La filiera della canapa: dalla coltivazione alla trasformazione ai fini dell’impiego nei vari settori

Giorgio Ragaglini

Famiglia: Cannabaceae

Genere: Cannabis

Cannabis indica Lam. Cannabis sativa L.CBG

delta-9-tetraidrocannabinolo cannabidiolo

La canapa (Cannabis sativa L.) è considerata una delle prime coltivazioni note all’uomo. L’origine del genere Cannabis viene collocato in Asia centrale (Vavilov, 1952; de Candolle, 1883).I primi usi da parte dell’uomo sono stimati risalire a 10.000 anni fa (Schultes et al., 1974).

Cenni storici

Ritrovamenti in Giappone, Corea, Cina ed India fanno ipotizzare che la coltivazione della canapa e della marjuana fosse diffuse già nel Neolitico, finalizzata sia alla produzione di fibre che sostanza psicotrope .

Cenni storici

Introduzione in Europa attraverso migrazioni degli Sciti (1500 BCE)

I Persiani introducono l’hashish nelmondo islamico(1300-1200 CE)

Gli Indiani Hindu introduconola cannabis in Africa orientale(1300-1200 CE)

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Cenni storici

Prime evidenze di coltivazione di canapaIn Europa (1500 BCE)

Viaggiatori spagnoli introducono la canapa nel nuovo continente,nel corso del 1500 BCE. In Chile appaino le prime coltivazioni di canapa(1545 BCE)

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In Virginia vengono ritrovate coltivazioni di canapa in villaggi di nativi (1607 BCE)

Cenni storici

Cenni storici, sviluppo e declino della coltivazione della canapa in Italia

1700

Forniva olio combustibile per le lampade, fibra per i tessuti e mangimi per il bestiame.Produzione di filati di alta qualità

Introduzione e diffusione tramite attività commerciali delle Repubbliche Marinare

1400 1910

Emilia-Romagna, vi erano 45.000 ettari di terreno coltivati a canapa, soprattutto nel Ferrarese

Anni 50

l’Italia era il secondo maggior produttore di canapa al mondo (dietro soltanto all’Unione Sovietica) con quasi 100mila ettari coltivati.

Declino come conseguenza dalla diffusione delle fibre sintetiche come il nylon, la stampa su carta derivante da alberi e dall’industria petrolchimica per quanto riguarda il mondo dei combustibili.

1961

il governo italiano sottoscriveva una convenzione internazionale chiamata “Convenzione Unica sulle Sostanze Stupefacenti” (seguita da quelle del 1971 e del 1988), in cui la canapa sarebbe dovuta sparire dal mondo entro 25 anni.

Prospettive di ripresa Il 14 Gennaio 2017 è entrata in vigore la legge 242 del 2 Dicembre 2016 con le disposizioni per la promozione della coltivazione e della filiera agroindustriale della canapa.

Non è più necessaria alcuna autorizzazione per la semina di varietà di canapa certificate con contenuto di THC al massimo dello 0,2%.

Gli unici obblighi per il coltivatore sono quello di conservare i cartellini della semente acquistata per un periodo non inferiore a dodici mesi e di conservare le fatture di acquisto della semente per il periodo previsto dalla normativa vigente.

La percentuale di THC nelle piante analizzate potrà oscillare dallo 0,2% allo 0,6% senza comportare alcun problema per l’agricoltore.

Eventuali controlli sono eseguiti da un soggetto unico e sempre in presenza del coltivatore, e gli addetti al controllo sono tenuti a rilasciare un campione prelevato per eventuali contro-verifiche.

Nel caso in cui la percentuale di THC dovesse superare la soglia dello 0,6%, l’autorità giudiziaria può disporre il sequestro o la distruzione della coltivazione, ma “è esclusa la responsabilità dell’agricoltore“.

2013 – 400 ha 2017 2018 – 4000 ha

Quadro normativoL’ultima riforma della PAC 2014-2020 (Regolamento PAC 1307/2013):• riconosce la coltivazione di canapa tra quelle ammesse a ricevere i pagamenti della PAC, purché si tratti di semi

certificati di varietà con tenore di THC inferiore allo 0,2%• concede agli Stati membri anche la possibilità di riconoscere un aiuto accoppiato alla coltivazione di canapa.

Il Reg.-Delegato-n.-639-2014 che integra il Regolamento 1307/2013 stabilisce che:• le varietà di canapa ammesse ai pagamenti sono quelle iscritte nel catalogo comune delle varietà delle specie di

piante agricole | Le varietà ammesse sono indicate anche nel “Plant variety database – European Commission“

La circolare ministero della salute 22 maggio 2009 ha ammesso in Italia anche gli usi alimentari del seme di canapa dichiarando sulla base delle indicazioni dell’istituto Superiore della Sanità, che “la possibilità di rilevare tracce (di THC) nei prodotti di lavorazione (farine e oli) è esclusivamente dovuta a contaminazione di organi fiorali e all’adozione di inidonee pratiche di mondatura del seme”.

Reg. n. 1112/2009 nell’Allegato I stabilisce il metodo comunitario per la determinazione quantitativa del Δ9-tetraidrocannabinolo (THC) delle varietà di canapa ( pagina 48 )

Il Decreto-09-novembre-2015 cannabis farmaceutica del ministero della salute autorizza “la coltivazione delle piante di cannabis da utilizzare per la produzione di medicinali di origine vegetale a base di cannabis, sostanze e preparazioni vegetali ” (art.1), specificando che per piante di cannabis “si intendono le piante diverse da quelle di canapa coltivate esclusivamente da sementi certificate per la produzione di fibre o per altri usi industriali , come consentito dalla normativa dell’Unione europea

Quadro normativo

Sentenza cassazione del 30 Maggio 2019 sulla cannabis light. • Vendere cannabis, infiorescenze, olio e resine, è sempre reato, anche se light e la percentuale di THC <0.6%• La coltivazione è consentita senza necessità di autorizzazione ma possono essere ottenuti solo prodotti elencati

nella legge 242 del 2016: alimenti, fibre e carburanti.• Quindi la discriminate non è il contenuto in THC (comunque <0.6%), ma il mercato a cui è destinato il prodotto.

Specie angiosperma dicotiledone annuale, appartenete all’ordine Rosales, sub-ordine Rosidae, famiglia Cannabaceae

In natura è dioica: Le piante staminate (maschi) sono solitamente più snelle and alte e fioriscono prima delle piante pistillate (femmine).

Impollinazione anemofila, le piante maschili muoiono dopo la produzione del polline.

In matura possono svilupparsi occasionalmente piante monoiche, soprattutto in condizioni di giorno corto.

Sono state selezionate varietà monoiche per ridurre alcuni problemi agronomici legati in particolare alla meccanizzazione per la raccolta dei semi e al deterioramento quali-quantitativo delle fibre conseguente la maturazione dei semi

Fibre corticali

Xilema

PericarpoRadichetta primariaCotiledoni

Epidermide

Clorenchima

Fibre primarie

Fibre secondarie

Cambio

Sezione trasversale dello stelo

FruttoSi formano dal meristema primario, sono più lunghe con pareti cellulari compatte. Sono più pregiate, adatte all’industria tessile. Dette anche di “tiglio”.

Si formano dal meristema secondario, sono più corte e sottili, con un contenuto di lignina più elevato

Fibre primarie allo stadio di sviluppo simplastico

Fibre primarie allo stadio di sviluppo intrusivo

Tradizionalmente la coltivazione della canapa da industria è finalizzata alla produzione delle fibre primarie, quindi tutti Ifattori che condizionano la loro quantità e qualità dovrebbero essere controllati.Tuttavia le caratteristiche delle fibre hanno una naturale variabilità all’interno di ogni singola pianta indipendentemente dalla tecnica agronomica

Matu

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lle fibre

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Maturità delle fibre

Nelle varietà dioiche i maschi presentano più fibre primarie, un rapporto primarie /secondarie più elevato, e una qualità generalmente superiore alle femmine

Si hanno poche informazioni sulla composizione la struttura delle fibre legnose o canapolo

In Italia, nonostante la grande tradizione tessile, la mancanza di industrie e la competizione con altre fibre naturali ha stimolato l’interesse per la produzione del seme, motivata anche dalle caratteriste nutrizionali e dalleopportunità di mercato del settore della cosmesi.

Epidermide

Clorenchima

Fibre primarie

Fibre secondarie

Cambio

Xilema

Sezione trasversale dello stelo

Frutto

PericarpoRadichetta primariaCotiledoni

I frutti sono piccoli acheni, contengono un solo seme ricoperto da un pericarpo sottile, e sono costituiti per la maggior parte dai cotiledoni ricchi in sostanze di riserva.

La dimensione è molto variabile

2g a 70g per 1000 semi

Contenuto in olio pari al 30%

Il panello del seme contiene il 20-30% di proteine con buona digeribilità, contenente tutti gli amminoacidi essenziali

75% dell’olio è costituito da PUFA (poly-unsaturated fatty acids)

3:1 il rapporto tra omega 6 e omega-3

Circa 1% di GLA (ϒ-linolenic acid, omega-3, 18:3)

Fino al 2% di SDA (stearidonic acid, omega-4, 20:4)

Attività antiossidante

Industria cosmetica e farmaceutica

Industria alimentare, cosmetica e farmaceutica

EFA – Acidi Grassi Essenziali

Germinazione ed emergenza

Fase vegetativa giovanile

Fase vegetativa fotosensibile

Sviluppodell’infiorescenza

Fioritura e sviluppo del seme

Senescenza

La canapa si adatta a diversi ambienti, ed il principale limite di adattabilità è la sensibilità al fotoperiodo, ed il periodo della fioritura è determinante ai fini della resa quali quantitativa.La specie è brevidiurna e il fotoperiodo critico è circa 14 ore.Varietà selezionate ad alte latitudini tendono a fiorire precocemente se spostate verso l’equatore, rimanendo di taglia contenuta.Viceversa, varietà selezionate a basse latitudini tendono a non chiudere il ciclo, quindi a non produrre semi se coltivate a latitudini più elevate.

La scelta delle varietà in funzione del prodotto che si desidera ottenere deve proprio tenere conto di delle risposte al foto periodo.

Produzione di biomassaVarietà a ciclo lungo, selezionate a basse latitudini

Varietà a ciclo breve, selezionate ad alte latitudini

Produzione di seme

Scelta della varietà

In caso di duplice produzione fibra + seme, la scelta dovrebbe propendere verso varietà a ciclo precoce – medio precoce, con semina anticipata, di tipo moinoico femminizato (cioè con prevalenza di fiori femminili).

I maschi delle varietà dioiche garantiscono una fibra di qualità superioreLa selezione dovrebbe ricadere su genotipi, di ultima generazione, più facili da decorticare, in modo da garantire fibre migliori e ridurre i costi di lavorazione

Scegliere solo tra varietà registrate con contenuto di THC <0.2%

Scelta della varietà

Condizioni ottimali• pH: 6 – 7.5• Tessitura: franco – franco sabbiosa –franco argillosa (condizioni estreme

di argilla e sabbia non sono gradite)Non tollera• Il compattamento di strati superficiali anche se il fittone è consistente e

può svilupparsi fino a 2m di profondità• il ristagno idrico

E’ consigliabile l’aratura (30-40 cm) o la discissura come lavorazione principale in autunno/inverno, e l’affinamento poco prima della semina.

Suolo e lavorazioni del terreno

L’epoca di semina deve essere definita in base a:1. temperatura (> 8° C) e umidità del suolo al fine di favorire una

germinazione ed un’emergenza rapide2. fotoperiodo che regola la lunghezza della fase vegetativa e quindi la

possibile resa in steli e/o seme• Solitamente la semina anticipata garantisce le migliori performance

soprattutto in caso di duplice produzione, tuttavia al nord espone a rischi di una crescita lenta, con conseguenze sulla gestione delle infestanti, o danni da freddo, mentre al sud può ridurre eccessivamente la fase vegetative, con una drastica resa in termini di biomassa.

• Nell’areale Mediterraneo le rese migliori sono state osservate con semine condotte tra Febbraio e Marzo

• La semina anticipata può permettere di ottimizzare l’uso degli input (irrigazione)

Epoca di semina

La densità di piantagione influenza in maniera limitata la produzione di biomassa ad ettaro.Alte densità permettono una chiusura rapida delle file, e migliorano la capacità di competizione con le infestanti e di intercettazione della radiazione nelle prime fasi, tuttavia stimolano anche la competizione intraspecifica col procedere della stagione.

Densità

Se in termini di resa in biomassa la densità ha una scarsa influenza i caratteri biometrici rispondono invece chiaramente al variare della densità.

Densità

Alta densità

Bassa densità

Piante stimolate dalla competizione per la luce a produrre nodi più lunghi e fini nelle prime fasi, successivamente la competizione intraspecifica limita la crescita, così da ottenere a fine ciclo piante più corte, sottili e con meno nodi

Produzioni di piante più robuste, con più internodi e diametri superiori. Maggiore produzione, ma maggiore costo energetico per raccolta e lavorazione

La densità influenza anche la quantità e la qualità delle fibre

Densità

Alta densitàResa più elevata in fibre fini con una proporzione di fibre secondarie lignificate più bassa

Si suppone che la lunghezza delle fibre sia associata alla lunghezza degli internodi e quindi alla densità, ma questo elemento è di difficile determinazione vista anche la diversa organizzazione e sviluppo delle fibre lungo lo stelo

La densità di semina deve tenere conto della destinazione finale del prodotto

Densità

Densità (piante m-2) Indirizzo produttivo

10-15 Seme e infiorescenze - Oli essenziali o sostanze psicotrope

30-75 Seme

90-100 Polpa da carta

150-350 Industria tessile

100 Per l’industria tessile tradizionale in Italia

Semina

• 40-65 kg ha-1 per densità di 200-300 piante m-2 per la produzione di fibra

9-17 cm tra le file2-3 cm sulla fila

• 20 kg ha-1 per la produzione di seme

Scarsa risposta alla concimazione azotata in terreni ben dotati, ottima risposta in con dizioni limitanti

Fertilizzazione

Efficienza uso N (incremento biomassa steli kgDM kgN-1)

Variazione delle concimazione (kgN ha-1)

8 Da 80 a 200

12 Da 0 a 90

600

Da 0 a 120Da 120 a 150

20 Da 100 a 220

Dosi per l’ambiente mediterraneo possono raggiungere da 100-220 kgN ha-1

per rese da 11 a 20 tDM ha-1 dose ottimale 50-100 per reintegrare le asportazioni

Scarsa risposta a K e P, dosi consigliate in bibliografia in base alle asportazioni circa 65 kgK ha-1 e 50-70 kgP sempre in funzione della disponibilità nel suolo e del pH

Alte dosi di N: • possono determinare allettamento e produzioni di fibre di più bassa

qualità e meno forti (cellule con lume ingrandito)• incrementare la produzione di seme e ridurre il contenuto in olio

Fertilizzazione

Irrigazione

Fabbisogno idrico (mm) Condizioni

500-700 Resa ottimale

> 200 Durante la fase vegetativa

> 250 Varietà monoiche precoci

> 450 Varietà dioiche tardive

250-450 Al sud

200-300 Al nord

La scarsità di acqua abbinata ad alte temperature accelera la fioritura, ma ritarda la maturazione delle fibre

Raccolta

Stadio fenologico

Produzione Risultato

Fioritura piena maschi varietà dioiche

Fibra corticale Massima resa in fibre primarie di qualità omogenea. Tra inizio e fine della fioritura la resa in fibre aumenta del 25%. Necessaria la macerazione per estrarre le fibre

Dopo la fioritura nelle varietà da fibra

Fibra legnosa Incremento resa in biomassa, ma riduzione della resa in fibre primarie, incremento in fibre secondarie e xilema, ma incrementa la decorticabilità degli stelisenza macerazione

Maturazione del seme

Seme e fibra Incremento della proporzione di fibre lignificate

Senescenza Polpa o biomassa

Raccolta ritardata

L’epoca di raccolta è determinante ai fini della destinazione d’uso

Resa in fibre circa % resa in biomassa totale (15-20% degli steli)

Rotazione

La canapa è un rinnovo primaverile estivo e ha effetti positivi sulle colture in successione in particolare frumento e soia.

E’ sconsigliata la monosuccessione a causa di un rapido decremento delle rese in fibra, come conseguenza di patogeni pythium (marciume radicale), Sclerotinia sclerotiorum (muffa bianca) e Piralide.

Raccolta

Decorticazione o sfibratura

Fibra tecnica (o lana di canapa)

Estrazione fibra corta

Estrazione fibra lunga

Macerazione

In campo (fino a 4-5 settime)

In acquaIn acqua

calda + soda caustica

Microbiologica, dopo strigliatura

Bioenzimatica(basso impatto)

Strigliatura Pettinatura

Rimozione pectina e lignina

con esplosione a vapore

Fibre ordinate in base a caratteristiche

Per la Francia la principale destinazione d’uso delle fibre è la produzione di carta, per la quale il livello di impurità tollerato è del 35% (fibra legnosa)Il 2% è il limite per la fibra tecnica (materiali biocompositi ed isolanti)0% è il limite tollerato per l’industria tessile.