Fertirrigare il pesco con reflui urbani consente di risparmiare nutrienti

I reflui urbani rappresentano una risorsa idrica alternativa per far fronte ai fenomeni sempre più diffusi di scarsità idrica. Tra i settori più colpiti c’è l’agricoltura, che utilizza a livello globale circa il 70% dei prelievi sul totale delle risorse idriche disponibili, impiegando l’acqua principalmente per scopi irrigui (Eu, 2020/741). Il riuso dei reflui urbani in agricoltura mostra come vantaggio la salvaguardia delle risorse idriche non ancora contaminate, sia dal punto di vista quantitativo sia qualitativo, ma anche l’incremento dei volumi irrigui da destinare all’irrigazione, specialmente in quelle aree in cui si prevede che il cambiamento climatico aggraverà lo stress idrico e intensificherà la variabilità delle precipitazioni.

I reflui non sono solo una risorsa dal punto di vista idrico, ma rappresentano anche una preziosa fonte di macro (es. N, P) e micronutrienti (es. Fe, Zn) con potenziali benefici sullo stato nutrizionale e fisiologico delle piante. Pertanto, un’attenta gestione dei reflui potrebbe comportare un notevole risparmio di fertilizzanti chimici in agricoltura. D’altro canto, il riuso dei reflui urbani, se non opportunamente trattati, potrebbe rappresentare un rischio per la sicurezza ambientale ed alimentare, a causa della presenza di possibili contaminanti microbiologici e chimici (es. metalli pesanti) all’interno degli stessi.

Recentemente, con l’introduzione del nuovo regolamento europeo Eu 2020/741, sono stati definiti i requisiti minimi di qualità dei reflui depurati per consentire il loro riuso, in sicurezza, a scopi irrigui. La nuova legislazione, che entrerà in vigore da giugno 2023, disciplinerà il riutilizzo in agricoltura in maniera meno severa (in termini di soglie di qualità dell’acqua da dover rispettare), se paragonata, ad esempio, all’attuale normativa vigente in Italia (DM 185/2003) in materia di riutilizzo, incentivando quindi il riuso diretto dei reflui depurati. Il riutilizzo verrà quindi disciplinato non più in base al criterio nazionale “one fits all” (“uno per tutti”), di tipo altamente precauzionale, ma in base alla tipologia della coltura e ai metodi utilizzati per irrigarla (“fit for purpose”, “in base allo scopo”). Il riuso sarà quindi favorito soprattutto per quelle colture che, come le arboree, vengono spesso irrigate con sistemi a goccia, dove quindi si riducono i rischi di contaminazione diretta dell’acqua reflua con il prodotto edule.

Lo scopo di questo studio è stato quindi quello di valutare, su piante di pesco in vaso, gli effetti nutrizionali e fisiologici di irrigazione con reflui urbani depurati provenienti da un’unità di sedimentazione secondaria implementata a scala reale all’interno di un impianto di depurazione conforme ai limiti di scarico forniti dal DM 152/2006.

L’impianto di depurazione di reflui civili di origine urbana

Lo studio è stato condotto all’interno dell’impianto di depurazione di reflui civili di origine urbana di Cesena, gestito dal Gruppo Hera spa (multiutility italiana), su piante di pesco (Aliblanca/GF677) di 3 anni, coltivate in vasi da 60 litri riempiti con un terreno franco argilloso e coperte con struttura monoblocco. Il disegno sperimentale, a blocchi randomizzati, è stato organizzato prevedendo due trattamenti di irrigazione: con acqua di rete (FW+F) e con acqua reflua trattata secondaria (SW+F). Per acqua reflua trattata secondaria si intende acqua reflua urbana che, prima dello scarico, è stata sottoposta a un processo che di norma comporta il trattamento biologico seguito da sedimentazione secondaria o da altro processo in cui vengano rispettati i requisiti di cui alla tabella 1 dell’Allegato 5 (D.M. 152/2006).

Le piante sono state irrigate con un impianto di irrigazione a goccia, ricevendo lo stesso apporto idrico e nutrizionale (azoto, fosforo, potassio) durante la stagione irrigua. I macronutrienti sono stati bilanciati tra i due trattamenti irrigui (FW+F, SW+F) grazie a un sistema prototipale di fertirrigazione “smart” basato sul monitoraggio in tempo reale della qualità dell’acqua e del volume idrico restituito. Durante la stagione irrigua, FW+F ha ricevuto solo fertilizzanti minerali, mentre in SW+F questi ultimi sono stati forniti solamente per compensare la differenza con FW+F.

La concentrazione di macro/micronutrienti e metalli pesanti è stata determinata su foglie ben espanse prelevate nella seconda metà di luglio. Al momento della raccolta, è stata valutata la resa per pianta ed investigati i principali parametri qualitativi dei frutti (durezza, pH, acidità titolabile, contenuto in solidi solubili e sostanza secca).

Confronto tra acqua di rete e con acqua reflua secondaria

La concentrazione di elementi chimici delle acque irrigue si è rivelata piuttosto simile tra SW e FW, ad eccezione di Na e Cl, dove i valori più elevati sono stati riscontrati in SW (12,7 e 23,5 mg L-1, rispettivamente per Na e Cl). Per quanto riguarda i macronutrienti, SW ha mostrato concentrazioni leggermente superiori rispetto a FW. SW ha inoltre evidenziato un aumento di pH (7.8) e rapporto di adsorbimento del sodio (SAR, 5,10) rispetto a FW, mentre la conducibilità elettrica (EC, 1,11 dS m-1), relativamente limitata, è indice di un basso rischio di salinizzazione.

Il soddisfacimento dei fabbisogni nutrizionali in N e P ha evidenziato come il piano di fertirrigazione “smart” abbia funzionato correttamente (tab. 1). I valori in K mostrano invece come per quest’elemento, non siano stati raggiunti i livelli ottimali di concentrazione fogliare. Ciò è stato causato da un problema tecnico, relativo alla somministrazione di K, verificatosi durante la sperimentazione. Inoltre, l’irrigazione con SW è stata in grado di aumentare leggermente le concentrazioni di microelementi a livello fogliare, senza causare effetti di fitotossicità (tab. 1).

L’irrigazione con la sola SW (escludendo quindi l’apporto minerale) ha quindi consentito una notevole percentuale di risparmio di fertilizzante pari rispettivamente al 32,2, 8,00 e 98,3% per N, P e K (fig. 1). Nonostante le percentuali di risparmio siano già significative, le stesse sono state limitate dal fatto che il depuratore di Cesena scarica in area classificata come sensibile (DM 152/2006), quindi con dei limiti più restrittivi sui parametri N e P, mentre nessun limite vige per il K (vedasi percentuale di risparmio più elevata). Questo dimostra come, in un’applicazione a scala reale, si potrebbe pensare di non abbattere completamente N e P, scelta che porterebbe sicuramente a delle percentuali più alte di risparmio per questi nutrienti.

L’irrigazione con SW non ha influenzato negativamente né le principali caratteristiche qualitative dei frutti (tab. 2), né la resa delle piante, con valori paragonabili a FW+F. Quest’ultimo risultato è in linea con quanto riportato da Vivaldi et al. 2015 e Perulli et al. 2019 su altre varietà di nettarina (tab. 2).

I reflui urbani hanno portato a un risparmio di nutrienti

Il sistema prototipale di fertirrigazione “smart” è stato in grado di apportare la quantità di N e P necessaria al soddisfacimento delle esigenze nutrizionali delle piante di pesco. Attraverso l’utilizzo diretto di reflui urbani depurati è stato possibile risparmiare una notevole quantità di fertilizzanti (macro, ma anche microelementi) senza causare danni da fitotossicità o penalizzare le caratteristiche qualitative dei frutti (durezza, pH, TA, SST, SS). Questi risultati sono altamente promettenti, anche in vista dell’entrata in vigore del nuovo regolamento europeo (Eu, 2020/741), che incentiverà un maggior e più diffuso utilizzo del refluo, anche e soprattutto per le specie arboree e per i sistemi di irrigazione a goccia. Per i frutteti, che potranno essere irrigati con questa preziosa risorsa, dovranno comunque essere predisposti accurati piani di monitoraggio e gestionali (es. alternanza delle fonti irrigue, programmi di somministrazione dei nutrienti), nel medio-lungo termine, per massimizzare gli effetti positivi e ridurre eventuali effetti avversi (es. salinizzazione dei suoli) conseguenti al riutilizzo di questa risorsa idrica ancora spesso sottovalutata.

Il progetto VALUE CE-IN - VALorizzazione di acque reflUE e fanghi in ottica di economia CircolarE e simbiosi Industriale rientra all’interno del programma POR-FESR 2014-2020 della Regione Emila Romagna nel campo della Strategia di specializzazione intelligente (S3) ambito Energia e Sviluppo Sostenibile.