Valore agronomico ed effetti ambientali del compost da digestato

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1. Introduzione 
1.1 La sostanza organica 
La sostanza organica viene definita come una miscela di composti derivanti da residui 
vegetali e animali e i resti della decomposizione dei componenti delle loro cellule, radici e 
cellule microbiche, pedofauna morta e le sue escrezioni. Questa serie di residui organici sono 
in continua trasformazione ad opera di fattori biotici ed abiotici (Piccolo, 1996). La 
composizione della frazione organica è molto eterogenea ed è quindi possibile individuare, 
a livello teorico, quattro diverse classi costituenti anche se determinare una classe 
distinguendola da un’altra è complicato poiché i processi di degradazione avvengono in 
modo continuo e quindi il passaggio da una categoria all’altra non è netto: 
1. biomasse vegetali, animali e microbiche (organismi viventi): 5%; 
2. sostanza organica di apporto recente (tessuti animali e vegetali e cellule microbiche non 
ancora decomposte od in fase più o meno avanzata di demolizione delle strutture 
cellulari): 10%; 
3. sostanza organica parzialmente trasformata (prodotti derivanti dalla degradazione dei 
residui organici, costituita da monomeri, oligomeri e polimeri): 10%; 
4. sostanze umiche, prodotte dai processi di idrolisi, ossidazione e polimerizzazione e 
costituenti neoformati dagli organismi del terreno: 75% (Landi et al., 2000). 
L’evoluzione della sostanza organica e quindi la sua quantità dipende dagli apporti dei 
residui organici tra i quali si annoverano quelli delle colture e dai successivi processi di 
degradazione di mineralizzazione e umificazione, oltre che da fattori esterni quali il 
clima e le caratteristiche del suolo, la temperatura e la disponibilità di acqua. La somma 
di questi elementi determinano la composizione della microflora, della micro e 
mesofauna andando ad agire non solo sulla quantità ma anche sulla qualità della sostanza 
organica. 
1.1.1  Formazione 
Nel suolo coesistono due processi contrapposti che danno origine da un lato al rilascio di 
carbonio (C), che è il principale elemento costitutivo della sostanza organica, e di altri
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elementi minerali (tipo distruttivo: mineralizzazione) e dall’altro all’accumulo e la 
stabilizzazione di C nel suolo (tipo costruttivo: umificazione).  
Mineralizzazione primaria: il processo parte dagli elementi solubili che vengono trasportati 
nel suolo per dilavamento, e dai residui che sono, invece, incorporati nel suolo dai processi 
di bioturbazione effettuati dagli animali. Gli zuccheri semplici, gli amminoacidi, gli acidi 
organici, alcune proteine e molti polisaccaridi vengono completamente utilizzati entro poche 
ore o pochi giorni. La degradazione della cellulosa e di altri polisaccaridi può continuare per 
molte settimane, mentre le lignine e le cere sono caratterizzate da tassi di degradazione che 
possono richiedere da mesi ad anni. La mineralizzazione quindi è l’insieme dei processi 
demolitivi/distruttivi operati nel suolo dai microrganismi che degradano la sostanza organica 
con la produzione di molecole minerali, alcune delle quali gassose, nel caso in cui la 
mineralizzazione avvenga in condizioni di aerobiosi si ha ossidazione completa con 
formazione di CO2, H2O, N2, NO3
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; in anaerobiosi prevalgono, invece, processi riduttivi con 
formazione di CH4, NH3, H2S, PH3.  
Umificazione: è la trasformazione dei residui organici in molecole umiche grazie a processi 
complessi legati all’azione di microrganismi della sfera biota (lombrichi, insetti, batteri, 
funghi, attinomiceti e protozoi) e l’insieme degli elementi non viventi dell’ecosistema 
(fattori climatici, rocce, acqua, aria ecc.). La decomposizione dei residui porta alla 
formazione di macromolecole con struttura sempre più diversa da quella di origine: acidi 
fulvici, umici e umina (dette sostanze umiche). 
A questi due processi si aggiunge la mineralizzazione secondaria che è il passaggio 
successivo alla umificazione durante il quale le sostanze umiche vengono a loro volta 
degradate e trasformate in nutrienti minerali, a differenza della mineralizzazione primaria è 
un processo lento in quanto l’humus oppone molta resistenza alla degradazione chimica e 
biologica. 
La presenza di sostanza organica in un ecosistema e soprattutto in quelli agrari è 
fondamentale. Un fattore chiave per mantenere nel suolo questo elemento è garantirne una 
maggior stabilità, che può essere determinata da diversi elementi: 
● sostanza organica fresca e non protetta formata dall’insieme del materiale organico di 
apporto recente o non recente ma poco degradato;
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● sostanza organica di aggregazione che provvede ai processi di aggregazione delle 
particelle di suolo determinando l’aumento della fertilità fisica (formazione di pori); la 
sostanza organica di aggregazione è a sua volta protetta fisicamente negli aggregati dai 
processi di mineralizzazione;   
● sostanza organica stabile, cioè stabilmente legata ai minerali del suolo a cui si deve 
effettivamente l’aumento progressivo del quantitativo totale dello stock di C organico 
nel suolo (Moretti et al., 2013). 
 
1.1.2  Proprietà 
Pur rappresentando solo una piccola parte percentuale del suolo (generalmente tra 1 e 5%) 
la sostanza organica ne controlla molte proprietà chimiche, fisiche e biologiche risultando il 
costituente più importante e l’indicatore chiave del suo stato di qualità. Inoltre il suolo è uno 
dei serbatoi principali di carbonio del pianeta ma anche il più influenzabile dall’uomo, e il 
mantenimento della sostanza organica in esso risulta essere un fattore fondamentale per quel 
che riguarda gli aspetti agronomici, ambientali ma anche economici.  
1. Azione sulle proprietà fisiche: la sostanza organica agisce da cementante nella 
formazione degli aggregati con la componente minerale del suolo; inoltre, grazie ad essa 
l’azione della pioggia sui grumi è meno depauperante, la vulnerabilità all’erosione infatti 
è legata alla stabilità degli aggregati. Se non sono resistenti si rompono facilmente in 
particelle di suolo e piccoli aggregati, durante gli eventi piovosi. Questi andranno a 
formare la crosta superficiale determinando un aumento di runoff e trasporto di particelle 
(Le Bissonais, 1996). Viceversa, quando sono stabili, resistono meglio all’azione 
battente della pioggia e al ruscellamento superficiale riducendo il tasso di erosione. 
(Zanini E., 2014)  
L’effetto di conservazione della struttura è indirettamente influenzato dalla sostanza 
organica in quanto la sua presenza favorisce i microrganismi edafici che si nutrono di 
essa. Altri elementi che migliorano le caratteristiche fisiche del suolo sono la capacità 
della sostanza organica di trattenere l’acqua e il suo colore scuro che riduce l’albedo 
consentendo di trattenere maggiormente il calore. Nella formazione della struttura del 
suolo è indispensabile la partecipazione dei colloidi organici e inorganici che, allo stato 
di gel, cementano i componenti della tessitura formando gli aggregati stessi. Un ruolo
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importante nell’aggregazione viene anche svolto dagli essudati radicali, dalle mucillagini 
prodotte dalle radici e dalla presenza di ife fungine. È noto che la produzione dei leganti 
viene favorita dalla presenza di sostanza organica e dalle trasformazioni microbiche della 
sostanza organica stessa. Nella formazione dei microaggregati entrano in gioco agenti 
leganti transienti (polisaccaridi) e persistenti (molecole umiche). La stabilità e la 
formazione dei macroaggregati (d>250µm) dipendono soprattutto da leganti temporanei 
(radici, ife, ecc.) e in parte anche da quelli resistenti (sostanze umiche). Il numero dei 
macroaggregati, a differenza dei microaggregati, dipende dalle pratiche agronomiche, 
specialmente dalle lavorazioni. La formazione di una struttura del suolo stabile porta alla 
resistenza del suolo all’erosione impedendo una perdita dello strato superficiale, quello 
responsabile della fertilità chimica del suolo (Landi et al., 2000). 
 
2. Azione sulle proprietà chimiche: la sostanza organica durante il ciclo del carbonio 
attraversa la fase di mineralizzazione fornendo elementi nutritivi alle piante, inoltre la 
sua caratteristica di aumentare la capacità di scambio cationico del suolo permette di 
rendere disponibili gli elementi nutritivi al momento opportuno limitando quindi il loro 
dilavamento. Può inoltre aumentare la disponibilità dei micronutrienti per le piante e 
diminuire la tossicità degli elementi nocivi. Ulteriore proprietà fondamentale della 
sostanza organica è l’effetto tampone, aiutando a mantenere costante il pH.  
 
3. Azione sulle proprietà biologiche: la sostanza organica è la fonte d’energia per i 
microrganismi del suolo quindi più aumenta la sua quantità più intense sono le attività 
biologiche. Un effetto collaterale della mineralizzazione è però l’immissione in 
atmosfera di CO2. 
 
4. Garantisce una stabilizzazione dei materiali organici in sostanze umiche tra cui composti 
organici volatili considerati come contaminanti che in questo modo vengono stabilizzati. 
Infatti la sostanza organica può influenzare la bioattività, la persistenza e la 
biodegradabilità di molti contaminanti organici (Giandon & Arpav, 2014).
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1.2 Situazione UE 
1.2.1 La tutela della fertilità del suolo nella PAC e nella politica 
internazionale 
Negli ultimi 50 anni a partire dall’avvento della chimica in ambito agrario c’è stato un 
impoverimento del suolo a seguito dell’utilizzo di prodotti di origine chimica (concimi, 
antiparassitari, diserbanti) oltre che delle errate lavorazioni del terreno, mancata rotazione, 
mancato apporto di sostanza organica compostata, ecc. Le singole particelle di terra non sono 
tenute insieme dal loro legante naturale che è l’humus. Un terreno ricco di sostanza organica 
umificata invece ha la caratteristica di avere una ricca presenza di microflora e microfauna 
(batteri, alghe, funghi) e si riconosce dal colore scuro (Sileo et al., 2015) 
Qui di seguito vengono elencate le diverse cause che rendono critica la situazione 
riguardante la degradazione dei suoli in Europa: 
  
• L’impermeabilizzazione del suolo e la correlata occupazione di terreni determinata 
sostanzialmente dalla crescita delle aree metropolitane e quindi dalla copertura del 
suolo con materiali impermeabili (asfalto o cemento) causano la perdita di importanti 
funzioni quali il filtraggio e la conservazione delle acque e quindi la conseguente 
diminuzione nella produzione di alimenti. Tra il 1990 e il 2000 nell’UE si sono persi 
almeno 275 ettari di terreno al giorno, per un equivalente di 1 000 km
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 all’anno. Tra 
il 2000 e il 2006 la perdita media nell’UE è cresciuta del 3%, con picchi del 14% in 
Irlanda e Cipro e del 15% in Spagna. Nel periodo 1990-2006, 19 Stati membri hanno 
perso una potenziale capacità di produzione agricola pari complessivamente a 6,1 
milioni di tonnellate di frumento, con grandi variazioni da una regione all’altra. 
Questi dati sono preoccupanti considerando il fatto che l’incremento della 
popolazione mondiale richiede sempre più terreno coltivabile e fertile, soprattutto in 
aree come l’Europa in cui si trovano i terreni più fertili del pianeta, questo vuol dire 
che perdere un ettaro fertile in Europa vuol dire perdere 10 ettari in altre zone del 
pianeta, in quanto si tratta di terreni che danno rese altissime e quindi se questo tipo 
di terreno cambia destinazione d’uso ciò determinerà un netto calo sulla produzione 
relativa.
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• Erosione del suolo: 1,3 milioni di km
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di superficie colpita. Circa il 20% di queste 
aree subisce una perdita di suolo superiore a 10 t/ha/anno. Oltre ad essere un 
problema per le funzioni del suolo ha ricadute anche sulla qualità delle acque dolci.  
• La desertificazione: sebbene non sia ancora stata condotta, a livello europeo, una 
valutazione scientificamente fondata, un fattore che certamente contribuisce alla 
desertificazione è l’evoluzione negativa della capacità produttiva. Se altri fattori lo 
confermeranno, questo elemento potrebbe indicare un aumento della desertificazione 
in Europa.  
• Salinizzazione: l’acqua per irrigazione, anche se di alta qualità, contiene minerali e 
sali che gradualmente si accumulano nel terreno, causando salinizzazione. Il 
continuo espandersi dell’irrigazione, e i relativi problemi legati a scarsità delle acque 
e crescente ricorso ad acque sotterranee di qualità non ottimale, accelerano il 
processo di salinizzazione, con effetti sulla fertilità del suolo. 
• Acidificazione: il deposito di inquinanti atmosferici acidificanti (come ammoniaca, 
anidride solforosa e ossidi di azoto) abbassa il pH del suolo modificandone 
l’ecosistema, mobilizzando metalli pesanti e riducendo i raccolti.  
• Smottamenti del terreno nelle zone di collina e montagna (Commissione europea, 
2012). 
 
Considerati tutti questi aspetti che portano quindi ad una limitazione nella quantità di terreni 
coltivabili e alla conseguente diminuzione delle produzioni, l’UE nel prossimo futuro 
dipenderà ancora di più, dalle proprie risorse limitate di terreni (che comprendono alcuni tra 
i suoli più fertili del pianeta) e dal loro uso sostenibile. 
L’importanza del suolo e della sua protezione è riconosciuta a livello internazionale e 
nell’UE. A partire dal 1992 al vertice di Rio, durante la Conferenza delle Nazioni Unite su 
ambiente e sviluppo i Paesi partecipanti hanno adottato dichiarazioni importanti su questo 
tema, che nella convenzione delle Nazioni Unite del 1994 sono state riprese e tramutate in 
scopi da raggiungere come prevenire e ridurre il degrado del terreno, recuperare il terreno 
parzialmente degradato e bonificare il terreno parzialmente desertificato, per impedire o 
rallentare il fenomeno della desertificazione. Nel 2001 all’interno del sesto programma di 
azione in materia di ambiente della Comunicazione della Commissione (Ambiente 2010: il 
nostro futuro, la nostra scelta" /*COM/2001/ 31), vi era come obiettivo principale la 
protezione del suolo da erosione e inquinamento; sempre nello stesso anno nella strategia
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per lo sviluppo sostenibile (Sviluppo sostenibile in Europa per un mondo migliore: strategia 
dell'Unione europea per lo sviluppo sostenibile /*COM/2001/264) si evidenzia come perdita 
e fertilità in declino del suolo compromettano la redditività dei terreni agricoli.  
Il protocollo di Kyoto (trattato internazionale in materia ambientale riguardante il 
riscaldamento globale, sottoscritto nel 1997 da più di 180 Paesi) sottolinea che il suolo 
svolge una funzione importante per lo stoccaggio del carbonio, che deve essere tutelata e, se 
possibile, anche rafforzata. Inoltre, asserisce che alcune pratiche di gestione del suolo 
consentono il sequestro del carbonio nei terreni agricoli e in tal modo possono attenuare i 
cambiamenti climatici.  
Le Comunicazioni della Commissione del 2002 (Strategia tematica per la protezione del 
suolo /*COM/2006/231) e del 2006 (Strategia tematica per la protezione del suolo 
/*COM/2006/231) individuano rispettivamente le principali minacce per il suolo nell’UE e 
nei paesi candidati (tra le quali la diminuzione della sostanza organica) e le pratiche agricole 
e silvicole inadeguate come cause del degrado del suolo. Quest’ultimo ha come conseguenza 
una minor fertilità del suolo, una perdita di carbonio e di biodiversità, una capacità inferiore 
di trattenere l’acqua, lo sconvolgimento dei cicli dei gas e dei nutrienti e una minore 
degradazione degli agenti contaminanti. Il degrado del suolo ha inoltre ripercussioni dirette 
sulla qualità delle acque e dell’aria, sulla biodiversità e sui cambiamenti climatici ma può 
anche incidere sulla salute dei cittadini europei e mettere in pericolo la sicurezza dei prodotti 
destinati all’alimentazione umana ed animale.  
Quello che la comunità europea ha programmato per tentare di contenere questi fenomeni di 
degradazione del suolo comprende queste soluzioni:  
1. conservazione della sostanza organica del suolo; i suoli dell’UE contengono oltre 70 
miliardi di tonnellate di carbonio organico, che equivalgono a quasi 50 volte le nostre 
emissioni annue di gas a effetto serra. Tuttavia la produzione intensiva e continua da 
seminativi può provocare un calo della sostanza organica nel terreno. Si calcola che il 
45% dei suoli europei presenta uno scarso contenuto di sostanza organica; questa 
situazione riguarda in particolare l’Europa meridionale (Sileo et al., 2015). Nel 2009 i 
terreni coltivati europei hanno emesso in media 0,45 tonnellate di CO2 per ettaro. La 
conversione delle torbiere e il loro uso è causa di particolare preoccupazione. Ad 
esempio, sebbene solo l’8% dei terreni agricoli in Germania si trovi su torbiere, tale 
percentuale è responsabile del 30% circa delle emissioni totali di gas a effetto serra