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Risparmiare acqua e fertilizzanti con il biochar

Un ammendante che combatte il cambiamento climatico. A cura di Mario A. Rosato

Mario A. Rosato di Mario A. Rosato

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Il biochar è utilizzabile nell'agricoltura convenzionale e integrata ma, per il momento, non nel biologico

Nonostante le affermazioni negazioniste dell'Era Trumpiana, e di qualche politico europeo, il clima sta cambiando a scala planetaria come conseguenza delle emissioni di CO2, causate dalle attività umane.
Il sistema moderno di produzione agricola, basato ancora largamente sulla concimazione chimica e le arature profonde, contribuisce ad accelerare il riscaldamento globale perché l'esposizione dell'humus all'aria favorisce l'ossidazione del carbonio organico contenuto nei suoli, e la sua conversione in CO2.

I suoli agricoli e forestali rivestono un ruolo importante nello stoccaggio a lungo termine del carbonio, così come pure la produzione di energia rinnovabile gioca un ruolo fondamentale per la riduzione dell'uso dei combustibili fossili. Negli ultimi anni sono stati realizzati impianti industriali di piccola, media e grande scala per la produzione di energia termica ed elettrica da biomassa che utilizzano sistemi di pirolisi, gassificazione e pirogassificazione (si veda in proposito "Biomasse lignocellulosiche: dalla combustione alla gassificazione supercritica").
Da questi processi si ottengono: un prodotto solido (tecnicamente chiamato biochar, cioè carbonella o carbone vegetale), un gas di sintesi (syngas) e un prodotto liquido (bio-olio/catrami).
Le proporzioni relative fra questi tre prodotti dipendono dal tipo di processo adottato, dalla sua temperatura e dalla sua durata.

L'uso del biochar come ammendante nei terreni agricoli rappresenta una opportunità per combattere il cambiamento climatico, economicamente conveniente e concorrenziale alla semplice produzione di biocombustibili.
Il biochar conferisce struttura al terreno, anche in terreni pesanti argillosi, migliora le proprietà meccaniche diminuendone la forza di trazione e aumenta significativamente la capacità di campo. Grazie ai miglioramenti del suolo dovuti all'interramento di biochar, anche le rese agricole possono diventare molto maggiori. Una maggior fertilità si traduce inoltre in una maggior efficienza fotosintetica, in un maggior sviluppo della biomassa e quindi in un maggior sequestro di carbonio.
Se inoltre la biomassa viene infine utilizzata per produrre biochar, invece di bruciarla interamente come avviene con i pellet e le biomasse forestali, il ciclo si autoalimenta.
 
Il segreto della fertilità della "terra nera degli indios" dell'Amazzonia
Nel 1879 l'esploratore americano Herbert Smith scoprì che alcune aree dell'Amazzonia, i cui suoli si caratterizzano dalla "terra preta dos indios" (terra nera degli indigeni) erano particolarmente fertili. Il motivo è che gli indigeni amazzonici, anziché praticare il distruttivo metodo colturale detto "taglia e brucia" comune ad altre società primitive, per secoli avevano interrato sistematicamente i resti dei loro focolari, cioè ceneri e carbonelle.

Dagli studi più moderni oggi sappiamo che alcuni appezzamenti di "terra nera" avrebbero 7mila anni di età, e la loro fertilità rimane ancora inalterata dopo secoli di abbandono da parte degli indigeni.
In Galizia sono state trovate aree ricche di "terra nera" formatesi per incendi naturali risalenti a 8mila anni fa. In Giappone, la fertilità dei suoli vulcanici è data dalla presenza di carbone prodotto dalle ceneri roventi cadute sulla biomassa esistente previamente alle eruzioni.

Il fattore limitante per la crescita vegetale è, però, la quantità di azoto disponibile. Il biochar ha difatti un rapporto C/N molto alto (intorno a 200), ma una volta effettuata una concimazione di azoto ammonico o ureico, quest'ultimo verrà trattenuto e reso disponibile alle piante grazie all'elevata capacità di scambio cationico (CSC).
E' anche possibile ricorrere a tecniche alternative per modificare il rapporto C/N del biochar, ovverosia:
  • la miscelazione di ammoniaca (prodotta con l'idrogeno proveniente dalla pirolisi stessa) in fase di pirolisi, oppure
  • l'aggiunta a posteriori dei derivati dell'ammoniaca (carbonato d'ammonio, idrazina, idrossilammina, urea) al biochar, per far depositare sali d'ammonio nei suoi micropori. 

Un altro vantaggio ecologico del biochar è che la sua presenza nel terreno impedisce la lisciviazione dei nitrati e fosfati con le piogge, salvaguardando così le acque superficiali e sotterranee dall'eutrofizzazione.
Una proprietà interessante del biochar consiste nella capacità di adsorbire e trattenere inquinanti persistenti e cancerogeni, in particolare quelli a struttura planare come gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA), proteggendo quindi gli organismi dalla bioaccumulazione.
Da alcune ricerche basterebbero piccole quantità di carbone nel terreno per rallentare il desorbimento degli inquinanti dai sedimenti. Questo fatto apre interessanti prospettive per l'utilizzo del biochar anche negli interventi di bonifica ambientale.
 
Le applicazioni pratiche del biochar per l'agricoltura italiana 
Abbiamo intervistato la dottoressa Silvia Baronti (Foto 1), segretaria generale di Ichar, l'Associazione italiana biochar formata da ricercatori e industrie che operano nel settore in questione.

(Foto 1: Silvia Baronti, segretaria generale di Ichar)
 
Quanto biochar per ettaro è necessario applicare per ottenere un beneficio tangibile nella produzione agricola?
"Il biochar è un materiale molto variabile in termini di nutrienti totali e disponibilità degli stessi. Tale grande variabilità può comportare da parte dei suoli risposte completamente diverse in seguito alla sua applicazione.
E' possibile comunque affermare in termini generali che i valori medi ottimali di apporto si assestano fra 10 e 60 t/ha (sostanza secca), anche se non mancano esperienze nelle quali le dosi utilizzate sono state molto più elevate, fino ed oltre 200 t/ha. Tuttavia, vista la variabilità delle caratteristiche del biochar, in particolare in merito al contenuto del carbonio, sarebbe opportuno esprimere le dosi per quantità di carbonio apportato.
Le più recenti indicazioni sembrano orientare l'uso del biochar in campo attraverso una miscela con ammendante compostato verde, sia per i risultati agronomici interessanti, sia per problematiche, non solo tecniche, ma di utilizzo.

Per svolgere al meglio la sua funzione ammendante, il biochar dove essere distribuito negli strati più superficiali del terreno (Foto 2), dove avviene la maggior parte del ciclo dei nutrienti e dove sono concentrate la maggior parte delle radici delle piante. Le modalità con cui distribuire il materiale carbonioso nel suolo dipendono dal sistema di coltivazione. In generale, il biochar dovrebbe essere gestito tramite le tradizionali macchine agricole ed essere incorporato nel suolo durante le lavorazioni di routine.
Grazie alla sua recalcitranza alla decomposizione nel suolo, singole applicazioni di biochar possono fornire effetti benefici per più stagioni colturali. Pertanto, non è necessario applicarlo a ciascuna coltura. Tuttavia, la frequenza di applicazione può aumentare poiché essa dipende dal sistema di gestione agronomica e dalla disponibilità della fornitura del materiale carbonioso"
.

(Foto 2: Il biochar deve essere distribuito negli strati più superficiali del terreno per svolgere al meglio la sua funzione ammendante)

Mediamente, quanto fertilizzante e acqua irrigua si risparmiano con l'applicazione del biochar ai terreni?
"La risposta positiva data dall'applicazione del biochar è data da un 'risparmiodi nutrienti (parlando di fertilizzanti) o meglio, da un miglioramento dell'efficienza dei fertilizzanti (maggiore produttività per unità di fertilizzante applicato) in quanto, data l'alta porosità del biochar, riesce a trattenere ed ridurre il dilavamento dei fertilizzanti stessi nel suolo.

Dai risultati di un recente esperimento in vigneto in Toscana abbiamo verificato che il biochar ha portato ad un miglioramento non solo nelle caratteristiche fisiche e chimiche del suolo, il cui pH è aumentato in modo permanente e nel quale la capacità idrica espressa in AWC (Available water content) è migliorata, ma anche nello stato fisiologico delle piante, nella produzione di clorofilla e nell'attività fotosintetica e nella produzione. Una serie di effetti che si sono rivelati superiori negli anni di maggiore stress idrico nei quali la differenza con le parcelle di controllo risulta più evidente"
.
 
Di quanto aumenta la resa?
"Dalla nostra esperienza su vari esperimenti in Italia, si può ragionevolmente affermare che l'incremento di produzione agricola derivante dall'uso del biochar è stimato intorno al 10%, con una dose per ettaro pari a 15 t/ha. Ovviamente c'è la necessità di investire ancora molto nella ricerca italiana e chiarire gli ambiti di applicazione del biochar in agricoltura.
Da un esperimento in pieno campo effettuato su grano duro, l'aggiunta di biochar al terreno ha stimolato la produzione in granella di circa il 20% dando al terreno 30 t/ha.

Un aspetto di grande interesse del sistema biochar (produzione e applicazione al suolo) è quello relativo all'impatto ambientale. Ma il più grande vantaggio è il sequestro di carbonio: A titolo di esempio, una distribuzione di 10 t/ha di biochar al 70% di carbonio, del quale un massimo del 10% viene perso dopo la prima somministrazione, sottrae quasi 24 t/ha di emissioni equivalenti di CO2"
.
 
Quanto costa la tonnellata?
"Attualmente non c'è un prezzo standard per il biochar, verrà stabilito dall'incontro tra la domanda e l'offerta, quindi dal mercato stesso.
Presupponendo due scenari di impiego del biochar, su base annuale, possiamo ipotizzare l'uso del biochar come ammendante e come metodo per accedere al mercato dei crediti di carbonio.
Un ettaro di grano duro produce in media 3.5 t/ha di granella che al prezzo medio di 300 euro/t, rappresenta per l'agricoltore un possibile ritorno finanziario pari a 1050 euro/ha, indipendentemente dal costo di produzione. L'incremento produttivo in granella distribuendo 15 t/ha sarà pari a 105 euro/ha, quindi il valore del biochar in questo caso è pari a 7 euro/t.

Se invece considerassimo un altro scenario, ovvero l'uso del biochar come mezzo per accedere al mercato dei crediti di carbonio, cosa che attualmente non è possibile in quanto il biochar non è stato riconosciuto come opzione per l'annullamento delle emissioni, lo scenario potrebbe essere diverso. Nell'ipotesi di dare 15 t/ha di biochar con un contenuto medio di carbonio pari al 45% (corrispondente al biochar di classe 2 dell'istanza presentata al ministero), vuol dire contribuire ad annullare circa 22 t/ha di CO2, che sul mercato dei crediti di carbonio corrispondono a 192 euro/ha, quindi un valore di poco meno di 12 euro/t per il biochar.

Quale sarà, quindi, il prezzo giusto per l'agricoltura italiana? Il mercato risponderà, ma sicuramente c'è la necessità di investire ancora molto nella ricerca nazionale e chiarire gli ambiti di applicazione del biochar in agricoltura. Soprattutto è necessario sgombrare il campo da possibili "panacee" che vengono proposte per l'agricoltura italiana, non supportate da sperimentazione scientifica, e di avere molta attenzione e prudenza nell'introdurre un nuovo metodo di coltivazione"
.
 
L'applicazione di biochar è legale?    
"Il biochar è ammesso dal D. Lgs. 75/2010 degli ammendanti/fertilizzanti, pubblicato nella Gazzetta ufficiale, Serie generale n° 186 del 12-8-2015, Tabella 2. E' utilizzabile quindi in agricoltura convenzionale e integrata, ma al momento non nel biologico.  
Il biochar prima di essere utilizzato in agricoltura deve essere analizzato e deve rispettare i parametri di legge"
.

Clicca qui per visualizzare l'estratto della Tabella 2 del D.Lgs. 75/2010
 
Conclusioni
Le strategie europee per il contenimento del riscaldamento globale del pianeta si sono concentrate sul contenimento delle emissioni di CO2. In altre parole, sono state investite ingenti somme di denaro pubblico per la sostituzione di carbone, gas e petrolio per la generazione di energia elettrica e in casi isolati per la dubbiosa pratica della cattura geologica della CO2; equivalente tecnologico di pulire la casa e nascondere la spazzatura sotto il tappetto.

Tali soluzioni, però, tamponano solamente il peggioramento del problema in quanto non riducono la quantità, ormai elevata, di CO2 già presente in atmosfera, bensì si limitano a mantenerla più o meno costante.
Nel migliore stile politico, cambiare tutto in modo che tutto rimanga come prima. Attualmente esistono incentivi per l'utilizzo di biomassa vergine e pellet per il riscaldamento e generazione elettrica, ma si tratta di una pratica assai questionabile dal punto di vista ambientale, considerando le emissioni di polveri sottili di tali combustibili, che tra l'altro rimettono in circolo la CO2 previamente sequestrata dagli alberi prima del loro abbattimento per ricavarne legname.

L'impiego del biochar appare ideale anche per le colture che impiegano tecniche biologiche che, nonostante siano fondate sulla sostenibilità e il rispetto dell'ambiente, attualmente si basano sull'utilizzo di compost, la cui produzione rilascia una notevole quantità di CO2 in atmosfera.

Il protocollo di Kyoto (articolo 3.3) riconosce solamente il ruolo dei rimboschimenti (che possono servire a compensare direttamente le emissioni o possono costituire delle quote di carbonio da rivendere), mentre non assegna alcun valore all'immobilizzazione nel suolo nonostante, secondo studi della Iowa State University, una fattoria di 250 ha che utilizzi biochar addizionato d'azoto sia in grado di sequestrare 1.900 t di C all'anno.

E' inaccettabile che ancora non esistano incentivi per gli agricoltori che adottano il biochar per le loro colture, e che tale ammendante non sia riconosciuto come valido per l'agricoltura biologica. Ci auguriamo che le autorità competenti facciano la loro parte al più presto.

Le lettrici e i lettori interessati ad ulteriori approfondimenti troveranno una grande quantità di informazione scientifica nella pagina web della Ichar.
Chi volesse valutare l'applicazione di biochar alle proprie colture, può rivolgersi via email alla segreteria dell'Associazione.

© AgroNotizie - riproduzione riservata

Fonte: Agronotizie

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Tag: ricerca energie rinnovabili intervista biomasse clima cambiamenti climatici energia

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