L'agricoltura verticale si sta diffondendo in tutta Europa e sono in corso ricerche su tutti i tipi di nuovi tipi di colture. Ma ci sono ancora sfide da superare.
Edifici per uffici vuoti, dove i raccolti possono crescere impilati uno sopra l'altro, strato dopo strato. O in un container nel tuo quartiere, l'agricoltura verticale offre molte possibilità. Puoi coltivare i raccolti dove vuoi. Non hai bisogno di campi per questo. La coltivazione è sostenibile, efficiente e completamente controllata. Non hai bisogno di pesticidi, non ci sono emissioni di nutrienti e il consumo di acqua è solo tra 2 e 4 litri per chilo di verdura. C'è ancora un grosso problema: il consumo di energia. Ci stiamo ancora lavorando sodo.
L'agricoltura verticale è in aumento in tutta Europa. È particolarmente adatto per la coltivazione di colture in aree urbane dove lo spazio è prezioso. Può persino garantire la sicurezza alimentare nei paesi meno adatti all'agricoltura convenzionale. Ma sebbene i primi raccolti siano già in vendita in alcuni paesi, ci vorranno sicuramente diversi anni prima che i prodotti delle fattorie verticali raggiungano in massa gli scaffali dei supermercati.
Modifica della dieta e aumento della domanda
Insieme alla carne coltivata, il vertical farming è spesso presentato come la soluzione chiave per combattere future crisi alimentari. Ma perché abbiamo comunque bisogno di fattorie verticali? Perché non continuiamo a farlo alla vecchia maniera, come abbiamo fatto negli ultimi 10,000 anni?
La domanda di cibo aumenta ogni anno. Secondo le Nazioni Unite, la popolazione mondiale raggiungerà i 9.7 miliardi di persone nel 2050. Tutte queste persone hanno bisogno di cibo. Ma coltivare i raccolti in modo tradizionale sta diventando un problema crescente. A causa del cambiamento climatico, le condizioni di coltivazione stanno cambiando, quindi non puoi più coltivare alcune colture dove prima potevi. Gli eventi meteorologici estremi e le forti tempeste distruggono più raccolti ogni anno. E in alcuni punti il suolo è meno nutriente di prima.
Oltre a dover soddisfare la futura domanda di alimenti freschi, anche le nostre abitudini alimentari sono molto diverse rispetto a un secolo fa. “Non mangiamo più di stagione. In inverno mangiamo insalate e frutti di bosco che importiamo", afferma il CEO Anders Riemann di Nordic Harvest, la più grande fattoria idroponica d'Europa.
I coltivatori in una fattoria verticale indossano indumenti protettivi per impedire l'ingresso di batteri indesiderati nella fattoria. In questo modo possono evitare l'uso di pesticidi.
Raccolto estivo dall'Artico
Le fattorie verticali possono essere costruite quasi ovunque. Il che significa che non devi più importare kiwi dalla Nuova Zelanda, ma che puoi coltivarli in una tale fattoria nella tua regione. Ciò consente di risparmiare una grande quantità di CO2 emessa.
Come funziona?
“Per me, il controllo completo è il grande vantaggio dell'agricoltura verticale. Possiamo davvero ottimizzare il processo e sapere esattamente quanto vogliamo crescere e di quale qualità", afferma Leo Marcelis, professore di orticoltura e fisiologia del prodotto presso la Wageningen University & Research.
Dall'approvvigionamento idrico alla luce diurna, alla temperatura e all'accesso a minerali e batteri. L'agricoltura verticale avviene in condizioni estremamente controllate. Le colture vengono coltivate al chiuso, con luci a LED al posto della luce solare. Le lampadine a LED sono piccole, durevoli, economiche e non emettono calore. Mentre il sole tramonta alla fine della giornata, queste luci possono brillare per tutto il tempo necessario.
L'agricoltore può manipolare il ritmo giorno e notte della pianta per ottimizzare la resa della crescita. Durante il giorno, le piante formano amido nelle foglie, che viene scomposto in zucchero e trasportato al resto della pianta durante la notte. Alcune piante hanno bisogno di più di 12 ore di luce al giorno per crescere, altre ne hanno bisogno meno. L'agricoltura verticale consente a qualsiasi tipo di pianta di ottenere la quantità di luce diurna di cui ha bisogno per crescere al meglio.
Crescita con diversi colori di luce
I colori di queste luci sono particolarmente importanti per ottimizzare la resa della crescita. I ricercatori si sono concentrati principalmente sull'effetto della luce rossa, blu e verde sulla crescita delle piante. La luce rossa è molto efficiente per la fotosintesi, ma le piante necessitano anche di luce blu, particolarmente utile per la produzione di clorofilla. Per qualche tempo, i ricercatori hanno cercato di ridurre l'uso della luce verde, ritenendo che non contribuisse alla fotosintesi.
Tuttavia, uno studio del 2016 della Utah State University mostra che la luce verde può guidare la fotosintesi verso le foglie inferiori in modo più efficiente rispetto alla luce rossa o blu. L'agricoltore può utilizzare diverse combinazioni di colori per enfatizzare tratti diversi. Con la giusta combinazione, l'agricoltore può coltivare piante molto più nutrienti rispetto all'agricoltura convenzionale. Questo può essere utile poiché la maggior parte delle piante è diventata meno nutriente negli ultimi decenni. Un'altra combinazione può essere utilizzata per aumentare il tasso di crescita in modo da poter produrre più cibo contemporaneamente. Da un punto di vista economico, ciò potrebbe essere auspicabile, poiché l'agricoltura verticale rimane costosa.
Ma ci sono altri motivi per cui questo metodo è così popolare. L'agricoltura verticale non richiede pesticidi. I coltivatori possono coltivare esattamente la quantità di raccolti che desiderano, entro un periodo di tempo prestabilito e di una qualità specifica scelta da loro stessi. Le condizioni meteorologiche o stagionali non influiscono più sulla produzione. Più cibo può essere coltivato su una superficie più piccola.
Agricoltura senza campi
L'agricoltura verticale oggi si presenta principalmente in due forme: idroponica e aeroponica. Secondo Leo Marcelis, entrambe le tecniche sono ottime alternative. In idroponica, le piante crescono su scaffali con le loro radici in acqua piena di sostanze nutritive invece che nel terreno. È considerato il più semplice dei due sistemi principali.
Nordic Harvest ha una fattoria sperimentale vicino a Copenaghen dove coltiva diversi tipi di insalate, cavoli e spinaci. L'azienda è circondata da altri complessi industriali. È un edificio delle dimensioni di un campo da calcio. Nel 2023, l'azienda vuole espandersi con una fattoria a Oslo, seguita da fattorie in Scandinavia e Finlandia.
Secondo Riemann, l'attuale capacità produttiva di Nordic Harvest è già notevole: “Produciamo circa 1000 tonnellate di ortaggi all'anno. Il mercato danese è composto da circa 20,000 tonnellate all'anno. 6,000 tonnellate vengono coltivate in modo convenzionale e il resto viene importato". Le verdure sono verdure a foglia. Man mano che l'agricoltura verticale si espande, costituirà una percentuale maggiore della produzione alimentare. Altre aziende che coltivano colture in fattorie verticali sono Jones Food Company in Gran Bretagna, Hydropousse in Francia e Robbes Lilla Trädgård in Finlandia.
Le colture aeroponiche hanno le loro radici nell'aria. India Langley, ricercatrice di sistemi alimentari e responsabile delle pubbliche relazioni presso il fornitore di tecnologie per l'agricoltura indoor LettUs Grow, spiega come funziona. “Hai una serie di ugelli con fori molto piccoli con cui nebulizzi la soluzione nutritiva. Questa soluzione viene applicata alle radici delle colture a caduta libera”.
L'aeroponica è stata sviluppata negli anni '1990 quando la NASA stava cercando modi per coltivare piante nello spazio. Secondo il National Center for Appropriate Technology degli Stati Uniti, l'aeroponica è "di gran lunga il sistema di miglioramento genetico delle piante più efficiente per le fattorie verticali".
In un sistema aeroponico, le radici hanno facile accesso all'ossigeno. Il tasso di crescita della pianta è fino al doppio di quello di un sistema idroponico, in cui la pianta assorbirebbe l'ossigeno disciolto nell'acqua. Non è ancora utilizzato tanto quanto l'idroponica, a causa della sua complessità. Gli ugelli utilizzati nella produzione possono facilmente intasarsi o rompersi. Ma LettUs Grow ha trovato una soluzione al problema.
“Abbiamo completamente rimosso gli irrigatori. La nebbia viene generata su una superficie completamente piana, quindi non c'è nulla da intasare o rompere. Riteniamo che questa semplice soluzione ci consentirà di portare l'aeroponica su una scala molto più ampia", afferma Langley.
LettUs Grow produce sistemi di coltivazione che si adattano a un container. Questi contenitori sono mobili e possono essere posizionati ovunque ci sia spazio.
Allevare pesci e piante insieme
Sebbene l'idroponica e l'aeroponica siano due tecniche importanti nell'agricoltura verticale, non sono le uniche. Vengono utilizzate anche altre tecniche. In Europa, diverse aziende utilizzano il metodo di allevamento acquaponico. Simile all'idroponica, le piante acquaponiche vengono coltivate con le loro radici nell'acqua. Solo quelle radici pendono in una vasca dove nuotano anche i pesci. Questi pesci producono prodotti di scarto molto nutrienti che le piante possono riutilizzare.
Le piante assorbono le sostanze nutritive e quindi puliscono anche l'acqua per i pesci. Secondo Marcelis, in futuro l'acquaponica costituirà solo una piccola parte del mercato dell'agricoltura verticale. “La cosa fantastica è che usi i rifiuti del pesce come cibo per le piante. Ma fai attenzione e assicurati di mantenere il sistema vegetale ottimale ", dice della tecnica.
Nuovi tipi di verdure
Sia Nordic Harvest che LettUs Grow hanno iniziato a sperimentare con la coltivazione di verdure a foglia prima di passare alle erbe e ai microgreens. Quindi seguire pomodori e fragole. Secondo Langley, più fattorie verticali seguono le stesse fasi di sviluppo. Per buoni motivi. Sono colture delicate, di alto valore, ampiamente utilizzate e in grado di coprire i costi di produzione. Inoltre crescono rapidamente e sono di piccole dimensioni, il che significa che molte piante possono essere coltivate contemporaneamente.
Man mano che la produzione aumenta, diventa possibile coltivare una più ampia varietà di colture. Marcelis pensa che tra qualche anno potremmo essere in grado di acquistare nuove varietà sviluppate appositamente per la coltivazione verticale. Ma lo sviluppo di nuove ricette di colture non è una sinecura. Ci vogliono 5-10 anni per far crescere un nuovo tipo di pianta adatta a questo metodo di coltivazione.
Una pianta ideale è piccola con un apparato radicale corto, cresce rapidamente, è facile da raccogliere e ha un alto rendimento. Oltre alle qualità di crescita, anche la "ricetta vegetale" deve essere composta con cura. “La sfida più grande è tenere traccia di ogni variabile che influisce sull'impianto. Hai bisogno dei nutrienti giusti e devi assicurarti che la pianta abbia accesso continuo ai nutrienti durante la crescita", afferma Riemann.
Relativamente costoso
Ma mentre qualsiasi coltura può teoricamente essere coltivata verticalmente, ciò non accadrà nel prossimo futuro. Le colture sfuse come il grano e il mais possono essere coltivate in modo molto più economico utilizzando metodi regolari. “Penso che l'agricoltura verticale sia attualmente particolarmente adatta per i prodotti freschi. Tecnicamente, possiamo coltivare qualsiasi coltura, compreso il grano. Ma l'agricoltura verticale è anche relativamente costosa. Penso che coltivare quel tipo di prodotto sfuso con un valore relativamente basso non sia realistico al momento. Anche ora i prezzi del grano stanno aumentando a causa della guerra in Ucraina", afferma Marcelis.
Tuttavia, in posti come Singapore e paesi come gli Emirati Arabi Uniti, dove viene importato circa il 90% di tutto il cibo, coltivare prodotti sfusi di basso valore in questo modo può dare i suoi frutti. In Europa, invece, coltivare il grano in verticale può essere un'opzione a lungo termine, ma certamente non nei prossimi cinque anni.
Elevato consumo energetico
Sebbene il futuro sembri roseo per l'agricoltura verticale, c'è un grosso problema. Richiede molta energia ed è quindi molto costoso. Il consumo energetico esatto varia da azienda agricola ad azienda agricola, da sistema a sistema e dipende dalla posizione, dalla stagione e dal raccolto. Ad esempio, un'azienda in Grecia utilizza 2.87 kWh di energia in inverno per produrre un chilogrammo di lattuga, ma solo 1.73 kWh in estate. L'iFarm finlandese ha calcolato che coltivare la lattuga per 90 giorni costa 62.26 kWh per m2. Per le fragole si tratta di 117.10 kWh per m2.
Il consumo energetico aggiuntivo rispetto ai metodi normali è compreso tra il 14 e il 251 percento, a seconda di dove si trovano la serra e la fattoria verticale.
La Wageningen University & Research e la Delft University of Technology hanno condotto uno studio in cui hanno confrontato serre e fattorie verticali, denominate nello studio fabbriche di piante. Ciò ha riguardato serre e fattorie verticali situate rispettivamente nei Paesi Bassi, negli Emirati Arabi Uniti e in Svezia. Per quest'ultimo paese sono state incluse nel confronto entrambe le serre con e senza luce artificiale.
“La produzione di un chilogrammo di lattuga a peso secco richiede un input di 247 kWhe in un impianto di fabbrica, rispetto ai 70, 111, 182 e 211 kWhe nelle serre rispettivamente nei Paesi Bassi, negli Emirati Arabi Uniti e in Svezia (con e senza l'aggiunta di illuminazione)," affermano gli scienziati nello studio.
In climi rigidi, la differenza di consumo energetico tra i due metodi di coltivazione diminuisce. Le fattorie verticali possono essere la scelta più efficiente dal punto di vista energetico in alcuni climi estremi. Ma anche nel nord artico della Svezia e nelle condizioni desertiche degli Emirati Arabi Uniti, le serre possono ancora essere il modo più conveniente per coltivare.
OTTIMIZZA
Le fattorie verticali possono superare in una certa misura il problema dell'elevato consumo di elettricità ottimizzando la produzione. Regolando in modo ottimale l'illuminazione a LED e il colore, puoi influenzare sia il tempo di crescita che la qualità del raccolto. Anche i costi di produzione dell'azienda agricola possono essere ridotti man mano che l'azienda diventa più automatizzata. I robot che lavorano 24 ore su 7, XNUMX giorni su XNUMX per applicare i nutrienti al momento giusto, monitorare la resa della crescita e raccogliere quando la pianta è matura, possono essere un costoso investimento iniziale.
Ma nel tempo, i robot compensano i costi con il loro lavoro continuo. Nonostante l'elevata domanda di energia e la gamma attualmente limitata di colture sufficientemente economiche da coltivare, l'agricoltura verticale sta guadagnando popolarità. Anche se ci vorrà del tempo prima che tu riesca a prendere le tue fragole anche dal contenitore di coltivazione nella tua zona.
Una fonte: https://innovationorigins.com