Un'innovazione che potrebbe avere un enorme impatto sui problemi di qualità dell'acqua negli Stati Uniti, un sistema in grado di rimuovere la quasi totalità del fosforo dalle deiezioni zootecniche stoccate, è stato sviluppato da un team di ricercatori della Penn State e del servizio di ricerca agricola del Dipartimento dell'agricoltura degli Stati Uniti.

Eccesso di fosforo, principalmente nel deflusso dall'applicazione del letame sul terreno, rappresenta circa il 66 percento delle condizioni deteriorate dei fiumi degli Stati Uniti e ha creato vaste aree di eutrofizzazione - zone morte - nella baia di Chesapeake e nel Golfo del Messico, dove la vita acquatica non può sopravvivere. L'inquinamento da nutrienti è uno dei più diffusi in America, problemi ambientali costosi e impegnativi, secondo l'Agenzia per la protezione dell'ambiente.

Il sistema ideato dagli scienziati della Penn State e dell'USDA, soprannominato MAPHEX per MAnure Phosphorus EXtraction, prevede un processo in tre fasi, compresa la separazione liquido-solido con pressa a coclea e centrifuga; trattamento chimico con aggiunta di solfato di ferro; e filtrazione finale con farina fossile. La macchina è progettata per trattare il letame proveniente da serbatoi o fosse di stoccaggio del letame negli allevamenti.

"Questa tecnologia potrebbe essere un punto di svolta se potessimo modificarla per ottenere costi operativi inferiori, " ha affermato il ricercatore capo della Penn State Alex Hristov, professore di nutrizione lattiero-casearia presso il College of Agricultural Sciences. "Lo stadio finale utilizza farina fossile per filtrare il fosforo dal fluido e quel materiale è costoso".

Clinton Church, con l'unità di ricerca sui sistemi di pascolo e sulla gestione dei bacini idrografici dell'USDA Agricultural Research Service, ha detto che il team sta attualmente cercando di riciclare la farina fossile. "Stiamo anche cercando di trovare un sostituto meno costoso per la fase di filtrazione del processo MAPHEX, come sostituire lo stadio di filtrazione con un'altra centrifuga, "Chiesa ha detto.

Quando testato a 150 e 2, 700 vacche da latte, circa il 98% del fosforo è stato rimosso dai liquami di letame, insieme al 93% dei solidi. Come attualmente configurato, il sistema MAPHEX costerebbe circa $ 750 per vacca da latte all'anno per un'attività lattiero-casearia, un costo irrealistico quando l'EPA non impone restrizioni sul deflusso di fosforo dalle fattorie e non esistono sussidi governativi per pagare tale tecnologia.

Ma in futuro, se il governo applica regolamenti sull'acqua pulita in agricoltura e se

MAPHEX può essere reso più conveniente per operare, il suo potenziale è enorme, Hristov crede.

"Prevediamo che il perfezionamento del processo e gli usi benefici dei solidi rimossi dal letame, come per aiuola, compost e fertilizzante—miglioreranno considerevolmente il rapporto costo-efficacia, " ha detto. "E dal punto di vista della gestione, alcuni agricoltori più grandi che possono permetterselo potrebbero voler implementare un sistema come questo".

Penn State e USDA, a cui è stato concesso un brevetto congiunto sul sistema nel 2017, stanno cercando di concedere in licenza la tecnologia, probabilmente a una grande azienda agricola o di trattamento dei rifiuti. Non stanno cercando di stipulare un accordo commerciale per produrre il sistema, Hristov e Church notarono.

La ricerca sul sistema MAPHEX è stata condotta nella Pennsylvania centrale, parte del Chesapeake Bay Watershed e un'area con un'intensa attività di sviluppo di sistemi di trattamento del letame. Nel 2010 si stimava che il letame proveniente dal settore lattiero-caseario rappresentasse il 20 percento di tutto il fosforo nello spartiacque della baia di Chesapeake.

Spiegando perché la Pennsylvania era il luogo perfetto per sviluppare MAPHEX, Hristov ha sottolineato che la maggior parte delle aziende lattiero-casearie nell'area di studio sono piccole, con meno di 100 capi di vacca munti. Ma un numero crescente di operazioni più grandi con più di 1, È ora possibile trovare 000 capi.

"La natura liquida della maggior parte del letame immagazzinato riduce il suo potenziale per il trasporto fuori dall'azienda agricola ed è stata l'impulso per lo sviluppo di opzioni di trattamento per manipolare i solidi e i nutrienti del letame, " Ha detto Hristov.

MAPHEX è stato progettato per essere un sistema mobile che si adatta a due grandi rimorchi a pianale ribassato per servire un numero di caseifici di piccole o medie dimensioni. Se viene ampliato per avere la capacità di trattare il letame di un grande caseificio, non sarebbe più mobile. "Se il sistema è prodotto da un'azienda agricola, pensiamo che i trasportatori di letame possano farne un business, alcuni piccoli caseifici potrebbero collaborare e comprarne uno, o grandi caseifici con migliaia di mucche possono costruire un sistema stazionario".

Il MAPHEX non è solo per letame bovino. Church ha detto che la tecnologia è compatibile con il letame suino e probabilmente potrebbe funzionare con il letame di pollo, pure, ma poiché quest'ultimo è secco, dovrebbe essere diluito prima che il processo possa funzionare.