Agricoltura 5.0, il campo del futuro è senza suolo: la sfida di Smart Green

Produrre cibo utilizzando meno suolo, meno acqua ed energia. È questa la sfida dell’agricoltura 5.0, un paradigma nel quale tecnologie digitali, automazione e nuove tecniche colturali vengono integrate per rendere la produzione agricola più efficiente e sostenibile. Una frontiera sulla quale sta lavorando Smart Green, il team studentesco del Politecnico di Torino impegnato nello sviluppo di soluzioni innovative per l’agricoltura del futuro.

Il gruppo, nato quattro anni fa con il contributo di Nicolò Grasso, allora studente e team leader e oggi dottorando del Dipartimento di Ingegneria Gestionale e della Produzione (DIGEP), ha fatto della multidisciplinarità uno dei propri elementi distintivi. L’attività comprende infatti tutte le fasi di sviluppo di un progetto: dalla progettazione delle strutture e degli impianti fino all’integrazione dell’elettronica, alla raccolta dei dati e al monitoraggio delle condizioni di crescita.

Coltivare senza terra

Uno dei principali progetti di Smart Green riguarda lo sviluppo di camere di coltivazione automatizzate fuori suolo, ambienti nei quali ortaggi e altre piante possono crescere in condizioni completamente controllate.

«Il nostro obiettivo principale è utilizzare tecnologie avanzate che migliorino l’efficienza e la sostenibilità del settore agricolo – spiega il leader del Team, Luca Ghiotto –. Per questo uno dei nostri progetti di punta è lo sviluppo di camere di coltivazione automatizzate fuori suolo, che consentono la crescita di ortaggi in ambienti completamente autonomi e controllati».

Si tratta di sistemi nei quali vengono gestiti e monitorati parametri fondamentali come irrigazione, climatizzazione e illuminazione. L’elettronica consente inoltre di raccogliere dati sulle condizioni di crescita e sui consumi, creando le condizioni per una gestione sempre più precisa della coltivazione.

Le prime sperimentazioni sono state condotte su fragole e lattughe, mentre il programma di ricerca si sta estendendo ad altre specie orticole, tra cui patata e salicornia. Il team sta inoltre sperimentando le tecniche fuori suolo su piante tintorie, utilizzate per la colorazione naturale dei tessuti, e prevede di ampliare le attività alle piante officinali destinate all’industria farmaceutica.

Idroponica e aeroponica per ridurre il consumo d’acqua

Il cuore della sperimentazione riguarda in particolare le tecniche idroponiche e aeroponiche, che consentono di eliminare il terreno agricolo dal processo produttivo. Nelle celle climatiche realizzate da Smart Green, i sistemi di monitoraggio permettono di misurare sia l’utilizzo dell’acqua sia quello dell’energia, due delle risorse sulle quali si concentra maggiormente la ricerca.

Secondo Ghiotto, nelle coltivazioni idroponiche e aeroponiche il consumo di acqua può essere ridotto fino al 90% rispetto alle tecniche tradizionali. Un dato particolarmente significativo in un contesto caratterizzato dalla crescente pressione sulla risorsa idrica e dagli effetti del cambiamento climatico. «In termini generali – sottolinea Ghiotto – l’obiettivo delle nostre ricerche è quello di rendere meno costosa possibile una coltivazione verticale condotta in ambienti protetti».

La riduzione dei consumi non riguarda quindi soltanto l’acqua. L’efficienza energetica rappresenta un altro elemento decisivo per rendere economicamente sostenibili le coltivazioni indoor e verticali, soprattutto considerando l’incidenza crescente dei costi energetici sull’intera filiera agricola.

Dalla cella climatica alla vertical farm

Il progetto si inserisce in una prospettiva più ampia: quella di sviluppare sistemi di agricoltura verticale e coltivazione in ambiente controllato capaci di svincolare almeno una parte della produzione dalla disponibilità di terreno fertile e dalle condizioni meteorologiche. Non si tratta, naturalmente, di sostituire l’agricoltura tradizionale, ma di individuare tecnologie complementari che possano trovare applicazione laddove la disponibilità di suolo, acqua o condizioni climatiche rappresenti un limite alla produzione.

«Questi sistemi ottimizzano l’uso delle risorse e riducono al minimo l’impatto ambientale, fornendo così una risposta alla mancanza di suolo, all’erosione di risorse naturali e all’aumento dei costi che l’agricoltura tradizionale sta vivendo anche a causa del cambiamento climatico», osserva Ghiotto.

La sfida, tuttavia, rimane quella di rendere queste tecnologie economicamente accessibili. Il controllo di temperatura, umidità, illuminazione e irrigazione comporta infatti consumi energetici e investimenti iniziali che possono incidere significativamente sulla sostenibilità economica degli impianti.

Tecnologia e formazione

La particolarità di Smart Green è anche nella sua natura di team universitario multidisciplinare. Il progetto permette infatti agli studenti di confrontarsi con problematiche che vanno dall’ingegneria meccanica ed energetica all’elettronica, dall’automazione alla gestione dei dati, fino agli aspetti più strettamente agronomici.

Paolo Chiabert, docente del DIGEP e referente accademico del Team, sottolinea proprio questo aspetto: «Dal punto di vista didattico, il lavoro di Smart Green è molto importante perché aiuta a formare ingegneri e ingegnere preparati nell’introdurre le nuove tecnologie in grado di gestire gli effetti del cambiamento climatico in agricoltura e cioè nella produzione di cibo».

Il laboratorio diventa così anche uno spazio di formazione nel quale sperimentare concretamente il rapporto tra innovazione tecnologica e produzione agricola.

Dalla depurazione delle acque alla produzione extraterrestre

Le attività del team non si limitano alla coltivazione fuori suolo. Smart Green ha lavorato anche sulla depurazione delle acque reflue, attraverso l’impiego combinato di tecnologie agricole e specifiche specie vegetali.

Tra le ipotesi di ricerca più avanzate figura inoltre la coltivazione su regolite, il materiale che costituisce la superficie di corpi celesti come la Luna e Marte. Un progetto che porta la riflessione sulla produzione alimentare oltre i confini terrestri e che, pur appartenendo a uno scenario ancora sperimentale, affronta problemi molto simili a quelli dell’agricoltura terrestre: disponibilità limitata delle risorse, necessità di riciclare acqua e nutrienti e possibilità di creare ambienti produttivi controllati.

La prossima sfida è il trasferimento tecnologico

Dopo avere sviluppato diversi prototipi di celle climatiche, Smart Green guarda ora al rapporto con il mondo produttivo. Il team è alla ricerca di aziende interessate a sperimentare le tecnologie sviluppate e a collaborare alla progettazione di nuovi sistemi.

È un passaggio importante perché la vera verifica dell’agricoltura 5.0 non avviene soltanto nei laboratori universitari, ma nella capacità di trasformare i prototipi in soluzioni economicamente sostenibili e applicabili alle diverse realtà produttive.

La prospettiva è dunque quella di un’agricoltura nella quale il dato diventa uno strumento di gestione, l’automazione riduce gli sprechi e la coltivazione può essere separata, almeno in parte, dalla disponibilità di suolo. Una trasformazione che non cancella il ruolo dell’agricoltore, ma ne modifica progressivamente competenze e strumenti.

In questo scenario, il lavoro di Smart Green rappresenta un esempio concreto di come università, tecnologia e agricoltura possano convergere attorno a una delle sfide centrali dei prossimi decenni: produrre più valore con meno risorse, adattando i sistemi alimentari alla crescente pressione esercitata dal cambiamento climatico.