La jatropha (Jatropha curcas L.) è un piccolo albero appartenente alla famiglia delle Euphorbiaceae, di origine tropicale la cui specie è attualmente distribuita in Centro e Sud America, Africa, India e Sud Est asiatico. Essendo tossica in tutte le sue parti e non edibile, la pianta viene utilizzata per scopi non alimentari, spesso con funzione di recinto naturale per gli animali all’interno di aziende agricole. La sua non commestibilità la rende idonea per funzioni ecologiche di protezione (controllo dei fenomeni erosivi, miglioramento dei bilanci idrici, difesa della biodiversità, filtraggio dell'aria) senza competere con colture destinate alla produzione alimentare. In tempi recenti la jatropha è stata oggetto di studio nell’ambito di diversi progetti finalizzati alla promozione di fonti energetiche alternative, in quanto, oltre alla capacità di svilupparsi in ambienti marginali e con bassi livelli di input produttivi, l’olio può essere facilmente estratto dai semi e convertito in biodiesel. Nel complesso pertanto la jatropha potrebbe rappresentare un’importante opportunità di crescita economica per quei paesi in via di sviluppo dove la pianta trova le migliori condizioni climatiche per la crescita (regioni tropicali e subtropicali con limiti di coltivazione 30°N e 35°S). Attualmente la tecnica agronomica per la coltivazione della jatropha non è ancora ben definita. In particolare, la raccolta risulta uno degli aspetti più complessi legati all’allevamento di questa specie. I frutti (capsule), raccolti in grappoli, sono pronti per la raccolta circa 90 giorni dopo la fioritura quando il loro colore vira dal verde al giallo/marrone (Foto 1). A causa della scalarità di maturazione è possibile trovare sulla stessa pianta infruttescenze in cui sono presenti contemporaneamente frutti con gradazioni variabili dal verde al nero. Nelle regioni semi-aride, come avviene ad esempio in Africa settentrionale, questa fase può protrarsi per due mesi con raccolte settimanali. Inoltre, la produzione annua dei frutti per unità di superficie può risultare estremamente variabile, come sottolineato da uno studio IFAD (2010) che valuta la produttività/pianta variabile da 0 a 850 g di seme secco. Il gruppo Panacea partecipa al progetto dimostrativo europeo “JatroMed – Evaluation of the energy crop Jatropha curcas as a mean to promote renewable and sustainable energy for the Mediterranean region” (www.jatromed.aua.gr). JatroMed ha una durata di 4 anni e coinvolge 5 Paesi della regione Mediterranea: Grecia (coordinatore di progetto), Italia, Egitto, Marocco e Algeria. L’obiettivo principale è quello di rafforzare e favorire le condizioni naturali e socio-economiche delle aree dell’Africa settentrionale interessate, fornendo al tempo stesso alle popolazioni locali l’opportunità di produrre energia in maniera sostenibile al fine di soddisfare le necessità dei singoli paesi. Scopo del presente lavoro è quello di illustrare i principali sistemi di raccolta per la Jatropha curcas L. esistenti o in via di sviluppo, come previsto dagli obiettivi del progetto Jatro- Med, indicare i principali vantaggi e svantaggi e suggerire le soluzioni ritenute più idonee per il settore agricolo dei paesi in via di sviluppo.

SISTEMI DI RACCOLTA DISPONIBILI

Raccolta manuale

Generalmente i frutti della jatropha vengono raccolti manualmente o attraverso l’ausilio di bastoni per raggiungere quelli situati troppo in alto. L’altezza della pianta può variare tra i 3 ed i 5 m, ma, in condizioni favorevoli e in assenza di competizione, può svilupparsi fino a 8-10 m. Per limitare la crescita si ricorre a sistemi di potatura che tendono a concentrare i centri di accrescimento e la produzione. Per anni la raccolta manuale è stato l’unico sistema adottato, rimanendo tuttora il più diffuso nei paesi in via di sviluppo. I dati relativi alla raccolta manuale evidenziano notevoli variazioni di rendimento giornaliero, in funzione delle caratteristiche dell’impianto, della varietà coltivata, della produttività e delle condizioni climatiche. Secondo le esperienze condotte nell’ambito del progetto FACT (OUWENS et al. 2007), in piantagioni ben gestite la produzione giornaliera per persona può raggiungere valori di 40-70 kg, scendendo fino a 20-30 kg in coltivazioni che hanno uno scarso livello di manutenzione. Va sottolineato che nei paesi meno sviluppati la raccolta della jatropha è un’attività demandata alle donne mentre agli uomini sono riservati compiti prettamente tecnici come le pratiche agronomiche, la guida dei trattori e il processa mento della produzione (NL Agency 2010). La raccolta manuale può considerarsi valida per impianti di piccola taglia, permettendo una raccolta estremamente selettiva, ma in un’ottica di sviluppo della piantagione per scopi energetici sarebbe opportuno aumentare l’efficienza, riducendo i tempi di lavoro e la fatica per gli operatori, attraverso l’introduzione di sistemi di raccolta meccanizzata

Raccolta meccanizzata

Questa soluzione, che massimizza l’intensità di meccanizzazione, non è applicabile in tutte le condizioni colturali, necessitando di sistemi di allevamento ad hoc. L’aspetto tecnico che influenza maggiormente l’impiego di una meccanizzazione spinta della raccolta è il sesto d’impianto. Nei sistemi semi-aridi a bassa intensità produttiva vengono utilizzate distanze d’impianto variabili da 3,0 x 2,0 m a 3,0 x 2,5 m o 3,0 x 3,0 m. Generalmente in un impianto di elevata densità (circa 1.100 piante ha-1), idoneo alla raccolta meccanizzata, è importante mantenere una distanza tra le piante sufficiente ad evitare la concorrenza di luce e spazio, e un’altezza massima di 2 m. In questo caso dunque sarebbe opportuno prevedere un sesto con almeno 4 m di distanza tra le file, riducendo la spaziatura tra le piante sulla fila a 1,5 m. Molte macchine attualmente utilizzate sono prototipi di cui quindi non si dispongono informazioni complete. La Dotan Technologies è un'azienda israeliana che ha sviluppato un modello di scuotitore fornito di una presa che afferra il tronco della pianta sul quale produce su una vibrazione sufficiente a far cadere i frutti maturi in modo selettivo. Altre aziende hanno sviluppato delle macchine commerciali derivanti da vendemmiatrici scavallatrici oppure da macchine impiegate per la raccolta del caffè, opportunamente modificate, generalmente provviste di sistemi di scuotimento orizzontale. Tra i modelli già utilizzati in campo, la Korvan 9240, sviluppata dalla casa statunitense Oxbo Int. Corp. È una macchina semovente della larghezza di 3,5 m e con un peso omplessivo di 6.000 kg.

La Korvan possiede un ampio serbatoio capace di incamerare fino a 500 kg di prodotto, ha una capacità operativa di 0,15-0,6 ha h^-1, una velocità di lavoro di 1-3 km h^-1 e, secondo quanto indicato dalla ditta produttrice, il consumo di carburante può variare tra i 9 e 12 l h^-1. La macchina per lavorare necessita di un sesto d’impianto di 3x1,5 m e uno spazio per le manovre a bordo campo non inferiore a 6 m. L’altezza del tronco rappresenta un aspetto fondamentale che va controllato curando la potatura di formazione. Al fine di ottenere buone performance della macchina, il tronco (dal suolo all’inizio delle ramificazioni principali) dovrebbe essere alto 50 cm evitando la presenza di tronchi multipli che possono causare una riduzione dell’efficienza di raccolta di circa il 25%. Le piante non devono superare un’altezza di 3 m.

Il modello Joonas della società finlandese Rakennustempo Oy Ltd, è una raccoglitrice già testata in Ghana nel periodo tra il 2008 e il 2010. Secondo quanto indicato dall’azienda, la macchina ha una capacità di lavoro di 0,5-0,8 ha h^-1, corrispondente al lavoro di 100-150 operai. Come per la precedente, anche la Joonas necessita di piante con un’altezza del tronco non inferiore a 50 cm al fine di ottenere buone capacità operative e un sesto d’impianto di 3,5x1-1,5 m. La Jatropha Wave Harvester dell’americana BEI è una raccoglitrice in grado di effettuare, secondo quanto dichiarato dal costruttore, una raccolta selettiva delle capsule mature lasciando i rimanenti frutti sulla pianta per un successivo intervento. La capacità operativa indicata è di circa 1 ha h^–1 e il consumo medio risulta intorno ai 7,5 l h^-1. Il sistema di raccolta impiegato dalla BEI, denominato CSS (Centipede Scale System), è stato espressamente studiato per ridurre al minimo i danni alle piante. Anche per la BEI risulta importante operare con sesti d’impianto ben definiti (1,5-2x3 m) dove le piante non superino i 2,5 m e gli appezzamenti abbiano uno spazio per le voltate a bordo campo di almeno 7,5 m. Alla macchina è possibile applica un kit ideato per effettuare una potatura meccanica della jatropha.

Le macchine descritte costituiscono solo un esempio delle soluzioni attualmente disponibili per la piena meccanizzazione della coltura, ma non esauriscono il panorama meccanico che, per la jatropha, è in continua evoluzione. La sostenibilità della raccolta completamente meccanizzata è condizionata principalmente dalle caratteristiche socio-economiche. Essa presenta sicuramente dei vantaggi (maggiore efficienza, drastica riduzione della richiesta di intervento manuale, abbattimento di tempi morti con una raccolta continuativa, riduzione dei costi di produzione), ma è applicabile solo in contesti agricoli avanzati. Infatti i costi di queste raccoglitrici si aggirano intorno ai 150.000-200.000 $ e la loro utilizzazione richiede un’organizzazione aziendale (dimensione dei campi, disponibilità di facilities per lo stoccaggio, presenza di organizzazione logistica) di tipo imprenditoriale. Tale soluzione non è, infatti, proponibile nelle aree sottosviluppate in cui la jatropha può trovare le più idonee condizioni di crescita e per le quali può risultare una potenziale fonte di reddito.

Raccolta agevolata

Un approccio di meccanizzazione intermedia, basata sull’utilizzo di sistemi di macchine agevolatrici, può rappresentare un buon compromesso tra la raccolta manuale e la raccolta completamente meccanizzata. Tale approccio appare una soluzione valida e proponibile nei sistemi agricoli di paesi in via di sviluppo (ad es. i paesi mediterranei del nord Africa) in cui è auspicabile mantenere l’occupazione dei nuclei familiari rurali, migliorandone al contempo le condizioni e l’efficienza di lavoro. Il metodo comprende un numeroso gruppo di dispositivi, con diverse forme e funzioni, solitamente utilizzato in tutta la regione del mediterraneo per la raccolta delle olive o di altra frutta a guscio. Tali attrezzi provocano la caduta di frutta attraverso lo scuotimento dei rami o la percussione diretta dei frutti. Possono essere alimentati da un motore elettrico, da un sistema pneumatico, o motori a benzina. Oltre al limitato impegno economico richiesto per l’acquisto e la manutenzione, risultano anche agevoli da utilizzare consentendo delle prestazioni superiori rispetto alla raccolta manuale. Nel caso della jatropha non esistono attualmente in commercio agevolatori capaci di raccogliere i frutti della pianta in modo selettivo e anche le evidenze bibliografiche risultano piuttosto scarse. Due recenti studi (RAMLI et al. 2011; HONG 2011) hanno analizzato i parametri fisici coinvolti nell’abbattimento selettivo dei frutti maturi utilizzando sistemi di scuotimento dei rami fruttiferi, giungendo alla conclusione che la selettività è funzione di due grandezze: l’ampiezza di scuotimento (mm) e la frequenza (Hz). Essendo la pianta della jatropha estremamente elastica (0,332 GPa) e con un legno dalla bassa densità (0,34 g cm^-3), la frequenza è dipendente in maniera inversa dall’ampiezza di scuotimento, in quanto maggiore è l’ampiezza impiegata, minore è la frequenza necessaria per far cadere le capsule mature (RAMLI et al. 2011). La vibrazione può essere inoltre applicata in ogni parte del ramo fruttifero senza condizionare il risultato finale, mentre lo stato di maturazione, la lunghezza del picciolo, il diametro del ramo fruttifero e la posizione del frutto all’interno del grappolo influenzano in modo rilevante l’energia necessaria per far cadere i frutti e quindi i range di frequenza e ampiezza da utilizzare. Sebbene, nel caso della jatropha, la determinazione di frequenza e ampiezza idonee risulti complessa, RAMLI (2011) ha osservato che un range di ampiezze comprese tra i 2,5 cm e 5,5 cm in combinazione a frequenze variabili da 1,4 a 6,5 Hz consentiva la caduta dei frutti maturi. Valori di frequenza superiori portavano alla caduta anche dei verdi, con danni alla pianta e defogliazione. In uno studio simile, HONG (2011), utilizzando un’ampiezza di 6,43 cm e una frequenza di 2,2 Hz ha ottenuto il 74% di abbattimento dei frutti marroni maturi, il 68% dei gialli maturi e il solo 3% dei verdi immaturi. Prove preliminari di raccolta su jatropha (var. Mali) effettuate in Marocco dal gruppo Panacea nell’ambito del progetto JatroMed, hanno evidenziato come la differenza di FDF W-1 (rapporto tra la forza di distacco del frutto e il suo peso) esistente tra frutti gialli maturi (1,17 N kg-1) e verdi non maturi (2,54 N kg-1) sia molto più ridotta rispetto a quella osservata in altre piante da frutto. La conoscenza del rapporto FDF W-1 è fondamentale per la progettazione di un dispositivo per la raccolta mediante scuotimento e, nel caso specifico, la ridotta differenza tra capsule verdi e gialle, è un’indicazione sulla difficoltà di individuazione dei corretti valori di frequenza ed ampiezza in relazione alla selettività rispetto al grado di maturazione. Una raccolta di  tutti i frutti maturi tramite scuotimento, comprenderà quasi sempre una certa quota di frutti verdi immaturi che presenteranno un valore di FDF W-1 simile a quelli maturi. Il gruppo Panacea ha già effettuato test preliminari di raccolta dei frutti di jatropha utilizzando abbacchiatori elettrici modificati in scuotitori. Dai primi risultati è emerso che l’impiego di alte frequenze non possono compensare bassi valori di ampiezza. Futuri studi si concentreranno sulla valutazione di abbacchiatori idonei alla percussione diretta dei frutti, studiando la forma e i materiali più appropriati per i rastrelli, nonché la velocità di movimento degli stessi. Al fine di definire una filiera completa, dalla raccolta al conferimento del prodotto, dovrà essere programmata anche l’agevolazione della movimentazione del materiale utilizzando piccoli rimorchi per il temporaneo stoccaggio e spostamento del prodotto raccolto.

DISCUSSIONE E CONCLUSIONI

Le potenzialità economiche della coltivazione della jatropha come coltura energetica sono particolarmente interessanti, soprattutto per i paesi in via di sviluppo. Affinché la coltura si affermi è necessario agire sia dal lato del miglioramento genetico della specie (individuazione ed introduzione di caratteri che favoriscano la contemporaneità di maturazione) sia sull’ottimizzazione della tecnica colturale, con particolare riferimento alla raccolta delle capsule. L’attenzione verso questa coltura ha favorito lo sviluppo di sistemi di raccolta meccanici sempre più automatizzati, migliorando così l'efficienza del lavoro, le condizioni operative degli addetti alla raccolta ed i costi di produzione. Tuttavia, tenendo conto dei tratti distintivi della specie, adattata ai climi dei paesi in via di sviluppo della fascia tropicale e subtropicale dove potrebbe risultare una potenziale fonte di reddito, la meccanizzazione spinta è un aspetto critico. Infatti, nelle aree rurali e povere, investire sulla raccolta meccanica e sulla manutenzione dei macchinari può risultare insostenibile. Inoltre, una delle principali forme di retribuzione economica per le popolazioni rurali è data dal lavoro manuale. Di conseguenza, l’introduzione di macchine tecnologicamente avanzate può essere in alcuni casi molto rischiosa, sia dal punto di vista dell’efficienza nel lungo periodo (rischio di rotture e mancate riparazioni), sia dal punto di vista sociale, in quanto questa ridurrebbe la disponibilità di lavoro, creando disoccupazione ed instabilità. Per questo motivo, l'approccio scelto dal gruppo Panacea (raccolta con agevolatori) può essere considerato un buon compromesso tra la raccolta completamente meccanizzata e l’esclusivo intervento manuale. È un tentativo di promuovere una meccanizzazione sostenibile adatta al contesto sociale dei paesi in via di sviluppo favorendo il coinvolgimento concreto delle popolazioni locali. Date le caratteristiche morfologiche e fisiologiche della pianta, il compito appare complesso, ma, ricorrendo ad un corretto approccio razionale e scientifico, risolvibile, con un auspicato miglioramento dei sistemi attualmente impiegati