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Coordinatore scientifico: Dott. Andrea Colantoni Università degli Studi della Tuscia Dipartimento di Scienze e Tecnologie per l’Agricoltura, le Foreste, la Natura e l’Energia (DAFNE) Via San Camillo De Lellis, s.n.c. - 01100 Viterbo Tel. 0761/357.356 e-mail: [email protected] Amministrazione, tel. 0761 357581-438-554 CODICE FISCALE: 80029030568 - PARTITA I.V.A.: 00575560560

Il biochar prodotto da residui di potatura di olivo e nocciolo utilizzabili nel settore ortoflorovivaistico

per la produzione di energia e per il miglioramento dello stato nutrizionale e fitosanitario delle piante

Relazione finale

Viterbo, 30 agosto 2015

Il Responsabile Tecnico

Il Responsabile Scientifico Dott. Andrea Colantoni

mailto:[email protected]

SCHEDA DEL PROGETTO

Tipologia Misura 124 – Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi, e tecnologici nel settore agricolo alimentare e forestale.

Titolo

Il biochar prodotto da residui di potatura di olivo e nocciolo utilizzabili nel settore ortoflorovivaistico per la produzione di energia e per il miglioramento dello stato nutrizionale e fitosanitario delle piante

DGR n. 76/2014 del 18/02/2014 Beneficiario Università degli Studi della Tuscia Codice CUAA 80029030568 Codice domanda 8475920928 Provvedimento di concessione aiuti n. 56/124/10 del 22/12/2014 Determinazione Dipartimentale n. G18548 del 22/12/2014 Investimento ammesso 102.747,54 € Contributo concesso 66.785,91 € Responsabile scientifico Dott. Andrea COLANTONI Responsabile tecnico Dott. Piergiuseppe PARIS

AZIONE 1: DETERMINAZIONE DELE BIOMASSE RESIDUALI RITRAIBILI DELLE COLTURE DEL NOCCIOLO E OLIVO PRESSO LE AZIENDE AGRICOLE PARTECIPANTI. Sottofase: determinazione della biomassa ritraibile da potature residuali in t/ha dalle aziende partner

Attori coinvolti Nominativi Durata (mesi) Spese Università della Tuscia – Dipartimento di Scienze e Tecnologie per l’Agricoltura, le

Foreste, la Natura e l’Energia (DAFNE) sez. Meccanica Agraria

Colantoni Andrea Monarca Danilo

Cecchini Massimo Colopardi Francesco

(giugno-luglio) Personale dipendente

Azienda Agricola Laura De Parri (olivicola) Fattoumi Rachid Laura De Parri (giugno-luglio) Personale dipendente

Azienda Agricola Antioco Mura (olivicola) Antioco Mura (giugno-luglio) Personale dipendente (non rendicontabile)

Azienda Agricola Giuseppe Norcia (olivicola) Giuseppe Norcia (giugno-luglio) Personale dipendente (non rendicontabile)

Azienda Agricola Michela Bellachioma (corilicola)

Ricci Umberto (luglio-agosto) Personale dipendente

Azienda Agricola Orazi Maria laura (corilicola) Orazi Maria Laura (luglio-agosto) Personale dipendente (non rendicontabile)

Azienda Agricola Stelliferi Maria Vittoria Stelliferi Maria Vittoria (luglio-agosto) Personale dipendente (non rendicontabile)

La specie vegetale indagata in questo lavoro è il nocciolo, Corylus avellana L. Le cultivar considerate sono la Tonda Gentile Romana, la Tonda di Giffoni e il Nocchione. La Tonda Gentile Romana è la cultivar più rappresentata negli impianti della provincia di Viterbo, con una quota di circa il 90%, e presenta una buona adattabilità a diverse condizioni ambientali e pedoclimatiche. Le altre due cultivar, presenti sempre nella provincia, rappresentano il restante 10% degli impianti, insieme alla Tonda Gentile Trilobata (ex Tonda Gentile delle Langhe), e assolvono anche alla funzione di impollinatori. Una seconda specie arborea è stata oggetto di questo studio, l’olivo, Olea europaea; la quantità di biomassa prodotta, nel caso dell’olivo, è fortemente correlata all’invecchiamento della pianta; si denota pertanto un aumento di potatura prodotta molto più marcato di quello osservato per il nocciolo, per il quale le differenze di biomassa da pianta a pianta, subiscono variazioni molto più contenute con l’avanzare degli anni. Per la pesatura delle ramaglie sono state individuate 6 aree di saggio per ogni noccioleto indagato. L’area di saggio è stata delimitata tenendo conto del modello sopra descritto (figura 3). Le ramaglie raccolte all’interno della superficie di campionamento sono state disposte in fascine e pesate con l’ausilio di un dinamometro (figura 4).

Figura 4. Preparazione della fascina di potature e pesatura con dinamometro e raccolta campioni per il nocciolo presso le Aziende Corilicole.

Risultati Azione 1 Le indagini in campo hanno riguardato la stima della quantità di biomassa prodotta dalla potatura delle piante di nocciolo e olivo presso le Aziende costituenti l’ATS. Allo scopo è stato applicato il modello sopradescritto.

Tabella 3 – Quantitativi di biomassa per pianta per il Nocciolo

Tabella 4 – Quantitativi di biomassa per pianta per l’olivo

Dai risultati si è potuto constatare che la produzione di potature varia in primo luogo in funzione dell’età della pianta e, in misura minore, in funzione del numero di piante ad ettaro. I quantitativi di potature da noi stimati sono risultati piuttosto lontani da quelli ottenuti da altri autori (per il nocciolo); fenomeno imputabile alle differenti condizioni pedoclimatiche e alla cultivar indagata. Appare quanto mai evidente che non è sempre possibile far riferimento ad un valore medio assoluto quando si tratta di fare una stima della biomassa prodotta da una qualsiasi specie arborea o arbustiva. Le variabili da considerare possono influire in misura diversa da caso a caso; possono risultare simili in Paesi diversi oppure molto differenti tra regioni dello stesso Paese. Rimane inalterato la biomassa prodotta dagli olivi.

AZIONE 2: RACCOLTA, PRETRATTAMENTO E TRASPORTO DELLE POTATURE DI OLIVO E NOCCIOLO AL CENTRO DI TRASFORMAZIONE.

Sottofase 1: Raccolta campioni di potature e analisi delle caratteristiche chimico-fisiche in laboratorio Attori coinvolti Nominativi Durata (mesi) Spese

Università della Tuscia – Dipartimento di Scienze e Tecnologie per l’Agricoltura, le


Colantoni Andrea Cecchini Massimo

Colopardi Francesco Monarca

(sett.-ottobre - Nocciolo)

Marzo (olivo)

Personale dipendente

Spese di laboratorio secondo tariffario

Università Sottofase 2: Raccolta e trasporto delle potature al centro di trasformazione

Attori coinvolti Nominativi Durata (mesi) Spese Nocciolo





(1/2 agosto-1/2 settembre) – 1

mese

Personale dipendente Affitto macchina

COMBY TR 200 ditta FACMA S.r.l. per

raccolta

Azienda Agricola Michela Bellachioma (corilicola) Ricci Umberto

(1/2 agosto-1/2 settembre) – 1

mese Personale dipendente

Azienda Agricola Orazi Maria laura (corilicola) Orazi Maria Laura (1/2 agosto-1/2 settembre) – 1

mese

Personale dipendente (non rendicontabile)

Azienda Agricola Stelliferi Maria Vittoria Stelliferi Maria Vittoria (1/2 agosto-1/2 settembre) – 1

mese


Sottofase 2: Raccolta e trasporto delle potature al centro di trasformazione Attori coinvolti Nominativi Durata (mesi) Spese

Olivo Università della Tuscia – Dipartimento di Scienze e Tecnologie per l’Agricoltura, le




(1/2 febbraio-1/2 marzo) – 1

mese

Personale dipendente Affitto macchina

COMBY TR 200 ditta FACMA S.r.l. per

raccolta Azienda Agricola Laura De Parri (olivicola) Fattoumi Rachid (1/2 febbraio-

1/2 marzo) – 1 mese


Azienda Agricola Antioco Mura (olivicola) Antioco Mura (1/2 febbraio-1/2 marzo) – 1

mese


Azienda Agricola Giuseppe Norcia (olivicola) Giuseppe Norcia (1/2 febbraio-1/2 marzo) – 1

mese


Sottofase 1: : Raccolta campioni di potature e analisi delle caratteristiche chimico-fisiche in laboratorio

Figura 5 - schema di raccolta dei campioni e caratterizzazione chimico-fisico

Successivamente sono stati prelevati n. 4 campioni di biotriturato di potature di nocciolo e 4 campioni di biotriturato di olivo, ed analizzati in laboratorio dell’Università degli Studi della Tuscia – DAFNE-UNITUS, per effettuare la caratterizzazione chimico-fisica; nello specifico: analisi elementare (C, H, N, O in %), Potere calorifico superiore ed inferiore (MJ/kg), Umidità (%), contenuti in cenere.

Determinazione dell’Umidità

Determinazione del Potere Calorifico

Stufa

Per la determinazione dell’umidità del campione pervenuto in laboratorio si è fatto riferimento alla UNI EN 14774-1/2009. La norma descrive il metodo per determinare l’umidità totale di un campione biocombustibile solido mediante essiccazione in stufa.

Calorimetro Parr, mod. 6200, a bomba di combustione di ossigeno

Per la determinazione del potere calorifico si è fatto riferimento alla normativa UNI EN 14919/2010; questa definisce il metodo per la determinazione del potere calorifico superiore di un biocombustibile solido a volume costante e ad una temperatura di riferimento di 25°C in bomba calorimetrica calibrata tramite la combustione di acido benzoico certificato.

Determinazione del Contenuto in Ceneri

Forno a muffola

Per determinare il contenuto di ceneri è stata applicata la normativa di riferimento UNI EN 14775/2010 che specifica un metodo per la determinazione del contenuto di ceneri di tutti i biocombustibili solidi (UNI CEN/TS 14588). La prova è stata eseguita sui campioni, già sottoposti alla prova dell’umidità, previo sminuzzamento con mulino a coltelli e passaggio al setaccio.

Determinazione del contenuto di C, H, N, O

Analizzatore elementare CHN-2000

Le normativa di riferimento che descrive un metodo per la determinazione del carbonio totale, dell’idrogeno e dell’azoto e ossigeno nei combustibili solidi è la UNI EN 15104/2011. La determinazione attendibile di carbonio, idrogeno e azoto è importante per il controllo qualitativo e i risultati possono essere usati come parametri di input per i calcoli applicati alla combustione di biocarburanti solidi.

Sottofase 2: Raccolta e trasporto delle potature al centro di trasformazione. Questa sottofase è stata caratterizzata da due tempistiche differenti: i) raccolta presso le aziende corilicole svolte principalmente in agosto e i primi di settembre. La raccolta con l’ausilio della COMBY della ditta FACMA S.r.l. è avvenuta a bordo campo dopo per non intralciare le successive operazioni di raccolta delle nocciole. L’operazione di trasporto a bordo campo è stata realizzata dalle aziende corilicole. La biomassa è stata direttamente pretratta dalla COMBY e trasformata in biotruturato pronta per il successivo trasporto al centro di trasformazione della ditta Antonelli S.r.l. di Arezzo che ha trasformato il biotriturato di nocciolo e olivo in pellet.

Figura 6 - Corileto dell’Azienda Agricola Bellachioma Michela

Le aziende corilicole hanno sistemato tramite i propri mezzi meccanici le potature disposte nell’interfila a bordo campo.

Figura 7 - Residui di potature raccolte a bordo campo

La COMBY TR 200 della ditta FACMA S.r.l. ha un Brevetto internazionale P.C.T. (Patent Cooperation Treaty) PCT/IT/2010/000220. La trincia raccogli sarmenti Comby permette di trinciare e raccogliere i residui di potatura fino ad un diametro di 90 mm, una volta sminuzzati si depositano nel contenitore di ampia capacità che tramite il sollevamento a pantografo porta il materiale trinciato fino a. 2,60 m di altezza scaricandolo in modo facile e veloce. L’utilizzo di questa macchina è importante per i seguenti motivi:

terreno libero dai residui di potatura, diminuendo contaminazioni, muffe e malattie provocate dagli stessi se lasciati sul campo;

il recupero di biomasse che può essere smaltito in apposite centrali che utilizzano le biomasse per produrre bio-energia.

Figura 8 - Raccolta e pretrattamento con la COMBY TR 200 della ditta FACMA S.r.l.

Figura 9 – Pretatattamento e produzione di biotriturato

La raccolta delle potature di nocciolo presso le Aziende Olivicole è avvenuta a febbraio-marzo, sempre trasportando la COMBY TR 200 presso le aziende. In questo caso l’allestimento del cantiere di raccolta è stato quello di lasciare i residui di potatura in andana per la successiva raccolta con la COMBY TR 200.

Figura 10 – Raccolta residui di lavorazione su olivo con COMBY TR 200 della ditta FACMA s.r.l. presso l’Azienda De Parri e Antioco Mura.

Figura 11 – Pretrattamento e produzione di biotrituratp da potature di olivo

QUANTITATIVI DELLA RACCOLTA POTATURE DI OLIVO E NOCCLIO PRESSO LE AZIENDE

AZIENDE SPECIE LEGNOSA QUANTITA’ (m3)

Massa Volumica (kg/m3)*

t

Michela Bellachioma Nocciolo 5 560 2,8 Orazi Maria Laura Nocciolo 5 560 2,8 Vittoria Stelliferi Nocciolo 5 560 2,8 Laura De Parri Ulivo 5 920 4,6 Antioco Mura Ulivo 5 920 4,6 Giuseppe Norcia Ulivo 5 920 4,6 * Fonte: ONOMOR: Istituto austriaco di normazione AZIONE 3: TRASFORMAZIONE DELLE POTAURE DI OLIVO E NOCCIOLO IN PELLET

Sottofase 1 Trasformazione delle potature di Olivo e Nocciolo in pellet Attori coinvolti Nominativi Durata (mesi) Spese



Colantoni Andrea Cecchini Massimo

Colopardi Francesco (marzo)


Spese di trasformazione presso ditta Antonelli S.r.l. di

Arezzo

Figura 17 a-b: Imballaggio e bancale di pellet di nocciolo

Figura 18: bancale di pellet di olivo

A questo punto possiamo dire che il prodotto è definitivamente finito, quindi pronto per essere stoccato in magazzino, prima della successiva fase di trasformazione in biochar. Sono stati prodotti più di 200 kg di pellet di nocciolo e 750 kg di olivo per la trasformazione in biochar.

AZIONE 4: PRODUZIONE DI BIOCHAR DA PELLET DI OLIVO E NOCCIOLO

Sottofase 1 Trasformazione delle potature di Olivo e Nocciolo in pellet Attori coinvolti Nominativi Durata (mesi) Spese



Colantoni Andrea Cecchini Massimo Monarca Danilo

(marzo - aprile)


Spese di trasformazione

tramite consulenti scientifici esterni BLUCOMB S.r.l.

Nell’ambito di questa Azione è stata organizzata una giornata dimostrativa di conversione energetica del pellet di olivo e nocciolo in biochar, in data 26/03/2015 presso i locali dell’Azienda Agraria dell’Università degli studi della Tuscia. È stata data regolare comunicazione ed sono stati trasmessi gli inviti ai componenti della Regione Lazio. Una parte della conversione del pellet di olivo e nocciolo in biochar è stata svolta a Viterbo sia durante la giornata dimostrativa che a Udine presso il Centro della BLUCOMB S.r.l.

Allegato 1. Risultati delle analisi chimico-fisiche di caratterizzazione del biochar prodotto da Blucomb srl da pellet di legno di potatura di olivo. Analisi effettuate con la procedura accreditata per lo European Biochar Certificate (EBC) presso il laboratorio EUROFINS (Niederlassung Freiberg, Germania)

Allegato 2. Risultati delle analisi chimico-fisiche di caratterizzazione del biochar prodotto da Blucomb srl da pellet di legno di potatura di nocciolo. Analisi effettuate con la procedura accreditata per lo European Biochar Certificate (EBC) presso il laboratorio EUROFINS (Niederlassung Freiberg, Germania)

Figura 23 Dichiarazione di conformità dell’ “European Biochar Certificate”.

AZIONE 5: MISCELAZIONE DEL BIOCHAR CON TERRICCIO E BATTERI

Sottofase 1 Determinazione dei parametri per la corretta miscelazione di substrato colturale e biochar Attori coinvolti Nominativi Durata (mesi) Spese


Foreste, la Natura e l’Energia (DAFNE) sez. Difesa delle Piante

Andrea Colantoni Prof. Leonardo Varvaro Dott. Stefano Speranza

(aprile-maggio) Personale dipendente Missioni

Sottofase 2 Miscelazione dei componenti Università della Tuscia – Dipartimento di Scienze e Tecnologie per l’Agricoltura, le


Dott. Stefano Speranza (aprile-maggio)

Personale dipendente Missioni

Vivaio di Ascenzo Di Traglia, Via dell'Assenzio snc, Tarquinia (VT).

Catalani Simone (aprile - maggio) Personali dipendente

(non rendicontabile)

Sottofase 1. Determinazione del peso secco della torba (substrato di coltivazione) e del biochar di olivo e nocciolo. Il peso secco del substrato di coltivazione (Super Potgrond, torba neutra e concime minerale composto), utilizzato presso il Vivaio Di Traglia e dei due biochar è stato determinato mediante trattamento dei campioni in stufa. Tre campioni da 10 g ciascuno di substrato e di biochar di nocciolo e di olivo (totale 9 campioni) sono stati posti in stufa a 105 °C , dopo 16 ore i campioni sono stati nuovamente pesati per determinare l’umidità (%). La determinazione dei pesi secchi del substrato di coltivazione e dei due biochar, ha permesso di calcolare correttamente le quantità dei due componenti necessari per ottenere i rapporti (v/v) con una modifica rispetto a quelli previsti dal Progetto, ovvero è stata eliminata la tesi che prevedeva l’impiego di biochar allo 0.5% ed introdotta quella al 5%. Questa modifica è stata ritenuta opportuna in quanto la concentrazione allo 0.5% è stata ritenuta troppo bassa e quindi potenzialmente poco significativa per i risultati attesi dal Progetto. Le dosi di biochar di nocciolo e di olivo utilizzate nel Progetto sono: 1 %, 2% e 5%. Presso il laboratorio di Batteriologia Fitopatologica del D.A.F.N.E., è stata inoltre effettuata la preparazione di biochar di olivo e nocciolo in miscela con il prodotto “Sublic” della ditta SACOM (ora Microspore) a base di batteri benefici per le piante o PGPR, appartenenti al genere Bacillus subtilis e Bacillus licheniformis. E’ stata quindi ottenuta una sospensione batterica in acqua contenente 2 x 106 Unità Formanti Colonie (UFC)/ml. Aliquote da 500 g di biochar di olivo e nocciolo sono state poste in beute (volume di 2L) e miscelate con la sopsensione batterica. Le beute sono state poste in agitatore orbitale per 4 ore a 130 r.p.m.. I biochar così trattati sono stati filtrati con garze sterili e posti ad asciugare sotto cappa a chimica. Dopo 48 ore è stato determinato il numero di cellule batteriche (B. subtilis e B. licheniformis) per grammo di biochar di nocciolo e di olivo, mediante la tecnica del lavaggio e delle diluizioni decimali. I risultati sono riportati in Tabella 11.

Tabella 11. Numero di cellule batteriche vive (UFC) per grammo di biochar di nocciolo e olivo.

Tipo di biochar UFC / g di biochar Olivo 1.4 x 104

Nocciolo 1.8 x 104 I biochar con i batteri e senza sono stati posti in sacchetti sterili e trasferiti presso il Vivaio Di Traglia. Sottofase 2. Miscelazione dei componenti per la preparazione del substrato di semina. Presso il Vivaio Di Traglia è stata sviluppata la fase del Progetto che prevede:

preparazione e numerazione dei contenitori alveolari (in polistirolo da 160 fori) per la semina di pomodoro e peperone secondo lo schema riportato in Tabella 12;

pesatura e miscelazione del substrato colturale Super Potgrond con diverse quantità di biochar di olivo e nocciolo con o senza batteri benefici (Fig. 24).

Tabella 12. Tesi previste dal Progetto per la semina di pomodoro e peperone in substrato con biochar di olivo e nocciolo.

Tesi con biochar di NOCCIOLO

pomodoro/peperone Tesi con biochar di OLIVO

pomodoro/peperone Substrato + 1% Biochar Substrato + 1% Biochar

Substrato +2 % Biochar Substrato +2 % Biochar

Substrato +5 % Biochar Substrato +5 % Biochar Substrato +1 % Biochar + Sublic Substrato +1 % Biochar + Sublic Substrato +2% Biochar + Sublic Substrato +2% Biochar + Sublic

Substrato +5 % Biochar + Sublic Substrato +5 % Biochar + Sublic

Controllo: solo substrato Controllo: solo substrato

Controllo Sublic: substrato + Sublic Controllo Sublic: substrato + Sublic

Presso i laboratori del D.A.F.N.E .sono state realizzate analisi per l’eventuale fitotossicità del biochar di nocciolo e olivo. Il biosaggio prevede la semina di semi di crescione (Lepidium sativum) in Capsule Petri in presenza di estratti acquosi di biochar (a diverse concentrazioni : 50%, 75% e 100) e la verifica della percentuale di germinazione, la misura dell’allungamento della radichetta, l’osservazione delle radichette allo stereomicroscopio, il calcolo dell’Indice di Germinazione secondo la formula:

Ig (50, 75 , 100%) = [(Gc x Lc / (Gt x Lt)]x 100 Dove : Gc = numero medio di semi germinati del campione Lc = lunghezza radicale media del campione Gt = numero medio semi germinati del testimone Lt = lunghezza radicale media del testimone I risultati riportati in Tabella 13 indicano chiaramente la non fitotossità dei biochar di nocciolo e olivo utilizzati nel Progetto. Tabella 13. Indice di germinazione di semi di crescione (biosaggio di fitotossicità).

Tipo di biochar Indice di germinazione

(Ig) % Olivo 105

Nocciolo 102 I valori di Ig inferiori al 30% indicano elevata fitotossicità, valori compresi tra 30 e 70% indicano possibile fitotossicità, valori superiori a 70% indicano che una sostanza non ha effetto fitotossico. Nel caso specifico dei biochar di nocciolo e olivo, i valori di Ig maggiori di 100% indicano una totale assenza di fitotossicità e un possibile stimolo nelle prime fasi di germinazione rispetto al testimone (semi germinati in capsule Petri con acqua sterile distillata). Le radichette chiare e senza zone imbrunite (soprattutto gli apici) osservate allo stereomicroscopio, confermano la non fitotossicità dei biochar. AZIONE 6: SEMINA E VERIFICA DELL’EFFICACIA DEL BIOCHAR

Sottofase 1. Semina e gestione delle piante di pomodoro e peperone Attori coinvolti Nominativi Durata (mesi) Spese



Andrea Colantoni Dott. Stefano Speranza (aprile-maggio)

Personale dipendente Missioni

Vivaio di Ascenzo Di Traglia, Via dell'Assenzio snc, Tarquinia (VT).

Sig. Catalani Simone (aprile - maggio) Personali dipendente

(non rendicontabile)

Sottofase 2. Determinazione % di germinazione e stato fitosanitario Università della Tuscia – Dipartimento di Scienze e Tecnologie per l’Agricoltura, le


Dott. Stefano Speranza (aprile-maggio) Personale dipendente

Missioni

Sottofase 3. Analisi di campioni vegetali (biomassa e contenuto in clorofilla)



Dott. Stefano Speranza (maggio)


Piastre Petri, cilindri in vetro, reagenti,

puntali, alcool etilico etc.


Foreste, la Natura e l’Energia (DAFNE) Laboratorio di biologia molecolare per

l'entomologia e la batteriologia fitopatologica.

Dott. Stefano Speranza maggio Personale dipendente

Sottofase 4. Analisi microbiologica di campioni di substrato colturale di pomodoro e peperone



Dott. Stefano Speranza maggio


Piastre Petri, cilindri in vetro, reagenti,

puntali, alcool etilico etc.


Foreste, la Natura e l’Energia (DAFNE) Laboratorio di biologia molecolare per

l'entomologia e la batteriologia fitopatologica.

Dott. Stefano Speranza maggio Personale dipendente

Sottofase 1. Semina e gestione delle piante di pomodoro e peperone Le diverse miscele (tesi) sono state utilizzate per i riempimento dei contenitori multiforo per la semina di pomodoro tipo Roma (ibrido F1 Wantia - SAIS) e peperone giallo (ibrido F1 Theosis - SAIS) secondo lo schema in Tabella 12 (Azione 5). La semina è stata effettuata mediante seminatrice automatica e l’efficienza del riempimento dei fori è stata valutata tramite controllo visivo (Fig .25). Per ogni tesi sono stati seminati 320 semi di pomodoro e peperone.

I contenitori sono stati posti secondo uno schema randomizzato all’interno di una delle serre del Vivaio Di Traglia e quotidianamente innaffiati (Fig. 26).

Fig. 26 Contenitori alveolari posti nella serra del Vivaio Di Traglia Sottofase 2. Determinazione della % di germinazione e dello stato fitosanitario delle piante di pomodoro e peperone. Il personale del vivaio, supportato dal personale D.A.F.N.E., ha provveduto al rilievo del numero delle piante di pomodoro e di peperone germinate al fine di verificare la % di germinazione di ogni tesi. La percentuale media di germinazione dei semi di pomodoro è risultata pari a 94% (Tabella 14), senza differenze significative tra le varie tesi e rispetto al testimone. L’applicazione del biochar alle 3 concentrazioni non ha influito negativamente sulle germinabilità del seme di pomodoro, non sono stati quindi riscontrati fenomeni di fitotossicità dei biochar di nocciolo ed olivo su pomodoro. Tabella 14. Percentuale di germinazione di semi di pomodoro a diverse concentrazioni di biochar di nocciolo ed olivo.

ORIGINE DEL BIOCHAR

Percentuale di germinazione di pomodoro (biochar) (biochar +Bacillus spp.)

0% 1% 2% 5% 0%+ 1%+ 2%+ 5%+ Nocciolo 93% 94% 95% 93% 94% 93%

Olivo 94% 94% 94% 93% 94% 94% Testimone 94% 94%

La percentuale di germinazione dei semi di peperone è stata mediamente del 95%, come per pomodoro, non sono state registrate differenze significative tra le varie tesi e rispetto al testimone (Tabella 15).

Tabella 15. Percentuale di germinazione di semi di peperone a diverse concentrazioni di biochar di nocciolo ed olivo.

ORIGINE DEL BIOCHAR

Percentuale di germinazione di peperone

(biochar) (biochar +Bacillus spp.)

0% 1% 2% 5% 0%+ 1%+ 2%+ 5%+ Nocciolo 94% 94% 95% 94% 95% 95%

Olivo 95% 95% 96% 96% 95% 95% Testimone 96% 96%

Anche per il peperone non sono stati riscontrati fenomeni di fitotossicità dei biochar di nocciolo ed olivo, impiegati alle dosi del 1%, 2% e 5%. Dal momento della germinazione dei semi di pomodoro e peperone, sono iniziate le verifiche dello stato fitosanitario delle piantine. In particolare, l’attenzione è stata focalizzata sui patogeni e fitofagi delle due colture riportati in Tabella 16.

Tabella 16. Principali patogeni fungini (nero), batterici (rosso) e fitofagi del pomodoro e peperone monitorati presso il Vivaio Di Traglia.

Durante il monitoraggio presso il Vivaio Di Traglia, non sono stati rilevati sintomi attribuibili a patogeni fungini, batterici né presenza di afidi e acari su piante di pomodoro e di peperone, durante il periodo di osservazione. Sottofase 3. Analisi di campioni vegetali (biomassa e contenuto in clorofilla) Dopo 1 mese dalla semina, i contenitori alveolari multiforo (pomodoro e peperone) appartenenti alle diverse tesi sono stati prelevati dal Vivaio Di Traglia e trasferiti presso la serra del DAFNE nell’Azienda Agraria D-S “Nello Lupori”. Ventiquattro piante di pomodoto e peperone/tesi sono state trapiantate in contenitori in plastica a 6 fori, utilizzando la composizione di substrati di origine (Tabella 11) ed allevate fino allo stato di quarta foglia vera. Mediante l’impiego dello strumento DUALEX, misuratore di clorofilla, è stato misurato il contenuto in clorofilla delle piante di pomodoro e peperone (sulla terza foglia vera). Le piante di pomodoro allevate in presenza di biochar di nocciolo e di olivo, addizionati o meno di batteri benefici delle piante, non differivano in modo significativo per il contenuto di clorofilla (Grafico 3).

Fig. 4 Contenuto in clorofilla di piante di pomodoro allevate su substrato contenente biochar di nocciolo ed olivo addizionati (+) o meno di batteri benefici.

Grafico 3. Contenuto in clorofilla di piante di pomodoro allevate su substrato contenente biochar di nocciolo ed olivo addizionati (+) o meno di batteri benefici.

Anche su peperone, il contenuto clorofilla delle piante allevate su substrati contenenti diverse concentrazioni di biochar di olivo e nocciolo (con o senza batteri benefici), non differiva significativamente (graf. 4).

Grafico 4 - Contenuto in clorofilla di piante di peperone allevate su substrato contenente biochar di nocciolo ed olivo, addizionati (+) o meno di batteri benefici

I dati indicano che il biochar di olivo e nocciolo, così come i batteri benefici, non influenzano il metabolismo primario e la sintesi di molecole ricche in azoto, come le clorofille. Le piante analizzate mediante strumento DUALEX, sono state poi utilizzate per la verifica della biomassa (peso secco) presso il Laboratorio di biologia molecolare per l'entomologia e la batteriologia fitopatologica del D.A.F.N.E. Ogni pianta è stata tagliata in due porzioni (apparato radicale e parte aerea) ed di ogni porzione è stato rilevato il peso fresco ed il peso secco (dopo essiccazione a 70° C per 48h). I valori della biomassa (peso secco) di piante di pomodoro e peperone allo stadio di quarta foglia vera mostrati nelle grafico 5 e 6 rispettivamente, indicano che non ci differenze significative tra le varie tesi corrispondenti a diverse concentrazioni di biochar di olivo e nocciolo.

Grafico 5. Valori di biomassa (peso secco) delle foglie e delle radici di piante di pomodoro allevate in substrati contenenti diverse concentrazioni di biochar di nocciolo e olivo, addizionati (+) o meno di batteri benefici.

Grafico 6. Valori di biomassa (peso secco) delle foglie e delle radici di piante di peperone allevate su substrati conteneti diverse concentrazioni di biochar di nocciolo e olivo, addizionati (+) o meno di batteri benefici.

Sottofase 4. Analisi microbiologica di campioni di substrato colturale di pomodoro e peperone.

Le piante di pomodoro e peperone, provenienti dal Vivaio Di Traglia, sono state trasferite presso il Laboratorio di biologia molecolare per l'entomologia e la batteriologia fitopatologica del D.A.F.N.E. per verificare l’effetto del biochar di olivo e nocciolo sulla carica batterica totale della rizosfera di piantine di pomodoro e peperone. Inoltre, le tesi con i biochar addizionati di batteri benefici (formulato commerciale Sublic) hanno fornito informazioni sull’eventuale impiego di biochar come carrier per microrganismi biostimolanti. Da ogni campione, costituito da rizosfera di piantine di pomodoro e peperone, opportunamente mescolato, in condizioni sterili, è stata prelevata una aliquota da 1 g e successivamente posta in tubi tipo Falcon, contenenti 9 ml di soluzione di NaCl allo 0,85% e posti su un agitatore orbitale a 26 °C a 150 rpm per 1 h (8 repliche/tesi). Dalle sospensioni di substrato sono state effettuate delle diluizioni decimali e successivi piastramenti su substrati agarizzati: Agar Nutritivo al Glicerolo(ANG) per l’analisi della carica microbica coltivabile totale. Le piastre sono state poste in incubatore a 27 °C per 48-72 h.

I dati indicano che la presenza di biochar di olivo e nocciolo nel substrato di coltivazione, non altera significativamente, da un punto di vista quantitativo, la carica batterica totale della rizosfera di piante di pomodoro e peperone come mostrato nel grafico 7 e 8.

Grafico 7 Carica batterica totale coltivabile della rizosfera di pomodoro.

La carica batterica totale della rizosfera di piantine di pomodoro allevate in substrato di coltivazione contenente il 2% e il 5% di biochar di olivo addizionato di batteri benefici, risulta significativamente (asterisco) più alta rispetto alle altre tesi. I risultati suggeriscono un possibile effetto positivo del biochar sulla sopravivenza dei batteri introdotti (Sublic) e quindi un possibile impiego del biochar di olivo come carrier.

Grafico 8 Carica batterica totale coltivabile della rizosfera di peperone.

* *

AZIONE 7: ELABORAZIONE DATI E STESURA RELAZIONE FINALE

Sottofase 1 Analisi dell’efficacia del biochar e monitoraggio fitopatologico Attori coinvolti Nominativi Durata (mesi) Spese


Foreste, la Natura e l’Energia (DAFNE) sez. Meccanica e DIFESA

Andrea Colantoni Stefano Speranza Leonardo Varvaro

Alfredo Fabi Danilo Monarca

Massimo Cecchini

Maggio-Giugno Personale dipendente

La stesura della presente relazione è stata redatta secondo i criteri richiesti dal vademecum della Regione Lazio nonché del bando allegato alla DGR n. 76 del 18 febbraio 2014 e nello specifico ai sensi dell’art. 15 come da dicitura: “la relazione finale, anche su supporto digitale, con la descrizione dell’attività svolta, indicazione degli investimenti realizzati ed il relativo livello di conseguimento degli obiettivi preposti in ordine all’innovazione introdotta, firmata dal beneficiario, dal responsabile tecnico del progetto e dal responsabile di progetto dell’ente di ricerca”. Tutti i dati prelevati durante lo svolgimento delle attività sono stati elaborati presso il DAFNE mediante foglio elettronico EXCEL Microsoft, mentre l’analisi statistica (ANOVA) dei dati è stata effettuata mediante il programma GraphPad 4.0. AZIONE 8: REALIZZAZIONE CONVEGNO FINALE E REALIZZAZIONE SITO WEB

Sottofase 1 Divulgazione dei Risultati Attori coinvolti Nominativi Durata (mesi) Spese



Colantoni Andrea Cecchini Massimo Monarca Danilo

Colopardi Francesco Varvaro Leonardo

Fabi Alfredo Stefano Speranza

Giugno 2015


Vitergrafica S.r.l. (spese per manifesto e locandine dell’evento)

Il 22 giugno 2015 presso i locali del DIPARTIMENTO DI SCIENZE E TECNOLOGIE PER L’AGRICOLTURA,LE FORESTE,LA NATURA E L’ENERGIA dell’Università degli Studi della Tuscia di Viterbo, è stato organizzato il Convegno finale del progetto. Sono state realizzate locandine dell’evento e brochure divulgative. Il tutto è stato inserito nel sito WEB realizzato per il progetto.

Fig. 27 e 28 Brochure divulgativa del progetto (lato anteriore e posteriore)

Fig. 29 manifesto del progetto

CONCLUSIONI

Il progetto, in accordo con gli obiettivi prefissati, ha voluto fornire l’insieme di tutte quelle informazioni utili alla progettazione di una filiera di valorizzazione energetica dei residui agricoli, nel caso specifico quelli del nocciolo e olivo, fornendo una caratterizzazione della biomassa, indispensabile per la scelta della tecnologia di conversione energetica più adatta e la produzione di biochar per scopi agronomici in ambiente controllato. Per il campionamento della biomassa residuale derivante dalla potatura del nocciolo è stato utilizzato un modello cosiddetto “a griglia”. Il modello proposto è risultato funzionale allo scopo del lavoro, poiché ha permesso di effettuare una stima precisa dei quantitativi di biomassa prodotta sugli impianti corilicoli e olivicoli delle aziende costituenti l’ATS. Dai risultati si è potuto constatare che la produzione di potature varia in primo luogo in funzione dell’età della pianta e, in misura minore, in funzione del numero di piante ad ettaro. Risultano valori di approvvigionamento che possono essere utilizzati per scopi energetici e risultare un biocombustibile solido commercialmente utilizzabile nel mercato delle biomasse lignocellulosiche sottoforma di pellet. Inoltre l’analisi dei due biochar prodotti con le tecniche e i bruciatori sviluppati dalla ditta Blucomb srl mostrano che i biochar presentano ottime caratteristiche chimico-fisiche da un punto di vista agronomico. Entrambi i biochar potrebbero essere certificati come “Biochar Premium” secondo la normativa dell’EBC e questo consentirebbe una eventuale commercializzazione del biochar con prezzi più alti rispetto a biochar base che pur rispettando la normativa, hanno qualità inferiore e/o maggiori concentrazioni di IPA o metalli pesanti. Potremmo definire quindi un concetto di valorizzazione del “sottoprodotto” del “sottoprodotto”, utilizzandolo per scopi commerciali e/o agronomici. Le prove condotte presso il Vivaio Di Traglia e il D.A.F.N.E. hanno permesso di ottenere, inoltre, importanti informazioni sull’effetto dell’impiego di biochar di nocciolo e di olivo sulle coltura di pomodoro e peperone in ambito vivaistico. Le principali conclusioni sono di seguito riportate: - I biochar prodotti da potature di nocciolo e olivo sono da considerarsi di ottima qualità

dato che soddisfano tutti i parametri richiesti dalla normativa europea per gli ammendanti - I biochar non hanno effetti fitotossici (IG, % di germinazione, biomassa) né su peperone

né su pomodoro. - I biochar applicati non modificano significativamente, da un punto di vista quantitativo, la

carica microbica a livello di rizosfera di pomodoro e peperone. - I biochar utilizzati come “carrier” per batteri benefici del genere Bacillus ne

“supportano” le popolazioni . - Al momento non abbiamo dati sull’effetto dell’impiego di biochar verso patogeni e fitofagi

dato che nel periodo di crescita delle piante in vivaio e durante il monitoraggio, non si sono sviluppate malattie crittogamiche né è stata rilevata la presenza di fitofagi.

il biochar prodotto da residui di potatura di olivo e nocciolo ... · i residui di potatura fino ad...

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