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Anno 2016 Numero 5 - 6

Bioenergia
maggio - giugno 2016

Jatropha curcas, una coltura promettente per Paesi in via di sviluppo

La Jatropha è una pianta resistente che ben sopporta l'aridità e i suoli poveri tipici di molti Paesi in via di sviluppo. Dai semi contenuti nei frutti di questa coltura si estrae un olio non per uso alimentare, ma destinabile a molteplici impieghi che vanno dalla chimica verde alla produzione di energia o biocarburanti. Un'attenta analisi sulle opportunità di diffusione della Jatropha, soprattutto in contesti agricoli marginali, è stata fatta nell'ambito del Progetto europeo "JatroMed" a cui l'Italia ha partecipato con il CREA ING. Durante i cinque anni di sperimentazione sono stati individuati i sistemi di raccolta meccanizzata più adatti ad ottimizzare le rese e tutelare il lavoro degli agricoltori

La Jatropha curcas è un arbusto di ambiente tropicale originario dei Caraibi e oggi ampiamente diffuso in Centro e Sud America, Africa, India e Sud-Est asiatico. La Jatropha viene tradizionalmente utilizzata come siepe a protezione di campi coltivati o giardini, e anche per contrastare fenomeni di erosione del suolo e per la tutela della biodiversità.

La tossicità dei frutti ne esclude un impiego alimentare – sia per gli uomini, sia per il bestiame – ma le rese di olio ottenibile dai semi ne rendono interessante la coltivazione per molteplici impieghi, che vanno dal settore della chimica verde a quello della bioenergia. Per quanto riguarda la chimica verde, l’olio di Jatropha costituisce la materia prima da cui ottenere lubrificanti, saponi, detergenti, oli da bagno, ammorbidenti, ecc. Mentre per la bioenergia lo stesso olio può essere usato tal quale come combustibile per cucinare o illuminare le case o anche, previa filtrazione, come carburante in motori modificati e, infine, a valle di trattamenti di tipo industriale (transesterificazione), per la produzione di biodiesel.

Visto che questa specie è decisamente rustica, non richiede input idrici adattandosi bene a contesti molto aridi o quasi desertici, non sottrae terreno alle colture alimentari. La Jatropha si configura quindi come una valida opportunità di crescita sostenibile nei Paesi in via di sviluppo dove la pianta può trovare le condizioni ambientali adatte per la sua crescita e consolidare segmenti di mercato molto promettenti. Ovviamente occorre evitare che l’appetito di grandi gruppi industriali generi una serie di distorsioni (già verificatesi) come l’uso sconsiderato di terreni potenzialmente vocati alla produzione alimentare o la scarsa propensione a generare concrete ricadute economiche sul territorio, proprio in contesti dove la povertà e l’accesso al cibo sono i primi problemi da risolvere. In tale ottica è fondamentale sviluppare proposte operative che permettano la penetrazione di filiere e tecnologie in grado di favorire la sostenibilità della produzione di materie prime rinnovabili evitando la competizione con le colture alimentari e stimolando, piuttosto, la sinergia tra i due comparti. Con questo spirito è stato realizzato il Progetto europeo “JatroMed” – Evaluation of the energy crop Jatropha curcas as a mean to promote renewable and sustainable energy for the Mediterranean region – di cui l’Unità di Ingegneria Agraria del  Consiglio per la ricerca in agricoltura e l’analisi dell’economia agraria (CREA ING) è il partner italiano. Il progetto, in fase di conclusione dopo cinque anni di attività, ha coinvolto cinque Paesi del Mediterraneo e altrettanti Istituti di Ricerca: Grecia (Agricultural University of Athens - AUA, coordinatore del progetto), Italia (CREA-ING), Egitto (City for Scientific Research and Technology Applications - MuCSAT), Marocco (Centre de Developpement de la Region de Tensift - CDRT), ed Algeria (Centre de Développement des Energies Renouvelables - CDER).

Come ben illustrato da Luigi Pari e dal team dei suoi collaboratori del CREA-ING, in occasione del Workshop “Meccanizzazione della raccolta della Jatropha curcas” svolto come attività di disseminazione del Progetto, lo scopo di “JatroMed” è stato quello di migliorare le condizioni socio-economiche delle comunità rurali dei Paesi partners, rispondendo alle necessità di autosufficienza energetica attraverso la coltivazione della Jatropha curcas avvalendosi di tecniche e macchinari idonei alle diverse situazioni.

In Italia, sulla base di alcune sperimentazioni avvenute in passato, si è appurato che la coltivazione della Jatropha non è possibile, per questioni climatiche, neanche nelle regioni del meridione. Il valido contributo che può fornire il nostro paese per lo sviluppo di tale coltura, risiede dunque principalmente nel trasferimento del know how acquisito in tanti anni di studi rivolti alle colture energetiche dai principali enti di ricerca nazionali, e nella capacità dell’industria meccanica italiana di offrire tecnologie che possano rendere possibile ed economicamente conveniente la coltivazione nei Paesi maggiormente vocati, intervenendo su un mercato nel quale attualmente solo poche aziende, per lo più estere, sono presenti.     

Fermo restando che la Jatropha mostra un’elevata variabilità delle rese per unità di superficie in relazione alla disponibilità di acqua e alla fertilità dei suoli (vedi tab. pag. 66), la sperimentazione agronomica può fornire ancora notevoli margini di miglioramento produttivo lavorando sulla selezione di cultivar e sui protocolli colturali; e riducendo i costi di raccolta con macchine innovative e ottimizzazione della logistica. Da questo punto di vista i criteri efficienti di raccolta dei frutti – da affiancare a macchinari specifici – costituiscono certamente l’elemento centrale su cui i ricercatori coinvolti nel Progetto si sono impegnati per giungere ad uno sfruttamento vantaggioso di tale risorsa.

Il crescente interesse per una destinazione energetica su scala industriale di questa coltura potrebbe indirizzare alcune imprese ad attivare sistemi di raccolta altamente automatizzati basati su una meccanizzazione spinta. Tale indirizzo in linea teorica potrebbe apparire come una soluzione idonea migliorando l’efficienza del processo e le condizioni di lavoro per gli operatori, e riducendo i costi di raccolta. Tuttavia, considerando che la coltura in questione dovrebbe prender piede in Paesi in via di sviluppo come opportunità di reddito per le popolazioni locali, l’introduzione di sistemi di raccolta totalmente meccanizzati produrrebbe alcune criticità. Queste sono riconducibili sia agli elevati costi da sostenere per l’acquisto e la manutenzione dei macchinari, sia ad una conseguente riduzione della necessità di forza lavoro dunque disoccupazione e instabilità. Per questo motivo, l’approccio suggerito dal CREA ING è stato quello della raccolta semi-meccanica che, in tali contesti, può essere considerato un buon compromesso tra la raccolta manuale e la meccanizzazione spinta (vedi box pag. 68). Per massimizzare gli esiti prodotti dal Progetto JatroMed, stakeholders e comunità locali, identificati come i beneficiari finali del lavoro svolto, sono stati coinvolti attivamente in visite presso i campi dimostrativi per prendere visione e familiarità con le migliori tecniche colturali individuate e con le differenti fasi del processo produttivo.

Sistemi per la raccolta dei frutti di Jatropha

Raccolta manuale 

Il sistema di raccolta dei frutti di Jatropha più diffuso è quello manuale, che si effettua con l’ausilio di aste per raggiungere le parti superiori della pianta. Le piante arrivano ad altezze medie comprese tra 3 e 5 metri e, in condizioni favorevoli, toccano gli 8-10 metri. Risulta che in piantagioni ben gestite la raccolta giornaliera può arrivare a 40-70 kg a persona, mentre in piantagioni con bassa resa i tassi di prelievo scendono a 20-30 kg per persona al giorno. Questo processo di raccolta complesso e faticoso determina un elevato impatto sui costi di produzione di olio di Jatropha. In genere la raccolta della Jatropha e l’estrazione del seme dal frutto è svolto da donne, mentre le operazioni più tecniche, come ad esempio le pratiche agronomiche, impiego di macchinari ed estrazione dell’olio, sono eseguiti da uomini. La raccolta manuale può essere considerata valida in piccole piantagioni, consentendo una raccolta altamente selettiva, ma la prospettiva di destinazione energetica richiede un miglioramento dell’efficienza in campo, riducendo i tempi di lavoro e lo sforzo per gli operatori.

 

Raccolta totalmente meccanica

La raccolta meccanica può portare numerosi vantaggi (maggiore efficienza, ridotto sforzo per i lavoratori, riduzione dei costi di produzione, ecc.). L’elevato costo delle macchine operatrici (150.000 – 200.000 $) impone una seria e preventiva analisi costi-benefici considerando l’estensione delle superfici interessate, i sesti d’impianto, le caratteristiche socio-economiche del territorio. Attualmente vengono impiegati diversi prototipi di macchine come: lo scuotitore di tronco (trunk shaker) - sviluppato da una ditta israeliana - che produce delle vibrazioni sufficienti a far cadere i frutti maturi in maniera selettiva; modelli di macchine vendemmiatrici opportunamente modificate – progettati e commercializzati da varie aziende – dotati di sistemi di agitazione orizzontale; modello semovente derivante da una mietitrice di caffè (Korvan 9240), sviluppato dalla statunitense Oxbo Int.Corp. È una macchina larga 3,5 metri e con un peso di 6.000 kg e la capacità di operare 0.15-0.6 ha/ora e una velocità operativa di 1-3 km/ora con un consumo di carburante compreso tra 9 e 12 l/ora. Il modello di mietitrice Joonas della società finlandese Oy Rakennustempo Ltd. Secondo quanto testato risulta  una capacità di campo di 0,5-0,8 ha/ora, che corrisponde al lavoro di 100-150 lavoratori manuali. Infine, la Jatropha Onda Harvester BEI americano è un selettore in grado di effettuare una raccolta selettiva, rimuovendo i frutti maturi e lasciando quelli immaturi per un passaggio successivo. L’efficienza specificata dal produttore è di circa 1 ha/ora e il consumo medio di carburante è di circa 7,5 l/ora.

 

Raccolta semi-meccanica

Un buon compromesso tra la raccolta manuale e la meccanizzazione integrale è il ricorso all’uso di specifici macchinari che facilitano la raccolta. Tale approccio include un ampio range di dispositivi, scuotitori e battitori automatici con diverse forme e funzioni, già utilizzati in tutta la regione del Mediterraneo per la raccolta di frutti simili per dimensioni, come ad esempio olive, noci, albicocche e ciliege. Questi sistemi semi-meccanici causano il distacco della frutta scuotendo i rami o agendo direttamente sui frutti. Essi possono essere alimentati da un motore elettrico o benzina o tramite un sistema pneumatico. L’impegno finanziario per l’acquisto e la manutenzione è ridotto, il loro utilizzo è facile e vi è un sensibile miglioramento della capacità di raccolta rispetto alle tecniche totalmente manuali. Gli studi fatti hanno portato ad identificare i dispositivi migliori (frequenze e ampiezza delle vibrazioni o morfologia e rigidità di pettini e fruste) per raccogliere solo i frutti maturi lasciando sulla pianta quelli acerbi per una successiva raccolta a maturità raggiunta.

di Matteo Monni

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