Azoto, una nuova via per la conservazione ecosostenibile dei cereali

La corretta conservazione dei cereali post raccolta sia in granella che in farine è fondamentale per garantire la sicurezza alimentare e offrire prodotti di qualità.

Dagli insetti ai funghi sono infatti molti gli organismi che possono far deperire le derrate stivate nei silos, causando sia perdite di prodotto che contaminazioni da micotossine.

Attualmente la tecniche più comunemente adottate si basano sull'uso di fumiganti come le fosfine, che presentano però un rischio sia per gli operatori che per la presenza di residui negli alimenti, o sull'uso di atmosfere controllate.

Ed è proprio sull'uso delle atmosfere controllate che si è concentrata l'attenzione del gruppo di ricerca Crisba, il centro ricerche dell'Istituto di istruzione superiore Leopoldo II di Grosseto, che ha recentemente pubblicato due articoli scientifici su Journal of stored products research e su Phytoparasitica sui risultati dell'uso di solo azoto molecolare N₂ per la conservazione di cereali e farine.

E per farci spiegare meglio questi risultati e le potenzialità applicative di questa ricerca abbiamo intervistato Lorenzo Moncini del Crisba.

Lorenzo Moncini, ci può spiegare brevemente come è stato fatto questo studio?
"Al Crisba dal 2016 testiamo le potenzialità dell'atmosfera controllata di azoto tramite un prototipo su scala di laboratorio; con il contributo della fondazione Cassa di risparmio di Firenze, abbiamo condotto due diversi studi. Un primo ciclo di esperimenti, in collaborazione con il dipartimento di Scienze agrarie alimentari e agroambientali dell'Università di Pisa e il Cnr di Bari, ha permesso di appurare che l'atmosfera al 98,5% di azoto uccide due dei principali insetti infestanti dei cereali in meno di dieci giorni, contrastando anche lo sviluppo e la produzione di micotossine da parte di funghi patogeni. Un dato molto interessante è quello dei test con Aspergillus flavus, per il quale abbiamo appurato una riduzione significativa nella produzione di aflatossina B1 e B2, con valori dalle dieci alle trenta volte inferiori in azoto rispetto allo stoccaggio in silos senza atmosfera controllata. Un risultato promettente, soprattutto se si pensa che la aflatossina B1 è classificata come sostanza cancerogena per l'uomo.

Questo genere di esperimenti, ripetuti più volte con rigore scientifico-statistico, è stato fatto ponendo i microrganismi patogeni e gli insetti infestanti in minisilos con e senza atmosfera di azoto; a diversi intervalli di tempo abbiamo quindi confrontato le due diverse condizioni di stoccaggio, registrando lo sviluppo e la produzione di micotossine per i patogeni e la mortalità media per gli infestanti.

Con un secondo ciclo di sperimentazioni, in collaborazione con ricercatori dell'Università di Siena e di Firenze, ci siamo concentrati invece sulle caratteristiche qualitative di grano duro Cappelli e di grano tenero Verna. In questo caso la prova è durata diciotto mesi, durante i quali ogni tre mesi abbiamo confrontato il profilo nutraceutico del grano conservato in azoto rispetto a quello stoccato in modo convenzionale. Anche in questo caso i risultati sono stati molto interessanti: la granella mantenuta in atmosfera di azoto ha sempre mostrato un più alto tenore medio di vitamina E. Se volessimo dirlo in modo improprio, il ridotto contenuto di ossigeno ha permesso al grano di 'invecchiare più lentamente', preservando qualità nutrizionali migliori".

Lorenzo Moncini del Crisba dell'Istituto Leopoldo II di Lorena di Grosseto

Quale è la novità del sistema da voi usato rispetto ad altri metodi di atmosfera controllata per la conservazione dei cereali?
"Uno degli aspetti più interessanti è che l'azoto immesso nei silos è separato sul posto filtrando l'aria, in cui è presente al 78%, tramite un processo fisico di permeazione selettiva. Altri sistemi che utilizzano gas tecnici, fra i quali lo stesso azoto o l'anidride carbonica, li erogano partendo da serbatoi, bombole trasportate su gomma periodicamente rimpiazzate o ricaricate; il sistema che abbiamo testato appartiene invece alla categoria degli impianti di generazione sul posto".

Il metodo da voi usato è efficace per il controllo di tutti i parassiti, dai roditori ai microorganismi?
"La tecnica è applicata a silos a chiusura ermetica, è quindi verosimile escludere il rischio dei roditori, che comunque non sopravviverebbero ai tenori di azoto utilizzati. Il metodo si basa sulla deprivazione di ossigeno, che dentro i silos viene rimpiazzato dall'azoto, tanto da rendere l'atmosfera inospitale per gli organismi aerobi.

Sinora abbiamo verificato l'efficacia verso alcune specie di funghi patogeni del genere Fusarium e Aspergillus, così come su diversi insetti infestanti, fra i quali il punteruolo dei cereali (Sitophilus oryzae), il tribolio delle farine (Tribolium confusum) e la tignola fasciata (Plodia interpunctella). Non ci siamo limitati agli stadi adulti, da due anni infatti, in collaborazione con il dipartimento Defens dell'Università di Milano, abbiamo effettuato test che confermano l'efficacia del sistema anche contro le uova degli stessi infestanti. Per finire a breve estenderemo le sperimentazioni agli insetti che attaccano le leguminose, iniziando dal cece, che nel nostro territorio sta assumendo un'importanza crescente per superfici coltivate".

Quali sono i vantaggi rispetto agli altri metodi di conservazione?
"L'uso di fumiganti come le fosfine, come giustamente anticipava, ha implicazioni negative di natura sanitaria e ambientale, cui a mio avviso si aggiungono preoccupazioni per il numero crescente di popolazioni di insetti resistenti ai trattamenti. Per tali ragioni si stanno rivalutando soluzioni alternative, applicabili anche in agricoltura biologica. Fra quelle disponibili, se si esclude la frigoconservazione, che inibisce ma non uccide gli insetti, necessitando fra l'altro di notevoli input energetici, l'applicazione dell’'tmosfera controllata appare certamente l'alternativa più convincente. La tecnica usa gas come l'anidride carbonica o l'azoto per sostituire l'ossigeno nei silos con le granaglie.

L'anidride carbonica si può ritenere migliore in termini di efficacia contro gli infestanti perché ha un potere abbattente diretto, anche a più basse concentrazioni; noi però abbiamo privilegiato il tema della sostenibilità ambientale e, in questa ottica, l'azoto si distingue senza dubbio in positivo. In particolare, a differenza della CO₂, non rappresenta un gas serra, inoltre, essendo ampiamente presente nell'aria, può essere separato sul posto evitando anche il trasporto su gomma".
 

Il gruppo di ricerca del Crisba davanti ai silos usati per lo studio
(Fonte foto: Crisba)

Non ci sono effetti collaterali negativi nell'uso di atmosfere completamente prive di ossigeno? Ad esempio l'insorgenza di microrganismi anaerobi pericolosi?
"In realtà non si tratta di una anaerobiosi stretta perché una percentuale di ossigeno intorno all'1% è comunque presente. Sarebbe interessante valutare l'effetto sulla composizione della popolazione microbica totale, inclusa la componente degli anaerobi facoltativi; qualcosa di simile abbiamo intenzione di effettuarlo sul cece nelle sperimentazioni in avvio. Consideriamo comunque che comunemente si conservano granaglie che hanno un ridotta umidità (massimo il 13%), che di per sé ostacola la proliferazione microbica.

Ciò detto l'aspetto saliente è che vi è un'ampia letteratura scientifica che tranquillizza circa la sicurezza delle atmosfere con gas tecnici, tanto è vero che queste da anni sono utilizzate proprio per migliorare la conservabilità e il rischio di contaminazione degli alimenti. Anidride carbonica e azoto sono veri e propri additivi alimentari, utilizzati da decenni per alimenti e prodotti ortofrutticoli di IV gamma confezionati in atmosfera modificata".

Voi avete effettuato delle prove in minisilos a chiusura ermetica. Questo metodo può essere usato su tutti i silos già usati per la conservazione in atmosfera controllata modificata o si devono usare contenitori speciali?
"E' applicabile a silos appositamente predisposti per la tenuta ermetica, di volume variabile da pochi metri cubi sino a migliaia. Una soluzione interessante per aziende di piccole dimensioni, più economica rispetto ai silos metallici, è rappresentata dai silos in vetroresina, che arrivano a volumi sino ai 30 m³ ciascuno e possono essere posti in batteria servita da uno stesso generatore. Sono silos già disponibili, dotati di apposite valvole di carico/scarico e sovrappressione ed hanno un rivestimento interno in materiale compatibile con l'uso alimentare. Per realtà di scala ridotta un'altra prospettiva dei gas tecnici che sarebbe interessante mettere a punto è l'applicazione in sacconi del tipo Big bag".

La vostra prova è stata fatta a livello di laboratorio, può essere già replicata in condizioni normali di stoccaggio?
"Grazie al contributo della fondazione Cassa di risparmio di Firenze stiamo passando dalla scala di laboratorio a quella reale, nell'azienda agraria Macchiascandona del nostro istituto abbiamo infatti realizzato una batteria di tre silos da 15 m³ ciascuno con atmosfera controllata di azoto, che useremo per sperimentazioni su scala reale, nonché per conservare le produzioni cerealicole aziendali.

Dovevamo inaugurare l'impianto qualche mese fa, purtroppo a causa dell'emergenza Covid-19 abbiamo avuto qualche ritardo nelle forniture tecniche e stiamo ultimando gli allacci dell'impianto in questi giorni".

Quali sono i costi stimati per conservare delle derrate con il sistema da voi studiato?
"Il tema della stima dei costi, che non è un nostro ambito di pertinenza, è senz'altro cruciale soprattutto per produzioni come quelle cerealicole, che non spuntano prezzi di mercato interessanti come quelli della frutta a guscio o di alcune leguminose. Sicuramente c'è un costo iniziale in strumentazione tecnica che può scoraggiare piccole realtà, per diminuire il quale è interessante, come dicevo, valutare l'uso dei già disponibili silos in vetroresina, in ragione dei metallici. Vi è anche la strada, percorsa già da diverse aziende, di sostenere la spesa partecipando a programmi di sviluppo e sostegno all'innovazione tecnica in agricoltura, focalizzati sulla sostenibilità agroambientale.

Sul fronte del costo energetico il discorso appare diverso, sebbene sia anch'esso da valutare puntualmente. Ad inizio stoccaggio il sistema prevede infatti una fase di carico del gas sino al completo riempimento però, da quel momento in poi, il compressore si avvierà solo per brevi reintegri all'occorrenza, impiegando quindi minimi input energetici occasionali".

La tecnologia necessaria è già disponibile o pensate di brevettare dei dispositivi e delle attrezzature specifiche?
"Fra i diversi sistemi di atmosfera controllata disponibili sul mercato noi abbiamo testato l'applicazione d'uso proposta e brevettata dalla Eurosider Sas di Grosseto. La tecnologia non solo è disponibile ma negli ultimi tempi viene già applicata nella pratica da diverse aziende".