Eutrofizzazione della Sacca di Goro: cause, effetti e possibile utilizzo delle biomasse macroalgaliPierluigi Viaroli & Mariachiara NaldiDipartimento di Scienze AmbientaliUniversità di Parma

anno

90 91 92 93 94 95 96 97 98

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La crescita di Ulva è in relazione con la disponibilità di azoto

Ulvaazoto

1991 1992

19971994

fioriture macroalgali nella tarda primaveraUlva Gracilaria

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La decomposizione delle biomasse macroalgali causa anossia

Le crisi distrofiche (1992)

Bt (g m-2)

x = giorni

Giorni dal 01.01.1997

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ecco

Quando e come raccogliere le alghe

tasso di crescita medio = 3% per giorno

+ 3 g m-2

+ 15 g m-2

Raccolta delle macroalghe:cosa fare con le biomasse?• discarica• fertilizzante• carta “verde” • biocarburanti• biogas

http://www.biogas-info.co.uk

Il progetto SEA-R: Digestione Anaerobica e produzione di biogas

Componenti Formula ConcentrazioneMetano CH4 50-75% vol.

Biossido di carbonio CO2 25-45% vol.

Vapore acqueo H2O 2-7% vol.

Ossigeno O2 <2% vol.

Azoto N2 <2% vol.

Ammoniaca NH3 <1% vol.

Idrogeno H2 <1% vol.

Acido solfidrico H2S 0.02-2 % vol.

Composizione media del biogas

Composizione di Ulva spp.

Ulva sp. U. clathrata U. lactuca U. lactuca U. rotundata

Proteine (% dw) 10-17 20-26 8.5 6.67 2-4

Lipidi (% dw) 1.8-3.5 2-3.5 7.9 12 -

Fibre totali (% dw) - 25-41 54 - -

Ceneri (% dw) 17-35 27-49 19-20 - -

Solidi volatili (% dw) 65-83 51-73 80-81

Zuccheri (% dw) 41-61 19-24 10-11 22 8-28

di cui:

Ramnosio 36-41% 34-40% - - -

Acidi uronici 19-21% 26-28% - - -

Xylosio 7-9% 10-13% - - -

Glucosio 10-16% 9-15% - - -

Galattosio 3-4% 5-8% - - -

Zolfo (% dw) 3-4 1-2 - - 1-3

%C %N %P % ceneri Fe (µg/g)

Mn (µg/g)

Cu (µg/g)

Zn (µg/g)

Cr (µg/g)

Ni (µg/g)

Pb (µg/g)

Cd (µg/g)

Ulva min 21.15 1.50 0.08 14.59 268 40 0.06 15.40 0.64 3.89 0.40 0.06 max 36.00 5.05 0.43 45.85 7026 4541 23.66 269.20 27.80 27.90 13.00 0.62 mediana 30.25 3.22 0.19 23.16 963 426 3.91 70.60 3.50 14.60 3.50 0.12 media 29.61 3.17 0.21 24.37 1479 681 6.96 92.83 5.76 14.31 3.84 0.17 d.s. 3.18 0.66 0.08 5.71 1524 862 7.96 68.01 6.26 6.18 3.37 0.16 n 97 108 109 109 34 34 20 32 22 22 21 10 Gracilaria min 26.58 2.85 0.09 17.60 204 49 4.42 29.30 0.51 3.34 0.20 n.r. max 34.39 4.51 0.43 41.80 3497 14384 17.30 185.70 10.80 29.30 13.00 n.r. mediana 30.75 3.34 0.26 25.73 1295 3996 9.48 52.80 2.70 12.28 8.50 n.r. media 30.57 3.57 0.25 26.86 1536 3745 9.42 65.05 3.75 13.88 7.27 n.r. d.s. 1.96 0.50 0.08 6.66 923 3326 3.87 40.31 2.71 6.51 4.81 n 27 27 32 21 21 21 21 21 21 21 18

Valori minimi, massimi, mediani e medi del contenuto di carbonio, azoto, fosforo, ceneri e di alcuni metalli in campioni di Ulva e Gracilaria raccolti in Sacca di Goro dal 1991 al 1997. Tutti valori sono espressi come % o µg/g di sostanza secca. d.s. = deviazione standard; n = numero di campioni analizzati; n.r. = non rilevabile

RACCOLTA MACROALGHE NELLA SACCA DI GORO Anno Quantità (tonnellate di

biomassa f resca) Ente che ha eff ettuato la raccolta

1990 non conosciuta Soc. Castalia per conto del commissario ad acta per l’Adriatico

1991 1.100 Consorzio Pescatori di Goro

1997 3.200 Consorzio gestione Sacca di Goro

1998 12.000 Consorzio gestione Sacca di Goro

1999 4.500 Consorzio gestione Sacca di Goro

2000 non conosciuta Provincia di Ferrara

2001 3.000 Provincia di Ferrara

2002 nessuna raccolta

2003 nessuna raccolta

2004 500 Provincia di Ferrara

2005 6.000 Provincia di Ferrara

2006 1.650 Provincia di Ferrara 2007 6.000 Provincia di Ferrara 2008 5.000 Provincia di Ferrara 2009 4.000 Provincia di Ferrara 2010 3.000 Provincia di Ferrara

Braun R., Weiland P., Wellinger A., 2010. Biogas from energy crop digestion. IEA Bioenergyhttp://www.iea-biogas.net/_download/publi-task37/energycrop_def_Low_Res.pdf

Produzione di metano da digestione di biomasse vegetali:

Cereali: 150 – 650 m3 CH4 per t di solidi volatili

Ulva: 160 – 270 m3 CH4 per t di solidi volatili

Gracilaria: 280 – 400 m3 CH4 per t di solidi volatili

10.000 t di biomassa secca con 80% solido volatileUlva: 1.3-2.2 Mm3 CH4 Gracilaria: 2.2-3.2 Mm3 CH4

Raccolto media degli ultimi 10 anni: ca. 1000 t (maggio-giugno)

Prospettive:• Tassi di crescita elevati• Buon contenuto di polisaccaridi• Non sottraggono superficie agricola e non necessitano di

acqua dolce (nessuna competizione con la produzione agricola)

• Possibilità di crescita in impianti di acquacoltura integrata (Integrated Multi-Trophic Aquaculture) o di trattamento di acque reflue di impianti di itticoltura

• Le macroalgae potrebbero essere “coltivate” in acque costiere e di transizione, che ricevono elevati input di nutrienti, come “filtri” naturali che rimuovono l’eccesso di nutrienti dall’acqua; la biomassa algale potrebbe quindi essere raccolta ed utilizzata nella digestione anarobica invece di essere conferita in discarica

Problemi• La disponibilità di biomassa non è costante durante l’anno, ma si

concentra in periodi brevi (due o tre mesi): sebbene le macroalghe siano presenti tutto l’anno, la raccolta meccanica non è conveniente sotto una certa soglia di biomassa

• Elevato contenuto di acqua dei talli macroalgali (circa 85-90% del peso fresco)

• Elevato contenuto di ceneri dei talli macroalgali (20-50 % del peso secco), costituite da metalli, in particolare metalli alcalini quali Na e K

• Elevato contenuto di zolfo (formazione di solfuro di idrogeno H2S)• I pre-trattamenti necessari per aumentare la resa della digestione ed

evitare i problemi al digestore (risciacquo con acqua dolce per eliminare sale e sabbia, essicamento per ridurre il contenuto di acqua, frammentazione e/o macerazione) incrementano significativamente i costi di produzione