Strategie di sviluppo sostenibile: studio e applicazione della metodologia di analisi degli scenari in campo agro-ambientale

L’obiettivo del lavoro svolto nell’ambito del ciclo di dottorato è stato quello dell’applicazione della metodologia di analisi degli scenari, nell’ottica dello studio e applicazione di un metodo di analisi integrato e multidisciplinare che consenta individuare strategie di sviluppo sostenibile in relazione alla questione indagata. Lo studio sviluppato nel corso del dottorato è stato impostato su presupposti forniti dalla Regione Toscana (in entrambi i casi di studio trattati), che ha finanziato, attraverso la sua Agenzia Regionale per lo Sviluppo e Innovazione in ambito Agricolo (ARSIA), due Progetti di ricerca volti all’individuazione di strategie di sviluppo sostenibile concernenti due tematiche di particolare interesse in ambito regionale: lo sviluppo di coltivazioni non-food (biocarburanti, biomasse da energia, biopolimeri, biolubrificanti, fibre vegetali, coloranti naturali, fitofarmaci di origine vegetale) e la valutazione della possibilità di coesistenza tra colture convenzionali (non Geneticamente Modificate) e colture GM, in relazione alla Raccomandazione della Commissione 2003/556/CE che afferma che deve essere garantita la coesistenza tra colture transgeniche, convenzionali e biologiche, ovvero che devono essere presenti le condizioni per cui ciascun metodo di coltivazione possa poter essere adottato e praticato in UE. La sostenibilità delle situazioni studiate è stata valutata fornendo informazioni non solo per la situazioni attuali, ma anche per possibili evoluzioni future, così come richiesto dai principi dello sviluppo sostenibile. A tal proposito, occorre applicare metodologie di analisi che consentano di poter identificare obiettivi strategici in funzione dei cambiamenti che potrebbero essere registrati, in corrispondenza dell’evolversi delle diverse situazioni nel tempo. La metodologia di analisi in grado di soddisfare questi requisiti può essere identificata nell’analisi di scenario (scenario analysis), che si configura come uno strumento di analisi strategica in grado di riassumere numerose informazioni e dati riferiti agli attori, agli obiettivi, agli strumenti, alle cause ed agli effetti indotti da un cambiamento che potrebbe essere provocato da uno o più fattori contemplati nel corso dell’analisi. Questo metodo di analisi rappresenta un’importante strumento di ausilio alla definizione di politiche e strategie, che si rende particolarmente utile nel campo della public choice, come dimostrato dalle applicazioni presentate nel corso del lavoro.

Circoli collaterali porto-sistemici all'eco-color-Doppler addominale in pazienti con ipertensione portale cirrotica: correlazione con il gradiente porto-epatico e valore prognostico

Background. Abdominal porto-systemic collaterals (APSC) on Color-Doppler ultrasound are a frequent finding in portal hypertensive cirrhotic patients. In patients with cirrhosis, an HVPG ≥ 16mmHg has been shown to be associated with increased mortality in two studies. Non-invasive indicators of HVPG ≥ 16 mmHg might define a subgroup of high-risk patients, but data on this aspect are lacking. Aims. We aimed to investigate whether HVPG predicts mortality in patients with clinically significant portal hypertension, and if APSC may predict a severe portal hypertensive state (i.e. HVPG≥16mmHg) in patients with cirrhosis and untreated portal hypertension. Methods. We analysed paired HVPG and ultrasonographic data of 86 untreated portal hypertensive cirrhotic patients. On abdominal echo-color-Doppler data on presence, type and number of APSC were prospectively collected. HVPG was measured following published guidelines. Clinical, laboratory and endoscopic data were available in all cases. First decompensation of cirrhosis and liver-disease related mortality on follow-up (mean 28±20 months) were recorded. Results. 73% of patients had compensated cirrhosis, while 27% were decompensated. All patients had an HVPG≥10 mmHg (mean 17.8±5.1 mmHg). 58% of compensated patients and 82% of decompensated patients had an HVPG over 16 mmHg. 25% had no varices, 28% had small varices, and 47% had medium/large varices. HVPG was higher in patients with esophageal varices vs. patients without varices (19.0±4.8 vs. 14.1±4.2mmHg, p<0.0001), and correlated with Child-Pugh score (R=0.494,p=0.019). 36 (42%) patients had APSC were more frequent in decompensated patients (60% vs. 35%, p=0.03) and in patients with esophageal varices (52% vs. 9%,p=0.001). HVPG was higher in patients with APSC compared with those without PSC (19.9± 4.6 vs. 16.2± 4.9mmHg, p=0.001). The prevalence of APSC was higher in patients with HVPG≥16mmHg vs. those with HVPG<16mmHg (57% vs. 13%,p<0.0001). Decompensation was significantly more frequent in patients with HVPG≥16mmHg vs. HVPG<16mmHg (35.1% vs. 11.5%, p=0.02). On multivariate analysis only HVPG and bilirubin were independent predictors of first decompensation. 10 patients died during follow-up. All had an HVPG≥16 mmHg (26% vs. 0% in patients with HVPG <16mmHg,p=0.04). On multivariate analysis only MELD score and HVPG ≥16mmHg were independent predictors of mortality. In compensated patients the detection of APSC predicted an HVPG≥16mmHg with 92% specificity, 54% sensitivity, positive and negative likelihood ratio 7.03 and 0.50, which implies that the demonstration of APSC on ultrasound increased the probability of HVPG≥16mmHg from 58% to 91%. Conclusions. HVPG maintains an independent prognostic value in the subset of patients with cirrhosis and clinically significant portal hypertension. The presence of APSC is a specific indicator of severe portal hypertension in patients with cirrhosis. Detection of APSC on ultrasound allows the non-invasive identification of a subgroup of compensated patients with bad prognosis, avoiding the invasive measurement of HVPG.

Allestimenti di reattori multistadio per la digestione anaerobica dei reflui agro-industriali e confronto con processo convenzionale

This study fits into the context of activities aim at waste bioremediation and valorization through the production of energy according to principles of environmental sustainability. The experimental work was carried out at the laboratories of the Department of Civil Engineering, Environmental and Materials (DICAM) of the Faculty of Engineering. The main objective was to enhance the treatment of high organic loading waste, such as manure and cheese whey, through advanced anaerobic digestion systems in order to obtain biogas rich in methane. On the basis of the premise that the environmental conditions pertaining in most anaerobic wastewater digesters are not optimal for both fermentative and methanogenic microorganisms, the research was particularly focused on the implementation of two-phase anaerobic digesters. In fact a two-phase process permits selection and enrichment of different bacteria in each digester by independently controlling the digester operating conditions. Thus, the first phase (acidogenesis) can be operated to optimize acidogenic growth and the second phase (methanogenesis) to optimize methanogenic growth. (Ince O. , 1998). Before reactors’ set up, , some lab scale experiments were carried out to identify the best manure and whey ratio and the best conditions of temperature, pH, hydraulic retention time of acidogenesis an methanogenic phases.

Eco-Management and Audit Scheme (EMAS): An evaluation of success factors in the agricultural sector. The case of Italy's Emilia Romagna region.

Different tools have been used to set up and adopt the model for the fulfillment of the objective of this research. 1. The Model The base model that has been used is the Analytical Hierarchy Process (AHP) adapted with the aim to perform a Benefit Cost Analysis. The AHP developed by Thomas Saaty is a multicriteria decision - making technique which decomposes a complex problem into a hierarchy. It is used to derive ratio scales from both discreet and continuous paired comparisons in multilevel hierarchic structures. These comparisons may be taken from actual measurements or from a fundamental scale that reflects the relative strength of preferences and feelings. 2. Tools and methods 2.1. The Expert Choice Software The software Expert Choice is a tool that allows each operator to easily implement the AHP model in every stage of the problem. 2.2. Personal Interviews to the farms For this research, the farms of the region Emilia Romagna certified EMAS have been detected. Information has been given by EMAS center in Wien. Personal interviews have been carried out to each farm in order to have a complete and realistic judgment of each criteria of the hierarchy. 2.3. Questionnaire A supporting questionnaire has also been delivered and used for the interviews . 3. Elaboration of the data After data collection, the data elaboration has taken place. The software support Expert Choice has been used . 4. Results of the Analysis The result of the figures above (vedere altro documento) gives a series of numbers which are fractions of the unit. This has to be interpreted as the relative contribution of each element to the fulfillment of the relative objective. So calculating the Benefits/costs ratio for each alternative the following will be obtained: Alternative One: Implement EMAS Benefits ratio: 0, 877 Costs ratio: 0, 815 Benfit/Cost ratio: 0,877/0,815=1,08 Alternative Two: Not Implement EMAS Benefits ratio: 0,123 Costs ration: 0,185 Benefit/Cost ratio: 0,123/0,185=0,66 As stated above, the alternative with the highest ratio will be the best solution for the organization. This means that the research carried out and the model implemented suggests that EMAS adoption in the agricultural sector is the best alternative. It has to be noted that the ratio is 1,08 which is a relatively low positive value. This shows the fragility of this conclusion and suggests a careful exam of the benefits and costs for each farm before adopting the scheme. On the other part, the result needs to be taken in consideration by the policy makers in order to enhance their intervention regarding the scheme adoption on the agricultural sector. According to the AHP elaboration of judgments we have the following main considerations on Benefits: - Legal compliance seems to be the most important benefit for the agricultural sector since its rank is 0,471 - The next two most important benefits are Improved internal organization (ranking 0,230) followed by Competitive advantage (ranking 0, 221) mostly due to the sub-element Improved image (ranking 0,743) Finally, even though Incentives are not ranked among the most important elements, the financial ones seem to have been decisive on the decision making process. According to the AHP elaboration of judgments we have the following main considerations on Costs: - External costs seem to be largely more important than the internal ones (ranking 0, 857 over 0,143) suggesting that Emas costs over consultancy and verification remain the biggest obstacle. - The implementation of the EMS is the most challenging element regarding the internal costs (ranking 0,750).

Produzione di enzimi da scarti agro-alimentari tramite Pleurotus ostreatus

Nel corso del tirocinio di tesi si sono studiate nuove metodologie per la produzione di enzimi idrolitici per matrici lignocellulosiche vegetali di scarto. In primis è stato valutato un nuovo metodo di produzione enzimatica utilizzando il fungo basidiomicete Pleurotus ostreatus all’interno di un fermentatore in stato solido (SSF) movimentando periodicamente il substrato mediante un'estrusione meccanica e confrontando i risultati con esperimenti analoghi ma privi di estrusione. In seguito si è valutata l’attività enzimatica prodotta dal fungo Agaricus bisporus (il comune Champignons) cresciuto tramite una fermentazione in stato solido priva di qualsiasi movimentazione. Infine gli estratti enzimatici ricavati dalle prove precedenti sono stati utilizzati allo scopo di idrolizzare matrici vegetali di scarto provenienti dall’industria cerealicola e viti-vinicola. I risultati del lavoro risultano promettenti e si osserva come sia gli estratti ricavati da fermentazioni su stato solido dinamiche (con Pleurotus) che quelle su stato solido statiche (con Agaricus) sono in grado di favorire l’idrolisi e la degradazione delle matrici vegetali favorendo la fuoriuscita di componenti di interesse come zuccheri riducenti e polifenoli.

New eco-friendly polyesters from renewable resources

Nowadays the development of sustainable polymers, with convenient properties to substitute the traditional petroleum-based materials, is one of the major issues for material science. The utilization of renewable resources as feedstock for biopolyesters is a challenging target.The research work described in the present thesis is strictly connected to these urgent necessities and is focused mainly in finding new biopolymers, in particular biopolyesters, which are obtainable from biomass and characterized by a wide range of properties, in order to potentially substitute polyolefins and aromatic polyesters (for example, poly(ethylene terephthalate))

Riconversione degli impianti saccariferi per la valorizzazione della filiera agro-energetica: analisi di impatto sul comprensorio agricolo

Il presente lavoro trae origine dagli obiettivi e dalle relative misure applicative della riforma dell’OCM zucchero del 2006 e nello specifico dal Piano nazionale per la razionalizzazione e riconversione della produzione bieticolo-saccarifera approvato dal MIPAF nel 2007. Lo studio riguarda la riconversione dello zuccherificio di Finale Emilia (MO), di appartenenza del Gruppo bieticolo-saccarifero Co.Pro.B, in un impianto di generazione di energia elettrica e termica che utilizza biomassa di origine agricola per la combustione diretta. L'alimentazione avviene principalmente dalla coltivazione dedicata del sorgo da fibra (Sorghum bicolor), integrata con risorse agro-forestali. Lo studio mostra la necessità di coltivazione di 4.400 ettari di sorgo da fibra con una produzione annua di circa 97.000 t di prodotto al 75% di sostanza secca necessari per l’alimentazione della centrale a biomassa. L’obiettivo é quello di valutare l’impatto della nuova coltura energetica sul comprensorio agricolo e sulla economia dell’impresa agricola. La metodologia adottata si basa sulla simulazione di modelli aziendali di programmazione lineare che prevedono l’inserimento del sorgo da fibra come coltura energetica nel piano ottimo delle aziende considerate. I modelli predisposti sono stati calibrati su aziende RICA al fine di riprodurre riparti medi reali su tre tipologie dimensionali rappresentative: azienda piccola entro i 20 ha, media da 20 a 50 ha e grande oltre i 50 ha. La superficie di entrata a livello aziendale, se rapportata alla rappresentatività delle aziende dell’area di studio, risulta insufficiente per soddisfare la richiesta di approvvigionamento dell’impianto a biomassa. Infatti con tale incremento la superficie di coltivazione nel comprensorio si attesta sui 2.500 ettari circa contro i 4.400 necessari alla centrale. Lo studio mostra pertanto che occorre un incentivo superiore, di circa 80-90 €/ha, per soddisfare la richiesta della superficie colturale a livello di territorio. A questi livelli, la disponibilità della coltura energetica sul comprensorio risulta circa 9.500 ettari.

Pastoral Livelihoods in South Ethiopia - Value Chain Assessment of Gum & Resins in Moyale Area

This research assessed the value chain of gum and resins, which are available in four woreda in the southern lowlands of Ethiopia. They are Moyale Somali, Moyale Oromia, Dhas and Dire woreda. The output of this research is the elaboration of three value chains. The first is a general one for all the woreda, while the other two concern the Moyale and Dubluk markets. The assessed products are the gum arabic from Acacia trees and the resin exuded by the dunkhal tree - Boswellia family. The aim of this study was not only to understand the way in which resins and gum gain value through the chain and the profit each stakeholder gains, but more importantly how pastoralists use resin and gum collection to diversify their income. The first chapter analyses what it means to be a pastoralist in the Moyale area and its challenges. The second chapter describes how the policies of the central state influenced the pastoral access to rangelands and water and the way in which this contributed to the increase of conflict among the different groups. A particular focus is on the settlement. The third chapter describes the different ethnic groups living in the studied area and their management system to preserve resources and cope with the dry season. This chapter considers the dynamic evolution of the relations among the various groups in terms of negotiating access to resources while facing political and climatic challenges. The fourth chapter illustrates the physical context and the environment, and the way in which it has been managed in order to preserve the pastoral lifestyle. The fifth chapter describes the characteristics of gum and resins in the studied area. Finally, the sixth chapter describes how the value chain methodology was applied in this specific study and its outputs.

Un modello multicriteriale di supporto alla pianificazione territoriale finalizzato alla classificazione del territorio rurale e alla caratterizzazione dell’Impronta Agro ambientale delle aree agricole periurbane.

La ricerca proposta si pone l’obiettivo di definire e sperimentare un metodo per un’articolata e sistematica lettura del territorio rurale, che, oltre ad ampliare la conoscenza del territorio, sia di supporto ai processi di pianificazione paesaggistici ed urbanistici e all’attuazione delle politiche agricole e di sviluppo rurale. Un’approfondita disamina dello stato dell’arte riguardante l’evoluzione del processo di urbanizzazione e le conseguenze dello stesso in Italia e in Europa, oltre che del quadro delle politiche territoriali locali nell’ambito del tema specifico dello spazio rurale e periurbano, hanno reso possibile, insieme a una dettagliata analisi delle principali metodologie di analisi territoriale presenti in letteratura, la determinazione del concept alla base della ricerca condotta. E’ stata sviluppata e testata una metodologia multicriteriale e multilivello per la lettura del territorio rurale sviluppata in ambiente GIS, che si avvale di algoritmi di clustering (quale l’algoritmo IsoCluster) e classificazione a massima verosimiglianza, focalizzando l’attenzione sugli spazi agricoli periurbani. Tale metodo si incentra sulla descrizione del territorio attraverso la lettura di diverse componenti dello stesso, quali quelle agro-ambientali e socio-economiche, ed opera una sintesi avvalendosi di una chiave interpretativa messa a punto allo scopo, l’Impronta Agroambientale (Agro-environmental Footprint - AEF), che si propone di quantificare il potenziale impatto degli spazi rurali sul sistema urbano. In particolare obiettivo di tale strumento è l’identificazione nel territorio extra-urbano di ambiti omogenei per caratteristiche attraverso una lettura del territorio a differenti scale (da quella territoriale a quella aziendale) al fine di giungere ad una sua classificazione e quindi alla definizione delle aree classificabili come “agricole periurbane”. La tesi propone la presentazione dell’architettura complessiva della metodologia e la descrizione dei livelli di analisi che la compongono oltre che la successiva sperimentazione e validazione della stessa attraverso un caso studio rappresentativo posto nella Pianura Padana (Italia).