WP 7 - Sostenibilità dei sistemi colturali attraverso indicatori

L’attività è stata volta a valutare la sostenibilità ambientale, energetica ed economica relative alla produzione della coltura principale, l’olivo, secondo la metodologia di seguito riportata.

Analisi ambientale tramite metodologia LCA (Life Cycle Assessment - normativa Uni ISO 14040) con l’ausilio del software SIMAPRO 9.01. Per quanto riguarda la Water FootPrint, è stato stimato il volume totale di acqua dolce utilizzata in modo diretto e indiretto per realizzare il prodotto in tutte le fasi della catena di produzione. In particolare, è stato stimato il consumo di acqua blu (Volume d’acqua di superficie o di falda utilizzata nel processo produttivo che non viene reimmessa nel sistema idrico da cui proviene), acqua verde (Volume d’acqua piovana utilizzata durante il processo produttivo, che non defluisce e non reintegra le risorse superficiali e/o sotterranee), acqua grigia (volume d’acqua necessario per diluire gli agenti inquinanti immessi durante il processo produttivo e riportare la loro concentrazione al valore naturale del corpo idrico ricevente).

Analisi energetica, condotta secondo il principio dell’Energy Matter Inputs. Permette di esprimere in MJ/kg di prodotto il consumo di energia legato alla costruzione delle macchine/attrezzature utilizzate, al processo di produzione e trasformazione e alla movimentazione dei materiali.

Analisi economica: analizza i costi di produzione di 1 kg di prodotto attraverso la metodologia Life Cycle Costing (LCC) che prevede la distinzione dei costi in variabili (lavoro, materiali a logorio totale, carburante, energia elettrica, ecc.) e fissi (quote di ammortamento impianti e macchine, assicurazione e manutenzione macchine) dell’intero ciclo di produzione ed investimento.

L’analisi, che utilizza anche lo strumento GIS, è consistita nella realizzazione degli strati cartografici per pendenza, esposizione, irraggiamento, convessità e concavità, Mappe di temperature, precipitazioni, R-climatico, rete stradale, distribuzione delle particelle catastali delle aziende aderenti alla Cooperativa, distanza delle singole aziende dal frantoio della cooperativa, caratteristiche pedologiche derivate dalla mappa dei sistemi di terre della Regione Campania.

È stato scelto di effettuare uno studio Cradle-to-grave, ossia dalla culla alla tomba considerando tutti i processi a monte, core e a valle schematizzati nella seguente Fig.1:

In questa fase è stata scelta l’unità funzionale, ossia la misura o la quantità di prodotto presa come riferimento e, nel caso specifico, un litro di olio prodotto.

Lo studio ha previsto la raccolta dati e l’analisi dell’inventario con l’ausilio dei quaderni di campagna, dei fascicoli aziendali e di interviste dirette agli agricoltori.

All’analisi di inventario è seguita la valutazione degli impatti grazie all’ausilio del software SIMAPRO 9.0, analizzando gli impatti di tutto il processo produttivo dell’olio, considerando quindi oltre alla fase agricola in campo, anche la trasformazione dell’olio nei frantoi, l’imbottigliamento, lo stoccaggio ivi previsto, il packaging fino alla vendita. Per questo studio è stata considerata la metodologia CML2000, che deriva direttamente dagli sviluppi di CML method (1992), prodotto dal Centre of Environmental Studies da cui ha preso il nome.

Per l’analisi sono state scelte 5 aziende ubicate nel Parco Nazionale del Cilento e Vallo di Diano, di cui 2 facenti parte della Cooperativa Agricola Nuovo Cilento (BIO1IRR; BIO2) e due fuori Cooperativa (BIO1; BIO2IRR). E’ stata intervistata anche un’azienda hobbistica ubicata nel Parco del Cilento ma non facente parte della Cooperativa (HOBB) in quanto queste ultime sono una realtà dell’olivicoltura territoriale.

Inoltre sono state prese in considerazione due aziende a conduzione integrata (INT1; INT2), ubicate nel Parco Regionale dei Monti Picentini, in quanto utili per una comparazione extra-territoriale. Le aziende si differenziano per estensione, distanza dal frantoio e struttura produttiva in cui è inserito il campo olivetato (Foto 1).

Foto 1. Sistemi olivicoli a confronto

Le principali caratteristiche delle aziende prese in considerazione sono riassunte in Tabella 1.

All’analisi di inventario è seguita la valutazione degli impatti grazie all’ausilio del software SIMAPRO 9.0, analizzando gli impatti di tutto il processo produttivo dell’olio, considerando quindi oltre la fase agricola in campo, anche la trasformazione dell’olio nei frantoi, l’imbottigliamento, lo stoccaggio ivi previsto, il packaging fino alla vendita. Per questo studio è stata considerata la metodologia CML2000, che deriva direttamente dagli sviluppi di CML method (1992), prodotto dal Centre of Environmental Studies da cui ha preso il nome.

La metodologia calcola 11 categorie di impatto, i cui impatti per litro di olio prodotto sono riportati nella tabella 2, considerando tutto il processo produttivo, incluso il trasporto e la vendita dell’olio prodotto, ivi previsto.

Tabella 1. Descrizione dei sistemi oliveto analizzati

Tabella 2. impatti totali per litro di olio per le aziende oggetto di analisi

Tabella 3. Principali gas climo-alteranti: valori utilizzati per il calcolo del Global Warming (GWP100a)

Delle 11 categorie di impatto, è stato considerato il potenziale surriscaldamento globale (GWP100) (Tabella 4, Figura 2), un indice che considera tutte le sostanze che contribuiscono all’effetto serra, tra cui: CO₂, CH₄, N₂0, CFC, HCFC E HFC che vengono ricondotte al loro valore equivalente in CO₂ (Tabella 3).

Tabella 4. Global Warming (kg CO2eq) per ettaro e per litro di olio prodotto

Dalle analisi è emerso che le aziende più impattanti sono le aziende BIO-IRR1 e BIO-IRR2. Se si analizza nel dettaglio il processo produttivo, si può notare che il processo più impattante è per tutte le aziende il packaging, responsabile di più del 50% dell’impatto totale, per tutte le aziende analizzate.

Figura 2. kg di CO2 eq per ettaro schematizzati per processo produttivo

Se non viene considerata la fase di packaging, infatti, l’impatto per litro di olio prodotto si riduce drasticamente.

Tabella 5. Global Warming per litro di olio con e senza packaging

Tali risultati sono dovuti al fatto che la maggior parte delle aziende analizzate predilige per la vendita la latta della capacità di 3 e 5 litri, in quanto la maggior parte dell’olio venduto non è distribuito al dettaglio, ma viene traportato, anche per grandi distanze, in esigua quantità. Solo una piccola percentuale riguarda le bottiglie di vetro, in svariati formati, dove è solo l’azienda BIO2 che predilige maggiormente questo formato e, nello specifico le bottiglie di vetro da 0,5 e 0,75 litri (Tabella 6).

Tabella 6. Tipologia di packaging scelto dalle aziende analizzate in percentuale

Considerando le caratteristiche tecniche dei vari imballaggi utilizzati, soprattutto materiale e peso, è emerso che la latta, formata in percentuale maggiore da alluminio, è proprio la tipologia di packaging più impattante (Figura 3).

Figura 3. kg di CO2eq per litro di olio dei vari formati di packaging utilizzati dalle aziende oggetto di analisi

Segue la fase agricola come maggiore responsabile della CO₂eq prodotta, in cui sono sempre le aziende BIO-IRR1 e BIO-IRR2 le più impattanti.

Se si analizza nel dettaglio la fase agricola, si nota che l’operazione che incide di più è rappresentata dalle lavorazioni del suolo per tutte le aziende, ad eccezione dell’azienda HOBB-1-BIO, il cui impatto è dovuto soprattutto alla fertilizzazione effettuata con un concime NPK.

L’impatto delle lavorazioni del suolo è dovuto soprattutto al diesel impiegato per il processo produttivo, di conseguenza alle numerose ore di lavoro necessarie per effettuare tutte le lavorazioni per le aziende analizzate, schematizzate nell’analisi d’inventario, sopra riportato.

Nello specifico, l’azienda BIO-IRR1, effettua anche il sovescio, pertanto oltre alla semina, sono necessarie diverse operazioni di trinciatura per la gestione del cotico erboso.

Nelle aziende BIO-IRR1 e BIO-IRR2, l’impatto è notevole anche per la fertilizzazione nonostante utilizzino concimazioni naturali, con letame e compost, ciò richiede comunque una esigua quantità di diesel per alimentare il trattore con lo spandiconcime.

La raccolta, meccanizzata per tutte le aziende oggetto di analisi, ad eccezione di INT2 e HOBB1-BIO, ha un impatto notevole in questa fase. Anche in questo caso, il maggior responsabile è il diesel. L’azienda HOBB-1-BIO, invece, effettua una raccolta manuale con uno scuotitore elettrico montato a spalla e l’impatto è minore.

L’azienda INT2, invece, effettua una raccolta più sostenibile tra le altre aziende analizzate, in quanto effettua una preliminare operazione di cucitura dei teli su tutto il campo per poi proseguire, con l’ausilio di pettini manuali, alla effettiva raccolta delle olive.

L’irrigazione, effettuata solo dalle 2 aziende BIO-IRR1 e BIO-IRR2, non ha un’incidenza elevata sulla fase agricola, rappresentando solo il 6% di impatto per BIO-IRR1 e 9 % per BIO-IRR2.

Gli impianti irrigui, di entrambe le aziende, sono alimentati con una motopompa a benzina.

Figura 4. Global Warming (kg CO2eq ad ha) per tutti i processi produttivi della fase agricola delle aziende analizzate

La fase di trasformazione connessa strettamente ai consumi dei frantoi a cui le aziende portano le olive, è strettamente legata alla capacità oraria del frantoio, nonché al metodo di estrazione. Tutte le aziende fanno riferimento ad un frantoio con un metodo di estrazione centrifugo a 3 fasi, tranne le aziende IRR 1 e IRR2, che si servono di un frantoio centrifugo a 2 fasi.

Figura 5. I consumi, espressi in kW, per i diversi frantoi utilizzati dalle aziende intervistate.

Il frantoio più energivoro è quello dell’azienda BIO1, con una capacità oraria minore rispetto agli altri associata a consumi energetici unitari più elevati (Figura 5).

In merito al trasporto dell’olio prodotto per la successiva vendita, sono stati quantificati gli impatti a seconda del mezzo utilizzato (Tabella 7). Le aziende analizzate trasportano l’olio principalmente su strada per il commercio nazionale mentre per quello europeo (Germania, Spagna e Francia) ricorrono prevalentemente al trasporto su rotaia. Dalla disamina della letteratura, il trasporto aereo è il più impattante ma nessuna azienda analizzata ne fa ricorso. Le modalità di trasporto del prodotto olio sono classificabili in base all’entità dell’impatto nel seguente modo:

Tabella 7. Impatti per km percorso per litro in base alla tipologia di trasporto

LCA WaterFootPrint (WFP)

L’analisi ha proseguito con la misura dell’impronta idrica delle aziende analizzate utilizzando due metodiche di valutazione.

Metodologia LCA

Lo studio sull’impronta idrica è strutturata in quattro fasi.

1. La prima fase prevede la definizione dello scopo e del campo di applicazione: questa risulta molto importante al fine di guidare i successivi passaggi e rispondere alle esigenze dell’azienda che ha commissionato lo studio.

2. A questa fase segue l’analisi di inventario che consiste nella raccolta di tutti i dati necessari a valutare come i processi e/o il prodotto in esame interagiscono con l’ambiente ed in particolare con le risorse idriche. In particolare, è utile raccogliere dati volumetrici di prelievi e scarichi, ma anche parametri qualitativi relativi ai rilasci in acqua ed in atmosfera.

In questa fase è inoltre necessario raccogliere informazioni relative alle regioni dove avvengono i processi e al loro eventuale carattere stagionale: è importante considerare come può variare la disponibilità di risorse nelle diverse regioni e nei diversi mesi dell’anno.

3. I dati raccolti vengono poi utilizzati per la quantificazione dei potenziali impatti ambientali: la tabella di seguito riporta alcuni degli impatti che è possibile studiare grazie a questa metodologia.

L’analisi e l’interpretazione dei dati consente infine di poter rispondere alle domande poste nella prima fase di definizione dello scopo e del campo di applicazione.

CATEGORIA DI IMPATTO E SIGNIFICATO

Scarsità idrica

Valuta il peso dei nostri consumi di risorsa in termini volumetrici sulla disponibilità di risorse idriche locali

Eutrofizzazione dell’acqua dolce

Valuta gli effetti del rilascio di sostanze nutritive in acqua dolce (i.e. N) che alla lunga possono portare alla moria dei pesci

Acidificazione

Valuta gli effetti del rilascio di inquinanti in aria (e.g. NOx) e del relativo impatto sull’acidità delle piogge

Ecotossicità

Valuta gli effetti del rilascio di composti chimici tossici direttamente in acqua ed i suoi effetti sull’uomo e sugli ecosistemi

Servendosi del software SIMAPRO 9.0, è stata calcolato il Water Stress Index (Fig.13). Lo stress idrico è comunemente definito dal rapporto tra i prelievi annui totali di acqua dolce e la disponibilità idrologica (WTA). Condizioni di grave stress idrico si verificano rispettivamente al di sopra di una soglia del 20% e del 40% (Vorosmarty et al. 2000, Alcamo et al. 2000). Questo è alla base per il calcolo, in quanto è necessario normalizzare il dato ottenuto dall’analisi dell’impatto con il software, con il valore di WTA corrispondente alla zona analizzata, ossia 0,2893 nel caso della provincia di Salerno in cui sono ubicate le aziende intervistate.

Figura 6. Elaborazione in Google Earth del Water Stress Index definito da Pfister et al., 2009.

Dall’elaborazione ottenuta con il SIMAPRO, è stato ottenuto il Water Stress Index per tutte le aziende analizzate (Tabella 8) e il dato ottenuto è stato normalizzato con il valore di WTA corrispondente, precedentemente descritto.

Tabella 8. WSI, espresso in m³, sia per ettaro che per litro per le diverse aziende.

Analizzando tutti i processi produttivi nel dettaglio (Tabella 9), le aziende che hanno un indice di stress idrico (Water Stress Index) maggiore, sono quelle che effettuano l’irrigazione, essendo essa responsabile del 47% dell’impatto per BIO-IRR1 e 48% per BIO-IRR2.

Il 36% per l’azienda INT1 e 37% per l’azienda INT2 del water stress index totale, invece, è dovuto alla fertilizzazione. Questo perché, le due aziende si servono di un prodotto di sintesi che richiede grandi volumi di acqua per la produzione e per diluire il prodotto.

Tabella 9. WSI espresso in m3/ha per processo produttivo

Figura 7. Schema per la valutazione della Water Footprint

Ottenuto il valore di WSI, sono stati necessari i valori di acidificazione, eutrofizzazione ed eco tossicità per ottenere alla fine l’impatto idrico mediante la metodologia LCA (Figura 7). Queste categorie fanno parte delle 11 categorie di impatto calcolate nella fase precedente, per il calcolo della Carbon Footprint, mediante la metodologia CML (2000). I dati sono riportati in Tabella 10.

Tabella 10. Water Footprint mediante la metodologia LCA per le aziende analizzate

Metodologia Hoekstra

Figura 8. Metodologia Hoekstra

ll concetto di Water Footprint è stato introdotto per la prima volta da Arjen Hoekstra nel 2002, definendolo come un indicatore dell'uso di acqua dolce che guarda non solo all'uso diretto dell'acqua da parte di un consumatore o di un produttore, ma anche all'uso indiretto dell'acqua. L'impronta idrica può essere considerata come un indicatore completo dell'appropriazione delle risorse di acqua dolce. L'impronta idrica di un prodotto è il volume di acqua dolce utilizzato per produrre il prodotto, misurato lungo l'intera filiera.

Come definito da Hoekstra, l’impronta dell’acqua può essere divisa in 3 componenti (Fig.8):

· Impronta idrica verde: si riferisce alle precipitazioni su un terreno che non percola o ricarica le acque sotterranee. Questa è l’acqua che viene immagazzinata nel suolo o rimane temporaneamente sopra il suolo e la vegetazione (Hoekstra et al., 2011). In questa impronta è inclusa l'acqua persa per evapotraspirazione, ed anche la quantità di acqua incorporata nella biomassa della pianta e della coltura. La maggior parte della produzione agricola mondiale si basa sul consumo di acqua verde

· Impronta idrica blu: questa è la quota parte di acqua che evapora ed è incorporata nel prodotto; non ritorna nello stesso bacino di utenza e nemmeno nello stesso periodo, ad esempio, viene prelevata in un periodo siccitoso e restituita in un periodo umido

· Impronta idrica grigia: è un indicatore del grado di inquinamento delle acque dolci che può essere associato alla fase del processo. Rappresenta il volume di acqua inquinata, che può essere quantificata calcolando il volume di acqua necessario per diluire gli agenti inquinanti, riportando la concentrazione ai livelli naturali del corpo ricettore entro il quale viene rilasciata.

Per calcolare l’impronta idrica verde e blu, sono stati necessari i dati climatici dell’anno di riferimento, quindi 2020, reperiti dal sito della Regione Campania.

Sono state scelte le stazioni meteo più vicine alle aziende analizzati e ne sono stati elaborati i dati climatici.

Nello specifico, per questa fase, sono state considerate solo 4 aziende, due irrigue per riuscire a confrontare tra loro anche l’efficienza irrigua e il consumo di acqua, una biologica (BIO1), e due integrate (INT1 e INT2).

Mediante il software CROPWAT, è stato calcolato il Crop Water Requirement, grazie all’ET0 calcolata mediante la formula di Penman Monteith.

L’evapotraspirazione blu e verde è alla base per il calcolo dell’impronta blu e verde.

Mentre, per il calcolo della WFgreen, serve solo il Crop Water Requirement,

ossia la somma dell’evapotraspirazione ricavata dai dati climatici e divisa per la produzione ettarica di olive, il calcolo dell’impronta blu e grigia richiede maggiori accorgimenti.

La WFblue contempla sia una frazione diretta che indiretta di acqua utilizzata per il processo produttivo.

Nella frazione diretta si contabilizza tutta l’acqua di cui necessita l’azienda in tutto il processo produttivo, che va dalla fertilizzazione, irrigazione, difesa delle piante, nonché l’acqua necessaria alla trasformazione delle olive in frantoio.

La frazione indiretta, invece, è legata all'acqua coinvolta per la produzione del prodotto utilizzato per le pratiche agronomiche, ossia di tutti gli input riportati nella tabella sovrastante.

I valori, calcolati in m3 di acqua per kg di prodotto, sono stati ricavati dal software SimaPro 9.0.1, prodotto da Pré Consultants, utilizzando il database della libreria generale Ecoinvent 3. Applicando i valori di acqua necessari per produrre questi input utilizzati e moltiplicandoli per i litri coinvolti per ettaro, è possibile estrapolare l'intero peso della frazione indiretta sull'Acqua Azzurra Footprint e poi sul valore finale di Water Footprint.

I risultati sono riportati nelle seguenti Tabelle 11-12-13.

Tabella 11. Quantificazione della frazione diretta e indiretta di acqua

utilizzata dalle aziende INT1 e INT2

Tabella 12 quantificazione della frazione diretta e indiretta di acqua

utilizzata dall’ azienda BIO-IRR2

Tabella 13. quantificazione della frazione diretta e indiretta di acqua

utilizzata dall’ azienda BIO-IRR1

La WFgrey è rappresentata dalla seguente formula:

dove:

AR: il tasso di applicazione del prodotto chimico al campo per ettaro (AR, kg/ha)

α : Frazione di ruscellamento

(cmax): la concentrazione massima accettabile meno la naturale

(cnat)= concentrazione per l'inquinante considerato

Y: resa della coltura

Sulla base del d.lgs. 152/2006 (T.U. ambiente), sono stati trovati i quantitativi massimi accettabili per i particolari micro e macroelementi contenuti nei prodotti utilizzati dalle diverse aziende analizzate e ne è stata applicata la formula, considerando come frazione di lisciviazione Average leaching-runoff per le aziende BIO-IRR1 e BIO-IRR2 e IRR1. essendo situate in suoli pianeggiati (Tabella 14).

La frazione di lisciviazione invece è massima per le aziende INT1 ed INT2, essendo localizzate in suoli particolarmente pendenti.

Tabella 14. Frazione di lisciviazione a seconda del tipo di elemento o composto

utilizzato dalle aziende analizzate

Dalle analisi sono risultati i valori di WFP riportati in Figura 9, espressi per litro diacqua utilizzata per kg di olive prodotte, in cui è l’azienda INT1 ad avere un’impronta idrica maggiore.

Figura 9. WFP espresso in m3 di acqua per produrre 1 chilo di olive delle aziende analizzate, suddiviso per WFP green, WFP blue e WFP grey

Quando si considera la Water Footprint, l’impronta che ha un maggior impatto sull’ambiente è la grigia, in quanto essa considera il carico di inquinanti che viene rilasciato nell’ambiente.

Tra le aziende analizzate, infatti, è l’azienda integrata che ha un impatto maggiore, valore dovuto sia alla lisciviazione maggiore essendo situate in suoli molto pendenti, ma anche perché utilizzano una concimazione di sintesi prettamente azotata, unita all’uso del diserbante Glifosate.

L’impronta blu, che invece dipende sia dall’ETblu che dalla frazione diretta e indiretta di acqua utilizzata dall’azienda che non torna a valle del processo produttivo, è maggiore per le aziende biologiche.

Questo perché, CWUblue, ossia il Crop Water Requirement, dipende maggiormente dall’evapotraspirazione blu, che ha un valore molto elevato. Questo però dipende dalle condizioni climatiche del territorio che trascendono dall’efficienza dell’uso dell’acqua dell’azienda.

Se si considera solo la frazione diretta, il maggior consumo di acqua viene dall’irrigazione, effettuata solo dalle aziende BIO-IRR1 e BIO-IRR2. Segue la trasformazione, ossia l’acqua utilizzata dal frantoio per il lavaggio e molitura delle olive. Solo una piccola parte, invece, è dovuta all’acqua utilizzata per effettuare i trattamenti, in cui è l’azienda BIO1 a consumare più acqua (Fig.10).

Figura 10. m3/ha di acqua direttamente coinvolta nel processo produttivo per le aziende analizzate

Per quanto riguarda la frazione indiretta, invece, il maggior consumo di acqua riguarda la produzione industriale del diesel. Il diesel è strettamente connesso alle ore di utilizzo del trattore e quindi, di conseguenza, anche ai kW dello stesso (Fig.11).

a) b)

c) d)

Figura 11. (a, b, c, d). Frazione indiretta: m3/ha di acqua necessaria per la produzione industriale dell’articolo utilizzato dalle aziende analizzate

I risultati ottenuti nel WP7, il cui obiettivo è la valutazione della sostenibilità dei sistemi colturali, si possono riassumere secondo gli indicatori specifici di seguito riportati.

- Numero di indici utilizzati: LCA, WaterFootPrint (WFP) mediante metodologia LCA, impronta idrica mediante metodologia Hoekstra

- numero 11 parametri presi in considerazione

- numero 7 analisi di differenti realtà aziendali effettuate per ciascun indice