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Valorizzazione di materiali organici in ammendanti ge substrati per l’agricoltura: il progetto europeo

REFERTIL

Massimo PuglieseU i ità di T i A i

Università di Torino

IF2015 – Torino, 17 marzo 2015

Università di Torino - Agroinnova

Introduzione

• Mancanza di un ciclo virtuoso tra zone rurali e zone civili per ilriutilizzo dei rifiuti organiciriutilizzo dei rifiuti organici.

• Aumento dei rifiuti organici e pressioni legislative per una lorocorretta valorizzazione.

• Fertilità del suolo: 45% dei suoli europei hanno bassi livelli di• Fertilità del suolo: 45% dei suoli europei hanno bassi livelli disostanza organica.

• La produzione di fertilizzanti è energivora e contribuisce allei i i di P d 1 t ll t di it temissioni di gas serra. Per produrre 1 tonnellata di nitrato

ammonico servono 40 Gigajoule ed il rilascio di 5,29 tonnellate diCO2 equivalente.

• Agricoltura basata in larga parte su input esterni e risorse nonrinnovabili. Le riserve di fosforo limitate, a rischio di esaurimento.L’Europa è quasi completamente dipendente da importazioni (inp q p p p (particolare Marocco).

The REFERTIL (289785) Collaborative project is co-funded by the EuropeanCommission, Directorate General for Research, within the 7th FrameworkProgramme of RTD, Theme 2 - Food, Agriculture and Fisheries, andBiotechnology.

Fosforo

I concimi fosfatici, per via dell’impurità delle rocce fosfatiche utilizzateper la loro produzione, sono la fonte primaria di contaminazione diUranio nei suoliUranio nei suoli.In Germania dal 1951 al 2011 sono stati sparsi sui terreni circa 14000tonnellate di Uranio (1 kg/ha). Oltre 2 milgioni di persone ricevonoacqua “potabile” contenente oltre 10 µg/L di Uranio (in USA secondoacqua potabile contenente oltre 10 µg/L di Uranio (in USA secondol’EPA gli animali non dovrebbero consumare acqua con oltre 30 µg/L diUranio)


Il progetto REFERTIL

C ib i ll f i di bi ifi i i i b i

Obiettivi

p g

• Contribuire alla trasformazione di biomasse, rifiuti organici urbani,rifiuti e sottoprodotti agroindustriali e scarti e rifiuti agricoli daprocessi costosi di smaltimento ad attività produttive sostenibili.

• Il trattamento a livello EU dei rifiuti organici, secondo processiavanzati, completi, a emissioni zero e in grado di recuperareelementi nutritivi.

• Compost e biochar sicuri, standardizzato ed economicamentevantaggiosi, contenenti alte concentrazioni di fosforo e azoto, chepossono essere utilizzati in agricoltura con numerosi vantaggi.possono essere utilizzati in agricoltura con numerosi vantaggi.

• Supportare la Commissione Europea (DG Industry & Enterprise)nella revisione del Regolamento sui Fertilizzanti (Reg. EC Nog ( g2003/2003).



Il Partenariato

p g

• Il consortium del progetto REFERTIL è costituito da 14 partnertra PMI, enti di ricerca ed altri enti pubblici da 11 paesi



Attività - 1

p g

• Individuazione, campionamento e quantificazione deiprincipali flussi di rifiuti organici urbani e agricoli e dei relativisistemi logistici nei paesi partecipanti.g p p p

• Sviluppo nel dettaglio di una tecnologia di pirolisi e di undatabase sul biochar classificando le tecnologie disponibili.g pPredisposizione di un rapporto di sostegno alla politiche di sviluppodel biochar.

• Sviluppo nel dettaglio di una tecnologia di compostaggio e di undatabase sul compost classificando le tecnologie disponibili.Predisposizione di un rapporto di sostegno alla politiche di sviluppod ldel compost.



M di i i bi l i f hi

Attività - 2

p g

• Messa a punto di una strategia microbiotecnologica per funghi,batteri e micorrize in grado di attivare il compost e diarricchirlo con elementi nutritivi, inclusa la selezione di ceppi el il di t l gi di i l ilo sviluppo di tecnologie di inoculazione.

• Miglioramento dei processi di produzione e trattamento delbiochar verso una qualità altamente standardizzata secondo ibiochar verso una qualità altamente standardizzata secondo icriteri ”End-of-Waste” e prestazioni a zero emissioni.

• Ottimizzazione del processo di compostaggio e miglioramento• Ottimizzazione del processo di compostaggio e miglioramentodel prodotto per una maggiore ritenzione di elementi nutritivie minimizzazione delle emissioni, identificazione e proponendobuone pratiche operative e miglioramenti tecnologici.buone pratiche operative e miglioramenti tecnologici.



A i i à di i ll i li i l i

Attività - 3

p g

• Attività dimostrative e prove sulle migliori tecnologiedisponibili saranno condotte sui compost e biochar migliorati esostenibili, inclusi test di inoculazione su piccola scala.

• La validazione delle tecnologie migliorate e dei prodottiriciclati nei confronti dei criteri ”end-of-waste” sarà fattoutilizzando compost e biochar in prove di campo in condizioniutilizzando compost e biochar in prove di campo in condizionidiverse, valutando la sostenibilià ambientale e la sicurezza.

• Sviluppo di un quadro logico per la standardizzazione dei• Sviluppo di un quadro logico per la standardizzazione deirequisiti comuni di qualità e nuovi metodi applicativi per itrattamente di rifiuti organici, compost e biochar al fine digarantire un alto livello di protezione della salute umana egarantire un alto livello di protezione della salute umana edell’ambiente.



Activities - 5

p g



REFERTILEU-FP7 (289785)

Revisione del Regolamento sui Fertilizzanti(EC) No 2003/2003(EC) No 2003/2003

Inorganici

O i i (i l i t di t ti ) Organici (inclusi compost, digestati…)

Organo-mineralig

Correttivi

Ammendanti del suolo (soil improvers)

Substrati Substrati

Biostimolanti

Additivi



Utilizzo di compost e biochar

• Caratterizzazione analitica• Saggi di fitotossicità e germinabilità

Analisi micriobologiche• Analisi micriobologiche• Saggi su colture allevate in vaso• Saggi presso aziende agricole

- Rese produttive- Miglioramento della fertilità dei suoli- Aumento disponibilità di elementi

nutritivi alle pianteEff tti bi ti l ti / di i ità- Effetti biostimolanti e/o di repressività



Repressività

Il f d ll “ i ità” è l h l i à di l diIl fenomeno della “repressività” non è altro che la capacità di un suolo, diun ammendante o di un substrato, di contenere lo sviluppo di uno o piùpatogeni vegetali (Fusarium oysporum, Pythium spp., Phytophthora spp.,Rhizoctonia solani Sclerotinia spp Verticillium spp ) nonostante laRhizoctonia solani, Sclerotinia spp., Verticillium spp.) nonostante lacoltivazione di ospiti suscettibili e la presenza di condizioni pedologiche eambientali favorevoli all’espressione della malattia.

Può avere origine:

hi i fi i l g t ifi h chimico-fisica, ovvero essere legata a specifichecaratteristiche del suolo o del substrato, quali il pH;

microbiologica, in quanto legata alla presenza di unag q g pmicroflora antagonista in grado di contenere i patogeni permezzo di quattro meccanismi essenziali: la competizione trapatogeni e antagonisti per lo spazio e le sostanze nutritizie;l’antibiosi; il parassitismo; l’induzione di resistenza sistemicanella pianta ospite.



Repressività di compostEffetto di diverse tipologie di compost sulla percentuale di piante morte e di biomassa diEffetto di diverse tipologie di compost sulla percentuale di piante morte e di biomassa di

basilico prodotta a fine ciclo in seguito agli attacchi di F. oxysporum f.sp.basilici

% biomassa % piante mortePugliese M. et al. 2007. Phytopathology, 97 (7), s95.

ae100,0

120,0

c cd cdc

b

d

cdcd

60 0

80,0

d

cd

f

ebc

cd

bbc

40,0

60,0

%

f

aa

0,0

20,0

C02 C11 C12 C13 C19 C22 C24 Substrato SubstratoC02 C11 C12 C13 C19 C22 C24 Substrato torba

inoculato

Substrato torba sanoSubstrati saggiati

I valori seguiti dalla stessa lettera non differiscono significativamente tra loro secondo il test HSD di Tukey (P<0.05)



Repressività di compostEffetto di diverse tipologie di compost sulla percentuale di piante morte e di biomassa di p g p p p

cetriolo prodotta a fine ciclo a seguito degli attacchi di P. ultimum

% biomassa % piante morte

a

d d100,0

120,0

p

c cd

b

d

60,0

80,0

%

cd cd

b

da

20,0

40,0

a0,0

C12 C13 C21 C24 Substrato torba inoculato

Substrato torba sano

Substrati saggiati

I valori seguiti dalla stessa lettera non differiscono significativamente tra loro secondo il test HSD di Tukey (P<0.05)Pugliese M. et al. 2007. Phytopathology, 97 (7), s95.



Repressività di compost

C21 C24C21

torba

C24

torba

C13 C12



Repressività di compost

40% torba 20% torba 100% 40% torba + 60% C12

20% torba + 80% C12 C12

100 % torba 80% torba + 20%C12

60% torba + 40%C12

I vasetti sono stati inoculati con una concentrazione di 4g/l di

P.ultimum



Induzione di resistenza

Effetto di compost sul contenimento dellafusariosi e della muffa grigia su melone



Isolamento di microrganismi utili da compost



Isolamento di microrganismi utili da compost

Contenimento di Fusariumoxysporum f. sp. radicis-lycopersici su pomodoro con

* T k ’ HSD t t (P < 0 05)

y p pmicrorganismi isolati dacompost

Attività di

* Tukey’s HSD test (P < 0.05)

Microorganismo Patogeno% disease control

F. oxysporum f. sp. basilici/basilico

Phytophthoranicotianae/pomodoro

Rhizoctoniasolani/beanAttività di

contenimento dimicroorganismi isolati

da compost nei

pK5 Yes 69 ab* 28 bc 13 cdK6 Yes 56 abc 0 c 15 cdK7 Yes 64 ab 0 c 22 bcE12 Yes 0 c 25 bc 14 cdda compost nei

confronti di alcunipatogeni terricoli in

serra

es 0 c 5 bc cdE15 Yes 0 c 31 bc 1 dE19 Yes 10 bc 0 c 49 bB3 Yes 16 bc 73 a 11 cd

B17 Yes 10 bc 82 a 29 bcserra- Yes 0 c 0 c 0 d- No 100 a 100 a 100 a

* Tukey’s HSD test (P < 0.05)Pugliese M., et al. 2008. Journal of PlantDiseases and Protection, 115 (5), 220-228



BiocharIl biochar è un prodotto carbonifero stabile derivante daltrattamento di pirolisi (400-800°C in assenza di ossigeno) disottoprodotti, rifiuti o biomasse di origine vegetale e/o animalecon applicazioni in agricoltura sostenibile e conservativa.pp g

È utilizzato per il miglioramento delle proprietà fisiche e/ochimiche e/o biologiche del suolo.chimiche e/o biologiche del suolo.Altri utilizzi: zootecnia, alimentazione, filtrazione, acquereflue, tessile…

Biochar vegetale da biomasse vegetali (PBC): ammendante,non fertilizza, >90% C.Effetti: riten ione idrica e n trienti a mento capacità diEffetti: ritenzione idrica e nutrienti, aumento capacità discambio cationico (aumento N totale e nitrico, riduzione Nammoniacale), sequestro del carbonio…

Biochar da biomasse animali (ABC): fertilizzante organico riccoin fosforo >30% P2O5, basso C <12%.



Animal bone biochar Processo di pirolisi a zero emissioni a 500- 650°C in assenza d’aria

3R pyrolysis technology: totally closed totally safetotally closed - totally safe

3R Pyrolysis Field Demo plant 2004-2014



Animal bone biochar



Biochar: resistenza indotta



ConclusioniUna corretta gestione, recupero e valorizzazione di biomasse, scarti esottoprodotti è di importanza strategica per uno sviluppo economicosostenibile e circolare.sostenibile e circolare.

Attraverso nuove tecnologie è possibile la produzionedi fertilizzanti e componenti substrati quali composte biochar.

La valutazione della qualità è indispensabile per unloro corretto inserimento nel settoreloro corretto inserimento nel settoreortoflorofrutticolo.

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BIOCHAR

h // f il i f / f il i iGrazie per l’attenzione

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