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Il lavoro di ricerca svolto può essere sommariamente suddiviso in tre parti: 1) audit energetico; 2) analisi termo-energetica tramite modellazione statica e dinamica del processo produttivo e/o parte di esso. Contestualmente all’analisi è stato fatto un approfondimento sul processo produttivo e sui materiali coinvolti per capire le criticità dello stesso; 3) proposte d’intervento le quali possono anche essere volte ad ottimizzare il ciclo di produzione. Dopo l’audit energetico ci si è resi conto che la fase più critica fosse il reparto della decolorazione e qui si è incentrata l’analisi termo-energetica. Lo studio è stato fatto, sulla vasca di decolorazione, con il Comsol Multiphiscs, prima analizzando il caso bidimensionale stazionario e poi quello transitorio. Avvalendosi di un sistema di filtraggio dinamico delle acque, in fase di processo, migliora significativamente il “lavaggio” dei capelli riducendo consistentemente i consumi idrici e quindi anche energetici. Infine tutto lo studio chimico sul processo di decolorazione. Il kit in provetta su campioni piccolissimi di capelli, consente di determinare preliminarmente quali campioni hanno subito tinture inquinanti e quali no. L’utilizzo di un protettivo che neutralizza il radicale libero in eccesso, che si forma nella reazione di ossidazione con l’H2O2 , interviene preservando la qualità del prodotto finito e quindi stabilizza il processo e riduce gli scarti. The research work carried out can be summarized in three parts: 1) energy audit; 2) thermalenergetic analysis by static and dynamic modeling of the production process and/or part of it. At the same time, an in-depth study of the production process and the materials involved to understand the criticalities of the same; 3) intervention proposals which can also be used to optimize the production cycle. After the energy audit we realized that the most critical phase was the decolorization department and here was focused the thermo-energetic analysis. The study was done on the bleaching tank with Comsol Multiphiscs, first analyzing the stationary two-dimensional case and then the transitional one. Utilizing a dynamic water filtering system during the process, it significantly improves hair washing by consistently reducing water consumption and therefore also energy. Finally, all the chemical study on the bleaching process. The test kit on tiny hair samples allows you to determine in advance which samples have been contaminated and what is not. The use of a protector that neutralizes the excess free radical formed in the oxidation reaction with H2O2 intervenes while preserving the quality of the finished product and thus stabilizes the process and reduces waste. Dottorato di ricerca in Ecosistemi e sistemi produttivi

Dottorato di ricerca in Scienze ambientali ; Sistemi agricoli ed ecologici sono intimamente connessi (l’agricoltura gioca un ruolo importante nei modelli ecosistemici) e l’attività agricola concreta in se concetti di gestione e cambiamento ambientale atti alla produzione di beni (in primis gli alimenti). Durante il secolo scorso, l’attività agricola si è intensificata caratterizzandosi sia nella crescente dipendenza da fattori esterni sia nella conversione delle coperture del suolo. Sebbene tale processo abbia incrementato la produttività, la sostenibilità di numerosi agroecosistemi è stata compromessa. Nei Paesi sviluppati la situazione è particolarmente critica e richiede una riorganizzazione del settore agricolo al fine di recuperare la sostenibilità venuta meno. Al fine di affrontare le questioni emergenti connesse con la crescita demografica mondiale e la veemenza tecnologica nella biosfera, assume una fondamentale importanza il quantificare la sostenibilità degli agroecosistemi. La sfida dei ricercatori è quindi quella di bilanciare le questioni bio-fisiche con quelle socio-economiche per promuovere lo sviluppo sostenibile dell’agricoltura. In Europa sono presenti modelli di sviluppo rurale sostenibile ed essi devono essere maggiormente compresi, esplorati e diffusi in quanto magnifici esempi di conoscenza acquisita tramite la tradizione e il sapiente uso del suolo. Il principale obiettivo della presente ricerca è quello di produrre un’indagine ambientale ed economica finalizzata alla progettazione e gestione di agroecosistemi sostenibili. Al fine di perseguire tale obiettivo, è necessario adottare un approccio multidimensionale capace di associare le caratteristiche agroecosistemiche alla gestione sostenibile. Questa ricerca vuole contribuire alla costruzione di una Scienza della Sostenibilità tramite la definizione di soluzioni pratiche capaci di incrementare la sostenibilità agricola, con minime ripercussioni sui livelli produttivi. La ricerca (articolata in vari studi) ha riguardato la valutazione della sostenibilità di alcuni agroecosistemi, a livello gerarchico di paesaggio (Lazio meridionale) e aziendale (Lazio meridionale, Provincia di Viterbo e Isola di Terceira), tramite indicatori di diversità (paesaggio e azienda) e di input/output (azienda). Gli studi condotti a livello di paesaggio hanno analizzato la sostenibilità ambientale in termini di metriche territoriali distinguendo l’ecoregione in base ad alcune caratteristiche (proprietà, altimetria e fitoclima). I risultati forniscono un profilo ecoregionale dell’Italia centrale dove i modelli storici di uso del suolo sono sopravvissuti a testimonianza della capacità umana di bilanciare il proprio sviluppo in base al contesto locale. Anche se i recenti cambiamenti sociali hanno portato a una maggior irruenza antropica e tecnologica sull’ambiente, la tradizione nei modelli d’uso del suolo (tramandata tra le generazioni mediante la cultura, l’educazione e le regolamentazioni locali) ha contribuito nel mitigare l’impatto umano ed ha agire da cuscinetto per la resilienza degli ecosistemi. Gli studi condotti a livello aziendale hanno analizzato la sostenibilità ambientale ed economica, in termini di circolazione dei flussi di materia ed energia, confrontando alcuni regimi gestionali contrastanti (biologico e convenzionale, misto e non misto). In generale, i risultati mostrano migliori prestazioni delle aziende biologiche rispetto alle convenzionali in ragione dell’organizzazione aziendale maggiormente portata al reimpiego della energia-materia prodotta e alla minor richiesta di energie ausiliari esterne provenienti da fonti non rinnovabili. Gli studi confermano il ruolo fondamentale degli allevamenti in quanto componente essenziale a migliorare l’efficienza e la sostenibilità aziendale (tale ruolo non viene sempre riconosciuto in termini sociali ed economici). In situazioni di bassa diversificazione strutturale e forte ascendente politico sul processo decisionale aziendale (come ad esempio sull’isola di Terceira) i costi ambientali dell’agricoltura possono aumentare significativamente. Al fine di informare in maniera appropriata i soggetti (pubblici e privati) coinvolti nel processo decisionale, sono necessarie maggiori risorse di conoscenza e di finanziamenti per misurare e monitorare le condizioni di sostenibilità dell’agricoltura. ; Agricultural and ecological systems are directly connected (agriculture plays an important role in ecosystem patterns) and the agroecosystems convey a high sense of stewardship care and historicity as food providers. During the last century, agriculture activity has intensified worldwide, characterized by an increasing dependence on external inputs and on land cover conversion. Although agriculture intensification has increased productivity, the sustainability of many agroecosystems has been compromised. In developed Countries the situation is particularly critical and requires a reorganization of the agricultural sector which would recover the sustainability failed. The measurement of agroecosystems sustainability has become of supreme importance, now essential to address the obvious problems related to the large population growth and technological vehemence in the biosphere. Defining socio-economical and bio-physical balance is a fundamental challenge for researchers in order to promote the sustainable development in agriculture. In Europe examples of sustainable rural development should be better acknowledged, explored and disseminated as meaningful case studies of traditional knowledge and wise land use. The main objective of the present research is to provide environmental-economic frameworks in order to design and evaluate agroecosystem sustainability. To achieve this objective, a multidimensional approach is needed that combines the feature of the agroecosystems with sustainable management. This research want to be a contribution in building a science of sustainability developing practical ways of improving sustainability in agriculture, with minimal impact to production. This research (containing various studies) has concerned the assessment of agroecosystem sustainability at landscape (Southern Lazio) and farming (Southern Lazio, Viterbo Province, Terceira Island) level based on the use of diversity (landscape and farming studies) and input/output (farming studies) indicators. Landscape level studies have analyzed the environmental sustainability in terms of landscape metrics distinguishing the landscape according to some characteristics (ownership, elevation and phytoclimate). Results provided a profile of an ecoregion in Central Italy, where historical land-use patterns are still alive on the territory and testify the capacity of human beings to develop a balanced relationship with their context of life at local level. Even if recent changes in society trends bring about more demographic pressure and more environmentally-aggressive technological fixes, tradition in land use patterns transferred from generation to generation through culture, education, regulations and action at local level, can help mitigate human impact and operate as a cultural buffer for ecosystem resilience. Farming level studies have analyzed the environmental and economical sustainability in terms of energy and material fluxes circulation comparing groups of farms in contrasting management regimes (organic vs. conventional; mixed vs. non-mixed). In general terms, results shows a diffuse better performance of organic farms respect to conventional ones because their organization was based on increased re-use of on-farm produced energy-matter flow and reduced demand of external inputs of non renewable energy-matter sources. The studies have confirmed the fundamental role of livestock as crucial agroecosystem component that improves the efficiency and sustainability of farms (this role is not yet acknowledged by society in economic terms). In situations of low structural diversification and strong policy ascendancy on farm decision making processes, the agricultural environmental costs may be enhanced significantly (eg.: Terceira Island). More intellectual and financial resources for measuring and monitoring sustainability conditions in agriculture are necessary, in order to appropriately inform decision making processes at both institutional and individual level.

Le reti d’impresa che operano nel campo dell’efficienza energetica e dell’eco-sostenibilità del territorio possono innescare uno sviluppo sostenibile, innovativo e inclusivo e, per questa via, lo sviluppo locale. È questa l’ipotesi che ci si propone di verificare sulla base dei risultati di un’analisi econometrica che mostra i benefici della presenza di reti tra imprese in termini di riduzione dell’intensità energetica, di potenziamento della capacità innovativa e di impatto occupazionale, sempre a livello regionale. The inter-firm networks that operate in the field of energy efficiency and eco-sustainability of local territories can trigger sustainable, innovative and inclusive development. We aim to check this hypothesis through an econometric analysis for Italy at the regional level. Empirical results show a positive impact of green inter-firm networks in terms of reduction of energy intensity, enhancement of innovative capacity, and increase in the employment rates. JEL codes: D85, O44, Q56 Keywords: inter-firm networks, sustainable development, innovation, social inclusion, energy efficiency Moneta e Credito, Vol 71, No 281 (2018): Marzo

Dottorato di ricerca in Scienze e tecnologie per la gestione forestale e ambientale ; I cambiamenti ambientali ed in particolare quelli climatici comporteranno sugli ecosistemi terrestri effetti che sono noti solo in parte. Alcune aree europee sembrano essere maggiormente vulnerabili, tra cui il bacino del Mediterraneo e l’area Alpina. Nel bacino del Mediterraneo si prevede un aumento della pressione atmosferica e della temperatura dell’aria, mentre le precipitazioni tenderanno a diminuire, causando un aumento dei periodi siccitosi. Nella Regione Alpina, l’aumento delle temperature e la contrazione dei ghiacciai registrati negli ultimi anni testimoniano la rapidità con cui nuove condizioni si instaurano, alle quali gli ecosistemi alpini potrebbero non adattarsi. Le ripercussioni a livello degli ecosistemi possono manifestarsi con differenti modalità ed è necessario possedere gli strumenti idonei per valutarne gli effetti. Alcune essenze forestali, come ad esempio il faggio (Fagus sylvatica), da studi dendrologici sono risultate estremamente sensibili alle condizioni ambientali e vengono quindi considerate buoni macroindicatori. Allo stesso modo, le comunità animali edafiche possono risentire dei cambiamenti in atto. Infatti, la fauna del suolo risponde a diverse variabili ambientali ed una variazione del clima che comporti regimi di umidità e temperatura alterati può mutare le interazioni tra le specie, oltre che influire direttamente sulla presenza/assenza di alcuni gruppi maggiormente sensibili agli stress, tra cui i Chilopodi, artropodi predatori frequenti negli ecosistemi forestali. Gli studi sono stati condotti in aree italiane appartenenti a zone protette e comunque caratterizzate da un basso disturbo antropico, lungo un transetto Nord/Sud che comprende la Regione alpina occidentale (Valle del torrente Chalamy -AO-), la Regione Appenninica settentrionale (Alta val Taro -PR-) e la Regione Antiappenninica laziale (Lago di Vico -VT-). Sono stati considerati i boschi a dominanza di faggio (Fagus sylvatica) e cerro (Quercus cerris). Non è stato possibile individuare quest’ultima tipologia nel sito alpino, per cui è stato deciso di caratterizzare le cerrete dal punto di vista chimico e attraverso il popolamento a microartropodi edafici. Nelle faggete sono state eseguite la determinazione dei parametri chimici del suolo (umidità, pH, S.O. e C org), le valutazioni dendrologiche, la caratterizzazione del popolamento edafico e delle taxocenosi a Chilopodi. Il campionamento della fauna edafica è consistito nel prelievo di 3 zolle di terreno (100 cm2 per 10 cm di profondità), da cui è avvenuta l’estrazione dei microartropodi mediante selettore Berlese-Tüllgren. Gli organismi sono stati osservati, contanti ed identificati a livello di ordine (classe per miriapodi) e quindi si è proceduto con il calcolo dell’Indice di Qualità Biologica del Suolo (QBS-ar). I Chilopodi sono stati raccolti combinando tre tecniche di campionamento: raccolta a vista, trappole a caduta e vaglio entomologico. I prelievi dendrologici hanno interessato i siti alpino e appenninico settentrionale nelle estati del 2009 e del 2010. In ciascun sito, sono stati scelti 20-22 individui tra le piante maggiormente rappresentative, da cui si sono prelevate, a 1,30 m di altezza dal terreno, le carote utilizzando una trivella di Pressler. I risultati ottenuti hanno permesso di descrivere la situazione attuale delle stazioni ed è possibile valutare quali possono essere gli aspetti di vulnerabilità in ognuna. Le cronologie dendrologiche ottenute hanno permesso di valutare aspetti legati alla storia della gestione forestale dei boschi nonché alcune caratteristiche rispetto ai fattori ecologici presenti. Lo studio del popolamento a microartropodi ha evidenziato la presenza di numerosi taxa, compresi quelli tradizionalmente associati a condizioni di maturità e stabilità dei suoli quali proturi, pauropodi, sinfili. I valori di QBS-ar osservati hanno evidenziato punteggi elevati (maggiori di 150 e frequentemente oltre 200) confermando lo “stato di salute” di suoli per i quali gli stress di origine antropica sono estremamente contenuti. Attraverso la determinazione delle specie di chilopodi (73 individui in totale nelle 3 stazioni), è stato possibile evidenziare la composizione qualitativa e quantitativa di ogni cenosi ed individuare quelle caratterizzanti e potenzialmente più vulnerabili al cambiamento climatico. Le informazioni ottenute durante questo studio sono inoltre servite per caratterizzare ogni area ed individuare una situazione di “riferimento” (T0) con cui poter confrontare i risultati dei monitoraggi futuri e quindi valutare eventuali effetti dei cambiamenti climatici in corso. ; Global change and in particular climate change affect terrestrial ecosystems in several ways, with effects only partially known. Several European areas will be more sensitive, like Mediterranean basin and Alps. In the Mediterranean Region air pressure and air surface temperature are going to increase, while precipitation patterns will show a decreasing trend with more drought periods. In the Alpine Region, air temperature rise and glaciers contraction registered in the latest years evidence the rapidity in the establishment of new conditions, to which alpine ecosystems couldn’t adapt. Feedbacks on ecosystems could show with diverse effects and it is necessary having specific instruments that allow to revealed them. Some trees, such as beech (Fagus spp.), in dendrological issue demonstrated a sensitiveness to environment conditions and are considered as good macroindicators. Also soil fauna communities could suffer changes. Soil fauna, in fact, answers to several environmental climate variables and a variation in moisture contents and temperature could alter species interactions, as well as influence directly on presence/absence of stress sensitive taxa, for example centipedes (Chilopoda), predatory arthropods frequent in forest ecosystems. The studies were carry out in semi-natural Italian areas characterized by a low anthropogenic disturbance, on a North/South transect that includes North- West Alpine Region (Chalamy river valley, Aosta Valley), North Apennines Region (Upper Taro valley, Parma) and Latium Antiapennines Region (Vico Lake, Viterbo). Dominated European Beech and Turkey Oak forests were involved. The Turkey Oak forests were not found in the Alpine Region, thus they were characterized from soil chemical parameters and soil fauna composition point of view. In beech forests, chemical parameters (moisture, pH, O.M., organic C), dendrological analysis, soil fauna and centipedes community were determined. The soil fauna sampling consisted in three soil cores (100 cm2 per 10 cm in depth); microarthropods were extracted by using Berlese- Tüllgren funnels, observed, counted and identified to order level (class for myriapods), then QBS-ar index was calculated. Centipedes were collected combining three techniques: hand capture, pit fall traps and entomologic sieve. Dendrological sampling was carry out in Alpine and North Apennines Region during summer 2009 and 2010. For each site, 20-22 trees representative of the population were taken into account: stem core samples were obtained using Pressler's increment borer at height of 1.30 m from the ground. The results allowed to describe current situation and vulnerability aspects could be identified. Tree-ring site chronologies allowed the evaluation of forest management and ecological limiting factors. Numerous taxa of soil microarthropods were found, even adapted groups associated to stability of soils such as proturans, pauropods and symphylans. QBS-ar values were characterized by high scores (more than 150 and frequently above 200) confirming soil “health” due to low rates of disturbances. By centipedes (73 individuals in the three sites) species, qualitative and quantitative composition of each community were underlined and climate change sensitive and keys species were identified. The results were also used to define a “starting point” situation (T0) to compare future monitoring data in order to evaluate climate change in act.

Il destino delle foreste è legato in modo imprescindibile da come esse saranno in grado di rispondere al cambiamento climatico in atto. Non a caso, quindi, questo è un tema che negli ultimi anni ha ricevuto e sta ricevendo molte attenzioni da parte del mondo scientifico. Sebbene le foreste abbiano risposto al cambiamento climatico per tutta la loro storia evolutiva, una forte preoccupazione per gli ecosistemi forestali è data dalla rapidità del cambiamento. Esso avrà un forte impatto sulle utilizzazioni del territorio, sulla salute e sulla vitalità delle foreste, nonché sulla fornitura sostenibile di beni e servizi per la popolazione. Resta da chiarire quale sarà la risposta delle foreste ai cambiamenti climatici in atto, ed in particolare all’aumento di CO2 atmosferica e di temperatura nonché alle modifiche del regime idrico. Secondo quanto previsto dagli scenari dell’IPCC, il surriscaldamento climatico in atto tenderà a spostare verso latitudini maggiori e ad altitudini più elevate gli ambienti tipici dell’area mediterranea. A ciò vanno aggiunti, il rapido cambiamento dell’uso del suolo, la frammentazione degli habitat, lo sfruttamento delle risorse ambientali e la mancanza di un’adeguata pianificazione delle azioni antropiche, quali fattori che maggiormente degradano questi ambienti. L’importanza degli ecosistemi forestali nel mitigare gli effetti dei cambiamenti globali, mediante la fissazione e lo stoccaggio di grandi quantità di carbonio, è ormai ampiamente riconosciuta. Al fine di predire la produttività forestale a larga scala occorre disporre di un modello affidabile che richieda in ingresso pochi parametri di facile misurabilità. L’obiettivo del lavoro, quindi, è stato quello di predire per tre specie che caratterizzano il panorama forestale italiano: Fagus sylvatica, Quercus cerris e Quercus ilex, la magnitudine e l’impatto del cambiamento climatico sulla Produttività Primaria Netta (NPP), associata alla distribuzione potenziale attuale e futura delle specie, in funzione di scenari climatici. Attraverso l’utilizzo del modello semi-empirico Mo.C.A. è stato possibile stimare e spazializzare su tutto il territorio italiano, mediante l’uso di un GIS, gli output di NPP. Tale studio ha considerato sia il clima attuale secondo il trentennio di riferimento 1961-1990 stabilito dal WMO (World Metorological Organization), che due finestre temporali differenti, quali quella del 2031-2060 e quella del 2071-2100, secondo due scenari climatici realizzati dall’Hadley Centre: il B1 e l’A1Fi. Per avere una maggiore accuratezza nelle stime, gli output sono stati validati mettendoli a confronto con dati misurati attraverso la tecnica dell’eddy covariance, delle stazioni di misura presenti in popolamenti forestali uguali a quelli studiati. Inoltre, tale approccio ha consentito di dedurre alcuni aspetti relativi all’efficienza nell’utilizzo della risorsa idrica in relazione ad un gradiente latitudinale Sud-Nord e ai due diversi scenari climatici, grazie all’uso dell’indice WUE (Water Use Efficiency). Entrambi questi aspetti saranno utili per la definizione di protocolli e linee guida atti al mantenimento degli attuali popolamenti forestali e alla mitigazione/minimizzazione degli effetti del cambiamento climatico. The future of forests is bound to be so essential as they will be able to respond to climate change in progress. Not surprisingly, this is an issue that in recent years has received and is receiving much attention from the scientific world. Although forests have responded to climate change during their evolutionary history, a strong concern for forest ecosystems is given by the rapidity of change. It will have a strong impact on land use, health and vitality of forests and the sustainable provision of goods and services for the population. It remains unclear which will be the response of forests to climate changes, particularly the increase in atmospheric CO2 and temperature as well as changes of water regime. According to the IPCC scenarios, the ongoing climate warming will tend to move toward higher latitudes and altitude the typical Mediterranean environments. In addition, we have to consider the rapid change of land use, habitat fragmentation, exploitation of natural resources and the lack of proper planning of human actions, as factors that further degrade these environments. It is now widely accepted the importance of forest ecosystems in mitigating the effects of global change, through the establishment and the storage of large quantities of carbon. In order to predict forest productivity in a large scale we must have a reliable model that requires few input parameters easily measurable. The aim of this study was to predict for three species that characterize the Italian forest landscape: Fagus sylvatica, Quercus cerris and Quercus ilex, the magnitude and impact of climate change on net primary production (NPP), associated with current and future potential distribution of species, according to climatic scenarios. It has been possible to estimate, through the use of semi-empirical model Mo.C.A, and spatialise throughout the Italian territory, using a GIS, the outputs of NPP. The study considered both the current climate over the period 1961-1990 established by the WMO (World Metorological Organization), and the potential one of other two temporal ranges, such as that of 2031-2060 and 2071-2100, according to two climatic scenarios produced by Hadley Centre: the B1 and the A1Fi. To get more accuracy in the estimates, the outputs have been validated by comparing them with data calculated in forest measuring stations located in areas with the same studied species, by the eddy covariance technique. Furthermore this approach has been useful to deduce some aspects of efficiency in the use of water resources in relation to a latitudinal gradient from south to north and two different climate scenarios, through the use of WUE index. Both these aspects will be necessary to define protocols and guidelines aimed to maintain the existing actual forest stands and to mitigate / minimize the climate change effects. Dottorato di ricerca in Ecologia forestale

Dottorato di ricerca in Ecologia forestale ; L’accelerazione dei cambiamenti climatici, unita alle previsioni di scarsità dei combustibili fossili, ha portato, tanto a livello internazionale, quanto nella dimensione locale, a dare un forte impulso alla produzione ed al consumo delle fonti energetiche rinnovabili. La biomassa rappresenta la prima fonte di energia rinnovabile in Europa, e la seconda in Italia. Importanti aspettative sono legate all’impiego energetico delle biomasse di origine agro-forestale in virtù dei potenziali vantaggi che ne derivano, non solo da un punto di vista ambientale ma anche per le positive ricadute sul tessuto socio-economico locale. Al fine di garantirne un uso razionale delle biomasse e permettere di programmare azioni concrete volte al loro sfruttamento in armonia con il territorio, si rendono fondamentali studi e ricerche puntali che tengano conto delle peculiari caratteristiche locali. Alla luce delle considerazioni fatte, l’obiettivo di questo lavoro è quello di individuare e quantificare le principali risorse presenti nel territorio del Parco Naturale Regionale di Bracciano-Martignano. Lo studio si rivolge a un’area protetta proprio in virtù delle finalità stesse per cui il Parco è stato istituito: garantire e incentivare lo sviluppo sociale e economico locale attraverso la promozione di attività compatibili in grado comunque di garantire la conservazione e la valorizzazione del territorio (L.R. n° 36 del 25/11/1999). In particolare l’attenzione è stata rivolta a quelle biomasse di natura residuale che al momento non presentano altri impieghi e che allo stesso tempo sia tecnicamente ed economicamente conveniente utilizzare per produrre energia. Quindi è stata formulata una stima di tutti gli scarti di matrice lignocellulosica (paglie, steli, potature, cimali ecc.) che derivano dalla coltivazione di piante erbacee ed arboree e dalle utilizzazioni forestali. Tale risultato è stato ottenuto attraverso la rivisitazione e l’aggiornamento della metodologia AIGR-ENEA usata negli anni ’90 per la stima a livello nazionale con dettaglio provinciale delle biomasse solide combustibili. Nel corso del lavoro sono stati realizzati dei campionamenti e sopralluoghi sul territorio allo scopo di valutare l’effettiva attendibilità dei parametri di stima proposti nella metodologia di base e valutare il grado di rappresentazione delle reali condizioni presenti sul territorio. A conclusione del lavoro di stima si è cercato di valutare e dimensionare un possibile impianto alimentato da biomasse locali e di fornire indicazioni il migliore utilizzo energetico dei sottoprodotti. Parallelamente alla stima delle biomasse locali per uso energetico, è stata condotta una prima analisi circa la produzione di biomassa nelle aree forestali del Parco ed il relativo stock di carbonio. La quantificazione del carbonio immagazzinato nei castagneti del Parco è stata realizzata grazie all’impiego di un modulo implementato nell’ambito del progetto KEI-EXTENSION e basato sul modello previsionale 3-PG. Le stime pur se preliminari, introdotte in questo lavoro, forniscono importanti informazioni sulla base delle quali sarà possibile proseguire la ricerca e ottenere valori di stock e previsioni di accumulo di carbonio nei vari comparti forestali dell’area protetta. ; In few years the production and consumption of renewable energy sources is strongly increased at international level and this is related to the policies to fight climate changes and promote fossil fuels substitution. Biomass is the primary source of renewable energy in Europe, and the second one in Italy. Most expectations to agro-forestry biomass as energy sources are connected to their environmental benefits and the potential positive impact in the local social-economic development. In order to promote a rationale use of locally available biomass, there is a strong need to promote studies and researches about specific areas taking into account their physical and socioeconomic characteristics. The aim of this study is to identify and assess the agro-forestry resources of the Regional Natural Park of Bracciano-Martignano territory. The study and its reasults have an important implication on the Natural Park goals by indirectly helping the promotion of the economic and social development of the Park, compatibly with the conservation of the territory (LR n. 36 of 11.25.1999). Therefore, this study would like to provide a clear assessment of the biomass potential from the agro-forestry sectors that can be exploited to produce energy. In particular, it has been paid attention to the biomass which currently do not have any other technically and economically more convenient use: residues from woodland and agricultural residues (pruning, straw). The AIGR-ENEA methodology, reviewed and updated, has been used to estimate local gross and net biomass potential. To improve results reliability local surveys and inspections on site have been carried out with the aim to define local parameters for residues calculation. Globally in the park area we estimated that, on an average year, we could exploit about 17 kilotons of biomass (dry matter) and that a local thermal use seems to be the best option. This study could help to raise the awareness of the public opinion and decision makers about the possibilities offered by the agro-forestry sector as a source of biomass for energy use and provide a better knowledge of biomass availability to support local policies to enhance local development. Furthermore, in this study it was performed a preliminary analysis on total forest biomass and the carbon stocks. Indeed, it was possible to make a first step towards the quantification of biomass in the chestnut forest of the park by using a module implemented within the project KEI-EXTENSION, based on model 3-PG. The first stage of the biomass estimation, introduced in this study provide important information on the basis of which it could be possible to evaluate current and future carbon stocks and better evaluate the exploitation level of local forests for energy uses that do not compromise the carbon stock.

Dottorato di ricerca in Scienze delle produzioni vegetali e animali ; L’attività di ricerca è stata sviluppata all’interno del progetto Agroener sulla riduzione dei consumi di energia per il riscaldamento delle serre. L’attività sperimentale è nata con l’obiettivo di valutare la sostenibilità economica ed ambientale di un impianto a pompa di calore, applicato al settore della serricoltura, alimentato da fonti di energia alternative a gasolio e gpl e rinnovabili. È stata quindi valutata la possibilità di coltivare su bancali una coltura dalla canopy piuttosto contenuta come il basilico, riscaldando soltanto il volume d’aria intorno alla canopy. Nel biennio 2017-2018 sono state condotte le prove Basical 1.0 e Basical 2.0 in cui i sistemi impiantisti testati sono stati confrontati sia dal punto di vista agronomico, andando valutare quantità e qualità delle produzioni di basilico ottenute sia dal punto di vista energetico andando a valutare le prestazioni energetiche in termini di consumi e di emissioni di CO2 nell’atmosfera. Dopodiché è stato approfondito il funzionamento dell’impianto basale allo scopo di fornire indicazioni circa le possibilità di utilizzo dell’impianto, le modalità di riscaldamento (substrato o canopy) e il numero approssimativo di tubazioni da installare per ciascuna applicazione. A tale scopo è stata analizzata sia la modalità di diffusione che la quantità di calore diffuso da una sola tubazione all’interno del substrato di coltivazione. L’attività condotta ha consentito di dimostrare la potenzialità di un sistema innovativo di riscaldamento basale alimentato da una pompa di calore. Sistemi innovativi come quello testato possono garantire gli stessi livelli di produzione forniti dai sistemi tradizionali con un minore utilizzo di energia ed un minore impatto ambientale.

Lo scopo del lavoro è stato quello di approfondire la comprensione delle interazioni microbiche di una complessa Comunità Microbica (CM) coinvolta nella produzione di CH4 dal processo di Digestione Anaerobica (DA). Due esperimenti sono stati condotti in batch in condizioni di mesofilia (37°C) utilizzando la paglia di grano come substrato. Nel 1° esperimento due diverse strutture di CM sono state testate per comprendere il ruolo dell’aggregazione della comunità sulle produzioni di CH4. I risultati hanno mostrato che la struttura aggregata (A) ha aumentato la produzione (42%) rispetto a quella disaggregata (D). Sia la tecnica Illumina che la FISH hanno evidenziato differenze significative nella composizione sia degli inoculi A e D che delle prove AP e DP. Nel 2° esperimento, le fasi di idrolisi e acidogenesi, sono state migliorate rispettivamente dalla bioaugmentation della CM di D con: 1) un mix di Funghi Anaerobi Ruminali (ARF) e 2) un pool di batteri fermentanti (F210). I migliori risultati sono stati ottenuti quando ARF e F210 sono stati utilizzati insieme (1397,2±73,2 ml/l CH4); solo F210 ha aumentato la produzione di CH4, ma con un’efficienza più bassa (988,3±148,2 ml/l); quando sono stati utilizzati solo gli ARF, la produzione di CH4 è stata molto bassa (250,8±14,6 ml/l) smentendo l’efficacia di una interazione diretta con i metanogeni. Inoltre l’analisi della comunità (Illumina e FISH) ha mostrato degli shift molto interessanti tra le componenti funzionali lungo le prove sperimentali. Questi risultati collocano gli ARF all’inizio della catena trofica della DA e mostrano anche come l’equilibrio tra le componenti funzionali della CM svolge un ruolo fondamentale. The aim of the work was to gain deeper insight into microbial interactions of the complex Microbial Community (MC) involved in CH4 production by Anaerobic Digestion (AD). Two batch experiments were carried out in mesophilic conditions (37°C) using wheat straw as substrate. In the 1st experiment two different structured MC were tested to investigate the role of the microbial aggregation on the CH4 productivity. The results showed that the aggregated structure (A) increased the production (42%) when compared to the disaggregated one (D). Both Illumina and FISH techniques showed significant differences in the composition both of A and D inocula, and AP and DP trials. In the 2nd experiment, the hydrolysis and acidogenesis steps were respectively enhanced by bioaugmentation of the MC of D with: 1) a mix of Anaerobic Ruminal Fungi (ARF) and 2) a fermenting bacteria pool (F210). The best results were obtained when both ARF and F210 were used (1397,2±73,2 ml/l CH4); F210 alone increased the CH4 production but with a lower efficiency (988,3±148,2 ml/l); when only ARF was used, CH4 production was very low (250,8±14,6 ml/l), disproving the effectiveness of their direct interaction with methanogens. Moreover MC analysis (Illumina and FISH) showed very interesting shifts composition along the experimental trial. These results place the ARF at the first step of the AD trophic chain and also show how the equilibrium among the microbial functional component of MC plays a pivotal role. Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologiche

La crescita economica è ancora accompagnata da una produzione crescente di rifiuti e lo smaltimento in discarica è ancora il metodo più usato con spreco di materiali, energia ed effetti negativi sull’ambiente e sulla qualità della vita; quasi la metà dei rifiuti sono di natura organica che decomponendosi liberano potenti gas ad effetto serra. La strategia europea adottata per la gestione dei rifiuti è il miglioramento alla fonte della qualità delle matrici riutilizzabili e la riduzione dei rifiuti prodotti, al fine di contenerne gli impatti e sviluppare appropriate tecnologie di trattamento. La digestione anaerobica rappresenta la tecnica di trattamento più interessante, sia sotto il profilo ambientale che economico, per il recupero energetico del biogas prodotto che può essere convenientemente convertito in forme di energia utili (calore, elettricità e cogenerazione) e dell’utilizzo dei residui del processo come ammendante. L’impiego della FORSU per la produzione energetica rappresenta una valida alternativa alle fonti fossili, anche in considerazione che è una risorsa prodotta ovunque. Il settore turistico pur contribuendo all’economia locale, se mal gestito, può avere impatti particolarmente gravi su consumo di energia, approvvigionamento idrico, inquinamento atmosferico, produzione di acque reflue e di rifiuti. L’analisi della filiera di raccolta e l’elaborazione di un caso studio, sia sotto il profilo tecnico che economico, si configurano come un valido supporto per la pianificazione della gestione dei rifiuti, al fine di ridurre il quantitativo di rifiuti in discarica e i relativi costi di smaltimento. Economic growth is still accompanied by a growing production of waste and landfilling is still the most used method with materials and energy loss and negative effects on the environment and quality of life; almost half of the waste is organic that produces, through decomposing, powerful greenhouse gases. The European strategy adopted for the management of waste is the improvement of the quality of the reusable materials at source, and the reduction of waste products, in order to limit the impacts and to develop appropriate treatment technologies. The anaerobic digestion represents the more interesting treatment technique both from the environmental and economic point of view for the biogas produced energy recovery, which can be conveniently converted into useful forms of energy (heat, electricity and cogeneration) and use of the residues of the process as soil improver. The use of OFMSW for energy production is a viable alternative to fossil fuels, also considering that it is a resource produced anywhere. The tourism sector, if can contribute to the local economy, if poorly managed, can have particularly severe impacts on energy consumption, water supply, air pollution, production of waste water and waste. The analysis of the supply chain of collection and processing of a case study, both technically and economically, constitute a valid support for the planning of waste management, in order to reduce the amount of waste in landfills and related disposal costs. Dottorato di ricerca in Ingegneria dei sistemi agrari e forestali

I cantieri di potatura del verde urbano e peri-urbano rappresentano un’ingente risorsa di biomassa legnosa che viene spesso lasciata ai margini stradali per poi essere raccolta e portata in discarica, od utilizzata comunque in maniera non appropriata. Scopo del presente studio è stato quello di analizzare il lavoro svolto dalle imprese di manutenzione è di ottenere dei dati sperimentali e attendibili sulle produttività e sulla quantità di biomassa ottenuta. La potatura, soprattutto nei cantieri dove le operazioni sono state orientate prevalentemente all’abbattimento, rappresenta senz’altro una fase lenta; c’è da notare infatti che, vista l’imponenza di molte branche delle piante da abbattere, era necessario intervenire prima alleggerendo la chioma. Un altro fattore critico è rappresentato dalla fase di carico delle ramaglia, che condiziona pesantemente i tempi di lavoro. La raccolta integrale delle biomasse residuali necessiterebbe di una radicale riorganizzazione della cantieristica applicata, la cui produttività è limitata da fattori particolari, quali la poca disponibilità di spazio per l’allestimento del cantiere, l’ostacolo rappresentato da edifici e altri manufatti e la necessità di ridurre al minimo il periodo di permanenza del cantiere per ovvi motivi di circolazione stradale e quiete pubblica. Quanto detto finora vale, ovviamente, solo per quelle alberature poste lungo le strade ed in prossimità di abitazioni, colture in atto, ecc., dove il lavoro subisce l’azione penalizzante dei fattori sopra elencati. Il discorso è diverso per le alberature extraurbane o situate lungo i canali, dove si può applicare una cantieristica più propriamente forestale. In tal caso, occorre distinguere tra abbattimento di piante e loro potatura – situazioni molto differenti per difficoltà e potenzialità produttiva. Le ditte manutentrici sono generalmente obbligate dal contratto di appalto a “concentrare”, ovvero ad accumulare le ramaglie in punti localizzati, e tali aree, direttamente adiacenti alle strade, sono sempre facilmente raggiungibili da una sminuzzatrice, sia essa portata o semovente. Nell’ottica di una valorizzazione ottimale degli assortimenti ritraibili dei viali alberati, si potrebbe quindi sviluppare l’ipotesi di un cantiere che produca come prodotto principale legna da ardere e sminuzzi gli scarti producendo scaglie, organizzato per velocizzare tutte le operazioni e minimizzare i tempi di permanenza. L’analisi dei cantieri oggetto dello studio ha evidenziato, che il materiale residuale rappresenta genericamente dal 15 al 35 % della massa tagliata, in termini di peso fresco, con valori fino all’80% per quanto riguarda il cantiere di leccio. La difficoltà oggettiva a quantificare il materiale residuale per l’ambito territoriale indagato, è data dal fatto che il Comune di Roma non possiede uno studio completo e dettagliato sulle piante esistenti nell’area comunale, la loro collocazione e i parametri identificativi. Tale censimento sarebbe uno strumento efficace non solo per la pianificazione degli interventi, ma anche per la corretta gestione dei residui, in un’ottica di utilizzo per la produzione di energia locale. E’ stato possibile comunque fare una stima di massima per quanto riguarda i residui lavorati dalla ditta esaminata a Roma, che ha un bilancio importante per quanto riguarda i lavori effettuati nel Comune e nel territorio provinciale. Mediamente essa raccoglie 80 mst di ramaglia al giorno, che riferiti a 220 giorni lavorativi annui sono 17.600 mst. In termini di peso tale volume equivale, considerando una massa volumica sterica media di 0,4 t/mst, a circa 7.000 t di sostanza fresca. The yards of pruning of urban trees represent a huge resource of wood biomass, left often in order to be collected in green dumps, or used however in way not appropriated. Aim of this study is to analyze the work systems in this kind of yards and to obtain reliable data about the productivity and the amount of cut biomass. Pruning represents the slow phase of the observed work, in fact it was necessary to cut part of great branches before starting to prune. Another critical factor is represented from the phase of harvesting of the thin branches, that heavily conditions work times . The integral collection of the wood residues would need a radical reorganization of the yards, whose productivity is limited from particular factors, such as the lack of spaces for the preparation of the yard, the presence of buildings and other constructions These problems concerns trees located in urban areas, but not that ones located along the roads in the countryside, where it’s possible to apply the same work systems as in forest yards The companies are generally obliged from the contract to accumulate the residues in areas, often directly adjacent to the roads, where it’s easy to organize a yard in order to chip the residues with specific machinery. The analysis of the yards object of the study has evidenced, that the residual material represents generically from 15 to 35% of the cut mass, in terms of fresh weight. It is difficult to quantify the residual material for the inquired area (Municipality of Rome), for there is not a complete and detailed study on the existing trees in the communal area, their positioning and the parameters. Such census, would be an useful instrument not only for the planning of the yards of pruning, but also for the correct management of the residues, in order to use them for the production of local energy. It was possible however to make an evaluation of the amount of residues produced by the company examined in Rome, that is one of the most important in the area. It collects 80 mst of thin branches/day, which annualy are 17,600 mst. equal to approximately 7.000 t of fresh substance. Dottorato di ricerca in Scienze e tecnologie per la gestione forestale e ambientale