Introduzione 1
Il progetto Res4carbon nasce attorno all'idea progettuale che vede quale obiettivo generale la valorizzazione, sotto il profilo ambientale ed economico, dei consumi delle utilizzazioni delle aree forestali montane e delle fasce arboree di pianura, nonché dei sottoprodotti della filiera legno-energia. La valorizzazione dei residui è finalizzata ad apportare grazie alla lavorazione degli stessi residui un contributo migliorativo al suolo tramite l'apporto di carbonio organico e nutrienti.
Lungo il percorso delle filiere foresta-legno e filiera legno-energia, si generano scarti o residui che attualmente presentano una difficile collocazione sul mercato o uniformemente costituito da un problema di smaltimento, ma che, per le loro proprietà chimiche-fisiche, utilizzate essere valorizzati come prodotto fertilizzante / ammendante; nello specifico trattasi dei seguenti elementi:
- Residuo della separazione / sottovaglio (del sottovaglio) del materiale triturato o cippato dalle utilizzazioni forestali e dalle ripuliture fluviali e gestione delle fasce boscate e piantagioni, prevalentemente piante intere di latifoglie miste nel contesto planiziale e cimali di conifere nel contesto montano;
- Biochar come residuo dalla gassificazione di biomassa vergine legnosa in impianti di gassificazione a pellet o cippato di legno;
- Ceneri incombuste come residuo dalla combustione di biomassa vergine legnosa in caldaie a cippato di legno.

Conclusioni
La variazione delle caratteristiche qualitative, in particolare di contenuto di particelle fini e contenuto in ceneri, dovuto all’utilizzo dell’essiccatoio e vibrovaglio a setacci, porta ad un considerevole aumento delle caratteristiche qualitative di biomasse di scarto. L’impiego del vibrovaglio risulta essenziale perché non solo permette di ridurre la quantità di materiale fine che determina una maggiore quantità di cenere, ma anche un aumento di temperatura di fusibilità delle ceneri stesse, dando benefici indiretti alle caldaie che andranno ad alimentarsi di tale cippato. In tal modo tutto il materiale può trovare una collocazione sul mercato altrimenti difficoltosa, come le caldaie domestiche alimentate a cippato. L’elevato investimento per dotarsi delle attrezzature necessarie per svolgere questo tipo di produzione è necessario se si vuole perseguire la valorizzazione, ma a causa dei margini economici molto limitati in relazione al tipo di materiale da lavorare risulta evidente che ci deve essere un’efficiente capacità organizzativa e di pianificazione del lavoro.
 

Conclusioni 1
In tutte le tesi, il livello di carbonio organico (TOC) che per legge deve essere almeno pari al 20% sul secco, fa riscontrare valori interessanti che in un caso superano anche il 30% e quindi il conseguimento di uno dei più importanti obiettivi della sperimentazione, ottenere ammendanti dotati di un elevato contenuto in carbonio organico. Solo così è possibile incorporare e accumulare nel suolo carbonio a lento rilascio, contrastando l’immissione in atmosfera di anidride carbonica.
Anche per quanto riguarda il livello di azoto (N) organico sul secco che per legge deve essere almeno pari all’80% dell’azoto totale, sono stati riscontrati valori interessanti che confermano la caratteristica peculiare degli ammendanti, ovvero quella di cedere con lentezza e gradualità elementi fertilizzanti. Nella fattispecie gli ammendati contengono azoto organico naturalmente a lento rilascio. Infatti, questo elemento in forma organica può essere utilizzato dalle piante solamente dopo la mineralizzazione che lo trasforma in azoto minerale: ammoniacale (NH4+) prima, nitrico (NO3-) poi. Pertanto, poter avere a disposizione fertilizzanti capaci di modulare il rilascio dell’azoto bioaccessibile/assimilabile (NH4+ e NO3-), in funzione delle esigenze nutritive delle piante è molto importante per la gestione e l’efficienza delle unità fertilizzanti azotate.

Conclusioni 2
Di norma, rallentare il rilascio dell’azoto, o più in generale degli elementi nutritivi verso la fase liquida del suolo con tempi che siano coerenti con le esigenze di assimilazione della pianta, rappresenta un obiettivo di rilevante interesse agronomico, perché ne aumenta l’efficienza e ne contrasta le perdite per lisciviazione. La cenere, un residuo tipicamente basico caratterizzato da valori di pH alcalini, ha contribuito con la sua presenza nelle miscele, soprattutto dal punto di vista della fertilità apportando potassio, fosforo, calcio e magnesio. Si tratta di minerali che costituiscono una risorsa non rinnovabile, perché se non si procede a compensare la quantità assorbita dalle piante, i raccolti che seguono tendono ad impoverire il terreno. Si tratta di un materiale che al di sotto di una certa quantità non interviene nelle dinamiche di degradazione della sostanza organica e della sua trasformazione in sostanze umiche; infatti, può solo contribuire a diluirle se presente in eccesso. Nella sperimentazione la cenere si è limitata ad arricchire in sali minerali e a trasferire la sua basicità al prodotto ammendante che ne è derivato. Come evidenziato anche nella tabella che riporta i risultati di laboratorio, sono stati riscontrati nei tre mix in cui è stata dosata al cenere (MIX 2, MIX 4 e MIX 5), dei superamenti sui limiti del parametro pH per i motivi sopra illustrati.
Campioni dei diversi mix ottenuti in impianto, sono stati prelevati e destinati a delle prove agronomiche presso i laboratori del dipartimento DAFNAE dell’Università di Agraria di Padova, in cui è stato valutato in aggiunta anche l’effetto del BIOCHAR.
 

Conclusioni 3
La ricerca ha consentito di evidenziare come l’ammendante compostato misto (ACM) denominato MIX 5 sia in grado di sostenere la crescita di piante di pomodoro a livelli paragonabili a quelli garantiti da un terriccio commerciale contenente concimi a lento rilascio. La dose di 60 t/ha si è rivelata la più promettente, anche nella miscela con BIOCHAR ai 2 dosaggi che, al contrario, soprattutto se distribuito al suolo da solo al dosaggio di 28 t/ha, tende a deprimere fortemente lo sviluppo del pomodoro.
In una ricerca futura potrebbe essere interessante muoversi su due direttrici che la ricerca qui descritta ha evidenziato, ma che limiti temporali hanno impedito di sondare: la prima riguarderebbe la ricerca del dosaggio del MIX 5 oltre le 60 t/ha che potrebbe garantire un maggiore apporto di nutrienti e migliori performance produttive; la seconda dovrebbe considerare un periodo di allevamento delle piante più lungo, magari arrivando fino alla fruttificazione: il BIOCHAR miscelato con il MIX 5 potrebbe riservare delle sorprese positive in accordo con le potenzialità che vari studi gli attribuiscono.
 

Attività di campo presso i cantieri sperimentali per la raccolta della biomassa e Attività di trasformazione del prodotto e raccolta dei residui della filiera
L’obiettivo generale di questa attività è la valorizzazione, sotto il profilo ambientale ed economico, dei residui delle utilizzazioni delle aree forestali montane e delle fasce arboree di pianura, nonché dei sottoprodotti della filiera legno-energia.
Si è fornito supporto tramite indagini sperimentali alla valorizzazione degli scarti o residui di difficile collocazione sul mercato o difficoltà di smaltimento, ma che, per le loro proprietà chimico-fisiche, possono essere impiegati come prodotto fertilizzante/ammendante. In particolare si è contribuito ad un’attività di indagine sulla qualificazione della biomassa residuale proveniente dall’utilizzazione di aree forestali montane sia in condizioni ordinarie sia da boschi danneggiati da disturbi abiotici e biotici e aree forestali di pianura con il recupero di scarti provenienti da arboreti, pioppeti e ripuliture di vegetazione arborea in aree fluviali.
 

Linee guida per la certificazione dell'ammendante
Questo documento ha lo scopo di fornire linee guida per l’attestazione della legalità e tracciabilità della materia prima di origine legnosa. La metodologia presentata è stata sviluppata sulla base dello standard di Certificazione di Catena di Custodia (CoC) PEFC ITA 1002:2013 secondo le esigenze di “Res4Carbon”, prendendo in considerazione le procedure della Due Diligence System dello standard PEFC di CoC, necessarie per provare la legalità del prodotto e assicurarne la tracciabilità lungo tutta le filiere considerate del compost e dei fertilizzanti.
Si ricorda che la verifica del legname attraverso un DDS che rispetta i requisiti dell’European Timber Regulation, monitorato da un Organismo di Monitoraggio, come quella riportata dallo Standard di CoC PEFC può essere usato come evidenza della legalità delle forniture. Le indicazioni riportate predispongono il materiale ad una volontaria certificazione delle Fonti Controllate PEFC, all’uso appropriato della terminologia a questo collegata e all’eventuale uso di dichiarazioni PEFC.
La definizione “Fonti Controllate PEFC” è rivolto ad evitare il rischio di usare prodotti provenienti da fonti controverse, inclusi anche gli aspetti legali. Acquirenti e potenziali acquirenti possono usare queste informazioni nella scelta del prodotto basato sulla legalità, così come altre considerazioni. L'obiettivo di comunicare l'origine della materia prima è quello di incoraggiare la domanda e l'offerta di prodotti provenienti da foreste di cui si conosce l’origine e, quindi, stimolare la capacità di orientare il mercato verso un miglioramento continuo nella trasparenza della gestione delle risorse forestali del mondo.
 

Innovazione 1
Test condotti sulla vagliatura di matrici legnose differenti per origine, specie legnosa e assortimento, trasformate in cippato. L’attività sperimentale innovativa prevede test sulla vagliatura che andranno ad identificare la migliore combinazione di pezzatura di partenza, tipologia di vaglio e di allestimento da impiegare, dimensioni delle maglie del vaglio e grado di stagionatura/essiccazione del prodotto al fine di ottenere la migliore separazione della componente fine presente all’interno della biomassa triturata, da destinare poi alla produzione di ammendante. L’attività di vagliatura è del tutto sperimentale e condotta da un’azienda specializzata nella realizzazione di macchine per la lavorazione di biomasse in genere (legnose e agricole). Si tratta di attività innovativa perché non esistono vagli di dimensioni relativamente piccole (ca. 1 ton/ora) studiati e realizzati per la separazione della biomassa con duplice destinazione, parte uso energetico (prodotto) e dall’altra uso per la produzione di ammendante (residuo oggetto di sperimentazione). Trattasi quindi di un’attività che va testata nel campo e presso una struttura che riesca a gestire quantità e variabilità di biomassa tali da garantire una corretta sperimentazione.
 

Innovazione 2 e 3
Test sulla raccolta della cenere di combustione del biocombustibile legnoso vergine e analisi per la determinazione delle caratteristiche chimico-fisiche atte a stabilire la possibile conversione del rifiuto in prodotto e quindi la sua potenziale destinazione a ammendante.
Test sulla raccolta del biochar di risulta dalla pirogassificazione di biocombustibile legnoso vergine e analisi per la determinazione delle caratteristiche chimico-fisiche atte a stabilirne l’utilizzo come ammendante, in rispondenza a quanto previsto dalla modifica dell’Allegato 2 del 2015 al Decreto Legislativo n.75 (29 Aprile 2010).
 

Innovazione 4
Test sulla miscelazione dei 3 composti sopra citati, anche attraverso l’utilizzo del processo di compostaggio, al fine di individuare il migliore blend per la produzione di un ammendante nuovo attualmente non presente sul mercato, nonché individuare le procedure per la standardizzazione dello stesso. Sulla base dei risultati dei test condotti, saranno individuati anche la migliore modalità di distribuzione al suolo e l’eventuale processo ulteriore (densificazione) del prodotto al fine di favorirne il riporto al suolo. L'obiettivo è quello di produrre un ammendante con una composizione in carbonio maggiore rispetto a quella presente nel convenzionale Ammendante Compostato Verde ACV o Ammendante Compostato Misto ACM originato dal FORSU, cioè un un compost di qualità, in grado di aumentare la capacità di stoccaggio e conservazione del carbonio, riportando maggiore fertilità al suolo. La conduzione dei processi di compostaggio finalizzati alla produzione di ammendante compostato prevede di avviare i seguenti test: 1) combinazioni di miscele costituite da prodotti fin dalla parte iniziale (sottovaglio e biochar con caratteristiche conformi ad ammendante); 2) combinazioni costituite da rifiuto FORSU e scarti vegetali presenti in piattaforma di compostaggio con i materiali residuali della filiera (sottovaglio, biochar con o senza caratteristiche conformi ad ammendante, cenere classificata come rifiuto) miscelati e poi caratterizzati come prodotto; 3) combinazioni costituite da ACV o ACM arricchiti nella parte finale, post ciclo di compostaggio, con prodotti quali sottovaglio e biochar conforme alle caratteristiche di ammendante (miscela tra prodotti e non rifiuto).
 

Introduzione 2
Per quanto riguarda il residuo della separazione/vagliatura (sottovaglio), questo residuo deriva dal processo di lavorazione meccanica delle biomasse forestali triturate per ottenere un cippato di elevata qualità per un maggiore rendimento degli impianti a biomassa e quindi un minore consumo di combustibile. Questo processo di miglioramento del cippato si rende necessario per ridurre il contenuto di elementi incombusti (ceneri) maggiormente presente nelle cortecce e nelle polveri di legno. Dalla operazione di vagliatura ne deriva un cippato con un ridotto impatto emissivo in termini di CO2 e particolato. L’operazione di vagliatura consiste nel separare quindi le particelle con una pezzatura più fine (sottovaglio) e prevalentemente costituite da materiale organico e minerale dal cippato destinato agli impianti di combustione o gassificazione. Questo materiale ha una granulometria fine e si caratterizza per un elevato contenuto di ceneri (variabile a seconda della specie legnosa e delle percentuali di foglie, rami e corteccia) creando i maggiori problemi e inefficienze nella fase di conversione energetica. Questo residuo, al momento non utilizzato e quindi oggetto di smaltimento, se opportunamente separato e gestito può diventare un’importante risorsa in grado di riportare carbonio al suolo attraverso il suo inserimento in un ciclo di compostaggio che porti alla produzione di ammendante. L’obiettivo da perseguire sarà quello di contribuire con il nuovo prodotto al miglioramento delle caratteristiche chimico-fisiche del suolo, reintroducendo il residuo nel ciclo del carbonio, senza passare attraverso il processo di combustione.
 

Introduzione 3
Un approccio con le medesime finalità verrà attuato dal progetto attraverso il recupero e la valorizzazione del biochar - residuo della pirolisi di materiali organici di origine vegetale. Il Biochar è strutturalmente dotato di una matrice fondamentalmente composta di carbonio (dal 40 all’80%), in grado di contribuire in modo significativo al ritorno al suolo del carbonio stesso e quindi alla disponibilità per altri cicli vegetali.
Un ulteriore elemento residuale della filiera preso in considerazione dal progetto è la cenere residuale dal processo di combustione della biomassa forestale, attualmente inquadrato dalla normativa vigente come rifiuto, che però, se correttamente gestito, consente una potenziale destinazione nel ciclo di produzione di fertilizzanti. Le attività azioni del progetto saranno mirate alla caratterizzazione e alla valutazione degli impatti sulla fertilità che potrà avere la miscela dei 3 elementi residuali della filiera sopra elencati.
 

Caratterizzazione dei residui, test di miscelazione per l’ottenimento dell’ammendante, test di fertilità e valutazione sul carbon sink del prodotto e Sperimentazione sulla miscelazione dei residui e prove di compostaggio per l’ottenimento di ammendante ad alto contenuto di C
Il progetto ha l’obiettivo di definire le migliori pratiche per garantire la massima efficienza tecnico/economica e ambientale del processo di lavorazione, movimentazione logistica e successiva valorizzazione di scarti di biomasse vegetali. Si tratta di residui che provengono dalle aree forestali montane e delle fasce arboree di pianura come il sottovaglio di cippato di legno vergine, nonché dei sottoprodotti della filiera legno-energia come il biochar di post gassificazione di biomassa legnosa e cenere di post combustione di biomassa legnosa.
Per la valorizzazione di tali biomasse e/o scarti è stata presa in considerazione la possibilità di impiegare la tecnologia del compostaggio e la conseguente produzione di un ammendante arricchito dal punto di vista della componente carbonica.
È stato testato il recupero, attraverso il processo di compostaggio, dei residui del SOTTOVAGLIO in miscela con gli scarti organici di derivazione urbana come la F.O.R.S.U. (frazione organica di rifiuti solidi urbani) ottenuta dalla raccolta differenziata.
Inoltre sono stati realizzati ammendanti di qualità compostati misti (ACM), ad alto contenuto di C organico, che hanno il ruolo di favorire il ritorno di sostanza organica al suolo, aumentare la capacità di stoccaggio e conservazione di carbonio per la fertilità e parallelamente contrastarne l’emissione in atmosfera ed è stato valutato il loro effetto sull’accrescimento di piante a rapido sviluppo.