PROGETTO

AMBANJA-MADAGASCAR

La città di Ambanja è situata nella valle del Sambirano, a nord est del Madagascar (circa 500km a nord di Antananarivo). Questa regione è attraversata dal fiume Sambirano, che nasce dal monte Tsaratanana e sfocia nella baia di Ampasindava.

Con circa 30.000 abitanti, per lo più contadini, Ambanja è una delle potenze agricole del Madagascar. La produzione annua di cacao in Madagascar (circa 5000 tonnellate), deriva, infatti, quasi interamente da Ambanja. Questa fertile terra è altresì ricca di mogano (il Madagascar è tra i principali esportatori di mogano ed Ambanja ne è il principale produttore), vaniglia, pepe, cannella, anacardi, caffè, the, ginger, chilli e chiodi di garofano. Le foreste lussureggianti di Ambanja sono inoltre ricche di gustosi frutti tra cui banana, mango, cassava, patate dolci e frutto del pane.

Parte della popolazione si dedica inoltre alla pesca, mediante l’utilizzo di primitive canoe, principalmente per il proprio fabbisogno e in misura ridotta per la vendita. Questa, assieme a quella dei prodotti agricoli, si tiene in un grande mercato che serve l’intero distretto.

In questo contesto, si inserisce l’ADAPS, cooperativa di agricoltori, che si propone lo sviluppo dell’agricoltura nella valle del Sambirano. Dei 23 comuni che formano il distretto del Sambirano, già 15 si sono organizzati in cooperative e appoggiano l’ADAPS il cui obiettivo è sia di proteggere l’ambiente che di migliorare la qualità dei raccolti. Attraverso lo sviluppo di un commercio solidale, soprattutto con il cacao, gli agricoltori del nord-est del Madagascar, potrebbero davvero avere una opportunità di sviluppo.

Il progetto nasce in seguito alla richiesta pervenutaci dal dottor Noviasy Florian, agronomo e presidente dell’ADAPS, che intende collaborare con la nostra associazione per trovare soluzioni tecniche atte a migliorare la condizione igienico-sanitaria della città di Ambanja.

La nostra attenzione si è focalizzata sullo smaltimento dei rifiuti solidi urbani (RSU) del mercato con particolare attenzione alla frazione organica (FORSU) poichè da analisi merceologia risulta essere circa l’80% dell’intero rifiuto, quindi, gestire la FORSU, significa risolvere quasi totalmente il problema. Inoltre, la sostanza organica (SO) nel suo processo di decomposizione diventa fonte di inquinamento per le acque di falda e superficiali e bacino di proliferazione di insetti vettori di malattie come la malaria.

Attualmente il rifiuto non viene gestito in alcun modo se non raccolto in discariche abusive e periodicamente bruciato. Questa pratica, comune in queste zone del mondo, è dannosa all’ambiente e spreco di potenziali fonti di energia utili per uno sviluppo sostenibile ed indipendente.

Si è pensato, quindi, non solo di risolvere il problema, ma anche di ottenere da esso dei vantaggi: la trasformazione della FORSU mediante processi aerobici e anaerobici permette di produrre compost e biogas, entrambi energicamente importanti per il paese.

Il compostaggio ci permettere di trattare notevoli quantitativi di FORSU trasformandola, con tecniche semplici, in un terreno ricco di nutrienti e dunque ottimo come ammendante. È una tecnica ampiamente utilizzata nei paesi a sud del mondo e già adottata sugli scarti dell’agricoltura dal dott. Noviasy.

Dalle analisi merceologiche risulta che la presenza di metalli e plastiche, inibenti il processo, è estremamente ridotta; questo permette di prelevare facilmente FORSU “pura” dalla quale ottenere, presumibilmente, un buon risultato anche con mezzi semplici e poca manodopera.

Se di buona qualità, il compost ottenuto potrebbe essere venduto come ammendante alle numerose aziende agricole di caffè e canna da zucchero locali; creando al contempo benessere economico e

risolvendo il problema dei rifiuti. In previsione di una discarica controllata si può pensare di utilizzare il compost come materiale di ricoprimento del rifiuto da discarica; può essere sversato nelle campagne e sui versanti prevenendo fenomeni di erosione, incrementando la fertilità biologica dei suoli resi sempre più sterili dal disboscamento incontrollato.

L’altra applicazione della FORSU è la produzione di biogas: mediante il controllo della decomposizione anaerobica della SO si riesce ad ottenere un gas composto in prevalenza da metano combustibile che può, con opportune macchine, produrre energia elettrica

La difficoltà nell’erogazione costante di energia elettrica rende il biogas una applicazione utile per colmare quei picchi di richieste che la rete locale non riesce a sostenere; inoltre il prodotto di scarto della produzione di biogas è compost.

Si pensa di adottare tale tecnologia dapprincipio in piccola scala creando impianti che possano soddisfare l’esigenza di piccole realtà locali (aziende agricole, allevamenti) per renderle così autonome ed alleggerire la rete locale.

Affinchè tali obiettivi vengano raggiunti nel migliore dei modi, si stanno svolgendo, presso l’Università degli Studi di Napoli Federico II e l’ Università La Sapienza di Roma, in collaborazione con l’ENEA, più tesi di laurea.

Tre di queste, nel Dipartimento di Ingegneria Sanitaria Ambientale dell’Università di Napoli, si stanno occupando del ciclo integrato del rifiuto prodotto ad Ambanja con particolare attenzione alla frazione organica e alla sua trasformazione in compost e biogas. L’obiettivo di tale ricerca è quello di individuare il miglior processo di produzione di compost e biogas, non solo in termini di qualità del prodotto finale, ma anche in termini di tempo, lavoro e tecnologie richieste

Ricecra compost presso il laboratorio del Dip. Ing. Sanitaria Ambientale

Sono stati realizzati 6 cassonetti in legno (dim: 75x75x100 cm con un volume di 0,5 m³ ), materiale facilmente reperibile ad Ambanja. Per favorire la circolazione di aria all’interno del cassonetto, si è lasciata un’intercapedine di 1,5cm fra le assi, e sono stati realizzati dei fori sul fondo. Per la raccolta del percolato da analizzare è stato realizzato un semplice sistema di raccolta dal fondo.

All’interno di ognun cassonetto è stato introdotto un quantitativo di FORSU di circa 100 kg così composta:

1. 38% Foglie verdi

2. 18,6% patate

3. 10,8% cipolle

4. 10,8% pomodori

5. 8,7% banane

6. 5,4% ananas

7. 7,6% mango

Controllando parametri ritenuti rilevanti per il caso di Ambanja, si è valutato l’evolvere del processo al variare delle soluzioni tecniche adottate .

Per ognuno dei cassonetti è stato preso in considerazione un parametro e l’effetto che esso ha sul processo.

In cinque dei sei cassonetti è stata introdotta la matrice tal quale, nel sesto cassonetto (indicato con il numero 1) la matrice, preventivamente caratterizzata, è stata corretta nel contenuto di umidità,

aggiungendo un quantitativo di paglia (facilmente reperibile in loco) determinato mediante un bilancio di massa a partire dal valore ottimale di umidità.

In tutti i cassonetti è stata periodicamente misurata la temperatura della biomassa e per i cassonetti 1 e 2, si è provveduto a rivoltamenti quando la temperatura superava un valore soglia. Per i cassonetti 3, 4, 5, 6 non sono stati previsti rivoltamenti. La scelta di non rivoltare è legata alla necessità di simulare il processo in condizioni di intervento minimo. In assenza di rivoltamento il rischio di anaerobiosi è maggiore, per favorire la circolazione d’aria, la matrice del cassonetto 3 è stata additivata con pezzi di legno (agenti di supporto) di opportune dimensioni. I cassonetti 4, 5, 6, sono stati riempiti con quantitativi differenti di FORSU sì da simulare differenti stati di riempimento del cassonetto e determinare il numero di utenti da poter servire con un cassonetto.

Le analisi

Nei laboratori del dipartimento vengono svolte le seguenti analisi:

• Analisi sulla sostanza organica in ingresso da compostare:
  • Densità apparente
  • Umidità
  • pH
  • conducibilità elettrica (indice della compatibilità del compost per l’impiego in agricoltura)
  • Indice respirometrico

• Analisi durante il processo di compostaggio
  • Temperatura
  • Umidità
  • pH
  • Rapporto Carbonio Azoto (C/N)
  • Porosità, struttura, dimensione particelle del substrato
  • Test statistico-olfattivi per la valutazione dell’emanazione di odori molesti
  • Indice respirometrico

• Analisi sulla qualità del compost finale
  • Stabilità biologica (SOUR TEST)
  • Parametri agronomici di base (Umidità, pH, salinità, S.O., potasiso (K), fosforo (P), azoto (N), indice di germinazione)
  • Parametri agronomici specifici (caratteristiche fisiche)

Dalle analisi effettuate sulla matrice in ingresso è emersa la necessità di pretrattare la matrice da compostare al fine di migliorarne le caratteristiche per ottenere un ammendante di buona qualità-

TEST DI BIOMETANAZIONE

Scopo della ricerca è quello di valutare la potenziale produzione di metano proveniente da trattamenti anaerobici della FORSU di Ambanja. La percentuale di metano nel biogas varia a seconda del tipo di sostanza organica digerita e delle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all’80% circa.

È stata valutata la produzione di biogas e di metano di un processo di digestione anaerobica in modalità batch.

All’interno di una bottiglia Schott del volume di 1000 cc è stata introdotta una miscela di :

· FORSU

· Inoculo

· Soluzione tampone

· Acqua

in quantità tali che: il rapporto tra FORSU e inoculo in termini di VS sia di 1:1; la soluzione tampone (Na2CO3) porti la miscela ad un pH tale che, durante il processo, esso vari fra 6 e 9,25 (intervallo ottimale per il processo); acqua fino a portare il volume della miscela a 500 cc.

Affinché il processo avvenga in condizioni anaerobiche, la bottiglia è chiusa ermeticamente mediante un tappo forato dotato di disco in silicone dello spessore di 5mm; il prelievo del biogas avviene mediante attrezzatura da flebo (ago e tubicino in lattice), inserita attraverso il disco di silicone.

La misura del biogas e del metano prodotti avviene in maniera indiretta. Il tubicino in silicone che raccoglie il biogas viene collegato, mediante ago, ad una seconda bottiglia Schott (dotata di un

tappo uguale a quello della prima), capovolta e sorretta mediante supporti, contenente una soluzione opportuna. L’ingresso del biogas provoca una sovrapressione che induce la fuoriuscita della soluzione dalla bottiglia attraverso una ago a farfalla. La soluzione fuoriuscita verrà raccolta in un cilindro tarato; la periodica lettura del volume di soluzione, fornisce la misura del volume di gas.

La soluzione utilizzata per la misura del biogas è una soluzione acida con pH 4 per evitare ogni tipo di dissoluzione di gas; per la misurazione di metano si utilizza una soluzione basica (soda al 2%) al fine di solubilizzare la CO2 del biogas. Per ottenere i due dati bisogna utilizzare due campioni identici, preparati come sopra descritto, e misurare in uno il volume di biogas, nell’altro quello di metano. Il campione viene posizionato all’interno di un bagno termostatato e portato ad una temperatura di 35 °C; agitazioni giornaliere riducono la sedimentazione.

Il dato misurato rappresenta la produzione di biogas o metano prodotto dalla miscela FORSU + inoculo. Al fine di determinare i dati relativi alla sola FORSU è necessario condurre una prova sul solo inoculo (bianco) con le stesse modalità sopra descritte.

Dopo circa 20 giorni i valori misurati, plottati su opportuni grafici, dovrebbero seguire andamenti simili a quelli di seguito riportati:

Sottraendo al grafico “FORSU + bianco” il grafico del bianco, si ottiene il grafico relativo alla sola FORSU :

La prova si riterrà conclusa quando i grafici del bianco e della miscela saranno paralleli nel loro tratto finale, ovvero, quando nel grafico della sola FORSU si raggiungerà un plateau.

Al termine di questa prima fase di ricerca, sono state avviate ulteriori prove con la stessa metodologia sopra descritta, ma introducendo nelle bottiglie solo FORSU e liquame da fossa settica. In tal modo si valuterà l’effettivo processo di degradazione anaerobica, riproducendo le più verosimili condizioni di progetto. Si preferisce sostituire all’acqua il liquame per più motivi: ridurre l’inquinamento della falda dovuto alla dispersione nel terreno del liquame proveniente dalle numerose latrine pubbliche; limitare il consumo di acqua; favorire la produzione di metano grazie all’apporto di nutrienti dal liquame.

Se la composizione del biogas presenterà un contenuto di metano superiore al 65%, sarà possibile pensare di produrre energia; è questo l’argomento di ulteriori tesi di Laurea che si stanno svolgendo in collaborazione con l’ENEA di Roma. L’obiettivo è quello di individuare la tecnologia più appropriata per la produzione di energia nel contesto locale, attraverso un’indagine sia tecnica che economica.

Ricerca su impianti di biogas e macchine per la produzione di energia

1) Analisi e progettazione del sistema di digestione delle biomasse e conseguente produzione di biogas.

Il primo passo da compiere nell’ottica di impiantare un sistema di produzione di biogas consiste nel catalogare le biomasse di partenza, valutarne la composizione, le caratteristiche generali e le quantità, per poi valutare la tecnologia più adatta per attuare il processo di digestione.

Noti tali dati, è dunque necessario effettuare una approfondita analisi sui diversi digestori esistenti e sulle proprietà in grado di caratterizzare il processo biologico, per poi operare una corretta progettazione del sistema occorrente.

Tale progettazione dovrà tenere conto, tra le altre cose di:

• scelta della tipologia di digestore ( continuo, discontinuo)
• numero di digestori
• dimensioni
• influenza della temperatura
• opportunità di dotare il sistema di un impianto di riscaldamento della biomassa tramite lo sfruttamento dei raggi solari
• eventuali pretrattamenti della biomassa
• materiali e tecnologia di costruzione e di funzionamento
• sistema di tenuta gas, accumulo e captazione

Scelto e caratterizzato tale sistema di digestione diventa sensato fare riferimento a sperimentate procedure di calcolo per la valutazione della quantità e delle caratteristiche del biogas a seconda delle condizioni ambientali, ricavando così una stima della capacità produttiva dell’impianto su base annuale.

2) Applicazioni del biogas per la produzione di energia

Note le caratteristiche e le quantità del biogas prodotto è necessario svolgere un studio di fattibilità delle possibili tecnologie atte alla produzione di energia.

A tal proposito è utile compiere un’indagine preliminare sulle effettive necessità energetiche del posto, per poi operare una scelta sul possibile utilizzo (produzione di sola energia elettrica, cogenerazione, ecc).

Una volta stabilito come utilizzare tale biogas occorre valutare accuratamente e scegliere una tra le tecnologie disponibili (possibilmente di basso costo e facile gestione) da impiantare sul posto.

Tra le possibili soluzioni si potrà focalizzare l’attenzione in particolare su sistemi basati su turbine a gas o motori a combustione interna opportunamente modificati, previa verifica sperimentale di un corretto funzionamento nelle condizioni operative richieste.

Operata tale scelta bisognerà completare la progettazione dell’impianto con i vari sistemi di sicurezza, di filtraggio,di eventuale stoccaggio del biogas in eccesso

Dopo questa prima fase di ricerca (FASE A), ormai giunta al termine, si passerà al secondo step (FASE B) in cui si adatteranno i risultati di laboratorio alla realtà di Ambanja per la progettazione e la successiva realizzazione degli impianti

Consci dell’importanza di una sensibilizzazione degli abitanti al problema, il progetto prevede l’indispensabile educazione dei bimbi malgasci sì da creare nei futuri abitanti una coscienza radicata. A tal proposito si prevede, nei pressi delle scuole della città, la realizzazione di un cassonetto per la produzione di compost e parallelamente di tenere un certo numero di lezioni ai bambini per fargli capire l’importanza di una corretta gestione del rifiuto; la formazione non dovrà essere fatta solo ai bambini, ma anche agli insegnanti in modo da far sì che l’insegnamento possa continuare nel tempo. Il compost prodotto potrebbe essere utilizzato come ammendante per un piccolo orto da realizzare nei pressi della scuola, ciò renderebbe palese l’utilità del compost.

Considerate le precarie condizioni igienico-sanitarie di Ambanja è prevista la distribuzione nelle scuole di poster e opuscoli divulgativi (in lingua francese e malgascia) su semplici norme igieniche da seguire.

Sono altresì in fase di realizzazione opuscoli tecnici sul compostaggio (anch’essi in doppia lingua) destinati agli agricoltori.

La realizzazione di infrastrutture non si esaurisce con la mera costruzione, ma prevede una continua e costante fase di gestione e manutenzione che spesso i soggetti beneficiari non possono espletare a

causa della mancanza di fondi economici.

Per far fronte a questo importante aspetto è maturata l’idea di realizzare un progetto di turismo solidale.

Date le ricchezze naturali e paesaggistiche e la grande cordialità del popolo malgascio si è pensato di avviare un progetto a lungo termine in cui gli stessi malgasci possano ospitare e offrire una serie di servizi turistici. Il ruolo della nostra associazione nel realizzare tale idea, sarebbe quello di dotare, attraverso piccole opere di ingegneria, le strutture, destinate alla ricezione dei “turisti responsabili”, dei requisiti minimi di accoglienza. Superata questa prima fase si attiverebbe un circolo virtuoso che, partendo dalla soddisfazione dei primi clienti, possa portare alla completa indipendenza economica e gestionale degli abitanti.

La seconda fase consisterebbe nella realizzazione di infrastrutture autofinanziate (pozzi, latrine, smaltimento rifiuti, riassetto stradale, etc.) attraverso corsi di formazione svolti da membri qualificati di ISF e rivolti ai tecnici locali.

Responsabile del progetto

Alberto Panissidi Indirizzo e-mail protetto dal bots spam , deve abilitare Javascript per vederlo

Ulteriori contatti

Diego Quarta Indirizzo e-mail protetto dal bots spam , deve abilitare Javascript per vederlo

Viviana Cigolotti Indirizzo e-mail protetto dal bots spam , deve abilitare Javascript per vederlo