Nutrizione delle piante e mezzi tecnici

Uso di fertilizzanti e riconversione di biomasse di scarto, determinazione componenti nelle matrici

Formulazione ed ottimizzazione d’uso delle ceneri in agricoltura (Ottimizzazione delle Filiere Bioenergetiche esistenti per una Sostenibilità Economica ed Ambientale) - BIOSEA

Coordinatore: Alma Mater Studiorum – Università di Bologna – Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroambientali. http://www.unibo.it

Finanziatore: Ministero delle Politiche Agricole, Alimentari e Forestali. Direzione Generale dello Sviluppo rurale. http://www.politicheagricole.it

Date: 14/02/2011

L’U.O. si inserisce nella linea di ricerca “Valorizzazione delle ceneri”. L’attività, che verrà svolta sulle ceneri provenienti dagli impianti di incenerimento di specie vegetali conosciute, selezionate in accordo con le altre U.U.O.O, prevede inizialmente la determinazione della qualità delle ceneri ottenute mediante analisi termica. Questa prima attività di ricerca comprenderà attività analitiche, basate sull’uso di metodi di analisi termica DSC (calorimetria a scansione differenziale) e TG (termogravimetria), eventualmente accoppiate all’analisi dei gas svolti (EGA). Verranno effettuate scansioni termiche in diverse condizioni operative e ricavati i principali parametri termoanalitici.i Dal confronto con i dati di letteratura, sia esterni che interni all’Istituto, verranno ricavate le migliori condizioni di misura, anche ai fini della identificazione dei formulati a base di ceneri.
Le ceneri reperite verranno successivamente miscelate con matrici organiche prescelte per l’abbattimento dei livelli di alcalinità e di salinità ed il raggiungimento di un adeguato grado di struttura delle miscele, nonché al fine della formulazione di ammendanti per l’utilizzo in campo.
Una volta ottenute le relative miscele, su di esse verrà effettuata l’analisi degli elementi nutritivi (macro, meso e micro), nonché verrà determinata l’incidenza dei metalli pesanti eventualmente presenti nelle ceneri di partenza.
Verranno effettuate inoltre sperimentazioni agronomiche presso i campi sperimentali del CRA-RPS utilizzando gli ammendanti a base di ceneri precedentemente formulati. Questa attività prevede:
- test di fitotossicità
- valutazione agronomica dei risultati ottenuti;
- caratterizzazione della qualità della sostanza organica e della fertilità biologica del suolo sottoposto a sperimentazione agronomica con spandimento di ceneri e miscele derivate.

Organizzazione del Progetto

Inquadramento e Stato dell’arte
Le quantità di ceneri prodotte a partire da biomasse vegetali mediante i bruciatori delle varie tipologie oggi disponibili, da quelli industriali fino alle stufe per riscaldamento domestico, sono ingenti in tutto il mondo. Oggi tuttavia non è difficile prevedere sia un forte incremento della produzione di ceneri, dato che si sta incentivando l’utilizzazione di combustibili di natura vegetale provenienti da fonti rinnovabili, sia l’esigenza di assicurare la possibilità di un recupero e riciclo degli elementi nutritivi asportati dal suolo con le piante impiegate per produrre i medesimi combustibili. Le informazioni reperibili in letteratura, invece, riguardano principalmente le ceneri da legno, che solo indicativamente possono essere utilizzate come prima base informativa per avere un’idea della composizione di altre ceneri di provenienza diversa. Quando il legno viene bruciato, la parte organica viene convertita in CO2 e acqua, mentre la parte inorganica resta pressoché quantitativamente nelle ceneri. Per quanto riguarda la composizione, sono prevalenti i due mesoelementi calcio (anche oltre il 40% di CaO) e magnesio (fino anche al 10-15% ed oltre di MgO), ma sono sempre apprezzabili le quantità di due macroelementi, il potassio (frequente la presenza in misura del 10-11% di K2O), ed il fosforo (frequente in misura del 2-5% di P2O5), oltre a due componenti che non fanno parte per legge degli elementi della fertilità: il silicio (abbondante in alcune tipologie di organi vegetali, come i culmi dei cereali: nelle ceneri di quelli di riso può superare abbondantemente il 50% come SiO2) ed in casi particolari l’alluminio (Al2O3, in concentrazioni estremamente variabili). Tra i microelementi il ferro Fe è il più abbondante, seguito di norma da manganese Mn, zinco Zn e rame Cu, oltre al boro B (alcuni di essi, come quest’ultimo, possono divenire tossici se la loro concentrazione supera determinati valori). Come si comprende, le ceneri di legno possono quindi costituire una utile fonte di questi elementi per le piante. Essi sono tutti presenti in forme fortemente ossidate e vengono messi a disposizione delle colture nel tempo.

Obiettivi
- Messa a punto di una procedura semplificata per l’utilizzo delle ceneri in agricoltura che tenga conto delle normative attualmente in vigore dal punto di vista ambientale, studiando l’inserimento delle diverse tipologie di fertilizzanti ottenibili, al duplice fine di agevolare il riciclo degli elementi nutritivi in natura e di conseguire i più validi risultati agronomici.
- Ottimizzazione dell’uso delle ceneri in agricoltura, con particolare riguardo al superamento dei problemi legati all’alcalinità ed alla salinità.

Piano delle attività
L’U.O. si inserisce nella linea di ricerca “Valorizzazione delle ceneri”. L’attività, che verrà svolta sulle ceneri provenienti dagli impianti di incenerimento di specie vegetali conosciute, selezionate in accordo con le altre U.U.O.O, prevede inizialmente la determinazione della qualità delle ceneri ottenute mediante analisi termica. Questa prima attività di ricerca comprenderà attività analitiche, basate sull’uso di metodi di analisi termica DSC (calorimetria a scansione differenziale) e TG (termogravimetria), eventualmente accoppiate all’analisi dei gas svolti (EGA). Verranno effettuate scansioni termiche in diverse condizioni operative e ricavati i principali parametri termoanalitici.i Dal confronto con i dati di letteratura, sia esterni che interni all’Istituto, verranno ricavate le migliori condizioni di misura, anche ai fini della identificazione dei formulati a base di ceneri.
Le ceneri reperite verranno successivamente miscelate con matrici organiche prescelte per l’abbattimento dei livelli di alcalinità e di salinità ed il raggiungimento di un adeguato grado di struttura delle miscele, nonché al fine della formulazione di ammendanti per l’utilizzo in campo.
Una volta ottenute le relative miscele, su di esse verrà effettuata l’analisi degli elementi nutritivi (macro, meso e micro), nonché verrà determinata l’incidenza dei metalli pesanti eventualmente presenti nelle ceneri di partenza.
Verranno effettuate inoltre sperimentazioni agronomiche presso i campi sperimentali del CRA-RPS utilizzando gli ammendanti a base di ceneri precedentemente formulati. Questa attività prevede:
- test di fitotossicità
- valutazione agronomica dei risultati ottenuti;
- caratterizzazione della qualità della sostanza organica e della fertilità biologica del suolo sottoposto a sperimentazione agronomica con spandimento di ceneri e miscele derivate.