L'erba storna, una risorsa in via di estinzione?

Possibile utilizzo come sovescio e per la produzione di biodiesel aeronautico. A cura di Mario A. Rosato

Mario A. Rosato di Mario A. Rosato

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Erba storna (Thlaspi arvense L.)
Fonte foto: Dipartimento di Scienze della vita, Università di Trieste (per la fonte completa vedi in fondo all'articolo)

L'erba storna (Thlaspi arvense L.) è una pianta annuale della famiglia delle Brassicaceae, probabilmente originaria dall'Asia ed introdotta accidentalmente in tempi remoti assieme ad altre colture (archeofita). Si trova praticamente su tutto il territorio nazionale, in aree non soggette ad attività agricola intensiva, ed in Campania, Calabria e Sicilia è ormai scomparsa (Foto 1).

Distribuzione dell'erba storna in Italia
Foto 1: Distribuzione dell'erba storna in Italia
(Fonte foto: Portale della flora italiana)
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Il motivo della crescente rarità della specie, in Italia e anche in altri Paesi, è il diserbo. Il fatto che sia considerata un'erba potenzialmente infestante (non dimostrato, Rif. [i]) e di conseguenza gestita come tale, potrebbe paradossalmente portare alla sua estinzione, con conseguenze imprevedibili per la biodiversità (Rif. [ii]).
Eppure, se gestita adeguatamente, l'erba storna ha tutte le caratteristiche per diventare un'ottima coltura di sovescio a scopo energetico:
  • molto resistente al freddo, fornisce una copertura verde che previene l'erosione e impedisce il dilavamento dei nutrienti, oltre a fornire l'habitat per la microfauna;
  • è una coltura non adatta per uso alimentare perché produce semi ad alto contenuto di olio (>30%  sul secco), ma questo è composto prevalentemente da acido erucico e il pannello residuo ha un alto contenuto di glucosinolati;
  • si adatta bene ai suoli poveri e ai terreni marginali;
  • il suo ciclo colturale è breve;
  • richiede minimi input agronomici.

Negli Stati Uniti, il Department of energy (Doe) ha stanziato 15 M US$ per un piano quinquennale di miglioramento genetico dell'erba storna. Oltre all'aumento della resa di biodiesel, principale interesse del Doe, la ricerca porrà particolare attenzione allo sviluppo dell'apparato radicale, nell'ottica di migliorare i servizi ecosistemici forniti dalla pianta quando viene impiegata come coltura di sovescio.

Il primo studio sulla qualità del biodiesel da erba storna (Rif. [iii]) è stato condotto negli Usa nel 2008-2009 e ha messo in evidenza che la qualità dell'olio è accettabile, benché un po' troppo acido. La transesterificazione con il classico metodo alcalino rese l'82% di biodiesel sul peso iniziale dell'olio, salendo al 94% mediante l'utilizzo di un metodo a due stadi, acido alcalino. L'alto contenuto di acido erucico nell'olio di erba storna fa che il numero di cetano del biodiesel sia pari a 59,8 e inoltre la temperatura di ostruzione del filtro (temperatura alla quale il filtro di combustibile di un motore diesel verrebbe ostruito dal biodiesel, ancora fluido ma diventato estremamente viscoso) è pari a -10°C. Il biodiesel da erba storna ha inoltre una buona resistenza all'ossidazione e quindi si può conservare per alcuni mesi senza che irrancidisca. Tali caratteristiche sono molto desiderabili sia per l'industria automobilistica che per quella aeronautica.

Il principale problema per l'addomesticazione dell'erba storna è l'enorme variabilità fenotipica, anche a livello di singola pianta. Questo si deve al fatto che la si trova dalle zone subtropicali fino ai 4mila metri sull'Himalaya e dunque sviluppa i tratti fenotipici che le consentono di adattarsi al meglio ad ogni ambiente. Secondo il (Rif. [i già citato]), in suoli estremamente poveri sviluppa un unico stelo di solo 1 centimetro, in suoli fertili può raggiungere gli 80 centimetri e sviluppa molti rami laterali, producendo fino a 20mila semi per pianta. I semi sono contenuti in una siliquetta alata (Foto 2), che ne favorisce la dispersione fino ad 1 chilometro di distanza grazie al vento.

La siliquetta dell'erba storna può contenere fino a sedici semi
Foto 2: La siliquetta dell'erba storna può contenere fino a sedici semi
(Fonte foto: Andrea Moro, dipartimento di Scienze della vita, Università degli studi di Trieste, Distributed under CC-BY-SA 4.0 license. Comune di Forni Avoltri, località Collina, FVG, Italia, 21/5/04 0.00.00)

Proprio per l'estrema variabilità genetica dell'erba storna, gli studi sulla germinabilità dei suoi semi hanno sempre dato risultati contraddittori: secondo alcuni autori, i semi germinano al 100% con un periodo di alternanza di luce e temperatura 10-25°C, altri studi segnalano la dormienza dei semi prodotti da popolazioni invernali, mentre i semi di popolazioni estive non presenterebbero dormienza. In ogni caso, la scarificazione dei semi o il trattamento con ipoclorito di sodio stimolano la germinazione. La dualità del ciclo biologico dell'erba storna, capace di crescere sia d'inverno che d'estate, apre dunque un'altra questione agronomica: meglio utilizzarla come sovescio estivo di colture autunno vernine, o come sovescio invernale di colture estive? Uno studio condotto in Germania (Rif. [iv]) segnala che il ciclo biologico dell'erba storna è di 80-120 giorni, per cui in zone temperate si può coltivare indistintamente nel periodo giugno-settembre, in successione all'orzo, oppure da settembre a giugno, precedendo il mais o la soia. In zone con estati più corte, come il Nord Europa, dove esiste il rischio che la coltura estiva non arrivi a maturazione, sarebbe dunque più conveniente coltivare l'erba storna in estate.

Ad ogni modo, l'impollinazione dei fiori di erba storna è per il 50% anemofila, 50% autofertilizzata e gli insetti giocano un ruolo trascurabile. Le api non sembrano gradire i suoi fiori, ma altri insetti sembrano trovare nutrimento nel suo polline. L'impollinazione incrociata manuale, volta a selezionare cultivar, non ha dato buoni risultati: la quantità di semi prodotti è stata esigua, comparata con quella dei lotti lasciati impollinare dal vento.

Le rese in semi variano fortemente in funzione dei parametri climatici. Uno studio condotto simultaneamente a Bologna, Pikerni (Grecia), Illinois e Minnesota (Usa) su due varietà prescelte (Rif. [v]) ha messo in evidenza che le precipitazioni e le temperature influiscono direttamente sulla resa, ma non sul mese di maturazione. Indipendentemente dalla data di semina (due lotti, uno seminato il 13 e l'altro il 25 ottobre) il raccolto è avvenuto a maggio. La maggiore produttività di semi (950 chilogrammi/ettaro ± 30%) è avvenuta in Grecia, per le temperature più miti ma soprattutto per un inverno eccezionalmente piovoso, mentre a Bologna si è verificata la minima produttività media (361 chilogrammi/ettaro ± 55%) a causa di un inverno troppo secco (50% di precipitazioni in meno rispetto alla media locale). In tutte e quattro le località, il suolo è argilloso, non sono stati applicati né fertilizzanti e né agrofarmaci, l'apporto idrico è stato solo quello delle piogge. In tutte e quattro le località, il contenuto di olio dei semi è stato compreso fra 32 e 34%, senza variazioni apprezzabili del suo profilo di acidi grassi.


Conclusioni

Si ritiene che l'erba storna sia tossica per i mammiferi, ma il suo ruolo ecosistemico non è del tutto chiaro, ed è necessario tutelarla affinché non sparisca. Sembra avere una certa importanza per gli insetti impollinatori, malgrado non dipenda da essi per la sua riproduzione. È considerata una pianta potenzialmente invadente, ma si rivela tale solo nel caso di terreni molto disturbati; non rappresenta una minaccia alla biodiversità nel caso di suoli già coperti da altre piante, o negli appezzamenti coltivati con la tecnica no tillage.

Bibliografia
[iThlaspi arvense, scheda botanica.
[iiRoyo-Esnal, Aritz & Necajeva, Jevgenija & Torra, Joel & Guinjuan, Jordi & Gesch, Russ. (2015). Emergence of field pennycress (Thlaspi arvense L.): Comparison of two accessions and modelling. Industrial Crops and Products. 66. 161-169.
[iiiBryan R. Moser, Gerhard Knothe, Steven F. Vaughn, and Terry A. Isbell, Production and Evaluation of Biodiesel from Field Pennycress (Thlaspi arvense L.) Oil, Energy & Fuels 2009 23 (8), 4149-4155, DOI: 10.1021/ef900337g.
[ivAnna H. Groeneveld and Alexandra-Maria Klein, Pollination of two oil-producing plant species: Camelina (Camelina sativa L. Crantz) and pennycress (Thlaspi arvense L.) double-cropping in Germany; GCB Bioenergy (2014) 6, 242–251, doi: 10.1111/gcbb.12122.
[vZanetti, F., Isbell, T.A., Alexopoulou, E., Evangelista, R., Gesch, R.W,, Moser, B., Monti, A.; Pennycress (Thlaspi Arvense) a New Non-Food Crop for Oil-Based Biofuel Production in Europe and Usa; 26th European Biomass Conference and Exhibition, 2018.

Fonte foto completa: Dipartimento di Scienze della vita, Università degli studi di Trieste, Andrea Moro, Comune di Graz, centro urbano, Orto botanico, Istituto di botanica, Karl-Franzens-Universität Graz, Stiria, Austria, 29/05/2008. Distributed under CC BY-SA 4.0 license.

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Fonte: Agronotizie

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Tag: ricerca diserbo biodiesel

Temi caldi: Colture energetiche e per bioraffineria

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