Il compostaggio: soluzione sostenibile per la valorizzazione degli scarti vitivinicoli
Dott. Mirco Milani
Università di Catania - Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente (Di3A) ([email protected])
Attività finanziata dalla Regione Siciliana
Assessorato Regionale dei Beni Culturali e dell’Identità Siciliana Dipartimento dei Beni Culturali e dell’Identità Siciliana
Seminario:
TECNICHE INNOVATIVE E SOSTENIBILI NEL TRATTAMENTO E RECUPERO DEGLI SCARTI E DEI REFLUI DELLA FILIERA VITIVINICOLA
Premessa
La sostenibilità ambientale rappresenta uno dei principali obiettivi della moderna viticoltura nella quale è diventato prioritario il rispetto per le risorse naturali e la conservazione dell’acqua, del suolo e dell’aria
In tale contesto produttivo, alcuni residui/sottoprodotti dell’attività vinicola ed enologica, possono costituire una risorsa reintegrabile nel ciclo produttivo
In particolare, il compostaggio di sarmenti, vinacce e fecce può rappresentare una valida soluzione in grado di rispondere alle esigenze di sostenibilità ambientale costituendo una risorsa sicura da inserire a pieno titolo tra i fattori produttivi del vigneto, garantendo un recupero di fertilità dei suoli vitati
+ =
Gestione dei sarmenti
Attualmente il vitivinicoltore ha diverse alternative gestionali degli scarti di coltivazione e produzione:
Trinciatura in campo lasciando il materiale depositato sul cotico erboso o interrati;
Combustione in loco in piccoli cumuli e in quantità giornaliere non superiori a tre metri steri per ettaro nelle aree, periodi e orari individuati con apposita Ordinanza del Sindaco competente per territorio (art. 256 bis del D.Lgs. 152/2006 introdotto dal D.L. 24 giugno 2014 n. 91);
Pressatura ed imballaggio per la loro successiva cippatura e combustione in caldaie;
Compostaggio con eventuale altro materiale organico.
Vinacce e fecce: obbligo della consegna, totale o parziale, in distilleria oppure dello smaltimento sotto controllo per usi alternativi (agronomico, energetico, farmeceutico, ecc.)
Sarmenti:
Definizione
Il compostaggio è il processo bioossidativo aerobico, esotermico, promosso da microrganismi (biomassa attiva) di norma naturalmente associati alle matrici sottoposta al trattamento, in conseguenza del quale il substrato organico eterogeneo di partenza (biomassa substrato) subisce, in tempi ragionevolmente brevi (alcune settimane), profonde trasformazioni delle caratteristiche chimico- fisiche e biologiche (maturazione), con perdita di putrescibilità (stabilizzazione), parallelamente ad una parziale mineralizzazione e umificazione.
Il processo trasforma il substrato di partenza in un prodotto stabile chiamato
COMPOST .
Vantaggi nell’uso del compost in agricoltura
Il compost è caratterizzato da un elevato contenuto di sostanza organica stabilizzata
che, distribuita sul suolo, ha due importanti effetti: il primo è un miglioramento
generale delle caratteristiche chimico-fisiche del suolo; il secondo è un progressivo
accumulo di carbonio nel suolo, che assume così una funzione di immagazzinamento
del carbonio nell’ambito della lotta all’effetto serra.
Processo di compostaggio
1. Prima fase mesofila (temperatura compresa tra 25 e 37 °C): inizio della biodegradazione aerobica dei composti facilmente biodegradabili e contemporanea crescita delle specie batteriche termofile;
2. Fase termofila (temperatura 55 - 65 °C):
degradazione dei composti organici facilmente biodegradabili e incremento dei microrganismi termofili; alla temperatura di 55 - 60 °C avviene l’igienizzazione della matrice;
Fasi biochimiche:
3. Seconda fase mesofila: contemporaneo inizio della degradazione di composti lentamente biodegradabili e sintesi di nuove molecole complesse stabili. Alternanza di popolazione dei microrganismi con lo sviluppo di funghi e attinomiceti;
4. Fase di maturazione: processo lento, in cui si raggiunge la maturazione del compost e bassi livelli di attività microbica.
Processo di compostaggio: parametri
I principali parametri che regolano il processo di compostaggio sono:
1. Struttura, tessitura e conseguente porosità del materiale;
2. Umidità;
3. Condizioni di aerazione (ossigeno);
4. Equilibrio nutrizionale, espresso dal rapporto C/N;
5. Temperatura;
6. pH.
PARAMETRI OPERATIVI VALORI OTTIMALI Dimensioni delle particelle (diametro)
Umidità
0,5 – 5 cm 40-60%
Concentrazione ossigeno 5-15%
Rapporto C/N 25-30
Temperatura 35-60°C
pH 6,5-8,5
Parametri del processo di compostaggio: struttura, tessitura, porosità
Il materiale di partenza deve essere triturato e sminuzzato perché la struttura e la tessitura della matrice sono fondamentali per la conduzione di un ottimale processo di compostaggio.
Il diametro medio delle particelle della matrice deve oscillare tra 0,5 e 5 cm, in base al tipo di materiale di partenza. È importante che nel cumulo ci sia una certa porosità in modo da garantire un continuo ricambio d’aria negli interstizi, impedendo la formazione di zone anaerobiche per compattamento del cumulo e scarsa circolazione dell’aria atmosferica al suo interno.
Parametri del processo di compostaggio: umidità
La presenza d’acqua è necessaria affinché i processi metabolici microbici si attivino.
Infatti, la fase acquosa è il mezzo in cui avvengono le reazioni chimiche, gli scambi nutritivi attraverso le membrane cellulari, il movimento e le migrazioni dei microrganismi, veicolo usato dagli enzimi.
Il contenuto di umidità dei materiali da avviare al compostaggio deve essere compreso
tra il 40% ed il 65 %.
Parametri del processo di compostaggio: condizioni di aerazione
L’aria è il vettore di ossigeno, garantisce l’aerobiosi del processo, assicura lo smaltimento del calore e veicola gli effluenti potenzialmente odorigeni. Per questo è importante valutare l’intensità, la periodicità e il direzionamento dei flussi di aerazione naturale o forzata.
La presenza di ossigeno nella decomposizione aerobica è importante perché consente una più rapida mineralizzazione ed una più efficiente igienizzazione. Di contro, l’assenza di ossigeno comporta la formazione di molecole quali ammoniaca, metano, acido solfidrico, acidi volatili, responsabili dei cattivi odori.
Parametri del compostaggio: rapporto C/N
Nelle reazioni metaboliche (respirazione) e nella crescita dei microrganismi, l’utilizzo di carbonio è maggiore rispetto all’azoto nel rapporto di 20:1. Per questo, durante il processo di compostaggio, è opportuno controllare che il rapporto C/N nel materiale di partenza sia adeguato a quello richiesto dai microrganismi.
Se, nel substrato di partenza, il rapporto C/N è superiore a 30/40:1, i tempi di compostaggio sono lunghi a causa della lenta crescita microbica.
Se il rapporto C/N è inferiore a 15-20:1, il carbonio disponibile è utilizzato ma l’azoto non viene stabilizzato. L’eccesso di azoto, infatti, causa il rilascio veloce di ammoniaca, con emissioni maleodoranti e un deterioramento del processo.
Parametri del compostaggio: temperatura della biomassa
La temperatura è il parametro che meglio indica l’andamento del processo ed è anche quello più facilmente monitorabile.
La decomposizione microbica rilascia una grande quantità di energia sotto forma di calore. Tale calore diffonde nella massa e, poiché la dispersione è molto lenta (effetto tampone), si verifica un innalzamento della temperatura.
A 55 °C avviene la disattivazione dei patogeni umani e l’eliminazione di buona parte dei fitopatogeni, larve e uova di parassiti eventualmente presenti sui substrati organici di partenza.
Per disattivare i semi delle infestanti occorrono, invece, temperature di 60 °C.
Parametri del compostaggio: pH
Il compostaggio è relativamente poco sensibile al pH dei substrati di partenza, in virtù della grande varietà di microrganismi che intervengono nel processo.
Nel materiale in via di stabilizzazione il pH può variare notevolmente col progredire del processo, i valori ottimali sono però compresi tra 6,0 e 8,0.
In generale, i batteri preferiscono un pH vicino alla neutralità e i funghi un ambiente acido.
Il pH è un parametro importante nei substrati caratterizzati da un elevato contenuto in azoto come le deiezioni zootecniche, poiché un pH>8,5 facilita la trasformazione dei composti azotati
Fasi del compostaggio
Fasi del compostaggio: (1) triturazione del materiale vegetale
Triturazione: Ha lo scopo di ridurre la pezzatura dei materiali più grossolani al fine di ottenere un prodotto di consistenza tale da garantire la giusta porosità all’aria della massa favorendone il contatto con i microrganismi che attuano il processo di compostaggio (innesco del processo di compostaggio).
Per l’espletamento della triturazione, soprattutto qualora i quantitativi da trattare risultino modesti, possono venire impiegate le:
Cippatrici: Decespugliatori: Trinciasarmenti:
Fasi del compostaggio: (2) miscelazione del materiale vegetale
Miscelazione: La miscelazione dei residui organici è una fase del processo necessaria soprattutto per quelle biomasse che differiscono sensibilmente fra di loro per il contenuto in umidità, per le dimensioni (pezzatura) e per la consistenza.
In azienda la miscelazione può essere attuata con:
Macchine specifiche come una benna miscelatrice a funzionamento idraulico
Trattore munito di pala frontale
Fasi del compostaggio: (3) formazione del cumulo
La biomassa organica, adeguatamente preparata, deve essere disposta in cumulo di forma e dimensioni variabili in funzione della quantità e della qualità del materiale da avviare al processo di compostaggio. Il cumulo può essere realizzato con:
Trattore dotato di pala frontale
Carro miscelatore dotato di nastro
Carro spandiletame
Forma del cumulo: a sezione triangolare/trapezoidale
Forma e dimensioni del cumulo dipendono dalla quantità e qualità del materiale avviato al trattamento, dalla disponibilità di attrezzature da impiegare nella fase di trattamento, dalla stagione e dalla disponibilità di spazi opportunamente attrezzati.
La forma dei cumuli che più si adattano alle esigenze di compostaggio delle aziende agricole sono a sezione triangolare o trapeziodale e si dividono in cumuli statici e periodicamente rivoltati.
Cumuli a sezione triangolare Cumuli a sezione trapezoidale
Gestione del cumulo: Cumulo statico
Si ricorre al compostaggio mediante cumuli statici quando i materiali da trattare sono prevalentemente legnosi (es. residui delle potature, paglia, cartoni).
Costituito il cumulo sarebbe buona norma ricoprirlo con uno strato di 10-15 cm di paglia, materiale similare o teli in gore-tex al fine di proteggerlo dalle basse temperature, dalla pioggia, da una eccessiva evaporazione.
Cumuli coperti con paglia Cumuli coperti con teli di Gore-tex
Gestione del cumulo: cumulo periodicamente rivoltato
Si ricorre al trattamento in cumuli periodicamente rivoltati quando il materiale da trattare è tale da rendere insufficienti, specie nella prima fase del processo, gli scambi gassosi di tipo naturale (letame, residui freschi delle colture).
Pala meccanica
Il rivoltamento del materiale in cumulo può essere eseguito con:
Ragno Rivoltatore
I rivoltamenti possono essere stabiliti in funzione dei valori di temperatura rilevati con un termometro dotato di una robusta sonda a penetrazione.
Gestione del cumulo: Controllo dell’umidità
I valori ottimali di umidità del cumulo sono compresi tra il 40 e il 65%. Un adeguato livello di umidità risulta fondamentale per garantire gli scambi nutritivi tra le membrane cellulari e per veicolare gli enzimi.
In condizioni di umidità insufficiente, come nel caso di scarsa piovosità nel periodo estivo, è necessario intervenire con una bagnatura del cumulo
In presenza di un eccesso di umidità del materiale è necessario intervenire con un rivoltamento
Fasi del compostaggio: (4) Maturazione
Maturazione: Il processo segue la fase attiva di processo e durante questo periodo il processo di compostaggio continua ad andare avanti ma in modo molto più lento. Il cumulo può essere mantenuto indisturbato senza rivoltamenti o areazione forzata.
Il compost maturo diventa simile ad un terriccio in cui non si riconoscono più i
materiali di partenza, è inodore o emette un odore gradevole simile al sottobosco ed è
di colore scuro.
Distribuzione del compost
Conclusioni
Il compostaggio aziendale degli scarti vitivinicoli può rappresentare una valida e pratica alternativa alla loro semplice trinciatura (sarmenti) e distribuzione (vinacce) in campo, limitando l’apporto di fertilizzanti di sintesi e favorendo la sostenibilità dell’azienda vitivinicola
Il compost svolge azioni positive sulla struttura del suolo, sulla nutrizione delle piante, sull’attività microbiologica nel terreno, sulle attività enzimatiche e sulle attività fisiologiche delle piante
L’impiego del compost, inoltre, contribuisce efficacemente al sequestro di CO
2nel suolo, concorrendo positivamente a contrastare il cambiamento climatico attraverso la riduzione della CO
2atmosferica
Il compost, se prodotto in quantitativi superiori alle esigenze aziendali, può
costituire un ulteriore fonte di reddito derivante dalla vendita dello stesso.
Dott. Mirco Milani
Università di Catania - Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente (Di3A) ([email protected])
Attività finanziata dalla Regione Siciliana
Assessorato Regionale dei Beni Culturali e dell’Identità Siciliana Dipartimento dei Beni Culturali e dell’Identità Siciliana
Seminario:
TECNICHE INNOVATIVE E SOSTENIBILI NEL TRATTAMENTO E RECUPERO DEGLI SCARTI E DEI REFLUI DELLA FILIERA VITIVINICOLA
