Biochar, un’opportunità per aumentare la ritenzione idrica nel suolo

La gestione ottimizzata dell’irrigazione in frutteto parte da una corretta gestione del suolo, le cui caratteristiche fisiche e chimiche influenzano direttamente la disponibilità d’acqua e lo sviluppo dell’apparato radicale. In particolare, la struttura del terreno e il contenuto di sostanza organica svolgono un ruolo fondamentale nel favorire l’aggregazione delle particelle, la porosità, l’infiltrazione e la ritenzione idrica, intesa come la capacità del suolo di trattenere l’acqua nei propri pori, rendendone una parte disponibile per l’assorbimento da parte delle radici. Migliorare queste proprietà significa creare condizioni più favorevoli per l’utilizzo dell’acqua da parte delle colture, l’assorbimento di nutrienti e la capacità di superare stress abiotici da parte della pianta stessa. In questo contesto si inserisce la sperimentazione condotta nell’ambito del progetto europeo Farmwise presso Acqua Campus, che ha l’obiettivo di valutare il possibile contributo del biochar al miglioramento delle proprietà fisiche del terreno, con particolare riferimento alla ritenzione idrica e alla struttura del suolo. Lo studio intende inoltre approfondire le potenzialità di questo materiale nell’ambito dell’economia circolare, attraverso la valorizzazione dei residui vegetali, come quelli derivanti dalle potature, trasformandoli in un ammendante utilizzabile in agricoltura.

Dal residuo vegetale al biochar

Il biochar è un materiale solido ricco di carbonio, caratterizzato da una struttura generalmente porosa e dalla presenza di composti carboniosi relativamente resistenti alla degradazione biologica, che può essere impiegato come ammendante del suolo. La sua porosità e le caratteristiche chimico-fisiche, variabili in funzione della materia prima e del processo produttivo, ne determinano le potenziali interazioni con l’acqua, i nutrienti e la matrice del terreno. La sua struttura porosa e l’elevato contenuto di carbonio organico fanno sì che possa presentare elevate potenzialità di utilizzo come ammendante se utilizzato in maniera oculata. Un ulteriore beneficio potenziale riguarda il sequestro del carbonio: attraverso la pirolisi, una parte del carbonio precedentemente assimilato dalle piante viene trasformata in forme relativamente stabili, che possono permanere nel suolo per periodi prolungati, rallentandone il ritorno in atmosfera sotto forma di CO₂. Il biochar si ottiene attraverso la pirolisi, un processo di decomposizione termochimica della biomassa in assenza di ossigeno o in condizioni di disponibilità fortemente limitata. Nella pirolisi lenta, le temperature di processo sono generalmente comprese tra 350 e 700 °C e determinano la degradazione delle principali componenti organiche della biomassa. Il processo genera tre frazioni principali: una solida, costituita dal biochar, una liquida, ottenuta dalla condensazione dei vapori prodotti (bio-olio), e una gassosa, costituita dai gas non condensabili. Le proporzioni e le caratteristiche di queste frazioni dipendono dalla biomassa utilizzata e dalle condizioni operative, in particolare temperatura, velocità di riscaldamento e tempo di permanenza. La componente gassosa può inoltre essere recuperata e utilizzata per fornire energia termica al processo, secondo la configurazione dell’impianto.

Le biomasse utilizzabili comprendono residui legnosi e forestali, potature, paglia, lolla di riso e altri sottoprodotti agricoli e agroindustriali di origine vegetale. La loro scelta deve tuttavia rispettare specifici requisiti di origine, composizione e qualità. Per il biochar destinato ad essere utilizzato come ammendante la normativa Ue individua le materie prime ammissibili attraverso il Regolamento (Ue) 2019/1009, integrato dal Regolamento delegato (Ue) 2021/2088. Queste sono elencate nella categoria CMC 14 – Materiali di pirolisi e gassificazione. Sono escluse tra le altre, i rifiuti urbani misti e i fanghi di depurazione. La normativa prevede inoltre che il processo avvenga in condizioni di ossigeno limitante, raggiungendo almeno 180 °C per due secondi nel reattore: si tratta di un requisito minimo regolamentare, distinto dalle temperature normalmente impiegate per produrre biochar.

La prova nel meleto Fuji di Acqua Campus

La prova si è svolta in un meleto Fuji innestato su portinnesto debole M9, impiantato nel 2014, con sesto di 1 × 3,5 m e irrigazione a goccia. Il 10 aprile 2025 il biochar è stato distribuito lungo un filare, mentre un secondo filare è rimasto come controllo. Per ogni pianta della tesi biochar sono stati applicati e incorporati nel terreno 0,5 kg per lato, pari a 1 kg per pianta. Il materiale impiegato presenta una densità apparente misurata di circa 250 kg/m³ e un’umidità del 23,77 %. Il confronto produttivo del 2025 e 2026 comprende cinque repliche indipendenti per trattamento in un disegno completamente randomizzato. Il suolo è alcalino, con pH medio 8,27 e carbonati totali del 13,5 %; la composizione granulometrica media è pari al 44,23 % di sabbia, al 37,03 % di limo e al 18,73 % di argilla. Durante la stagione irrigua, per monitorare lo stato idrico del suolo sono stati installati a varie profondità sensori tensiometrici (Watermark). Ai dati dei sensori sono stati affiancati rilievi gravimetrici su campioni prelevati nello strato superficiale di suolo interessato dalla distribuzione di biochar. Il contenuto d’acqua è stato calcolato come rapporto tra la massa d’acqua persa con l’essiccazione e la massa del terreno secco, moltiplicato per 100. Il fabbisogno irriguo del melo è stato determinato mediante Irriframe (www.irriframe.it), un sistema di proprietà dell’Associazione Nazionale delle Bonifiche, delle Irrigazioni e dei miglioramenti fondiari, e gestito dal Consorzio di Bonifica di secondo grado per il Cer.

Irriframe determina il fabbisogno irriguo attraverso il bilancio idrico del sistema suolo-coltura-atmosfera. Il modello ricostruisce l’andamento della disponibilità d’acqua nel terreno durante il ciclo colturale considerando gli apporti dovuti alle precipitazioni e all’eventuale falda superficiale, nonché le perdite associate all’evapotraspirazione, al ruscellamento e al drenaggio. Il calcolo tiene inoltre conto delle caratteristiche del suolo, della coltura, della fase fenologica, dello sviluppo dell’apparato radicale e del relativo coefficiente colturale (Kc). Quando il contenuto idrico del terreno scende al di sotto della soglia definita per la coltura e per la specifica fase fenologica, il modello individua la necessità di un intervento irriguo e stima il volume d’acqua consigliato per riportare il terreno entro l’intervallo di umidità individuato per la coltura e il metodo irriguo.

Primi risultati: umidità del suolo

I primi risultati della sperimentazione forniscono indicazioni interessanti sul possibile contributo del biochar alla gestione dell’acqua nel terreno. Il confronto tra le parcelle trattate e quelle di controllo ha riguardato principalmente il contenuto idrico del suolo e la risposta produttiva delle piante, con l’obiettivo di verificare se l’apporto di biochar possa tradursi in condizioni più favorevoli per la coltura.

Le prime differenze sono emerse nel contenuto d’acqua del terreno. Nel luglio 2025 sono stati effettuati tre rilievi gravimetrici nello strato superficiale (0–15 cm), confrontando il terreno trattato con biochar con quello non trattato. In tutte e tre le date il contenuto idrico è risultato maggiore nella tesi biochar. Il 15 luglio è stata registrata la differenza più elevata, con un’umidità del 13,82% rispetto all’11,61% del controllo, pari a 2,20 punti percentuali. Nei successivi rilievi del 22 e 29 luglio, le differenze si sono ridotte rispettivamente a 1,08 e 1,15 punti percentuali, mantenendo comunque valori superiori nel terreno ammendato. Pur trattandosi di differenze relativamente contenute, la maggiore umidità osservata nelle tre date rappresenta un primo elemento di interesse agronomico. Occorre tuttavia distinguere il contenuto d’acqua presente nel terreno al momento del campionamento dalla sua effettiva capacità di trattenere acqua utilizzabile dalle piante. Per verificare quest’ultimo aspetto sarà necessario approfondire le caratteristiche di ritenzione idrica del suolo e monitorare la disponibilità d’acqua nell’intero strato esplorato dalle radici.

Dal punto di vista della gestione irrigua, i bilanci idrici elaborati con Irriframe mostrano un andamento sostanzialmente simile nelle due tesi. La maggiore umidità superficiale osservata nel terreno trattato non può quindi essere ancora tradotta in un risparmio irriguo quantificabile. Per dimostrare un’effettiva riduzione del fabbisogno irriguo sarà necessario verificare se, a parità di condizioni colturali e di obiettivi produttivi, il biochar consenta di mantenere un adeguato stato idrico delle piante con minori apporti d’acqua.

La risposta produttiva

Indicazioni interessanti emergono anche dal confronto produttivo nelle prime due annate di sperimentazione. Nel 2025 la tesi trattata con biochar ha mostrato una produzione mediamente superiore di circa l’1-2% rispetto al controllo, evidenziando differenze produttive contenute. Nel 2026 il divario è risultato più marcato, con una produzione media superiore del 16,07% nella tesi biochar. Tuttavia, l’analisi della varianza (Anova) condotta sui risultati del 2026 non ha evidenziato differenze statisticamente significative tra i trattamenti (p = 0,368). L’incremento osservato non può quindi essere attribuito con sufficiente certezza all’applicazione del biochar. Il confronto tra le due annate suggerisce una possibile risposta produttiva positiva, ma non consente ancora di stabilire se il maggiore divario registrato nel 2026 sia legato a un effetto progressivo del trattamento oppure alla variabilità delle condizioni colturali e ambientali.

Prospettive

I primi risultati della sperimentazione indicano un possibile contributo del biochar al mantenimento dell’umidità del terreno, ma non consentono ancora di confermarne gli effetti sulla disponibilità idrica per le colture, sulla struttura del suolo e sull’efficienza irrigua. Il proseguimento delle attività permetterà di verificare la persistenza delle differenze osservate e la loro eventuale traduzione in benefici agronomici misurabili, soprattutto durante i periodi di limitata disponibilità d’acqua. L’obiettivo è valutare se il biochar possa rappresentare uno strumento complementare alla gestione irrigua del frutteto, in funzione delle specifiche condizioni pedologiche e colturali. La sua applicabilità su scala aziendale dipenderà tuttavia anche dalla sostenibilità economica, considerando i costi di produzione, trasporto e distribuzione rispetto ai benefici. In questo contesto, la valorizzazione dei residui di potatura attraverso filiere locali potrebbe favorire l’adozione del biochar, contribuendo al contempo allo sviluppo di modelli di economia circolare. Un ulteriore beneficio potenziale riguarda la mitigazione dei cambiamenti climatici, grazie alla capacità del biochar di immagazzinare nel suolo, in forme relativamente stabili, parte del carbonio precedentemente assorbito dalle piante, rallentandone il ritorno in atmosfera sotto forma di CO₂. L’effettiva rimozione netta di CO₂ dipende tuttavia dalla stabilità del carbonio e dal bilancio delle emissioni dell’intera filiera. La diffusione di questa pratica richiederà quindi una valutazione integrata dei benefici agronomici, economici e ambientali, per individuare le condizioni nelle quali il suo impiego possa risultare concretamente vantaggioso e sostenibile per le aziende frutticole.

Il progetto FARMWISE

Farmwise (GA 101135533) è un progetto europeo finanziato dal programma Horizon Europe, coordinato dalla Lund University (Lund), che mira a sviluppare e validare soluzioni innovative per una gestione più efficiente e sostenibile delle risorse in agricoltura, con particolare attenzione ad acqua, suolo, nutrienti e resilienza climatica. Il progetto integra agricoltura di precisione, sensoristica, monitoraggio in campo e strumenti digitali di supporto alle decisioni. Nell’ambito delle attività sperimentali svolte in Italia, Canale Emiliano Romagnolo (Cer), Università di Bologna – Dipartimento Scienze e Tecnologie Agroalimentari (Unibo) e Wrocław University of Science and Technology (Unipwr) hanno collaborato per testare l’impiego del biochar in condizioni reali di campo, valutandone gli effetti sul sistema suolo–pianta e il possibile contributo al miglioramento della gestione idrica e della sostenibilità agronomica. In questo progetto il biochar è stato prodotto in Polonia utilizzando residui di potatura del melo. Le prove sono state condotte presso Acqua Campus, il polo di ricerca applicata del Cer – targato Anbi. Nella sede di Mezzolara di Budrio (Bologna), l’Area Ricerche Irrigue comprende 15 ettari e 25 campi sperimentali, nei quali vengono testate direttamente in campo tecniche e tecnologie per migliorare l’efficienza dell’irrigazione e adattare le colture alle nuove condizioni climatiche.

di F. Cavazza¹, D. Solimando¹, A. Alberghini¹, A. Medyńska-Juraszek², S. Lavrnic³, A. Toscano³, R. Zucaro¹
¹ Consorzio di Bonifica di Secondo Grado per il Canale Emiliano Romagnolo (Cer), Bologna
² Wrocław University of Environmental and Life Sciences, Institute of Soil Science, Plant Nutrition and Environmental Protection, Breslavia, Polonia
³ Alma Mater Studiorum – Università di Bologna, Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari (Distal), Bologna

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