Gli scarti di potatura: risorsa preziosa per vivai sostenibili

Sfide e opportunità nei vivai. Nel settore vivaistico-ornamentale, la gestione degli scarti di potatura rappresenta una sfida cruciale per le aziende. Ogni anno si accumulano volumi significativi di residui costituiti principalmente da rami e foglie il cui smaltimento comporta elevati costi e rilevanti implicazioni ambientali. Parallelamente, le imprese devono rispondere a normative sempre più stringenti, che impongono l’adozione di prodotti naturali in sostituzione delle sostanze chimiche di sintesi per contrastare insetti e fitopatogeni.

In questo contesto, diventa indispensabile adottare pratiche sostenibili in grado di trasformare queste problematiche in opportunità. Studi scientifici hanno infatti dimostrato che gli scarti di potatura sono ricchi di composti bioattivi, come i tannini e i flavonoidi, noti per le loro proprietà benefiche sia per la salute umana sia per il benessere delle piante (Pasquini et al., 2021; Aliaño-González et al., 2022). In questo contesto, risulta di fondamentale importanza ricercare soluzioni e metodi all’avanguardia che possano valorizzare questa preziosa risorsa.

Progetti innovativi. A tal proposito dall’anno 2023 è in corso una collaborazione tra il CNR, l’azienda vivaistica Giorgio Tesi Group e la Fondazione CARIPT di Pistoia per sviluppare strategie innovative e sostenibili volte al riciclo e alla valorizzazione degli scarti di potatura delle piante coltivate in vivaio. L’obiettivo principale è la produzione di composti bioattivi applicabili nei settori nutraceutico e agronomico. A sostegno di questa iniziativa, la Fondazione CARIPT ha finanziato due progetti di ricerca: il primo, intitolato “Valorizzazione di piante ornamentali per la produzione sostenibile di fitocomplessi con attività nutraceutica”, e il secondo, intitolato “Oli essenziali e tannini dagli scarti di potatura dei vivai: nuovi prodotti sostenibili per un’economia circolare”.

Primo progetto di ricerca (2023-2025). La ricerca del primo progetto si è focalizzata sul riciclo degli scarti di potatura del lentisco (Pistacia lentiscus L.), pianta tipica dell’ambiente mediterraneo appartenente alla famiglia delle Anacardiaceae. Ampiamente coltivata in ambito vivaistico-ornamentale per la sua resistenza agli stress abiotici e biotici, questa pianta si distingue per il suo alto contenuto di metaboliti secondari presenti sia nelle foglie sia nei frutti (drupe) (Fig.1).

Una delle strategie di riciclo individuate per la valorizzazione degli scarti di potatura del lentisco è stata quella che prevede l’utilizzo della distillazione in corrente di vapore (Fig. 2 A e B), una tecnica che consente di estrarre l’olio essenziale dalla matrice vegetale ottenendo anche l’idrolato come sottoprodotto. Questi prodotti possono avere applicazioni nel settore agronomico: gli oli essenziali, ricchi di terpeni, vengono utilizzati principalmente come agenti contro le erbe infestanti e come insetticidi, mentre gli idrolati (acque aromatiche) trovano impiego come nematocidi, fungicidi e insetticidi (Raveau et al., 2020; Aćimović et al., 2020; Maes et al., 2021). Inoltre, grazie alle loro proprietà antiossidanti, antibatteriche e antiinfiammatorie, gli oli essenziali del lentisco mostrano anche un promettente potenziale di applicazione nel settore nutraceutico (Matera et al., 2023).

La biomassa residua di P. lentiscus dopo il processo di distillazione non è ancora un prodotto esausto poiché contiene polifenoli. Sono state sperimentate diverse metodologie per estrarre i polifenoli da questa matrice e la bollitura con acqua a 85°C per 30 minuti è risultato il metodo più efficace. Le analisi chimiche dell'estratto hanno rivelato un'elevata concentrazione di tannini, in particolare composti chimici derivati dall'acido gallico, nonché la presenza di flavonoli, in particolare derivati della quercetina. I tannini sono molecole che possono essere impiegate in ambito agricolo come biostimolanti radicali, capaci di incrementare la resistenza delle piante a stress abiotici, e svolgere un’azione nematocida. Infatti, numerosi studi hanno evidenziato che i tannini costituiscono un fattore fondamentale nel controllo del ciclo dell’azoto negli ecosistemi del suolo in quanto influenzano le dinamiche del carbonio e dell’azoto (Kraus et al., 2003). Questa elevata presenza di tannini nella biomassa residua degli scarti di potatura del lentisco dopo la distillazione risulta quindi facilmente estraibile con una metodica green fornendo un prezioso prodotto da impiegare in ambito agricolo.

Figura 2: Scarti di potatura del lentisco nel distillatore per estrarre olio essenziale con distillazione in corrente di vapore (A e B). L’olio essenziale (strato superiore nella figura C) viene separato dall’idrolato acqua aromatica in cui una parte di olio essenziale rimane dispersa in acqua (C). I rami e le foglie dopo l’estrazione dell’olio essenziale sono stati sottoposti ad estrazione con acqua per ottenere un estratto arricchito in tannini (D).

Per garantire una valorizzazione completa dello scarto di potatura, il materiale residuo dopo l’estrazione dei tannini può essere impiegato come pacciamante organico. Questo prodotto svolge un ruolo importante nel miglioramento della struttura del suolo, preservando l'umidità, regolando la temperatura e, nel settore vivaistico ornamentale, limitando la crescita delle erbe infestanti e favorendo lo sviluppo delle piante coltivate.

Nell’ambito di questo primo progetto di ricerca, sono state utilizzate anche le drupe raccolte dalle piante di lentisco per l’estrazione di composti bioattivi. In una prima fase, la spremitura a freddo ha permesso di ottenere l’olio di lentisco, un olio alimentare con applicazioni anche in campo cosmetico. La polpa delle drupe dopo la loro spremitura, che rappresenterebbe uno scarto dopo la produzione dell’olio, è stata utilizzata per estrarre polifenoli. L’estrazione, effettuata con metodiche green cioè utilizzando solventi non tossici (etanolo e acqua), ha permesso di recuperare composti antiossidanti, come gli antociani, presenti in alte concentrazioni nelle drupe del lentisco. I test in vitro, su culture cellulari, hanno confermato la loro elevata attività antiossidante, aprendo nuove prospettive per il loro impiego nella formulazione di prodotti nutraceutici.

Secondo progetto di ricerca (2025- 2027). Il secondo progetto di ricerca si configura come un ampliamento del primo, con l’obiettivo di testare su colture di campo l’efficacia dei prodotti ottenuti dagli scarti di potatura, in particolare l'olio essenziale e i tannini, esplorando il possibile impiego degli scarti di potatura di altre specie vegetali, come alloro (Laurus nobilis L.), canfora (Cinnamomum camphora (L.) J. Presl) e liquidambar (Liquidambar styraciflua L). Questo studio non si limita alla semplice estrazione e analisi chimica dei composti bioattivi, ma si propone di valutare l’applicabilità in campo di questi composti. In particolare, gli oli essenziali estratti dalle diverse piante saranno testati come potenziali agenti di controllo di piante infestanti, insetti nocivi e patogeni fungini in collaborazione con l’Università di Liegi, nel laboratorio della Prof.ssa Marie-Laure Fauconnier. Per quanto riguarda gli estratti arricchiti in tannini è in corso una sperimentazione su fragola, in cui stiamo valutando gli effetti di questi estratti a diverse concentrazioni tramite un monitoraggio dei parametri fisiologici e morfologici delle piante, insieme a un'analisi approfondita del suolo. Lo studio su piante di fragola permetterà anche di valutare l’effetto di questi prodotti sulla produttività e la qualità dei frutti.

Prospettive future. Gli scarti di potatura, un tempo considerati un semplice rifiuto, oggi si rivelano una risorsa preziosa e multifunzionale. La loro valorizzazione non è solo un metodo efficace per ottimizzare la gestione dei residui e ridurre i costi di smaltimento, ma rappresenta anche un cambiamento significativo nel modo di concepire la filiera produttiva. Attraverso l’estrazione di composti bioattivi, questi materiali possono essere impiegati nell’industria di agrochimici naturali e di nutraceutici, aprendo nuove prospettive economiche e promuovendo un modello produttivo più sostenibile, basato sui principi dell’economia circolare. L’integrazione di questi processi nel settore vivaistico potrebbe favorire una gestione più efficiente delle risorse, contribuendo alla transizione verso l’adozione di pratiche agricole innovative, riducendo l’impatto ambientale e creando nuove opportunità di sviluppo.

Cecilia Brunetti e Diana Vanacore

Istituto per la Protezione Sostenibile delle Piante (IPSP), CNR

Sesto Fiorentino (FI)

Referenze:

Aćimović, M., Tešević, V., Smiljanić, K. T., Cvetković, M., Stanković, J., Kiprovski, B., & Sikora, V. (2020). Hydrolates: By-products of essential oil distillation: Chemical composition, biological activity and potential uses. Advanced technologies, 9(2), 54-70.

Aliaño-González, M. J., Gabaston, J., Ortiz-Somovilla, V., & Cantos-Villar, E. (2022). Wood waste from fruit trees: Biomolecules and their applications in agri-food industry. Biomolecules, 12(2), 238.

Kraus, T. E., Dahlgren, R. A., & Zasoski, R. J. (2003). Tannins in nutrient dynamics of forest ecosystems-a review. Plant and soil, 256, 41-66.

Maes, C., Meersmans, J., Lins, L., Bouquillon, S., & Fauconnier, M. L. (2021). Essential oil-based bioherbicides: human health risks analysis. International Journal of Molecular Sciences, 22(17), 9396.

Matera, R., Lucchi, E., & Valgimigli, L. (2023). Plant essential oils as healthy functional ingredients of nutraceuticals and diet supplements: A review. Molecules, 28(2), 901.

Pasquini, D., Detti, C., Ferrini, F., Brunetti, C., & Gori, A. (2021). Polyphenols and terpenes in Mediterranean plants: an overview of their roles and possible applications. Italus Hortus, 28, 3-31.

Raveau, R., Fontaine, J., & Lounès-Hadj Sahraoui, A. (2020). Essential oils as potential alternative biocontrol products against plant pathogens and weeds: A review. Foods, 9(3), 365.

Scarica qui il PDF dell'intervento di Cecilia Brunetti al Convegno sul Vivaismo del 5 dicembre: