Uno degli obiettivi del progetto Arimeda era quello di valutare anche i risultati ambientali delle tecniche di fertirrigazione testate in Italia e in Spagna. In questo contributo vengono riportati i risultati dell’applicazione del Life Cycle Assessment, (il metodo di riferimento per la quantificazione degli impatti ambientali di processi e/o prodotti) ai risultati delle prove condotte in provincia di Cremona e di Mantova.
Nel dettaglio sono state quindi considerate due tecniche di coltivazione:
- nella prima azienda l’irrigazione avviene tramite pivot e la tecnica colturale si differenzia per la modalità di applicazione del fertilizzante organico in pre-semina e per la presenza o meno di fertirrigazione. Nel dettaglio, nello scenario base (riferimento pivot) il digestato è distribuito sulla superfice del terreno con piatto deviatore e l’irrigazione prevede 10 interventi con il pivot. Nello scenario alternativo (fertirrigazione pivot) il digestato in presemina è distribuito con sistema ombelicale dotato di interratore e sono previsti quattro interventi di irrigazione e sei di fertirrigazione in cui, sempre tramite pivot, viene distribuita anche la frazione liquida del digestato dopo opportuna filtrazione;
- nella seconda azienda l’irrigazione avviene tramite irrigazione a goccia ma i due scenari sono simili a quelli descritti per la prima azienda: nello scenario base (riferimento goccia) il digestato è applicato con piatto deviatore e si hanno 8 irrigazioni senza fertirrigazioni mentre nello scenario alternativo (fertirrigazione goccia) il digestato in presemina viene interrato e oltre a 4 irrigazioni sono previste 4 fertirrigazioni sempre con la frazione liquida filtrata del digestato.
La figura 1 riporta la schematizzazione delle due tecniche di coltivazione evidenziando le differenze tra i due scenari.
Analisi del ciclo di vita
L’analisi del ciclo di vita (Lca) è un approccio metodologico che viene sempre più spesso utilizzato per valutare ambientalmente prodotti e processi; permette di confrontare prodotti diversi con la stessa funzione oppure soluzioni tecniche differenti che portano alla produzione del medesimo prodotto. In questo studio, l’Lca è stata utilizzata per valutare l’impatto ambientale della coltivazione di mais per la produzione di insilato considerando due differenti tecniche di coltivazione che si differenziavano per la modalità di distribuzione dei fertilizzanti organici e per l’irrigazione.
I diversi impatti ambientali, riferititi alla massa di sostanza secca prodotta, sono stati valutati considerando tutte le operazioni del ciclo colturale, dalla produzione dei fattori produttivi consumati (es. sementi, gasolio e fertilizzanti) fino alla raccolta e al trasporto in azienda dell’insilato di mais prodotto. Anche in considerazione del fatto che le prove sono state eseguite per sole due stagioni di crescita e in assenza di evidenze sperimentali a riguardo il contentuto di sostanza organica la terreno è stato considerato costante.
La raccolta dei dati di inventario necessari per l’analisi è stato eseguito nel corso delle prove di campo. Sono stati rilevati direttamente in azienda tutte le informazioni relative alla meccanizzazione delle operazioni di campo (tempi di lavoro, caratteristiche dei trattori e delle macchine utilizzate e consumi di gasolio) nonché all’impiego dei diversi fattori produttivi (sementi, fertilizzanti, fitofarmaci, ecc.).
I tempi di funzionamento e i consumi elettrici del sistema di drip irrigation, del pivot così come dei rispettivi prototipi per il trattamento del digestato sono stati misurati direttamente. Per quanto riguarda le emissioni di composti azotati e fosfatici legate alla fertilizzazione, per l’ammoniaca, come spiegato più in dettaglio in altri articoli di questo dossier, sono state effettuate misure dirette mentre per la produzione di protossido d’azoto, la lisciviazione dei nitrati e le perdite di fosforo è stato utilizzato un modello di stima basato sul bilancio tra asportazioni da parte della coltura e apporti di nutrienti tramite la fertilizzazione, i residui colturali e la deposizione atmosferica.
Al fine di considerare nella sua interezza l’impatto ambientale associato alla produzione di insilato di mais sono stati valutati i seguenti effetti sull’ambiente: riscaldamento globale o climate change, assottigliamento dello strato di ozono, formazione di smog e di polveri sottili, acidificazione terreste, eutrofizzazione terrestre, eutrofizzazione acque dolci, eutrofizzazione marina, ecotossicità acque dolci, e consumo di risorse minerali e fossili.
Per tutti i quattro scenari considerati l’analisi ha permesso di quantificare l’impatto ambientale per tonnellata di sostanza secca prodotta ma anche di evidenziare quali fossero i principali hotspots di processo ovvero le operazioni, fattori produttivi e/o fonti di emissioni che maggiormente influenzano i vari impatti ambientali valutati.
Risultati
Gli impatti assoluti per tutti gli scenari analizzati, espressi per 1 tonnellata di sostanza secca prodotta, sono riportati in tabella 1.
| Tab. 1 – Impatto ambientale per i diversi effetti ambientali considerati | |||||
| Impatto ambientale | Unità | Scenario | |||
| riferimento pivot | fertirrigazione pivot | riferimento goccia | fertirrigazione goccia | ||
| Cambiamento climatico | kg CO2 eq | 186,6 | 193,5 | 228,6 | 223,8 |
| Assott. Strato ozono | mg CFC-11 eq | 9,155 | 9,878 | 11,433 | 11,91 |
| Formazione particolato | kg PM2.5 eq | 0,374 | 0,131 | 0,211 | 0,109 |
| Formazione di smog | kg NMVOC eq | 0,494 | 0,528 | 0,508 | 0,525 |
| Acidificazione | molc H+ eq | 15,784 | 4,571 | 7,79 | 2,927 |
| Eutrofizz. terrestre | molc N eq | 70,118 | 19,951 | 34,08 | 12,25 |
| Eutrofizz. Acque dolci | g P eq | 42,892 | 44,24 | 53,33 | 55,29 |
| Eutrofizz. Marina | kg N eq | 8,493 | 8,395 | 10,655 | 8,855 |
| Ecotossicità acque solci | CTUe | 3480 | 3631 | 995 | 1130 |
| Consumo ris. Min e fossili | g Sb eq | 1,876 | 2,423 | 2,978 | 3,49 |
A prescindere dai valori assoluti che possono essere di non immediata interpretazione è interessante notare le variazioni dell’impatto che si hanno passando dallo scenario base a quello alternativo e che sono quindi unicamente legate alla variazione della tecnica colturale. Nell’azienda in cui viene utilizzato il pivot, per i 10 impatti ambientali considerati si assiste a una riduzione per 4 di essi e a un aumento per tutti gli altri sei. Se però gli aumenti di impatto, ad eccezione del consumo di risorse minerali e fossili per cui incidono negativamente il maggior consumo per l’interramento del digestato e anche la necessità di realizzare ed utilizzare il prototipo per la filtrazione del separato liquido sono modesti (<8%), per quanto riguarda la formazione di polveri sottili, acidificazione ed eutrofizzazione terrestre la riduzione delle perdite di ammoniaca conseguita tramite il ricorso alla fertirrigazione comporta una riduzione dell’impatto che è superiore ai due terzi.
I risultati per la seconda azienda in cui viene utilizzata l’irrigazione a goccia sono simili; infatti, seppur con variazioni meno marcate, anche per questa azienda l’impiego della fertirrigazione consente di ridurre considerevolmente tutti gli impatti strettamente legati alle perdite di ammoniaca.
Nelle figure 2 e 3 sono invece riportate le analisi degli hotspots per i due scenari nell’azienda con pivot. I diversi grafici a barre riportano i valori relativi (% degli impatti assoluti riportati in tabella 1) ma consentono di avere informazioni utili in particolare sull’effetto delle pratiche di fertirrigazione praticate.
Ad esempio risulta evidente come le emissioni legate alla fertilizzazione siano la principale causa di molti impatti ambientali (cambiamento climatico a causa delle emissioni di protossido di azoto, formazione di smog e polveri sottili nonché acidificazione ed eutrofizzazione) mentre giochino un ruolo trascurabile per altri (es. ecotossicità per gli ambienti acquatici dove il ruolo preponderante è quello delle emissioni dei principi attivi dei fitofarmaci nell’ambiente). Il confronto tra lo scenario base e quello alternativo evidenzia come la riduzione delle emissioni di ammoniaca comporti una riduzione della quota di impatto legata a queste emissioni mentre aumenti leggermente quella legata alla meccanizzazione e alla irrigazione-fertirrigazione.
Conclusioni
Come atteso la riduzione delle perdite di ammoniaca comportano una sensibile riduzione degli impatti ambientali legati a questo inquinante. Sebbene il cambiamento climatico (impronta di carbonio) sia l’indicatore di impatto più conosciuto, la riduzione della formazione di particolato, dell’acidificazione del terreno e di alcune delle diverse tipologie di eutrofizzazione sono risultati degni di nota per un contesto come quello della pianura padana dove sono crescenti le preoccupazioni e le limitazioni legate
all’eccesso di nutrienti nelle acque e di polveri nell’atmosfera.
Giambattista Merigo - Dottore agronomo, libero professionista, Studio Agriter (Crema).
Jacopo Bacenetti - Dipartimento di Scienze e Politiche Ambientali, Università degli Studi di Milano.
