Meccanizzazione nella Canapa Industriale: situazione e mancanze nel lavoro sul campo, estrazione olio, produzione fibre e canapulo

Tra i tanti appuntamenti di approfondimento sviscerati durante l’edizione 2018 della Fiera Internazionale Canapa Mundi a Roma, un livello di primo piano lo ha avuto di sicuro quello sulla meccanizzazione nella Canapa Industriale, il sistema di raccolta della pianta a prescindere dalla destinazione finale del prodotto.

Mancano mezzi progettati per il settore, per un corretto lavoro nei campi e in prospettiva non se ne vedono di nuovi. Oggi vengono utilizzate macchine nate per altre colture con alcuni adattamenti. In più, la limitatezza nazionale delle superfici dedicate alla canapicoltura non fa decollare la costosa progettazione e la sperimentazione.

A fissare la situazione che rappresenta oggi una sorta di ferita aperta nel settore, è stato il professore Salvatore Faugno nella sua relazione enunciata durante Canapa Mundi. È docente del Dipartimento di Agraria dell’Università Federico II di Napoli.

Un quadro sul settore tutto da ribadire visto il gran numero di nuovi canapicoltori, non tutti consapevoli del mondo agricolo che stanno per affrontare.

Le sezioni di questo intervento:

• situazione generale e mancanze;
• seme, raccolta, trattamento, necessità;
• sperimentazioni e studi sull’estrazione di olio dal seme di canapa;
• fibra e canapulo, incidenza costi di trasporto biomasse, impianti di trasformazione e separazione;
• fibra di canapa per il tessile;

Meccanizzazione nella Canapa Industriale, situazione generale, mancanza di mezzi dedicati, limitatezza delle superfici a canapicoltura

“In Italia è ancora scarsa la superficie dedicata alla Canapa come in tutta Europa, con esclusione della Francia dove l’estensione è proporzionalmente ben maggiore rispetto alla media anche se sempre in quantità limitata rispetto ad altre colture”, ha sottolineato il professore Faugno.

“Questa situazione anche nel campo della meccanizzazione complica la vita perché con la mancanza di una standardizzazione del sistema colturale, dell’accrescimento, delle dimensione delle piante, diventa difficilissimo ideare e realizzare un prototipo, dare il via a una progettazione che, oltretutto, è molto costosa e va sul lungo periodo”.

“La meccanizzazione della Canapa, dalla semina ai trattamenti di concimazione o altro, si avvale di sistemi e tecnologie utilizzati per altre colture. Il discorso cambia nello specifico della raccolta e trattamento di semi e fibre, fasi che oggi hanno bisogno di importare tecnologie da altri sistemi ma con adattamenti necessari… e siamo lontani dalla perfezione”.

“In base al tipo di coltivazione che va portata avanti, esistono diversi cantieri di meccanizzazione che si susseguono sui campi. Sui semi la parte principale è svolta dalle mietitrebbiatrici, molto diffuse a livello nazionale per altre colture, come per il frumento, ma si prestano anche alla raccolta di seme di canapa”.

“Quando si passa alle fibre la situazione si complica perché bisogna differenziare mezzi e comportamenti tra fibra corta e quella lunga, quindi da una parte dedicata all’utilizzo come fibra tecnica ed edile oppure per il tessile con difficoltà che crescono perché necessitano di accorgimenti tecnici maggiori per dare vita a un prodotto finale di valore”.

“Dalla trinciatura, dalla strigliatura, separando fibra da biomassa – rimarca Faugno – rimane il canapulo che è di grande interesse, mentre infiorescenze e raccolta di foglie per gli usi cui sono destinati fanno parte un loro settore in grande sviluppo nonché capace di calamitare sempre più un’attenzione del tutto particolare”.

Meccanizzazione nella Canapa Industriale, raccolta e trattamento del seme

“Seme. Da lì si devono estrarre l’olio e la farina. Sui 2.300 ettari italiani, il comparto del seme e dell’olio è il settore che si è innescato più facilmente nella produzione proprio per quanto dicevo prima, per la mutuazione di sistemi di raccolta già esistenti utilizzati da altre colture”, ha detto il professore inoltrandosi nella sua analisi.

“L’Olio di Canapa è ricco di acidi grassi polinsaturi, di grande impatto sui nostri valori nutrizionali quindi di grande valore commerciale. Logicamente con il futuro allargamento della base produttiva, il valore economico dovrà decrescere per l’ampliamento dell’offerta, quindi sarà necessario far diventare sempre più efficiente il sistema produttivo e delle tecniche colturali”.

“La mietitrebbia è nata per i cereali, in particolare per il frumento, svolge più operazioni, fa il taglio, separa le infiorescenze dai semi, pulisce questi ultimi e lascia sul campo tutti gli altri residui. La canapa produce da tre a cinque volte più biomassa rispetto al frumento, al grano. La macchina può incontrare difficoltà, anzi, le incontra svolgendo il suo lavoro perché i suoi meccanismi di taglio sono stati progettati per trattare altri tipi di tessuti vegetali. Il problema si acuisce però nei suoi organi di separazione di infiorescenze e semi, come per quelli di pulizia, gli scuotipaglia che recuperano parte del seme rimasto impigliato nella paglia”.

“Parlando di raccolta meccanica di una pianta chiediamo sempre che ci sia una omogeneità di maturazione. E questa oggi nella Canapa non l’abbiamo. Diversi i punti che ostacolano questa necessità di uniformità. Prima di tutto la grande importazione dall’estero delle sementi, fattore che alla fine determina una grossa eterogeneità di piante nei campi”.

“In più chiediamo che non ci siano importanti ramificazioni laterali che danno difficoltà sullo stabilire l’altezza di taglio. E ancora, per ottenere la maturazione del seme si deve protrarre la raccolta, quindi inizia a lignificare lo stelo, la fibra diventa più resistente e, come conseguenza, ci possono essere ingolfamenti della macchina. Individuare il momento della raccolta può essere arduo visto che la maturazione dei semi è scalare: insieme a semi pronti ce ne possono essere ancora verdi”.

“Quali accorgimenti? I tecnici già pratici sanno come fare, quindi regolare ben in alto la barra di taglio per evitare di portare troppa biomassa nella macchina, anche se si è comunque legati all’altezza della pianta. Anche la velocità di avanzamento è cruciale, visto che la macchina è regolata per il frumento dove c’è meno biomassa. Una mietitrebbia ben regolata in un campo di frumento ha un’efficienza del 97-99 per cento circa, a livelli molto alti. Con la Canapa si è a livelli molto più bassi“.

“Misurando l’efficienza in campi di canapa i colleghi hanno fatto differenti prove con densità da 60 e 30 piante per metro quadrato e diversi livelli di concimazione, anche quella fogliare, passando dalla raccolta a mano a quella meccanizzata: in quest’ultimo caso l’efficienza media per la Canapa è stata del 57 per cento circa. In media il 40 per cento del prodotto lo abbiamo lasciato a terra“.

Come poi aggiunto da Faugno, non c’è esperienza da parte dei contoterzisti nello svolgere questa attività, quindi far loro comprendere fattori come quello della velocità, di moderarla nella raccolta, diventa complicato. Esistono ancora dei grossi margini di regolazione delle macchine per rendere più efficiente la raccolta.

Meccanizzazione nella Canapa Industriale: prove e rilevazioni sul seme

“Che criticità abbiamo? – continua Faugno – Se si raccoglie il seme lo si fa per fare olio di canapa di ottima qualità, un prodotto eccezionale ma delicato, deperibile, venduto in confezioni più piccole, che il consumatore deve utilizzare rapidamente”.

“I semi presentano un differente grado di maturazione. Quando li ammassiamo dopo la raccolta, l’alta umidità innesca fenomeni di fermentazione e, soprattutto nei climi caldi del Meridione, la temperatura sale inficiando poi la qualità del prodotto finale facendo innalzare l’acidità dell’olio. Nei primi istanti e comunque entro le 24 ore, va abbattuta l’umidità nel seme raccolto e grazie a opportuni sistemi di essiccazione”.

“Molte aziende hanno iniziato alla coltivazione della canapa quasi come hobby, sono partite in questo modo, ma poi arriva la realtà, non ci sono gli strumenti giusti, quindi serve il contoterzista partendo dalla trebbiatura aspettando quando te la potrà fare. Secondo problema è quello della lotta col tempo: Chi mi essicca subito il seme? Abbiamo fatto esami per tre anni su decine e decine di campioni di olio e abbiamo notato come molti non avessero proprio i parametri per essere commercializzati secondo i dettami degli oli di semi“.

Occorre una fase di essiccazione gentile, “non a grande calore, soprattutto nelle prime fasi. Serve bassa temperatura. Ci sono tantissimi sistemi, anche derivati dal trattamento dei cereali che vanno abbastanza bene anche per la canapa. Cruciale la pulizia del seme, senza presenza di altri elementi nella massa, senza canapulo che può inquinare il prodotto finale e nella trasformazione abbassare le rese nella produzione di olio assorbendolo. Per questa pulizia abbiamo utilizzato una vecchia sbecciatrice per semi di frumento cambiando un po’ i crivelli affinché si adattassero adatti alla canapa. Poi l’ultimo trattamento con un ciclone ottenendo semi belli puliti”.

Meccanizzazione nella Canapa Industriale – trasformazione del seme in olio: analisi e tecniche

“In genere mi occupo di sistemi di meccanizzazione al suolo, ma per la canapa mi sono fatto affascinare dal processo di trasformazione che dal seme porta all’olio – ha detto il professore Faugno – proprio per il grande valore aggiunto di questo prodotto finale. Nella stagione 2017 con i colleghi abbiamo fatto una grande esperienza con i colleghi di agronomia. Prendendo come spunto la varietà Uso-31 abbiamo focalizzato tutto su otto esperienze colturali con parcelle adeguatamente ampie, da 1.200 metri quadrati”.

“Abbiamo sì valutato diversi gradi di concimazione, ma anche diversi gradi di densità, da 30 e da 60 piante a metro quadro. La raccolta è stata effettuata a luglio 2017. All’interno delle parcelle sono state scelte micro aree interne in maniera randomizzata per una raccolta a mano: le piante avvolte subito in teli, poi una sorta di trebbiatura a mano, separazione del seme, essiccazione e pulizia per stimare e valutare la produzione pendente in modo da confrontarla anche con quella fatta con mezzi meccanici”.

“Allo stesso tempo abbiamo un piccolo laboratorio di estrazione grazie a una piccola pressa che ha una capacità di 30 chili per ora. Estrazione svolta in maniera meccanica quindi, per pressione e a bassa temperatura, entro i 40 gradi, salvaguardando così l’alto valore aggiunto che ha l’olio di canapa rispetto ad altri oli di semi. Quindi non si è ricorso alla tecnica del solvente”.

L’apparato utilizzato per l’estrazione dell’olio dai semi di canapa – “Nella pressa meccanica, una vite elicoidale corre lungo un cilindro creando una pressione sulla massa dei semi introdotti per caduta dalla tramoggia. Il materiale viene così schiacciato nella camera di compressione. La pressione e gli attriti lungo le pareti creano calore, innalzamento termico che per il produttore di olio di canapa è un grandissimo nemico”.

“Per assicurare il mantenimento di basse temperature necessarie a conservare le preziose proprietà dell’olio, quindi per restare al di sotto dei 40 gradi centigradi, bisogna attuare un procedimento per nulla semplice, ma indispensabile: abbiamo implementato una sorta di scambiatore di calore esterno al cilindro; nello scambiatore passa un fluido refrigerante; l’innalzamento della camicia termica si verifica sempre, però l’olio all’uscita passa subito per questo scambiatore di calore; l’aumento di temperatura è subito bloccato. Con strumenti più complessi si può arrivare ad avere un cilindro, quello dove passa la vite, dotato di intercapedine dove far passare direttamente il fluido refrigerante smaltendo il calore direttamente lì dove si produce”.

“In laboratorio abbiamo valutato due livelli termici, 40 e 70 gradi, ognuna con due tipi di boccole, da 8 e da 12 millimetri d’apertura. Da queste ultime esce l’estruso, il residuo, il panello post spremitura. Più è stretta la boccola, tanto più è alta la pressione di spremitura, quindi maggiore estrazione di olio, ma con rischio di maggiore innalzamento termico. L’olio grezzo viene poi centrifugato, a 4.000 giri per 30 minuti, conservato e inviato alle analisi. Il protocollo di estrazione è stato pubblicato su due riviste scientifico-tecniche”.

Il riferimento del professore Faugno è alla pubblicazione su Aidic – The Italian Association of Chemical Engineering, con il titolo “Optimization of Hemp Seeds (Canapa Sativa L.) Oil Mechanical Extraction” (file pdf) e alla relazione svolta all’AIIA – Associazione Italiana di Ingegneria Agraria, conferenza di Bari 2017, dal titolo “Influence of pressing temperature on hemp seed oil flavour” (cliccare qui).

“Su questa fase – ha proseguito l’accademico – si è innescata la sperimentazione di una collega dell’Università di Studi della Campania Luigi Vanvitelli: l’influenza delle tecniche di estrazione sui livelli di polifenoli e di THC nell’olio. Sappiamo bene che il THC non è nei semi ma nelle infiorescenze, ma nella pianta e nella lavorazione l’intimo contatto o la presenza tra le parti potrebbe portare alla presenza di questa sostanza.

“Naturalmente le rese maggiori sono quelle che si ottengono a temperatura più alta perché si rende l’olio più fluido. Invece, a temperature invece la media di estrazione si attesta sul 25 per cento”.

Come da grafici riportati dal professore Faugno, le tecniche agronomiche, la variazione di temperatura e di pressione all’estrazione dell’olio, influenzano il contenuto di polifenoli ma, come si immaginava, non influiscono sul contenuto di THC che rimane estremamente risibile.

Meccanizzazione nella Canapa Industriale – Biomassa, fibra e canapulo. Cosa manca in questa parte di filiera?

“Molto importante nel quadro economico di oggi è l’utilizzo della biomassa, fibra e canapulo – rimarca il professore Salvatore Faugno – Nel fusto la fibra rappresenta il 25-30 per cento circa mentre il canapulo è il restante 70-75 per cento. Come fibra, questa ha più destinazioni: tecnica, più immediata come utilizzo perché irrilevante come lunghezza e dimensione del filo e al tempo stesso con applicazione in bioedilizia, tantissimi altri componenti fino ai cruscotti per automobile. Il Canapulo da parte sua trova ottimo impiego nella bioedilizia”.

“Per raccogliere la fibra è possibile utilizzare varie tecniche. Esistono varie macchine, molte sono adoperate all’estero ma non ancora in Italia perché devono operare su vaste superfici, le classiche falcia-trincia-caricatrici. Esiste qualcosa ideato nel settore, di specifico ma molto costoso come quella della Class che lavora a doppia altezza, fa un taglio della parte apicale dove raccoglie le infiorescenze in uno stato abbastanza verde con seme non maturo quindi normalmente destinato a uso zootecnico; poi fa un taglio basale, una blanda trinciatura del prodotto che viene lasciato sul campo dove si fa essiccazione in maniera simile alla fienaggione, per poi procedere con delle rotoimballatrici. Esistono altre macchine complesse, alcune con lame a doppia altezza”.

Cosa manca in questa parte di filera? “Escluso due poli, in tutti gli altri territori nazionali mancano impianti di separazione della fibra dal canapulo. Molto alto il costo del trasporto di una rotoballa di fibra di canapa: questa occupa molto volume ma trasporta poca biomassa perché la sua densità è bassa, si raggiungono al massimo 50 chilogrammi a metro cubo”.

Esempio numerico sull’incidenza del trasporto nei costi – “Il costo di trasporto della paglia è naturalmente connesso alla distanza da percorrere: un esempio, quello di un autotreno con 42 balle che unito a un costo di ritiro pari a 15 euro a quintale (valore della paglia a franco magazzino – per il seme è di 200-250 euro a quintale in base alla qualità), rende il costo del trasporto per una distanza di 250 chilometri, pari al 22 per cento, quindi ancora accettabile; se invece produco canapa, per esempio, nel Lazio, nelle Marche, in campagna per poi trasportare la paglia in uno dei due poli opposti ed estremi, a Taranto o in Piemonte, il valore commerciale della fibra si azzera”.

“Conseguenza? La maggior parte delle imprese che in Italia fanno canapa in 2.300 ettari circa, oggi raccolgono solo seme. Soltanto pochissime conferiscono paglia agli impianti di trasformazione. Si hanno notizie di un nuovo impianto nella zona di Milano e si sta riadattando in Campania un impianto che vent’anni fa era destinato a un altro tipo di coltivazione. Sono comunque ancora due cose in itinere e non ho dati più certi e definitivi”.

“Di sicuro il fattore dell’impiantistica è fondamentale: nella struttura entra la biomassa che esce suddivisa in fibra e canapulo. Senza tutto questo la filiera ne viene fuori monca, non sfruttabile. Gli impianti sono molto costosi, in Europa esistenti in aree molto estese per la canapicoltura, quindi Francia, Romania, Olanda”.

“Esistono proposte di impianti mobili ancora non esaminate da noi, ma sul territorio nazionale ci sono aziende, anche di prestigio, che li propongono: potrebbero dare un’opportunità più rapida piuttosto che costruire un impianto fisso, costoso, di grandi dimensioni e che per questioni di efficienza dovrebbe stare al centro di un areale di coltivazione massiccia di canapa. Inoltre, la filiera non si crea se non c’è a chi conferire il prodotto. È il classico caso del cane che si morde la coda. Ci vorrebbe l’attenzione del legislatore nel cercare di finanziare certe attività e le corrette rotte di sviluppo”.

Meccanizzazione nella Canapa Industriale: il punto sulle fibre per il tessile e sperimentazioni

“Esistono anche proposte di piccoli impianti aziendali ma con grado molto limitato nella purezza, nella separazione tra fibra e canapulo. La separazione deve essere molto attenta per la fibra da destinare al settore tessile: per la fibra tecnica basta la prima fase di separazione dal canapulo; per il tessile invece abbiamo bisogno di fibra lunga, molto degommizzata, quindi priva di sostanze pectiche, cercando di farla oggi sempre con fienaggione in campo, non macerazione in umido, steli di diametro medio a circa 10 millimetri, raggiungere un colore giallo paglierino uniforme durante l’essiccazione, per evitare colorazioni a macchie e successivi processi di sbiancamento che indebolirebbero la fibra (vedere immagine qui sotto)“.

“Qualcuno sta sperimentando una macerazione soltanto della fibra. Si fa un primo passaggio nella macchina strigliatrice che separa la fibra dal canapulo. Poi, anziché mettere in acqua tutte le bacchette, come si faceva anticamente, ci si mette solo la fibra. Quindi, si riducono notevolmente i volumi di acqua utilizzati per l’operazione, si innescano processi di fermentazione con microorganismi appropriati. Tutto questo potrà portare a dei risultati in futuro”.