Agricoltura Verticale o Skyfarming - Vertical Farming: Vantaggi e Sostenibilità

Introduzione

In questo articolo parleremo di agricoltura verticale (vertical farming), un sistema di coltivazione tanto green quanto innovativo, che offre numerosi vantaggi in termini di sostenibilità.

Anche detto o skyfarming, se correttamente applicato, questo metodo agricolo offre numerosi vantaggi, sia ecologici che economici e sociali.

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La vertical farming può rispettare perfettamente i crismi di agricoltura biologica, filiera corta e/o chilometro zero (km 0); in alcune varianti, può sfruttare il sistema del compostaggio - poiché il compost, un hummus ricavato dall'elaborazione microbiologica di alcune rimanenze alimentari, è un substrato molto redditizio.

In questo articolo cercheremo di sviscerare gli aspetti più importanti legati allo skyfarming, esponendo i risvolti ecologici, economici e sociali che dovrebbero motivare l'ulteriore sviluppo di questo settore.

Cos’è

Nascita e Storia

Il concetto moderno di agricoltura verticale è stato proposto nel 1999 da Dickson Despommier, professore di "Public and Environmental Health" (Salute pubblica e Ambientale) presso la "Columbia University".

All'epoca, Despommier e i suoi studenti idearono la prima "skyscraper farm" (fattoria-grattacielo), in grado di sfamare 50.000 persone.

Sebbene il progetto non sia ancora stato realizzato, la sua diffusione concettuale partecipò a diffondere l'idea di agricoltura verticale.

Nel 2020 sono stati dichiarati circa 30 ettari (74 acri) di terreno agricolo verticale operativo nel mondo.

Cos’è l’agricoltura verticale e a quali metodiche si associa

L'agricoltura verticale o skyfarming è un tipo di coltivazione che si sviluppa verso l'alto - non in orizzontale, come quella "normale".

Esteticamente, l'agricoltura si presenta come la sovrapposizione di più strati colturali, in maniera simile ad uno "scaffale" - o, su scala maggiore, ad un grattacelo - che offrono i vantaggi di: maggiore produttività, risparmio dell'habitat naturale, impiego intelligente delle risorse ecc.

L'agricoltura verticale abbraccia quasi sempre i concetti di:

• agricoltura in ambiente controllato o controlled-environment agriculture (CEA) - un approccio basato sull'applicazione tecnologica alla produzione alimentare, che mira ad ottimizzare la crescita delle piante;
• tecniche di coltivazione "fuori suolo", come l'idroponica, l'acquaponica e l'aeroponica.

Tra le strutture scelte per ospitare i sistemi di agricoltura verticale menzioniamo: edifici, container, tunnel e miniere abbandonate.

Vantaggi

L’agricoltura verticale conviene all’ambiente, all’economia e alla società

Maggior efficienza e produttività

Il fabbisogno di superficie terrestre dell'agricoltura tradizionale è troppo elevato e quindi non sostenibile.

Scrutando i tassi di crescita, si prevede che nel 2050 la popolazione mondiale arriverà a circa 9 miliardi, facendo diminuire la terra coltivabile per persona di circa il 66%.

Il danno ambientale all'habitat naturale, sul piano floristico e faunistico, costituirà un grosso problema per la tutela della biodiversità.

La risposta a queste problematiche è proprio lo skyfarming, concepito per aumentare la resa delle colture decuplicarla o più.

Questo soprattutto grazie a due caratteristiche:

1. Minor impegno di superficie basale a vantaggio dello sviluppo in altezza. Per intenderci, a livello teorico, se un metro quadrato di substrato producesse 16 caspi d'insalata ogni 100 giorni, sviluppando verticalmente la stessa superficie per 5 livelli, nello stesso tempo e impegnando lo stesso ingombro basale potremmo ottenere 80 caspi d'insalata nella medesima tempistica;
2. Non interruzione della produttività (come nelle aree tropicali), assicurata dall'utilizzo di tecnologie all'avanguardia - come l'illuminazione a LED specifica per agricoltura - e all'ottimizzazione del microclima "indoor". Riuscendo a coltivare in tutte le stagioni, la produttività aumenta da quattro a sei volte (a seconda della varietà in questione). Nelle colture come quella delle fragole, si può arrivare fino a 30 volte.

Risparmio e conservazione dell'habitat

Il danno ambientale all'habitat dovuto all'agricoltura orizzontale, sul piano floristico e faunistico, costituirà un grosso problema per la tutela della biodiversità.

Per ogni unità di agricoltura verticale, è possibile risparmiarne fino a 20, da ridedicare alla naturalizzazione del territorio.

Inoltre, la vertical farming riduce o elimina l'aratura, la semina e la raccolta convenzionali, con l'impiego di macchine agricole, proteggendo il suolo e riducendo le emissioni.

Uno studio ha mostrato che la popolazione di certi animali scende anche di 5 volte dal pre- al post raccolto - un dato che spiazzerebbe molto chi sceglie di evitare i cibi di origine animale per ragioni etiche, o chi considera nociva l'attività di caccia controllata e responsabile.

L'agricoltura verticale potrebbe quindi evitare efficacemente la deforestazione e la desertificazione causate dall'invasione agricola dei biomi naturali.

Filiera corta e riduzione delle emissioni

L'USDA (U.S. department of agriculture) evidenzia che l'agricoltura verticale consente di rispettare il principio della filiera corta anche nelle zone a clima non tropicale e per prodotti che, diversamente, andrebbero importati nelle stagioni più rigide.

Ciò va a vantaggio della sostenibilità, per abbattimento delle emissioni.

Possibilità di ottenere più cultivar contemporaneamente

La skyfarming permette anche di coltivare contemporaneamente una più ampia varietà di colture, capacità fortemente limitate nell'agricoltura normale.

A differenza di un'azienda agricola tradizionale, nella quale si produce un solo tipo di coltura per volta, le aziende agricole verticali consentono di coltivare e raccogliere contemporaneamente una moltitudine di colture diverse - grazie al fatto che ogni loggia ospita una singola pianta.

Minor suscettibilità alle intemperie e minor vulnerabilità per infezioni, parassiti e animali

Essendo protetta, la vertical farming protegge i raccolti dalle perturbazioni meteorologiche, riducendo e quasi azzerando la perdita dei raccolti.

Per lo stesso principio, protegge dal rischio che infezioni (virosi, micosi, batteriosi ecc.), parassiti (ad es. cimici, mosche e cocciniglie ecc.) o animali (ad es. certi uccelli) possano danneggiare il raccolto.

La questione delle condizioni meteorologiche avverse è particolarmente rilevante per aree dal clima artico e subartico, come l'Alaska, il Canada settentrionale, la Russia del nord ecc., dove l'agricoltura tradizionale è in gran parte impossibile.

Non tutti sanno che, in queste zone del mondo, il sostegno alimentare dipende quasi esclusivamente dall'importazione, con notevoli ripercussioni di sostenibilità economica.

Si consideri che, a Churchill, i prezzi del cibo sono aumentati notevolmente dopo che le inondazioni di maggio e giugno 2017 hanno costretto alla chiusura della linea ferroviaria che costituisce l'unico collegamento via terra permanente tra Churchill e il resto del Canada.

Impiego idrico preciso e meticoloso

La skyfarming permette di ridurre e centellinare l'impiego della risorsa acqua.

Evitando temperature troppo alte, riduce il proprio bisogno idrico delle piante.

Questo è positivo poiché, in certe zone come l'India, i cambiamenti climatici in corso potrebbero ridurre la produzione agricola del 30% entro la fine del secolo.

Predisposizione all'utilizzo energetico sostenibile

Non di meno, in virtù del suo limitato utilizzo estensivo, l'agricoltura verticale è protettiva nei confronti della flora e dalla fauna ambientali, lasciando i giusti spazi al mantenimento floristico e faunistico, e preservando ulteriormente l'ecosistema.

Svantaggi

Perché l’agricoltura verticale fatica ad avviarsi?

Costi di avviamento

L'elevato grado tecnologico e i bisogni strutturali dell'agricoltura verticale hanno costi di avviamento molto più elevati rispetto a quella normale.

Alcune valutazioni empiriche (calcolate su zone rurali di Victoria, in Australi) suggeriscono che un'ipotetica fattoria verticale di 10 livelli potrebbe costare oltre 850 volte di più per metro quadrato rispetto a una tradizionale.

I costi di una vertical farming di 60 ettari potrebbero superare i 100 milioni di euro. Ecco perché, si prediligono spazi di recupero, come vecchi edifici, miniere o container.

Detto ciò, è innegabile che l'ammortamento dei costi iniziali di queste attività sia molto più lungo rispetto alla norma.

Utilizzo di energia

Lo skyfarming richiede sempre l'utilizzo supplementare di irradiazione luminosa.

Questo perché, anche nelle soluzioni che prevedono l'esposizione ai raggi naturali, l'inclinazione degli stessi sulle piante non è mai ottimale.

Per di più, nonostante l'utilizzo di tecnologia LED, lo skyfarming mostra un più elevato fabbisogno di energia elettrica. In tali circostanze, se non si utilizzasse energia rinnovabile, il grado di inquinamento supererebbe quello in serra o in campo aperto.

Discorso analogo per l'uso dell'acqua. Con alcune eccezioni, legate alla tipologia di coltura scelta e non alla tecnica di coltivazione, l'agricoltura verticale dipende totalmente dall'approvvigionamento idrico artificiale.

Questo, per essere sostenibile, deve basarsi prevalentemente su sistemi di recupero dell'acqua piovana. Grazie alla precisione nell'utilizzo, potrebbe sfruttare efficientemente anche i corsi d'acqua limitrofi e le falde sotterranee. Bisogna però fare attenzione a non renderla troppo dipendente da queste ultime due.

Tecniche Utilizzate

Tecniche utilizzate nell’agricoltura verticale

Idroponica

La coltura idroponica si riferisce alla tecnica di coltivazione delle piante senza terreno.

Nei sistemi idroponici, le radici delle piante sono immerse in soluzioni liquide contenenti macronutrienti - come azoto, fosforo, zolfo, potassio, calcio e magnesio - nonché oligoelementi - tra cui ferro, cloro, manganese, boro, zinco, rame, e molibdeno.

Inoltre, vengono utilizzati come sostituti del suolo, per fornire supporto alle radici, alcuni mezzi inerti (chimicamente inattivi) come ghiaia, sabbia e segatura.

I vantaggi dell'idroponica includono:

• Aumento della resa per superficie;
• Riduzione del consumo di acqua (paradossale, a primo acchito).

Uno studio ha dimostrato che, rispetto alla convenzionale, l'agricoltura idroponica potrebbe aumentare la resa per superficie di lattuga di circa 11 volte, mentre richiede 13 volte meno acqua.

Alla luce di questi vantaggi, l'idroponica è il sistema di coltivazione predominante utilizzato nell'agricoltura verticale.

Acquaponica

Il termine acquaponica è stato coniato combinando due parole: acquacoltura, che si riferisce alla piscicoltura, e idroponica, la tecnica di coltivazione delle piante senza suolo.

L'acquaponica fa un ulteriore passo avanti, integrando la produzione di piante terrestri con la produzione di organismi acquatici, in un sistema a circuito chiuso che imita l'ecosistema naturale stesso.

Le acque reflue, ricche di nutrienti provenienti dalle vasche dell'ittiocoltura, vengono filtrate da un'unità di rimozione solida e quindi portate a un biofiltro, dove si verifica la conversione dell'ammoniaca tossica in nitrati nutritivi.

Assorbendo i nutrienti, le piante purificano le acque reflue, che vengono riciclate negli acquari.

Inoltre, le piante consumano l'anidride carbonica prodotta dai pesci e scaldano l'acqua, contribuendo a mantenere la temperatura durante la notte e risparmiando energia.

Poiché la maggior parte della vertical farming si concentra sulla produzione di colture a crescita rapida, l'acquaponica, che include anche una componente di acquacoltura, non è altrettanto diffusa.

Aeroponica

L'invenzione dell'aeroponica è stata spinta dalla necessità della NASA (National Aeronautical and Space Administration) di escogitare un modo efficiente per coltivare piante nello spazio (anni '90).

A differenza dell'idroponica e dell'acquaponica, l'aeroponica non richiede alcun mezzo liquido o solido per far crescere le piante.

Si basa sulla nebulizzazione atmosferica, in apposite camere d'aria nelle quali vengono sospese le piante, di un liquido nutriente.

L'aeroponica è di gran lunga la tecnica di coltivazione verticale più sostenibile in assoluto, poiché utilizza fino al 90% in meno di acqua rispetto ai sistemi idroponici convenzionali più efficienti; peraltro, non richiede la sostituzione del substrato di coltura.

Inoltre, i sistemi aeroponici sono in grado di fruttare la gravità per il drenaggio del liquido in eccesso, mentre i sistemi idroponici richiedono quasi sempre l'utilizzo di pompe.

Non ancora applicati, i sistemi aeroponici stanno attirando molto l'attenzione di ecologisti e produttori.

Controlled-environment agriculture

La controlled-environment agriculture (CEA), o agricoltura ad ambiente controllato, consiste nella modifica ambientale naturale utile ad aumentare la resa colturale e/o prolungare la stagione di crescita.

I sistemi CEA sono ospitati in strutture chiuse, come serre o edifici, dove il controllo può essere applicato su vari fattori ambientali tra cui l'aria, la temperatura, la luce, l'acqua, l'umidità, l'anidride carbonica e la nutrizione delle piante.

Nei sistemi di agricoltura verticale, il CEA viene spesso utilizzato in combinazione con l'idroponica, l'acquaponica e l'aeroponica.

Tipi

Tipi di agricoltura verticale

Agricoltura verticale in edifici

L'agricoltura verticale negli edifici sfrutta più spesso quelli già esistenti ma inutilizzati - uno dei più famosi è "The Plant" di Chicago, un vecchio impianto di confezionamento della carne. Meno frequentemente vengono costruiti edifici de-novo.

Agricoltura verticale container marittimi

Il riutilizzo dei container è un'opzione di agricoltura verticale sempre più popolare.

I container di spedizione marittima, muniti di illuminazione a LED, allestiti per coltura idroponica e climatizzazione intelligente e sensori di monitoraggio, fungono da vere e proprie "camere modulari standardizzate" per la coltivazione di una certa varietà di piante.

Inoltre, grazie alla loro caratteristica di poter essere impilati, i container permettono di risparmiare ulteriore spazio e di ottimizzare la climatizzazione.

Deep farm

Le "deep farm" sono tipologie di agricoltura verticale costruite all'interno di tunnel sotterranei messi in sicurezza o di miniere abbandonate.

Poiché il microclima sotterraneo è generalmente caratterizzato da temperature miti e umidità costante, le deep farm richiedono meno risorse per il riscaldamento.

Talvolta, per ridurre il costo dell'approvvigionamento idrico, è anche possibile sfruttare le venature d'acqua sotterranee a disposizione.

Secondo Saffa Riffat, docente in "Sustainable Energy" (Energia Sostenibile) presso "l'Università di Nottingham", a parità di superficie, questo tipo di agricoltura verticale può produrre da sette a nove volte in più rispetto a una convenzionale.

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