Le colture dedicate per la produzione di biomassa a scopo energetico sono oggetto di un crescente interesse. Le diverse indicazioni U.E. prevedono l’utilizzo gerarchico ed efficiente delle biomasse attraverso la valorizzazione delle diverse frazioni. Tra le specie perenni che si prestano meglio alle condizioni xerotermiche dell’Europa meridionale troviamo il Cynara cardunculus L. o “cardo” di origine mediterranea, coltura polivalente che può essere utilizzata come materia prima per la produzione di biocombustibili solidi (frazione lignocellulosica epigea e residui di trebbiatura) e liquidi (seme oleaginoso) o nell’industria cartaria per la produzione di pasta di cellulosa di elevata qualità, utilizzando principalmente i pappi presenti nei capolini.

Nell’ambito del Progetto di ricerca europeo BIOCARD – Global Process to Improve Cynara cardunculus Exploitation for Energy Applications e nell’ottica di favorire la valorizzazione dei sottoprodotti, il gruppo Panacea ha provveduto ad individuare il sistema di raccolta che permettesse la separazione delle due frazioni utilizzabili della pianta (seme per la produzione di biodiesel e biomassa lignocellulosica per la produzione di energia elettrica), progettarlo, farlo costruire da ditta agro meccanica e testarlo in diverse condizioni pedoclimatiche europee.

Il prototipo unisce i dispositivi di una testata da mais a sei file a quelli di una classica testata da grano. La macchina realizzata opera su due livelli a seconda delle operazioni necessarie per ottenere i due diversi prodotti. La parte superiore provvede al distacco dei capolini da inviare all’apparato trebbiante della mietitrebbiatrice; la parte inferiore opera il condizionamento, la falciatura e l’andanatura della biomassa epigea; i residui della trebbiatura dei capolini sono a loro volta rilasciati sull’andana di biomassa, mentre i semi vengono raccolti dalla mietitrebbiatrice. Le dimensioni della testata sono: larghezza: 4940 mm; altezza: 1731 mm; lunghezza: 2770 mm; peso: 3342 kg.

La prima versione della macchina è stata realizzata nel 2007 e testata nel mese di Agosto in Spagna. A seguito di questa prima esperienza erano state individuate alcune modifiche da apportare per migliorare la qualità del lavoro svolto e aumentare le prestazioni in fase di raccolta.

I test sono stati ripetuti con la seconda versione nel settembre 2008, raccogliendo sempre in Spagna 40 ha di coltura Il confronto dei dati sperimentali raccolti nel biennio di riferimento ha evidenziato l’ottimo risultato raggiunto. La produttività è passata da 1,57 ha/h a 2,10 ha/h, con un incremento della capacità di lavoro operativo del 33,78%.

La macchina ha difatti lavorato ad una velocità di 1,23 m/s (4,41 km/h), ottenendo  capacità di lavoro operative di 2,10 ha/h.

La produzione raccoglibile, pari a 6,20 t/ha di biomassa e 0,856 t/ha di seme, ha permesso di ottenere  produzioni oraria operativa dell’ordine di 13,05 t/h di biomassa e 1,50 t/h di seme.

Nell’ambito del progetto “ENERBIOCHEM–Filiere agro–industriali integrate ad elevata efficienza energetica per la messa a punto di processi di produzione eco–compatibili di energia e bio–chemicals da fonte rinnovabile e per la valorizzazione del territorio” nel corso dell’annata agraria 2013/14 presso Porto Torres (SS) il Cra-Ing è stato impegnato nello svolgimento di prove di raccolta del cardo. Le caratteristiche operative evidenziate in Sardegna sono apparse estremamente diverse da quelle riscontrate in altre regioni d’Italia, laddove la presenza eventuale di sassi viene risolta attraverso lo spietramento e/o la macinatura dei sassi. Infatti, durante la raccolta del cardo nell’estate del 2013 con l’ausilio della testata Cra-Ing è stata evidenziata la possibilità di rottura della lama a contatto con i sassi e la necessità dell’operatore di operare con testata alzata per evitare il contatto lama/sasso. Ne è derivato che l’altezza di taglio è risultata il più delle volte superiore ai 40 cm lasciando quindi in campo una rilevante frazione di prodotto non raccolta.

Al fine di ovviare alle problematiche operative riscontrate durante la campagna di raccolta 2013 è stato progettato ed ideato da Panacea, in collaborazione con la ditta Cressoni e nell’ambito del progetto “BIT3G–Bioraffineria di Terza Generazione Integrata nel Territorio”, (http://www.novamont.it/BIT3G/default.asp?id=2484) un nuovo prototipo per la raccolta del cardo, provvisto di due sistemi in grado di consentire di un’ottimale operatività anche in campi caratterizzati dalla forte presenza di sassi.

La lama di taglio è posta su una struttura, in grado di compiere un’oscillazione fino a 150 mm in altezza, che termina con dei falcioni il cui compito è quello di scavalcare eventuali sassi e permettere alla testata di seguire il profilo del terreno. I falcioni sono dotati di una slitta di 20 mm di larghezza e per la loro particolare forma sono in grado di far salire la lama sopra i sassi evitandone il contatto.

La struttura mobile è supportata da 6 bracci oscillanti che sono incernierati sul telaio fisso. Su ciascun braccio oscillante è posto un organo tastatore che trasmette l’oscillazione della parte mobile ad un trasduttore angolare. Questo trasferisce il segnale elettrico alla centralina della mietitrebbia in modo che ad un innalzamento della parte mobile corrisponda un innalzamento della testata. In questo modo la testata può seguire il profilo del terreno. I sei bracci mobili possono flottare indipendentemente gli uni dagli altri, ne deriva che la lama può flettere adattandosi alle asperità del terreno. Per poter permettere questo, la culla della coclea inferiore (parte fissa) è collegata con una lamina in acciaio armonico alla parte mobile e si movimenta con essa attraverso un sistema di scorrimento tra lamiere.

Sotto la parte mobile è presente una struttura di protezione costituita da 6 slitte in acciaio antiusura al fine di salvaguardare la parte mobile dallo sfregamento con sassi e pietre. La coclea inferiore (300 mm di diametro) è dotata di dita retrattili (in fuoriuscita dal diametro della spirale nella parte anteriore ed a scomparsa nelle parte posteriore) che ha il compito di convogliare gli steli di cardo tagliati e sminuzzati dai rulli controrotanti verso il centro della testata per essere scaricata a terra tra le ruote della mietitrebbia in andana.

Superiormente è montata una testata derivata dalla testate da mais, che ha la funzione di distaccare i capolini convogliandoli all’interno della mietitrebbia e di scaricare lo stelo sulla parte inferiore sminuzzandolo per essere poi convogliato tra le ruote della mietitrebbia come già descritto. La testata superiore è costituita da 9 gruppi distanti 500 mm l’uno dall’altro. Ciascun gruppo si caratterizza per le catene di convogliamento dei capolini alla coclea superiore, sotto alle catene sono poste due lame di distacco che possono essere regolate idraulicamente dalla mietitrebbia in relazione al diametro dei capolini ed al diametro dell’apice dello stelo, e sottostanti a questi insistono i rulli mungitori. Questi, controrotanti e dotati di lame in numero di 4, hanno la funzione di tirare verso il basso lo stelo fino a che il capolino non viene staccato dalla lame di distacco, provocandone contemporaneamente la sminuzzamento.