Emissioni dai fertilizzanti organici: metano, N₂O e ammoniaca e modi per ridurle

I fertilizzanti organici – liquame, colaticcio e letame – sono fonte di tre gas rilevanti per il clima e per l’ambiente: metano (CH₄), protossido di azoto (N₂O) e ammoniaca (NH₃). Il metano si forma soprattutto durante lo stoccaggio in condizioni anaerobiche, l’N₂O – in seguito alle trasformazioni dell’azoto (nitrificazione e denitrificazione) nei depositi, sui cumuli e nel suolo dopo l’applicazione, mentre l’ammoniaca si volatilizza dalla superficie dei serbatoi, dei campi e dei ricoveri per animali e contribuisce indirettamente alle emissioni di N₂O. L’entità delle emissioni dipende da temperatura, tempo di stoccaggio, composizione del mangime e tecnica di applicazione, per cui gli stessi animali possono causare emissioni molto diverse in aziende diverse.

Metano dallo stoccaggio

Nel liquame in serbatoio o nelle lagune i batteri metanigeni degradano la sostanza organica facilmente assimilabile. La velocità aumenta con la temperatura, quindi d’estate le emissioni sono diverse volte superiori a quelle invernali. Lo stoccaggio prolungato, i serbatoi grandi e la mancata miscelazione della crosta favoriscono la produzione di metano. Il letame solido in cumulo contiene meno acqua, quindi produce meno metano, ma presenta zone anaerobiche in profondità nel cumulo ed emette N₂O se si forma una crosta o il cumulo viene aerato.

N₂O e ammoniaca

L’azoto nei fertilizzanti è presente in forma ammoniacale e organica. L’ammoniaca si volatilizza quando pH e temperatura sono elevati e la superficie di contatto con l’aria è grande (ad es. spandimento del liquame a ventaglio). L’azoto perso non raggiunge le piante e diventa fonte di inquinamento atmosferico e, indirettamente, di N₂O dopo la deposizione sul suolo. Le emissioni dirette di N₂O si formano nel suolo e nei depositi con la cosiddetta crosta naturale.

Nelle linee guida dell’IPCC (2006) per gli inventari si è assunto per default che circa l’1% dell’azoto aggiunto al suolo (da fertilizzanti minerali e organici) sia emesso come N₂O-N; le linee guida precisate nel 2019 differenziano tale coefficiente in funzione delle condizioni climatiche e del tipo di fertilizzante. I valori nazionali possono essere diversi.

Esempio di calcolo

Ipotesi: l’azienda applica sui campi liquame contenente 10.000 kg di N all’anno. Emissioni dirette di N₂O-N con coefficiente dell’1%: 100 kg di N₂O-N. Conversione in N₂O: 100 × 44/28 ≈ 157 kg di N₂O. Con GWP₁₀₀ = 273 (AR6) ciò dà circa 42,9 t di CO₂e all’anno. A ciò si aggiungono le emissioni indirette da ammoniaca e dilavamento e le emissioni di metano dallo stoccaggio. L’esempio illustra la scala; i valori reali dipendono dalle condizioni e dal metodo di calcolo.

Direttiva nitrati e pratica agricola

La direttiva nitrati (91/676/CEE) limita le dosi di azoto da fertilizzanti organici nelle zone particolarmente vulnerabili (fino a 170 kg di N/ha all’anno da effluenti zootecnici) e stabilisce i periodi di divieto di applicazione e i requisiti relativi alla capacità dei serbatoi. Tali disposizioni sono attuate con programmi d’azione nazionali, che conviene verificare nel quadro giuridico vigente. Le buone pratiche agricole limitano ulteriormente le perdite di azoto.

Come ridurre le emissioni

Il ruolo dell’impianto di biogas

La digestione anaerobica (fermentazione metanigena) trasforma la sostanza facilmente degradabile in biogas, riducendo il successivo potenziale di emissione di metano dal digestato, soprattutto quando il serbatoio è chiuso. Allo stesso tempo una parte dell’azoto organico passa alla forma ammoniacale, il che rende il digestato un buon fertilizzante, ma aumenta il rischio di perdite di ammoniaca in caso di applicazione non corretta. Perciò l’impianto di biogas deve far parte di una gestione dei fertilizzanti in cui il digestato è applicato con tecniche moderne.

Rilevazione negli inventari

Gli inventari nazionali delle emissioni di gas serra considerano categorie distinte: fermentazione enterica, gestione degli effluenti zootecnici ed emissioni dai suoli agricoli. Per un’azienda agricola o un progetto di biogas il bilancio concreto va calcolato sui suoi dati (numero di animali, sistema di allevamento, tempo di stoccaggio, tecniche di applicazione).

Che cosa può fare l’agricoltore

Le azioni più economiche sono l’accorciamento del tempo di stoccaggio mediante l’applicazione nei periodi ottimali, l’uso di tecniche a basse emissioni (tubi a strascico, iniezione) e il mantenimento dei serbatoi in buono stato. Una prospettiva più lunga è la copertura dei serbatoi o la consegna del liquame a un impianto di biogas, che riduce le emissioni e restituisce un digestato con proprietà fertilizzanti più prevedibili. Conviene tenere la registrazione delle dosi di azoto e il bilancio, perché ciò facilita anche il rispetto dei requisiti della direttiva nitrati.

Conclusioni

Le emissioni dai fertilizzanti organici derivano dalla biologia e dal tempo atmosferico, ma la tecnica di gestione consente di ridurle in modo significativo. L’impianto di biogas è uno degli strumenti, ma i migliori risultati si ottengono in combinazione con una applicazione rapida e precisa del digestato.