Sorgo da biomassa: la coltura del XXI secolo

Il genere Sorghum include circa trenta specie univocamente riconosciute. Tuttavia, a causa dell'estrema variabilità fenotipica all'interno di ogni singola specie e alla capacità di ibridarsi con altre Poacee, la classificazione tassonomica diventa molto difficile. La quantità di sinonimi esistente per ogni singola specie, riportata nel database The plant list rende un'idea della diversità di fenotipi, della capacità di adattamento delle varie specie di sorgo e degli svariati utilizzi.

Citiamone solo alcuni esempi:

• Sorghum bicolor. È la specie che tutti conosciamo perché la più coltivata al mondo. Lo scopo più abituale è la coltura da granella - è il quinto cereale più coltivato al mondo, dopo riso, mais, frumento e orzo - ma esistono cultivar da fibra, da zucchero e foraggeri.
• Sorghum × drummondii (Nees ex Steud.) Millsp. & Chase, noto come erba del Sudan, è originario dell'Egitto meridionale e del Sudan. Fu introdotto negli Stati Uniti e in Russia all'inizio del 1900. Ora è molto diffuso nel Sud America, Australia, Sudafrica, Europa centrale e settentrionale, nelle Filippine e Thailandia. Cresce bene nelle regioni in cui le precipitazioni annuali variano da 600 a 900 millimetri e le temperature sono comprese tra i 7 e 27^°C. Tollera una vasta gamma di terreni, dall'argilla pesante ai terreni sabbiosi. Si adatta in terreni leggermente alcalini e salini. Resiste bene alla siccità, ma non resiste al ristagno né al gelo.
• Sorghum lanceolatum, è un'erba annuale che raggiunge 1,8 metri. Ama i terreni sabbiosi e prospera soprattutto in zone umide. I grani sono utilizzati per il consumo umano, mentre foglie e steli come foraggio.
• Sorghum halepense. L'erba d'Aleppo è un'erba perenne da foraggio che raggiunge  i 290 centimetri, diffusa in tutte le regioni subtropicali e temperate calde, da semi-aride a sub-umide. È utile per fieno e pascolo, ma i semi vengono consumati dalle persone in periodi di necessità.
• Sorghum x almum Parodi, noto come erba di Colombo è una pianta perenne robusta, cespitosa e di breve durata, originatasi in Argentina dall'ibridazione spontanea di Sorghum bicolor e Sorghum propinquum. Ha numerosi germogli e spessi rizomi corti. I culmi sono spessi e solidi e possono raggiungere i 4,5 metri. Le foglie sono larghe 2,5-4,0 centimetri e cerose. L'infiorescenza è una grande pannocchia piramidale con rami secondari e terziari, che generalmente si abbassa quando i semi maturano. L'erba di Colombo è una delle più preziose colture foraggere estive nelle aree semi-aride e sub-umide. Tollera una ampia varietà di terreni, anche salini e può diventare invadente.

In Italia il sorgo sta vivendo un periodo favorevole, come testimonia l'articolo di Lorenzo Cricca, Sorgo: un futuro splendente. Tuttavia, non sembra che il Governo italiano, e men che meno l'Unione europea, abbiano mobilitato molte risorse per sfruttare al meglio l'enorme potenziale di questa coltura.

Negli Usa, malgrado la palese ostilità dell'amministrazione Trump nei confronti delle energie rinnovabili, la ricerca sul sorgo ha ricevuto diversi milioni di dollari di finanziamento pubblico. Uno studio del laboratorio Cold Spring Harbor e del US DOA (department of Agriculture) ha identificato il  gene responsabile della parziale infecondità delle infiorescenze di sorgo. Qualche manipolazione genetica e il gioco è fatto: un nuovo sorgo transgenico rende il doppio di granella rispetto a quello originario (Foto 1).
Il Doe (department of Energy) ha investito 2,7 M US$ in uno studio su come migliorare la resa in alcol del sorgo. L'Università di Oklahoma ha ricevuto 3,1 M US$ per studiare come ridurre le emissioni di gas serra della filiera dell'etanolo da sorgo. L'US DOA (United States department of Agriculture) ha finanziato uno studio del ciclo di vita (Lca, life cycle assessment) della filiera del sorgo.
 
L'interesse per questa coltura da parte del Governo americano sembra focalizzato solo sulla produzione di bioetanolo e, in particolare, sulla capacità di questa pianta di fornire fino a 6mila litri/ettaro.ciclo colturale (con la possibilità di più cicli colturali in alcune zone dal clima molto favorevole). Tale produttività è irraggiungibile per il mais, che difficilmente supera i 4.500 litri/ettaro all'anno, inoltre consuma il 150% in più di acqua irrigua rispetto al sorgo (Fonte in questa pagina). La stessa fonte segnala una nuova cultivar da biomassa sviluppata negli Usa, la Palo alto, che contiene al massimo un 60% d'umidità al raccolto, contro l'abituale 75-85% di quelle tradizionali, ed inoltre maggiore tenore di cellulosa. Queste due caratteristiche sono desiderabili per la produzione di etanolo di seconda generazione, perché riducono il costo di trasporto della biomassa all'impianto di produzione ed aumentano la resa a parità di biomassa processata. Minore umidità al raccolto significa che non è necessaria l'essiccazione sul campo e ciò riduce drammaticamente la contaminazione del prodotto con inerti del suolo (in particolare silice) sollevati dai macchinari. Oltre ai benefici economici, il sorgo, con il suo robusto e profondo sistema di radici, favorisce l'immobilizzazione di carbonio nel suolo, utilizza meglio l'acqua immagazzinata nel terreno e contiene il dilavamento dei nutrienti.

Contrariamente alla politica di oltreoceano, l'ideologia del Green deal promossa dall'amministrazione von der Leyen tende a scoraggiare lo sviluppo del bioetanolo - anche quello di seconda generazione - come segnalato dall'associazione di categoria ePURE. L'enorme biodiversità del genere Sorghum, unita alla capacità di ibridazione fra le specie che lo compongono, offre all'Europa una vasta gamma di applicazioni industriali o di bioraffineria, che trascendono la mera produzione di biocarburante, e l'utilizzo tradizionale come cereale. Tale potenziale meriterebbe di dedicare maggiore attenzione e supporto alla ricerca scientifica.

Riportiamo una lista non esaustiva, tratta dal libro "Colture perdute dell'Africa" (Lost crops of Africa, National academy of science, Washington 1996), dei molteplici utilizzi del sorgo:

• Sorgo da legna. Una cultivar tipica dell'Egitto, chiamata Giza 114, ha steli solidi e legnosi, che ardono lasciando poca cenere. È stata introdotta con successo in Perù, dove viene impiegata sia come legna per cucinare che per i forni di mattoni. Da prove condotte in Cina, da questa cultivar è possibile ottenere 10 tonnellate/ettaro di biomassa legnosa, e un modesto raccolto di granella.
• Alcune varietà di sorgo hanno steli che arrivano a produrre un succo contenente fino al 13% di zucchero, significa quasi quanto la canna da zucchero, ma con un consumo minore di fertilizzanti, di acqua e una maggiore facilità di coltivazione nonché di raccolto, grazie alla meccanizzazione. La fermentazione convenzionale produce una soluzione con il 6% di alcol. Fino a qui niente di nuovo, ma si investiga la possibilità di sviluppare varietà ibride che contengono ancora succhi zuccherini al momento del raccolto della granella. Una ricerca condotta in India dal Nimbkar agricultural research institute (Nari) su un ibrido di questo tipo ha dato come risultato: 2-4 tonnellate/ettaro di granella, 2mila-4mila litri/ettaro di etanolo e una quantità sufficiente d'insilato (prodotto con la bagassa rimanente dopo l'estrazione del succo) per nutrire dalle tre alle cinque vacche all'anno. Ricordiamo che nelle distillerie d'alcol convenzionali, la bagassa viene bruciata per produrre il calore necessario per il processo. Gli ingegneri indiani sono riusciti a recuperare la bagassa e a destinarla all'alimentazione animale mediante una semplice modifica del processo: il calore necessario per la distillazione è prodotto da pannelli solari termici.
• Recupero di suoli salini. Un ibrido di Sorghum bicolor ed erba sudanese (Sorghum × drummondii, il quale è a sua volta un ibrido) tollera elevati livelli di sodio nel suolo. Il meccanismo di tale tolleranza si basa sulla capacità delle sue radici di accumulare zuccheri. I batteri del terreno riescono a nutrirsi di una piccola frazione di questo zucchero, rilasciando acido formico e acetico, che dissolvono il calcare. Il calcio libero sposta il sodio, il quale reagisce con la CO₂ prodotta dagli stessi batteri formando bicarbonato, che viene finalmente dilavato facilmente perché molto solubile. Poiché la pianta non assorbe i sali può essere utilizzata come foraggio. Al termine di un ciclo di almeno due anni di coltivazione di questo ibrido di sorgo, i terreni ridiventano produttivi per le colture tradizionali.
• Denitrificazione delle zone vulnerabili ai nitrati. Sottoponendo il sorgo a sfalci frequenti la biomassa si può utilizzare come foraggio, previo insilamento, per neutralizzare i nitrati accumulatisi nelle foglie. In uno studio condotto su un terreno al quale erano stati applicati 400 chilogrammi N/ettaro sotto forma di fanghi fognari, le diverse varietà da granella e foraggio hanno assorbito in media 200 chilogrammi/ettaro e prodotto 20 tonnellate/ettaro di sostanza secca in una stagione particolarmente sfavorevole. Si stima che, in condizioni favorevoli, questa tecnica può assorbire fino a 300 chilogrammi N/ettaro e produrre 25 tonnellate SS/ettaro in una stagione.
• Protezione dei suoli dall'erosione. Dopo il raccolto estivo viene subito seminato sorgo foraggero, che cresce velocemente ma muore con i primi freddi. Le piante morte vengono lasciate sul terreno durante l'inverno e la fitta rete di radici impedisce l'erosione.
• Erbicida naturale. La decomposizione delle radici del sorgo durante l'inverno produce acidi fenolici e glicosidi cianogeni, che sono inibitori della crescita delle erbe a foglia larga, ma non intaccano i cereali. Questo favorisce dunque il risparmio di diserbanti quando i cereali vengono avvicendati al sorgo. Per contro, il sorgo non deve precedere alle colture a foglia larga (soia, barbabietola, fagioli, girasole, patate) perché ne riduce la resa.
• Sorgo saggina o da fibra. Questa varietà sembra sia stata sviluppata nell'area del mediterraneo durante il Medioevo e veniva utilizzata per produrre scope, uso ancora molto diffuso negli Stati Uniti. In Francia viene coltivata per la produzione di carta, pannelli di fibra e cartone. Ricercatori cinesi hanno sviluppato un pannello compensato più resistente degli omologhi in legno.
• Coloranti alimentari. Il sorgo rosso (Sorghum bicolor var. caudatum) produce semi incommestibili, ma dalla loro crusca e dagli steli di questa pianta è possibile ricavare colorante rosso naturale (antocianine) per l'industria alimentare.
• Integratori alimentari. Il sorgo giallo - una varietà di S. bicolor tipica dalla Nigeria - deve il colore delle sue cariossidi alla presenza di caroteni e xantofille, due precursori della vitamina A.

Conclusioni

La coltivazione del sorgo a scopo energetico è stata sperimentata con successo sia nell'ambito temperato-umido padano che in quello secco mediterraneo siciliano (Sviluppo delle colture energetiche in Italia). Con una adeguata concimazione (bastano 140 chilogrammi di N/ettaro) e irrigazione di soccorso, la resa di biomassa abituale nel Meridione si attesta attorno a 25-30 tonnellate/ettaro, potendo arrivare a 40 tonnellate/ettaro in caso di semina precoce (fine marzo) e apporto idrico ottimale.

Tuttavia, il potenziale genetico di questa pianta è enorme, per la sua grande biodiversità e facilità d'ibridazione. In Tanzania esistono centonove cultivar, in Nigeria cento e in Kenya ogni agricoltore ha una "sua" varietà, riconoscibile dalla forma e dal colore della granella. Studi condotti negli Usa indicano che esiste pure la possibilità che alcuni ibridi siano in grado di generare sementi viabili - motivo per il quale sono stati battezzati "vybrids" - che potrebbero dunque incrociarsi con altre cultivar. Il genere Sorghum è anche capace di generare ibridi con piante di altri generi: Chrysopogon, Vetiveria, Parasorghum, Pseudosorghum e alcune specie di Bothriochloeae. Alcuni ricercatori cinesi hanno ottenuto un ibrido fra S. bicolor e canna da zucchero (Saccharum officinarum) riuscendo a massimizzare la produttività di zucchero, granella e biomassa rispetto alle piante genitrici.

In inglese la parola deal significa accordo, per cui è sottinteso che entrambe le parti guadagnino qualcosa. La ricerca e lo sviluppo condotti sugli ibridi di sorgo da bioraffineria è un'attività che, se fosse adeguatamente supportata dalla politica europea, potrebbe portare ad un vero "green deal" fra i produttori agricoli del Sud Europa e l'industria biotecnologica del Centro-Nord. Tutto sembra indicare che l'ideologia prevalente nello staff von der Leyen abbia altri obiettivi (si veda Idrogeno da biomasse e Green deal), per cui molto probabilmente gli Usa supereranno l'Europa nello sviluppo di un modello sostenibile di bioraffineria basata sul sorgo.