Trapianto e raccolta dell Arundo donax: possibilità di meccanizzazione

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1 Trapianto e raccolta dell Arundo donax: possibilità di meccanizzazione Dr. Andrea Acampora Consiglio per la Ricerca e la sperimentazione in Agricoltura Unità di Ricerca per l Ingegneria Agraria Via della Pascolare 16, Monterotondo (RM).

2 La canna comune (Arundo donax L.) è una specie geofita rizomatosa perenne, a ciclo fotosintetico C-3, appartenente alla famiglia delle Graminaceae. La specie, originaria del Medio Oriente, è naturalizzata in tutto il bacino del Mediterraneo, in areali caratterizzati da un clima caldo-temperato, tanto da essere ormai considerata una pianta tipica dell area.

3 È una coltura da biomassa lignocellulosica, caratterizzata da elevate produzioni di sostanza secca, che può essere destinata a diversi utilizzi energetici (combustione, pirolisi, gassificazione, produzione di biocarburanti, ecc.). La scelta della densità di impianto viene generalmente effettuata sulla base di fattori di natura economica, quali il raggiungimento in tempi brevi di elevati rendimenti produttivi rispetto al costo d investimento per l acquisto e la messa a dimora del materiale di propagazione. Una buona tecnica d impianto prevede la messa a dimora di rizomi/ha, con una interfila di 1,5 o 3 m. Si caratterizza per un elevata efficienza nell utilizzo dell acqua. In condizioni ottimali è stata stimata una produzione di sostanza secca pari a 2-3 g/l di acqua, mentre in condizioni di stress idrico tale valore è incrementato a 6-10 g/l di acqua. I valori medi di produttività stimano una produttività della specie, nel primo anno d impianto, pari a circa 8-10 t s.s./ha, al secondo anno di t s.s./ha, e dal terzo anno, considerando una piena entrata in produzione del canneto, fino a t s.s./ha/anno. Al termine del primo anno spesso la raccolta non viene effettuata per la scarsità del prodotto.

4 Impianto Moltiplicazione Piantina micropropagata; Talea radicata; Talea di rizoma; Porzione di fusto adagiato nel solco Valutazione del materiale di riproduzione: Provenienza (basale; intermedia; apicale); diametri medi; gemme presenti; densità di impianto; investimento (gemme/ha).

5 Impianto Raccolta

6 Prototipo trapiantatrice porzioni di fusto Il CRA-ING ha sviluppato un prototipo per il trapianto dei culmi di Arundo, in collaborazione con una ditta privata interessata alla sperimentazione. Il prototipo è stato progettato con lo scopo di agevolare le operazioni di messa a dimora del materiale di propagazione ad una profondità predefinita e secondo sesti di impianto idonei alla coltura. Operazione questa eseguita spesso manualmente.

7 paratie e ruote folli assolcatori a V dischi rincalzatori chiudi-solco cassette laterali rullo di compattazione

8 Marciano della Chiana, 2009 L esperienza condotta in campo ha messo in evidenza la validità dell idea progettuale proposta. Tutti gli organi, da quelli preposti all apertura e chiusura dei solchi, a quelli per l interramento del materiale di propagazione ed alla compattazione del terreno, sono risultati ben dimensionati ed efficienti in lavoro mm Particolare del fusto di canna interrato a una profondità compresa tra 200 e 250 mm. Profilo superficiale dell area interessata al trapianto.

9 Marciano della Chiana (Ar) maggio 2009 Qualità del lavoro svolto: tempi di lavoro Tempo effettivo % 76,33 Tempo accessorio % 23,67 Tempo per voltare % 9,54 Tempo riforn. e scarichi % 14,13 Rendimento operativo % 76,33 Velocità effettiva m/s 0,37 Velocità operativa m/s 0,28 Capacità di lavoro effetiva ha/h 0,12 Capacità di lavoro operativa ha/h 0,10 Tempi accessori costituiti esclusivamente dai tempi per voltare in capezzagna (9,54%) e dai tempi di rifornimento (14,13%). Velocità superiori comporterebbero no corretta deposizione dei culmi nei solchi e/o un maggior affaticamento degli operai preposti alle operazioni.

10 Conclusioni A Validità dell idea progettuale Ridotta capacità di lavoro Sviluppo di nuovo prototipo che lavori su 6 file Contenitori per talee più capienti Prelievo ed interramento dei fusti automatizzato Rulli sagomati per ogni fila per successiva baulatura terreno

11 Impianto di una parcella sperimentale di Arundo presso i campi del CRA-ING Prototipo funzionale al trapianto dei rizomi

12 Raccolta Prodotto fresco Toscana, 2009 Prodotto semiaffienato Prodotto affienato Piemonte 2010 Toscana 2010

13 Raccolta Prodotto fresco Marciano della Chiana (Ar), 2009

14 Marciano della Chiana (Ar), 2009 Dati medi di coltura e qualità del lavoro Superficie di sperimentazione ha 0,35 Età dell'impianto anni 3 Densità media piante p/m 2 18 Raccolta prodotto fresco, 2009 CLAAS Jaguar 850 Testata RU 450 XTRA Densità massima piante p/m 2 22 Altezza media culmi m 4,19 Diametro medio culmi mm 19,23 Altezza massima culmi m 6,2 Diametro massimo culmi mm 32 Peso medio di una pianta kg 0,4 Altezza media di taglio mm 278,6 Umidità alla raccolta % 51 Massa volumica kg/m 3 223,34 Produzione media t/ha 46,79 Produzione di s.s. media t s.s./ha 22,92 Perdite stimate t/ha 1,34 Perdite stimate di s.s. t s.s./ha 0,68

15 Raccolta prodotto fresco, 2009 CLAAS Jaguar 850 Testata RU 450 XTRA Qualità del lavoro Classi granulometriche trinciato Analisi effettuata su 8 campioni di trinciato da 250 gr ciascuno Circa la metà del materiale setacciato si colloca nella classe dimensionale compresa tra 6,3 e 12,5 mm

16 Raccolta prodotto fresco, 2009 CLAAS Jaguar 850 Testata RU 450 XTRA Aspetti operativi (metodologia CIOSTA) Tempo effettivo (TE) % 72,29 Tempo per voltate (TAV) % 27,12 Tempo operativo % 100 Rendimento operativo (Ro) % 72 Velocità effettiva (Ve) m/s 0,52 Velocità operativa (Vo) m/s 0,37 Capacità di lavoro effettiva ha/h 0,55 Capacità di lavoro operativa ha/h 0,39 Produzione oraria operativa t/h 18,25 A causa dell elevata quantità di biomassa a della consistenza del materiale il lavoro è risultato rallentato Retromarce per disintrecciare il prodotto Produzione pari a 46,79 t/ha Produz. Oraria Operativa 18,25 t/h

17 Raccolta Prodotto semiaffienato Savigliano (Cn), 2010

18 Raccolta trinciato semiaffienato 2010 Falciatrice portata Galfrè 180 Trinciacaricatrice Claas Jaguar 870 con testata Pick-up Dati medi di coltura (2010) Età dell'impianto anni 1 Densità media piante p/m 2 20 Altezza media culmi m 1,7 Diametro medio culmi mm 13,95 Peso medio di una pianta kg 0,13 Umidità alla raccolta % 45 Massa volumica kg/m 3 136,65 Produzione media t/ha 35,28 Produzione di s.s. media t s.s./ha 19,41 Perdite stimate % 9,35

19 Raccolta trinciato semiaffienato 2010 Falciatrice portata Galfrè 180 Trinciacaricatrice Claas Jaguar 870 con testata Pick-up Classi granulometriche trinciato Qualità del lavoro

20 Raccolta trinciato semiaffienato 2010 Falciatrice portata Galfrè 180 Trinciacaricatrice Claas Jaguar 870 con testata Pick-up Velocità effettiva m/s 1,77 1,01 Velocità operativa m/s 1,3 0,78 Rendimento operativo % 73,56 77,12 Capacità di lavoro effetiva ha/h 1,15 1,31 Capacità di lavoro operativa ha/h 0,86 1,01 A: falciatrice B: trinciacaricatrice Aspetti operativi A B

21 Raccolta Prodotto affienato Marciano della Chiana (Ar), 2010

22 Raccolta prodotto affienato 2010 Trinciatrice portata Nobili BNU 160 Imballatrice Welger RP 320 Dati medi di coltura 2010 Superficie di sperimentazione ha 0,35 Età dell'impianto anni 4 Densità media piante p/m 2 21 Densità massima piante p/m 2 31 Altezza media culmi m 3,52 Diametro medio culmi mm 15,52 Altezza massima culmi m 4,65 Diametro massimo culmi mm 17,5 Peso medio di una pianta kg 0,13 Altezza media di taglio mm 130 Umidità alla raccolta % 48,9 Produzione media t/ha 26,2 Produzione di s.s. media t s.s./ha 13,38 Perdite stimate t/ha 8 Perdite stimate di s.s. t s.s./ha 4,08 Volume medio 2,15 m 3 Peso medio 560 kg

23 Raccolta prodotto affienato 2010 Trinciatrice portata Nobili BNU 160 Imballatrice Welger RP 320 Aspetti operativi Tempo effettivo (TE) % 79,6 60,27 Tempo per voltate (TAV) % 20,4 12,02 Tempo operativo % Rendimento operativo (Ro) % 80 60,29 Velocità effettiva (Ve) m/s 1,5 0,9 Velocità operativa (Vo) m/s 1,19 0,54 Capacità di lavoro effettiva ha/h 0,89 0,73 Capacità di lavoro operativa ha/h 0,69 0,44 Tempo per legatura e scarico % // 27,7 Produzione oraria operativa t/h 24,40 12 A: Nobili BNU 160 AD B: Welger RP 320 Farmer A B

24 Conclusioni B Raccolta materiale fresco mediante trinciacaricatrice Materiale trinciato di dimensioni estremamente ridotte Inconvenienti in caldaia durante combustione Inconvenienti durante stoccaggio in cumuli Puntare su sviluppo di testate adatte alla raccolta dell Arundo Aumento delle dimensioni delle particelle di trinciato (riduzione numero coltelli)

25 Conclusioni B Raccolta materiale affienato Produttività ad ettaro non elevata Scarso sviluppo colturale Elevate perdite di produzione Ridurre l altezza di taglio intervenendo sull impostazione degli organi preposti Maggiore presenza di impurità nella biomassa finale

26 Prossimi obiettivi e lavoro futuro Aumentare la dimensione dei chips ; Miglioramento delle performance di raccolta; Riduzione dei costi di raccolta; Avere macchine più leggere e maneggevoli; Avere una macchina più sostenibile per l'ambiente (minore compattazione del suolo, meno emissioni).

27 Grazie per la vostra attenzione Andrea Acampora Unità di Ricerca per l Ingegneria Agraria Via delle Pascolare, Monterotondo (Roma) Tel.: andrea.acampora@entecra.it