Dalla zootecnia di precisione all’innovazione tecnologica negli impianti, alle tecnologie per la riduzione delle emissioni in atmosfera, al benchmarking economico. Sono solo alcuni dei complessi filoni di ricerca attualmente in corso al Centro ricerche produzioni animali (Crpa) di Reggio Emilia. I risultati di questi progetti potranno essere implementati dagli allevatori nelle proprie aziende a breve/medio termine.
Abbiamo domandato ai ricercatori responsabili di settore di riassumerci le attività e al direttore del Crpa, Adelfo Magnavacchi, di spiegarci lo stato dell’arte e gli obiettivi finali degli studi in corso.
Zootecnia di precisione
Il primo filone di ricerca riguarda la zootecnia di precisione (Precision Livestock Farming, Plf). «In questo settore il nostro obiettivo - illustra il direttore - è l’impiego dei fattori di produzione per “produrre di più con meno” e contenere gli impatti. La zootecnia di precisione poggia su tecnologie già disponibili di riconoscimento per singolo animale, applicate principalmente all’alimentazione, alla gestione delle mandrie, alla raccolta dati a fini diagnostici, di monitoraggio del benessere e della qualità delle produzioni e così via. Si tratta di un approccio multifattoriale, che unisce le competenze della zootecnia, della medicina veterinaria e dell’informatica, creando sistemi avanzati computerizzati, anche online, di controllo degli allevamenti».
Perciò, i fabbisogni in questo campo non sono tanto di sviluppo di tecnologie e di strumenti da utilizzare, ma piuttosto di integrazione di diversi sistemi connessi tra loro e di valutazione del loro adattamento. A questo proposito, Magnavacchi aggiunge: «Oggi sono certamente disponibili gli elementi conoscitivi per realizzare, anzitutto, un’alimentazione di precisione delle bovine. E questo è l’obiettivo principale della nostra ricerca, volta alla definizione di razioni personalizzate per capo e alla produzione e valutazione degli alimenti, anche di alimenti alternativi alla soia utilizzando fonti proteiche energetiche locali. La zootecnia di precisione è però anche controllo in continuo dello stato fisiologico e di benessere dell’animale, per la raccolta automatica on farm dei dati produttivi e qualitativi delle produzioni (come, ad esempio, il modello “Nir” nel sistema di mungitura che fornisce analisi e diagnostica per singola vacca). In questo ambito il Crpa si limita ad una valutazione in aziende pilota della funzionalità delle tecnologie proposte. Dove invece il Centro si è impegnato con diversi progetti anche nel passato è l’identificazione e l’applicazione delle migliori tecniche disponibili per il contenimento dell’escrezione (azoto e fosforo) e delle emissioni in atmosfera connesse con le produzioni zootecniche».
Dunque, nell’ottica dell’istituto di ricerca, i benefici che si possono ottenere con progetti come questo sulla zootecnia di precisione sono, come conclude Magnavacchi, «maggiore efficienza, riduzione dei costi, miglioramento della qualità del prodotto, diminuzione dell’impatto ambientale, miglioramento della salute e del benessere degli animali. Questi vantaggi possono essere più evidenti negli allevamenti di grandi dimensioni, dove l’osservazione “visiva” di un singolo animale è praticamente impossibile e dove la manodopera utilizzata può essere meno qualificata».
Innovazione degli impianti
Dal momento che molte aziende zootecniche sono cresciute in dimensioni, ricercando un aumento della produttività e delle economie di scala, spesso risulta crescente anche l’utilizzo di macchine e impianti e quindi i consumi energetici. Per questo, l’innovazione tecnologica degli impianti – e questo è un secondo filone di ricerca del Crpa – si rende tanto più urgente quanto più le dimensioni della mandria si ampliano.
«Come conseguenza di ciò – commenta Magnavacchi – negli ultimi anni le proposte tecnologiche in zootecnia puntano su risparmio energetico, impianti ad elevata efficienza e produzione aziendale di energia da fonti rinnovabili. Possiamo dire che la qualità dei prodotti e la sostenibilità socio-economica e ambientale, con risorse decrescenti nel tempo, rappresentano le sfide della ricerca nel prossimo futuro. Per vincerle, è auspicabile integrare i processi produttivi con modelli organizzativi, tecnologie elettromeccaniche, formazione e informazione».
Il progetto del Crpa di innovazione tecnologica degli impianti riguarda in particolare la valutazione delle tecnologie di automazione/robotizzazione nelle diverse operazioni di stalla. «I motivi che ci hanno indotto a seguire questo filone di ricerca – riferisce il direttore del Centro – sono legati anzitutto alla difficoltà per le aziende che utilizzano unità lavorative salariate a trovare manodopera qualificata e affidabile, ma anche al costo elevato della manodopera. Di pari importanza è anche lo svincolo per le aziende che utilizzano unità lavorative familiari dalle attività giornaliere (come la mungitura), con benefici in termini di qualità della vita. Infine, ma non ultimo, il possibile miglioramento della salute, del benessere e della produttività degli animali».
Le ricadute sono elevate poiché, se introdurre innovazione tecnologica, da un lato, necessita di forti investimenti, dall’altro riduce le spese di manodopera e aumenta l’efficienza e la produttività. Tuttavia, bisogna anche fare i conti con la necessità di una vera e propria riprogettazione della stalla nell’ottica dell’adattamento ad un sistema automatizzato come quello di mungitura o di alimentazione. Da questo punto di vista, però, le aziende agricole non sempre sono disponibili ad investimenti che possono raggiungere anche cifre elevate. Tanto più che robotizzare la mungitura o il sistema di alimentazione significa anche rivoluzionare completamente il management aziendale e quindi la figura dell’allevatore.
Aggiunge tuttavia Magnavacchi: «I tempi sono maturi per l’introduzione di queste innovazioni in stalla, perché sul mercato sono presenti prodotti molto affidabili. Alcuni allevatori “pionieri” ci stanno provando, convinti del fatto che il comfort, in un mestiere come quello agricolo-zootecnico, può fare una differenza fondamentale. Tanto più se l’innovazione è “comoda”, facile da inserire nel sistema gestionale dell’azienda, come ad esempio un sistema fotovoltaico in grado di azionare molti motori a punto fisso, soprattutto per la preparazione degli alimenti».
Un altro campo d’azione di questo filone della ricerca è quello ambientale, che pone in primo piano gli schemi della «valutazione del ciclo di vita» (Life cycle assessment, Lca) e della valutazione d’impatto ambientale.
Edilizia zootecnica
Al pari dell’innovazione tecnologica degli impianti, anche la ricerca nell’edilizia zootecnica ha assunto negli ultimi anni un’importanza crescente. Il motivo sta nel fatto che una buona edilizia in zootecnia permette il progressivo miglioramento delle tecniche d’allevamento e del reddito aziendale, oltre all’adeguamento delle strutture alle imposizioni normative relative all’impatto ambientale, al benessere animale, alla qualità igienico-sanitaria delle produzioni, alla salute e sicurezza dei lavoratori, all’assetto urbanistico e paesaggistico.
Per tutte le strutture edilizie dell’azienda zootecnica, sottolinea Magnavacchi, «è indispensabile una progettazione basata su precisi calcoli dimensionali e sulla scelta di una tipologia di struttura ad hoc per quell’azienda dove gli edifici saranno realizzati. Da questi due aspetti, calcolo delle dimensioni e tipologia della struttura, dipendono fattori diversi capaci di condizionare la qualità del benessere animale, nonché quella degli operatori e del loro lavoro».
In questo senso, le risposte che i ricercatori del Crpa stanno fornendo agli allevatori vanno dall’incremento delle prestazioni produttive degli animali alla limitazione delle patologie, dall’adeguata assunzione degli alimenti e dell’acqua alla migliore organizzazione del lavoro, fino alla limitazione dei consumi energetici e allo sfruttamento di risorse energetiche alternative.
«L’importanza di questo filone di attività in continua evoluzione - aggiunge il direttore - deriva dal fatto che le nuove strutture di allevamento o gli interventi di ristrutturazione di ricoveri esistenti, oltre a richiedere investimenti particolarmente impegnativi, condizionano fortemente e per lungo tempo la vita e la produttività degli animali e dell’uomo».
Aggiunge poi: «Un altro valore aggiunto che ci sforziamo di dare alle nostre ricerche in questo e in altri ambiti è quello di migliorare l’accettabilità sociale della zootecnia, soprattutto per quanto riguarda aspetti come gli odori, l’impatto paesaggistico e le risorse naturali. Un rammarico è per esempio il fatto che non siamo riusciti a convincere nessuna amministrazione dell’importanza di studiare soluzioni per mitigare l’impatto paesaggistico delle imprese zootecniche, soprattutto in aree densamente popolate come la pianura padana».
Ma quali saranno le prossime frontiere della ricerca in questo campo? Risponde il direttore: «Man mano che le aziende s’ingrandiscono, la scommessa, anche la nostra, diventa quella di ridurre il consumo del suolo per nuovi edifici rurali e di sfruttare sempre meglio le energie rinnovabili. È il requisito per vivere bene e senza conflitti. L’edilizia di domani dovrà essere costituita da strutture più leggere e meno impattanti di quelle del passato, magari con una durata inferiore».
Produrre cibo o energia
E proprio a partire dalla diffusione massiccia delle energie rinnovabili ha riacquisito profonda rilevanza il tema della competizione per l’utilizzo della terra tra energia e cibo.
Obiettivo delle ricerche del Crpa è quello di garantire la corretta sostenibilità e ridurre al minimo il cambiamento indiretto della destinazione dei terreni (un processo conosciuto in lingua inglese, appunto, come Indirect Land Use Change, Iluc), dando così anche un contributo alla soluzione della controversia fra gruppi di cittadini sul ruolo dell’agricoltura e sul fatto se questa debba tornare o meno a produrre, oltre al cibo, anche energia. Nel futuro, illustra Magnavacchi, «saranno fondamentali la produzione di biocombustibili con recupero dei sottoprodotti e l’efficientamento della linea produttiva. Si tratta di un ulteriore progetto che il nostro Centro sta portando avanti».
Come può l’agricoltura aiutare questo processo? Risponde il direttore: «Può farlo sia come produttore di biomasse ed energia, sia come importante consumatore di energia. Gli ambiti di studio e la ricerca dovranno essere in grado di modellizzare e caratterizzare le diverse integrazioni energetiche per ottimizzarne lo sfruttamento. In altre parole, lo scarto/rifiuto di una fase del processo di sfruttamento di una risorsa dovrà diventare la base di partenza per un altro, diverso processo produttivo».
In questo senso, proprio la scalarità impiantistica rappresenterà una grande sfida della ricerca al fine di minimizzare gli spostamenti della materia, consentendone al contempo l’economicità e la sostenibilità ambientale.
Sostenibilità e sicurezza
Ma se è vero che il ruolo primario dell’agricoltura rimane quello di produrre alimenti, è anche vero che questo ruolo oggi è giocato in un contesto in rapido mutamento, i cui driver principali sono rappresentati da aspetti complessi come, ad esempio, il climatic change, la food security e la societal demand.
In quest’ottica, sostiene Magnavacchi, «la produzione deve essere sostenibile per l’ambiente ed equa per i produttori, ma anche sicura dal punto di vista quantitativo, perché il concetto di sicurezza alimentare si è molto spostato verso l’“essere sicuri di avere tutti cibo”, in considerazione della continua crescita demografica. Come sappiamo, entro il 2050 la Fao stima un aumento della domanda di alimenti del 70% e una popolazione mondiale che supererà i 9 miliardi di persone».
Nello stesso tempo, da parte dei cittadini europei vi è la costante richiesta di un’ampia scelta di prodotti alimentari che rispondano a standard elevati di sicurezza, qualità e benessere degli animali.
L’attività agricola può esercitare una pressione negativa sull’ambiente, ma può e deve avere anche effetti positivi essendo potenzialmente in grado di mitigare l’incremento di CO2 e di contribuire alla stabilità del clima, di mantenere la biodiversità e favorire la resilienza del territorio alle inondazioni e alle frane.
La politica dell’Unione europea tende, e lo farà anche in futuro, a contenere gli effetti negativi e ad incoraggiare quelli positivi che l’agricoltura può apportare.
«Valutate queste premesse», spiega il direttore del Centro reggiano di ricerca, «abbiamo deciso di studiare e lavorare per favorire l’efficienza energetica e la precisione del processo produttivo primario, perseguendo l’obiettivo dello “yield more with less”. Il contributo dell’agricoltura dovrà inoltre migliorare sul versante del sequestro del carbonio e della produzione di biomasse e di energia rinnovabile. Per contribuire al raggiungimento di questi obiettivi, il Crpa si sta concentrando sullo sviluppo di innovazioni, sia di processo che di prodotto, per l’ottenimento di feed e food innovativi o nuovi sistemi di produzione per ridurre la competizione nell’uso di fonti alimentari».
Emissioni in atmosfera
Ma non è finita qui. Un sesto filone di ricerca riguarda le tecnologie per la riduzione delle emissioni in atmosfera. E si dirama in diversi settori di studio che riguardano: la gestione sostenibile degli effluenti di allevamento, la messa a punto di software gestionali evoluti, lo studio della dinamica delle emissioni di N2O e le tecniche di riduzione/abbattimento del materiale particolato per gli allevamenti.
Spiega Magnavacchi: «Quando parliamo di gestione sostenibile degli effluenti di allevamento, l’obiettivo è la diffusione di tecniche di utilizzazione agronomica degli effluenti e dei digestati che minimizzino le emissioni di composti azotati (NH3 e N2O) in atmosfera e che massimizzino l’efficienza del nutriente: fertirrigazione, di mezzi per l’interramento immediato, di tecniche per l’applicazione nelle epoche ottimali dell’agricoltura di precisione. Le ricadute per il settore zootecnicosono di tipo macro e micro: riduzione degli impatti (anche sulle acque) e diminuzione dei costi aziendali a seguito di minori spese per i fertilizzanti minerali».
Quanto ai software gestionali sviluppati dal Crpa, aggiunge il direttore, «si tratta di software per la contabilizzazione e registrazione di bilanci aziendali, in grado di evidenziare progressi nell’efficienza dell’uso dell’azoto, nel miglioramento della qualità della razione (al fine della riduzione dell’azoto escreto e quindi delle emissioni ammoniacali e del contenimento delle emissioni enteriche dei bovini), nella riduzione degli input sia di materiali che di energia. Come? Integrando dati relativi ad efficienza tecnica, alimentazione, piani di utilizzazione agronomica degli effluenti, agronomici, meteo. Il beneficio che si ottiene è la riduzione delle emissioni di NH3 e Ghg (gas serra). A sua volta, per l’allevatore, questo significa individuazione delle più efficaci misure di mitigazione, una maggiore consapevolezza dei meccanismi alla base degli impatti, diminuzione delle perdite e dei costi. In questo campo l’implementazione della ricerca nell’attività agricola è a breve termine».
Nel caso dello studio della dinamica delle emissioni di N2O, sappiamo che sono influenzate da una molteplicità di fattori e che la loro dinamica non è ancora ben modellizzata, specie per le condizioni agronomiche della regione padana. «In questo caso, l’obiettivo della ricerca», puntualizza il direttore, «è trovare sistemi di misura che consentano un buon dettaglio spaziale/temporale, necessari per approfondire i meccanismi e i fattori di influenza. Il Crpa se ne occupa nell’ambito di progetti poliennali per l’individuazione delle migliori pratiche da utilizzare nella gestione dell’agro-ecosistema per la riduzione delle emissioni di N2O. I risultati saranno trasferibili nella pratica quotidiana a medio termine».
In tempi brevi si potrà avere anche una risposta alla soluzione del problema delle emissioni di particolato dagli allevamenti su larga scala. «In questo ambito», riferisce Magnavacchi, «l’obiettivo della nostra ricerca è stabilire e studiare tecniche poco costose e tecnicamente applicabili per la riduzione delle emissioni di particolato. La ionizzazione potrebbe essere una di queste. Per il momento è stata sperimentata a scala di aziende pilota in Olanda, con buoni risultati, negli allevamenti di broilers».
Strippaggio liquami
In questi ultimi anni sono state testate varie tecniche di strippaggio degli effluenti zootecnici, sottoposti o meno a preventiva digestione anaerobica e/o separazione solido/liquido.
Illustra Magnavacchi: «Lo scopo di questa ulteriore ricerca in atto è di sviluppare tecnologie di strippaggio ad elevata affidabilità, di facile gestione e di minor costo per il settore zootecnico, in modo da garantire la riduzione del contenuto di azoto e al contempo il suo recupero sotto forma di soluzione di sale di ammonio in una forma interessante per il mercato dei fertilizzanti».
Si avrà così una riduzione del contributo del settore zootecnico alle emissioni di ammoniaca in atmosfera e di nitrati nelle acque e della superficie necessaria per l’utilizzazione agronomica degli effluenti, con conseguenti minori costi di gestione per l’azienda.
«La diffusione della digestione anaerobica», spiega il direttore del Crpa, «ha favorito la prima applicazione di questa tecnica, anche grazie alle risorse energetiche rese disponibili dalla cogenerazione. Altri risultati saranno resi disponibili nel breve-medio periodo».
Valorizzazione dei sottoprodotti
Un ulteriore tema di ricerca che sta conducendo il Centro reggiano riguarda la valorizzazione dei sottoprodotti e degli scarti nella filiera agroalimentare, spesso molto ricchi sia sotto il profilo energetico che di nutrienti, in quanto derivanti dalle frazioni più nobili della produzione agricola.
«Obiettivo prioritario della ricerca», illustra il direttore «è il completo sfruttamento e la valorizzazione di questi sottoprodotti e scarti. Come può avvenire questo sfruttamento? Riducendo l’impatto ambientale dovuto al loro smaltimento, mediante l’applicazione di processi biochimici/chimici che permettano di convertire sottoprodotti e scarti in materie prime per la produzione di composti chimici, materiali ed energia».
L’avvio di «bioraffinerie» o di attività finalizzate all’utilizzazione e valorizzazione completa (ampio spettro di prodotti ad alto valore aggiunto e di energia) di biomasse di scarto e sottoprodotti derivanti dalla produzione primaria e dall’industria alimentare offre ampie opportunità di sviluppo e di miglioramento della competitività delle imprese zootecniche. Soprattutto se questo avviene attraverso una reale ed efficace integrazione sul territorio: produttori di sottoprodotti e scarti, bioraffinerie, utilizzatori di prodotti biobased.
L’ottimizzazione della valorizzazione energetica mediante la messa a punto di sistemi di pretrattamento in grado di implementarne le rese ha tempi che si possono collocare nel breve-medio periodo, mentre l’approccio alla bioraffineria presuppone tempi medio-lunghi.
Costi di produzione
Come testimonia periodicamente anche questa rivista, da diversi anni il Crpa calcola e analizza i costi di produzione dei principali prodotti zootecnici: latte, carne bovina, suina e avicola. La raccolta dei dati permette di stabilire dei benchmark per i produttori zootecnici. «Obiettivo di questo lavoro continuo - sottolinea Magnavacchi - è produrre uno strumento di confronto sempre aggiornato con cui i produttori possano misurarsi per migliorare le prestazioni economiche dei loro allevamenti. I dati medi dei campioni vengono a loro volta confrontati con le medie di altri paesi europei ed extra-europei per determinare la competitività degli allevamenti italiani».
Il benchmarking economico stimola i produttori a incrementare l’efficienza della produzione e aumentare il reddito. In particolare, il confronto con le singole voci di costo e con gli indici tecnici della produzione dà la possibilità al produttore di individuare i punti forti e deboli della propria gestione aziendale. La capillare diffusione dei risultati delle analisi sul costo di produzione contribuisce a raggiungere il massimo numero di produttori zootecnici.
Il Crpa ha iniziato questa attività a metà degli anni Ottanta per il settore suinicolo, dieci anni dopo con l’avvio delle analisi dei costi di produzione del latte e verso la fine degli anni Novanta con il calcolo dei costi di produzione della carne bovina e della carne avicola. Se prima i produttori coinvolti in questa attività erano ubicati in Emilia-Romagna, da diversi anni i campioni interessano i produttori di tutte le regioni settentrionali.
