Le aziende agricole verticali con il loro terreno senza suolo, gli ambienti controllati dal computer possono sembrare fantascienza. Ma c'è un crescente caso ambientale ed economico per loro, secondo una nuova ricerca che delinea modi radicali di mettere il cibo nei nostri piatti.

Lo studio interdisciplinare che unisce biologia e ingegneria stabilisce i passi per accelerare la crescita di questo ramo dell'agricoltura di precisione, compreso l'uso dell'aeroponica che utilizza aerosol arricchiti di nutrienti al posto del suolo.

A cura del John Innes Centre, l'Università di Bristol e il fornitore di tecnologia aeroponica LettUs Grow, lo studio identifica le future aree di ricerca necessarie per accelerare la crescita sostenibile dell'agricoltura verticale utilizzando sistemi aeroponici.

Dottor Antony Dodd, un leader del gruppo presso il John Innes Center e autore senior dello studio, afferma:"Portando intuizioni biologiche fondamentali nel contesto della fisica della crescita delle piante in un aerosol, possiamo aiutare il business dell'agricoltura verticale a diventare più produttivo più rapidamente, producendo cibo più sano con un minore impatto ambientale".

Jack Farmer, Chief Scientific Officer di LettUs Grow e uno degli autori dello studio, aggiunge:"Il cambiamento climatico non farà altro che aumentare la domanda di questa tecnologia. I cambiamenti previsti nei modelli meteorologici regionali e nella disponibilità di acqua potrebbero avere presto un impatto sulla produttività agricola. L'agricoltura verticale offre la possibilità di coltivare colture di alto valore nutritivo in modo resiliente al clima. tutto l'anno, dimostrando un flusso di reddito affidabile per i coltivatori".

L'agricoltura verticale è un tipo di agricoltura indoor in cui le colture vengono coltivate in sistemi sovrapposti con acqua, fonti luminose e nutritive accuratamente controllate.

Fa parte di un settore in rapida crescita supportato dall'intelligenza artificiale in cui alle macchine viene insegnato a gestire le attività quotidiane dell'orticoltura. Il settore è destinato a crescere annualmente del 21% entro il 2025 secondo una previsione commerciale (Grand View Research, 2019).

I vantaggi ecologici includono un migliore utilizzo dello spazio perché le fattorie verticali possono essere situate in località urbane, meno miglia alimentari, isolamento da agenti patogeni, riduzione del degrado del suolo e recupero e riciclaggio di nutrienti e acqua.

Le aziende agricole verticali consentono anche la consistenza del prodotto, stabilizzazione dei prezzi, e la coltivazione a latitudini incompatibili con alcune colture come il deserto o l'artico.

"I sistemi verticali ci consentono di estendere l'intervallo di latitudine in cui le colture possono essere coltivate sul pianeta, dai deserti di Dubai alle 4 ore invernali dell'Islanda. Infatti, se coltivassi colture su Marte avresti bisogno di usare questo tipo di tecnologia perché non c'è terreno, "dice il dottor Dodd.

Lo studio, che appare sul giornale Nuovo Fitologo , delinea sette fasi:aree strategiche della ricerca futura necessarie per sostenere l'aumento della produttività e della sostenibilità delle fattorie verticali aeroponiche.

Questi cercano di capire:

Perché la coltivazione aeroponica può essere più produttiva della coltivazione idroponica o del suolo.

La relazione tra coltivazione aeroponica e ritmi circadiani delle piante nelle 24 ore.

Sviluppo radicale di una serie di colture in condizioni aeroponiche.

La relazione tra la dimensione delle gocce di aerosol e la deposizione e le prestazioni dell'impianto.

Come possiamo stabilire strutture per confrontare le tecnologie di agricoltura verticale per una vasta gamma di colture.

Come i metodi aeroponici influenzano le interazioni microbiche con le radici delle piante.

La natura del riciclo degli essudati radicali (fluidi secreti dalle radici delle piante) all'interno delle soluzioni nutritive dei sistemi aeroponici chiusi.

Il rapporto sostiene che un fattore trainante dell'innovazione tecnologica nelle fattorie verticali è ridurre al minimo i costi operativi massimizzando la produttività e che gli investimenti nella ricerca biologica fondamentale hanno un ruolo significativo.

L'area di ricerca del Dr. Dodd copre i ritmi circadiani, orologi biologici che allineano la fisiologia delle piante ei processi molecolari al ciclo quotidiano di luce e buio. Ha recentemente completato una borsa di studio della Royal Society Industry Fellowship della durata di un anno con LettUs Grow.

Ciò ha comportato la combinazione dell'esperienza del Dr. Dodd nei ritmi circadiani e nella fisiologia delle piante con il lavoro del team di biologi e ingegneri di LettUs Grow per progettare regimi di coltivazione aeroponici ottimali. Questa è un'area chiave di indagine poiché questi timer interni molecolari funzioneranno in modo diverso nelle fattorie verticali.

Le piattaforme aeroponiche sono spesso utilizzate per coltivare colture di alto valore come insalate, pak choi, erbe aromatiche, piccole colture di brassica, germogli di piselli e germogli di fagioli. LettUs Grow sta anche lavorando su regimi di crescita per colture da frutto e da radicazione come fragole e carote, nonché la propagazione aeroponica degli alberi sia da frutto che da silvicoltura.

I ricercatori del John Innes Center hanno creato una linea di broccoli adattata per crescere indoor per un grande supermercato e uno degli obiettivi della ricerca sarà quello di testare come possiamo adattare geneticamente più colture per crescere nello spazio controllato delle fattorie verticali.

Betania Eldridge, un ricercatore dell'Università di Bristol che studia le interazioni radice-ambiente e primo autore dello studio aggiunge:"Dato che si dice che l'80% dei terreni agricoli in tutto il mondo abbia un'erosione moderata o grave, la capacità di coltivare colture in un sistema fuori suolo con fertilizzanti e pesticidi minimi è vantaggiosa perché offre l'opportunità di coltivare colture in aree soggette all'erosione del suolo o ad altri problemi ambientali come le fioriture algali nei corpi idrici locali che potrebbero essere state guidate da a base di suolo, agricoltura."

Lilly Manzoni, Responsabile della ricerca e sviluppo di LettUs Grow e uno degli autori dello studio afferma:"Questo documento è unico perché è più ampio di un tipico documento di ricerca sulle piante, unisce le competenze di ingegneri, scienziati dell'aerosol, biologi vegetali e orticoltori. La cosa meravigliosa dell'agricoltura e dell'aeroponica in ambiente controllato è che è veramente interdisciplinare"