Uso dei geomateriali innovativi per un'agricoltura sostenibile: impatto dei processi biotici e abiotici sul ciclo dell'Azoto e applicazioni per il trattamento di acque grigie e reflui zootecnici

L’intensificazione delle attività zootecniche ha portato a un forte aumento dei capi allevati con conseguente aumento della produzione di reflui, il cui smaltimento deve sottostare alla Direttiva Nitrati (91/676/CEE). Sia i reflui zootecnici che i digestati derivanti dalla produzione di biogas sono estremamente ricchi in azoto ammoniacale e altri nutrienti, tra cui fosforo (P). Se da un lato essi costituiscono una risorsa per aumentare la fertilità dei suoli, in alternativa ai fertilizzanti sintetici, dall’altro rappresentano un problema in termini di costi di gestione e una minaccia per l’ambiente.

L’azoto (N) e il fosforo (P) presenti in questi materiali possono essere recuperati e valorizzati mediante tecnologie innovative che consentano lo sviluppo di fertilizzanti a rilascio controllato fornendo, così, una soluzione alla dispersione incontrollata di N e P nell’ambiente e un’opportunità per aumentare la fertilità dei suoli proteggendo l’ambiente in un’ottica di economia circolare che vede al rifiuto come risorsa.

Nell’ambito del progetto, l’attività di ricerca è strutturata in due fasi principali. La prima fase (Fase 1) è orientata verso l’implementazione, il miglioramento e il monitoraggio di sistemi di trattamento innovativi di reflui zootecnici in grado di sfruttare nuove tecnologie sostenibili, come per esempio l’utilizzo di rocce ad elevato contenuto di minerali zeolitici. Questi minerali hanno infatti la capacità di rimuovere l’azoto dai reflui in modo tale da creare dei nuovi ammendanti naturali caratterizzati da un rilascio lento e controllato dell’azoto nel suolo per la nutrizione delle colture.

La seconda fase (Fase 2) è incentrata sulla comprensione degli effetti indotti da questi nuovi materiali sul ciclo biogeochimico dell’azoto nel suolo al fine di valutarne l’efficacia nel miglioramento della salubrità e fertilità dei suoli agricoli.

Si svolgeranno prove di laboratorio e/o di campo volte alla misurazione di una serie di parametri abiotici e biotici utili a comprendere gli impatti del geomateriale sul ciclo biogeochimico dell’N (e del P). Si intendono sfruttare le collaborazioni in essere maturate dal ricercatore con enti di ricerca esteri nell’ambito delle Soil Sciences, al fine di avere una visione quanto più ampia possibile ed ottenere dati di elevata qualità. Si punta a misurare tassi lordi di trasformazione dell’N, le dinamiche dei pool azotati, le emissioni di gas GHG oltre che vari parametri microbiologici.

Fase 1:

1. Monitoraggio e miglioramento di un macchinario in grado di rimuovere N e P da reflui di allevamento mediante l’utilizzo di geomateriali
2. Creazione di un database contenente dati riferiti alle performance degli impianti con geomateriali
3. Creazione di un ammendante a lento rilascio utilizzabile in ambito agricolo.

Fase 2:

1. Sviluppo di un modello concettuale legato all’impatto dei geomateriali sul ciclo dell’azoto
2. Individuazione di markers per la valutazione dell’eventuale miglioramento della fertilità del suolo ammendato.

Mediante l’utilizzo di geomateriali nel trattamento reflui e come ammendanti si punta a:

• Stoccare e riciclare N e P dai reflui in forme a lento rilascio
• Diminuire l’impatto ambientale dei reflui residui
• Consentire uno spandimento di volumi maggiori di reflui per via del minore contenuto di nutrienti
• Creare ammendanti/fertilizzanti naturali di qualità
• Ridurre le emissioni di gas serra
• Ridurre il rischio di lisciviazione di N e P verso i corpi idrici sotterranei e superficiali
• Migliorare la fertilità dei suoli utilizzando materiali naturali
• Ridurre i costi e gli impatti legati all’utilizzo di materiali di sintesi in agricoltura e la dipendenza dal CH4 per la creazione di cibo in EU.

Il progetto proposto è strutturato e pensato per rispondere a tematiche la cui centralità è indiscutibile sia per il PNRR 2021-2027 che per il SNSI 2014-2020.

I risultati delle ricerche sviluppate saranno quindi utili per il conseguimento dei seguenti obiettivi:

• Recuperare e valorizzare scarti per la rigenerazione dei suoli e la protezione dell’ambiente
• Sviluppare soluzioni innovative per l’aumento della fertilità e della funzionalità dei suoli e il reingresso dell’azoto e fosforo nei cicli biogeochimici
• Utilizzare efficientemente le risorse riducendo l’inquinamento
• Concorrere a soddisfare i fabbisogni nutritivi della popolazione mediante un’intensificazione sostenibile delle produzioni agricole
• Produrre di più e meglio, adattando l’agricoltura al cambiamento climatico, preservando e ottimizzando l’uso delle risorse ambientali e contribuendo alla sostenibilità economica
• Sostenere il Paese nel conseguimento dell’obiettivo strategico di aumentare la capacità di produrre alimenti mediante produzioni salubri, di qualità e contenendo gli impatti su ambiente, clima e salute dei consumatori, e per la valorizzazione dei servizi ecosistemici dell’agricoltura
• Gestire in modo sostenibile le produzioni per evitare di impattare negativamente sul capitale delle risorse naturali, contribuendo non solo alla loro conservazione ma anche al loro incremento.

Teknobio S.r.l. - Ferrara

Durata: 6 mesi

University of Natural Resources and Life sciences (BOKU) - Vienna (Austria)

Durata: 6 mesi

Il progetto è coerente con l'Ambito di Ricerca e Innovazione 5.6 - "Prodotti alimentari, bioeconomia, risorse naturali, agricoltura, ambiente" del PNR 2021-2027

• Trattamento reflui
• Agricoltura sostenibile
• Ciclo dell'azoto
• Zeoliti naturali
• Sostenibilità ambientale