorizzare l’efficacia agronomica di questo concime organico avente caratteristiche tali (elevata presenza di azoto ammoniacale e ridotto contenuto di carbonio organico) da poter essere assimilato a un concime azotato di sintesi. Il campo dimostrativo prevede infatti un confronto tra quattro trattamenti di fertilizzazione (concimazione chimica annuale con ammonio solfato, con frazione liquida del digestato e con frazione liquida del digestato messa a contatto per alcune ore (caricata) prima della distribuzione con biochar da gassificazione e da pirolisi) sulle rese quantitative e qualitative (contenuto di azoto) di una rotazione mais insilato-loiessa. Inoltre, verranno monitorate le perdite per emissione di gas serra e ammoniaca, le perdite di azoto minerale per lisciviazione e l’entità dello stock di carbonio del suolo nei diversi trattamenti durante la seconda stagione produttiva del mais. Per quanto riguarda la stalla, il progetto intende verificare la potenzialità del biochar nel ridurre le emissioni di gas serra e ammoniaca nella fase di stoccaggio dei reflui e dei derivati (digestato tal quale, separato liquido, separato solido). Si prevede infatti di realizzare sei cicli di attività dimostrative della durata massima di trenta giorni, in contenitori appositi di stoccaggio di reflui zootecnici e digestato nelle sue diverse forme; in ogni ciclo saranno saggiate sei differenti modalità operative (ciascuna replicata tre volte) di trattamento dei derivati zootecnici che prevedono l’aggiunta di diversi dosaggi di biochar, tal quale o in mix con fermenti lattici, acidificanti e inibitori. Durante ogni singolo ciclo verrà effettuato il monitoraggio delle emissioni di gas serra e ammoniaca mediante analizzatore portatile e di altri parametri utili.
Le potenziali ricadute attese delle attività progettuali riguardano risultati conoscitivi e soluzioni tecniche innovative nella gestione degli input fertilizzanti nell’azienda agro-zootecnica intensiva. In particolare, ci si attende di verificare l’azione positiva del biochar nella ritenzione mediante adsorbimento dell’azoto ammoniacale presente nella frazione liquida del digestato, aumentando così la sua disponibilità per le piante durante l’intero ciclo colturale e contribuendo a incrementare lo stock di azoto ammoniacale del suolo. Questo potrà consentire di stimare con maggior precisione il potenziale tasso di sostituzione dei concimi azotati di sintesi con derivati innovativi di concimi organici di origine zootecnica, tema particolarmente importante per la sostenibilità ambientale ed economica delle filiere zootecniche intensive. Sarà inoltre quantificata la riduzione delle perdite di azoto, emissive e per lisciviazione, conseguente all’associazione biochar + frazione liquida del digestato, altro aspetto determinante per l’aumento dell’efficacia del concime e per la sua sostenibilità ambientale. L’attività sullo stoccaggio dei reflui consentirà di ottenere indicazioni/informazioni sui trattamenti più promettenti in termini di riduzione delle emissioni di gas serra e ammoniaca, permettendo così di prefigurare soluzioni tecniche specifiche per diverse tipologie di stalle.

The main objectives of the project are: i) to increase the agronomic efficiency of livestock manure and its derivatives (livestock manure, digestate as it is, liquid separated, solid separated) through their association with biochar, in view of a partial replacement or integral of chemical nitrogen fertilizers with organic fertilizers also in intensive animal husbandry areas subject to the Nitrates Directive; ii) increase the environmental sustainability of livestock derivatives through the mitigating action of biochar against greenhouse gas and ammonia emissions, mineral nitrogen losses due to leaching, and the reduction of the carbon stock of agricultural soil. The project is located in the intensive forage-zootechnical sector, particularly subject to environmental and economic problems, aggravated by the current increase in the cost of fossil energy products. The project includes demonstrative actions that are transferred – in terms of activities carried out, cognitive results and innovative technical solutions – to the main recipients (companies in the agro-livestock sector, trade associations, sector professionals) through the project website, in-depth webinars, BotBox in the newsletters of the selected digital platforms (information sub-project). The demonstration actions are located in the two main lines of activity of the forage-zootechnical company, the field and the stable. As regards the field, the project intends to demonstrate / verify the potential of the association of biochar and liquid fraction of the digestate to enhance the agronomic efficacy of this organic fertilizer having such characteristics (high presence of ammonia nitrogen and reduced organic carbon content) from be able to be assimilated to a synthetic nitrogen fertilizer. The demonstration field in fact provides a comparison between four fertilization treatments (annual chemical fertilization with ammonium sulphate, with liquid fraction of the digestate and with liquid fraction of digestate put in contact for a few hours (loaded) before distribution with biochar from gasification and pyrolysis. ) on the quantitative and qualitative yields (nitrogen content) of a silage maize-silage rotation. In addition, they will be monitored 26 the losses due to the emission of greenhouse gases and ammonia, the mineral nitrogen losses due to leaching and the extent of the soil carbon stock in the various treatments during the second production season of corn. As regards the barn, the project intends to verify the potential of biochar in reducing greenhouse gas and ammonia emissions in the storage phase of wastewater and derivatives (digestate as it is, separated liquid, separated solid). In fact, it is planned to carry out six cycles of demonstration activities lasting a maximum of thirty days, in special containers for the storage of livestock waste and digestate in its various forms; in each cycle, six different operating modes (each replicated three times) for the treatment of zootechnical derivatives will be tested, involving the addition of different dosages of biochar, as it is or in a mix with lactic ferments, acidifiers and inhibitors. During each single cycle, greenhouse gas and ammonia emissions will be monitored by means of a portable analyzer and other useful parameters. The potential expected effects of the project activities concern cognitive results and innovative technical solutions in the management of fertilizer inputs in the intensive agro-livestock farm. In particular, we expect to verify the positive action of biochar in retention by adsorption of the ammonia nitrogen present in the liquid fraction of the digestate, thus increasing its availability for plants during the entire crop cycle and helping to increase the stock of soil ammonia nitrogen. This will make it possible to estimate with greater precision the potential replacement rate of synthetic nitrogen fertilizers with innovative derivatives of organic fertilizers of zootechnical origin, a particularly important issue for the environmental and economic sustainability of intensive livestock chains. The reduction of nitrogen, emission and leaching losses, resulting from the association of biochar + liquid fraction of the digestate, will also be quantified, another crucial aspect for increasing the effectiveness of the fertilizer and for its environmental sustainability. The activity on the storage of wastewater will make it possible to obtain indications / information on the most promising treatments in terms of reducing greenhouse gas and ammonia emissions, thus allowing us to envision specific technical solutions for different types of stables.