Da Enea la prima Vertical Farm italiana

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È stata inaugurata all’Expo di Milano la prima Vertical Farm italiana. Realizzata dall’Enea, l’Agenzia per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile, è una serra verticale alta quasi 5 metri nella quale si sperimenta l’agricoltura del futuro, ovvero l’agricoltura 3.0: zero pesticidi, zero km, zero consumo di suolo. Le piante (lattuga e basilico) sono coltivate su più strati, in cubetti di torba pressata immersi in acqua con soluzioni nutritive a riciclo continuo (sistema idroponico), l’illuminazione è con LED ad alta efficienza che riproducono il ciclo della fotosintesi clorofilliana. La produzione è praticamente doppia rispetto alle colture tradizionali: per l’insalata, ad esempio, si passa da 6 a 14 cicli di raccolta/anno per ogni piano, con un risparmio del 95% di acqua (2 soli litri per un 1 kg di lattuga contro i 40-45 litri/kg in un campo ‘tradizionale’).

La Vertical Farm è l’emblema delle tecnologie per l’agricoltura del futuro, alle quali si lavora nei nove Centri Enea sul territorio nazionale: prodotti, servizi, processi concepiti per le imprese del settore e raccolti nell’Atlante dell’innovazione tecnologica, una sorta di ‘catalogo’ online con oltre 500 voci in diversi settori. Fra le innovazioni per l’agricoltura, i bioinsetticidi, i sensori per scoprire l’adulterazione dei prodotti alimentari, i processi per il recupero di sostanze utili dalle acque di scarico, le tecnologie per la tracciabilità degli alimenti, lo sviluppo dell’agricoltura di precisione (anche utilizzando droni e satelliti) per coltivare con meno acqua, usando modelli climatici innovativi.

Nell’occasione Enea ha anche presentato una campagna ‘anti-sprechi’ alimentari che vede come prime iniziative un accordo con Caritas Ambrosiana e Coop Italia per l’utilizzo dei prodotti della Vertical Farm nel nuovo Refettorio ambrosiano e l’avvio del progetto ‘Forchetta intelligente’ per sensibilizzare gli scolari delle elementari sul legame tra cibo, ambiente ed energia.

“Queste iniziative vogliono essere il simbolo della capacità di Enea di affrontare problemi complessi in modo globale, lavorando sull’eccellenza per rendere disponibili alle piccole e medie imprese soluzioni avanzate, prodotti, servizi per un’agricoltura sostenibile e più competitiva”, ha spiegato il Commissario Enea Federico Testa.

La Vertical Farm, ha aggiunto, è stata realizzata con il contributo di un pool di imprese per evidenziare come “l’innovazione tecnologica e l’applicazione dei risultati della ricerca possono contribuire ad una sfida complessa qual è produrre cibo in modo più sostenibile ed efficiente, migliorando la qualità e riducendo gli sprechi”.

Nello specifico, la Vertical Farm vuole richiamare l’attenzione sulle tecnologie innovative in cinque settori strategici legati ai temi Expo: suolo, acqua, energia, agricoltura sostenibile e sicurezza alimentare.

L’Onu ha proclamato il 2015 ‘Anno internazionale dei suoli’ per richiamare l’attenzione sul degrado di questa risorsa sempre più sfruttata e impoverita. “L’aumento della produzione agricola senza impatti ambientali negativi e senza coltivare più terra” è uno degli obiettivi della ricerca Enea. In che modo? Ad esempio sviluppando fertilizzanti organici che vengono estratti da piante o da scarti animali e consentono di aumentare la ritenzione idrica dei suoli e di ridurre l’irrigazione; altre ricerche riguardano i climate service che consentono di ottimizzare le coltivazioni e di mitigare l’inaridimento e la desertificazione dei suoli.

Circa il 70% delle risorse idriche del Pianeta vengono utilizzate per colture ed allevamenti, con punte del 95% in alcuni Paesi in via di sviluppo. L’Italia è tra i Paesi europei che fanno maggior ricorso all’irrigazione per la produzione agricola: 11 miliardi di metri cubi per coltivare 2,4 milioni di ettari (dati Istat). La tecnologia può contribuire all’uso sostenibile dell’acqua: nella Vertical Farm, ad esempio, si ottiene 1 kg di lattuga con soli 2 litri di acqua contro i 40-45 litri/kg in pieno campo (95% di risparmio).

L’Enea ha sviluppato diverse tecnologie per il risparmio, il riuso e la depurazione delle acque; fornisce supporto a numerose aziende per la gestione sostenibile delle risorse idriche ed è specializzata in attività per la valorizzazione delle acque reflue e di recupero di nutrienti.

Energia da fonti rinnovabili ed efficienza energetica sono al centro dell’attività Enea: all’esperienza maturata nella fusione, nel fotovoltaico innovativo e nel solare termodinamico si aggiungono nuovi filoni di ricerca nelle bioenergie, con lo sfruttamento delle biomasse (chimica verde), la produzione di biogas e biodiesel per ridurre l’uso di combustibili fossili e l’impatto ambientale. Fra le novità anche il solar cooling, un sistema di raffrescamento ‘solare’, e la produzione di gas metano dalla CO2. L’Enea, inoltre, svolge il ruolo di Agenzia nazionale per l’efficienza energetica e fornisce supporto e informazioni sulle detrazioni del 65% (ecobonus).

Nel mondo, oltre 800 milioni di persone soffrono ancora di denutrizione mentre circa 1,3 miliardi di tonnellate di cibo vengono sprecate ogni anno. L’innovazione gioca un ruolo essenziale per produrre più cibo usando meno risorse naturali e cibo più sano. Su questo fronte Enea è impegnata nel miglioramento genetico delle piante coltivate, nella diagnostica avanzata, nella messa a punto di tecnologie sostenibili di produzione agricola e di sistemi di monitoraggio e controllo per la rintracciabilità e l’autenticità e per valutare la sicurezza e la qualità dei prodotti grazie a nuovi marcatori molecolari; tutto ciò anche in funzione della certificazione, della prevenzione e della protezione dai rischi di contaminazione.

L’agricoltura sostenibile privilegia i processi naturali che consentono di preservare la biodiversità, l’ambiente, la fertilità dei suoli, la salute e dà, nel contempo, un importante contributo alla tutela del territorio e alla valorizzazione ambientale. Nell’Atlante dell’innovazione tecnologica sono disponibili le descrizioni di numerose tecnologie, prodotti e servizi avanzati per la sostenibilità e la valorizzazione della produzione agroalimentare.

La Vertical Farm (VF) è una serra multistrato chiusa con colture in orizzontale su piani sovrapposti. Consente di coltivare in assenza di terra, utilizzando colture idroponiche: come sopra anticipato, le piante vengono inserite su piccole zolle di torba e crescono con l’apporto di acqua e nutrienti. Si tratta di una innovazione tecnologica di grande rilevanza, un prototipo in scala (3 m x 3 m x 4,5 m di altezza) perfettamente replicabile a livello industriale. In Italia ad oggi non esistono ancora delle serre verticali; ne esistono solo alcune nel mondo.

La crescita delle piante è anche possibile grazie all’uso di illuminazione artificiale, con lampade a LED ad altissima efficienza e a basso consumo. Vengono utilizzati i LED perché forniscono luce fredda nelle colorazioni più idonee, tipicamente blu e rosso, perfetta per riprodurre le condizioni che favoriscono la fotosintesi clorofilliana, essenziale per la crescita delle piante. La CO2 prodotta viene completamente riciclata e riassorbita dalle piante durante la fase notturna quando non ci sono le luci dei LED accese. I LED sono in funzione durante tutta la giornata e vengono spenti di notte.

Coltivare con un sistema idroponico consente di ottimizzare anche gli usi dell’acqua. Piantumare su più piani soprapposti consente di avere una coltivazione di 3-4 volte superiore a quella di una coltura una serra tradizionale e di 7-8 volte in più rispetto ad una coltura in campo aperto. Nelle VF Expo ogni 3 settimane si produrranno 500 piante di ottima qualità.

Ogni ciclo di crescita è di 3 settimane per un totale di 14 cicli l’anno di produzioni. In un sistema chiuso come quello della VF, non c’è bisogno di grosse quantità di concimi e rispetto ai sistemi di coltura tradizionali si arriva a risparmiarne il 50%.

Anche per quanto riguarda l’irrigazione, ogni ora c’è un ciclo di irrigazione mentre di notte solo una volta entrano in funzione le pompe. Una pompa programmata entra in funzione periodicamente ogni ora e attraverso un ciclo detto ‘a flusso e riflusso ’consente l’erogazione dell’acqua per l’allagamento dei bancali ep alle piante di assorbire l’acqua necessaria per la crescita delle piante. Per alcuni secondi ogni ora, quindi, le radici assorbono l’acqua necessaria dopodiché l’acqua per gravità viene ricondotta nelle vasche sottostanti. Un fertirrigatore computerizzato, ovvero un’unità di miscelazione, controlla periodicamente il pH e la salinità della soluzione, integra nell’acqua la quantità di sostanze da erogare e le distribuisce attraverso l’irrigazione.

La VF è composta da 12 piani di coltivazioni, ciascuno di 1 metro quadrato per un totale di 12 metri quadrati di superficie coltivata. Le piantine vengono inserite nella torba e completano il loro ciclo di crescita in 3 settimane. Per ogni ciclo si producono 250 piante di lattuga e 250 piante di basilico.

Coltivare a ciclo chiuso consente di non sprecare nulla e di non produrre scarti o rifiuti. I prodotti sono privi di sostanze inquinanti, come pesticidi o fitofarmaci.

Il sistema della VF è progettato per essere completamente robotizzato, non serve quasi la presenza dell’uomo. Nel caso della Vertical Farm dell’Expo, nel sistema non è previsto il robot, ma è un agronomo ogni 3 settimane ad occuparsi delle produzioni, della raccolta e del ricambio delle piante.

Il clima all’interno della VF è completamente controllato. Attraverso un sistema di climatizzazione, temperatura e umidità vengono ottimizzate in funzione delle esigenze delle piante. La temperatura è ottimizzata sia per la crescita del basilico sia per quella della lattuga con 17-18 gradi per il giorno, quando avviene la fotosintesi e 10-12 gradi per la notte, quando i LED sono spenti. Telecamere collegate ai computer controllano tutto il sistema e anche anomalie o blackout. L’ambiente chiuso è completamente sterile, ossia non entrano insetti o parassiti. Le colture dal punto di vista della qualità sono ottime.

Le pareti sono vetrate, per consentire al pubblico di vedere le coltivazioni, ma nelle strutture industriali le pareti sono opache. Le coltivazione è incentrata sull’utilizzo di luce artificiale. Il consumo di energia elettrica è pertanto la maggiore problematica presente in questi sistemi. Infatti, anche se i LED hanno consumi ridottissimi, i consumi energetici sono elevati. Biomasse prodotte con il riciclaggio dei rifiuti urbani o energia da fonti rinnovabili sono soluzioni sicuramente praticabili per ridurre i costi.

Inoltre nel futuro realizzazioni tecnologiche come queste potrebbero essere un contributo alla soluzione dei problemi di scarsità di acqua e di materie. Uno dei maggiori vantaggi di questi sistemi chiusi consiste nel poter produrre in qualunque posto sul nostro pianeta, anche in Paesi con caratteristiche climatiche non adatte. Rendere possibile la coltivazione a km 0 significa abbattere i costi di trasporto ed esportazione, che incidono notevolmente sul prodotto finale.

Oltre a richiedere meno spazio rispetto a una coltivazione tradizionale, le coltivazioni all’interno della Vertical Farm (VF) non hanno bisogno di suolo, ma solo di acqua e di elementi nutritivi: è il cosiddetto sistema idroponico, che consente a qualsiasi tipo di pianta di crescere in substrati alternativi alla terra – come ad esempio la torba pressata, l’argilla espansa o la lana di roccia – immersi in acqua con soluzioni nutritive a riciclo continuo. La crescita delle piante è poi assicurata da un’illuminazione a LED che replica le condizioni naturali e accelera la fotosintesi clorofilliana.

La VF rappresenta una delle soluzioni dell’agricoltura del terzo millennio per la produzione di ortaggi fuori suolo, multistrato, a ciclo chiuso integrale (riciclo totale dell’acqua e dei fertilizzanti). Il prototipo dell’Enea sarà il primo esempio italiano ad applicare tutti questi sistemi.

All’interno della VF ci sarà un impianto di fertirrigazione automatico, vale a dire un sistema computerizzato di distribuzione delle sostanze nutritive con l’acqua di irrigazione. Inoltre, per ricreare l’ambiente ideale alla crescita delle colture all’interno della VF, un impianto di condizionamento climatico manterrà i valori richiesti di temperatura ed umidità.

La VF non produce rifiuti, in quanto tutti i prodotti utilizzati per la crescita delle piante vengono continuamente riciclati al suo interno. Non vengono nemmeno prodotti rumori molesti, tranne un leggero ronzio dell’impianto di aria condizionata, anch’essa completamente riciclata all’interno della VF.

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