ITMI20002752A1 - Procedimento e apparecchiatura per il trattamento con vapore del terreno - Google Patents

Description

DESCRIZIONE PER BREVETTO DI INVENZIONE

Avente titolo:

PROCEDIMENTO E APPARECCHIATURA PER IL TRATTAMENTO CON VAPORE DEL TERRENO.

SFONDO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione riguarda il trattamento di terreno agricolo con vapore, e più precisamente è diretta ad un procedimento e ad un'apparecchiatura idonei per la distruzione e la riduzione del contenuto del terreno, di microrganismi dannosi in agricoltura.

L'invenzione -si presta in particolare per eseguire operazioni di disinfestazione, di sterilizzazione e di pastorizzazione di terreni agricoli, ad esempio destinati a monocolture di ortaggi, frutta e di fiori, in modo da evitare che il prodotto agricolo, durante la crescita, possa subire un attacco da parte di microrganismi o di parassiti normalmente presenti nel terreno.

La specializzazione sempre più crescente nelle coltivazioni ortofrutticole e floreali, nonché l'esigenza di trovare nuove ed efficaci soluzioni per abbattere il contenuto di microrganismi nel terreno, ritenuti dannosi per le stesse colture, da parecchi anni ha indotto la comunità scientifica internazionale a studiare il problema, esaminando varie alternative possibili all'impiego dei tradizionali sistemi fumiganti, quali ad esempio il bromuro di metile largamente usato per la sua efficacia nell'eliminazione di parassiti vegetali ed animali, a costi relativamente contenuti.

Al fine di risolvere questo problema, sono state proposte varie soluzioni dì tipo chimico e/o di tipo fisico, a cui è aggiunta di recente una alternativa biologica operante sulla trasformazione genetica di organismi pericolosi, per renderli inoffensivi, ovvero per trasformare geneticamente la coltura così da consentirgli una autodifesa all'attacco di parassiti e batteri.

In generale sia le soluzioni chimiche, sia quelle fisiche, che le soluzioni miste, operano per diminuire la presenza nel terreno dei microrganismi dannosi, riducendone il livello a valori ritenuti non più pericolosi per le coltivazioni.

Considerata ormai inderogabile l'esigenza di abbandonare l'uso di bromuro di metile o di altre sostanze pericolose, la comunità scientifica non ha fornito una chiara indicazione sulla scelta da effettuare tra sistema chimico e sistema fisico, in quanto la scelta dipende sia dall'efficacia che dalla economicità del sistema scelto, valutata anche in funzione del tipo di coltura interessata. L'efficacia di trattamento e l'economicità del sistema, nei termini sopra riferiti, sono dunque-un discriminante che fortemente condiziona la scelta del sistema di trattamento del terreno.

Oltre ai problemi di tipo tecnico ed economico, occorre altresì tener presente certi aspetti di tipo ambientale ed il sorgere di effetti negativi, o quanto meno non desiderati, dovuti ad un possibile inquinamento dell'ambiente o alla comparsa del cosiddetto "vuoto biologico" quando il trattamento del terreno viene spinto oltre certi limiti proibitivi.

La presente invenzione mira dunque a proporre un sistema fisico di trattamento del suolo, per l'eliminazione di microrganismi dannosi in agricoltura, in sostituzione dei normali sistemi chimici o fisici tradizionalmente impiegati.

STATO DELL'ARTE

Sistemi fisici di trattamento del terreno, sono stati largamente proposti o descritti in numerosi documenti anteriori, tuttavia al momento non si conoscono i risultati conseguiti o conseguibili mediante tali sistemi, i quali non sembra siano stati opportunamente testati o in pratica sperimentati.

Tra i numerosi documenti che trattano questo argomento, si cita ad esempio il brevetto US-A-5.199.212, il quale propone un metodo ed una apparecchiatura per la rimozione di contaminati dal suolo, secondo cui il suolo viene polverizzato e quindi riscaldato fino a far volatilizzare i contaminanti; il terreno deve quindi essere preventivamente rimosso ed accumulato per il trattamento, per poi essere riposizionato e steso nuovamente sul suolo. Questo sistema si dimostra estremamente complesso, poco pratico ed estremamente oneroso.

Il documento EP-A-0 379 743 propone un metodo di purificazione, secondo cui il vapore viene iniettato nel suolo per mezzo di una lancia di iniezione, e lo stesso vapore viene convogliato attraverso il suolo e rimosso mediante il vuoto generato da una seconda lancia di aspirazione inserita nel terreno, ad una opportuna distanza dalla precedente. Anche questa soluzione risulta di applicazione estremamente limitata oltre che scarsamente efficace, difficilmente utilizzabile su ampie aree di terreno da trattare.

Il brevetto US-A-5.259.327 a sua volta propone un processo per l'uccisione di agenti patogeni nel terreno, che comprende le fasi di arare il terreno e di trattarlo con un agente di condizionamento per ridurre il contenuto di microrganismi, ad esempio con acqua calda iniettata nel terreno. Questo sistema presenta notevoli limiti applicativi, in quanto non consente un trattamento in profondità del terreno, ed in quanto la trasmissione del calore risulta fortemente condizionata dalle caratteristiche e dalla natura fisica del terreno stesso. In generale questo sistema non consente di preservare lo strato di terreno trattato da una inevitabile ricontaminazione da parte del terreno sottostante.

Anche il brevetto US-A-5.622.123 propone un procedimento ed un'apparecchiatura per la sterilizzazione del suolo con i quali si prevede di effettuare un'azione di dissodamento del terreno, nel quale viene poi iniettata acqua calda mediante un apposito utensile. Il terreno mischiato con acqua calda, viene subito ricoperto con una schiuma isolante tramite un dispositivo di erogazione posto immediatamente dopo il sistema di iniezione dell'acqua calda nel terreno dissodato. Anche questo sistema presenta gli inconvenienti precedentemente indicati, con l'aggiunta del rischio di una possibile contaminazione dell'ambiente da parte della schiuma isolante stesa sul terreno.

Il documento EP-A-0 333 896 propone un procedimento ed una apparecchiatura che sfruttano l'azione combinata del vapore e del vuoto. Secondo questo documento, il terreno viene ricoperto preventivamente con un film piastico, ed il vapore in pressione viene introdotto tra il film plastico di copertura e lo stesso terreno; la penetrazione del vapore nel terreno viene ottenuta generando in quest'ultimo un certo grado di vuoto mediante un sistema di tubazioni infisse nel terreno, collegate ad una sorgente di vuoto. Anche questo documento propone una soluzione statica, estremamente complessa, non esente da rischi di inquinamento ambientale per la possibile dispersione del film plastico di copertura del terreno.

Questi problemi e i vari sistemi di trattamento del suolo, sono stati ampiamente discussi in un simposio organizzato dalla I.S.H.S., International Society for Hurticultural Science, svoltosi in Torino nel Settembre 2000. In particolare, per quanto riguarda i metodi di trattamento del suolo con vapore, sono state discusse alcune soluzioni in pratica sperimentate, tra le quali l'uso di una griglia di tubazioni conformata a pettine, opportunamente conficcata nel terreno ed alimentata con vapore d'acqua.

Uno degli aspetti maggiormente negativi di questo sistema, consiste nel fatto che il vapore viene iniettato nel terreno dall'alto verso il basso, per una profondità relativamente ridotta; pertanto c'è una tendenza del vapore a condensare, cioè a fornire un calore umido a temperatura relativamente bassa, che va a concentrarsi nella parte più pericolosa di trattamento del terreno, cioè nella parte a contatto con il terreno sottostante non trattato. Pertanto anche questa soluzione presenta un alto rischio di ricontaminazione del terreno trattato.

Poiché il terreno risulta essere termicamente isolante, immettere calore e distribuirlo in modo omogeneo nell'intera massa del terreno trattato, risulta estremamente difficile; il processo risulta inoltre discontinuo, di natura statica e di scarsa praticità.

Un'ulteriore soluzione discussa nel corso del convegno, riguardava l'uso di un iniettore di vapore sostanzialmente costituito da un tubo o da una serie di tubi orizzontali immessi nel terreno e trainati da un motocoltivatore .

Questa soluzione, se da un lato consente di aumentare la profondità di trattamento del terreno e di operare in modo sostanzialmente continuo, peraltro presenta notevoli inconvenienti in particolare per il grande dispendio di energia richiesta per il trascinamento del tubo o dei tubi di iniezione del vapore nello strato di terreno da trattare.

Inoltre, la scarsa flessibilità del tubo o dei tubi di -iniezione del vapore, che necessariamente devono avere uno spessore significativo, rende maggiormente difficile il loro trascinamento in un terreno non omogeneo, o nel caso in cui il tubo o i tubi di iniezione incontrino grosse zolle o delle pietre che ostacolano il loro avanzamento. L'otturazione dei fori di uscita del vapore da parte del terreno o per formazione di calcare, rende infine il sistema poco efficace, e nuovamente di scarsa utilità.

Infine, la necessità di garantire un'esposizione sufficientemente prolungata del terreno al vapore, richiede una lunghezza dei tubi molto elevata, con conseguente maggior difficoltà di avanzamento nel terreno, comportando una riduzione della velocità di avanzamento e di traino.

Una terza soluzione di tipo sostanzialmente statico, prevede l'uso combinato del vapore e del vuoto, con un sistema di drenaggio interno o esterno al terreno.

Benché questo sistema consenta di iniettare il vapore in profondità, la sua natura statica lo rende scarsamente efficace o poco adatto per il trattamento di terreni di grandi dimensioni che devono essere preventivamente lavorati e dissodati per introdurre le tubazioni di drenaggio e di alimentazione del vapore, le quali devono essere successivamente rimosse. Questo sistema può risultare utile solo per coltivazioni in serra, o per trattamenti di superfici di piccole dimensioni. Il sistema risulta inoltre poco idoneo sotto il profilo dell'economicità; inoltre, la propagazione del vapore e del calore nella massa del terreno, risulta estremamente condizionata dalle caratteristiche fisiche e dalla scarsa capacità termica dello stesso terreno.

Il documento EP-A-0861 588 mostra infine un sistema misto chimico-fisico di trattamento del terreno, secondo cui si prevede la dispersione sul suolo di un composto solido, liquido o gassoso in grado dì reagire esotermicamente con acqua e/o vapore, o con altra sostanza successivamente iniettata nel terreno, dopo che quest'ultimo è stato dissodato ad esempio mediante una fresa agricola supportata da un carro trainato da un veicolo a motore.

In pratica, questo sistema tende a causare un cambiamento della salinità del terreno; inoltre non consente di effettuare la sterilizzazione a profondità superiori di 20-25 cm; poiché il sistema tende ad arricchire il terreno con sali di metallo, ad esempio con sali di sodio e/o di potassio, non sempre risulta ben visto dagli agricoltori i quali tendono ad arricchire il terreno unicamente con sali idonei per la specifica coltivazione; ad esempio, un improprio apporto di sali ad un terreno destinato alla floricoltura, può causare una indesiderata e non controllabile variazione di colore.

SCOPI DELL'INVENZIONE

Scopo principale della presente invenzione è di fornire un procedimento ed un'apparecchiatura per il trattamento di terreni agricoli ed in particolare per l'eliminazione di microrganismi nocivi in agricoltura, che utilizza unicamente il vapore d'acqua quale agente di disinfestazione, di pastorizzazione e/o di sterilizzazione del terreno da trattare.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è di fornire un metodo ed un'apparecchiatura come sopra precisati, in cui le operazioni di dissodamento e di riscaldamento mediante vapore, possono essere effettuate contemporaneamente sullo stesso terreno da trattare.

Un ulteriore scopo ancora è di fornire un procedimento ed un'apparecchiatura come sopra definito, che consentano un ciclo di lavoro sostanzialmente continuo, in cui il riscaldamento con vapore può avvenire in modo tale da consentire un intimo contatto tra lo stesso vapore ed il terreno da trattare.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è di fornire un metodo ed un'apparecchiatura che si dimostrano idonei per un loro impiego con terreni di qualsiasi tipo e natura.

Non ultimo scopo dell'invenzione, è di fornire un procedimento ed un'apparecchiatura per il trattamento con vapore del terreno, mediante i quali sia possibile agire selettivamente su pochi parametri di processo, per effettuare selettivamente operazioni di disinfestazione, di pastorizzazione o di sterilizzazione, a seconda di esigenze specifiche, della natura della coltivazione o delle caratteristiche dello stesso terreno trattato, mantenendo condizioni di riscaldamento a secco, tali da ritardare il più possibile la condensazione del vapore durante la fase di riscaldamento del terreno.

Al fine di conseguire gli scopi suddetti, gli inventori si sono inizialmente posti il compito di risolvere il problema di ottimizzare la trasmissione di calore al terreno considerati il basso coefficiente di scarico termico, la necessità di ottenere un riscaldamento omogeneo delle masse trattate alla temperatura desiderata, e di limitare il tempo necessario ad ottenere il riscaldamento stesso.

Il secondo problema, correlato al precedente, riguardava l'esigenza generale di fornire un metodo ed un'apparecchiatura caratterizzati da un'estrema economicità di realizzazione e di impiego, avendo riguardo alla continuità del processo e di esercizio della stessa apparecchiatura .

Un ulteriore problema consisteva nella ricerca di una soluzione atta a garantire un sufficiente tempo di contatto tra vapore e terreno, per portare qu rest'ultimo ad una temperatura desiderata agendo in profondità, tale da consentire un elevato grado di riduzione del contenuto batterico dannoso per il terreno trattato.

Un ulteriore problema da risolvere, consisteva nella ricerca di una soluzione atta ad evitare o di ridurre al minimo il pericolo della ricontaminazione del terreno trattato, da parte di quello sottostante.

BREVE DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE

Quanto sopra è conseguibile mediante un procedimento per il trattamento, con vapore del terreno secondo la rivendicazione 1, nonché mediante un'apparecchiatura secondo la rivendicazione 20. Più precisamente, secondo l'invenzione si è fornito un procedimento per il trattamento con vapore del terreno per l'eliminazione di microrganismi dannosi in agricoltura, secondo cui il terreno viene dissodato e riscaldato mediante vapore ad una temperatura idonea a consentire la distruzione e/o la riduzione del contenuto di microrganismi pericolosi, comprendente le seguenti fasi:

- dissodare e contemporaneamente sminuzzare il terreno fino ad una profondità prefissata;

- proiettare in aria il terreno durante la stessa fase di sminuzzamento all'interno di una camera di riscaldamento aperta verso il basso; e

- riscaldare il terreno sminuzzato investendolo con getti di vapore mentre lo stesso terreno sminuzzato è proiettato in aria internamente alla camera di riscaldamento.

Secondo un aspetto preferenziale della presente invenzione, le operazioni di dissodamento, di sminuzzamento e di riscaldamento mediante vapore del terreno avvengono in modo continuo, mantenendo la camera di riscaldamento, in movimento continuo o intermittente sul terreno da trattare.

Secondo un altro aspetto preferenziale, le operazioni di sminuzzamento e/o di riscaldamento mediante getti di vapore del terreno sminuzzato, possono essere ripetute una o più volte, in successione all'interno di una stessa camera di riscaldamento, ovvero in camere di riscaldamento separate strutturalmente e/o funzionalmente integrate tra loro.

Contemporaneamente alle fasi di dissodamento, di sminuzzamento e di riscaldamento mediante getti di vapore del terreno sminuzzato e proiettato in aria, è possibile effettuare una fase di post-riscaldamento nella parte posteriore della stessa camera di riscaldamento.

Preferibilmente, il vapore impiegato per il riscaldamento del terreno è costituito da vapore saturo secco, o da vapore opportunamente surriscaldato, tale da evitare una sua immediata condensazione quando lo stesso vapore entra in contatto con il terreno freddo.

Sia la temperatura del vapore all'uscita degli ugelli di iniezione, che la quantità del vapore alimentato, fornito da una idonea sorgente, nonché il tempo di contatto o di riscaldamento del terreno, devono essere tali da portare il terreno ad una temperatura desiderata. Si dovrà pertanto operare, attraverso opportuni mezzi di regolazione della temperatura e/o della portata del vapore, nonché sulla velocità di traslazione dell'apparecchiatura sullo stesso terreno da trattare, in modo tale che il terreno venga riscaldato alle temperature necessarie per ottenere un trattamento di disinfestazione, di pastorizzazione o di sterilizzazione, a seconda delle necessità. A titolo di esempio, si precisa che nel caso di disinfestazione il terreno deve essere portato almeno ad una temperatura di 70°, nel caso di pastorizzazione ad una temperatura di almeno 90°, mentre nel caso della sterilizzazione il terreno deve essere portato ad una temperatura superiore ai 100°C.

Come precedentemente riferito, gli aspetti innovativi dell'invenzione consistono dunque in un procedimento e in una apparecchiatura idonei ad effettuare un dissodamento ed un fine sminuzzamento del terreno, a proiettarlo in aria, e nel riscaldarlo esponendolo all'azione del vapore mentre lo stesso terreno sminuzzato e proiettato in aria, si muove lungo un tragitto tra una zona anteriore di dissodamento e di sminuzzamento, ed una zona posteriore, rispetto alla direzione di movimento dell'apparecchiatura, dove il terreno riscaldato viene ridepositato per uno strato omogeneamente riscaldato.

Lo sminuzzamento del terreno, la sua proiezione in aria ed il fatto di investirlo con vapore, mentre è in volo nell'aria, con uno o più getti di vapore ad un'idonea temperatura, ha consentito di risolvere il problema della ricerca di una soluzione efficace ed economicamente conveniente.

Inoltre, poiché la profondità di dissodamento e di sminuzzamento del terreno può essere variata ed opportunamente controllata, risulta possibile dissodare, sminuzzare e riscaldare omogeneamente il terreno per profondità maggiori di quelle richieste per la specifica coltura da seminare; in questo modo si consente di risolvere il grave problema del reinquinamento del terreno trattato, da parte del terreno sottostante.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, si è fornita un'apparecchiatura per il trattamento in continuo del terreno con vapore, per l'eliminazione o la riduzione del contenuto di microrganismi e/o di parassiti dannosi in agricoltura, comprendente mezzi per dissodare il terreno, nonché mezzi per riscaldare con vapore il terreno dissodato, caratterizzata dal fatto di comprendere: - una camera di riscaldamento a vapore, aperta verso il basso e verso il terreno da trattare;

un dispositivo per sminuzzare il terreno, e per proiettare in aria il terreno sminuzzato, internamente alla camera di riscaldamento a vapore; e

- mezzi di riscaldamento comprendenti una pluralità di ugelli di iniezione del vapore, internamente alla camera di riscaldamento, detti ugelli di iniezione del vapore essendo disposti per investire il terreno sminuzzato e proiettato in aria, con getti di vapore orientati .

L'apparecchiatura secondo l'invenzione può essere direttamente fissata all'attacco a tre punti di un trattore, nonché collegata, mediante un lungo tubo flessibile, ad una sorgente di vapore collocata sul terreno; diversamente, la sorgente di vapore costituita da una caldaia, può essere mobile con l'apparecchiatura stessa, disponendola ad esempio sullo stesso trattore, o su un carro trainato.

I getti di vapore possono essere comunque orientati, sia rispetto agli utensili del dispositivo di dissodamento e di sminuzzamento del terreno, che rispetto alla direzione di movimento dell'apparecchiatura stessa. L'apparecchiatura può comprendere uno o più dispositivi di dissodamento e/o di sminuzzamento del terreno, posti in successione, ciascuno comprendente una pluralità di utensili per dissodare e/o sminuzzare, del tipo rotante, in cui il dispositivo o ciascun dispositivo per dissodare e/o sminuzzare è collegato ad una sorgente di potenza per essere fatto ruotare ad una velocità idonea per proiettare il terreno verso l'alto e verso gli ugelli di iniezione del vapore.

Facoltativamente, la sorgente di potenza che comanda la rotazione dei dispositivi di dissodamento e/o di sminuzzamento del terreno, può essere autonoma ed indipendente dalla macchina agricola di traino o di supporto dell'apparecchiatura, ovvero l'apparecchiatura o le apparecchiature di dissodamento e/o di sminuzzamento del terreno possono essere collegate direttamente alla presa di forza di un trattore.

In certe condizioni può essere conveniente effettuare una fase di post-riscaldamento del terreno già riscaldato e ridepositato al suolo; in questo caso, l'apparecchiatura può comprendere, sul lato posteriore, uno o più ugelli per l'iniezione di vapore, orientati verso il terreno già riscaldato e ridepositato.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Queste ed ulteriori caratteristiche dell'invenzione, risulteranno maggiormente dalla descrizione che segue, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

Fig. 1 è una vista schematica di un'apparecchiatura atta ad illustrare il procedimento e l'apparecchiatura secondo l'invenzione;

Fig. 2 mostra una variante per il procedimento e l'apparecchiatura secondo l'invenzione;

Fig. 3 mostra una prima soluzione per il supporto dell'apparecchiatura e dell'unità di generazione del vapore;

Fig. 4 è una vista ingrandita dell'apparecchiatura di Fig. 3;

Fig. 5 è una vista in pianta, parzialmente sezionata, dell'apparecchiatura di Fig. 4 ;

Fig. 6 mostra una seconda soluzione per il supporto dell'apparecchiatura e dell'unità di generazione del vapore ;

Fig. 7 mostra una quarta soluzione per il supporto dell'apparecchiatura e dell'unità di generazione del vapore;

Fig. 8 mostra una quarta soluzione in cui l'unità di generazione del vapore è posizionata sul terreno.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

Con riferimento alla Fig. 1 descriveremo ora le caratteristiche generali del procedimento e dell'apparecchiatura per il trattamento con vapore di terreni agricoli, secondo l'invenzione.

Come mostrato, l'apparecchiatura, complessivamente indicata con 10, comprende una carteratura 11 formata in una o più parti, che nel complesso definisce una camera 12 di riscaldamento mediante vapore del terreno da trattare.

La camera 12 è aperta verso il basso, e la carteratura 11 è conformata in modo da agevolare l'avanzamento dell'apparecchiatura nella direzione della freccia A, nonché per effettuare un'azione di livellamento del terreno trattato, nella parte posteriore/ a tale proposito, la carteratura 11 nella parte posteriore presenta una parete inclinata verso il basso HA che può essere fissa o resa regolabile, a seconda del caso.

Internamente alla camera di riscaldamento 12, è previsto un dispositivo 13 per dissodare il terreno 14, ad esempio costituito da una fresa o serie di frese comandate a ruotare nella direzione indicata. In sostituzione delle frese 13 è possibile utilizzare una qualsiasi altra apparecchiatura ed utensili rotanti, per il dissodamento del terreno, purché idonea per lo scopo previsto .

Il dispositivo 13 per dissodare il terreno, è collegato ad un'opportuna sorgente di potenza, non mostrata, per ruotare con una velocità idonea a causare, contemporaneamente al dissodamento del terreno 14, anche un fine sminuzzamento ed una proiezione verso l'alto del terreno sminuzzato, all'interno della camera 12 per le ragioni più avanti spiegate.

L'apparecchiatura comprende inoltre una pluralità di ugelli 15 e 16 per erogare getti di vapore d'acqua nella camera di riscaldamento 12, contro il terreno sciolto e finemente sminuzzato 14A, che viene proiettato in aria verso l'alto nella camera 12 per effetto della forza centrifuga causata dalla rotazione delle frese del dispositivo di dissodamento 13.

In particolare, nell'esempio mostrato in fig. 1 l'ugello 15 inietta spruzzi di vapore sul lato anteriore della camera 12, in controcorrente al terreno sminuzzato proiettato verso l'alto, mentre l'ugello 16 inietta spruzzi di vapore nella camera di riscaldamento 12 sul lato posteriore della fresa.

Con 14B in fig. 1 è stato inoltre indicato il terreno sminuzzato e riscaldato dai getti di vapore che viene ridepositato nella parte posteriore della camera 12, sul terreno sottostante.

Nel caso in cui si richieda un post-riscaldamento del terreno dopo che è stato ridepositato, la camera 12 può presentare un prolungamento posteriore 12A, o una camera di riscaldamento supplementare, provvista di rispettivi ugelli 17 per generazione di spruzzi di vapore.

I vari ugelli 15, 16 e 17 di generazione degli spruzzi di vapore, sono collegati, tramite un collettore 18, ad una sorgente di vapore 19, ad esempio una caldaia che può restare ferma sul terreno o può essere trasportata con la stessa apparecchiatura, come più avanti spiegato .

II procedimento di trattamento del terreno con vapore avviene nel seguente modo: il terreno da trattare 14, viene dissodato per una profondità prefissata, dipendente dal tipo di coltura da coltivare, variando la profondità di dissodamento ad esempio sollevando o abbassando l'apparecchiatura 10 rispetto al terreno, ovvero usando dispositivi dì dissodamento con frese o con utensili di adatto diametro.

L'apparecchiatura 10 viene mossa sul terreno nella direzione della freccia A, ad una velocità costante, con moto di avanzamento di tipo continuo o intermittente, facendo ruotare la fresa 13 ad un numero di giri idoneo, non solo per dissodare il terreno 14, ma altresì per sminuzzarlo finemente e proiettarlo in aria verso l'alto e verso la carteratura superiore 11 all'interno della camera di riscaldamento 12 {come indicato con 14A).

Mentre il terreno 14A finemente sminuzzato e proiettato verso l'alto è in volo verso la parte posteriore della camera 12 di riscaldamento, viene investito da forti getti di vapore emessi dagli ugelli 15 per una prima fase di riscaldamento del terreno sminuzzato.

Il terreno 14A sminuzzato e proiettato in aria, nella sua traiettoria prosegue il suo movimento verso la parte posteriore della camera di riscaldamento 12, dove viene investito da ulteriori getti di vapore emessi dagli ugelli 16, per poi ricadere verso il basso formando lo strato 14B di terreno riscaldato. Poiché durante il volo in aria, tutto il terreno sminuzzato viene investito dai getti di vapore, si ottiene in questo modo un riscaldamento omogeneo dello strato 14A di terreno, non appena depositato.

E' possibile variare le condizioni di trattamento del terreno, regolando adeguatamente parte dei parametri di processo, quali velocità di rotazione della fresa, senso di rotazione, velocità di avanzamento dell'apparecchiatura sul terreno, temperatura e portata del vapore d'acqua, numero delle fasi di sminuzzamento e/o dei punti di iniezione del vapore nella camera di riscaldamento 12.

La direzione di' spruzzo dei getti di vapore nella camera di riscaldamento 12, può essere qualsiasi ed opportunamente orientata, sia rispetto alla direzione di movimento dell'apparecchiatura, sia rispetto alla direzione di proiezione o di movimento del terreno sminuzzato ed in volo; preferibilmente, gli spruzzi di vapore vengono iniettati ed orientati in direzione contraria a quella del terreno proiettato in aria, ottenendo in questo modo un'efficace fase di riscaldamento in controcorrente.

Come precedentemente riferito, nel caso in cui si richieda una fase di post-riscaldamento del terreno già riscaldato e ridepositato, è possibile prevedere una serie di ugelli supplementari nella parte posteriore della camera di riscaldamento, come indicato con 12A, prolungando la carteratura 11, ovvero prevedendo una camera di riscaldamento a vapore, supplementare.

La temperatura di riscaldamento del terreno, e conseguentemente la temperatura ‘del vapore agli ugelli, nonché il tempo di riscaldamento o di contatto tra terreno e vapore possono essere qualsiasi, purché idonei al trattamento da effettuare, a sua volta dipendente dal tipo di coltura per la quale il terreno deve essere predisposto .

Ad esempio, per trattamenti di disinfestazione del terreno la temperatura di riscaldamento del terreno può essere compresa tra 60°C e 75°C; analogamente, per trattamenti di pastorizzazione la temperatura di riscaldamento del terreno può essere compresa tra 80°C e 92°C, mentre per trattamenti di sterilizzazione, la temperatura di riscaldamento del terreno deve essere superiore a 100°C.

In generale la temperatura di riscaldamento del terreno, in relazione al tipo di trattamento da effettuare, dipenderà dalla temperatura e portata del vapore e dal tempo di contatto tra terreno sminuzzato e vapore di riscaldamento iniettato nella camera 12.

La fig. 2 dei disegni allegati mostra una possibile variante del procedimento e dell'apparecchiatura secondo l'invenzione .

Nel caso di fig. 1 è stata mostrata un'apparecchiatura comprendente una camera di riscaldamento 12, provvista di una sola fresa 13 di dissodamento e di sminuzzamento del terreno.

Poiché l'efficacia del trattamento dipende in generale dalla temperatura di riscaldamento del terreno, e dal tempo durante il quale il terreno viene mantenuto alla temperatura desiderata, in altri termini dipende dal tempo di contatto tra i getti di vapore e il terreno sminuzzato mentre viene proiettato in aria, per certe colture può risultare necessario operare con getti di vapore a temperatura più bassa, o per tempi di riscaldamento maggiori, pur ottenendo la stessa temperatura di riscaldamento finale del terreno sminuzzato e ristratificato al suolo. In altri casi ancora può essere necessario, o comunque conveniente operare con tempi e temperature diversificate ovvero operare con profondità di dissodamento variabili, a seconda del tipo di coltura da effettuare sul terreno trattato, ovvero a seconda del tipo o della natura dello stesso terreno.

Quanto sopra può essere reso possibile ad esempio operando con un'apparecchiatura dotata di due o più camere di riscaldamento successive 12B, 12C e 12D, come mostrato in fig. 2, ciascuna provvista di un proprio dispositivo di dissodamento e di sminuzzamento del terreno 13A, 13B e 13C, come schematicamente mostrato nella figura suddetta, in cui sono stati usati gli stessi riferimenti numerici di fig. 1 per indicare parti simili o equivalenti .

Le frese o gli utensili rotanti di ciascun dispositivo di dissodamento e di sminuzzamento del terreno, possono avere lo stesso diametro, ovvero diametri differenziati, ad esempio decrescenti in direzione opposta a quella di movimento dell'apparecchiatura; ovvero ancora possono essere fatte ruotare con velocità differenziate, ad esempio con un numero di giri progressivamente decrescente in quanto il primo dispositivo di dissodamento 13A deve operare su un terreno fortemente compatto, mentre il dispositivo di fresatura o ciascun dispositivo di fresatura successivo deve operare su un terreno già dissodato e sminuzzato.

Come mostrato nella stessa fig. 2, la carteratura 11 può avere un bordo anteriore e rispettivamente un bordo posteriore 20 angolarmente orientabili, che può essere sollevato o abbassato mediante un cilindro di comando per regolare l'altezza dal suolo, a seconda della natura e della conformazione del terreno.

Con riferimento alle figure 3, 4 e 5, descriveremo ora una prima forma di realizzazione dell'apparecchiatura 10 secondo l'invenzione, predisposta per essere collegata all'attacco a tre punti di un trattore 21, nonché alla presa di forza 22 del trattore stesso .

Come si vede dalla fig. 3 e dalla vista ingrandita di figg. 4 e 5 in cui sono stati usati gli stessi riferimenti numerici di fig. 1 per indicare parti simili o equivalenti, l'apparecchiatura comprende un braccio superiore 23 e due bracci laterali 23' (uno solo mostrato) per il collegamento all'attacco a tre punti del trattore 21.

Nel caso di figg. 3, 4 e 5, il dispositivo 13 costituito dalla fresa di dissodamento e di sminuzzamento del terreno, è collegato con la presa di potenza 22 del trattore, mediante una trasmissione a catena 24 ed un giunto cardanico 24'.

A sua volta, il collettore 18 di distribuzione del vapore agli ugelli 15 e 16 di iniezione nella camera di riscaldamento 12 è collegato tramite una tubazione, alla sorgente di vapore costituita da una caldaia 25 portata, unitamente ad un serbatoio d'acqua 26, da un carro 27 trainato sul terreno 14 dallo stesso trattore 21.

Come precedentemente riferito, il dispositivo per dissodare 13 può essere di qualsiasi tipo purché idoneo a dissodare il terreno e a sminuzzarlo finemente, lanciandolo in aria verso l'alto. Ciò può essere ottenuto ad esempio come mostrato sempre in fig. 5, utilizzando una fresa 13 provvista di più utensili rotanti 13A fissati ad un albero di comando collegato su un lato alla trasmissione a catena 22.

Nel caso di fig. 3, l'apparecchiatura 10 per dissodare e sminuzzare il terreno 14, è supportata direttamente dal trattore 21, in posizione intermedia tra il trattore stesso ed il carro 27. La fig. 6 dei disegni mostra una seconda possibile soluzione in cui sia l'apparecchiatura 10 per dissodare e sminuzzare il terreno, che la caldaia 25 con rispettivo serbatoio per l'acqua, sono supportati direttamente dal trattore 21 o altra macchina agricola idonea, come schematicamente mostrato. Anche nel caso di fig. 6 sono stati utilizzati gli stessi riferimenti numerici di fig. 3 per indicare parti simili o equivalenti.

La fig. 7 mostra una terza possibile variante, in cui l'apparecchiatura 10 per dissodare il terreno è collocata posteriormente al carro 27 di supporto della caldaia 25 di generazione del vapore, in modo da rendere l’apparecchiatura del tutto autonoma e indipendente dal veicolo o dal sistema di traino; infatti in sostituzione del trattore 21 potrebbe essere utilizzata una qualsiasi altra macchina agricola idonea a trainare il carro 27, ovvero prevedendo un sistema di traino ad argano di volta in volta spostabile e posizionabile in corrispondenza della fascia di terreno da trattare, ovvero dotando il carro di un proprio sistema autonomo di motorizzazione per il movimento di traslazione e l'azionamento della fresa .

Le figure 3 e 7 mostrano soluzioni in cui sia l'apparecchiatura 10 che la caldaia 25 di generazione del vapore sono mobili sul terreno 14 da trattare.

La fig. 8 dei disegni allegati mostra un'ulteriore variante possibile, in cui l'apparecchiatura 10 è nuovamente supportata dal trattore 21, mentre la caldaia 25 di generazione del vapore risulta ora ferma o semplicemente appoggiata sul terreno; in questo caso l'uscita del vapore dalla caldaia 25 è collegata con il collettore 18 dell'apparecchiatura 10, mediante un lungo tubo flessibile 28.

Al fine di valutare l'efficacia del procedimento e dell'apparecchiatura secondo l'invenzione, sono state fatte delle prove di disinfezione del terreno. Il terreno su cui sono state effettuate le prove era occupato in precedenza da prato polifita di graminacee, non sottoposto a sfruttamento, ed è stato fresato ad una profondità di circa 25-30cm; le variabili considerate durante le varie prove, erano le seguenti:

1. velocità di rotazione alla presa di potenza del trattore di supporto all'apparecchiatura;

2. giri/minuto del motore;

3. le temperature (°C) e pressione (Bar) del vapore erogato dalla caldaia;

4. temperatura (°C) del vapore all'interno della camera di riscaldamento, in corrispondenza del dispositivo di dissodamento del terreno;

5. velocità di avanzamento dell'apparecchiatura sul terreno .

E' stata fatta una serie di prove con un microrganismo, e con differenti condizioni di trattamento. Per ogni trattamento sono stati prelevati tre campioni rappresentativi di terreno, in fase preliminare e successivamente al trattamento; in laboratorio si è quindi proceduto alla determinazione della carica totale del microrganismo sui diversi campioni.

Έ' stata altresì determinata l'umidità relativa del terreno dove venivano effettuate le prove. In particolare è stato prelevato un campione rappresentativo di terreno prima'del trattamento, questo campione successivamente è stato posto per tre giorni in una stufa a secco, a 105°C, e poi in campane di vetro con gel di silice fino al raggiungimento di un peso costante. L'umidità relativa del terreno testata è risultata essere, 6,7%.

Prove

Durante questa prova sono stati fatti tre trattamenti successivi, impiegando un microrganismo marcato per la resistenza ad un fungicida (benomyl), quale sonda biologica per la valutazione dell'efficacia del trattamento .

Il microrganismo marcato (Fusarium sp. formulato F0251/2), è stato miscelato al terreno prima del trattamento, su una superficie di 1 m2 e per una profondità di 20cm, ottenendo una concentrazione calcolata di circa lxlO5 CFU/ml. Sono state preparate tre replicazioni per ogni strìscia di terreno successivamente interessata dal passaggio dell'apparecchiatura.

Da ogni singola area artificialmente inoculata con il microrganismo marcato, sono stati effettuati campionamenti di terreno in fase preliminare e successiva al trattamento. In laboratorio si è quindi proceduto alla valutazione della concentrazione di propaguli del microrganismo impiegato come substrato, le condizioni di trattamento delle tre prove sono riportate nella tabella I.

Durante questa prima prova sono state effettuate tre replicazioni di sopravvivenza di F0251/2, i cui risultati sono riportati nella tabella II, nella tabella III e rispettivamente nella tabella IV.

Prima prova

I risultati sono riportati nella tabella seguente.

L'effettuazione di questo primo trattamento ha generato una riduzione di circa 16 volte della presenza di propaguli di F0251/2. Un successivo post-trattamento, alle stesse condizioni, ha generato il medesimo effetto portando, quindi, a 240 volte la riduzione della densità di inoculo di F0251/2.

Seconda prova

Questa seconda prova è stata effettuata sulla seconda area di inoculo preparata sullo stesso terreno interessato al trattamento precedente.

Nel corso di questa prova è stato fatto un solo trattamento i cui effetti sono riportati nella tabella III che segue.

L'effetto di un solo trattamento con una maggior pressione di erogazione del vapore, e una minore velocità di avanzamento (111 m/h) ha permesso la riduzione di circa 60 volte della densità di inoculo di F0251/2, confermando quindi una maggior efficacia rispetto al precedente trattamento.

Terza prova

E' stata fatta una terza prova al fine di valutare sempre 'la densità di inoculo di F0251/2, raddoppiando la velocità di avanzamento dell'apparecchiatura sul terreno, rispetto alla seconda prova, mantenendo costante la pressione di erogazione del vapore; questa terza prova ha permesso una riduzione di sole 15 volte della densità di inoculo di F0251/2, come riportato nella tabella IV che segue, per la quale si è reso disponibile un solo dato.

Data dunque come acquisita l'efficacia di trattamento del terreno con vapore, e premesso altresì che dalla letteratura tecnica del settore si riscontrano dati di convenienza economica del trattamento prevalentemente in serra, e che la stessa convenienza può essere riscontrata per trattamenti in campo aperto solo su coltivazione ad alto reddito; rilevato altresì che i dati resi disponibili dalla stessa letteratura tecnica sono riferiti a sperimentazioni in campo basate su applicazioni statiche del vapore al terreno, i risultati conseguiti con la sperimentazione effettuata mediante un'apparecchiatura secondo l'invenzione hanno confermato l'efficacia del trattamento dinamico consistente nel portare il terreno sminuzzato e proiettato in aria, a contatto con il vapore in ambiente caldo controllato, ed in continuo movimento. La sperimentazione effettuata ha altresì consentito di verificare, in funzione dell'ottimizzazione del trattamento, l'effettiva convenienza di impiegare un'apparecchiatura mobile rispetto ad un'apparecchiatura fissa alla quale il terreno venisse conferito con mezzi meccanici. Gli esiti delle ricerche svolte e della sperimentazione attuata, hanno dato risultati più che positivi e del tutto incoraggianti.

Si intende comunque che quanto è stato detto e mostrato con riferimento ai disegni allegati, è stato dato a puro titolo esemplificativo delle caratteristiche generali del procedimento e dell'apparecchiatura secondo l'invenzione. Pertanto, altre modifiche e varianti potranno essere apportate rispetto a quanto descritto, e mostrato, senza con ciò allontanarsi da quanto rivendicato.

Claims (35)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il trattamento del terreno con vapore, per l'eliminazione di microrganismi dannosi in agricoltura, secondo cui il terreno viene dissodato e riscaldato mediante vapore, caratterizzato dalle seguenti fasi: - dissodare e contemporaneamente sminuzzare il terreno fino ad una profondità prefissata; - proiettare in aria il terreno durante la fase di sminuzzamento, all'interno di una camera di riscaldamento aperta verso il basso e verso il terreno da trattare; e - riscaldare il terreno sminuzzato investendolo con getti di vapore mentre viene proiettato in aria internamente a detta camera di riscaldamento.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di dissodare, sminuzzare e proiettare in aria il terreno, investendolo con vapore, mantenendo la camera di riscaldamento in movimento sul terreno da trattare.
3. 3. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto di ripetere le fasi di sminuzzamento di proiezione in aria del terreno, e di riscaldamento mediante getti di vapore, una o più volte in successione mentre la camera di riscaldamento si muove sul terreno.
4. 4. Procediinento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di riscaldare il terreno sminuzzato e proiettato in aria, mediante getti di vapore saturo secco.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4 in cui il\vapore impiegato è vapore surriscaldato.
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 1 ulteriormente caratterizzato dal fatto di effettuare una fase supplementare di post-riscaldamento a vapore del terreno già riscaldato e rideposi'tato sul suolo.
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la fase di post-riscaldamento avviene immediatamente dopo la fase di riscaldamento a vapore del terreno sminuzzato e proiettato in aria.
8. 8. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto di variare il tempo di riscaldamento a vapore del terreno, variando la velocità di movimento della camera di riscaldamento sul terreno.
9. 9. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto di variare la temperatura di riscaldamento del terreno, effettuando più fasi successive di sminuzzamento e di riscaldamento a vapore del terreno proiettato in aria, internamente ad una stessa camera di riscaldamento
10. 10. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto di variare la temperatura di riscaldamento del terreno, effettuando più fasi successive di sminuzzamento e di riscaldamento a vapore del terreno proiettato in aria, internamente a camere di riscaldamento separate.
11. 11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di effettuare fasi successive di sminuzzamento e proiezione in aria del terreno, agendo ad una stessa profondità di dissodamento del terreno.
12. 12. Procedimento secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di effettuare fasi successive di sminuzzamento e di proiezione in aria del terreno, agendo a differenti profondità.
13. 13. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di iniettare il vapore nella camera di riscaldamento secondo almeno una direzione orientata dei getti, rispetto al 'terreno sminuzzato e proiettato in aria, nella camera di riscaldamento.
14. 14. Procedimento secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che i getti di vapore sono iniettati in direzione contraria a quella di proiezione in aria del terreno sminuzzato.
15. 15. Procedimento secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che i getti di vapore sono iniettati in direzione perpendicolare alla direzione di proiezione del terreno.
16. 16. Procedimento secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che i getti di vapore sono iniettati in direzione parallela alla direzione di proiezione del terreno.
17. 17. Procedimento secondo la rivendicazione 14 , caratterizzato dal fatto che i getti di vapore sono orientati in direzione concorde od opposta a quella di movimento della camera di riscaldamento sul terreno.
18. 18. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di effettuare le fasi di dissodamento, proiezione e riscaldamento del terreno, mantenendo un movimento continuo della camera di riscaldamento.
19. 19. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di effettuare le fasi di dissodamento, proiezione e riscaldamento del terreno, mantenendo un movimento intermittente della camera di riscaldamento .
20. 20. Apparecchiatura per il trattamento in continuo del terreno con vapore per l'eliminazione o la riduzione del contenuto di microrganismi e/o di parassiti dannosi in agricoltura, comprendente mezzi per dissodare il terreno, nonché mezzi per riscaldare con vapore'il terreno dissodato, caratterizzata dal fatto di comprendere: - una camera di riscaldamento a vapore, aperta verso il : basso e verso il terreno da trattare; un dispositivo per sminuzzare il terreno, e per proiettare in aria il terreno sminuzzato, internamente alla camera di riscaldamento a vapore; e - mezzi di riscaldamento comprendenti una pluralità di ugelli di iniezione del vapore, internamente alla camera di riscaldamento, detti ugelli di iniezione del vapore essendo disposti per investire il terreno sminuzzato e proiettato in aria, con getti di vapore orientati .
21. 21. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 20, caratterizzata dal fatto che il dispositivo per sminuzzare e proiettare in aria il terreno, comprende una pluralità di utensili rotanti.
22. 22. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 21, caratterizzata dal fatto che la velocità di rotazione degli utensili di sminuzzamento e proiezione in aria del terreno, è regolabile.
23. 23. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 21, caratterizzata dal fatto che gli utensili d sminuzzamento e proiezione in aria del terreno sono fatti ruotare nella stessa direzione di avanzamento della camera di riscaldamento sul terreno.
24. 24. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 21, caratterizzata dal fatto che gli utensili di sminuzzamento e proiezione in aria del terreno, sono fatti ruotare in direzione contraria a quella di avanzamento della camera di riscaldamento sul terreno.
25. 25. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 20, caratterizzata dal fatto di comprendere ugelli di iniezione del vapore nella camera di riscaldamento, orientati verso il dispositivo di sminuzzamento e proiezione in aria del terreno.
26. 26. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 25, caratterizzata dal fatto di comprendere ulteriori ugelli di iniezione del vapore per un post-riscaldamento del terreno, in posizione retrostante al dispositivo di sminuzzamento e proiezione in aria del terreno.
27. 27. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 20, caratterizzata dal fatto che la camera di riscaldamento ed il dispositivo di dissodamento, sminuzzamento e di proiezione in aria del terreno, nonché una sorgente di vapore, sonò supportati da una stessa macchina agricola di trasporto.
28. 28. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 20, caratterizzata dal fatto che la camera di riscaldamento ed il dispositivo di dissodamento, sminuzzamento e di proiezione in aria del terreno, sono supportati da una macchina agricola di trasporto, e che gli ugelli di iniezione del vapore sono collegati ad una sorgente di vapore portata da un carro trainato.
29. 29. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 20, caratterizzata dal fatto che la camera di riscaldamento, il dispositivo di dissodamento, sminuzzamento e proiezione in aria del terreno, unitamente ad una sorgente di vapore, sono portati da un carro trainato.
30. 30. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 20, caratterizzata dal fatto che la camera di riscaldamento ed il dispositivo di dissodamento, sminuzzamento e proiezione in aria del terreno, è supportato da una macchina agricola, o da un carro, e dal fatto che gli ugelli di iniezione del vapore nella camera di riscaldamento sono collegati, mediante una tubazione flessibile, ad una sorgente di vapore ferma sul terreno.
31. 31. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 20, caratterizzata dal fatto che il dispositivo per dissodare, sminuzzare e proiettare in aria il terreno, è costituito da almeno una fresa rotante.
32. 32. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 31, caratterizzata dal fatto di comprendere più frese disposte in successione, internamente ad una stessa camera di riscaldamento, in camere di riscaldamento separate.
33. 33. Uso dell'apparecchiatura secondo la rivendicazione 20, in particolare per trattamenti di disinfezione del terreno.
34. 34. Uso dell'apparecchiatura secondo la rivendicazione 20, in particolare per trattamenti di pastorizzazione del terreno.
35. 35. Uso dell'apparecchiatura secondo la rivendicazione 20, in particolare per trattamenti di sterilizzazione del terreno.