Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2712
Title: Innovazioni tecnologiche della meccanizzazione dedicata alle piantagioni da biomassa a scopi energetici: aspetti produttivi, economici ed ambientali
Other Titles: Technological innovations in energy crops mechanization: production, economic and environmental aspects
Authors: Civitarese, Vincenzo
Keywords: Cedui a breve rotazione;Impianto;Raccolta;Prototipi;Stoccaggio;Compattamento suolo;Short rotation woody crops;Planting;Harvesting;Prototypes;Storage;Soil compaction;AGR/06
Issue Date: 28-May-2013
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 25. ciclo
Abstract: 
L’attività di dottorato è stata incentrata sullo sviluppo di macchine e processi innovativi
legati alle fasi di impianto e raccolta del pioppo a ciclo breve e medio. Le innovazioni prodotte sono
state testate in campo al fine di valutarne le potenzialità operative e i benefici economici, qualitativi
o ambientali, derivanti da un loro possibile utilizzo.
Per quanto concerne la fase di impianto sono stati sviluppati un dispositivo automatico di
alimentazione delle talee e una trapiantatrice semiautomatica di astoni. Le prove sperimentali hanno
evidenziato la possibilità di contrarre i costi d’impianto dell’8% e di incrementare la superficie
annua dominata da ciascun operatore. Le caratteristiche tecniche della trapiantatrice di astoni,
inoltre, consentono di ridurre l’affaticamento del personale preposto all’alimentazione della
macchina.
Per quanto concerne la raccolta in due fasi è stata realizzata una nuova abbattitrice andanatrice per
pioppo biennale. Il prototipo è in grado di ridurre i costi di raccolta del 50%, incrementando
sensibilmente la superficie annua dominabile dalla macchina.
L’esperienza maturata nella raccolta in due fasi delle SRF ha permesso di sviluppare un cantiere ad
hoc anche per il pioppo quinquennale, realizzando una seconda abbattitrice andanatrice e una
cippatrice semovente con testata pick up. Il nuovo cantiere consente di semplificare e velocizzare le
fasi di lavoro, minimizzando la movimentazione della biomassa e l’uso di macchine e attrezzature
di utilizzo più tipicamente forestale.
Le caratteristiche tecniche della semovente, inoltre, ne suggeriscono l’impiego ottimale anche su
pioppo biennale (sia andanato che in piedi), risolvendo alcune delle problematiche legate
all’utilizzo delle falciatrinciacaricatrici agricole.
L'introduzione di innovazioni di processo comporta un’attenta analisi del loro impatto sulla qualità
del prodotto ottenibile e sugli effetti ambientali ad essi direttamente, o indirettamente, ascrivibili.
Lo studio condotto ha permesso di valutare sia l’influenza del contenuto di umidità della biomassa
sulla pezzatura e sulla distribuzione granulometrica del cippato, sia di descrivere, attraverso un
modello, il processo di disidratazione delle piante andanate nelle interfila in funzione del numero di
giorni di permanenza in campo. Questi due aspetti rivestono una notevole importanza risultando tra
i principali parametri da prendere in considerazione per definire la qualità della biomassa.
Il cantiere in due fasi nasce anche allo scopo di salvaguardare la risorsa suolo da processi di
compattamento e destrutturazione. La sperimentazione condotta ha evidenziato il minor
compattamento prodotto dal transito dell’abbattitrice andanatrice rispetto alle macchine tradizionali
del cantiere in una fase.

The Ph.D. activity focused on the development of machinery, systems, and processes
capable to improve the efficiency of agroforestry-energy chains, with particular reference to
planting and harvesting. The innovations produced were tested in the field in order to assess their
operational and economic potential, as well as their qualitative and environmental benefits.
Concerning planting, an automatic device for planting cuttings and a semi automatic machine for
transplanting poplar poles were developed. These innovations brought about many economic,
operational, and ergonomic benefits, such as the reduction of planting cost (-8%), the higher surface
worked per year, and the improvement of working conditions for operators.
Concerning the harvesting of two-years poplar plantation, a new machine designed for harvesting
and windrowing trees was specifically realized for two-pass operations. Use of this prototype can
determine a 50% reduction of harvesting cost, and increase the surface worked per year.
The experience gained with two-pass harvesting of biennial poplar coppice has allowed to develop
an ideal technique for five-year poplar coppice. In this respect, a new machine able to cut and
windrow five years old trees and a self-propelled chipper with pick-up head were realized. The new
system has allowed to simplify and speed up the working phases, minimizing biomass handling and
the use of machines or equipment.
Furthermore, the technical characteristics of the self-propelled chipper favor efficient use also in
two-year poplar plantations, both for single-pass and two-pass harvesting, thus solving many of
problems encountered when using modified forage harvesters.
The introduction of a new process requires an accurate analysis of its potential environment and
product quality impacts.
The study allowed evaluating the influence of moisture content on the particle size distribution of
the chips produced. Furthermore, a model was developed for describing the drying process of cut
trees windrowed in the inter-rows, as a function of the in-field storage period. These two aspects are
of great importance, and they rank among the main factors to be taken into account when
determining the wood biomass quality.
Two-pass harvesting was also developed to prevent soil compaction and disturbance. In fact, the
study has shown the lower degree of compaction produced by the new machine for felling and
windrowing poplar trees, compared to modified foragers use in conventional operations.
Description: 
Dottorato di ricerca in Scienze e tecnologie per la gestione forestale e ambientale
URI: http://hdl.handle.net/2067/2712
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