Valutazione delle potenzialità della sulla (Hedysarum coronarium L.) per la produzione di etanolo ed altri prodotti. Progetto nazionale: BIOcarburanti da FOnti completamente Rinnovabili non in competizione con colture alimentari in ambiente MEditerraneo: Valutazione dell’Impatto agricolo, ambientale, energetico ed economico (BIO.FO.R.ME)

Progetto: Research project

Description

The research aims to assess the potential of species well adapted to the Mediterranean environment for the production of biomass suitable for the production of ethanol and other products. In particular, the attention will be focused on Sulla (Hedysarum coronarium L.) that in southern Italian environments in dry regime appears as the only poliannual legume (albeit of short duration) that can ensure high biomass yields. Furthermore, the species presents numerous aspects of specific interest:- Is widely used in crop and pasture areas of marginal environments including central-southern Italy where exhibits valuable characteristics of adaptation and, being cultivated for a long time (centuries), has already an appropriate technique for the cultivation and management;- With the ability to enter into symbiosis with the Rhizobian specific, does not require nitrogen fertilizers and indeed is able to enrich the soil benefitting the crops in succession (often wheat, the backbone of the agricultural area of arable land); the deep and strong root system, has also an important role in improving the structure and the aeration of deep soil layers;- The biomass contains high levels of soluble carbohydrates in water (and therefore readily available for the alcoholic fermentation); the entity of suche compounds, however seems highly variable as a function of the phenological stage;- Similar to what was observed in alfalfa, easy separability of the leaves (fraction with high protein content) from the stem (fraction high in carbohydrates) may allow to get two different co-products.The value for cultivation and production of the species is already known as well as well-known are the quality of the biomass as cattle and sheep feed; on the contrary nothing is known about its value for processing into ethanol. The research therefore aims to evaluate the characteristics of biomass and its variations as a function of cultivation techniques and management applied (choice of variety, periods of use, etc..), In all cases, for the crop will be applied a simplified agrotechnique with a limited use of auxiliary energy inputs (tillage, synthetic fertilizers and pesticides, etc.)..

Layman's description

La produzione di etanolo a partire da biomasse (bioetanolo) è stata sviluppata fino ad oggi principalmente utilizzando come materia prima granelle di cereali (in particolare mais) e zuccheri prodotti da colture dedicate (canna da zucchero, barbabietola). Tali filiere però mostrano dei forti limiti dovuti principalmente ad una efficienza energetica in genere piuttosto modesta e un conflitto sempre più evidente con le filiere alimentari. D’altra parte la produzione di bioetanolo a partire da biomasse ligno-cellulosiche provenienti da residui agricoli o da colture dedicate potrebbe superare, almeno in parte, i limiti citati. Infatti la grande disponibilità di biomasse residue e l’elevata produzione di biomassa potenzialmente utilizzabile nel processo di trasformazione per unità di superficie da parte di colture dedicate (di gran lunga superiori rispetto alle rese granellari) ridurrebbe drasticamente il costo energetico ed economico della materia prima.Nel caso di colture dedicate, le specie più frequentemente studiate, ed in alcuni casi utilizzate in impianti pilota, appartengono alla famiglia delle graminacee per lo più di origine tropicale e subtropicale (Miscanthus, Pennisetum, Panicum, Phalaris, etc.), in grado di fornire elevatissime produzioni di biomassa. Negli ambienti mediterranei a clima semi-arido, tali specie presentano dei limiti legati alle notevoli esigenze idriche e nutritive; infatti rese elevate sono ottenibili soltanto apportando notevoli quantità di acqua d’irrigazione nonché di concimi principalmente azotati. Recentemente è stato proposto di utilizzare come fonte ligno-cellulosica la biomassa di erba medica (Medicago sativa) (Sreenath et al., 2001; Dien et al., 2006). Tale specie, coltivata sia in ambienti umidi che in quelli aridi o semi-aridi con l’ausilio dell’irrigazione, ha il vantaggio di non richiedere concimazioni azotate ed essendo a ciclo poliannuale, consente, rispetto alle colture annuali, di ridurre altri inputs (lavorazioni del terreno, semente, semina) con evidenti vantaggi in termini di bilancio energetico ed economico; inoltre poiché le foglie sono facilmente separabili dagli steli, offre anche la possibilità di ottenere due co-prodotti: foraggio ad alto valore nutritivo (foglie) e biomassa idonea alla fermentazione alcolica (steli). Le ricerche, condotte negli USA, hanno messo in evidenza una forte influenza dell’ambiente di coltivazione, della tecnica di gestione e del genotipo su: produzione di biomassa; contenuto e produzione complessiva dei principali costituenti legati alla trasformazione in etanolo (carboidrati solubili, cellulosa, emicellulose, lignine); contenuto proteico delle foglie. Una recente ricerca (Lamb et al., 2007) ha messo in evidenza come la migliore combinazione tra genotipo utilizzato e gestione della coltura possa consentire una produzione teorica di etanolo di oltre 3000 l ha-1 anno-1. oltre ad una significativa produzione di proteine per l’alimentazione zootecnica.Tali acquisizioni aprono nuove prospettive anche per le leguminose tipiche degli ambienti mediterranei dell’Italia meridionale, in genere allevate in regime asciutto e con basso impiego di inputs energetici. A tale proposito si rileva, comunque, come, al momento attuale, non siano disponibili informazioni utili su tali colture ai fini di un loro inserimento in filiere della produzione di etanolo da biomassa ligno-cellulosica.La ricerca si propone di valutare le potenzialità di specie ben adattate all’ambiente mediterraneo ai fini della produzione di biomassa da utilizzare per l’ottenimento di etanolo ed altri prodo

Key findings

Biotecnologie, prodotti alimentari e agricoltura
StatoFinito
Data di inizio/fine effettiva9/15/1010/31/14