Accrescimento ipogeo ed epigeo di Arundo donax L. in ambienti marginali del Sud Italia

1 INTRODUZIONE 
Attualmente i cambiamenti climatici destano non poche preoccupazioni: le continue 
emissioni dei gas serra (GHG) da parte dell’uomo, contribuiscono all’aumento del 
Greenhouse Effect (Effetto Serra) che genera il cosiddetto “Global Warming” 
(Riscaldamento Globale), determinando l’aumento della temperatura di tutte le componenti 
del sistema climatico (aria, acqua e suolo) e generando cambiamenti climatici irreversibili 
che si riflettono su interi ecosistemi e sull’uomo stesso (IPCC, 2014). Dal rapporto 
dell’IPCC (2013), nel periodo 1880-2012, i dati combinati della temperatura superficiale 
media globale di terra e oceano, mostrano un riscaldamento pari a 0.85 °C che segue di 
pari passo l’incremento osservato delle emissioni dei gas antropogenici (GHG).  
Le concentrazioni atmosferiche dei gas serra, anidride carbonica (CO2), metano (CH4) e 
protossido di azoto (N2O), sono tutte aumentate dal 1750 e nel 2011 le concentrazioni di 
questi GHG erano rispettivamente di 391 ppm, 1803 ppb, e 324 ppb, e superavano i livelli 
pre-industriali di circa il 40%, 150%, e 20% (IPCC, 2013).   
Nel 2010, il totale di emissioni di CO2-eq è stato pari a 49 GtCO2-eq con una ripartizione 
di inquinamento che vede l’AFOLU (Agriculture, Forestry and Other Land Use), che 
considera emissioni di CO2 da incendi boschivi e decomposizione della sostanza organica, 
al secondo posto come emissioni dirette, pari al 24% delle emissioni totali (Figura 1).  
 
Figura 1: ripartizione in termini percentuali del peso dei vari settori riguardanti le emissioni dei Gas 
Serra, relativi all’anno 2010 (fonte: IPCC, 2014). 
L'aumento delle temperature ha determinato lo scioglimento dei ghiacciai, in particolare, 
dei ghiacciai perenni dell'Antartide e della Groenlandia. Secondo i dati forniti dall'IPCC 
2007 che ammettono una probabilità di errore pari al 10%, tra il 1971 e il 2009 ogni anno 
si sarebbe verificata una riduzione dei ghiacciai di 226 miliardi di tonnellate (t). Tale 
valore medio sale a 275 miliardi se si considera solamente il periodo 1993-2009, rendendo 
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evidente il fatto che questo fenomeno sta peggiorando. A causa dello scioglimento dei 
ghiacci e della dilatazione termica dell'acqua, tra il 1901 e il 2010 i livelli dei mari sono 
aumentati di 1.7 mm ogni anno, ciò vuol dire quasi 18 centimetri in più. Questo 
incremento annuo del livello dei mari sale a quota 3.2 mm se si considera solamente il 
periodo 1993-2010. Secondo le stime effettuate dall'IPCC nel 2007, entro la fine del secolo 
il livello dei mari potrebbe innalzarsi di 59 centimetri (Consiglio, 2014).  
Altro fenomeno legato al Global Warming, è l’aumento della probabilità di eventi estremi. 
Si tratta di linee temporalesche molto intense (eventi di breve durata e forte intensità) che 
producono ingenti quantitativi di precipitazioni o di neve, in inverno, generando una 
diminuzione della temperatura di parecchi gradi centigradi in poche ore; al contrario 
invece, in estate, persistono una diminuzione sensibile delle precipitazioni medie e in 
contemporanea lunghi periodi siccitosi.  
L’aumento di piogge intense e di breve durata è strettamente correlato all’aumento della 
temperatura terrestre: infatti un pianeta più “caldo” è potenzialmente più “umido” dal 
momento che il vapore acqueo che può stare in un’atmosfera calda, prima che arrivi a 
saturazione, è molto maggiore di quello che può esistere in una atmosfera fredda (la 
pressione del vapore saturo cresce con la temperatura, come noto dalla termodinamica).  
Attualmente, in Italia, emerge una sensibile e significativa diminuzione del numero totale 
di precipitazioni, mediamente del 12 %, dal 1880 al 2013 (Cacciamani, 2013), con un 
aumento di eventi difformi per quanto concerne quelli di alta e bassa intensità, con 
l’aumento dei primi e la diminuzione dei secondi (Nanni et al, 2007).  
Le colture da biomassa rappresentano una valida alternativa ai combustibili fossili, 
permettendo di ricavare energia e mitigare i cambiamenti climatici: infatti l’utilizzazione 
delle biomasse per fini energetici non contribuisce ad aumentare l’effetto serra, poiché 
l’anidride carbonica (CO
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) che viene rilasciata durante il processo di conversione 
energetica, è equivalente a quella assorbita durante la crescita della biomassa stessa. 
Quindi se le biomasse consumate, sono rimpiazzate con altre, non vi è alcun contributo 
netto all’aumento del livello di CO
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 in atmosfera.  
Ciò è possibile grazie a due processi che le colture da biomassa svolgono sia in maniera 
diretta che indiretta. Nel primo caso parliamo della fotosintesi clorofilliana. Mediante tale 
processo, le piante assorbono anidride carbonica e acqua, le quali sono trasformate, 
attraverso l’apporto dell’energia solare e degli elementi nutritivi, in materiale organico 
utile alla crescita delle piante. In questo modo sono fissate circa 2 x 10 
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 t di C all’anno, 
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con un contenuto energetico equivalente a 70 miliardi di tep (tonnellate equivalenti 
petrolio), circa 10 volte l’attuale fabbisogno energetico mondiale (Bartoletti, 2012).   
L’alternativa ai combustibili è valida, nel momento in cui, le emissioni di CO
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 per la 
produzione delle colture da biomassa, non siano consistenti. Ad esempio è opinione 
comune, che la produzione di biocarburanti (bioetanolo convenzionale o di prima 
generazione) da colture oleaginose (colza, palma da olio) e colture zuccherine 
(barbabietola da zucchero) abbia un impatto di CO
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 atmosferico neutrale. Infatti secondo 
alcuni sostenitori, bruciarli significherebbe semplicemente emettere nell’atmosfera 
l’anidride carbonica che le piante hanno assorbito dall’atmosfera durante il loro ciclo 
vitale. Ciò è falso, in quanto i bilanci energetici ed i risparmi di carbonio (C) non sono 
positivi, poiché s’ignorano, forse volutamente, le emissioni di CO
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 ed i costi energetici 
relativi alla semina, alle fertilizzazioni, ai trattamenti, alla mietitura, alla trebbiatura, al 
trasporto, alla conservazione, alla trasformazione, alla raffinazione, alla distillazione, ed 
alle infrastrutture.  
I bilanci diventano ancora più negativi se i biocarburanti o la materia prima per produrli 
devono essere trasportati da un paese all’altro (Perrino, 2007) 
La soluzione potrebbe essere l’utilizzo di bioetanolo di seconda generazione, ottenuto da 
scarti e colture da biomassa no-food (A. donax, M x gigantheus ecc), separando i 
componenti fermentabili della parete cellulare, quali l’emicellulosa e la cellulosa, dalla 
lignina, attraverso il processo di pretrattamento che può essere acido o acquoso (steam 
explosion) e idrolizzandoli per ottenere zuccheri semplici (Marrone e Arioli, 2009). 
Attualmente l’idrolizzazione enzimatica, risulta essere ancora troppo esosa a causa 
dell’alto costo delle cellulasi coinvolte, gli enzimi adibiti a tale operazione. Infatti quelli 
più utilizzati (derivanti dall’attività fungina), oltre ad essere brevettati (e questo già ne 
motiva l’elevato costo), hanno sia una bassa velocità di reazione che un’elevata instabilità. 
Infatti il glucosio (prodotto di reazione) può inibire l’attività cellulasica, in particolar modo 
la β-glucosidasi, rallentando la velocità di trasformazione del cellobiosio (prodotto 
intermedio) in glucosio stesso (Ricci et al, 2001). Questo accade laddove l’idrolisi 
enzimatica e la fermentazione avvengono separatamente (SHF, Separate Hydrolysis and 
Fermentation). Invece effettuando simultaneamente le due reazioni, la produttività del 
processo tende ad aumentare, poiché il glucosio viene, convertito dal microrganismo 
interessato (di solito del genere Saccharomyces), continuamente in etanolo (SSF, 
Simultaneous Saccharification and Fermentation,)  Come alternativa, un gruppo di 
scienziati danesi, ha individuato un acido denominato HSO3H, ricavato dalla lolla riso, che 
corrisponde al cascame derivante dalla “sbramatura” del risone, il riso grezzo dopo la 
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trebbiatura. Dalla sua combustione si ricava una grande quantità di ceneri che, contenendo 
un’alta percentuale di silicato ed unendola all’acido clorosolfonico, si ottiene la 
molecola HSO3H. Questo acido, proprio come farebbero le cellulasi utilizzate 
dall’industria dei biocarburanti, degrada la cellulosa della biomassa trasformandola in 
zuccheri semplici (glucosio). Da essi si ricava poi il bioetanolo, impiegato come 
combustibile (University of Southern Denmark, 2014). L’acido HSO3H, economico, 
riutilizzabile e non brevettabile, è pertanto disponibile su larga scala, così come la 
cellulosa. La produzione di bioetanolo si appresta in tal modo a diventare più conveniente 
ed ecologica. 
Inoltre, il processo di conversione del bioetanolo di seconda generazione, consente di 
utilizzare una frazione maggiore della biomassa prodotta o addirittura l’intera pianta, cosa 
che si traduce immediatamente in bilanci energetici ed ambientali molto più vantaggiosi 
rispetto a quelli dei biocarburanti convenzionali e derivanti da colture oleaginose e 
zuccherine. 
Invece, in maniera indiretta, le colture da biomassa favoriscono l’accumulo di CO
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all’interno del suolo sottoforma di sostanza organica (carbonio organico): infatti tutta la 
biomassa morta si decompone ad opera di funghi e batteri fino a trasformarsi nel prodotto 
ultimo che è l’humus. La sostanza organica nel suolo rappresenta la principale riserva 
terrestre di carbonio (C) con 1500 miliardi di t, mentre nell’atmosfera sono presenti circa 
720 miliardi di t sotto forma di CO
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 e solo 560 miliardi di t si trovano nella biomassa 
vegetale (Celi, 2003).  
Per accumulare C organico nel suolo, sono più efficienti le colture poliennali in quanto 
richiedono minori lavorazioni del terreno che sono il principale fattore di degradazione 
della sostanza organica e delle conseguenti perdite di C dal suolo (Fagnano e Quaglietta, 
2009) 
Da Sarkhot et al, (2014) è riportato l’impatto sul pool di C nel suolo, a seguito della 
presenza dell’Arundo donax L. negli ultimi 40 anni e del Cynodon dactylon L. negli ultimi 
30 anni, in un sito sperimentale a Quemado in Texas. Quindi sono state valutate tutte le 
frazioni di C ossia, il Carbonio Totale (TCc), Il Carbonio disponibile nel Suolo (estratto 
con acqua calda HCc), Il Carbonio Organico (OCc) e il Carbonio Inorganico (ICc), per poi, 
stimarle in orizzonti di suolo (ogni 10 cm) tra i 0 e i 50 cm. Per ognuno di essi, laddove era 
presente l’A. donax qualsiasi tipo di C nel suolo era maggiore rispetto a suoli in cui era 
presente il C. dactylon. 
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