L'integrazione degli impianti di biogas con le coltivazioni fuori terra. Prima parte

Il digestato, sottoprodotto del processo di digestione anaerobica, è una risorsa preziosa per l'agricoltura sostenibile perché consente la chiusura del ciclo dei nutrienti. Il suo utilizzo è però soggetto alle disposizioni della Direttiva 91/676/CEE (cosiddetta Direttiva Nitrati), recepita con il Decreto Interministeriale 25 febbraio 2016, n. 5046 "Criteri e norme tecniche generali per la disciplina regionale dell'utilizzazione agronomica degli effluenti di allevamento e delle acque reflue, nonché per la produzione e l'utilizzazione agronomica del digestato".

Gli allevamenti e gli impianti di biogas sono dunque obbligati a possedere sufficiente Sau per lo spandimento dei reflui zootecnici o del digestato entro i limiti di legge, oppure devono prendere in affitto più terra, con il conseguente aggravio di costi. Negli anni sono stati provati diversi metodi per ridurre il tenore di azoto (¹) nel digestato e nei reflui zootecnici, in modo da ridurre la Sau necessaria per lo spandimento.

In linea di massima, possiamo classificare tali metodi in due categorie:

• Metodi dissipativi. Il loro scopo è convertire l'azoto nel digestato (maggiormente in stato ammoniacale) in azoto libero, che si disperde in atmosfera. Il problema di questi metodi è che sono tutti estremamente energivori e il loro costo talvolta è più alto dell'affitto di terreni e del trasporto di digestato per lo spandimento.
• Metodi conservativi. Il loro scopo è valorizzare il digestato, ricavando fertilizzanti chimici di origine organica (ad esempio struvite e sali di ammonio). Il costo in termini di investimento in impianti, energia e reagenti spesso è più alto del valore di vendita del fertilizzante ottenuto, che comunque ha caratteristiche variabili e difficilmente può competere contro i fertilizzanti industriali, senza considerare il fatto che il business dell'agricoltore è la produzione agricola, non la chimica.

L'utilizzo del digestato in colture fuori terra si propone dunque come una interessante alternativa allo spandimento in campagna perché non è soggetto alla Direttiva Nitrati. Gli utilizzi possibili sono due: le colture in serra o in vertical farm o la coltivazione di funghi. Questa ultima ha il vantaggio di non richiedere elettricità per l'illuminazione, per cui si prefigura come l'opzione più sostenibile. Come vedremo in seguito, non è una soluzione che si può ridurre a ricette e tabelle, richiede una certa sperimentazione caso per caso.

Composizione del digestato

La frazione solida del digestato è composta principalmente da materia organica ricca in lignina, perché quest'ultima non si degrada in condizioni anaerobiche. La frazione liquida del digestato è una soluzione acquosa di nutrienti essenziali come azoto, fosforo e potassio. La sua composizione varia a seconda dei materiali di partenza utilizzati nel processo di digestione anaerobica, ma generalmente contiene anche tracce di micronutrienti come calcio, magnesio e zolfo.

I funghi coltivabili sono tutti saprofiti, cioè si nutrono di materia organica morta.

Esistono due grandi gruppi:

• I funghi dal marciume bianco (ad esempio tutti i Pleurotus). Si chiamano così perché questi funghi prediligono degradare la lignina e quindi la cellulosa che rimane conferisce un colore chiaro al substrato.
• I funghi dal marciume bruno (ad esempio tutti gli Agaricus). Questi funghi si nutrono di cellulosa ed emicellulosa. La lignina che rimane conferisce dunque un colore marrone al substrato.

Poiché il digestato solido è ricco di lignina, in linea di massima risulta più adatto per la coltivazione dei Pleurotus. Gli Agaricus, invece, si possono coltivare aggiungendo digestato liquido ad un substrato ricco di cellulosa (ad esempio paglia di frumento) per apportare l'azoto e gli altri nutrienti necessari allo sviluppo del micelio.

Vantaggi dell'uso del digestato nella coltivazione di funghi

Il digestato impiegato per la coltivazione dei funghi non è soggetto alla Direttiva Nitrati in quanto l'attività avviene fuori dal terreno e in ambienti confinati. Per contro, la quantità di digestato necessaria è molto piccola (solitamente meno del 50% in peso del substrato). È dunque necessaria una coltivazione di funghi su larga scala per poter sottrarre quantità rilevanti di digestato allo spandimento nei campi.

Al di là di considerazioni normative, l'uso del digestato per la coltivazione di funghi offre una serie di vantaggi pratici:

• Fonte di nutrienti. Il digestato è una fonte ricca e bilanciata di nutrienti essenziali per la crescita dei funghi. Questo può migliorare la resa e la qualità prodotto.
• Miglioramento della struttura del substrato. L'aggiunta di digestato al substrato di coltivazione può migliorarne la struttura fisica, aumentando la sua capacità di ritenzione idrica e la porosità, fattori cruciali per la crescita dei funghi.
• Riduzione dei costi. Utilizzare il digestato come substrato, o come ingrediente di questo ultimo, può ridurre i costi associati all'acquisto di compost da fungaia, rendendo la coltivazione dei funghi più economica e sostenibile.
• Sostenibilità ambientale. L'uso del digestato contribuisce alla chiusura del ciclo dei nutrienti, promuovendo pratiche agricole più sostenibili. Infatti, a fine ciclo produttivo il substrato risulta fortemente umificato per l'azione enzimatica dei funghi e il suo utilizzo come ammendante favorisce l'accumulo di carbonio nel suolo.

Metodi di utilizzo del digestato per la coltivazione di funghi

L'uso del digestato come substrato per la coltivazione di funghi è ancora una pratica poco diffusa. Il metodo più adeguato dipende sia dalle caratteristiche del digestato che dalla specie di funghi.

Ad esempio, la coltivazione di tre specie diverse del genere Agaricus su substrati con percentuali di digestato solido variabili dal 10% al 40% ha dato i seguenti risultati comparati con la coltivazione su substrato convenzionale (²): Agaricus arvensis (prataiolo comune) ha reso molto di meno in tutte le tesi con digestato; Agaricus bitorquis (un'altra varietà di prataiolo) coltivato con 40% di digestato ha reso il doppio rispetto al substrato convenzionale; Agaricus subrufescens (fungo di mandorle, chiamato così per il suo sapore) coltivato con 30% di digestato ha reso il 75% rispetto al controllo e molto di meno nelle altre tesi.

In linea di massima, le possibili combinazioni per l'utilizzo sono:

• Incorporazione nel substrato. Questo metodo assicura una distribuzione uniforme dei nutrienti e migliora la struttura del substrato. Un'esperienza condotta in Italia (³) dimostra che l'aggiunta del 15% di digestato solido al compost convenzionale non altera la produttività di Pleurotus ostreatus (gelone, orecchione, fungo ostrica, sbrisa).
• Irrigazione con digestato liquido. Il digestato liquido può essere utilizzato come soluzione nutritiva per l'irrigazione di un substrato convenzionale, quale paglia o segatura, che in genere deve avere un'umidità vicina al 50%. Questo metodo permette un rilascio graduale dei nutrienti e può essere facilmente integrato nei sistemi esistenti di preparazione del substrato. Sono stati raggiunti ottimi risultati nella coltivazione di Pleurotus ostreatus su un substrato preparato con mezzo litro di digestato liquido per chilogrammo di segatura di legno. Eccedere tale dosaggio di digestato comporta invece la perdita di produzione. Malgrado le campagne allarmistiche dei gruppi "no biogas" contro l'uso del digestato, la concentrazione di metalli pesanti nel digestato è di pochi milligrammi per chilogrammo (⁴) e l'esperienza citata conferma che i metalli pesanti non si accumulano nei funghi (⁵).
• Utilizzo diretto del digestato solido, previamente compostato. La coltivazione di Pleurotus djamor (fungo dell'amore, un parente tropicale delle sbrise dal colore rosa) su digestato proveniente da letame e resti da cucina, previamente compostato, ha reso di meno rispetto alla coltivazione su compost convenzionale, ma il sapore e la qualità del prodotto non si sono visti alterati. Non sono stati riscontrati livelli di metalli pesanti diversi da quelli rilevati col substrato convenzionale (⁶).

Conclusione

L'utilizzo del digestato nella coltivazione dei funghi rappresenta un'opportunità promettente per migliorare la sostenibilità e l'efficienza sia della produzione di funghi che dell'impianto di biogas. Grazie alla sua ricchezza di nutrienti e alla capacità di migliorare la struttura del substrato, il digestato può contribuire - a certi dosaggi, dipendendo dai funghi che si intende coltivare - a incrementare la resa e la qualità dei funghi coltivati.

Per l'impianto di biogas, la coltivazione di funghi su larga scala consente di ridurre la quantità di digestato da spandere nel campo e la possibilità di valorizzare il calore residuo del cogeneratore, necessario per la preparazione e la pastorizzazione del substrato.

Bibliografia

(¹) Veneto Agricoltura, Tecnologie e linee tecnologiche per l'abbattimento e la valorizzazione dell'azoto contenuto negli effluenti di allevamento.

(²) A.J. Jasinska, E. Wojciechowska, W. Krzesinski, T. Spizewski, K. Stokens and K. Krajewska; Mushroom cultivation on substrates with addition of anaerobically digested food waste; Acta Hortic. 1123. ISHS 2016. DOI 10.17660/ActaHortic.2016.1123.28 XXIX IHC – Proc. Int. Symp. on High Value Vegetables, Root and Tuber Crops, and Edible Fungi – Production, Supply and Demand.  Eds.: C.J. Birch et al.

(³) Zuffi, V.; Puliga, F.; Zambonelli, A.; Trincone, L.; Sanchez-Cortes, S.; Francioso, O.; Sustainable Management of Anaerobic Digestate: From Biogas Plant to Full-Scale Cultivation of Pleurotus ostreatus. Agronomy 2023, 13, 950.

(⁴) Cib - Linee guida per l'uso agronomico del digestato.

(⁵) M. Hultberg, H. Asp, K.J. Bergstrand, O. Golovko, Production of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) on sawdust supplemented with anaerobic digestate, Waste Management, Volume 155, 2023, Pages 1-7, ISSN 0956-053X.

(⁶) Jasinska, A.; Prasad, R.; Lisiecka, J.; Roszak, M.; Stoknes, K.; Mleczek, M.; Niedzielski, P. Combined Dairy Manure-Food Waste Digestate as a Medium for Pleurotus djamor—Mineral Composition in Substrate and Bioaccumulation of Elements in Fruiting Bodies. Horticulturae 2022, 8, 934.