I film plastici in agricoltura tra opportunità e criticità

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1 Giacomo Scarascia Mugnozza Dipartimento di Progettazione e Gestione dei Sistemi Agro-zootecnici e Forestali Università di Bari I film plastici in agricoltura tra opportunità e criticità Bologna 12 Novembre 2009

2 Pacciamatura nella produzione del pomodoro 15

3 Per ridurre: produzione ed accumulo di rifiuti plastici agricoli consumo e progressivo esaurimento dei combustibili fossili SOLUZIONI : incrementare la durata, mediante master additivi più efficaci ridurre lo spessore dei film plastici per diminuirne i quantitativi utilizzati a parità di superficie agricola protetta utilizzare bio-materiali degradabili da risorse rinnovabili EN (ISO 14855)

4 Per un confronto oggettivo delle diverse soluzioni: LCA (Life Cycle Assessment) La LCA è una analisi dei sistemi produttivi valutati per tutto il ciclo di vita dalla culla alla tomba (ISO 14040) La valutazione considera gli input e gli output di risorse e di energia che si generano durante il ciclo produttivo e di utilizzo di un prodotto fino alla sua dismissione L interpretazione è affidata a indicatori (p.e. l emissione di CO 2 causa dell effetto serra globale GWP) che calcolano il carico ambientale generato dal prodotto

5 Materiali Biodegradabili, non Oxodegradabili, a base di amido di mais e di poliestere da oli vegetali: Biomateriali dall Agricoltura per l Agricoltura La biodegradabilità consiste nella capacità di un materiale, biopolimero, di essere degradato da agenti biologici (batteri, funghi e alghe). Il composto organico viene trasformato in anidride carbonica o metano, acqua e biomassa, Questo processo di mineralizzazione si può considerare l inverso della fotosintesi nel ciclo del carbonio. Il bilancio energetico dei materiali biodegradabili è migliore rispetto ai derivati del petrolio, in quanto richiedono durante la produzione e nel loro ciclo di vita un terzo dell energia necessaria alle plastiche tradizionali di origine fossile.

6 Biomateriali vantaggi: valorizzazione dell attività agricola utilizzo di fonti rinnovabili compatibilità e sostenibilità ambientale limiti: degradazione rapida costi di produzione

7 LE CERTIFICAZIONI EUROPEE Programmi di certificazione a livello europeo stabiliti sulla base della norma EN In Europa oggi disponibili LOGHI ben conosciuti per plastiche biodegradabili Principali enti di certificazione europei: Vinçotte (Belgio) e DIN CERTCO (Germania)

8 BIODEGRADABILITA /COMPOSTABILITA DEL MATER-BI (EN 13432/EN 14995) TEST RESPIROMETRICO IN AMBIENTE DI COMPOSTAGGIO CONTROLLATO (90% BIODEGRADAZIONE IN CONFRONTO CON CELLULOSA STANDARD - IN 6 MESI) NON TOSSICITA PER ORGANISMI ACQUATICI E TERRESTRI TEST DI DISINTEGRAZIONE AL 90 % IN 3 MESI NESSUNA MODIFICA AI PRINCIPALI PARAMETRI DEL SUOLO (ph, METALLI PESANTI, SALINITA )

9 L Università di Bari ha condotto prove sperimentali su coltivazioni di fragole, melone, pomodoro con film biodegradabili, insieme a prove meccaniche e radiometriche dei film Pacciamatura (fragola, melone, pomodoro) nero, spessore µm trasparente, spessore 20 µm verde, spessore 20 µm Piccoli tunnel (fragola, melone, pomodoro) trasparente, spessore µm Solarizzazione trasparente, spessore 40µm

10 Coltivazione protetta della fragola Dopo 40 giorni dall installazione del film Dopo 140 giorni dall installazione del film

11 Alla fine del ciclo colturale si effettua la fresatura delle pacciamature biodegradabili % sul peso iniziale mesi dalla fresatura 50 µm 25 µm Residui nel terreno dei film di pacciamatura biodegradabili - prova sulla fragola

12 Produzione unitaria cumulata della fragola (t/ha e % sul totale) all inizio (23/04/02) e a fine raccolta (14/06/02) 25 Resa unitaria cumulata (t. ha -1 ) ,8% 25,1% 35,7% 0 LDPE Biodegradabile (50-60) 23-apr giu-02 Biodegradabile (25-60)

13 trasmissività, % PE Totale PE Diretta Transmissività totale e diretta di film per piccoli tunnel nell intervallo della radiazione solare 10 Bio 0.03 mm Totale Bio 0.03 mm Diretta lunghezza d'onda, nm PE Bio 0.03 mm 70 Transmissività di film per piccoli tunnel nell IR lungo trasmissività, % lunghezza d'onda, nm

14 temperatura ( C) ore Temperature del suolo coperto da pacciamatura LDPE 50 µm Biodeg 25 µm Biodeg 50 µm suolo scoperto aria esterna Temperature dell aria nei piccoli tunnel LDPE Biodeg µm Biodeg µm aria esterna temperatura ( C) ore

15 PROVE DI SOLARIZZAZIONE DEL TERRENO CON FILM BIODEGRADABILI (40µm) Installazione Dopo 15 giorni Dopo 30 giorni

16 Risultati delle sperimentazioni effettuate I film biodegradabili di pacciamatura neri hanno avuto un comportamento simile ai film in PE per tutto il periodo di utilizzo dal trapianto alla raccolta I film trasparenti biodegradabili per la copertura dei piccoli tunnel hanno fatto riscontrare un comportamento comparabile a quello dei film in PE Ottimi risultati agronomici sono stati ottenuti con i film biodegradabili di pacciamatura e piccoli tunnel nel corso delle tre prove per anticipo della raccolta e quantità della produzione commerciabile L uso di film biodegradabili per la sterilizzazione parziale del terreno, mediante solarizzazione, ha fornito buoni risultati I test di ecotossicità e di attività microbiologica nel suolo hanno evidenziato l assenza del rilascio nel terreno di sostanze nocive durante il processo di degradazione dei film biodegradabili

17 L amido di mais costituisce il principale materiale di base del Mater-Bi per la produzione dei film biodegradabili: quantitativo annuo italiano di film per pacciamatura e piccoli tunnel: t/anno(pacciamatura) t/anno (piccoli tunnel) = t/anno per produrre 1 kg di Mater-Bi sono necessari 0.5 kg di amido di mais contenuto in amido di mais mediamente pari al 70% del peso di granella tonnellate di mais destinate alla produzione di t/anno di film biodegradabile: t/anno * 0.5 / 0.7 = t/anno

18 La produzione italiana annua di mais è di circa t superficie totale coltivata pari a circa ha (Istat) t/anno costituiscono lo 0.5% della produzione di mais nazionale e della superficie investita a mais in Italia: sostenibilità dei biomateriali per l agricoltura La simulazione sovrastima il quantitativo di granulo biodegradabile: Infatti lo spessore dei film biodegradabili (20 60 µm) PE ( µm) Quindi a parità di peso di granulo si può ottenere film biodegradabile in grado di coprire una superficie protetta maggiore del %. Biomateriali dall Agricoltura per l Agricoltura

19 Conclusioni I biomateriali degradabili per l agricoltura costituiscono una risposta eco-compatibile ai problemi ambientali dovuti all inquinamento dei rifiuti plastici e al consumo di idrocarburi. Età della Pietra Età del Bronzo Età del Rame Età del Ferro Età dell Acciaio Età della Plastica Età dei Biopolimeri?