Il compost: una risorsa per l'agricoltura, un mezzo di difesa dell'ambiente

di Erriquens Flora - 11/01/2008

Il compost è un fertilizzante organico biologicamente stabilizzato che si ottiene attraverso un processo di decomposizione biologica della sostanza organica in fase solida operata da microrganismi di tipo aerobio. L’obiettivo del processo di compostaggio è quello di trasformare la sostanza organica contenuta nei rifiuti (biomasse di scarto) in composti umosimili simulando il processo di umificazione che avviene spontaneamente nel suolo a carico di scarti vegetali ed animali.

Se l’umificazione si inserisce nell’ecosistema naturale come anello di chiusura del ciclo del carbonio nello stesso spazio in cui il carbonio è stato fissato per via fotosintetica (lettiere di boschi e foreste), il compostaggio si inserisce in un sistema antropizzato come processo industriale (impianto di compostaggio) che recupera materia ed energia da biomasse di scarto civili ed agro-industriali per consentire la chiusura del ciclo del carbonio in un contesto nuovamente produttivo quale è l’agroecosistema (suoli agricoli).

In natura, la trasformazione della sostanza organica viene controllata da una serie di meccanismi che fanno parte di un complesso sistema in equilibrio; in un processo di compostaggio la tipologia (aerobica/anaerobica) e la velocità di trasformazione della sostanza organica devono essere controllati adottando una serie di accorgimenti tecnologici quali l’areazione forzata, il rivoltamento e la bagnatura dei cumuli.

Obiettivi principali di un processo di compostaggio sono:

1) decomporre la sostanza organica potenzialmente fermentescibile dei rifiuti in un prodotto stabile;

2) eradicare dai rifiuti organici i microrganismi patogeni per l’uomo, gli animali e le piante;

3) ridurre o eliminare i fattori responsabili di effetti fitotossici;

4) trasformare la sostanza organica in composti umosimili.

1. Il processo di compostaggio

Il processo di compostaggio evolve essenzialmente attraverso due fasi: la fase attiva o termofìla (ACT - Active Composting Time) e la fase di maturazione o di cura (CP - Curing Phase). Durante la fase attiva ha luogo prevalentemente la demolizione delle molecole organiche più facilmente degradabili (zuccheri, acidi organici, amminoacidi, ecc). Questo comporta un notevole consumo di ossigeno e la produzione di calore che provoca l’innalzamento della temperatura della massa sino a valori che oscillano tra 50-70°C. Le condizioni termofile, che persistono per tempi più o meno prolungati, assicurano l’eradicazione degli agenti patogeni per l’uomo e gli animali e la devitalizzazione dei semi delle erbe infestanti eventualmente presenti. La fase termofila del processo di compostaggio, della durata di circa 30 giorni, viene condotta all’interno di ambienti confinati dotati di sistemi di areazione forzata e generalmente di sistemi di captazione e depurazione delle arie esauste.

Durante la fase di cura vengono degradati i composti organici più resistenti e parte della sostanza organica viene riorganizzata a formare composti umosimili. In questa fase la temperatura si abbassa raggiungendo valori inferiori a 40°C data la ridotta velocità delle reazioni biochimiche coinvolte. La fase di cura ha una durata media di 60 giorni e può essere condotta in aie aperte purché fornite di basi cementate, sistemi di intercettazione del percolato e sistemi di aerazione delle masse. Nel complesso il processo ha una durata minima di 90 giorni come stabilito dal DM 27/03/1998.

I microrganismi impegnati sono prevalentemente batteri aerobi nel corso della fase termofila, mentre nella fase di cura prevale l’azione di attinomiceti, funghi, protozoi, alghe, meso- e macrorganismi.

I fattori che regolano la degradazione della sostanza organica nel corso del compostaggio sono:

i) disponibilità di ossigeno, ii) temperatura, iii) umidità, iv) disponibilità di nutrienti, v) pH. Ciascuno di questi è un fattore limitante l’evoluzione del processo e viene regolarmente monitorato negli impianti di compostaggio al fine creare e/o ripristinare le condizioni ottimali allo sviluppo e all’attività dei microrganismi. Gli interventi possibili per garantire il corretto svolgimento del processo sono i seguenti: i) miscelazione di matrici umide e matrici strutturanti per la regolazione dalla porosità della massa e del rapporto C/N (carbonio/azoto); ii) aerazione forzata; iii) rivoltamento dei cumuli; iv) bagnatura dei cumuli.

Anche se il compost è un fertilizzante organico ricco in composti umosimili, il compostaggio non è un processo specificamente finalizzato alla produzione di humus. Esso ha, infatti, come obiettivo principale quello di produrre sostanza organica parzialmente organizzata, stabile e priva di effetti fitotossici. Se condotto correttamente, la sostanza organica si degrada velocemente e, una volta incorporata nel suolo, continua a trasformarsi diventando infine humus.

Figura 1: schema di flusso del processo di compostaggio

2. Assetto normativo

Da un punto di vista normativo, il compostaggio è una tecnica di gestione dei rifiuti che rientra nella categoria del recupero di materia. In Italia il quadro normativo di riferimento per la gestione dei rifiuti subisce un profondo cambiamento con la pubblicazione del D.Lgs. 5/2/97, n. 22 (c.d. Decreto Ronchi) e successive modifiche ed integrazioni. Il Decreto Ronchi ha imposto un nuovo approccio al problema della raccolta, gestione e riutilizzo dei rifiuti, ivi compresi i rifiuti solidi urbani ed in particolare la loro frazione organica umida

Imponendo per le diverse tipologie di rifiuto strategie di riutilizzo, riciclaggio e recupero di materia, il D.Lgs. 22/97 ha di fatto incentivato le raccolte differenziate. L’obiettivo era il raggiungimento di una soglia minima pari al 35% della produzione totale di rifiuti solidi urbani (RSU) entro 6 anni dall’entrata in vigore del decreto. Per il raggiungimento di tale soglia sono stati attivati diversi circuiti delle raccolte differenziate tra cui quello della frazione umida dei rifiuti domestici che, in miscela con altre biomasse di scarto, viene generalmente recuperata e valorizzata attraverso il processo di compostaggio. Nelle figure 2 e 3 si riportano rispettivamente l’andamento della raccolta differenziata dei rifiuti per il Nord, il Centro ed il Sud Italia nel periodo 2000-2004 ed il quantitativo di frazione umida e verde raccolta rispetto ai valori complessivi di raccolta differenziata.

Figura 2: Raccolta differenziata dei rifiuti (%) nel periodo 2000-2004

Fonte APAT

Figura 3: Raccolta differenziata della frazione umida e del verde nel periodo 2000-2004

Fonte APAT

In parallelo all’attivazione delle raccolte differenziate si è assistito all’aumento delle quantità di rifiuti organici trattati negli impianti di compostaggio (figura 4), del numero di impianti e della conseguente produzione di compost. Il rapporto rifiuti 2005 (APAT) riporta, per il periodo 2000-2004, un incremento dei quantitativi di rifiuti trattati presso gli impianti di compostaggio italiani pari al 40,5%. Più precisamente nel 2004 sono state trattate 2,67 milioni di tonnellate di rifiuti organici in 251 impianti di compostaggio con una produzione stimata di ammendanti compostati pari a 518.526 tonnellate di cui 90.487 t sono costituite da ammendante compostato verde (ACV), 408.813 t da ammendante compostato misto (ACM) e 80.487 da altre tipologie tra cui l’ammendante torboso composto.

Figura 4: quantitativo di rifiuti trattati negli impianti di compostaggio; periodo 1999-2004

Fonte APAT

La frazione organica dei rifiuti urbani da raccolta differenziata costituisce circa il 39% dei rifiuti trattati, infatti essa viene processata principalmente in miscela con residui lignocellulosici (34%) ed in alcuni casi con fanghi di depurazione civile e agroindustriale o altre tipologie di biomasse (figura 5 e 6).

Figura 5: Tipologie di rifiuti trattati presso gli impianti di compostaggio nel periodo 1999-2004

Fonte APAT

Figura 6: Tipologie di rifiuti trattati presso gli impianti di compostaggio; anno 2004

Fonte APAT

Il prodotto del processo di compostaggio, il compost, è un fertilizzante e per essere commercializzato deve possedere le caratteristiche indicate nell’Allegato 2 del Decreto Legislativo 29 aprile 2006, n.217: Revisione della disciplina in materia di fertilizzanti (decreto che ha sostituito la Legge n. 748/84).

Secondo il D.Lgs. 217/06 il compost è un ammendante organico ossia un “ materiale da aggiungere al suolo in situ principalmente per conservarne o migliorarne le caratteristiche fisiche e/o chimiche e/o l’attività biologica…”.

Un ammendante organico è un prodotto capace di esercitare nel suolo tutte le azioni sopra citate per effetto della sostanza organica umificata in esso contenuta. Infatti, essendo il titolo in elementi nutritivi relativamente ridotto può essere impiegato in pieno campo in dosi massicce rispetto ad un concime, tali da incidere significativamente sulla dotazione organica del suolo. È interessante notare che alla categoria degli ammendanti appartengono oltre agli ammendanti compostati, le torbe, i letami e loro derivati

Di seguito si riportano (tabella 1) le tipologie di ammendanti compostati previsti dal D.Lgs. 217/06 e le matrici utilizzabili per la loro produzione. In tabella 2 si riportano i parametri analitici ed i relativi limiti di accettabilità previsti per i diversi ammendanti compostati.

Tabella 1: tipologie di ammendanti compostati come stabilito dal D.Lgs 217/06

Denominazione del tipo	Metodo di preparazione e componenti essenziali
Ammendante compostato verde	Prodotto ottenuto attraverso un processo di trasformazione e stabilizzazione controllata di rifiuti organici che possono essere costituiti da scarti di manutenzione del verde ornamentale, residui delle colture, altri rifiuti di origine vegetale con esclusione di alghe e altre piante marine
Ammendante compostato misto	Prodotto ottenuto attraverso un processo di trasformazione e stabilizzazione controllata di rifiuti organici che possono essere costituiti dalla frazione organica degli RSU* proveniente da raccolta differenziata, da rifiuti di origine animale compresi i liquami zootecnici, da rifiuti di attività agroindustriali e da lavorazione del legno e del tessile naturale non trattati, da reflui e fanghi, nonché dalle matrici previste per l’ammendante compostato verde.
Ammendante torboso composto	Prodotto ottenuto per miscela di torba con ammendante compostato verde e/o misto.

*RSU: rifiuti solidi urbani

Tabella 2: D.Lgs 217/06 Limiti imposti per gli ammendanti compostati.

Parametro	Unità di misura	Ammendante compostato misto*	Ammendante compostato verde	Ammendante torboso composto
Materiale plastico con Æ £ 3,33 mm	% ss	£ 0,45	£ 0,45	£ 0,45
Materiale plastico con 3,33 > Æ < 10 mm	% ss	£ 0,05	£ 0,05	£ 0,05
Altri materiali inerti con Æ £ 3,33 mm	% ss	£ 0,9	£ 0,9	£ 0,9
Altri materiali inerti con 3,33 > Æ < 10 mm	% ss	£ 0,1	£ 0,1	£ 0,1
Materiali plastici e inerti con Æ > 10 mm	% ss	assenti	assenti	Assenti
Umidità	% tq	£ 50	£ 50	Nd
Reazione	pH	6 – 8,5	6 – 8,5	Nd
Carbonio organico totale	% ss	³ 25	³ 30	³ 30
Acidi umici + Acidi fulvici	% ss	³ 7	³ 2,5	³ 7
Rapporto C/N	/	£ 25	£ 50	£ 50
Azoto organico	% dell’Azoto totale	³ 80	³ 80	³ 80
Fosforo totale (P₂O₅)	% ss	titolo dichiarabile	titolo dichiarabile	titolo dichiarabile
Potassio totale (K₂O)	% ss	titolo dichiarabile	titolo dichiarabile	titolo dichiarabile
Salinità	meq/100 g ss	Valore da dichiarare	Valore da dichiarare	Valore da dichiarare
Rame totale	mg/kg ss	£ 150	£ 150	£ 150
Zinco totale	mg/kg ss	£ 500	£ 500	£ 500
Piombo totale	mg/kg ss	£ 140	£ 140	£ 140
Cadmio totale	mg/kg ss	£ 1,5	£ 1,5	£ 1,5
Nichel totale	mg/kg ss	£ 100	£ 100	£ 100
Mercurio totale	mg/kg ss	£ 1,5	£ 1,5	£ 1,5
Cromo esavalente totale	mg/kg ss	£ 0,5	£ 0,5	£ 0,5
Torba	%	/	/	³50
Salmonelle	n./25 g tq (dopo rivivificazione)	assenti	assenti	Assenti
Enterobacteriacee totali*	UFC / g	£ 1,0 x 10²	£ 1,0 x 10²	£ 1,0 x 10²
Streptococchi fecali	MPN / g	£ 1,0 x 10³	£ 1,0 x 10³	£ 1,0 x 10³
Nematodi	n./50 g tq	assenti	assenti	Assenti
Trematodi	n./50 g tq	assenti	assenti	Assenti
Cestodi	n./50 g tq	assenti	assenti	Assenti

* per l’ammendante compostato misto è ammesso l’uso di fanghi di depurazione civili che rispettino le prescrizioni imposte dal D.Lgs 99/92 in qantità non seriore al 35% (P/P) nella miscela iniziale. I fanghi di depurazione delle industrie alimentari possono essere impiegati in misura non superiore al 50% nella preparazione della miscela iniziale.

3. L’impiego del compost

Le possibilità di impiego del compost sono diverse e dipendono in parte dalle caratteristiche analitiche del prodotto, in parte dalle esigenze di mercato. Secondo un’indagine del CIC (Consorzio Italiano Compostatori) tutto il compost attualmente prodotto in Italia viene collocato nei seguenti settori:

§ florovivaismo, per la produzione di terricci e substrati di coltivazione in miscela con torbe o altri materiali;

§ hobbistica privata;

§ agricoltura di pieno campo.

Da un punto di vista analitico il compost presenta caratteristiche intermedie tra il letame e la torba (tabella 3)

Tabella 3: valori analitici medi dei diversi ammendanti

Parametro	Unità di misra	Letame	ACM	ACV	Torba
Umidità	%stq	65-80	40-55	40-55	40-50
Azoto (N)	%ss	2,2	1,8	1,1	0,9
Fosforo (P₂O₅₎	%ss	1,9	1,38	0,47	0,09
Potassio (K₂O)	%ss	1,7	1,3	0,4	0,08
Carbonio (TOC)	%ss	35	25	22	40
Reazione (pH)		8,3	8,2	7,8	5,6
Conducibilità (CES)	mS cm^-1	2560	3730	980	440
Solidi volatili (SV)	%ss	55	49,5	43,6	83,8
Capacità di scambio cationico (CSC)	meq L^-1	/	173,5	236,7	148
Densità apparente	g cm³	/	0,4	0,35	0,6-0,1
Porosità	% v/v	/	81,3	82,3	>96

Fonte CIC

Dall’analisi dei dati riportati in tabella 3 si può dedurre che:

da un punto di vista nutrizionale (dotazione in N, P, K) l’ACM ed il letame sostanzialmente si equivalgono;
rispetto alla torba i compost, in particolare l’ACM, ed il letame presentano valori di pH e conducibilità (CES) più elevati;
il contenuto in sostanza organica (SV) assume valori molto simili nel letame e nell’ACM, è leggermente inferiore nell’ACV e raggiunge valori molto elevati nella torba.
la densità apparente e la porosità assumono valori simili nei due ammendanti compostati.

Nella preparazione di substrati colturali e terricci per il florovivaismo, o comunque in tutti i casi in cui l’ammendante entra in contatto diretto con le radici delle piante, tra i compost è da preferire l’ACV dati i più bassi valori di pH e CES. In ogni caso, un substrato di coltivazione generalmente deriva dalla miscelazione di torba e compost per correggere i valori di pH, CES e porosità di entrambe le matrici. I rapporti di miscelazione dipendono dalle esigenze specifiche delle piante ed in un terriccio universale generalmente si utilizza dal 30 al 50% di compost.

In pieno campo, il compost è utilizzato come ammendante organico con la funzione specifica di aumentare o reintegrare la dotazione di sostanza organica del suolo e quindi la sua fertilità chimica fisica e biologica. Esso deve svolgere le funzioni che un tempo svolgeva il letame, materiale oramai di difficile reperimento. Tra gli ammendanti compostati quello che più si avvicina al letame da un punto di vista analitico è l’ACM che, insieme alla sostanza organica, apporta discrete quantità di elementi nutritivi. In questo caso il pH e la conducibilità non devono preoccupare poiché l’ammendante viene diluito nel suolo che provvede alla eventuale correzione. Nei terreni ammendati il fabbisogno in elementi nutritivi della pianta viene in parte soddisfatto dalla sostanza organica che, mineralizzandosi cede non solo azoto, fosforo e potassio ma anche micro e meso elementi. Poiché, però, la mineralizzazione è graduale (circa 2% annuo in clima mediterraneo) la concimazione minerale non può essere trascurata e deve essere valutata in termini di integrazione rispetto all’ammendamento.

Le dosi di impiego di compost in pieno campo dipendono dalla dotazione in sostanza organica del suolo, dalla natura del suolo e dal tipo di coltura (erbacea, arborea).

Su colture erbacee (cereali, foraggiere, piante industriali), il compost deve essere distribuito in corrispondenza delle lavorazioni principali del terreno (es. aratura). In media la dose impiegata può variare tra 20 e 35 t/ha, secondo il contenuto di sostanza organica ed il grado di mineralizzazione del suolo.

Su colture arboree (vite, olivo e alberi da frutto) il compost può essere utilizzato sia in pre-impianto che in copertura (fertilizzazioni interfilare). Nel primo caso si utilizzano 30-40 t/ha di compost che vengono interrate nei primi 20-40 cm di suolo durante le operazioni di scasso o aratura profonda; nel secondo caso 10-20 t/ha vengono interrati nei primi 10 cm di suolo con lavorazioni superficiali esclusivamente nell’interfila. Infine in arboricoltura come nell’orticoltura specializzata, il compost può essere distribuito sulle file in strati di 3-5 cm ed utilizzato come mezzo pacciamante.

4. Il compost e l’ambiente

La valenza ambientale del compost è duplice:

Il compostaggio come tecnica di recupero di materia consente l’intercettazione di una buona parte della frazione biodegradabile dei rifiuti civili ed agro-industriali che in questo modo vengono sottratti allo smaltimento in discarica o all’incenerimento;
L’impiego del compost in agricoltura restituisce sostanza organica ai terreni agricoli prevenendone il rischio di desertificazione.

Il compostaggio è un processo di tipo conservativo e consente di fissare nella sostanza organica grandi quantità di carbonio che viene sottratto alle emissioni in atmosfera in forma di CO₂.

Nel terreno la sostanza organica è naturalmente soggetta a processi di mineralizzazione che si concludono con la liberazione di elementi minerali, utili alla nutrizione delle colture, anidride carbonica ed acqua, ma i ritmi di mineralizzazione sono generalmente contenuti (2% annuo nei climi temperati) per cui la cessione di CO₂ in atmosfera risulta protratta nel tempo.

Secondo l’Istituto Superiore della Nutrizione delle Piante, se riuscissimo a incorporare nei suoli italiani un quantitativo di ammendanti organici tale da produrre un incremento dello 0,15% di sostanza organica, fisseremmo una quantità di CO₂ pari a quella emessa in un anno dall’intero territorio nazionale.

Nei suoli coltivati il processo di mineralizzazione è accelerato dalle comuni pratiche di coltivazione quali: lavorazioni, irrigazioni e concimazioni minerali che, insieme all’asportazione di gran parte delle biomasse vegetali, provocano il rapido depauperamento del contenuto in sostanza organica. Se infatti, da un lato, la concimazione chimica ha permesso un notevole incremento delle rese delle colture negli ultimi decenni, dall’altro sembra che possa promuovere la degradazione della sostanza organica del suolo accelerandone i naturali processi di decomposizione.

Nell’agricoltura tradizionale, oltre ad un minore impatto delle pratiche agricole sul suolo, l’equilibrio della sostanza organica era garantito dalla pratica della letamazione. Oggi, la specializzazione delle aziende agricole con conseguente separazione delle attività di coltivazione dalle attività zootecniche e la tendenza alla sostituzione, negli allevamenti, delle lettiere con grigliati o pavimenti solidi, hanno portato da un lato alla carenza di disponibilità di sostanza organica per i terreni coltivati; dall’altro a seri problemi di gestione delle deiezioni zootecniche (liquami).

Come conseguenza di ciò, in questi ultimi decenni si è assistito ad un crescente impoverimento della componente organica dei suoli, che oggi, in molti casi sfiorano valori di desertificazione (secondo i dati delle Nazioni Unite il 5,5% del territorio italiano è a rischio desertificazione).

Perché è così importante l’azione della sostanza organica nei suoli?

Come già detto in precedenza essa interviene nel miglioramento della fertilità chimica, fisica e biologica poiché è in grado di svolgere una serie complessa di azioni interconnesse tra loro che presentano effetti ben individuabili sul suolo e sulle colture. Tra di essi possiamo ricordare i più importanti:

§ aumento della capacità di scambio cationico: ossia della quantità di elementi della nutrizione delle piante trattenuti sulle particelle di terreno e ceduti solo quando la pianta ne manifesta la necessità. Questa proprietà consente anche di sottratte elementi in forma ionica a fenomeni di lisciviazione (responsabili dell’inquinamento delle acque di falda) e a fenomeni di insolubilizzazione che in alcuni casi rendono vane le concimazioni minerali (es. il fosforo);

aumento della disponibilità di microelementi attraverso la riduzione della capacità di fissazione che si verifica ad elevati valori di pH;
formazione di complessi metallo- organici con conseguente immobilizzazione di metalli pesanti;
aumento del potere tampone del terreno ossia della capacita di correggere variazioni di pH;
miglioramento dello stato strutturale del terreno grazie all’azione legante tra le particelle minerali. Questa azione consente il miglioramento della lavorabilità, della capacità di trattenere acqua, della porosità per l’aria, della capacità di drenaggio ecc.;
aumento dell’attività biologica e della biodiversità del terreno in quanto fonte di nutrimento per lo sviluppo dell’Edafon (fauna e flora terricola);
aumento della resistenza delle piante ad attacchi patogeni (in prevalenza patologie radicali e del colletto);
aumento dello sviluppo dell’apparato radicale grazie ad azioni ormonosimili;
valorizzazione delle concimazioni minerali sia per effetto della sottrazione dei concimi chimici al dilavamento (azoto), sia per la per sottrazione a fenomeni di insolubilizzazione (fosforo) mediante formazione di complessi organo-minerali.

Da quanto detto risulta chiara l’importanza della sostanza organica nei suoli coltivati come altrettanto chiaro e quantomai urgente mi sembra l’opportunità di impiego di biomasse stabilizzate per il suo reintegro su terreni agricoli.

Flora Erriquens

Agronomo

Dottore di ricerca in Produttività e Sostenibilità Ambientale in Agricoltura

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Collane

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Il compost: una risorsa per l'agricoltura, un mezzo di difesa dell'ambiente

1. Il processo di compostaggio

2. Assetto normativo

3. L’impiego del compost

4. Il compost e l’ambiente

Bibliografia