L'importanza della gestione dei rifiuti è aumentata con l'aumentare dell'intensità della produzione agricola nelle aziende agricole. I rifiuti della produzione animale sono dominati dal letame, ma comprendono anche lettiere e rifiuti, mangime, acqua e suolo sprecati. La tabella 1 elenca alcune caratteristiche rilevanti del letame; i rifiuti umani sono inclusi sia per confronto sia perché anch'essi devono essere trattati in un'azienda agricola. L'elevato contenuto organico del letame fornisce un eccellente mezzo di crescita per i batteri. L'attività metabolica dei batteri consumerà ossigeno e manterrà il letame immagazzinato in uno stato anaerobico. L'attività metabolica anaerobica può produrre una serie di ben noti sottoprodotti gassosi tossici, tra cui anidride carbonica, metano, idrogeno solforato e ammoniaca.

Tabella 1. Proprietà fisiche del letame escreto al giorno per 1,000 libbre di peso animale, esclusa l'umidità.

Fonte: USDA 1992.

Processi di gestione

La gestione del letame comporta la sua raccolta, una o più operazioni di conferimento, stoccaggio e/o trattamento facoltativo ed eventualmente utilizzazione. Il contenuto di umidità del letame elencato nella tabella 1 ne determina la consistenza. Rifiuti di diversa consistenza richiedono diverse tecniche di gestione e quindi possono presentare diversi rischi per la salute e la sicurezza (USDA 1992). Il volume ridotto di letame solido oa bassa umidità generalmente consente minori costi di attrezzatura e requisiti energetici, ma i sistemi di movimentazione non sono facilmente automatizzabili. La raccolta, il trasferimento e gli eventuali trattamenti facoltativi dei rifiuti liquidi sono più facilmente automatizzati e richiedono meno attenzioni quotidiane. Lo stoccaggio del letame diventa sempre più obbligatorio con l'aumentare della variabilità stagionale delle colture locali; il metodo di stoccaggio deve essere dimensionato per soddisfare il tasso di produzione e il programma di utilizzo, prevenendo al contempo danni ambientali, in particolare dal deflusso dell'acqua. Le opzioni per l'utilizzo includono l'uso come nutrienti per le piante, pacciame, mangime per animali, lettiera o una fonte per produrre energia.

Produzione di letame

Le vacche da latte sono generalmente allevate sui pascoli, tranne quando si trovano in aree di detenzione per la pre e post mungitura e durante gli estremi stagionali. L'uso dell'acqua per la pulizia nelle operazioni di mungitura può variare da 5 a 10 galloni al giorno per vacca, dove non è praticato lo scarico dei rifiuti, a 150 galloni al giorno per vacca dove lo è. Pertanto, il metodo utilizzato per la pulizia ha una forte influenza sul metodo scelto per il trasporto, lo stoccaggio e l'utilizzo del letame. Poiché la gestione dei bovini da carne richiede meno acqua, il letame bovino viene più spesso trattato come solido o semisolido. Il compostaggio è un metodo di stoccaggio e trattamento comune per tali rifiuti secchi. Anche l'andamento locale delle precipitazioni influenza fortemente lo schema di gestione dei rifiuti preferito. Gli allevamenti eccessivamente asciutti tendono a produrre un problema di polvere e odore sottovento.

I maggiori problemi per i suini allevati su pascoli tradizionali sono il controllo del deflusso e dell'erosione del suolo a causa della natura gregaria dei suini. Un'alternativa è la costruzione di porcilaie semichiuse con lotti pavimentati, che facilitano anche la separazione dei rifiuti solidi e liquidi; i solidi richiedono alcune operazioni di trasferimento manuale, ma i liquidi possono essere gestiti per gravità. I sistemi di gestione dei rifiuti per edifici di produzione completamente chiusi sono progettati per raccogliere e immagazzinare automaticamente i rifiuti in forma prevalentemente liquida. Il bestiame che gioca con i propri abbeveratoi può aumentare i volumi di rifiuti suini. Lo stoccaggio del letame avviene generalmente in fosse anaerobiche o lagune.

Gli impianti avicoli si dividono generalmente in quelli per la produzione di carne (tacchini e polli da carne) e di uova (ovaiole). I primi vengono allevati direttamente su lettiera preparata, che mantiene il letame in uno stato relativamente secco (dal 25 al 35% di umidità); l'unica operazione di travaso è la rimozione meccanica, generalmente una sola volta all'anno, e il trasporto direttamente in campo. Le galline sono alloggiate in gabbie sovrapposte senza lettiera; il loro letame può essere lasciato raccogliere in pile profonde per la rimozione meccanica poco frequente o essere automaticamente lavato o raschiato in una forma liquida molto simile al letame suino.

La consistenza dei rifiuti della maggior parte degli altri animali, come pecore, capre e cavalli, è in gran parte solida; la principale eccezione sono i vitelli da carne, a causa della loro dieta liquida. I rifiuti dei cavalli contengono un'elevata frazione di lettiera e possono contenere parassiti interni, il che ne limita l'utilizzo sui pascoli. I rifiuti di piccoli animali, roditori e uccelli possono contenere organismi patogeni che possono essere trasmessi all'uomo. Tuttavia, gli studi hanno dimostrato che i batteri fecali non sopravvivono con il foraggio (Bell, Wilson e Dew 1976).

Rischi di stoccaggio

Gli impianti di stoccaggio dei rifiuti solidi devono comunque controllare il deflusso dell'acqua e la lisciviazione nelle acque superficiali e sotterranee. Pertanto, dovrebbero essere lastricati o fosse pavimentate (che possono essere stagni stagionali) o recinti coperti.

Lo stoccaggio di liquidi e liquami è sostanzialmente limitato a stagni, lagune, pozzi o serbatoi sia sotto terra che fuori terra. Lo stoccaggio a lungo termine coincide con il trattamento in loco, generalmente mediante digestione anaerobica. La digestione anaerobica ridurrà i solidi volatili indicati nella tabella 1, riducendo anche gli odori emanati dall'eventuale utilizzo. Strutture di contenimento sotterranee non sorvegliate possono causare lesioni o decessi per ingresso accidentale e cadute (Knoblauch et al. 1996).

Il trasferimento di liquami presenta un rischio molto variabile da mercaptani prodotti dalla digestione anaerobica. È stato dimostrato che i mercaptani (gas contenenti zolfo) contribuiscono maggiormente all'odore del letame e sono tutti piuttosto tossici (Banwart e Brenner 1975). Forse il più pericoloso degli effetti di H₂S mostrata nella tabella 2 è la sua capacità insidiosa di paralizzare il senso dell'olfatto nell'intervallo da 50 a 100 ppm, rimuovendo la capacità sensoriale di rilevare livelli più elevati e rapidamente tossici. Lo stoccaggio di liquidi per un minimo di 1 settimana è sufficiente per avviare la produzione anaerobica di mercaptani tossici. Si ritiene che le principali differenze nei tassi di generazione di gas di letame a lungo termine siano dovute a variazioni incontrollate nelle differenze chimiche e fisiche all'interno del letame immagazzinato, come temperatura, pH, ammoniaca e carico organico (Donham, Yeggy e Dauge 1985).

Tabella 2. Alcuni importanti parametri tossicologici per l'idrogeno solforato (H₂S)

TLV-TWA = Valori limite di soglia – Media ponderata nel tempo; STEL = Livello di esposizione a breve termine; IDLH = Immediatamente pericoloso per la vita e la salute.

Il rilascio normalmente lento di questi gas durante lo stoccaggio aumenta notevolmente se il liquame viene agitato per risospendere i fanghi che si accumulano sul fondo. H₂Sono state riportate concentrazioni di S di 300 ppm (Panti e Clark 1991) e sono state misurate 1,500 ppm durante l'agitazione del liquame. Le velocità di rilascio del gas durante l'agitazione sono troppo elevate per essere controllate dalla ventilazione. È molto importante rendersi conto che la digestione anaerobica naturale è incontrollata e quindi altamente variabile. La frequenza di sovraesposizioni gravi e fatali può essere prevista statisticamente, ma non in ogni singolo sito o momento. Un'indagine tra i produttori di latte in Svizzera ha riportato una frequenza di circa un incidente da gas di letame ogni 1,000 persone/anno (Knoblauch et al. 1996). Le precauzioni di sicurezza sono necessarie ogni volta che si pianifica l'agitazione per evitare l'evento insolitamente pericoloso. Se l'operatore non agita, il fango si accumulerà fino a dover essere rimosso meccanicamente. Tale fango dovrebbe essere lasciato asciugare prima che qualcuno entri fisicamente in una fossa chiusa. Ci dovrebbe essere un programma scritto per spazi confinati.

Alternative raramente utilizzate agli stagni anaerobici includono uno stagno aerobico, uno stagno facoltativo (uno che utilizza batteri che possono crescere sia in condizioni aerobiche che anaerobiche), l'essiccazione (disidratazione), il compostaggio o un digestore anaerobico per biogas (USDA 1992). Le condizioni aerobiche possono essere create mantenendo la profondità del liquido non superiore a 60-150 cm o mediante aerazione meccanica. L'aerazione naturale occupa più spazio; l'aerazione meccanica è più costosa, così come le pompe di circolazione di un laghetto facoltativo. Il compostaggio può essere effettuato in andane (file di letame che devono essere rivoltate ogni 2-10 giorni), un cumulo statico ma aerato o un recipiente appositamente costruito. L'elevato contenuto di azoto del letame deve essere ridotto miscelando un emendamento ad alto tenore di carbonio che sosterrà la crescita microbica termofila necessaria per il compostaggio per controllare gli odori e rimuovere i patogeni. Il compostaggio è un metodo economico per il trattamento di piccole carcasse, se le ordinanze locali lo consentono. Si veda anche l'articolo “Operazioni di smaltimento rifiuti” in altra sede Enciclopedia. Se non è disponibile un impianto di rendering o smaltimento, altre opzioni includono l'incenerimento o l'interramento. Il loro trattamento tempestivo è importante per controllare la malattia della mandria o del gregge. I rifiuti di suini e pollame sono particolarmente sensibili alla produzione di metano, ma questa tecnica di utilizzo non è ampiamente adottata.

Croste spesse possono formarsi sopra il letame liquido e apparire solide. Un lavoratore può camminare su questa crosta, sfondare e annegare. I lavoratori possono anche scivolare e cadere nel letame liquido e annegare. È importante mantenere l'attrezzatura di soccorso vicino al sito di stoccaggio del liquame ed evitare di lavorare da soli. Alcuni gas di letame, come il metano, sono esplosivi e i cartelli "vietato fumare" dovrebbero essere affissi all'interno o intorno all'edificio di stoccaggio del letame (Deere & Co. 1994).

Rischi dell'applicazione

Il trasferimento e l'utilizzo del letame secco può essere manuale o con ausili meccanici come un caricatore frontale, un caricatore a skid-steer e uno spandiletame, ognuno dei quali presenta un rischio per la sicurezza. Il letame viene sparso sul terreno come fertilizzante. Gli spargiletame sono generalmente trainati dietro un trattore e alimentati da una presa di forza (PTO) dal trattore. Si classificano in quattro tipologie: scatolate con battitori posteriori, flagelli, vasca a V con scarico laterale e vasca chiusa. I primi due servono per applicare il letame solido; lo spandiconcime con serbatoio a V viene utilizzato per applicare concime liquido, liquame o solido; e lo spandiconcime a serbatoio chiuso viene utilizzato per applicare il liquame. Gli spandiconcime gettano il letame su vaste aree sia posteriormente che lateralmente. I pericoli includono i macchinari, la caduta di oggetti, la polvere e gli aerosol. Diverse procedure di sicurezza sono elencate nella tabella 3.

Tabella 3. Alcune procedure di sicurezza relative agli spandiletame

1. Solo una persona deve azionare la macchina per evitare l'attivazione involontaria da parte di un'altra persona.

2. Tenere i lavoratori lontani da prese di forza attive (PTO), battitori, coclee ed espulsori.

3. Mantenere tutte le protezioni e gli scudi.

4. Tenere le persone lontane dal retro e dai lati dello spandiconcime, che possono proiettare oggetti pesanti mescolati nel letame fino a 30 m.

5. Evitare operazioni di scollegamento pericolose impedendo l'intasamento dello spargitore:

• Tenere pietre, assi e altri oggetti lontani dallo spargitore.

• In caso di gelo, assicurarsi che i flagelli e le catene sugli spargitori di tipo a flagelli siano allentati e non congelati prima dell'uso.

• Mantenere in buone condizioni operative le catene e i battitori degli spandiconcime sostituendo le catene tese ed evitando di far cadere carichi di letame congelato sulle catene dello spandiconcime.

• Non entrare mai in uno spargitore in funzione per pulirlo.

• Mantenere la coclea di scarico e l'espulsore di scarico sugli spargitori con serbatoio a V in modo che funzionino liberamente.

• Quando fa freddo, pulire l'interno dello spandiconcime in modo che il letame umido non congeli le parti in movimento.

6. Utilizzare buone pratiche di sicurezza del trattore e della presa di forza.

7. Assicurarsi che la valvola di sfiato sugli spargitori a serbatoio chiuso sia operativa per evitare pressioni eccessive.

8. Quando si sgancia lo spargitore dal trattore, assicurarsi che il martinetto che sostiene il peso della linguetta dello spargitore sia sicuro e bloccato per evitare che lo spargitore cada.

9. Quando lo spargitore crea polvere o aerosol nell'aria, utilizzare una protezione respiratoria.

Fonte: Deere & Co. 1994.

Di ritorno