Vermicompostaggio

Vermicompostaggio e
compost:
potenzialità e vantaggi
a confronto
1
Cristina Macci, ISE-CNR, Pisa
Centro Nazionale delle Ricerche (CNR),
Istituto per lo studio degli Ecosistemi (ISE),
Pisa
Qualità e funzionalità del suolo
Tecniche ecologiche per il recupero
di suoli stressati
Bioindicatori
per
valutare
degradazione del suolo
Bioremediation
contaminati
di
la
sedimenti
Fitodepurazone delle acque reflue
Ceccanti, G. Masciandaro : group coordinators
C. Macci, S. Doni, E. Peruzzi : researchers
R. Iannelli: Engineer at University of Pisa
Valorizzazione di residui organici
(parte organica RSU, residui della
spremitura
delle
olive,
fanghi
biologici)
tramite
tecnologie
2
biologiche
Pubblicazioni
•Macci C., Masciandaro G., Ceccanti B. (2010). Vermicomposting of olive oil mill
wastewaters. Waste Management and Research. vol 28, 738-747.
•Masciandaro G., Macci C., Doni S., Ceccanti B. (2010). Use of earthworms
(Eisenia fetida) to reduce phytotoxicity and promote humification of pre-composted
olive oil mill wastewater. J. Sci. Food Agr. 90, 1879-1885
•Masciandaro G., Bianchi V., Macci C., Doni S., Ceccanti B., Iannelli R. (2010).
Potential of on-site vermicomposting of sewage sludge in soil quality improvement.
Desalination and Water Treatment, 23, 123-128.
•Grazia Masciandaro, Veronica Bianchi, Cristina Macci, Eleonora Peruzzi, Serena
Doni, Brunello Ceccanti, Renato Iannelli (2010). Ecological and Agronomical
Perspectives of Vermicompost Utilization in Mediterranean Agro-ecosystems.
Dynamic Soil, Dynamic Plant 4: 76-82
•Masciandaro G., Ceccanti B., Ronchi V. and Bauer C. (2000). Kinetic parameters
of dehydrogenase in the assessment of the response of soil to vermicompost and
inorganic fertilisers. Biology and Fertility of Soils, 32, 479-483.
•Masciandaro G., Ceccanti B. and Garcia C. (2000). “In situ” vermicomposting of
biological sludges and impacts on soil quality. Soil Biology & Biochemistry, 32,
3
1015-1024.
•Benitez E., Nogales R., Elvira C., Masciandaro G. and Ceccanti B. (1999).
Enzyme and Earthworm activities during vermicomposting of carbaryl treated
sewage sludge. Journal of Environmental Quality, vol. 28, No. 4, 1099-1104.
•Ceccanti B. and Masciandaro G. (1999). Researchers study vermicomposting
of municipal and papermill sludges. Biocycle, vol. 40, No. 6, pag. 71-72.
•Masciandaro G., Ceccanti B. e Garcia C. (1997). Soil agro-ecological
management: fertirrigation and vermicompost treatments. Bioresource
Technology, 59, 199-206
•Masciandaro G., Macci C., Doni S. Peruzzi E., Bianchi V., Iannelli R., Ceccanti
B. (2010). Ecological perspectives of vermicompost utilization in Mediterranean
agro-ecosystems.
4
Tecniche biologiche di
stabilizzazione della
sostanza organica
• Compostaggio:
processo bio-ossidativo controllato, ad opera di
microrganismi, richiedente substrati organici
eterogenei solidi
• Vermicompostaggio:
processo di stabilizzazione del materiale
organico mediante bio-ossidazione ad opera
dei lombrichi e dei microrganismi aerobi e
anaerobi facoltativi presenti nel tratto intestinale
dei lombrichi
5
Perché il compost/vermicompost
1. Una valida soluzione per il recupero e la
valorizzazione dei residui di natura organica
(RSU, attività agro-industriali, rifiuti di origine
animale, vegetale 152/2006 s.m.i, 75/2010)
2. Permette di ottenere un prodotto stabile e
sicuro in termini di fitotossicità che libera i
nutrienti (i.e. azoto organico) in modo graduale,
equilibrato
e
costante,
evitando
contemporaneamente, i pericoli di dilavamento
ed inquinamento delle falde acquifere
3. Permette di ottenere un ammendante compostato di ottima qualità,
prezioso per l’impiego agronomico soprattutto in terreni a basso tenore di
sostanza organica, con conseguente aumento della fertilità e miglioramento
delle caratteristiche fisiche del terreno
conviene all’ambiente
conviene al nostro terreno
6
conviene all’economia
Funzioni della sostanza organica
La sostanza organica nel terreno, pur
rappresentando una percentuale molto bassa (24% in peso del suolo), costituisce l’elemento
fondamentale della fertilità agronomica, cioè la
migliore condizione per ospitare la vita vegetale.
E’ costituita da residui di piante (es. foglie e rami
secchi), animali, microorganismi e dai loro
prodotti di trasformazione.
La sostanza organica, se ben umificata,
contribuisce al miglioramento delle proprietà
biologiche, fisiche e chimiche di un terreno.
7
Sostanza organica
Sostanze non umiche: costituite da
molecole ben conosciute come
aminoacidi, carboidrati e lipidi,
rappresentano la componente labile e
quindi più prontamente metabolizzabile
dai microrganismi
Sostanza organica
Sostanze umiche: costituite da
molecole ad alto peso molecolare, di
natura polifenolica e policarbossilica.
Rappresentano la componente più
stabile della sostanza organica. Sono
formate da tre componenti: Acidi
umici, Acidi fulvici, Umina
La sostanza organica è la vera e propria energia del
terreno
8
Compost/Vermicompost

Residui vegetali e di lavorazione agricole
(sanse borlande, stocchi, colletti...)

Sottoprodotti lavorazione del legno

Scarti alimentari domestici e da produzioni
agro-industriali

Scarti organici da rifiuti solidi urbani
indifferenziati (RSU)

Deiezioni animali (letami e liquami)

Fanghi di depurazione
9
Compostaggio
• Processo aerobico di
decomposizione
biologica della sostanza
organica
• Condizioni controllate
• Prodotto
biologicamente stabile
• Elevato grado di
evoluzione della
sostanza organica
• Microrganismi
10
Processo compostaggio
• Degradazione della
sostanza organica più
fermentescibile
(sostanze a struttura semplice quali
zuccheri, acidi, amino-acidi, ecc.)
• Fase 1:
Mineralizzazione
(o biossidazione)
• Attività microbica
produzione di calore CO2, H2O
• Igienizzazione (60 - 70°C)
• Prodotto organico
parzialmente trasformato
e stabilizzato
11
Processo compostaggio
• Fase 2: Umificazione
(o maturazione)
• Condizioni meno ossidative
anche se sempre aerobiche
• Formazione delle sostanze
umiche
• Degradazione dei composti
fitotossici
12
Un’alternativa:
Vermicompostaggio
Processo di stabilizzazione del materiale
organico mediante bio-ossidazione ad
opera dei lombrichi e dei microrganismi
aerobi e anaerobi facoltativi presenti nel
tratto intestinale dei lombrichi che converte
la biomassa organica in un composto di più
fine pezzatura, omogeneo, umificato e
microbiologicamente attivo (compostaggio
a freddo)
Il lombrico e la microflora del suo apparato digerente degradano
qualsiasi materiale organico in decomposizione riducendone il volume
del 40-50% in circa 3-4 mesi in condizioni ottimali di vita (consumano
cibo ogni giorno pari a metà del loro peso). Il prodotto finale della
degradazione é chiamato casting, humus da lombrico o
vermicompost.
Azione dei lombrichi
•Rivoltamento e aerazione del substrato
organico in decomposizione
•Formazione di gallerie
•Rilascio di proteine enzimatiche per la
degradazione dei composti organici
•Mineralizzazione della materia organica
mediante un processo combinato aerobicoanaerobico
•Arricchimento di sostanze metaboliche
•Stimolazione dei microrganismi
•Monitoraggio continuo della tossicità del
materiale
Microrganismi
e Enzimi
Casting o humus da lombrico
15
Vermicompost
E’ un ammendante organico ricco di
elementi nutritivi prontamente disponibili
definito anche “Black Gold” per i suoi
preziosi e duraturi effetti sulla crescita delle
piante e sulla struttura del terreno.
Ricchezza della microflora batterica e
fungina, sia a livello quantitativo che di
diversità biologica
Elevato contenuto in enzimi ed ormoni:
effetto positivo sulla crescita delle piante
Capacità di aumentare fino al 50% la sostanza organica nel terreno
L’humus di lombrico inoltre rende migliore la
struttura del terreno ed è in grado di
aumentare notevolmente (fino a 20 volte) la
capacità di trattenere l’umidità, diminuendo
così la richiesta di acqua della pianta!
16
Clitello
Eisenia fetida
lombrico rosso,
lombrico da compost,
lombrico da letame
Anellide appartenente alla sottoclasse
oligocheta
Ermafroditi insufficienti.
Possono riprodursi asessualmente
rigenerando le parti mancanti nel caso in
Cocoons:uovo fecondato
cui il corpo venga spezzato in varie parti.
3-6 settimane dopo essere depositato: 1-7 lombrichi
Entro 6 settimane dalla schiusa i lombrichi sono in grado di riprodursi
17
Eisenia fetida
Specie più adatta al processo di
vermicompostaggio
Prolificità
voracità
adattamento range di temperature ampio
Condizioni di sopravvivenza
pH 6-8
Umidità 50-70%
Temperatura 15-30°C
Sofferenza
Altrimenti in
condizioni critiche
Fattori limitanti
per la crescita
della popolazione
sono fonte di cibo,
temperatura, pH,
umidità, rapporto
C/N
Studio Vigo
18
Eisenia foetida
Fenologia
Diapausa: I lombrichi, dopo aver
svuotato il tubo digerente si
appallottolano su sé stessi. In tale
periodo di drastica riduzione delle
attività individuali, i lombrichi perdono
peso ma non si disidratano
• Quiescenza: i lombrichi si ammasso in gruppi compatti, subendo
una forte riduzione del contenuto idrico corporeo, ed è riconducibile
a tre differenti tipi di situazioni ambientali :
• Abbassamento della temperatura anche a 2-4°C
• Disidratazione
• Tossicità
19
Eisenia fetida
Resistente contaminazione inorganica,
(efficienti accumulatori di metalli),
mentre sono fortemente sensibili
all'azione di numerosi tipi di pesticidi.
indicatori biologici
“Nella storia del mondo i vermi
hanno svolto un ruolo più importante
di quanto molti possano di primo
acchito supporre”
(Charles Darwin 1881)
20
Perché il vermicompostaggio
VANTAGGI
Bassi costi
Tempi più brevi (3-6 mesi)
SVANTAGGI
Assicurare un periodo di
adattamento dei lombrichi
 Garantire le condizioni per
la sopravvivenza dei lombrichi
Maggiori spazi
Necessità di allontanare
lombrichi
Non necessita di
rivoltamento meccanico
Non necessita
dell’intervento dell’uomo
Fornisce un prodotto
inodore, umificato,
stabilizzato, ricco di nutrienti,
enzimi e sostanze ad azione
21
fito-ormonale
Vermicompostiere
22
23
Casi studio:
 Processi di vermicompostaggio
 Applicazione al suolo del
vermicompost
Compostaggio e vermicompostaggio delle acque di vegetazione e
sansa:
1.Confronto delle 2 tecnologie biologiche in esperimenti di laboratorio
2.Trasferimento della miglior tecnologia in esperimento pilota di campo e
applicazione del prodotto in agricoltura
Vermicompostaggio di fanghi civili (aerobi) e di cartiera (anaerobi):
1. Fattibilità del vermicompostaggio
2. Applicazione del vermicompost al suolo
24
Compostaggio e vermicompostaggio
delle acque di vegetazione e della
sansa
1.Confronto delle 2 tecnologie biologiche in
esperimenti di laboratorio
25
Acque di Vegetazione (AV) e Sansa
Prodotte ogni anno in gran quantità durante la
campagna olearia (In Italia circa 2 milioni di
tonnellate per anno), quindi in un periodo di
tempo molto ristretto (n°574/96)
AV
 Maleodoranti
 pH acido
 Elevato contenuto in
sostanza organica, acidi
grassi volatili e polifenoli
 Potere antimicrobico e
azione fitotossica
Sansa
Elevato contenuto in sostanza
umiche e polifenoli
Azione fitotossica nei
confronti della germinazione e
della crescita delle piante
Tecniche di stabilizzazione della sostanza organica:
Compostaggio e Vermicompostaggio
26
AV fatte assorbire su
paglia e trucioli (per 7 giorni)
compost
Introdotti
30 lombrichi
Sansa
Introdotti
20 lombrichi
compost
21 giorni
vermicompost
compost
vermicompost
compost
65 giorni*
vermicompost
110 giorni
vermicompost
compost
110 giorni
vermicompost
Schema riassuntivo dell’esperimento
compost
27
(*dopo 65 giorni al vermicompost con la sansa è stato aggiunto del compost con le A.V.)
Analisi effettuate
Parametri chimici : • pH; • Conducibilità; •
Azoto ammoniacale; • Azoto totale; •
Carbonio totale; • Carbonio idrosolubile; •
Carbonio estraibile extracellulare; • Carbonio
estraibile totale; • Acidi umici e acidi fulvici; •
Fenoli; • Fosforo totale
Parametri biochimici : • Deidrogenasi; • bglucosidasi; • Fosfatasi; • Proteasi-BAA; • Ureasi
Per valutare il livello di maturità del compost e del
vermicompost. L’evoluzione del processo di degradazione e
stabilizzazione della sostanza organica
Parametri biologici : • Analisi della biomassa dei lombrichi; • Test di
germinazione
28
Definizione di enzima
Gli enzimi sono proteine che consentono
alle reazioni di procedere ad una
maggiore velocità riducendo l’energia di
attivazione della reazione:
 Gli enzimi possono essere presenti come:
 Enzimi liberi (Esoenzimi)
Tipi di enzimi
 Enzimi citoplasmatici o periplasmatici
(Endoenzimi)
 Enzimi costitutivi
Usati frequentemente nelle cellule – sempre presenti
 Enzimi inducibili
Presenti nel codice genetico– sintetizzati solo quando
necessario
 Sono i catalizzatori biologici di molte reazioni metaboliche e
sono parte integrante del ciclo dei principali nutrienti
Enzimi idrolitici
ed il ciclo degli elementi
Enzima
Substrato
cellulosa
b-glucosidasi
Fosfatasi
Esteri fosforici
Ureasi
urea
Proteasi
proteine
La diversità funzionale dipende da
molteplici reazioni metaboliche e
interazioni microbiche, pertanto è
necessario determinare
simultaneamente molteplici attività per
un adeguato monitoraggio.
Ciclo
C
P
N
Contemporaneamente alla
determinazione dell’attività enzimatica
risulta significativo valutare anche
indici biologici aspecifici come L’ATP,
la RESPIRAZIONE MICROBICA e
l’ATTIVITA’ OSSIDO-REDUTTASICA
TOTALE
30
Attività deidrogenasica
La deidrogenasi è un enzima chiave della
respirazione microbica ed ha un ruolo importante
nella produzione di energia per i microorganismi
R-H2 + NAD+  NADH + R + H+
NADH Deidrogenasi
Catalizza l’ossidazione
dei composti organici
con separazione di
due atomi di idrogeno
che sono trasferiti alla
molecola di NAD+
L’ attività di questo enzima è direttamente proporzionale
all’attività e alla quantità di microorganismi non fotosintetici
del suolo.
b-glucosidasi
Mineralizzazione del carbonio e
sequestro del carbonio/condensazione:
L’enzima b-glucosidasi catalizza lo step finale
limitante della degradazione della cellulosa
CH2OH
CH2OH
CH2OH
O
O
O
OH
O
B-glucosidasi
OH
OH
OH
H2O
2
OH
OH
OH
OH
Cellobiosio
Fosfatasi
R-O-PO32- + H2O
OH
OH
bD-glucosio
R-O-H + HO-PO32-
• Enzima extracellulare o periplasmatico
• Prodotto da quasi tutti gli organismi
• Responsabile del rilascio di fosfato inorganico solubile a partire dalle molecole
organiche con produzione di energia (catalizza idrolisi di esteri fosforici)
Il fosforo (P) è essenziale per il metabolismo e la crescita delle piante e viene32
catturato dalle radici solo nella forma inorganica
Proteasi giocano un ruolo importante
nel turnover dell’azoto (N) Catalizzano l’idrolisi
delle proteine in peptidi e di questi in amminoacidi
Sono principalmente extracellulari, infatti l’attacco
idrolitico di composti ad alto peso molecolare
avviene all’esterno della cellula microbica con
produzione di piccoli peptidi e amminoacidi che
vengono assorbiti dai microorganismi
enzima
proteasi-BAA
proteina
peptide
monomero (amminoacido)
Ureasi
O
Enzima extracellulare prodotto dai
microrganismi.
Catalizza
l’idrolisi
dell’urea ad ammoniaca ed anidride
carbonica
Ureasi
NH2CNH2
H2O
CO2 + 2NH3
33
RISULTATI
34
Test di germinazione
35
Test di germinazione
AV tal quali (al 100%, al 75%, al 50% e al
25%) e sugli estratti acquosi (1:10) dei
campioni di compost e vermicompost
prelevati alla fine dei processi
250
AV 100%
AV 75%
200
letale
AV 50%
150
AV 25%
IG %
AVC
100
AVVC
SC
50
SVC
0
24
48
ore
72
36
Numero e peso dei lombrichi:
monitoraggio continuo
SVC
numero lombrichi
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
300
250
numero
numero
AVVC
numero lombrichi
200
150
100
50
0
0
10
20
30
40
50
60
70
0
10
20
giorni
40
50
60
70
giorni
AVVC
peso lombrichi
SVC
peso lombrichi
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
12
10
grammi
grammi
30
8
6
4
2
0
0
10
20
30
40
giorni
50
60
70
0
10
20
30
40
giorni
50
60
70
37
•Azoto
•Carbonio
L’attività del lombrico si nota dal confronto fra
il compost e il vermicompost, in cui si rilevano
concentrazioni maggiori di nutrienti azotati
(Azoto totale N-tot, ammoniaca-NH3)
AVC
N-NH3
mg/g
C-totale
g/kg
C-idros.
g/kg
N
g/kg
N-NH3
mg/g
C-totale
g/kg
C-idros.
gk/g
0
13.2 0.2 627 48
379 2
27.9 2.1
13.2 0.2
627 48
379 2
27.9 2.1
110
14.1 48 514 26
280 2
17.3 1.1
19.8 0.1
970 51
244 23
35.2 12.7
Giorni
N
g/kg
AVVC
SC
C-totale
g/kg
C-idros.
g/kg
N
g/kg
N-NH3
mg/g
C-totale
g/kg
C-idros.
g/kg
0
23.1 0.3 76.9 46 421 36
7.3 1.3
23.1 0.3
76.9 54
421 36
7.31.3
110
20.6 0.1 189 2.7 454 26
4.22.4
20.1 0.1
353 1.1
414 4
7.3 5.8
Giorni
N
g/kg
N-NH3
mg/g
SVC
38
Carbonio estraibile totale, acidi fulvici e acidi umici
SC
C-estraibile, acidi fulvici, acidi umici
100000
25000
80000
20000
60000
15000
mg/g
mg/g
AVC
C-estraibile, acidi fulvici e acidi umici
40000
20000
10000
5000
0
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120
giorni
giorni
AVVC
C-estraibile, acidi fulvici, acidi umici
SVC
C-estraibile, acidi fulvici, acidi umici
100000
60000
mg/g
mg/g
80000
40000
20000
0
0
20
40
60
80
100
120
giorni
C-estr. tot.
Ac. fulvici
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120
giorni
Ac. umici
Attività enzimatiche analizzate:
Attività ossidoreduttasica:
• Deidrogenasi
Attività idrolasica:
• b-glucosidasi
• Fosfatasi
• Proteasi
• Ureasi
40
Deidrogenasi e carbonio idrosolubile
AVC
Deidrogenasi e C-idrosolubile
140
120
100
80
60
40
20
0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120
SC
Deidrogenasi e C-idrosolubile
250
200
150
100
50
0
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120
giorni
giorni
AVVC
Deidrogenasi e C-idrosolubile
140
120
100
80
60
40
20
0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120
SVC
Deidrogenasi e C-idrosolubile
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120
giorni
giorni
41
Deidrogenasi (mgINTF/g*h)
C-idrosolubile (%)
Deidr/C-idros
b-glucosidasi, fosfatasi, proteasi e ureasi
5000
10000
4000
8000
3000
6000
2000
4000
1000
2000
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120
giorni
giorni
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
SVC
Enzimi totali
12000
8000
6000
4000
2000
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120
Attività
10000
Attività
Attività
AVVC
Enzimi totali
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
10000
8000
6000
4000
2000
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120
giorni
giorni
b-glucosidasi
Fosfatasi
Proteasi
Ureasi
42
Attività
0
Attività
12000
Attività
Attività
6000
Attività
SC
Enzimi totali
AVC
Enzimi totali
Compost A.V.
Vermicompost A.V.
Compost sansa
Vermicompost sansa
43
Conclusioni
I residui della lavorazione delle olive
possono essere sottoposti a una forma di
stabilizzazione della sostanza organica
attraverso processi di compostaggio e
vermicompostaggio.
Si è ottenuto un prodotto con aumentata
concentrazione di azoto ammoniacale, una
maggiore quantità di carbonio idrosolubile
(soprattutto Vc e con Av), ottimale rapporto
C/N (parametri rientrano nella normativa).
La degradazione della sostanza organica può essere studiata
attraverso l’evoluzione delle attività enzimatiche legate alla
biomassa microbica (alti valori iniziali e poi stabilizzazione)
Il test di germinazione ha evidenziato che prodotti fitotossici come
le A.V., dopo processi di compostaggio e vermicompostaggio
perdono la tossicità e anzi sono in grado di stimolare la
germinazione e la crescita delle piante.
Compostaggio e vermicompostaggio
delle acque di vegetazione e della
sansa
2.Trasferimento della miglior tecnologia in
esperimento pilota di campo e applicazione
del prodotto in agricoltura
46
Obiettivo della
sperimentazione
Confrontare gli effetti sulla biomassa vegetale
e sulla qualità del suolo del
VERMICOMPOST ottenuto da AV con quelli
derivanti da un COMPOST convenzionale
preparato dalla frazione organica RSU
47
progetto di collaborazione tra l’ISTITUTO PER LO STUDIO DEGLI ECOSISTEMI (CNR Pisa) e il COMUNE
DI SAN GIULIANO TERME (Pisa) per il RECUPERO-RICICLO DELLE ACQUE DI VEGETAZIONE
Vermicompost AV
AV 1 mese di stoccaggio in
vasche (n°574/1996)
Assorbimento AV su materiale lignocellulosico (1:1 v/v)
Aggiunta di lombrichi 5kg m3
Eisenia fetida
3 Settimane
Processo di vermicopostaggio condotto
per 6 mesi
48
Vermicompost
Parametri
Vermicompost
Compost
7,7±0,4
7,7±0,5
CE (mS/cm)
0,76±0,10
0,44±0,08
N totale (%)
1,5±0,003
1,12±0,035
C organico totale (%)
29,7±0,7
25,3±0,3
Sostanza Organica (%)
51,2±1.2
43,6±0,52
C/N
19,8±2,1
22,6±0,7
2564±178
432±26
6,1±0,3
13,5±1,7
2237±30
2457±38
78314±3767
53676±3221
774±38
18536±1483
53039±3713
35140±3757
Cloruri (mg/g ss)
40±3
143±8,58
Fosfati (mg/g ss)
678±41
68±4,1
Solfati (mg/g ss)
51±3,6
276±22
N/O
0,8±0,06
1,0±0,08
B/E3
0,7±0,04
1,1±0,1
AL/AR
0,4±0,03
0,5±0,0
IG (%)
80±6,4
79±7,10
Deidrogenasi tot. (mg INTF/g ss*h)
3,8±0,21
4,5±0,07
b-glucosidasi tot. (mg PNG/g ss*h)
1087±45
183±7
Ureasi tot. (mg NH3/g ss*h)
115±10,35
88±6,16
Fosfatasi tot. (mg PNF/g ss*h )
1471±133
355±40
pH
Nitrati (mg/g ss)
Ammoniaca (mg/g ss)
C idrosolubile (mg/g ss)
C umico (mg/g ss)
Acidi Umici (mg/g ss)
Caratteristiche
degli ammendanti
Acidi Fulvici (mg/g ss)
Azienda agricola biologica Bonamici San
Giuliano Terme (Pisa)
Specie ortive:
Cichorium intybus L. var. foliosum
(cicoria verde da foglia)
Brassica oleracea L. var. botrytis
(cavolfiore,varietà pisana)
Allium porrum L.
(porro, gigante d’inverno)
Trattamenti: 225kgN/ha
• Compost Convenzionale derivante dalla frazione organica RSU 200qli/ha
• Vermicompost da AV: 150qli/ha
50
Schema di lavoro
Sperimentazione condotta in triplo
Controllo
Vermicompost
Compost
Ogni parcella 2mx1m
Dopo quattro
mesi prelievo del
terreno e della
biomassa
51
Analisi
Sulla pianta:
Biomassa
Sul terreno:
Chimici
•carbonio totale
•azoto totale
•carbonio idrosolubile
•carbonio umico
•nitrati
•ammoniaca
Biohimici
•deidrogenasi
•b-glucosidasi
•proteasi
•ureasi
•fosfatasi
Chimico-strutturali
•pirolisi-gas cromatografia
Statistica
•Analisi delle componenti principali
53
RISULTATI
54
Risultati sul terreno
C/N
Azoto Totale
0,20
20
%N
0,16
15
0,12
10
0,08
5
0,04
0
0,00
A. porrum
C. intybus
A. porrum
B. oleracea
C. intybus
Ammoniaca
Nitrati
4,0
50
mg NO3-/g s.s.
mg NH3/g s.s.
B. oleracea
3,0
2,0
1,0
40
30
20
10
0,0
0
A. porrum
C. intybus
Controllo
B. oleracea
Vermicompost
A. porrum
C. intybus
B. olreacea
Compost
55
Risultati sul terreno
Fosfatasi
400
900
320
750
mg PNF/g s.s.*h
mg PNF/g s.s.*h
b-Glucosidasi
240
160
80
600
450
300
150
0
0
A. porrum
C. intybus
B. oleracea
A. porrum
C. intybus
B. oleracea
Proteasi-BAA
Ureasi
50
60
mg NH3/g s.s.*h
mg NH 3/g s.s.*h
40
45
30
15
30
20
10
0
0
A. porrum
C. intybus
B. oleracea
A. porrum
C. intybus
B. oleracea
56
Risultati sul terreno
Analisi chimico-strutturali
Pirolisi gas-cromatografia
1,2
0,8
0,4
0
O/N
Indice di mineralizzazione
Controllo
B/E3
Indice di umificazione
vermicompost
AL/Ar
Alifatici/Aromatici
compost
57
Biomassa Fresca
7500
g PF
6000
4500
3000
1500
0
A. porrum
Controllo
C. intybus
Vermicompost
B. oleracea
Compost
58
Conclusioni
Il vermicompost da AV, pur essendo
prodotto da una matrice ad elevato carico
organico inquinante e con proprietà
fitotossiche, è risultato in grado, nel
periodo del ciclo produttivo delle specie
orticole utilizzate nella sperimentazione,
di migliorare la qualità e la fertilità del
suolo (aumento C, N).
Questo trattamento è risultato in grado di attivare il ciclo degli
elementi nutritivi (aumento delle attività idrolasiche) e di
stimolare la biomassa microbica (aumento dell’attività
deidrogenasica) del terreno.
Inoltre, anche dal punto di vista agronomico, il vermicompost è
risultato una valida alternativa al compost tradizionale.
59
Vermicompostaggio di
fanghi civili (aerobi) e di
cartiera (anaerobi)
1. Fattibilità del vermicompostaggio
2. Applicazione del vermicompost al suolo
60
Vermicompostaggio di
fanghi civili (aerobi) e di
cartiera (anaerobi)
1.Fattibilità del vermicompostaggio
61
Fattibilità vermicompostaggio
• Diverse miscele 1 fango aerobio (AR)
e 1 fango anaerobico (AN)
• 0% (100% AR-0% AN); 25%; 50;
100% (0%AR-100%AN)
• Lombrichi: 5Kg m3
Fango
AR 1
AN
SST %
22.7
25.6
SSV%
37.5
39.5
IG (50%)
80
64
1995-1997 Progetto di ricerca ”Esecuzione di una sperimentazione agronomica in campo con la
vermicomposta prodotta da fanghi biologici”, finanziato dalla società CODEPIANA srl (Porcari,
Lucca)
Risultati
• 100% AN: morte istantanea dei lombrichi
• 25% e 50% AN: permesso la vita dei lombrichi
per circa 20 ore
• 100% AR: favorito la vita dei lombrichi
Rivoltamento (areazione) manuale delle miscele
di fanghi ogni giorno, per 15 giorni prima di
addizionare i lombrichi (fase di pre-trattamento)
per la riduzione delle sostanze tossiche formatesi
durante il processo di anaerobiosi (digestore)
Dimensioni letto:2m x 2m x 0,25m (1 m3 miscela)
Sperimentazione per 8 mesi






perdita odore
aumento attività biologica
OM 50%
aumento sostanze umiche stabili
N 3-3.5%
P 2-2.5%
63
Fattibilità vermicompostaggio
Maggiore attività metabolica
Miscele (AN%)
0%
25 %
50 %
100 %
pH
7.2
7.6
7.2
7,5
EC (dS/m)
1.26
1.0
1.31
1.35
WSC (mg C/kg)
336
336
372
340
C umico (%)
12.8
11.6
11.0
12.0
Acidi fulvici (%)
5.9
5.7
4.8
5.7
Acidi umici (%)
6.9
5.9
6.2
6.3
TOC (%)
32.0
28.8
28.9
28.2
TN (%)
3.3
2.8
3.3
3.2
C/N (%)
9.7
10.3
8.8
8.8
250
234
412
352
Dhase
(mg INTF/kg dw h)
Vermicompostaggio di
fanghi civili (aerobi) e di
cartiera (anaerobi)
2. Applicazione del vermicompost al
suolo
65
Applicazione Vermicompost
(prova di laboratorio)
Vermicompost
pH
7.7
Cond. Elettrica
(mS/dm)
4.9
TOC (g/kg)
342
TN (g/kg)
20.2
C/N
17.1
Acidi umici
(mg C/kg)
43.2
Acidi fulvici
(mg C/kg)
DH ase
(mgINTF Kg-1h-1)
15.6
15.6
• Vermicompost (1:1:1)
2 fanghi biologici aerobi
1 fango anerobio di cartiera
– (9 mesi)
– 5 kg lombrichi/m3
– letto:10m x 2,50m x
1m circa
• Applicazione suolo
agronomico
– 4 mesi
– 40t ha-1
66
– 21x15x5 cm
Applicazione Vermicompost
Suolo A
Suolo B
pH
7.8
8.8
Cond.
Elettrica
(mS/dm)
0.20
0.18
TOC (g/kg)
11
5.8
TN (g/kg)
3.03
0.39
C/N
3.6
15
DHase
(mg INTF/kg
dw h)
1.75
0.83
Tessitura
• Applicazione 2
suoli agronomici
diversi
– Suolo A:
Vicarello
– Suolo B: Murcia
(Spagna)
• Prova di laboratorio
Argilloso
Francosabbioso
67
Parametri chimici
Carbonio organico
Azoto totale
%N
20
10
0
Suolo A
4
3
2
1
0
Suolo B
Suolo A
C/N
12
8
4
0
Suolo A
Suolo B
Carbonio idrosolubile
mg C/kg dw
%C
30
600
400
200
Suolo B
Suolo + VC
0
Suolo A
Suolo
Suolo B
68
Parametri biochimici
20
15
10
5
0
Suolo A
Suolo B
BAA-Proteasi
mg NH3/kg dw h
mg INTF/kg dw h
Deidrogenasi
25
20
15
10
5
0
Suolo A
Suolo B
mg PNF/kg dw
B-Glucosidasi
Suolo + VC
100
80
60
40
20
0
Suolo A
Suolo
Suolo B
69
Crepacciatura
Suolo
Suolo + VC
 Aumento del numero di crepe totali
 Aumento crepe con diametro 500-1000 mm
 Miglioramento delle caratteristiche fisiche del
suolo
70
Conclusioni Generali
 Il processo di vermicompostaggio
si è rivelato efficace per i residui
oleari e i fanghi di depurazione
(aerobi ed anaerobi)
 Le prove di laboratorio e in
campo
hanno
dimostrato
l’efficacia del vermicompost nel
migliorare
le
caratteristiche
chimico-fisiche, biochimiche
e
agronomiche del suolo
71