L’Agricoltura, come noto, è uno dei settori economici più bisognosi di Innovazione per andare nella direzione di un futuro sostenibile. La costante crescita della popolazione mondiale, infatti, rende sempre più urgente e necessaria l’adozione di efficaci interventi migliorativi, per ottimizzare la resa delle colture e ridurne l’impatto ambientale.
L’Idroponica è oggi uno dei sistemi più utilizzati per la coltivazione fuori suolo e rappresenta una tecnica in cui le piante crescono senza terra, ma in acqua arricchita con soluzioni nutritive, con conseguente riduzione dell’uso di suolo, acqua, pesticidi e fertilizzanti. Nel caso del Vertical Farming, le coltivazioni vengono organizzate in strutture verticali, spesso in ambienti controllati, ottimizzando gli spazi e garantendo produzioni costanti durante tutto l’anno.
Il potenziale economico del settore è enorme: secondo un rapporto recentemente presentato NovelFarm, la principale fiera europea dedicata al settore, il mercato globale dell’agricoltura idroponica passerà dai livelli attuali a 23,7 miliardi di dollari entro il 2030. In Italia viene stimata una crescita di circa il 20% tra il 2024 e il 2030 e già nel 2024 circa il 60% dei 238 milioni di euro investiti in agri-tech è confluito nell’Idroponica e nel Vertical farming.
Attualmente il punto debole dell’Idroponica e del Vertical Farming è costituito dalle strutture in materie plastiche utilizzate per la realizzazione degli impianti, che ne peggiorano sensibilmente l’impatto ambientale.
Un fondamentale contributo di Innovazione, per rendere le tecniche in esame sempre più sostenibili, arriva da una ricerca congiunta della LUB – Libera Università di Bolzano e dell’IIT – Istituto Italiano di Tecnologia di Genova. I ricercatori dei due enti, infatti, hanno messo a punto un sistema biodegradabile e compostabile, che permette di sostituire le strutture in materie plastiche.
Il cuore dell’innovazione è un idrogel ottenuto dall’alga rossa, già nota nell’industria alimentare per il suo utilizzo come addensante o stabilizzante. Il materiale, composto principalmente da carragenina, è capace di trattenere fino al 7000% di acqua rispetto al proprio peso e di rilasciarla gradualmente insieme ai nutrienti, stimolando la crescita e la resistenza delle piante. Gli estratti di alga intera vengono aggiunti nella carragenina come biostimolanti, ovvero prodotti che, applicati alle piante, stimolano i processi naturali per migliorare l’efficienza nutrizionale, la tolleranza allo stress e la qualità delle colture. Una volta concluso il ciclo colturale, le impalcature in idrogel possono essere riutilizzate o compostate, eliminando del tutto il problema dei rifiuti plastici.
La ricerca, pubblicata sulla rivista ACS Agricultural Science & Technology, nasce da un progetto multidisciplinare che ha visto coinvolti un team di scienziati e ricercatori: Camilla Febo, ricercatrice di IIT e LUB, i professori del Sensing Technologies Lab, Paolo Lugli e Luisa Petti, in collaborazione con i prof. Tanja Mimmo e Luigimaria Borruso della facoltà di Scienze Agrarie, Ambientali e Alimentari di LUB, nell’ambito della collaborazione del Centro di Competenza sulla Salute delle Piante, e Athanassia Athanassiou, ricercatrice responsabile dell’unità Smart Materials dell´IIT con Danila Merino, ricercatrice IIT.
“Il nostro obiettivo era sviluppare un materiale che non solo fosse biodegradabile e sostenibile, ma che potesse anche interagire attivamente con le piante, fornendo loro acqua e nutrienti in modo efficiente. L’idrogel che abbiamo creato è in grado di trattenere l’umidità e rilasciarla gradualmente, riducendo significativamente il consumo idrico Questo approccio rappresenta un passo importante verso un’agricoltura più resiliente e rispettosa dell’ambiente”, dice Camilla Febo.
Athanassia Athanassiou sottolinea: “In un’epoca storica in cui le risorse idriche di acqua dolce diminuiscono drasticamente e le plastiche inquinano sempre più l’ambiente, in IIT ci stiamo concentrando sullo sviluppo di materiali intelligenti e sostenibili per contrastare questi effetti attraverso soluzioni concrete per settori chiave come l’agricoltura. In questo lavoro abbiamo utilizzato esclusivamente risorse marine naturali per ingegnerizzare un idrogel che trattiene l’acqua e fornisce nutrienti alle piante. L’ingegneria dei materiali a partire da risorse naturali è uno degli ambiti fondanti dell’unità di ricerca che coordino, con applicazioni che spaziano dall’agricoltura di precisione al packaging, dalla depurazione delle acque all’elettronica verde e alla biodiversità marina”.
“L’innovazione tecnologica deve andare di pari passo con la sostenibilità ambientale. Nel nostro laboratorio, ci concentriamo sulla progettazione di dispositivi elettronici flessibili e biodegradabili che possano essere integrati in sistemi agricoli intelligenti. L’idrogel sviluppato in collaborazione con l’IIT di Genova è un esempio concreto di come la tecnologia possa supportare l’agricoltura, migliorando l’efficienza delle risorse e riducendo l’impatto ambientale. Questo progetto dimostra che è possibile coniugare innovazione e sostenibilità per affrontare le sfide globali legate alla sicurezza alimentare e ai cambiamenti climatici”, commenta Luisa Petti.
Il progetto sta poi procedendo ulteriormente. I team di IIT e LUB, tra Genova e Bolzano, stanno infatti lavorando a sensori stampati direttamente nella struttura, flessibili, non in silicio e quindi non inquinanti, con la funzione di monitorare in tempo reale il fabbisogno idrico e nutrizionale delle colture, nonché le condizioni del terreno.