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lunedì, 29 Novembre 2021

Scarti: una risorsa e una sfida

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Rifiuti come risorsa  

C’è solo un pianeta terra, eppure entro il 2050, il mondo starà consumando risorse come se di pianeti ce ne fossero 3*

A livello mondiale, e conseguentemente anche europeo, si sta assistendo ad uno sfruttamento insostenibile delle risorse naturali non rinnovabili, al verificarsi di cambiamenti climatici imprevedibili e violenti, alla perdita di biodiversità sia vegetale che animale, alla riduzione della fertilità del suolo ed all’aumento della produzione di rifiuti alimentari; tutto questo contemporaneamente alla crescita della popolazione che raggiungerà i 9,8 miliardi entro il 2050. Superare questi problemi richiede ricerca e innovazione ad iniziare dall’ agricoltura e cambiamenti radicali nello stile di vita e nell’uso delle risorse.

Con la pubblicazione dell’Action Plan per l’economia circolare (2020) l‘Europa vuole raggiungere uno degli obiettivi  per lo sviluppo sostenibile (Sustainable Development Goals, SDGS 12), quello per il “Consumo e produzione responsabili”. Una delle strategie è considerare i rifiuti non come scarto, ma come risorsa. Infatti, una gestione e/o uno smaltimento errato di Diversi Rifiuti Agricoli, Co-prodotti e Sottoprodotti (Agricultural Wastes, Co-products and By-products – AWCB) – generati durante la produzione primaria, la produzione industriale e il consumo di prodotti agricoli – possono provocare un’enorme perdita di risorse sotto forma di materiali ed energia, oltre a causare danni ambientali, come l’inquinamento del suolo e l’emissione di gas serra nell’aria. Invece, molti degli AWCB contengono composti che potrebbero essere utilizzati come substrati e nutrienti in diversi processi microbici/enzimatici, per dare origine a prodotti innovativi e/o ad alto valore aggiunto. Uno di questi processi per il recupero degli scarti è la digestione anaerobica per la produzione di energia.

La digestione anaerobica

Nei processi di digestione anaerobica i diversi substrati sono trasformati per via fermentativa biologica (attraverso diversi microrganismi) in:

Biogas.  Formato principalmente da CH4 e CO2, cioè da carbonio, idrogeno e ossigeno, avviato a valorizzazione energetica attraverso la produzione di energia elettrica e calore o biometano, attraverso un processo di upgrading che elimina la CO2.

Digestato.  Un materiale omogeneo, ma con un tenore di umidità più elevato rispetto ai substrati di partenza. La sostanza organica rimasta è più stabile e mantiene lo stesso contenuto di azoto, fosforo e potassio, che possono tornare al suolo per fornire fertilità e nutrimento alle colture.

Il digestato

Il digestato può essere applicato al terreno tal quale o dopo separazione meccanica per ottenere un materiale chiarificato ed uno solido che può essere distribuito direttamente al suolo, compostato o essiccato per migliorarne il trasporto e lo stoccaggio. Sia il digestato tal quale che quello solido sono fonti di carbonio organico e nutrienti per le piante e il suolo tuttavia, per le loro differenze in termini sia quantitativi e qualitativi, contribuiscono in modo diverso al ricambio di sostanza organica del suolo ed alla nutrizione delle piante.

Il digestato solido mostra un’alta percentuale di sostanza organica (38-75%) altamente stabile e un basso rapporto tra NH4-N e N totale (NT), che lo rendono adatto all’uso come ammendante, contribuendo al sequestro del carbonio nel suolo, specialmente nelle coltivazioni intensive dove vengono rimossi anche i residui colturali.

L’aggiunta di sostanza organica è benefica per la fertilità del suolo, ne migliora la struttura, la capacità di ritenzione idrica, aumenta la disponibilità dei nutrienti per le piante, stimolando al contempo l’attività microbica.

Al contrario, la bassa concentrazione di sostanza organica e l’elevato rapporto NH4-N/NT nel digestato tal quale e di quello chiarificato, li rendono più adatti all’uso come fertilizzanti azotati. L’efficienza come fertilizzante cambia con le caratteristiche del digestato stesso, del tipo di terreno, della coltura e del tempo di spargimento. Dovrebbe essere applicato in tempi e modi appropriati durante la crescita del raccolto, al fine di garantire un assorbimento ottimale degli elementi nutritivi per le piante ed evitare l’effetto fitotossico e l’inquinamento delle acque sotterranee.

Vantaggi del digestato

  • Si evitano le emissioni di metano (circa il 20%) che si originerebbero in modo naturale dallo stoccaggio degli effluenti zootecnici, oltre a produrre energia rinnovabile.
  • Le emissioni degli ossidi di azoto (importanti gas serra di derivazione prevalentemente agricola) dipendono dalla quantità di azoto applicata al suolo e dalla presenza di sostanza organica facilmente biodegradabile e poiché il digestato contiene materiale organico stabilizzato, a seguito delle fermentazioni, le emissioni si riducono di conseguenza. Inoltre, grazie alla valorizzazione dei nutrienti contenuti nel digestato, si può ridurre l’uso parziale o totale dei fertilizzanti di sintesi, determinando una mitigazione indiretta delle emissioni di anidride carbonica ed altre sostanze, coinvolte nei fenomeni di riscaldamento globale e acidificazione.
  • L’utilizzo agronomico del digestato significa maggiore sicurezza rispetto allo spandimento di effluenti zootecnici non trattati, per il minore contenuto di microrganismi patogeni, per il controllo della frazione prontamente disponibile dell’azoto, per l’arricchimento del suolo in sostanza organica stabilizzata.

Tra le strategie per il futuro dell’agricoltura sostenibile in una ottica di economia circolare, la valorizzazione degli scarti svolge un ruolo chiave sia per la produzione di bioenergia, che per la riduzione delle emissioni di gas serra, che per la conservazione della fertilità del suolo e della nutrizione delle piante.


* https://ec.europa.eu/environment/pdf/circular-economy/new_circular_economy_action_plan.pdf  

Massimo Calì

#lafrase
Quel che vedo nella natura è una struttura magnifica che possiamo capire solo molto imperfettamente, il che non può non riempire di umiltà qualsiasi persona razionale. (Albert Einstein)

Antonella Chiariotti

#lafrase
La scienza è ricerca della verità. Ma la verità non è verità certa. (Karl Popper)

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