The development of a “wood waste” supply chain using treated urban waste is proposed for fertirrigation of eucalypt clonal plantations. We used the simplified SI-UNIBAS urban waste water purification system, a modification of the conventional activated sludge system which allows for the production of water with variable loads of organic carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P), thus adapting the treated water to the crop requirements. A prototype of this system already exists since more than a decade in the municipality of Ferrandina, near Matera (southern Italy), where the purified wastewater is used to fertirrigate olive trees in an extensive experimentation with excellent results. We hypothesized the use of the SI-UNIBAS system to fertirrigate plantations of fast-growing eucalyptus clones in order to evaluate the obtainable wood production and the surfaces to be planted in areas of central and southern Italy characterized by evergreen and deciduous oak forests. In summary, the development of the “wood waste” chain could result in: (i) a reduction of up to 50% in waste treatment costs and CO2 emissions, compared to the conventional activated sludge system; (ii) a high and constant wood production (8 million m3 per year) over a short time (8-15 years rotation) on limited surfaces (about 400.000 ha) to be used as timber and/or biomass for energy use; (iii) savings on the cost of irrigation water, fertilizers or organic matter for wood production, while maintaining the soil fertility; (iv) savings on the use of chemical fertilizers and therefore no CO2 emissions from their production; (v) a lower logging from national forests and/or imports from abroad; (vi) the possibility of managing parts of forests currently subject to logging in a more efficient way in terms of absorption and conservation of atmospheric CO2 and biodiversity conservation. However, before large-scale applications of the SI-UNIBAS system, pilot studies need to be implemented in sites with soil, climatic and socio-economic conditions typical of central and southern Italy. We concluded that the SI-UNIBAS system has the potential to be applied in large-scale projects at the national level.
Il consumo annuale di legno in Italia (
L’impiego dell’eucalitto come legname da opera è relativamente recente, databile dall’inizio del secolo (
Il legno di eucalitto viene impiegato in Italia, nonostante le statistiche ufficiali non permettano di quantificare le importazioni e i settori di impiego. Sappiamo che l’industria cartaria importa pasta di cellulosa di eucalitto dalla Penisola Iberica e dal Sud America. Semilavorati di eucalitto vengono importati sempre dalle stesse aree menzionate dall’industria di trasformazione nazionale. Prodotti finiti come parquet, mobili, infissi sono normalmente commercializzati in Italia. È probabile che si importi anche biomassa per uso energetico (cippato, pellet, legna da ardere), ma è certo che venga usato per questi scopi anche l’eucalitto cresciuto in Italia. Il tutto però sfugge alle statistiche nazionali.
L’approvvigionamento di una parte del legname da opera e/o biomassa legnosa per uso energetico necessario al mercato nazionale, potrebbe pertanto essere assicurato con la costituzione di piantagioni clonali di eucalitto. Per poter avere però produzioni elevate e costanti nel tempo, senza depauperare la fertilità dei suoli, sarebbero necessarie concimazioni e irrigazioni, interventi costosi che, specialmente quelli idrici, creerebbero conflittualità con le colture agricole irrigue. L’acqua infatti, in zona mediterranea nel centro-sud Italia, è una risorsa scarsa. Inoltre, usare concimi di sintesi comporterebbe l’emissione di anidride carbonica (CO2) nell’atmosfera a causa dei loro processi produttivi.
Il nostro paese ha un sistema di depurazione delle acque reflue urbane fortemente deficitario. L’Italia è stata deferita dalla Commissione europea alla Corte di giustizia per inquinamento atmosferico e trattamento inadeguato delle acque reflue urbane (
Lo sviluppo di una filiera “refluo legno” potrebbe concorrere a ridurre parte delle criticità esposte, fertirrigando con reflui urbani pretrattati, piantagioni clonali di eucalitto. La fertirrigazione di piantagioni di eucalitto, ma anche di altre piante da legno, è pratica consolidata a livello mondiale. Per citarne alcune, molto interessanti sono i risultati delle piantagioni di eucalitto costituite nel deserto egiziano vicino ad Ismailia, fertirrigate a goccia con il refluo urbano pretrattato della città (
Il sistema di depurazione semplificato SI-UNIBAS è una modifica del sistema convenzionale a fanghi attivi (
In Basilicata, il refluo trattato con il sistema semplificato SI-UNIBAS è stato oggetto di una ampia sperimentazione di fertirrigazione su ulivo (
La nostra ipotesi (fertirrigazione con reflui urbani di piantagioni di eucalitto) si basa pertanto su un’esperienza consolidata, in cui si prevede di valutare quali risultati potrebbe avere l’eucalitto se sottoposto al sistema di fertirrigazione già adottato per l’ulivo e ipotizzato per il pioppo. Produrre legno con piantagioni di eucalitto fertirrigate con reflui urbani, permetterebbe di ridurre parte dei prelievi effettuati attualmente nelle nostre foreste e/o parte delle importazioni dall’estero. Il minor prelievo dalle nostre foreste consentirebbe di incrementarne la capacità di accumulo di CO2 atmosferica sotto forma di C, evento questo auspicabile in quanto le foreste sono, insieme ai suoli agricoli, gli unici “strumenti” naturali di cui disponiamo nelle terre emerse per ridurre la concentrazione di CO2 atmosferica, causa principale dei cambiamenti climatici in atto.
Perchè si possa sviluppare una filiera “refluo legno”, come quella accennata, è fondamentale una stretta collaborazione tra vari soggetti: industria del legno, imprese della depurazione, compagnie forestali, settore agricolo, amministrazioni locali e enti preposti alla gestione delle acque reflue. La sinergia tra questi soggetti attiene più ad aspetti politico-organizzativi, che non rientrano negli scopi del presente lavoro. Aspetti che dovranno essere affrontati nel dettaglio nel momento in cui, l’ipotesi di sviluppare una filiera “refluo legno”, fosse accettata.
Lo scopo di questo lavoro è, invece, stimare quale potrebbe essere la potenziale superficie e produzione legnosa di eucalitto, fertirrigato con reflui urbani depurati con il sistema semplificato SI-UNIBAS, su cui potrebbe basarsi la filiera “refluo legno”.
Il sistema di trattamento delle acque reflue urbane semplificato SI-UNIBAS consente di rimuovere gli agenti patogeni e, allo stesso tempo, rilasciare i nutrienti per la fertirrigazione delle colture (
Un sistema idraulico consente l’estrazione dei fanghi dalla base del decantatore, mentre il chiarificato dell’effluente entra nell’unità di filtrazione costituita da un letto di sabbia monostrato. Dal momento che il controllo di patogeni e composti fecali (coliformi totali, coliformi fecali,
Il sistema semplificato dell’impianto pilota (
Le analisi chimiche delle acque reflue trattate hanno mostrato che la quantità di elementi nutritivi distribuiti per irrigazione ha soddisfatto il fabbisogno nutritivo dell’uliveto (
La sperimentazione svolta sul prototipo ha evidenziato la versatilità del sistema, in quanto è possibile regolare la concentrazione dei nutrienti e della sostanza organica nel refluo, adattandoli alle esigenze della coltura. Nella
Il risparmio in termini economici nei confronti del sistema convenzionale può arrivare fino al 50% (dipende dal livello di depurazione del refluo), senza considerare il risparmio dei concimi e dell’acqua irrigua (
Il consumo di acqua potabile in Italia è stimato in 7 miliardi di m3 (
I comuni interessati sono quelli compresi nelle fasce altitudinali riportate nella
In totale le acque reflue urbane potenzialmente utilizzabili, nella simulazione, corrispondono pertanto a circa 1.9 miliardi di m3. Si è ipotizzato di estendere a tutti i comuni il sistema di depurazione semplificato delle acque reflue SI-UNIBAS, anche a quelli attualmente provvisti del sistema convenzionale, per i vantaggi che questo comporterebbe. In quest’ultimo caso, non sarebbe necessario costruire un impianto di depurazione semplificato
A causa dei cambiamenti climatici in atto è ormai possibile impiegare in larga parte delle zone a clima mediterraneo italiane cloni di
Non vi sono molti problemi per il tipo di terreni, in quanto l’eucalitto è molto rustico, e nemmeno per la loro fertilità, che verrebbe assicurata dalla fertirrigazione. Quello che conta è invece la profondità dei suoli che è importante non siano inferiori ad un metro, per favorire un buon sviluppo degli apparati radicali, una buona capacità di immagazzinamento del refluo e delle acque meteoriche per evitare eventuali percolazioni.
Il protocollo di coltivazione, per sommi capi, raccomandato è il seguente: (i) materiale d’impianto: talee radicate in pane di terra di 5 mesi; (ii) densità d’impianto: 1.100 piante ettaro (3 × 3 m); (iii) turno previsto 8-15 anni. Prima dell’impianto è necessaria la preparazione del terreno con lavorazione profonda a due strati (discissura dello strato profondo e aratura di quello superficiale) e discatura. Dopo la messa a dimora del postime, è previsto un diserbo chimico localizzato (antigerinello e sistemico) intorno alle piante per eliminare le infestanti, oppure in alternativa, quadrotto pacciamante in fibra naturale degradabile (juta o altri materiali).
Tra le file, ciclicamente e fino alla chiusura delle chiome, è previsto lo sfalcio delle infestanti, per ridurre la competizione, l’evapotraspirazione e il rischio incendi. Alla chiusura delle chiome di solito l’ombreggiamento riduce la presenza di infestanti ma, per i motivi già descritti, è opportuno effettuare almeno uno sfalcio prima dell’inizio del periodo siccitoso.
La fertirrigazione è prevista avvenga a goccia per subirrigazione. In tal modo si eviteranno rischi di furto, perdita per incendio e rotture per passaggio mezzi delle ali gocciolanti; inoltre ciò eviterà la presenza di refluo in superficie. Non è prevista alcuna concimazione iniziale o irrigazione localizzata post-impianto nel caso si inizi da subito con la fertirrigazione.
Sarebbe opportuno, dove possibile, perimetrare le piantagioni con un argine in terra di circa 100 cm di altezza (
Nella presente ipotesi si prevede di arrivare ad avere una produzione media prudenziale di 20 m3 ha-1 anno-1 di massa cormometrica ritraibile (tronchi scortecciati fino a 5 cm di diametro).
Si stima che una tonnellata di biomassa anidra di eucalitto contenga circa 5-6 kg di N, 1 kg di P, 2 kg di potassio (K), 2 kg di calcio (Ca), 1 kg di magnesio (Mg -
Secondo
Per ottenere 20 m3 ha-1 anno-1 la quantità di refluo ad ettaro è stata stimata in 5.000 m3. Nelle zone dell’Italia centro meridionale più i comuni della parte romagnola dell’Emilia Romagna (
Nei 5.000 m3, la concentrazione nel refluo a fine trattamento si è stimato venga regolata in modo da fornire 120 kg di N e 20 kg di P, nutrienti necessari per produrre 20 tonnellate di sostanza secca (tss).
La fertirrigazione con 6.500 m3 di refluo, pertanto, dovrebbe assicurare una produzione di 20.12 tss ha-1 anno-1. Il dato è stato prudenzialmente ridotto del 10% portandolo a 18.00 tss ha-1 anno-1, inferiore a quello riscontrato in altre esperienze (
È prevedibile che gli apporti idrici derivanti dalle acque trattenute dal sistema di argini a perimetro delle piantagioni aumentino i 6.500 m3 ha di acqua considerati. L’esperienza dei Liman nel Deserto del Neghev in Israele ne è un esempio (
La quantità di N prevista annualmente ad ettaro con la fertirrigazione (120 kg ha-1) è inferiore al quantitativo massimo previsto dalla Direttiva Nitrati che è di 170 kg ha-1 (DL 11/05/1999, n. 152 e DM 7/04/2006); anche nel caso in cui alcune piantagioni fossero costituite in terreni soggetti a tale direttiva, i quantitativi sarebbero a norma di legge. Comunque, per evitare possibili fenomeni di percolazione e favorire l’assorbimento dei nutrienti da parte delle piante, la fertirrigazione è prevista nel periodo vegetativo (aprile-ottobre) con massimi nei mesi più caldi (luglio-agosto), privilegiando i periodi più siccitosi. I quantitativi per ogni ciclo di fertirrigazione saranno regolati in base a sensori di umidità per evitare superamenti della capacità di campo. La caratteristica del clima mediterraneo di avere le piogge concentrate nel periodo autunno invernale con qualche evento in primavera e una prolungata siccità estiva in questo caso risulta favorevole.
Lo schema generale descritto, in fase operativa, dovrà essere adattato alle caratteristiche pedoclimatiche della stazione in cui verranno realizzate le piantagioni.
Se invece di impiegare l’N presente nel refluo si dovesse usare urea, la quantità di CO2 emessa mediamente in atmosfera per produrne 1 kg (riferito alla quantità di N) è stimata in circa 2 kg, impiegando per la sua produzione gas naturale (https://www.fertilizerseurope.com/). L’emissione di CO2 per 120 kg di N sotto forma ureica (quelli previsti per ha e per anno) corrisponde a 240 kg. L’uso del refluo permette pertanto di evitare, nel caso dei 380 mila ettari, l’emissione in atmosfera di una quantità annua di CO2 pari a 91.2 t (=380.000 ha × 240 kg) .
Patogeni e composti fecali (coliformi totali, coliformi fecali,
È inoltre necessario considerare che gli interventi colturali (sfalci tra le file) previsti nel corso della crescita della piantagione sono meccanizzati. Il taglio finale è anch’esso meccanizzato in tutte le sue fasi. In nessuna fase gli operatori entrano a contatto diretto con il terreno se non nella sostituzione di eventuali gocciolatoi o tubi otturati, oppure nel caso di rotture di condutture che potrebbero comportare l’affioramento del refluo. In questi casi si tratterebbe di operazioni da effettuare con le stesse precauzioni adottate già nel caso di analoghe situazioni nell’uliveto.
Il vantaggio derivante dall’adozione del sistema semplificato di depurazione SI-UNIBAS, nei confronti del convenzionale a fanghi attivi, è più che evidente in termini economici (riduzione costi di gestione fino al 50%) e ambientali (riduzione fino al 50% di emissioni di CO2 in atmosfera). Il livello di risparmio è direttamente proporzionale alle concentrazioni di N e P lasciate nel refluo.
Nella
La superficie totale delle piantagioni previste (380 mila ha) rappresenta poco meno del 3% della superficie agricola italiana (SAU), l’1.26% del territorio nazionale e il 3.63% della superficie forestale nazionale. Si tratta di aree molto ridotte, in termini assoluti e percentuali, dunque facilmente reperibili sul territorio nazionale, in quanto si distribuiscono a “macchia di leopardo”, essendo vincolate alla dislocazione delle aree urbanizzate. Altro aspetto da considerare del presente modello è che ogni impianto di depurazione e piantagione collegata sono unità autonome, in nessun modo condizionate dalle altre. Ognuna di esse può essere realizzata anche se non fosse possibile per altre zone limitrofe.
Le aree per l’attuazione della presente ipotesi non dovrebbero mancare in Italia. Secondo
La produzione di 8 milioni di m3 permetterebbe di soddisfare il 15% del fabbisogno totale nazionale (53.52 milioni di m3) di legno, oppure l’80% di legname da opera (10.82 milioni di m3) o il 19% di quello da biomassa per uso energetico (42.70 milioni di m3). La durata dei turni previsti (8-15 anni), molto flessibili, permetterebbe di valutare, a seconda degli assortimenti richiesti dal mercato, quello più idoneo.
Disporre di una tale produzione di legno (8 milioni di m3) consentirebbe di ridurre di un uguale quantitativo i prelievi dalle nostre foreste e/o le importazioni dall’estero. Le superfici forestali non più interessate dai prelievi, di conseguenza, potrebbero essere avviate ad una gestione più efficiente in termini di accumulo e conservazione del C, oltre che di miglioramento e conservazione della biodiversità. Gestione che, come auspicato da
È inoltre importante sottolineare che l’impiego del refluo depurato con il sistema semplificato SI-UNIBAS eliminerebbe i costi per l’acquisto di acqua irrigua, nutrienti e sostanza organica. L’acqua irrigua oltre al costo, come già accennato, creerebbe conflittualità con le colture agricole irrigue. L’impiego di concimi chimici invece, oltre al costo economico, avrebbe un costo ambientale in contraddizione con la strategia di riduzione delle emissioni di CO2 antropica in atmosfera. L’impiego del refluo eviterebbe l’emissione di circa 90 t di CO2 in atmosfera all’anno, che si avrebbe invece se si intervenisse con la concimazione ureica.
La realizzazione della filiera “refluo legno” è complessa ma non si prevedono grossi problemi nella sua realizzazione tecnico-pratica. Piuttosto, alcune problematiche possono sorgere da un punto di vista politico-organizzativo, il cui approfondimento non rientra però negli scopi di questo lavoro. Come precedentemente menzionato, i problemi politico-organizzativi riguardano la collaborazione tra i vari soggetti che vanno a comporre la filiera “refluo legno”: industria del legno, imprese della depurazione, compagnie forestali, settore agricolo, amministrazioni locali e enti preposti alla gestione delle acque reflue.
In sintesi, gli enti pubblici preposti alla gestione delle acque reflue in collaborazione con le imprese di depurazione dovrebbero attuare la trasformazione degli impianti esistenti secondo il sistema SI-UNIBAS e costruirne altri nuovi sempre con tale sistema. Le Amministrazioni locali, che hanno la responsabilità degli impianti di depurazione, in collaborazione con il settore agricolo dovrebbero altresì individuare i terreni per le piantagioni, mentre le compagnie forestali dovrebbero costituire e gestire le piantagioni e l’industria del legno dovrebbe impiegare il materiale legnoso prodotto.
In merito alla parte relativa alle piantagioni è doveroso sottolineare che in Italia non esistono compagnie forestali in grado di realizzare, gestire e probabilmente nemmeno utilizzare (taglio a fine turno) i soprassuoli con la metodologia descritta. In questo caso potrebbero essere coinvolte (almeno inizialmente) compagnie forestali che operano nella Penisola Iberica (alcune già presenti in Italia). Si tratta infatti di compagnie in grado di assicurare tutte le fasi del ciclo colturale, dal materiale genetico idoneo (cloni), la sua produzione, la piantagione, gli interventi colturali (irrigazione, concimazione, potature ecc.) fino al taglio finale. Nel caso specifico dell’uso del legno prodotto come legname da opera, si dovrebbe potenziare il settore della prima trasformazione (segherie) per ottenere semilavorati da legno grezzo.
Riguardo invece agli obiettivi del presente lavoro, i risultati ottenuti suggeriscono che esistono i presupposti per lo sviluppo di una filiera “refluo legno” in cui i reflui urbani, depurati secondo il sistema SI-UNIBAS e usati nella fertirrigazione di piantagioni, diventerebbero una risorsa in grado di garantire elevate e costanti produzioni legnose. Ciò assicurerebbe una serie di vantaggi sul piano economico e ambientale: (i) la riduzione fino al 50% dei costi di trattamento dei reflui, nei confronti del sistema tradizionale a fanghi attivi, e altrettanto in termini di emissione di CO2 in atmosfera; (ii) elevate e costanti produzioni legnose di eucalitto nel tempo (8 milioni m3 anno) in tempi brevi (turni 8-15 anni) su superfici limitate (circa 400 mila ha), da impiegare nell’industria del legno e/o come biomassa per uso energetico; (iii) un risparmio sul costo per l’acquisto di acqua irrigua, concimi o sostanza organica per la produzione legnosa, mantenendo al contempo la fertilità dei suoli; (iv) un risparmio sull’uso di concimi chimici e quindi nessuna immissione di CO2 nell’atmosfera per la loro produzione industriale (nel caso dell’N, sotto forma ureica, risparmio di circa 90 t anno-1 di CO2); (v) un minor prelievo dalle foreste nazionali e/o una minore importazione di legno dall’estero per quantitativi corrispondenti a quelli prodotti con le piantagioni di eucalitto; (vi) la possibilità di gestire quella parte di foreste non più sottoposte a prelievo in modo più efficiente in termini di assorbimento e conservazione della CO2 atmosferica e di conservazione della biodiversità.
Dal momento che il modello colturale descritto in questo lavoro è al momento un’ipotesi, sarebbe opportuna una verifica operativa attraverso un progetto pilota da realizzare in situazioni rappresentative delle condizioni pedoclimatiche e socio economiche dell’Italia centro meridionale. Sulla base ai risultati ottenuti e risolte eventuali criticità non previste, sarebbe infine possibile l’implementazione del modello colturale su larga scala con un progetto a livello nazionale.
Galizia (Spagna). Impiego di eucalitto come legname da opera. Tutti i manufatti in legno nella foto, compresi infissi e pareti dell’edificio, sono di
Schema del sistema di depurazione di reflui urbani semplificato SI-UNIBAS. Impianto pilota di Ferrandina, provincia di Matera (ripreso da:
Ferrandina (MT). Prototipo del sistema di depurazione acque reflue urbane semplificato SI-UNIBAS.
Schema generale della sistemazione del terreno per la raccolta delle acque di ruscellamento superficiale e di esondazione (ripreso da:
Caratteristiche dell’impianto pilota di Ferrandina (MT), ripreso da
Fase | Caratteristiche |
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Raccolta e pretrattatamento | Pompa centrifuga a girante aperta - intervallo 1-10 m3 h-1 |
Griglia a pulizia manuale - diametro passante 3 mm | |
Sedimentazione/flocculazione | Superficie netta 6.25 m2, volume netto 12.5 m3, perimetro max 8.8 m |
Dotato di sistema di dosaggio, reazione e miscelatore rapido (0.5 kW) | |
Sistema idraulico di estrazione fanghi | |
Disinfezione del filtro | Unità di pressione con letto di sabbia monostrato. Diametro 1.5 m, Altezza 2 m. |
Serbatoio a contatto (solo prodotti liquidi). Volume netto 2.5 m3. Miscelatore rapido 0.5 kW |
Elenco dei valori medi di azoto totale (N) e fosforo (P) misurati negli effluenti dell’impianto pilota di Ferrandina (MT) in periodi diversi. (a):
Elementi | Unità dimisura | Valore medio | |||
---|---|---|---|---|---|
(a) | (a) | (a) | (b) | ||
N | mg l-1 | 61.9 | 35.0 | 15.0 | 18.3 |
P | mg l-1 | 2.3 | 8.0 | 2.0 | 1.0 |
Altitudine massima piantagioni, metri cubi (m3) di acqua potabile
Regioni | Altitudine(m s.l.m.) | Abitante | Abitanti(n) | Consumoacqua (m3) | Piantagioni(ha) | ProduzioneLegnosa (m3) | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
(m3 anno-1) | (-20%) | ||||||
Abruzzo | 0-400 | 91 | 73 | 1.301.111 | 94.720.881 | 18.944 | 397.828 |
Basilicata | 0-600 | 74 | 59 | 554.086 | 32.801.891 | 6.560 | 137.768 |
Calabria | 0-600 | 104 | 83 | 1.915.516 | 159.370.931 | 31.874 | 669.358 |
Campania | 0-500 | 75 | 60 | 5.770.111 | 346.206.660 | 69.241 | 1.454.068 |
Emilia Romagna (Romagna) | 0-300 | 73 | 58 | 1.281.243 | 74.824.591 | 14.965 | 314.263 |
Lazio | 0-400 | 78 | 62 | 5.846.850 | 364.843.440 | 72.969 | 1.532.342 |
Marche | 0-300 | 71 | 57 | 1.511.648 | 85.861.606 | 17.172 | 360.619 |
Molise | 0-400 | 90 | 72 | 300.116 | 21.608.352 | 4.322 | 90.755 |
Puglia | 0-700 | 57 | 46 | 3.993.304 | 182.094.662 | 36.419 | 764.798 |
Sardegna | 0-700 | 73 | 58 | 1.624.216 | 94.854.214 | 18.971 | 398.388 |
Sicilia | 0-800 | 67 | 54 | 4.948.034 | 265.214.622 | 53.043 | 1.113.901 |
Toscana | 0-400 | 64 | 51 | 3.709.139 | 189.907.917 | 37.982 | 797.613 |
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