Digestato solido come ammendante: benefici rispetto al compost e al bokashi

Non c’è dubbio che la siccità che sta martoriando il nostro Paese sia una delle tante conseguenze del cambiamento climatico. Non è facile ottenere prove certe sulle denunce della stampa, ma dall’altro lato non è neanche difficile credere che la cattiva gestione territoriale comporti oltre il 30% di perdite nelle reti idriche.

Purtroppo siamo ormai abituati al malgoverno. Per contro, il consumo di acqua per irrigazione si può ridurre drasticamente con una adeguata gestione dei suoli, e se non lo facciamo, o se lo facciamo in modo sbagliato, la colpa è solo nostra. La capacità di ritenzione idrica, o capacità di campo, dipende dal tipo di suolo (Tabella 1). Ovviamente, un agricoltore non può cambiare il tipo di suolo del proprio terreno, ma può migliorarne la capacità di campo, riducendo dunque la necessità di apporti irrigui e, indirettamente, anche di fertilizzanti.

Tabella 1: Capacità di campo dei suoli

(Fonte foto: University of California, traduzione e conversione delle unità a carico dell’autore)

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Il surplus d’acqua che può immagazzinare la materia organica in qualsiasi suolo dipende da molti fattori, quali il tipo di lavorazione del terreno, la pendenza, la profondità dello strato organico, eccetera. Uno studio critico su ben sessanta pubblicazioni (¹) conclude che, mediamente, ai valori riportati nella Tabella 1 bisogna aggiungere 1,16 millimetri di H₂O per ogni punto percentuale di carbonio organico ogni 100 millimetri di strato organico. Il rapporto fra materia organica e C organico è noto nella letteratura scientifica come fattore di van Bemmelen pari a 1,724, ovvero la materia organica del suolo contiene il 58% di C. Per i nostri calcoli assumiamo 56% (valore definito nel Regolamento (EC) No 2019/1009, testo in italiano).

Ad esempio, un terreno arido al quale si aggiunga un ammendante in modo che i 300 millimetri di strato superficiale contengano il 5% di materia organica, aumenterà la capacità idrica disponibile di:

Δ = 1,16 x 300 mm/100 mm x 5 x 0,56 = 9,74 mm = 9,74 l/m²

Vuol dire che 1 ettaro di questo terreno ammendato potrà trattenere 97,4 m³ in più di acqua disponibile per le piante rispetto al terreno privo di materia organica. Può sembrare poco, ma se lo vediamo su scala territoriale, il miglioramento potenziale della gestione idrica è notevole.

A titolo d’esempio, la Foto 1 mostra la consistenza del C organico nei suoli italiani. Si osserva come molte aree siano ormai prive di copertura organica (grigio chiaro) e solo i suoli delle fasce montana e pedemontana, assieme a macchie di leopardo in pianura, abbiano un tenore di C organico > 75 tonnellate/ettaro (ovvero > 2%). Questo implica che la maggioranza delle nostre colture ha bisogno di più acqua irrigua di ciò che sarebbe necessario se i suoli fossero più ricchi di materia organica.

Foto 1: Contenuto di C nei suoli italiani

(Fonte foto: Ispra)

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Quanto detto finora non significa che qualsiasi fonte di C organico vada bene per migliorare la tessitura dei suoli. Abbiamo già trattato in un altro articolo le farneticazioni istituzionali sul concetto di “digestato equiparato ai fertilizzanti”, concetto che, oltre a non essere definito nel Decreto (si rimanda ad un futuro decreto che forse non arriverà mai), aggiunge confusione ad un tema già di per sé complesso come quello degli equilibri di C e nutrienti nei suoli. Ricordiamo che la normativa europea (Regolamento (EC) No 2019/1009, testo in italiano) definisce sette “categorie funzionali di prodotti” per i fertilizzanti europei.

 

Nel contesto del presente articolo, la materia organica si può classificare in tre grandi categorie, che però si intersecano in certa misura:

• Ammendanti organici: contengono maggiormente C in forma stabile (humus), quantità minori di nutrienti (N, P, K…) e microrganismi vivi in popolazioni variabili per quantità e composizione.
• Fertilizzanti organici: contengono C in quantità ridotta e facilmente ossidabile, quantità consistenti di nutrienti (N, P, K…) e microrganismi vivi in popolazioni variabili per quantità e composizione.
• Biostimolanti microbici: contengono maggiormente C in forma di biomassa microbica viva o latente (funghi, protozoi, batteri e le loro spore), ma possono contenere anche piccole proporzioni di C stabile e nutrienti.

Come si comportano dunque le diverse materie organiche quando vengono a contatto con il suolo? Grosso modo, la trasformazione del C organico subisce due fasi:

• Mineralizzazione. I microrganismi presenti nel suolo – ed eventualmente anche nella stessa materia organica applicata ad esso – ossidano il C organico emettendo CO₂. La percentuale di C persa in questo modo (mineralizzata) in un anno è nota nella letteratura come Coefficiente di Mineralizzazione (MC o k₂ a seconda degli autori). Il k₂ dipende dal tipo di suolo: quanto più poroso (terreni sabbiosi con scheletro) oppure quanto più intense e frequenti le lavorazioni, maggiore sarà la circolazione di aria e quindi tanto più alto sarà k₂. Al contrario, in terreni argillosi o con minime lavorazioni, la materia organica si disperde di meno.
• Umificazione. Una parte del C organico (tipicamente i composti lignocellulosici e più concretamente la lignina) è refrattaria all’attività microbica e si trasforma in sostanze complesse, chiamate genericamente sostanze umiche. Una frazione di queste (acidi umici) viene lentamente ossidata e dispersa come CO₂. La frazione più refrattaria e stabile costituisce l’humus. La percentuale di C organico che rimane nel suolo dopo un anno è chiamata Coefficiente di Umificazione (HC o k₁ a seconda degli autori). La quantità assoluta di humus che rimane nel suolo dopo un anno è nota come Materia Organica Effettiva (EOM = Effective Organic Matter) ed è quella che dobbiamo rimpinguare ogni anno perché comunque i microrganismi del suolo la degradano a CO₂, benché a un ritmo più lento.

I calcoli della quantità di materia organica da aggiungere ad un suolo impoverito per ripristinare la sua fertilità, o quella da aggiungere annualmente per mantenerla, richiedono alcune tabelle con i coefficienti k₁ e k₂, qualche informazione addizionale sul tipo di suolo e ammendante e un po’ di pazienza (si veda ad esempio il manuale della Regione Campania (²)).

Per la comodità dei nostri lettori proponiamo un semplice calcolatore online dell’ammendante organico da applicare in funzione del tipo di suolo, contenuto iniziale di materia organica e obiettivo di fertilità desiderato.

 

Digestato, compost e bokashi: facciamo chiarezza

Esiste molta disinformazione sull’uso del digestato in agricoltura. Su molti blog di attivisti politici e nelle reti sociali il digestato viene accusato – talvolta con argomentazioni parzialmente fondate, ma di stampo manipolatorio o ideologico – di essere dannoso per il terreno (si vedano ad esempio: I “comitati del no” ed il vademecum biogas e biomasse, Quale futuro per le bioenergie nella prossima legislatura, Basta glicerolo negli impianti di biogas – Prima parte e Seconda parte).

I benefici del bokashi – un particolare tipo di compost fermentato originario del Giappone – sono molti ed innegabili, ma spesso vengono esagerati dall’ideologia “bio ad ogni costo” e “antisistema”.

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Tentiamo dunque di fare un po’ di luce sull’argomento, iniziando dal concime più controverso: il digestato.

Il digestato non viene mai impiegato così come esce dal digestore. Tutti gli impianti hanno un separatore, tipicamente a coclea, dal quale escono due “digestati” con caratteristiche molto diverse: solido e liquido. Il primo è tendenzialmente un ammendante: apporta al suolo C, P (in genere come cristalli di struvite o idrossiapatite), e un po’ di batteri vivi. Il secondo invece è più simile a un fertilizzante liquido, apporta principalmente N in forma ammoniacale, K e sali solubili e pochissimo C organico, soprattutto in forma di batteri vivi. Paradossalmente, l’elevata biodisponibilità dell’azoto ammoniacale per i batteri comporta che l’applicazione sconsiderata di digestato liquido al suolo ne abbassi di colpo il rapporto C:N, rendendo il coefficiente di umificazione nullo o addirittura negativo. Questo fatto, raccontato in modo esagerato e incompleto, è il tipico argomento dei “no biogas” contro l’uso agronomico del digestato – senza specificare quale frazione – e dei liquami zootecnici. Il problema non è quindi l’utilizzo del digestato liquido di per sé, bensì il mancato apporto di digestato solido (o compost, o paglia, o qualsiasi altra fonte di C organico) in quantità sufficiente per mantenere nel suolo un rapporto C:N adeguato.

Ricordiamo che un concime organico con C:N = 25 è favorevole alla sintesi di acidi umici stabili, un C:N < 10 agevola la mineralizzazione, un C:N > 30 immobilizza l’azoto, che viene consumato dai batteri per degradare le sostanze umiche, rendendolo indisponibile per le radici.

Per quanto riguarda la frazione solida del digestato, i suoi coefficienti di mineralizzazione e di umificazione dipendono dall’alimentazione del digestore. Un digestato solido da impianti alimentati prevalentemente con biomasse vegetali (insilati, residui agroalimentari, Forsu) conterrà una cospicua frazione di lignina, sostanza molto refrattaria e precursore diretto dell’humus. Un digestato solido da impianto alimentato con fanghi o con residui di macellazione avrà un coefficiente di umificazione nullo o perfino negativo, quindi sarà più simile ad un fertilizzante che ad un ammendante. Il coefficiente di umificazione del digestato solido dipende anche dal tipo di separatore utilizzato (coclea o centrifuga) e da eventuali post trattamenti: è massimo nel caso del separato solido da Forsu essiccato a 60^°C fino ad avere meno del 50% di umidità (³).

Uno studio comparativo (⁴) sulle trasformazioni del carbonio in tre processi – digestione anaerobica, fermentazione lattica e compostaggio – ha messo in evidenza che la classificazione europea dei concimi organici è riduttiva perché i prodotti funzionali non sono sempre un misto di fertilizzante, ammendante e biostimolatore, in percentuali variabili. Il suddetto studio evidenzia che la quantità di C residuo nel digestato solido è minore di quella del bokashi o del compost, fatto scontato perché lo scopo della digestione anaerobica è precisamente convertire la maggior parte della biomassa in metano. Però, l’apporto di materia organica facilmente ossidabile, N e P degli ammendanti anaerobici del digestato solido e del bokashi sono praticamente equivalenti. Entrambi apportano anche della flora batterica propria, favorendo l’attività microbica del suolo molto di più rispetto al compost. I trattamenti anaerobici sono quindi complessivamente migliori rispetto al compostaggio, il quale effettivamente conserva una maggiore frazione del C iniziale del materiale compostato, ma perde più nutrienti e non favorisce così spiccatamente l’attività batterica del suolo.

Conclusioni

La concimazione organica non si può effettuare in base a tabelle o ricette “a forfait”, allo stesso modo il nostro calcolatore online non sostituisce il sopralluogo e le analisi di un professionista. Il calcolatore consente di fare una valutazione preliminare veloce, previa l’elaborazione di una strategia di ripristino della fertilità dei suoli stanchi o comunque impoveriti e di conservazione della stessa mediante l’apporto annuale di materia organica. Tale materia organica non può essere di qualsiasi tipo: il digestato solido ed il compost garantiscono un rapporto C:N più bilanciato che consente di conservare più carbonio nel suolo rispetto alle materie organiche “fresche” (sovesci, paglia, stocchi) o alle materie con coefficiente di umificazione nullo o negativo (liquami, residui di macellazione, digestato solido da fanghi). Il digestato solido da residui agricoli, ricco di lignina, si può considerare un ammendante equivalente al compost, ma apporta più N e P di quest’ultimo e inoltre fornisce un maggiore effetto biostimolante della flora batterica del suolo.

Certamente, apportare digestato solido o compost commerciale rappresenta un costo per l’azienda agricola, che il nostro calcolatore online consente di stimare facilmente. Tale costo però comporta una serie di guadagni, spesso non considerati nelle valutazioni degli imprenditori agricoli: risparmio di fertilizzanti (maggiore efficienza nell’assorbimento delle piante e minore dilavamento), risparmio di acqua e della corrispondente energia per il pompaggio. Ma, soprattutto, un buon tenore di materia organica nel suolo riduce il rischio di perdere il raccolto per stress idrico in caso di siccità o piogge torrenziali.

Bibliografia

(¹) Minasny, B. and McBratney, A.B. (2018), Limited effect of organic matter on soil available water capacity. Eur J Soil Sci, 69: 39-47.

(²) Mauro Mori, Ida Di Mola, et al.; Guida alla concimazione – Metodi, procedure e strumenti per un servizio di consulenza; Regione Campania – Assessorato Agricoltura – Settore Sperimentazione, Informazione, Ricerca e Consulenza in Agricoltura (SeSIRCA), 2012. ISBN 978-88-95230-14-6.

(³) Egene, C.E., Sigurnjak, I., Regelink, I.C. et al. Solid fraction of separated digestate as soil improver: implications for soil fertility and carbon sequestration. J Soils Sediments 21, 678–688 (2021).

(⁴) Vania Scarlet Chavez-Rico, Paul L.E. Bodelier, Miriam van Eekert, Valentina Sechi, Adrie Veeken, Cees Buisman, Producing organic amendments: Physicochemical changes in biowaste used in anaerobic digestion, composting, and fermentation, Waste Management, Volume 149, 2022, Pages 177-185, ISSN 0956-053X.