SANSOIL, dagli scarti oleari un compost idoneo a sostituire la torba in vivaio

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1 SANSOIL, dagli scarti oleari un compost idoneo a sostituire la torba in vivaio Roberto Altieri 1, Ermanno Federici 2, Gabriele Chilosi 3, Alessandro Esposito 1, Francesco Castellani 1, Vitale Stanzione 1, Laura Fidati 2, Silvia Scargetta 2, Elena Montalbani 2, Davide dell Unto 3, Maria Pia Aleandri 3 1 Istituto per i Sistemi Agricoli e Forestali del Mediterraneo, Consiglio Nazionale delle Ricerche (ISAFOM-CNR), Perugia, Italy 2 Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie (DCBB), Università degli Studi di Perugia, Perugia, Italy 3 Dipartimento per la Innovazione nei Sistemi Biologici, Agroalimentari e Forestali (DIBAF), Università degli Studi della Tuscia, Viterbo, Italy Il progetto SANSOIL nasce dall'esigenza di risolvere alcune criticità di due importanti settori dell'agricoltura toscana: l'olivicoltura e il florovivaismo; si offre una soluzione semplice, a basso costo e ridotto impatto ambientale, per una corretta gestione dei reflui dei frantoi oleari che porta all'ottenimento di un substrato organico (compost) in grado di surrogare in modo efficace la torba nei terricci usati in vivaio per la coltivazione in vaso di piante ornamentali. INTRODUZIONE Visto l'enorme quantitativo di scarti oleari prodotti in un breve periodo dell anno, la normativa vigente obbliga i frantoiani a provvedere in modo rapido al loro corretto smaltimento. Le procedure più utilizzate comprendono: a) lo spandimento nei suoli agrari, ammesso secondo la Legge 574/96 solo in talune aree; b) l utilizzo di sistemi di depurazione per le cosiddette acque di vegetazione (AV); c) il conferimento delle sanse per l'estrazione dell'olio residuo ai pochi sansifici rimasti in attività. Riguardo allo spandimento in campo, che risulta la pratica più diffusa in Italia, c'è da evidenziare il fatto che la L. 574/96 di fatto esclude più del 50% delle superfici agricole dalle aree ritenute idonee allo spandimento, questo a causa delle peculiarità geo-morfologiche del nostro territorio: elevate pendenze e/o falde freatiche superficiali particolarmente sensibili all'inquinamento da infiltrazione. Il trattamento delle AV negli impianti di depurazione, invece, risulta poco diffuso poiché molto oneroso per i frantoiani, essendo gravato da costi di gestione elevati, dovuti sia al trasporto che alla natura particolarmente recalcitrante alla degradazione propria delle AV. Il trattamento della sansa nei sansifici, infine, sta perdendo progressivamente di importanza, poiché dall'attività si estrae un olio di pessima qualità commerciale: la conseguenza è che molti sansifici stanno chiudendo o si stanno trasformando in impianti per l'essiccazione della sansa da destinare alla combustione. A tal proposito c'è da sottolineare il fatto che bruciare sansa essiccata rappresenta la soluzione meno razionale dal punto di vista ambientale poiché andrebbe persa una preziosa fonte di carbonio organico ricca di elementi utili alla nutrizione vegetale (potassio, in particolare), che quindi risulta ottima se riciclata a fini agronomici, lasciando peraltro come residuo grossi quantitativi di ceneri (circa il 5% in peso) negli impianti di combustione. In estrema sintesi, si stima che il costo a carico dei frantoi per lo smaltimento dei reflui oscilla dai 15 ai 30 euro a tonnellata in funzione delle modalità di smaltimento prescelta e della distanza percorsa. Tali costi si ripercuotono su tutto il settore olivicolo già gravemente condizionato dagli elevati costi di produzione (potatura, trattamenti, raccolta) e dalla forte concorrenza da parte dei produttori dei paesi emergenti, che di fatto abbassano il prezzo dell olio extra vergine d oliva. 1

2 Per quanto riguarda le criticità del settore florovivaistico si evidenzia in particolare la necessità di trovare un'alternativa all'utilizzo delle torbe che rappresentano un prodotto "non rinnovabile" e ad alto impatto ambientale a causa dell'emissione di gas serra (CO 2 ), legate alla sua inevitabile mineralizzazione. Nella formulazione dei terricci di coltivazione i vivaisti utilizzano circa il 50% di torba; in Italia, stime abbastanza recenti ne attestano un consumo annuo di circa 5 milioni di m 3 che riguarda principalmente torbe bionde e brune importate dall estero. Soltanto per la zona vivaistica di Pistoia, la più importante in Europa con i suoi oltre 5000 ettari di vivai, si può calcolare un fabbisogno annuo di torba pari a mila m 3. L intenso e crescente sfruttamento delle torbiere sta inducendo un progressivo esaurimento delle fonti di approvvigionamento associato ad un grave danno all'assetto idrogeologico delle zone di estrazione; il trasporto, inoltre, incide per oltre il 70% sul costo totale del prodotto per il fatto che i siti di estrazione sono ubicati molto lontano, principalmente nelle zone fredde del globo (Nord-Europa e Canada). Per le ragioni esposte, si potrebbe concretizzare in un imminente futuro una proibizione dell uso della torba con ripercussioni sul settore vivaistico simili a quelle provocate dalla proibizione del bromuro di metile per la sterilizzazione del terreno. IL PROGETTO SANSOIL Il progetto di filiera SANSOIL, risultato vincitore del Bando Multimisura per Progetti Integrati di Filiera (PIF), annualità 2011 della Regione Toscana, si pone come finalità la soluzione definitiva delle problematiche sopra esposte inerenti i due settori chiave dell'agricoltura toscana. SANSOIL ha incluso nel partenariato privato attivo importanti aziende del territorio pistoiese operanti nei due settori di interesse, olivicolo e vivaistico, oltre a numerosi altri operatori della filiera vivaistica locale. A supporto del partenariato privato hanno partecipato attivamente al progetto in qualità di partner istituzionali l'isafom-cnr (coordinatore scientifico) e le Università degli Studi di Perugia e della Tuscia, Viterbo. L'obiettivo principale di SANSOIL è stato il trasferimento applicativo di una tecnologia innovativa a basso costo ed eco-sostenibile capace di utilizzare gli scarti dalla lavorazione olearia per la creazione di una ammendante (compost) in grado di surrogare la torba nella realizzazione di terricci per colture in vaso. L'innovazione prevede l'impiego degli scarti del frantoio, acque di vegetazione (40%), sanse (35%), foglie e rametti (5%), per l'ottenimento di una miscela contenente appropriati additivi igroscopici (paglie, 10%, cascame di lana, 10%) da realizzarsi possibilmente in loco, cioè presso il frantoio, per evitare inutili trasporti. La miscela ideale "fresca" deve essere più omogenea possibile e presentare un contenuto di umidità di circa il 60-65%, un rapporto carbonio/azoto (C/N) pari circa a 20, valori ritenuti ottimali per garantire un'adeguata successiva fase di "maturazione aerobica" e per evitare fenomeni indesiderati di percolamento. La miscela "fresca" così costituita risulta idonea a subire un processo ottimale di compostaggio statico ad areazione naturale una volta posta in contenitori porosi delle giuste dimensioni (big bag da 1 m 3 ). Le unità di compostaggio statico (big bag) consentono al prodotto di "maturare" in tempi rapidi (circa 3 mesi) e naturalmente, cioè senza ulteriori input esterni (rivoltamenti ed irrigazioni della massa), trasformando la matrice in un ottimo compost biologicamente stabile e ricco di nutrienti ed humus da utilizzarsi proficuamente come surrogato della torba. 2

3 Nel corso del progetto SANSOIL, la miscelazione degli ingredienti è stata realizzata in prossimità del frantoio PAM utilizzando un carro miscelatore e semplici attrezzature già in dotazione del frantoio stesso (Figura 1). Figura 1. Fase di carico e miscelazione degli ingredienti nel carro miscelatore Nelle due campagne olearie sono stati realizzati circa 100 big bags (50 tonnellate di matrice fresca). La fase di stoccaggio e maturazione dei big bags è stata condotta in locali opportunamente arieggiati, messi a disposizione da un vivaio del pistoiese, costituiti in pratica da una semplice copertura (Figura 2). Figura 2. Stoccaggio dei big bag Durante lo stoccaggio la massa ha subito un auto riscaldamento, tipico del compostaggio, con temperature registrate nella zona centrale del big bag superiori ai 55 C per oltre due mesi e un contenuto di ossigeno capace di soddisfare in modo adeguato l'intenso metabolismo aerobico operato dalla flora microbica in esso presente. Al termine della fase di maturazione, i big bag sono stati svuotati (Figura 3) e la massa, opportunamente sminuzzata ed omogeneizzata, è stata avviata alla successiva breve fase (1 mese) di curing in cumulo, durante la quale si è provveduto a reidratare parzialmente e rivoltare un paio di volte la massa allo scopo di ottenere la completa stabilizzazione biologica del compost. 3

4 Figura 3. Fase di svuotamento dei big bag Le analisi del compost maturo hanno attestato la sua piena compatibilità agronomica nel rispetto della normativa di riferimento (DL 75/2010). Infatti, si è evidenziata un'elevata stabilità biologica, testimoniata dai bassi valori degli indici respirometrici SOUR e IRDP, una buona maturità (indice di germinazione > 60%), un elevato contenuto di sostanze umiche, nonché una buona dotazione di macro e micro elementi della nutrizione vegetale, tra cui N = 3,6%; P = 0,2%; K = 2,2%; Mg = 0,2%; Ca = 0,9%; inoltre, le analisi hanno anche dimostrato la quasi completa assenza di metalli pesanti, registrati a livelli ampiamente al di sotto dei limiti di ammissibilità, anche per l'agricoltura Biologica. Durante il compostaggio sono anche state condotte analisi microbiologiche con lo scopo di caratterizzare il processo. In particolare, lo studio delle dinamiche delle popolazioni batteriche, eseguito con metodiche molecolari, indicava che la sansa era caratterizzata da un elevata ricchezza di popolazioni batteriche. Durante la fase termofila di compostaggio si assisteva alla rapida successione di un gran numero di popolazioni batteriche molto diverse tra loro e con specifici ruoli nella trasformazione dello scarto. La fase di raffreddamento, invece, era caratterizzata da una stabilizzazione della comunità batterica, a indicare che i microrganismi avevano completato la loro attività metabolica e che il compost aveva raggiunto uno stadio di maturazione che lo rendeva idoneo all impiego agronomico previsto nella formulazione di substrati da invasatura. SPERIMENTAZIONE AGRONOMICA DEL COMPOST SANSOIL La sperimentazione agronomica ha analizzato il comportamento vegetativo di giovani piante, a diverso grado di sviluppo, coltivate in vasi, su terricci contenenti percentuali diverse del compost maturo SANSOIL in sostituzione della torba. A tal proposito è stata prevista la sostituzione della torba in ragione del 33, 66 e 100% e l'utilizzo o meno della concimazione di fondo del terriccio in comparazione con lo standard aziendale (senza compost). 4

5 Lo schema sperimentale ha previsto la valutazione delle performance commerciali dei diversi terricci impiegati nella coltivazione di 32 specie tra le più rappresentative del florovivaismo locale (Figura 4). Figura 4. Sperimentazione agronomica del compost SANSOIL presso un vivaio di Pistoia. Inoltre, su 4 specie sono state condotte indagini approfondite sulle performance agronomiche (valutazione del peso fresco della parte aerea della pianta) e sull'influenza della componente microbica presente nel compost sul rapporto suolo-pianta. Inoltre sono stati condotti ulteriori studi particolari volti a valutare la soppressività del compost SANSOIL nei confronti di alcuni tra i più comuni agenti patogeni delle colture in vaso I terricci sperimentali con aggiunta di composta SANSOIL pur mostrando un leggero incremento della conducibilità elettrica e del ph dell'estratto acquoso in funzione del quantitativo di compost SANSOIL aggiunto, hanno comunque escluso sin da subito potenziale fitotossicità. A distanza di 4-5 mesi dal trapianto, è emersa anche una migliore ritenzione dei soluti da parte dei terricci contenenti compost SANSOIL, rispetto al controllo. Le misure biometriche (peso fresco parte aerea) sulle quattro specie indagate (Viburnum lucidum, Prunus laurocerasus, Photinia fraseri cv. Red Robin e Cupressus leylandii) hanno evidenziato dopo circa 4 mesi dal trapianto un'ottima performance della tesi con sostituzione del 66% della torba che ha superato in termini di peso fresco anche lo standard aziendale (Figura 5). 5

6 Figura 5 Sperimentazione su Photinia fraseri "Red Robin" presso presso un vivaio di Pistoia. Da evidenziare, inoltre, che anche le tesi sperimentali con sostituzione della torba ma prive del concime minerale hanno presentato perfomance paragonabili al controllo aziendale e nel caso del Prunus anche superiori, dato confermato anche dalle analisi fogliari: ciò indica un effetto concimante del compost, atteso viste le sue caratteristiche chimiche. Riguardo al rilievo estetico-commerciale, questo è stato realizzato dal personale tecnico dei singoli vivai esperto nel giudicare la performance commerciale delle singole specie; il rilievo è stato volto a valutare, in funzione dell'estetica della pianta rilevata nelle varie tesi in prova, la percentuale di piante potenzialmente vendibili al prezzo normale di mercato. Dai rilievi effettuati a fine ciclo di coltivazione presso i tre vivai coinvolti nel progetto SANSOIL, si evidenziano performance variabili delle tesi a confronto in funzione della specie osservate. Solo in due casi (Camellia sasanqua ed Eleagnus ebbingei) il controllo concimato (TC) ha mostrato performance statisticamente superiori alle tesi ammendate con il compost SANSOIL. In altri 15 casi le tesi ammendate hanno evidenziato risultati comparabili al controllo aziendale (TC), talvolta superiori, dimostrando in definitiva che il compost SANSOIL è ampiamente compatibile con l'uso vivaistico prospettato. ASPETTI MICROBIOLOGICI Una delle particolarità del compost è quella di essere colonizzato durante la fase di maturazione da molte specie microbiche benefiche per la pianta. Quando il compost viene utilizzato come componente dei substrati di crescita, queste specie microbiche sono in grado di colonizzare l apparato radicale della pianta durante il suo accrescimento, interferendo positivamente su vari aspetti del suo metabolismo. Le piante allevate in tali condizioni sono generalmente più precoci e 6

7 resistenti alle malattie. Inoltre, molte specie microbiche benefiche sono in grado di contrastare la crescita dei patogeni del suolo con vari sistemi di antagonismo. Dal compost SANSOIL sono state isolate diverse specie fungine benefiche ascrivibili principalmente al genere Penicillium, Aspergillus, nonché la specie batterica Bacillus subtilis. Sono specie a diffusione ubiquitaria ed a notevole attitudine saprofitaria, per questo attivi colonizzatori di substrati organici in decomposizione. Inoltre, abbiamo osservato come le tesi ammendate con compost hanno mostrato in media un numero maggiore di colonie microbiche (+ 106 %) rispetto ai substrati con sola torba, dimostrando la loro capacità di colonizzazione del substrato di crescita. Gli isolati fungini e batterici hanno dimostrato di possedere una spiccata attività antimicrobica in vitro nei confronti di due importanti patogeni tellurici di piante ornamentali, Sclerotinia sclerotiorum e Phytophthora cactorum. Questa ricchezza microbiologica dimostra come il compost SANSOIL abbia una forte attitudine come componente di substrati di crescita, con ripercussioni positive nella performance produttive delle piante in accrescimento e nella prevenzione delle malattie che originano dal suolo. Durante la prova di coltivazione in vaso delle piante ornamentali Cupressus sempervirens Pyramidalis, Viburnum lucidum e Prunus laurocerasus Novita, sono state anche condotte analisi microbiologiche finalizzate a comprendere gli effetti dei terricci sperimentali sulle popolazioni batteriche e fungine del suolo e di quelle endofitica delle radici. L equilibrio e la ricchezza dei microrganismi presenti nel sistema suolo-pianta è, infatti, fondamentale per la crescita e la salute della pianta in vaso. I dati ottenuti mostravano, per prima cosa, come l utilizzo dei substrati sperimentali non avesse alcun effetto negativo sui microrganismi. Al contrario, era possibile osservare una stimolazione della biodiversità microbica che sembrava essere significativamente correlata agli effetti benefici osservati sulla crescita della biomassa vegetale. Questa evidenza sperimentale ha permesso di ipotizzare che l utilizzo del compost al posto della torba poteva portare a modificazioni positive di quei microrganismi che mediano la crescita e la salute delle piante. CONCLUSIONI I risultati ottenuti nel corso del progetto mettono in evidenza la buona attitudine all impiego agronomico del compost sperimentale SANSOIL in merito alle sue caratteristiche chimico-fisiche e microbiologiche. Il compost SANSOIL infatti mostra un interessante contenuto di N, K ed humus associato ad un'abbondante e ricca diversità microbica (funghi e batteri), caratteristiche che lo rendono un complemento ideale sostitutivo della torba per la costituzione di terricci da vivaio. L'importante carica microbica presente nel compost SANSOIL, che risulta invece trascurabile nella torba, si traduce in uno stimolo per la crescita della pianta associato ad un'interessante azione soppressiva nei confronti dei principali patogeni delle piante stesse. Una stima economica tesa a valutare i potenziali costi di produzione del compost SANSOIL maturo, effettuata considerando la capacità operativa di un frantoio comparabile a quelli della sperimentazione (1500 tonnellate di olive molite all'anno), attesta un costo unitario del prodotto finale pari a circa 32 /m 3. La stima ha preso in considerazione i costi annui sia fissi (ammortamento, interessi, manutenzione, assicurazione, ricovero attrezzature), che variabili (acquisto ingredienti igroscopici, sacchi, manodopera, energia). Tale costo, se confrontato al prezzo di mercato della torba, consentirebbe un risparmio per il vivaista della spesa per l'acquisto del solo ammendante pari a circa il 15-20%. Un ulteriore risparmio deriva inoltre dall'azione concimante e soppressiva del compost che associata alle ottime capacità di ritenzione idrica può portare ad minor uso di concimi, pesticidi ed acqua nelle coltivazioni. Contestualmente il frantoio eviterebbe il costo di smaltimento dei reflui oleari (mancato costo = reddito) che associato al recupero del nocciolino dalla sansa, previsto dalla stima, andrebbe ad incrementare in modo significativo il reddito del frantoio stesso. Il sistema SANSOIL, peraltro, incentiverebbe i moderni frantoi a lavorare a due fasi, con conseguenti benefici per l'ambiente legati 7

8 al ridotto consumo di acqua di processo e di energia nell'estrazione dell'olio, esaltando peraltro le qualità organolettiche e nutrizionali dell'olio. Dall'esperienza maturata nel progetto SANSOIL, inoltre, emerge chiaramente che si possono ottenere vantaggi economici ancor più rilevanti (minori costi di produzione del compost) in virtù di possibili sinergie che si possono innescare tra gli operatori del settore interessati alla metodologia. 8