Dal Progetto finalizzato PRIsCA del MIRAAF-MIPA
Sintesi dei principali risultati
Il PRisCA, come gli analoghi progetti dell'Unione Europea e in generale dei Paesi industrializzati, è un progetto strategico con obiettivi di medio - lungo termine. Si tratta di aumentare il livello di conoscenza su alcune colture, poco indagate o assolutamente nuove, valutandone l'adattabilità agli ambienti, le possibilità di introduzione negli avvicendamenti, la suscettibilità ad avversità, gli effetti di fattori ambientali e colturali su quantità e qualità delle produzioni, l'impatto sull'ambiente.
Solo per alcune colture più interessanti è stata affrontata la messa a punto di tecniche colturali rispettose dell'ambiente.
In questa ottica vanno considerati i risultati finora ottenuti, non riportati in questa sede, dei quali viene effettuato solo un sintetico commento.
Filiera Amido. L'amido riveste grande interesse per l'industria non alimentare che assorbe circa il 47% delle 1.800.000 tonnellate prodotte a livello europeo, corrispondenti alla produzione di circa 700.000 ha di cereali. Le previsioni indicano un consumo crescente.
La ricerca condotta dal PRisCA ha evidenziato i seguenti aspetti principali: nessun interesse pratico riveste l'amido ottenuto dagli organi sotterranei sia per alcuni problemi agronomici, sia, soprattutto, per costi di trasporto, difficoltà di conservazione del prodotto, tecnologie di trasformazione ancora approssimative, difficoltà e costi di smaltimento dei residui di lavorazione. Fra i cereali micro e macrotermi provati il più interessante appare il sorgo, finora del tutto trascurato dall'industria di trsformazione; per questa specie le ricerche condotte relativamente al confronto fra materiale genetico e diverse agrotecniche hanno consentito la messa a punto di un itinerario tecnico la cui applicazione può consentire un risparmio energetico di circa il 15% (quasi 3000 MJ/ha) ed economico (300.000 - 400.000 lire/ha).
Filiera Energia. Sono state affrontate, con differente grado di approfondimento, complessivamente 10 tematiche di ricerca rientranti nelle 3 grandi filiere energetiche: quella dell'etanolo, ottenibile per fermentazione da zuccheri o carboidrati; quella delle biomasse, ottenibili da colture a elevata produzione di sostanza secca, da sottoporre a differenti processi (combustione, pirolisi, gassificazione, liquefazione); quelle del diestere o dei biooli, da ottenere dalle colture da olio. La prima e terza sub-filiera sono già completamente applicative.
Le ricerche hanno riguardato specie tradizionali per l'affinamento dell´agrotecnica e specie innovative, sia annuali (una decina) che perenni (una quindicina) per un totale di circa 100 genotipi. In sintesi vengono registrati i principali risultati per sub - filiera.
- Etanolo. I cereali sono risultati largamente competitivi rispetto ad altre possibili opzioni (barbabietola, topinambur, sorgo zuccherino, ecc.);
- Colture di cereali per energia consentono di trascurare vincoli di qualità e privilegiare scelte varietali e tecniche agronomiche con il migliore rapporto input - output; il sorgo da granella, anche tenendo conto di una pluralità di destinazioni d'uso, sembra la coltura più adatta al Sud, al
- Centro e anche per gli areali del Nord con minor disponibilità idrica; di interesse appaiono per il Nord frumenti di pessima qualità, ma altamente produttivi.
- Biodiesel. Per la maggior parte degli ambienti italiani si può puntare sul girasole, per il quale sono stati messi a punto indirizzi di scelta varietale e di tecnica colturale a basso impatto ambientale e a basso costo; il colza può essere ritenuto adatto per gli ambienti del Sud, dove può sfruttare la disponibilità idrica invernale, purché si effettui una oculata scelta varietale (varietà alternative in semina autunnale).
- Biomasse. Fra le specie provate sono emerse: miscanto e sorgo da fibra per le aree del Centro Nord; cinara per quelle del Sud o dovunque la disponibilità idrica sia limitata; per queste specie si dispone già di conoscenze trasferibili operativamente; non sono state abbastanza studiate invece la canna (Arundo donax) e alcune graminacee che recentemente stanno riscuotendo interesse a livello internazionale.
Per la filiera Energia si può concludere che relativamente a etanolo e biodiesel si ha una ampia disponibilità di conoscenze e di premesse tecniche e anche un interesse dell'industria per un immediato sviluppo. Le condizioni economiche sono invece ancora negative e quindi, in Italia come negli altri Paesi dell'Ue, il decollo operativo dipende solo da provvedimenti di politica fiscale. Per la sub - filiera delle biomasse le conoscenze di tecnica agronomica sono, per ora, solo di tipo generale e richiedono ulteriori contributi di ricerca. Relativamente agli utilizzatori l'interesse dell'Enel appare scarso e quello di gruppi privati è per ora solo dichiarato, ma non dimostrato.
Filiera Fibra e cellulosa. Sono state considerate una ventina d specie, più della metà delle quali perenni, per un totale di circa 100 genotipi con destinazione tessile, per saccheria, pasta da cellulosa e altre destinazioni innovative. Le specie risultate di interesse per i diversi areali italiani sono quelle ormai tradizionali (lino, cotone, canapa, kenaf e sorgo da fibra), pur con caratteristiche qualitative, e quindi, destinazioni d'uso, diverse. Tutte le altre specie provate non sembrano, almeno allo stato attuale, rivestire interesse applicativo. In particolare per il lino si dispone di una tecnica colturale già completamente trasferibile anche con gli adattamenti necessari per specifiche condizioni di coltura. E´ necessario mettere a punto un'adeguata tecnica di macerazione e una tecnica analitica rapida per la caratterizzazione qualitativa; per questa specie è stata messa a punto la tecnica di produzione del seme in ambienti del Sud, particolarmente adatti a questo obiettivo e che quindi potrebbero divenire la fonte di semente per tutti i Paesi europei.
- Destinazione cartaria. Per le specie annuali la tecnica di coltivazione è già completamente trasferibile, compresi gli adattamenti a diversi ambienti di produzione. Per le pluriennali si attende la valutazione della produttività nel tempo e delle relative caratteristiche qualitative.
- Per produttività si distingue il sorgo da fibra e per qualità la canapa e, in minor misura, il kenaf. La qualità tecnologica del prodotto finale, così come resa industriale, e i costi, compresi quelli di smaltimento dei reflui, dipendono però dal procedimento industriale adottato.
- Destinazioni innovative. Negli ultimi tempi si stanno prospettando utilizzazioni nuove quali quelle per composites, tessuti non tessuti, anche con miscele fra fibre vegetali e materiali sintetici, pannelli per bioedilizia, ecc. La ricerca industriale del settore è in rapida evoluzione e coinvolge gruppi stranieri e nuovi progetti dell'Ue. Per tutte le destinazioni delle piante da fibra devono senza dubbio essere messe a punto idonee linee di meccanizzazione, soprattutto relativamente alla raccolta. La filiera evidenzia buone possibilità di sviluppo, in parte legate anche ad una crescente propensione dei consumatori per prodotti "amici dell'ambiente", considerando sia le caratteristiche del prodotto che le tecniche con le quali è stata ottenuta la materia prima. Un vantaggio delle colture da fibra risiede probabilmente nella possibilità di destinare le produzioni ad usi diversificati, utilizzando anche sottoprodotti che in alcune situazioni divengono coprodotti. In termini generali si può ritenere che il sorgo presenti un ottimo rapporto produzione - prestazione nel settore cartario e dei cartoni ondulati; canapa e lino sembrano da preferire per materiali compositi polimerici, dove la fibra svolge una azione principalmente di rinforzo, così come sono da preferire nell'industria dei tessuti non tessuti, dei geotessili e, ovviamente, per l'impiego tessile. Nei materiali da costruzione, dove la fibra ha funzione legante, può essere usata indifferentemente qualsiasi pianta annuale o anche sottoprodotti; il vantaggio delle fibre da piante annuali rispetto alle concorrenti quali quelle di vetro, di asbesto e sintetiche, risiede nel basso peso specifico, nella biodegradabilità e riciclabilità e quindi nel minor impatto ambientale e nel risparmio energetico.
Filiera Oli tecnici industriali. Sono state studiate specie in grado di fornire oli con differente composizione acidica e, perciò, a diversa destinazione industriale. Anche in questo caso per le specie di nuova introduzione negli ambienti italiani ci si è dedicati soprattutto alla valutazione dell'adattabilità alle differenti condizioni ambientali, a una prima caratterizzazione degli oli e successivamente alla messa a punto della tecnica colturale, anche riguardo agli effetti esercitati sulle caratteristiche qualitative; quest'ultimo tema di ricerca è stato quello di maggiore impegno relativamente alle specie tradizionali.
Sono state identificate diverse specie di interesse sia per l'elevato tenore in acido erucico sia per la prevalenza differenziata di acidi a catena lunga o corta, in entrambi i casi con soddisfacente livello produttivo e buone caratteristiche agronomiche. Per le specie tradizionali (girasole, colza, lino, ricino, cartamo) una attenta valutazione dei nuovi materiali genetici e di itinerari tecnici studiati in funzione sia del rapporto costi - ricavi, sia dell'impatto ambientale consentono già indicazioni operative di notevole interesse per l'agricoltura.
Una proficua collaborazione instaurata con alcuni settori dell'industria utilizzatrice ha permesso la caratterizzazione dei diversi oli in funzione di differenti possibili impieghi. Infatti si sta facendo strada una tendenza a sostituire, in diversi settori, oli sintetici, altamente inquinanti, con quelli vegetali. Lipochimica, lubrificanti e fluidi idraulici, tensioattivi, prodotti fitosanitari, inchiostri e vernici sono i settori nei quali sia in ossequio a norme legislative già in atto o prevedibili, sia per motivi di immagine, gli oli vegetali vanno assumendo sempre più importanza.
Le previsioni pertanto riguardano superfici di un certo rilievo in differenti areali italiani.
Filiera Usi diversi. Sono state affrontate tematiche molto diversificate riguardanti le cosiddette "colture di nicchia", il cui prodotto è soggetto a una domanda di quantitativi limitati e quindi possono interessare superfici non molto estese, a volte dislocate in areali specifici.
Fra queste le più interessanti sono apparse quelle in grado di fornire sostanze coloranti, biocide e, in misura molto minore, dolcificanti e per gomme e resine.
Per l'ottenimento di sostanze coloranti sono state identificate diverse specie, nuove per i singoli areali o anche già coltivate in passato e poi abbandonate, valutando il germoplasma disponibile sia relativamente alla produttività sia al contenuto in principi attivi. Anche in questo caso sono state approntate tecniche colturali in grado di produrre reddito nell'ambito di un'agricoltura sostenibile. Sono intuibili le connessioni con mercati, interessati anche ad altre colture alternative, rientranti nel settore tessile (piante da fibra), nella cosmesi (piante da oli industriali), nella bioedilizia, ecc.
Anche per le colture in grado di fornire sostanze biocide sono state identificate diverse specie, alcune anche multiuso, valutando il germoplasma e studiando alcuni aspetti di tecnica colturale, anche in funzione del contenuto in principi attivi e dell'estraibilità degli stessi.
Riguardo alle colture per dolcificanti l'interesse è stato dedicato a topinambur, cicoria, stevia e altre specie in grado di fornire fruttani, in particolare frumento duro. Le ricerche hanno evidenziato risultati di interesse, in gran parte già trasferibili a livello operativo, ai quali ha fatto riscontro la consapevolezza del disinteresse o, forse, della contrarietà dell'industria saccarifera. Si può prevedere quindi al massimo uno sviluppo estremamente limitato per impieghi particolari.
Analogamente le ricerche sulle piante per gomme e resine hanno consentito l'acquisizione di nuove conoscenze, la caratterizzazione del germoplasma e alcune indicazioni sulla tecnica colturale. Non sembrano comunque sussistere possibilità reali di introduzione e sviluppo.
Raccordo fra filiere. Oltre alle ricerche rientranti in filiere specifiche ne sono state effettuate altre trasversali a diverse filiere e si è tentato un primo approccio alle fasi successive di caratterizzazione e trasformazione.
Può essere ricordata innanzitutto l'attività di reperimento e moltiplicazione del materiale genetico per ottenere quantitativi di germoplasma sufficienti alla valutazione bioagronomica e per i successivi studi di agrotecnica. Nell'ambito di questa attività è stato necessario studiare e mettere a punto tecniche di micropropagazione, di facilitazione alla propagazione, di miglioramento di caratteristiche germinative; per alcune specie sono state individuate le esigenze fototermiche e messe a punto tecniche di rigenerazione per via meristematica e di impianto con l'uso di rizomi. Gran parte delle tecniche approntate sono già trasferibili, ma alcune, soprattutto per le colture pluriennali, necessitano di ulteriore verifica.
Altre ricerche hanno riguardato il supporto analitico per la caratterizzazione tecnologica e tribologica degli oli. Le ricerche a livello industriale hanno riguardato l'influenza della concentrazione dell'acido erucico, in gliceridi ed esteri sintetici, relativamente a viscosità, comportamento a freddo e stabilità all'ossidazione. Estrazione, raffinazione degli oli e dei derivati di sintesi sono state effettuate anche impiegando tecniche in uso nella pratica industriale e, quindi, le procedure messe a punto possono essere prontamente trasferite.
Studi sull'attività biologica di alcuni composti di crucifere hanno consentito la messa a punto di una reazione di idrolisi, sia con enzima libero che immobilizzato su substrati inerti, di 15 glucosinolati purificati. L'attività verificata in vitro e in vivo contro nematodi e funghi patogeni nel terreno, unita alla discreta produzione di un olio di particolare interesse per l'industria non alimentare, inducono ad approfondire gli studi agronomici sul gruppo di crucifere individuato.
Sulle piante da fibra, dopo una lunga fase propedeutica, solo nel 1996 è effettivamente decollata la ricerca con trattamento meccanico di steam explosion per la separazione e la valutazione quanti - qualitativa delle tre frazioni (cellulosa, emicellulosa, lignina) interessando diverse specie. Per la produzione di pasta cartaria, processi innovativi, quali la stessa steam explosion e organosolv, sono stati confrontati col processo tradizionale soda/AQ. Sono stati ottenuti campioni di carta da lino, canapa, sorgo da fibra e kenaf; nella sbianca, ozono e acqua ossigenata hanno sostituito i prodotti a base di cloro, altamente inquinanti. I risultali ottenuti a livello di laboratorio possono essere direttamente trasferiti all'industria.
Relativamente al fruttani è stata verificata la fattibilità di estrazione di inulina da fusti di topinambur con successiva separazione, mediante ultrafiltrazione, della frazione zuccherina a basso peso molecolare. Si è iniziata la realizzazione di un impianto pilota per ottenere sciroppi di fruttosio o fruttosio ad alta purezza. Dai fusti esausti di topinambur, con un processo su piccola scala, sono stati prodotti sfarinati, pellet in miscela con reflui dell'industria lattiero – casearia.
Relativamente ai coloranti sono stati studiati metodi di estrazione a caratterizzazione dei metaboliti ed effettuate prove tintorie su fibre vegetali. La tecnologia trasferita su impianto pilota può già consentire una dimensione artigianale di applicazione.
Sulla meccanizzazione delle colture da biomassa sono stati studiati cantieri di raccolta, trasporto e stoccaggio; per il trasferimento a livello aziendale sono ancora necessarie verifiche. Un primo approccio alla tecnica di ipercompattazione, per aumentare la densità delle balle e ridurre i costi di trasporto e stoccaggio, non ha ancora dato risultati soddisfacenti.
Per quanto riguarda, infine, gli aspetti economici, il Coordinamento ha potuto usufruire del supporto di una Uo di Economia per analizzare le condizioni economiche e di mercato di ciascuna filiera. Il quadro emerso risulta estremamente eterogeneo per le diverse filiere sotto il profilo della fattibilità economica in tempi medio - brevi. Nei casi peggiori le prospettive appaiono molto scarse, di norma condizionate da un preciso e orientato intervento politico di sostegno e sviluppo della filiera. Nei casi più favorevoli, al contrario, si intravedono già precise possibilità mercantili; ci si riferisce alla filiera degli oli tecnici, a quella delle fibre vegetali, dei coloranti naturali e, probabilmente, ad alcune specie destinate ad usi minori diversificati.
Un caso particolare è costituito dalla filiera Energia. A fronte di nuove acquisizioni tecniche che rendono il processo fattibile, permangono numerose difficoltà di origine economica e fiscale del tutto vincolanti; per lo sviluppo di questa filiera è necessario completare le ricerche per affinare gli aspetti tecnici della produzione agricola e, soprattutto, risolvere problemi di carattere generale esterni a quest'ultima.
Gianpietro Venturi Maria Teresa Amaducci
Dipartimento di agronomia Università di Bologna
Gli autori sono rispettivamente coordinatore generale e vice - coordinatore del Progetto.
www.agrsci.unibo.it/agro/people/gventuri.html
Relazione presentata alla Tavola rotonda su "Stato attuale e prospettive della ricerca agronomica", 320 Convegno annuale della Società italiana di agronomia, Ancona, 15-18 settembre 1998.
Renato Brugnola
Da L'INFORMATORE AGRARIO N. 46/98
www.informatoreagrario.it