Varietà di sorgo a confronto per la produzione di biogas

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1 INSERTO ENERGIA RINNOVABILE PROVE IN PRIMO E SECONDO RACCOLTO CONDOTTE IN PROVINCIA DI PARMA E FERRARA Varietà di sorgo a confronto per la produzione di biogas NELLE PROVE, condotte nel 2014, in primo raccolto i sorghi di tipo foraggero e da fibra hanno fornito le rese di sostanza secca più elevate, con punte di oltre 30 t/ha. Per tutte le tipologie di sorgo, le rese di biomassa in secondo raccolto sono risultate inferiori del 30-50% rispetto a quelle in primo raccolto. Le produzioni di metano da sorgo in primo raccolto, con valori fino a e Nm 3 /ha, sono competitive con quelle ottenibili dal mais. di P. Mantovi, F. Ruozzi, R. Reggiani, G. Ciuffreda Il sorgo da biomassa, a seconda degli areali di coltivazione e delle esigenze delle aziende, si può prestare alla semina sia in primo sia in secondo raccolto. Inoltre, il periodo di raccolta può risultare molto esteso, a seconda della varietà e dell epoca di semina scelte, e può avere inizio ad agosto e protrarsi anche sino a inizio inverno nel Nord Italia. Tenuto conto dell elevato polimorfismo della specie (Sorghum bicolor), per la produzione di trinciato da destinare agli impianti di biogas vengono proposte varietà generalmente classificate a seconda delle tipologia di pianta (o ideotipo). Tra i più comuni: granella classico, granella a taglia alta, zuccherino, foraggero, da fibra. Il risultato è che le rese possono essere molto variabili e il trinciato può avere caratteristiche compositive diverse a seconda della tipologia di sorgo prescelta e dello stadio fenologico raggiunto alla raccolta (che a sua volta dipende anche dall epoca di semina). Gli sta- di di maturazione che si raggiungono nei periodi di raccolta possono infatti risultare molto differenti e in alcuni casi, nelle nostre condizioni di clima, non si raggiunge la maturazione della granella. Obiettivi della sperimentazione In questo articolo si riportano alcuni risultati di sintesi delle prove condotte nell ambito del progetto «Quale_Sorgo Ideotipi ed epoche di raccolta per il sorgo da biomassa», realizzato con il contributo della Regione Emilia-Romagna. L obiettivo della sperimentazione è stato quello di valutare, ai fini della produzione energetica mediante digestione anaerobica, le rese in trinciato, le caratteristiche qualitative della biomassa e il potenziale metanigeno di diverse tipologie di sorgo seminate e raccolte a diverse epoche. Si tratta di valutazioni spesso richieste da parte dei gestori degli impianti di biogas, i quali si trovano a dover scegliere tra i diversi tipi di sorgo da biomassa proposti dalle ditte sementiere. Il progetto è stato coordinato da Fondazione Crpa studi ricerche di Reggio Emilia e le prove agronomiche sono state condotte nel 2014 da Azienda agraria sperimentale Stuard nella provincia di Parma e da Beta nella provincia di Ferrara. Per informazioni di dettaglio su come sono state impostate le prove vedi approfondimenti all indirizzo internet pubblicato a fine articolo. Rese produttive Le tabelle 1 e 2 riportano le principali caratteristiche produttive rilevate, rispettivamente per il primo e il secondo raccolto, come valori medi di due località e quindi di 8 ripetizioni (4 per ciascuna località). Le produzioni di trinciato di sorgo sono risultate significativamente più basse nelle prove in secondo raccolto rispetto a quelle in primo raccolto. Per tutte le tipologie di sorgo le rese in biomassa maggiori sono state ottenute con lo sfalcio più tardivo, nel mese di settembre per il sorgo da granella classico e in ottobre per le altre quattro tipologie (compreso il sorgo da granella a taglia alta). Sorgo da granella I tagli più precoci, nella prima metà di agosto, sono relativi al sorgo da granella (varietà Aralba, presente solo nel- 45/2015 L Informatore Agrario 65

2 TABELLA 1 - Sorgo in primo raccolto: resa produttiva e qualità della biomassa ( 1 ) Tipologia Epoca Altezza Biomassa Sostanza di sorgo di Stadio Ceneri Proteine Lipidi Amido Zuccheri NDF piante fresca secca (varietà e casa raccolta fenologico (cm) (t/ha) sementiera) (data) % t/ha % s.s. Granella (Aralba - RV Venturoli) Granella taglia alta (PR845F - Pioneer) Zuccherino (Super Sile 20 - Caussade) Foraggero (BMR SIS) 11-8 Mat. lattea ,9 24,2 9,9 8,8 8,8 2,2 9,0 9,0 53, Mat. cerosa ,4 29,5 12,5 9,0 7,7 2,5 18,6 6,2 49,0 2-9 Mat. cerosa avanzata ,3 36,1 14,6 8,4 6,9 2,4 23,4 7,6 44, Mat. fisiologica ,1 37,6 15,8 8,5 6,2 2,0 19,0 9,8 46,8 Media ,4 31,8 13,2 8,7 7,4 2,3 17,5 8,2 48, Mat. lattea ,9 23,4 11,7 9,0 7,7 2,1 7,0 10,0 54,6 6-9 Mat. cerosa ,0 31,8 15,7 8,4 7,0 2,3 22,2 7,3 45, Mat. cerosa avanzata ,9 30,5 15,9 9,1 6,2 2,0 15,5 8,8 50, Mat. fisiologica ,8 31,1 18,0 8,3 5,2 1,3 14,8 13,9 48,1 Media ,7 29,2 15,3 8,7 6,5 1,9 14,9 10,0 49, Fioritura ,5 21,6 15,7 7,9 6,4 1,9 3,3 12,0 57,5 8-9 Mat. lattea avanzata ,3 25,3 18,3 7,7 5,9 1,7 9,7 15,0 50, Mat. cerosa ,3 29,8 22,7 7,7 5,6 1,5 12,7 15,1 46, Mat. fisiologica ,9 29,0 23,9 7,8 5,1 1,3 13,5 15,2 47,8 Media ,0 26,4 20,2 7,8 5,7 1,6 9,8 14,3 50, Spigatura ,0 20,4 15,3 9,4 6,5 1,8 1,5 10,8 58,3 8-9 Fioritura ,7 23,8 18,7 8,0 5,2 1,5 2,6 15,4 54, Mat. lattea ,2 27,1 22,7 7,7 5,3 1,4 5,3 15,6 52, Mat. cerosa ,1 27,6 28,1 7,6 4,6 1,1 7,3 16,7 50,5 Media ,8 24,7 21,2 8,2 5,4 1,4 4,2 14,6 54, Inizio spigatura ,1 22,5 17,4 8,0 5,8 2,1 1,1 7,1 66,8 8-9 Fioritura ,0 25,9 20,0 6,9 5,1 1,9 2,3 9,9 64,6 Fibra 22-9 Mat. lattea ,4 29,0 23,6 7,3 5,2 1,7 3,5 11,5 61,5 (Bulldozer - KWS) Mat. cerosa ,8 32,0 31,3 6,4 4,8 1,5 7,3 12,9 58,0 Media ,3 27,3 23,1 7,2 5,2 1,8 3,6 10,4 62,7 s.s. = sostanza secca. NDF = fibra neutro detersa. ( 1 ) Valori medi di 2 località, San Pancrazio (Parma) e Baura (Ferrara); 8 ripetizioni in tutto. In primo raccolto i sorghi zuccherino, foraggero e da fibra hanno avuto rese di trinciato fresco decisamente alte, da 70 a oltre 100 t/ha. In termini di sostanza secca le produzioni più elevate, con punte di oltre 30 t/ha, sono state registrate per le tipologie foraggero e da fibra. le prove in primo raccolto). La produzione di biomassa fresca per questa tipologia di sorgo è risultata piuttosto costante nelle quattro epoche di taglio, attorno a 40 t/ha, ma con tenore di sostanza secca in deciso incremento. Quindi, per il sorgo da granella le produttività maggiori sono risultate quelle dei tagli di settembre, a maturazione cerosa o completa, con tenori di sostanza secca (s.s.) superiori al 35% e produzioni di circa t s.s./ha. Rispetto al sorgo da granella classico, quello a taglia alta ha presentato un ciclo produttivo più lungo, con rese superiori nelle prove in primo raccolto e con tenori di sostanza secca che in settembre e ottobre si sono stabilizzati su valori tra 30 e 35%, ideali per l insilamento. Le rese nelle prove in secondo raccolto con minima lavorazione si sono ridotte del 30% rispetto al primo raccolto. L altezza di queste piante nelle prove in primo raccolto è risultata di circa 2 m, 50 cm in più del sorgo da granella classico, mentre in secondo raccolto si è ridotta di 20 cm circa. Sorgo zuccherino, foraggero e da fibra Nelle prove in primo raccolto le tipologie zuccherino, foraggero e da fibra hanno avuto rese decisamente alte, da 70 a oltre 100 t/ha di trinciato fresco, ma con tenori di sostanza secca che solo nel caso del sorgo da fibra e nel mese di ottobre hanno superato la soglia del 30%. Le tipologie foraggero e da fibra sono quelle che hanno garantito le produzioni più elevate (con punte di oltre 30 t s.s./ha). Ciò in corrispondenza dello stadio fenologico di maturazione cerosa sia per il sorgo foraggero (piante alte oltre 3,5 m) sia per quello da fibra (oltre 4,5 m). Anche per questi tipi di sorgo, come per quelli da granella, nelle prove in secondo raccolto con minima lavorazione le produzioni di sostanza secca per ettaro si sono ridotte in modo significativo rispetto al primo raccolto, del 30-50% a seconda dei casi. Si segnalano inoltre, per queste tipologie di sorgo, alcuni casi di allettamento che potrebbero ostacolare le operazioni di raccolta alla scala reale. Qualità del trinciato La composizione del trinciato è risultata influenzata in particolare dalla tipologia di sorgo coltivata e dall epoca di raccolta. Ceneri. Le concentrazioni di ceneri hanno raggiunto valori massimi tra l 8 e il 9,5% s.s. nei sorghi da granella, piuttosto indipendenti dall epoca di raccolta. Negli altri casi sono variate dal 6 all 8% s.s. Proteine. Per tutte le tipologie di sorgo, i contenuti relativi di proteine sulla sostanza secca sono andati decrescendo 66 L Informatore Agrario 45/2015

3 TABELLA 2 - Sorgo in secondo raccolto: resa produttiva e qualità della biomassa ( 1 ) Tipologia Epoca di Altezza Biomassa Sostanza di sorgo Ceneri Proteine Lipidi Amido Zuccheri NDF raccolta Stadio fenologico piante fresca secca (varietà e casa (data) (cm) (t/ha) sementiera) % t/ha % s.s. Granella taglia alta (PR845F - Pioneer) Zuccherino (Freya - KWS) Foraggero (Sugar Graze II - Padana Sementi) Fibra (Hannibal - KWS) Fibra (CA 25 - Semfor) 3-9 Fioritura ,1 22,9 8,5 8,9 7,4 1,9 3,3 11,6 56, Mat. lattea ,3 26,9 10,6 8,6 7,1 2,0 14,3 10,4 49, Mat. cerosa ,8 29,9 11,3 8,6 6,6 2,0 19,7 9,1 47, Mat. fisiologica ,6 35,1 12,5 8,5 6,9 1,8 23,7 9,7 43,8 Media ,4 28,7 10,7 8,6 7,0 1,9 15,2 10,2 49,3 3-9 Fioritura ,4 28,6 12,1 6,9 6,8 2,2 3,1 8,5 64, Mat. lattea ,3 32,5 14,4 7,1 5,9 2,0 8,3 9,8 59, Mat. cerosa ,4 36,3 14,6 6,7 5,2 1,9 11,0 10,5 57, Mat. fisiologica ,6 38,4 16,7 6,8 4,6 1,7 12,3 11,2 56,8 Media ,7 34,0 14,5 6,9 5,6 2,0 8,7 10,0 59,3 3-9 Fioritura ,7 24,7 10,7 7,6 7,7 2,0 5,3 10,5 58, Mat. lattea ,0 27,3 12,3 7,6 6,1 1,6 8,8 14,1 52, Mat. lattea avanzata ,4 30,5 12,9 7,2 6,2 1,8 11,5 13,0 51, Mat. fisiologica ,6 33,9 15,1 7,0 5,9 1,8 13,6 13,4 49,5 Media ,9 29,1 12,7 7,3 6,5 1,8 9,8 12,7 52, Botticella ,8 21,7 12,8 7,3 6,0 1,9 2,3 8,5 65, Spigatura ,1 27,1 14,7 6,8 5,2 1,8 2,6 11,8 62, Fioritura ,6 27,7 16,5 7,0 5,1 1,6 4,6 12,2 61, Mat. lattea ,9 30,5 17,2 6,8 5,2 1,6 5,7 12,9 58,6 Media ,1 26,8 15,3 7,0 5,4 1,7 3,8 11,4 61,9 6-9 Fioritura ,0 28,1 10,7 6,8 6,1 1,9 4,7 10,4 61, Mat. lattea ,7 31,8 12,0 6,9 5,9 1,9 9,0 9,5 59, Mat. cerosa ,4 33,5 12,1 6,6 5,2 1,7 10,4 11,5 58, Mat. fisiologica ,6 37,7 13,1 6,1 4,9 1,9 12,6 11,8 56,4 Media ,7 32,8 12,0 6,6 5,5 1,8 9,2 10,8 58,9 s.s. = sostanza secca. NDF = fibra neutro detersa. ( 1 ) Valori medi di 2 località, San Pancrazio (Parma) e Contrapò (Ferrara); 8 ripetizioni in tutto. In secondo raccolto le produzioni di trinciato fresco non hanno mai superato le 60 t/ha. I valori migliori di resa a ettaro di sostanza secca sono stati ottenuti dalla varietà Hannibal (sorgo da fibra), seguita da Freya (sorgo zuccherino). al maturare delle piante e i valori più alti, tra il 7 e il 9% circa, si sono avuti nei sorghi da granella quando raccolti precocemente. Lipidi. I lipidi hanno avuto andamento paragonabile alle proteine e con valori massimi attorno al 2,5% s.s. nel sorgo da granella classico, quando raccolto precocemente. Amido e zuccheri. ll contenuto di amido e zuccheri tendenzialmente si incrementa con la maturazione delle piante. Hanno fatto eccezione le tipologie da granella nelle prove di primo raccolto nelle quali, a partire da inizio settembre, l amido si è percentualmente ridotto a favore degli zuccheri semplici. Non è stato lo stesso per il sorgo da granella a taglia alta nelle prove in secondo raccolto (grafico 1). In ogni caso i valori più alti di amido (superiori al 20%) si sono registrati, come atteso, proprio per le tipologie da granella. Contenuto in fibra. Anche i contenuti di fibra si sono differenziati a seconda del tipo di sorgo e le concentrazioni maggiori fibra neutrodetersa (NDF) superiore al 60% s.s. sono state rilevate nelle varietà definite appunto «da fibra», sia in primo sia in secondo raccolto. Per le altre tipologie di sorgo i valori di NDF sono risultati minori o uguali al 50% s.s. nell epoca di taglio più tardiva. Ha fatto eccezione il sorgo zuccherino nelle prove di secondo raccolto: il contenuto di fibra in questa varietà (Freya) è risultato paragonabile a quello dei sorghi da fibra. Particolarità del sorgo da granella Il sorgo da granella classico, oltre ad avere una rapidità di maturazione superiore rispetto alle altre tipologie di sorgo, ha anche caratteristiche di qualità differenti, da imputare in primo luogo al contenuto significativo di granella. Il sorgo da granella a taglia alta, invece, ha manifestato caratteristiche produttive e qualitative intermedie tra il sorgo da granella classico e quelle delle altre tipologie (zuccherino, foraggero e fibra). Potenziale metanigeno I test di determinazione del potenziale biochimico metanigeno (bmp) sono stati affidati a Crpa Lab, laboratorio accreditato per la ricerca industriale nell ambito della Rete alta tecnologia dell Emilia-Romagna. Gli oltre 70 test condotti nel progetto hanno restituito per il potenziale biochimico metanigeno valori che sono variati all incirca tra 230 e 315 Nm 3 CH 4 /t s.v. (Normal metri cubi di metano per tonnellata di solidi volatili, ovvero di sostanza organica avviata alla digestione). Per l insilato di mais «standard» (33% di sostanza secca e ceneri pari a 4% s.s.) 45/2015 L Informatore Agrario 67

4 INSERTO ENERGIA RINNOVABILE GRAFICO 1 - Contenuto di amido nel sorgo da granella a taglia alta ( 1 ) 25 Amido (% s.s.) ago. 4 sett. 7 set. 16 set. 22 set. 28 set. 10 ott. 13 ott. Anno 2014 Primo raccolto Secondo raccolto s.s. = sostanza secca. ( 1 ) Varietà PR845F di Pioneer; ciascun dato è il valore medio su 2 località, 8 ripetizioni in tutto. Dalla seconda metà di settembre, il contenuto di amido del sorgo da granella a taglia alta in primo raccolto è risultato inferiore a quello in secondo raccolto. Le varietà di sorgo da fibra sono state tra quelle che hanno fornito, sia in primo sia in secondo raccolto, le rese a ettaro di sostanza secca più elevate il valore del bmp risulta pari a 350 Nm 3 CH 4 /t s.v. La differenza tra questo dato e quelli dei trinciati di sorgo analizzati è da imputare principalmente alla maggior degradabilità della sostanza organica del mais insilato rispetto a quella dei trinciati di sorgo analizzati nel progetto, che non sono stati insilati ma essiccati a 60 C e poi macinati a 0,5 mm. Questi materiali non sono stati insilati per non determinare una variabilità dei dati, dovuta appunto all insilamento, che avrebbe limitato la possibilità del confronto tra le diverse tipologie di sorgo (per approfondimenti vedi riquadro a pag. 62 di questo numero). In ogni caso, anche utilizzando i dati bmp rilevati sui trinciati non insilati (cioè sottostimando il dato), ne risulta che complessivamente le produzioni di metano per superficie coltivata sono variate tra e Nm 3 /ha nelle prove in secondo raccolto e sino a valori di e Nm 3 /ha in primo raccolto, in particolare per i sorghi non da granella quando raccolti in periodo avanzato (ottobre). In questo caso si tratta di produzioni decisamente competitive con quelle ottenibili dal mais, che sono stimabili pari a circa Nm 3 CH 4 /ha (55 t/ha di trinciato 110 Nm 3 CH 4 /t). Quale sorgo scegliere Le rese di biomassa dei sorghi da granella sono risultate inferiori a quelle delle altre tipologie di sorgo, ma possono garantire raccolti anticipati di trinciato, di ottima qualità ai fini dell insilamento se la granella non risulta troppo dura. I sorghi di tipo foraggero, zuccherino e da fibra possono fornire rese in trinciato anche molto elevate e con buone caratteristiche per la produzione di biogas, ma in raccolti che generalmente risultano tardivi e con maggiori rischi di allettamento. Infatti, queste tipologie di sorgo per la maggior parte presentano cicli vegetativi piuttosto lunghi, che ritardano il raggiungimento del tenore di sostanza secca necessario per un buon insilamento. Valida alternativa al mais La scelta del sorgo è vista generalmente come alternativa al mais ed è dettata dal fatto che entrambe sono piante C4 (adattamento di alcune specie per risparmiare acqua nella fase di fissazione del carbonio) e hanno lo stesso tipo di ciclo (primaverile-estivo), ma il sorgo tollera meglio del mais la siccità e le alte temperature, e ha la capacità di rimanere dormiente durante i periodi più secchi. Il sorgo può quindi rappresentare una valida alternativa/complemento al mais per la produzione di trinciato da destinare agli impianti di biogas, in particolare in quegli areali in cui le disponibilità idriche per l irrigazione sono limitate. I risultati delle prove illustrate hanno confermato che le rese e le caratteristiche compositive dei trinciati di sorgo sono di tutto rispetto. Il suo utilizzo può consentire anche di interrompere le monosuccessioni di mais, talvolta causa del persistere di fitopatie e di stanchezza dei terreni. Infine, si ricorda che il sorgo a differenza del mais è stato incluso tra le colture di tabella 1B del dm 6 luglio 2012, che ha definito il sistema di incentivi per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili non fotovoltaiche. Ciò significa che se si genera energia elettrica per il sorgo non sono previste penalizzazioni, mentre se si produce biometano il sorgo entra nella lista delle materie incentivate alla stregua di un sottoprodotto. Paolo Mantovi, Fabrizio Ruozzi Fondazione Crpa Studi Ricerche, Reggio Emilia Roberto Reggiani Azienda agraria sperimentale Stuard Parma Giuseppe Ciuffreda Beta ricerca in agricoltura Ferrara Per commenti all articolo, chiarimenti o suggerimenti scrivi a: redazione@informatoreagrario.it Per consultare gli approfondimenti e/o la bibliografi a: rdlia/15ia45_8185_web 68 L Informatore Agrario 45/2015

5 INSERTO ENERGIA RINNOVABILE ARTICOLO PUBBLICATO SUL SUPPLEMENTO A L INFORMATORE AGRARIO N. 45/2015 A PAG. 65 Varietà di sorgo a confronto per la produzione di biogas Come sono state impostate le prove Per la sperimentazione sono state selezionate varietà rappresentative delle diverse tipologie di sorgo (tabella A), utilizzate in quattro prove agronomiche con schema a blocchi randomizzati, due prove in primo raccolto con lavorazione ordinaria del terreno e due in secondo raccolto con minima lavorazione (tabella B). In tutti i casi fertilizzate con 100 kg di azoto da urea. Ciascuna prova ha visto la coltivazione di 20 parcelle (5 varietà 4 ripetizioni) e ogni parcella è stata raccolta in 4 step successivi, tranne che per sorgo in primo raccolto a San Pancrazio (Parma) dove gli step sono stati 5. Le analisi sulla composizione del trinciato sono state condotte con tecnica Nirs (Near infrared reflectance spectroscopy), mentre il potenziale biochimico metanigeno è stato determinato seguendo la norma UNI EN ISO 11734:2004. TABELLA A - Varietà di sorgo utilizzate nelle prove agronomiche Varietà Casa sementiera Tipologia Caratteristiche Primo raccolto Aralba RV Venturoli Granella classico Sorgo da granella con panicolo compatto e granella bianca a frattura vetrosa PR845F Pioneer Granella taglia alta Sorgo ibrido a sviluppo precoce e panicolo con granella biancastra Super Sile 20 Caussade Zuccherino Sorgo di tipo zuccherino che sviluppa un buon panicolo con granella BMR 333 SIS Foraggero Sorgo ibrido foraggero, monosfalcio, a taglia elevata Bulldozer KWS Fibra Sorgo di taglia elevata, vigoroso, con ciclo vegetativo medio-tardivo Secondo raccolto PR845F Pioneer Granella taglia alta Sorgo ibrido a sviluppo precoce e panicolo con granella biancastra Freya KWS Zuccherino Sorgo rustico, con ciclo vegetativo molto precoce e propensione all accestimento Sugar Graze II Padana Sementi Foraggero Sorgo ibrido foraggero, polisfalcio, con ciclo medio precoce e adatto alle semine tardive Hannibal KWS Fibra Sorgo di taglia elevata con ciclo vegetativo medio; si adatta a semine tardive CA 25 Semfor Fibra Sorgo rustico adatto sia alla prima sia alla seconda semina TABELLA B - Le quattro prove agronomiche con sorgo da biomassa Tessitura Località Semina Precessione terreno San Pancrazio (Parma) Baura (Ferrara) San Pancrazio (Parma) Contrapò (Ferrara) 1 raccolto, 23 maggio 1 raccolto, 16 maggio 2 raccolto, 13 giugno 2 raccolto, 22 maggio Franco-argilloso limoso Franco-argilloso limoso Franco-argilloso limoso Franco-limoso Ortaggi autunnali (cavolo) Triticale-sorgo 2 raccolto Orzo da foraggio Triticale da biomassa Preparazione terreno Aratura e lavorazioni secondarie Ripuntatura e lavorazioni secondarie Minima lavorazione con estirpatore ed erpice Minima lavorazione con erpice Distanza tra le file (cm)

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