Recupero e valorizzazione dei sottoprodotti della filiera vitivinicola

Recupero e valorizzazione dei sottoprodotti della filiera vitivinicola

Prof. Mirco Milani

Università degli Studi di Catania - Di3A mirco.milani@unict.it

17 Maggio 2021

Seminario:

INTERVENTI PER UNA VITICOLTURA SOSTENIBILE

Premessa

 Negli ultimi anni le problematiche ambientali hanno coinvolto anche il settore vitivinicolo dove, accanto ad un’esigenza produttiva sempre maggiore, si affianca il bisogno/necessità di una gestione corretta dei rifiuti/scarti prodotti.

 La legislazione, sempre più attenta all’ambiente e all’innovazione tecnologica, ha gettato le basi per un futuro più sostenibile dell’intera filiera vitivinicola, soprattutto per quanto riguarda la gestione e la valorizzazione degli scarti e dei sottoprodotti delle varie fasi di produzione del vino.

 In tale contesto produttivo, alcuni residui/sottoprodotti dell’attività vitivinicola

possono costituire una risorsa reintegrabile nel ciclo produttivo ed una fonte di

integrazione dei redditi aziendali.

Residui/sottoprodotti dell’attività vitivinicola

Acque reflue 186 Kg/hL di vino Sottoprodotti lavorazione

(Raspi, Vinacce, Fecce) 28 Kg/hL di vino

Rifiuti solidi

(Imballaggi di scarto, Solidi chiarificazione/filtrazione, panelli)

2 Kg/hL di vino

Fonte: Progetto CIPE 2007-2008

Attività di vinificazione Coltivazione del vigneto Residui di potatura

(Sarmenti)

15 – 30 q/ha

Sottoprodotti della vinificazione

Raspi Vinacce

TRAVASO E PRESSATURA FERMENTAZIONE

PIGIATURA E DIRASPATURA RACCOLTA

MATURAZIONE E FILTRAZIONE IMBOTTIGLIAMENTO

Vinaccia fermentata

Feccia di fermentazione Feccia di

vinificazione

Attualmente il vitivinicoltore ha diverse alternative gestionali degli scarti di coltivazione:

Sarmenti:

 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.

Gestione dei residui/sottoprodotti vitivinicoli

Sottoprodotti della vinificazione: impieghi

Con l’emanazione del D.M. 4 agosto 2010, sono state ampliate le possibilità di impiego dei sottoprodotti per altri usi alternativi. In sostanza, il produttore può ora adempiere l’obbligo o attraverso la consegna totale o parziale dei sottoprodotti della vinificazione in distilleria oppure attraverso il ritiro sotto controllo per i seguenti usi alternativi:

a) uso agronomico diretto, mediante distribuzione dei sottoprodotti nei terreni agricoli, nel limite massimo di 3.000 Kg per ettaro di superficie agricola risultante dal fascicolo aziendale del produttore vinicolo;

b) uso agronomico indiretto, mediante l’utilizzo dei sottoprodotti per la preparazione di fertilizzanti;

c) uso energetico, mediante l’utilizzo dei sottoprodotti per la produzione di biomassa;

d) uso farmaceutico;

e) uso cosmetico;

f) uso agroalimentare, (le vinacce destinate all’estrazione di enocianina o alla produzione

di prodotti agroalimentari – prodotti ortofrutticoli, formaggi, prodotti da forno –

sono considerate come utilizzate per uso alternativo).

 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 .

Compostaggio: definizione

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.

Vantaggi nell’uso del compost in agricoltura

Fasi biochimiche:

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;

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;

Seconda fase mesofila: contemporaneo inizio della degradazione di composti lentamente biodegradabili e sintesi di nuove molecole complesse stabili. Alternanza di popolazione dei microrganismi con sviluppo di funghi e attinomiceti;

Fase di maturazione: processo lento, in cui si raggiunge la maturazione del compost e bassi livelli di attività microbica.

Processo di compostaggio

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)

0,5 – 5 cm

Umidità 40-60%

Concentrazione ossigeno 5-15%

Rapporto C/N 25-30

Temperatura 35-60°C

pH 6,5-8,5

Processo di compostaggio: parametri

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: struttura, tessitura, porosità

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: umidità

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 processo di compostaggio: condizioni di aerazione

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.

Parametri del processo di compostaggio: rapporto C/N

 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.

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 processo di compostaggio: temperatura della biomassa

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 in ammoniaca e, quindi, un aumento della basicità del composto e delle emissioni gassose in atmosfera.

Parametri del processo di compostaggio: pH

Fasi del compostaggio

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 (1): triturazione 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:

Trattore munito di pala frontale Macchine specifiche come una benna

miscelatrice a funzionamento idraulico

Fasi del compostaggio (2): miscelazione del materiale vegetale

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

Fasi del compostaggio (3): formazione del cumulo

 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

Forma del cumulo: a sezione triangolare/trapezoidale

 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 statico

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).

I rivoltamenti possono essere stabiliti in funzione dei valori di temperatura rilevati con un termometro dotato di una robusta sonda a penetrazione.

Il rivoltamento del materiale in cumulo può essere eseguito con:

 Rivoltatore Gestione del cumulo: cumulo periodicamente rivoltato

 Ragno

 Pala meccanica

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

Gestione del cumulo: umidità

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.

Fasi del compostaggio (4): Maturazione

Distribuzione del compost

Nell’ambito della sottomisura 16.2 del PSR Sicilia 2014-2020 è in corso di avvio il progetto “Tecniche innovative e sostenibili nel trattamento e recupero degli scarti e dei reflui della filiera vitivinicola – VITINNOVA” che prevede l’esecuzione, presso l’azienda Santa Tresa (Vittoria – RG), di prove di compostaggio di residui di potatura delle colture aziendali (prevalentemente vigneti) e dei sottoprodotti derivanti dal processo di vinificazione (raspi, vinacce e fecce). L’attività prevede la distribuzione del compost prodotto presso l’azienda Santa Tresa su colture di vite, ubicate presso la medesima azienda, e su colture ortive ubicate presso la cooperativa agricola Progresso (Donnalucata – RG).

Progetto VITINNOVA

 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

nel suolo, concorrendo positivamente a contrastare il cambiamento climatico attraverso la riduzione della CO

atmosferica

 Il compost, se prodotto in quantitativi superiori alle esigenze aziendali, può costituire un ulteriore fonte di reddito derivante dalla vendita dello stesso.

Conclusioni

Seminario:

INTERVENTI PER UNA VITICOLTURA SOSTENIBILE

Prof. Mirco Milani

Università di Catania - Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente (Di3A) (mirco.milani@unict.it)

GRAZIE PER L’ATTENZIONE