Pioppo bianco per la produzione di bioenergie

Pioppo bianco per la produzione di bioenergie
Laura Rosso, Lorenzo Vietto, Gianni Facciotto e Sara Bergante
CRA‐Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta
Research unit for Intensive wood production
Strada Frassineto 35, Casale Monferrato (AL) I‐15033 – Italy tel +39 0142330900
fax +39 014255580
[email protected]
1
Populus alba
Il pioppo bianco è presente in un’ampia area geografica che include il Centro e il Sud dell’Europa, il Nord Africa, l’Asia Centrale e Occidentale (FAO 1980).
Alle nostre latitudini è possibile trovare una buona disponibilità di riserve genetiche di Populus alba (genotipi naturali o collezioni).
Nelle zone geografiche in cui gli areali si incontrano (nelle vallate alpine e tra i 45° e i 65° di latitudine Nord) Populus alba si ibrida spontaneamente con Populus tremula
dando origine a P. xcanescens (pioppo grigio) che presenta caratteri fenotipici ed ecologici intermedi tra le due specie.
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Esigenze ecologiche del Pioppo Bianco
 Temperature: media annua superiore ai 10 °C.
 Piovosità: può sopportare una moderata siccità
ma necessita di almeno 700 mm/anno di pioggia.
 Luce: in impianti molto fitti la ricerca della luce può causare eccessive curvature del fusto, soprattutto nelle file esterne.
 Altitudine: il pioppo bianco cresce lungo i corsi d’acqua e viene coltivato in pianura.  Suolo: in generale ha problemi nell’affrancamento che fa sì che sia meno competitivo in confronto ad altre coltivazioni, ma superata tale fase riesce a sopportare suoli molto svantaggiati, sabbiosi e ricchi di scheletro.
 Avversità: la specie non risulta particolarmente sensibile ad avversità biotiche ed abiotiche.
03/10/2013
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Populus alba
Utilizzazioni attuali:
 arboricoltura da legno produzione di segati
per L’interesse commerciale di questa specie, in Italia, è limitato all’areale toscano; infatti non è
mai stata realmente svolta un’attività di miglioramento genetico.
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Populus alba
Utilizzazioni attuali:
 “Restoration ecology”: impianti per riforestazione in aree golenali, ex‐cave, parchi ricreativi.
03/10/2013
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Populus alba
Obiettivi delle “Restoration ecology” :
• aumentare la capacità auto depurativa delle fasce fluviali (buffer strips),
• ricreare corridoi biologici ricollegando tra loro ambienti naturali frammentati
03/10/2013
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Populus alba
Obiettivi delle “Restoration ecology” :
• creare aree per la fruizione turistico‐didattica,
• contribuire al reinserimento di questa specie arborea negli ambienti naturali di origine
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Populus alba
Utilizzazioni attuali:
 Produzione di biomassa per energia e biocombustibili.
•buone produzioni
•composizione chimica del legno ottimale
per pre‐trattamenti a basso input •facile separazione dei componenti del legno e conversione in biocarburanti
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Populus alba
aridità
vento
defogliazione primaverile
ruggini
bronzatura
macchie brune
virus del mosaico
afide lanigero
capacità di radicamento
drittezza
idoneità alla potatura
rapidità di accrescimento
espansa
F
Villafranca
espansa
M
Marte
Saturno semi-espansa M
idromorfia
sesso
Forma chioma
Attualmente per l’arboricoltura da legno e per interventi di rinaturalizzazione sono utilizzate in particolare tre varietà di Populus alba:
1
1
1
2
2
2
2
2
2
0
0
1
1
?
1
1
2
0
1
1
1
2
1
1
1
0
?
?
?
2
?
1
1
1
2
1
1
1
0
Il clone "Villafranca" presenta buone caratteristiche di affrancamento e produzione ed è utilizzabile come coltivazione energetica (clone registrato nel
Registro Nazionale dei materiali forestali di base). 03/10/2013
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Populus alba
Presso l’Azienda Sperimentale “Mezzi” del CRA‐PLF di Casale Monferrato è
presente un archivio di riserve genetiche in vivo con 97 accessioni
Maschi
Femmine
Sesso sconosciuto
Piemonte 21
19
2
42
Lombardia
2
0
1
3
Toscana
20
6
10
36
Origine sconosciuta
2
4
3
9
Turchia
0
2
1
3
Siria
1
0
0
1
Paesi Bassi
0
1
0
1
Ex Yugoslavia
0
0
2
2
Origine
Cloni Italiani
Cloni stranieri
Totale
90
7
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Populus alba
progenie di Villafranca
G4
Nell’ambito del
progetto SALPIO si è
effettuata la prima
selezione di una
progenie di Villafranca.
2.5
2
Dei 240 cloni (in
celeste) ne sono stati
selezionati 25 (in rosso)
Considerando le
variabili (in blu) con il
numero di classi (n):
1.5
V4
1
G3
Axis 2
V1
P4
0.5
G1
C2
A4
A1
P1
G7
V= vigoria (4)
F= forma del fusto (3)
A= attecchimento (4)
C= emissione polloni (2)
P= piantabilità (4)
G= valore generale (7)
F2
F1
0
G2
A2
P3
F3
V3
A3
-0.5
C1
V2
G5
G6
-1
P2
-1.5
-2
-2
-1.6
-1.2
-0.8
-0.4
0
0.4
0.8
1.2
1.6
Axis 1
03/10/2013
Selezione dei cloni di pioppo bianco sulla base di caratteristiche
qualitative e quantitative – Analisi delle corrispondenze
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Populus alba
Materiali & Metodi
Nuovi obiettivi: selezionare nuovi cloni di P. alba che abbiano buone caratteristiche tra la progenie del clone Villafranca e genotipi collezionati in natura
Due impianti sperimentali:
A. Caramagna Piemonte (CN) – Azienda
“Il Merlino”: 58 genotipi con densità
d’impianto di 1667 p ha‐1
B. Casale Monferrato (AL) – Azienda
Mezzi: 20 genotipi con densità
d’impianto di 1111 p ha‐1
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White poplar selection for energy
Progenie di Villafranca
Genotipi naturali
Clone
Sesso
Origine
GA‐107‐D
M
PA078
Clone
Sesso Origine
Italia Centrale
93.088.006
M
“Azienda Mezzi” Casale Monf.
Italia Centrale
93.088.015
M
“Azienda Mezzi” Casale Monf.
PA079
F
Nord Italia
93.088.047
M
“Azienda Mezzi” Casale Monf.
PA085
M
Italia Centrale
93.088.091
F
“Azienda Mezzi” Casale Monf.
PA089
Italia Centrale
93.088.095
F
“Azienda Mezzi” Casale Monf.
PI93‐006
Italia Centrale
93.088.133
F
“Azienda Mezzi” Casale Monf.
PI93‐007
Italia Centrale
93.088.145
F
“Azienda Mezzi” Casale Monf.
PI93‐008
Italia Centrale
93.088.202
M
“Azienda Mezzi” Casale Monf.
PI93‐022
Italia Centrale
93.088.232
M
“Azienda Mezzi” Casale Monf.
DI‐102
M
Italia Centrale
VILLAFRANCA
F
Nord Italia
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Populus alba
Risultati
60
A
Biomass (Odt ha-1)
50
AB
AB
40
ABC
30
BC
BC
ABC
ABC
ABC
ABC
BC
ABC
ABC
BC
ABC
ABC
ABC
ABC
C
20
10
93 09
0
.0
88
93 .03
3
.0
88
93 .03
6
.0
88
.0
4
PA 2
93 - 08
4
.0
88
93 .05
3
.0
88
93 .05
6
.0
88
93 .08
7
.0
88
93 .12
2
.0
88
93 .13
3
.0
88
93 .14
7
.0
88
93 .16
7
.0
88
93 .20
3
.0
88
93 .20
4
.0
88
93 .20
5
.0
88
93 .22
2
.0
88
93 .22
VI .08 4
LL
8
AF .23
8
R
AN
CA
10
2
PA
DI
-
57
-0
42
0
Clones
Caramagna Piemonte (CN) – Produzione di biomassa da cloni selezionati di P. alba misurati alla fine del 5° anno di crescita confrontati con il clone “Villafranca”.
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Populus alba
Risultati
20
-1
16
-1
Biomass (O.D.T. ha y )
18
14
a
ab
12
10
abc
bc
8
c
6
bc
bc
bc
abc
bc
c
abc
abc
abc
abc
abc
bc
c
c
c
4
2
G
A
10
7
PA D
07
PA 8
0
PA 79
08
PA 5
PI 08
93 9
PI .00
93 6
PI .00
93 7
PI .00
8
9 3 93 .
0
.0 22
8
93 8.0
.0 06
8
93 8.0
.0 15
8
93 8.0
.0 47
8
93 8.0
.0 91
8
93 8.0
.0 95
8
93 8.1
.0 33
8
9 3 8 .1
.0 45
8
93 8.2
.0 02
88
.2
32
VI
LL DI
AF -10
RA 2
NC
A
0
Clones
Casale Monferrato (AL) –Produzione di biomassa da cloni selezionati di P. alba
misurati alla fine del 4° anno di crescita confrontati con il clone “Villafranca”.
03/10/2013
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Produzione di bioetanolo da pioppo
Estrazione di Bioetanolo dal clone IMOLA selezionato dal CRA‐PLF per la produzione di biomassa ligno‐cellulosica
Due processi
LHW pre‐treatment
(Liquid Hot Water pre‐treatment)
200 °C
10 min
Acqua (H2O)
DA pre‐treatment
(Diluit Acid pre‐treatment)
190 °C
1,1 min
2% Acido solforico (SO4)
Saccarificazione
Fermentazione
0.257 kg Bioetanolo/ kg sostanza secca
0.201 kg Bioetanolo/ kg sostanza secca
DENSITÀ BASALE CLONE IMOLA: 0.364 g∙cm‐3
03/10/2013
Facciotto, Guo, et al., 2013.
16
93
.0
0
93 8.2
.0 03
8
93 8.2
.0 38
8
93 8.0
.0 91
88
.0
PA 36
9
VI 3 .0 089
LL 88
AF .0
R 95
AN
C
PA A
93 - 0
.0 79
8
93 8.1
.0 67
8
93 8.0
.0 15
8
93 8.0
.0 06
8
93 8.1
.0 33
8
93 8.1
.0 45
8
93 8.2
.0 32
8
93 8.2
.0 02
8
93 8.0
.0 60
88
.0
PA 47
-0
PA 84
93 - 0
.0 78
88
PI .05
93 3
.0
0
DI 7
G -1 0
A- 2
1
PI 0 7
93 D
.0
PA 0 6
PI - 08
93 5
PI .00
93 8
.0
22
Basal density (g cm -3)
Populus alba
Densità basale
0,5
0,35
0.46
0,45
0,4
0.31
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
Clones
Un indice di alto contenuto di cellulosa (e bioetanolo estraibile) è l’alta
densità basale (Sannigrahi et al., 2010).
03/10/2013
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Conclusioni
Il pioppo bianco ha ampie potenzialità per la produzione di bioenergie. La buona adattabilità a diverse condizioni ambientali, la buona tolleranza agli stress biotici ed abiotici, le buone
produzioni ottenute, il differente utilizzo che può avere
rendono la specie interessante soprattutto in aree marginali
dove le coltivazioni agricole tradizionali non sono in grado di
garantire ritorni economici validi, senza provocare
ripercussioni negative sulle produzioni alimentari. La selezione genetica di nuovi cloni può contribuire ad aumentare le produzioni diminuendo i costi rendendo questa
specie interessante per i coltivatori. 03/10/2013
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Grazie per l’attenzione
03/10/2013
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