I sistemi di coltivazione senza suolo in floating system a ciclo chiuso possono essere una strategia per riutilizzare una risorsa idrica al momento poco valorizzata. Infatti, grazie alle acque reflue depurate si possono produrre ortaggi di qualità.
L'utilizzo dell'acqua
In agricoltura, a seconda delle zone climatiche, la quantità di acqua irrigua impiegata varia dal 40 al 70% della totalità dell’acqua per uso antropico. Per contro, solo il 20% è destinata all’industria e il 10% al settore civile.
In condizioni di scarsità di acqua irrigua non è possibile programmare in modo accurato i cicli colturali, specialmente in orticoltura. In particolar modo nell’ambito delle colture protette, è fondamentale la disponibilità di acqua da destinare alle piante per garantire produzioni di qualità continue nel tempo. Pertanto, è prioritaria la ricerca di fonti idriche alternative da destinare all’irrigazione.
Irrigare con le acque reflue depurate
Tra le fonti irrigue alternative, le acque reflue depurate possono garantire un approvvigionamento idrico costante nel tempo e indipendente dalla variabilità del clima. La presenza in questo tipo di acque di macro e microelementi utili per le piante consentirebbe, inoltre, di ridurre l’utilizzazione di fertilizzanti di sintesi.
In Italia, un limite all’utilizzo irriguo di questa tipologia di acque è rappresentato dagli stringenti vincoli relativi ai parametri chimico-fisici e microbiologici imposti dalla vigente legislazione nazionale e regionale. Al contrario, le acque reflue depurate possono rappresentare una risorsa di non trascurabile entità. Soprattutto quando utilizzate con sistemi di coltivazione sostenibili che garantiscano la salvaguardia ambientale e produzioni orticole di qualità, come nel caso dei sistemi fuori suolo a ciclo chiuso.
Una risorsa per l’orticoltura
Per verificare la possibilità di utilizzare le acque reflue depurate per la preparazione della soluzione nutritiva nella coltivazione di specie da foglia per il consumo fresco, è stata allestita una prova in serra presso l’azienda sperimentale La Noria di Cnr-Ispa.
Abbiamo ottenuto l’acqua reflua depurata necessaria per la formulazione della soluzione nutritiva mediante sistema sperimentale Sfd-Mbr. Questa tecnologia unisce i vantaggi dei processi biologici di depurazione a quelli della separazione solido/liquido mediante filtrazione di superficie. Così, consenteo di ottenere effluenti di elevata qualità chimico-fisica e microbiologica con costi contenuti.
Abbiamo effettuato la prova sperimentale in floating system. La semina di rucola, lattuga e mizuna è avvenuta in pannelli alveolati riempiti con torba e posti su bancali. Abbiamo inizialmente irrigato le piante con sola acqua piovana (pH= 6,9; Ec = 61 µS/cm). Al momento della distensione dei cotiledoni, abbiamo sostituito l’acqua con soluzione nutritiva tipo Hoagland preparata con acqua di pioggia oppure con acqua reflua depurata (pH = 7,6; Ec = 1876 µS/cm).
Subito prima della preparazione della soluzione, abbiamo analizzato l’acqua reflua depurata per misurare la dotazione di elementi nutritivi. Poi abbiamo formulato la soluzione nutritiva in funzione del contenuto di elementi chimici.
In totale sono state confrontate sei tesi sperimentali, ottenute dalla combinazione delle due tipologie di acqua utilizzate per la preparazione della soluzione nutritiva con le tre specie vegetali. Al momento della maturazione commerciale è stata rilevata la produzione per unità di superficie, il contenuto di nitrati e di sodio nelle foglie. Sulle parti eduli è stata determinata anche la presenza di Enterobacteriaceae spp., Pseudomonas spp. ed Escherichia coli.
I risultati della sperimentazione
I risultati ottenuti evidenziano che le piante di mizuna e rucola coltivate con soluzione nutritiva preparata con acqua piovana o con acqua reflua depurata hanno presentato valori di produzione per unità di superficie non differenti tra loro (3,2 kg/mq).
Al contrario, le piante di lattuga hanno risentito dell’uso dell’acqua reflua depurata, infatti hanno prodotto circa il 16 % in meno rispetto a quelle coltivate con la soluzione nutritiva preparata utilizzando acqua di pioggia. È verosimile che la diversa risposta produttiva della lattuga sia imputabile al contenuto di sodio nell’acqua reflua depurata che, mentre non ha influenzato la produzione di mizuna e rucola, più resistenti allo stress sodico, ha contratto l’accrescimento dell’Asteracea.
Da evidenziare, inoltre, che le foglie di rucola e lattuga hanno accumulato meno nitrati (rispettivamente il 15 e 16 % in meno) quando coltivate con soluzione preparata con acqua reflua depurata, rispetto alle stesse piante coltivate con acqua piovana. Le piante di mizuna ne hanno accumulato 114 mg/kg di peso secco, senza mostrare differenze significative rispetto alle piante coltivate in acqua piovana.
L’utilizzo dell’acqua reflua ha determinato una marcata riduzione della popolazione di Pseudomonas spp. in foglie di rucola e delle Enterobacteriaceae in lattuga. In tutti gli altri casi, i valori riscontrati non sono risultati significativamente differenti tra i due tipi di acqua utilizzata, e in linea con quelli di vegetali per il consumo fresco.
Un’alternativa possibile
Dai risultati della prova appare chiaro che l’uso di acque reflue depurate per la preparazione della soluzione nutritiva può consentire di ottenere risultati sovrapponibili, in termini quantitativi e qualitativi, a quelli ottenuti con acqua piovana. Ciò permette, al tempo stesso, di ridurre l’utilizzazione di acqua di buona qualità e di fertilizzanti.
Se da un lato è auspicabile che il legislatore consenta l’utilizzazione di acque reflue depurate con un grado di affinamento finalizzato al tipo di riutilizzo, d’altro canto va posta particolare attenzione alla possibile contaminazione biologica o chimica dei prodotti. In particolar modo quando sono destinati al consumo fresco.
A tale proposito, l’implementazione di un sistema di controllo qualità e la scelta di un sistema di coltivazione che crei una barriera fisica tra parte edule e soluzione nutritiva può garantire l’ottenimento di un prodotto sicuro per il consumatore.
Gli autori
Segue l'elenco completo degli autori di questa pubblicazione: Massimiliano D’Imperio, Francesco Fabiano Montesano, Federico Baruzzi, Loris Pinto, Alfieri Pollice, Giovanni Berardi, Francesca Boari, Angelo Parente.
Bibliografia e riferimenti
- L’acqua in agricoltura. M.Mastrorilli. ISBN 978-88-506-5444-4.
- Linee guida per il riuso irriguo delle acque reflue depurate. P.Rubino, A.Lonigro. Progetto PON In.Te.R.R.A.. ISBN978-88-7470-405-7.
- Cifuentes-Torres et al., 2020. Water and Environmental Journal. doi.org/10.1111/wej.12617.
- Pollice A., Vergine P. 2020. Self-forming dynamic membrane bioreactors (SFD MBR) for wastewater treatment: Principles and applications. Doi.org/10.1016/B978-0-12-819854-4.00010-1.
La ricerca è stata condotta nell’ambito del progetto internazionale Ir2ma “Large scale irrigation management tools for sustainable water management in rural areas and protection of receiving aquatic ecosystems”. Interreg V-A Greece-Italy programme 2014-2020, subsidy contract n°I1/2.3/27, co-finanziato dall’Unione europea con fondi E.R.D.F. e da fondi nazionali di Grecia e Italia.
