AMBIENTE/ACQUA/SUOLO

Bamboo e irrigazione, un'accoppiata vincente per catturare i nitrati

Il fondo statunitense per la difesa ambientale e l'impresa (Edf+Business) si occupa da anni di trovare soluzioni economicamente vantaggiose che rispettino l’ambiente. L’anno scorso ha lanciato una sfida ecologica sui sistemi di cattura dell’azoto in agricoltura. La sfida era aperta a ricercatori e esperti in tutto il mondo e in particolare le proposte dovevano presentare sistemi per catturare, concentrare o trattare i nitrati provenienti dalle acque di drenaggio in agricoltura.
Il sistema del drenaggio controllato delle acque piovane con irrigazione sub-superficiale consiste nell’interrare dei tubi traforati che convergono in uno o più collettori, i cui scarichi sono regolabili in funzione dell’altezza desiderata della falda. Questo consente di trattenere l’acqua nei pori del suolo durante i mesi di pioggia, senza però soffocare le radici, e di risparmiare energia e risorse idriche nei periodi di secca in quanto l’acqua viene pompata attraverso i tubi interrati e arriva alle radici per la capillarità del suolo.
I sistemi con drenaggio e irrigazione sub-superficiale, presentano un’alta efficienza idrica e di resa colturale, in media la resa aumenta del 10%.
Il punto debole della tecnica descritta è dato dalle piogge eccessive, poiché assieme all’acqua tracimano i nutrienti (nitrati e fosfati), che vanno a finire nei canali di scolo e, quindi, nei fiumi, laghi e mari, dove possono provocare fenomeni di eutrofizzazione.
Risulta quindi basilare il trovare soluzioni accettabili affinché si possano catturare i nitrati, e quindi concentrarli, trattarli e rilasciarli nell’atmosfera come azoto gassoso (N2).

Alla data di scadenza del bando, luglio 2013, in 42 avevano risposto e sottoposto al vaglio della commissione di Edf+Business la propria soluzione.
La prima soluzione premiata è stata presentata da uno studente della Northwestern University di Chicago (USA). Questa soluzione vede il posizionamento di alghe lungo il drenaggio. Queste alghe soddisfano pienamente la condizione di assorbire e consumare l’eccesso di fertilizzanti, e possono essere riconvertite in biomasse ricche di nitrati da reimpiegare in agricoltura.
La seconda soluzione premiata viene dalla Spagna e propone di accoppiare il sistema di sub-irrigazione con lo sviluppo di una seconda coltivazione (ad esempio il bambù) per assorbire l’acqua e l’azoto in eccesso.
La terza soluzione viene da Vancouver (USA) e suggerisce di piazzare delle dighe metalliche verticali alla fine di ogni tubo di drenaggio per creare così degli stagni di ritenzione. L’acqua e i nitrati residui catturati nello stagno potrebbero quindi essere nuovamente distribuiti sul campo.

Le soluzioni selezionate hanno tutte un’efficienza di oltre il 40% nella cattura dei nitrati, costi contenuti e una bassa manutenzione, e inoltre sono applicabili ai sistemi già esistenti e sono sostenibili su lungo periodo anche in condizioni di assenza di precipitazioni.

La soluzione presentata dallo spagnolo Mario Rosato risulta particolarmente interessante perché la sua proposta concilia una lunga diatriba sulla produzione agricola destinata al consumo alimentare o alla produzione di biomasse.
Si parte dal presupposto che con questo tipo di irrigazione la produzione aumenti del 10%, pertanto è pensabile di destinare il 10% dello stesso terreno alla coltivazione di qualche specie con elevata capacità di assorbimento di acqua e nutrienti, senza diminuire la resa.
La specie suggerita è bambù gigante (Phillostachys pubescens), in quanto è capace di assorbire oltre 1000 kg di N/ha e oltre 1500 mm di precipitazioni, in un anno. Inoltre, il bambù gigante produce fino a 100 t di biomassa per ha/anno, utilizzabile per diversi scopi industriali, mentre gli scarti derivati possono essere impiegati per scopi energetici.
La produzione di biomassa di P.pubescens richiede un investimento iniziale, ma già a partire dal 4º anno diventa un reddito addizionale per il coltivatore.

Il sistema è ora oggetto di un progetto pilota da parte del Edf+Business anche per valutare bene vantaggi e svantaggi. Sulla carta il recupero dell’azoto è pari al 100%, ma questa percentuale è da verificare e, al tempo stesso, presenta il limite che l’azoto non è reimpiegabile per altre colture. Inoltre, propone soluzioni non usuali per gli agricoltori, che quindi potrebbero essere restii ad impiegare colture così diverse dall’usuale e non è da sottovalutare gli eventuali effetti biologici negativi che possono insorgere con l’introduzione di nuove coltivazioni, come nuove infestanti.

Per saperne di più:
Edf + Business
Environmental defence fund – Soluzione 2

Finanziati nuovi progetti per massimizzare la risorsa idrica

Il 24 gennaio scorso a Bruxelles si è tenuta la manifestazione “Water Innovation in Action” dove sono stati presentati gli 11 nuovi progetti finanziati dalla UE e collegati all’innovazione nella gestione dell’acqua. I progetti coinvolgono la partecipazione di 179 partner comprendenti strutture accademiche e imprenditoriali (70 dei quali sono piccole e medie imprese) provenienti da 19 stati europei.
Il finanziamento totale ammonta a 50 milioni di euro allocati all’interno della call “Ambiente 2013” del Settimo programma quadro per la Ricerca e lo Sviluppo Tecnologico. In tale sede si sono anche esplorate le possibilità offerte da diversi strumenti di finanziamento quali Orizzonte 2020.

Di questi undici progetti, due riguardano l’agricoltura:

· WEAM4i: Water and energy advanced management for irrigation (Gestione avanzata di acqua ed energia per l’irrigazione);

· INAPRO: Innovative model & demonstration based water management for resource efficiency in integrated multitrophic aquaculture and horticulture systems (Modello innovativo e dimostrativo per la gestione efficiente delle acque in un sistema integrato multitrofico di acquacoltura e orticoltura).

Il progetto WEAM4i ha lo scopo di integrare nella gestione dell'irrigazione gli aspetti idrico ed energetico.
Attualmente l’agricoltura in nord Europa assorbe circa il 30% del consumo totale di acqua, mentre nei paesi del bacino mediterraneo può raggiungere il 70%. Le innovazioni per una migliore gestione dell’irrigazione hanno portato ad una maggiore efficienza della risorsa idrica ma hanno implicato un maggiore uso di risorse energetiche. L’energia ha un costo che a volte viene ad incidere in maniera sensibile sulla gestione totale dell’irrigazione. Lo scopo del progetto è proprio quello di creare delle nuove griglie di valutazione dove entrambi gli aspetti siano presi in considerazione e integrati. Si analizzano diversi sistemi di irrigazione e fonti energetiche dando la priorità a quelle rinnovabili, e si incrociano i dati con i relativi costi. Tutti i dati acquisiti devono necessariamente essere inseriti in una piattaforma informatica in grado di elaborare dati in tempo reale in quanto le richieste idriche ed energetiche variano giornalmente. A questa piattaforma avranno ovviamente accesso gli agricoltori che potranno quindi capire come e quando impiegare in maniera ottimale l’impianto di irrigazione già in loro possesso. Non è necessaria, infatti, nessuna dotazione particolare, sarà il software a dare i risultati in base alle richieste formulate.
Il progetto è iniziato il primo gennaio 2013, durerà 42 mesi e ha un budget di 7 milioni di euro.

Il progetto INAPRO ha lo scopo di combinare le produzioni ittiche e vegetali in un sistema acquaponico dove il ciclo dell’acqua deve essere chiuso, le acque reflue ridotte, l’efficienza energetica potenziata, i nutrienti recuperati e le emissioni di CO2 abbassate.
L’approccio innovativo di INAPRO è proprio quello di raggiungere una produzione di cibo sostenibile e ad emissioni quasi zero. Ad esempio un sistema combinato di acquacoltura (allevamento ittico) e idroponico (coltivazione di piante in acqua fuori terra) costituisce un buon esempio di sistema acquaponico. Infatti l’acqua di scarico dell’acquacoltura è impiegata nell’irrigazione delle piante. In questo modo si risparmia acqua, si recuperano materiali e nutrienti dalle acque di scarico dell’acquacoltura, si abbassa l’impronta di carbonio e si minimizzano le richieste d’energia e i costi gestione. Il sistema INAPRO, il cui nome è un acronimo di “Innovative Acquaponic PROduction”, sarà costruito in maniera modulare in modo da potersi meglio adattare a tutte le possibili condizioni locali. Questo aspetto è importante anche perché porterebbe ad una maggior standardizzazione delle procedure. Gli attori coinvolti nel progetto prevedono una ripercussione rilevante sui mercati e sull’occupazione.
Il progetto è iniziato il primo gennaio 2014, durerà 48 mesi e ha un budget di 9 milioni di euro.

Per saperne di più:
Commissione Europea
UT-AGRI
Biblioteca della Commissione Europea

Progetto REFERTIL: pronta la bozza sulla standardizzazione del biochar

Biochar e compost sono fertilizzanti e ammendanti naturali che derivano dalla degradazione di materiale organico. Entrambi i processi infatti, portano alla possibile riutilizzazione di azoto, potassio e fosforo da parte delle piante e, avendo un alto contenuto di materia organica, risultano essere dei buoni ammendanti per il suolo. La differenza sostanziale tra i due prodotti sta nella tipologia di processo di degradazione a cui viene sottoposto il materiale organico.
Il biochar si ottiene sottoponendo la materia organica a un trattamento di pirolisi, ovvero a una combustione ad alta temperatura (450-600°C) e in assenza d’aria, mentre nel compost la materia organica viene degradata a temperature di 45-70°C.
L’Unione Europea ha finanziato un progetto all’interno del settimo programma quadro che vuole sviluppare un sistema avanzato e completo per il trattamento dei rifiuti organici e il recupero dei nutrienti con impatto zero sul livello delle emissioni, dando vita a un ciclo virtuoso di elementi nutritivi sicuri, economici, ecologici, forniti al terreno con fertilizzanti e ammendanti, standardizzati, a base di compost combinato a biochar.
Il progetto, denominato REFERTIL, a cui partecipa anche l’Italia con Agroinnova (Università di Torino) e il Comune di Grugliasco, ha avuto inizio il primo di ottobre 2011, ha durata quadriennale e un budget totale di tre milioni di Euro.

I partner del progetto hanno lavorato per riuscire ad ottenere un prodotto standardizzabile e omogeneo, condizione necessaria per poter essere impiegato in maniera produttiva in campo agricolo. Infatti, soltanto attraverso una standardizzazione e omogeneizzazione del prodotto si può conoscere esattamente il suo valore di fertilizzazione e quindi fornire indicazioni precise sul suo utilizzo. Al tempo stesso si rende possibile la formulazione di leggi e norme adeguate all’impiego del biochar stesso.
I progressi effettuati finora hanno portato alla formulazione di una bozza sulla standardizzazione del biochar da sottoporre agli Stati membri.

La produzione di biochar prevede l’impiego di materiale organico, come rifiuti organici urbani, residui agricoli e agroindustriali, successivamente sottoposto a un processo avanzato di carbonizzazione, utile ad aumentarne il valore aggiunto, quindi ad una trasformazione energeticamente efficiente, e infine ad un processo integrato di compostaggio per recuperare gli elementi nutritivi. Anche le ossa di animali da macello possono essere impiegate, e in questo caso si parla di biochar ABC (Animal Bone bioChar). Quest’ultimo tipo di biochar risulta essere particolarmente ricco di fosforo.
I prodotti che si ottengono sono di alta qualità e potranno essere utilizzati per ridurre l’impiego di fertilizzanti di sintesi in agricoltura. In questo modo si promuove la sostenibilità ambientale, ecologica ed economica delle filiere produttive, si riduce l'impronta ambientale negativa delle città e si contribuisce alla mitigazione dei cambiamenti climatici.

A beneficiare dei risultati del progetto saranno soprattutto gli agricoltori titolari di piccole e medie aziende agricole, anche di tipo biologico, che potranno accedere a prodotti sicuri, a basso impatto ambientale e biologici.
Il progetto può determinare anche un indotto positivo sull’occupazione in quanto, per ottimizzare costi e impatto ambientale, si prevede una produzione a livello regionale dove produttori di materia organica e fruitori del prodotto finale si alleano in associazioni e/o cooperative. Si dovrebbero creare così dei nuovi posti di lavoro “verde” a supporto di un’economia a basse emissioni di carbonio.

Per saperne di più:
Progetto REFERTIL  (EN)
CommNet (EN)
Agrinnova
Progetto REFERTIL Comune di Grugliasco