LogoConsiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto IPCB
Vernici a base acquosa biodegradabili da scarti vegetali per la pacciamatura dei suoli agricoli, il controllo delle erbe spontanee e la riduzione degli apporti chimici, secondo i principi dell'economia circolare (BIOCOAGRI)
Sito web:www.ipcb.cnr.it
CittàPozzuoli
Settoremateriali per lo sviluppo sostenibile
Attività dell'impresaL'IPCB è un Istituto di Ricerche del CNR che opera nel settore dei materiali per lo sviluppo sostenibile, con particolare attenzione allo sviluppo e analisi di polimeri, compositi e biomateriali da fonti rinnovabili per l'imballaggio, l'agricoltura, il biomedicale, la bioedilizia. Con circa 100 tra ricercatori e tecnici, coordina progetti di ricerca europei.
ProgettistaMario Malinconico
Innovazionedi prodotto
DescrizioneNegli ultimi anni le produzioni orticole, floricole, frutticole e vivaistiche hanno fatto registrare notevoli incrementi quantitativi e qualitativi in virtù della diffusa pratica di protezione delle colture mediante pacciamatura, tecnica agronomica che per la sua applicazione si avvale dell’impiego di materiali plastici, in particolare di laminati plastici di spessore sottile, detti film, trasparenti, neri o colorati. I vantaggi conseguibili con l’uso delle plastiche sono riconducibili, principalmente, alla precocità del raccolto, all’incremento della qualità del prodotto, alla riduzione dei consumi idrici e di fitofarmaci ed all’ampliamento del periodo di disponibilità del prodotto sul mercato. In particolare i film plastici utilizzati per la pacciamatura del suolo consentono il controllo delle erbe infestanti e dei patogeni, la riduzione dei consumi idrici e dei pesticidi e la protezione dall’erosione della superficie coltivata; essi inoltre, diminuendo il compattamento del terreno, impediscono la formazione della cosiddetta crosta superficiale e consentono di controllare l’umidità e la temperatura del suolo. L’introduzione di plastiche d’origine petrolifera (polietilene e copolimeri EVA) nella pratica della pacciamatura ha rappresentato un radicale cambiamento per l’agricoltura moderna. Le eccellenti prestazioni meccaniche, termoottiche ed agronomiche di questi film, la loro resistenza alla degradazione microbica, la facile processabilità e il loro basso costo hanno incoraggiato la grande diffusione nelle pratiche agronomiche. D’altra parte il periodico e frequente ricambio dei film plastici di copertura e di pacciamatura al termine del loro utilizzo genera un ingente ammontare di rifiuti plastici agricoli post utilizzo. Il problema assume particolare importanza dal punto di vista ambientale, poiché si genera un flusso di migliaia di tonnellate di rifiuti plastici che spesso non procede verso un razionale processo di trattamento: raccolta, smaltimento e/o recupero; in particolare, i film utilizzati per la pacciamatura del suolo, utilizzati generalmente per una stagione colturale, essendo a diretto contatto con il suolo, sono contaminati da impurità legate alla polvere ed ai residui dei prodotto chimici usati normalmente in agricoltura; per questo motivo le operazioni di raccolta e di riciclo di questi film risultano molto difficili. Il loro destino, dunque, è l’incauto abbandono sui terreni stessi oppure in discariche abusive o, peggio ancora, l’avventata combustione con conseguente immissione di sostanze tossiche nell’aria o nel terreno. In un approccio olistico che si basa sui principi dell'economia circolare, il proponente ha sviluppato una strategia alternativa ai film plastici. La enorme disponibilità in agricoltura e in agroindustria di biomasse vegetali di scarto sia a seguito della gestione dei fondi agricoli (potature, sfalci, produzioni non idonee alla vendita) sia come sottoprodotti della trasformazione (ad esempio, vinacce, fecce, pastazzi di agrumi e di mele, bucce e semi di pomodori) mette a disposizione ogni anno milioni di tonnellate di materie prime rinnovabili. Secondo la presente innovazione, queste materie prime, sia tal quali, sia dopo la rimozione e valorizzazione di componenti nutraceutici e farmaceutici, miscelate con resine di tipo polisaccaridico a loro volta disponibili da fonti rinnovabili e da scarti, solubili in acqua (pectine, alginati, etc.) o in aceto (chitosani) producono delle emulsioni del tipo vernici a base acquosa. Queste vernici, eventualmente additivate con carbone vegetale, per aumentarne l'effetto pacciamante, possono essere applicate a spruzzo sui suoli agricoli, o alla base di piante da frutto, o su vasi per coltivazioni floricole o orticole e formano una pellicola tipo geomembrana a seguito dell'evaporazione del liquido. La durata della pellicola pacciamante può essere regolata con l'opportuna scelta dei componenti della miscela e del loro rapporto. Un maggiore contenuto di fibra vegetale e la presenza di carbone vegetale può consentire una durata di vari mesi. La membrana è lentamente permeabile all'acqua consentendo sia la sub-irrigazione che l'irrigazione a pioggia. La resistenza della membrana alle comuni erbe infestanti è stata dimostrata in varie situazioni coltivali. La produttività si è mostrata buona, paragonabile, o anche superiore a quella che si ottiene con l'uso di film plastici. Alla fine della coltivazione, i residui vengono fresati nel terreno, contribuendo al miglioramento della struttura dello stesso mediante l'apporto della componente cellulosica fibrosa. Il prodotto può essere fornito all'agricolore in forma di polveri pre-miscelate da disperdere in acqua o in acqua e aceto, a seconda della formulazione. Le quantità di materiale solido da applicare per ettaro sono di circa 400-500 kg, paragonabili a quanto si fa normalmente con I film pacciamanti in polietilene. Una opportune gestione logistica del prodotto prevede l'installazione nelle zone vocate all'agricoltura di impianti di conferimento degli scarti agricoli. Presso questa azienda viene preparata la miscela solida da conferire agli agricoltori o direttamente o attraverso centri autorizzati. Il prodotto è atossico e utilizzabile in agricoltura biologica o biodinamica. Il costo è funzione della gestione ottimale delle materie prime per la produzione della vernice, ed è potenzialmente paragonabile a quello delle materie plastiche, una volta che per queste vengano messi a bilancio i costi di rimozione e smaltimento. Il proponente ha presentato i risultati delle sue ricerche nei maggiori congressi internazionali, e i suoi studi sono stati oggetto di decine di pubblicazioni in riviste e libri internazionali. Il Proponente detiene anche un brevetto internazionale: Biodegradable materials for soil mulching based on aqueous mixtures of polysaccharides and plant waste fibers and methods for their application (WO 2011128752 A1)
Benefici ambientaliL’introduzione di plastiche d’origine petrolifera nella pratica della pacciamatura ha rappresentato un radicale cambiamento per l’agricoltura moderna. Le eccellenti prestazioni meccaniche, termoottiche ed agronomiche di questi film, la loro resistenza alla degradazione microbica, la facile processabilità e il loro basso costo hanno incoraggiato la grande diffusione nelle pratiche agronomiche. D’altra parte il periodico e frequente ricambio dei film plastici di copertura e di pacciamatura al termine del loro utilizzo genera un ingente ammontare di rifiuti plastici agricoli post utilizzo. La sola pacciamatura con film plastici rappresenta oggi una realtà di circa 200.000 ettari coperti in Italia. Il problema assume particolare importanza dal punto di vista ambientale, poiché si genera un flusso di rifiuti plastici che spesso non procede verso un razionale processo di trattamento: raccolta, smaltimento e/o recupero; in particolare, i film utilizzati per la pacciamatura del suolo, utilizzati generalmente per una stagione colturale, essendo a diretto contatto con il suolo, sono contaminati da impurità legate alla polvere ed ai residui dei prodotto chimici usati normalmente in agricoltura; per questo motivo le operazioni di raccolta e di riciclo di questi film risultano molto difficili. Il loro destino, dunque, è l’incauto abbandono sui terreni stessi oppure in discariche abusive o, peggio ancora, l’avventata combustione con conseguente immissione di sostanze tossiche nell’aria o nel terreno (vedi problematiche della cosiddetta "terra dei fuochi"). Ulteriori benefici ambientali provengono dalla valorizzazione delle biomasse agricole di scarto, sia primarie che secondarie, cioè provenienti dalla trasformazione. Per limitarci ai comparti di maggiore interesse, gli sfalci e le potature nelle aree a vite, ad agrumi, a olive, a mele, a noccioli, etc., e gli scarti della trasformazione (vino, olio, frutta, pomodori, finocchi, etc.) mettono a dura prova gli ecosistemi, spesso interessati dalla combustione dei residui primari, o dallo scarico illegale dei residui solidi della lavorazione. Solo per il comparto vinicolo e per la sola Regione Campania, il settore vinicolo regionale presenta una produzione di uva da vino pari a circa 250.000 t che si traducono in circa 50.000 t di residui, mentre la trasformazione del pomodoro in Campania produce circa 150.000 tonnellate di scarti.
 Altri benefici ambientaliRiduzione rifiuti prodotti
 ValutazioneLa natura fortemente operativa dell’approccio realizzato e dei protocolli che verranno ad essere sviluppati, prevedono l’immediata applicabilità delle innovazioni collaudate. Anche l’articolazione delle attività di divulgazione risulta orientata alla rapida diffusione presso le altre aziende del settore. Sono pertanto attese positive ricadute in termini - ECONOMICI - valorizzazione dei residui di produzione presso le aziende agricole e di produzione e quelle di trasformazione - riduzione dei consumi idrici per via dell’applicazione di sistemi di pacciamatura presso le aziende di produzione primaria; - riduzione del costo per l’applicazione del diserbo chimico in virtù degli effetti rinettanti della pacciamatura con bioplastiche presso le aziende di produzione primaria; - miglioramento della fertilità del suolo e conseguentemente della produttività delle colture per via degli accresciuti apporti di sostanza organica al suolo; - miglioramento della percezione della sostenibilità e salubrità delle produzioni con conseguenti vantaggi in termini di marketing. - AMBIENTALI - riduzione della movimentazione delle masse residuali dei processi di trasformazione agro-industriale (che verranno destinate ad un utilizzo agronomico e tecnologico in aree prossimali al luogo di produzione) con conseguente riduzione di combustibili fossili e produzione di gas serra; - riduzione nell’applicazione di fitofarmaci per il diserbo e di fertilizzanti chimici; - minore richiesta di apporti irrigui per il comparto agricolo; - riduzione del tasso di emissioni di CO2 attraverso la restituzione della sostanza organica al suolo. E' da sottolineare la valenza mondiale dell'innovazione. Al momento, sono in corso sperimentazioni in Cina e in Indonesia, paesi dove l'impatto della coltivazione con plastiche sta generando un enorme problema ambientale.

 

 

I partecipanti 2017

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