Scopri i Segreti dell'Agricoltura Verticale: Vantaggi Sorprendenti, Svantaggi da Conoscere e Prospettive Future!

L'agricoltura verticale, o vertical farming, rappresenta un approccio innovativo alla produzione alimentare che si discosta significativamente dai metodi agricoli tradizionali. In un contesto globale in rapido cambiamento, caratterizzato da una popolazione in crescita, dalla riduzione delle terre coltivabili e dalla necessità di mitigare l'impatto ambientale dell'agricoltura, il vertical farming emerge come una potenziale soluzione per affrontare le sfide del futuro.

Cos'è l'Agricoltura Verticale?

Il termine vertical farming si riferisce a metodologie di coltivazione che permettono alle specie vegetali di crescere su diversi livelli sovrapposti. L'obiettivo principale di tali sistemi è massimizzare la densità di piante per metro cubo, ossia aumentare il numero di piante che possono essere coltivate all'interno di un volume di un metro cubo. Una vertical farm costituisce un intero ecosistema agroalimentare, comprendente produzione, trasformazione, vendita e consumo. Tuttavia, è comune definire vertical farm anche gli edifici dedicati esclusivamente alla produzione e trasformazione, spesso denominati "fabbriche di insalata". Queste strutture sono progettate con un layout e una gestione simili a quelli di una catena di produzione seriale, mirando a produrre quantità specifiche di prodotti identici in tempi definiti.

Per raggiungere tale scopo, il processo di coltivazione avviene all'interno di ambienti chiusi, completamente controllati e isolati dall'ambiente esterno, con la regolazione di tutti i parametri ambientali quali temperatura, umidità, CO2 e luce. L'utilizzo di tecniche di coltivazione fuori suolo consente di fornire alle piante la precisa quantità di elementi nutritivi di cui necessitano. Le Vertical Farm adottano le tecniche di coltivazione fuori suolo a ciclo chiuso, con radici delle piante che crescono su un substrato inerte o nell'aria, e la soluzione nutritiva in eccesso viene recuperata e reinserita nel circuito. L'impiego delle tecniche di vertical farming consente di massimizzare il numero di piante coltivabili per ogni metro quadrato di superficie.

Origini e Sviluppo

La vertical farming nasce nel 1999 ad opera di un professore della Columbia University, Dickson Despommier. L’uomo aveva progettato, in collaborazione con i suoi studenti, una coltura che potesse soddisfare il fabbisogno alimentare di circa 50mila persone. Il progetto non venne mai realizzato ma fece emergere l’idea di vertical farming, successivamente ampliata grazie all’avvento delle nuove tecnologie. Il primo progetto fu realizzato nel 2009 nel Regno Unito: si trattava di una coltura urbana che mirava alla produzione di cibo per animali, al contempo sensibilizzando rispetto alla possibilità di risparmiare suolo e realizzare un’agricoltura attenta al mantenimento della biodiversità. Il paese in cui attualmente il modello è più sviluppato è l’Olanda, probabilmente anche in ragione del fatto che il clima è poco favorevole alle coltivazioni agricole tradizionali e che sono presenti diverse specie autoctone. In quanto all’Italia, la prima azienda nasce a Milano in occasione di Expo 2015, con il nome di “Skyland”. Secondo quanto stimato, la produzione di questa coltura riuscirebbe a soddisfare il fabbisogno di circa 25mila persone. Secondo il progetto, l’azienda dovrebbe riutilizzare un vecchio centro commerciale all’interno del quale verrà adibita un’area per la vendita dei prodotti, e un’altra per le colture in vertical farming. Quest’ultima dovrebbe occupare la porzione superiore dell’edificio, essere suddivisa in 30 piani e raggiungere una superficie totale di 10 ettari. Una vertical farm attualmente presente in Italia e simbolo di questo modello si trova a Sfera di Gavorrano, nei dintorni di Grosseto. Si tratta di una serra idroponica di 13 ettari che garantisce una riduzione del consumo idrico dell’80-90%, nonché una produttività 15 volte superiore rispetto alle coltivazioni convenzionali.

Tipologie di Agricoltura Verticale

Esistono diverse categorie principali di vertical farming:

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Sistemi orizzontali sovrapposti: Coltivazioni realizzate all’interno di strutture ad ambiente controllato, in cui parametri come umidità e temperatura sono costantemente monitorati.
Pareti verdi: Piattaforme in crescita verticale o inclinate, situate in luoghi come le facciate degli edifici.
Deep farm: Strutture create all’interno di tunnel abbandonati sotterranei, in cui l’umidità è costante e adeguata alle colture.

Inoltre, si distinguono diverse tecniche di coltivazione utilizzate nel vertical farming:

Aeroponica: Le radici sono annaffiate con una soluzione nutritiva; spesso vengono utilizzate luci Led a basso consumo energetico per rendere possibile il processo di fotosintesi.
Idroponica: La terra viene sostituita con substrati di diverso genere, come fibra di cocco, lana di roccia o argilla. I nutrienti vengono forniti attraverso le radici, in cui viene somministrato vapore acqueo misto a minerali.
Acquaponica: L’allevamento ittico si combina con la vertical farming.

Vantaggi dell'Agricoltura Verticale

L'agricoltura verticale offre una serie di vantaggi significativi rispetto ai metodi agricoli tradizionali:

Minore consumo di suolo: Ciò ha importanti conseguenze nella riduzione di fenomeni come la deforestazione e nell’utilizzo di ambienti non agricoli per le coltivazioni.
Preservazione della biodiversità: Grazie al ridotto sfruttamento degli ecosistemi naturali si ha una maggiore tutela della flora e della fauna locali.
Riduzione di infestanti e agenti patogeni: Dal momento che si tratta poi di una tecnica controllata, riduce fortemente la presenza di infestanti e agenti patogeni.
Produzione annuale: Essendo inoltre in grado di produrre tutto l’anno, anche in ambienti urbani, impatta in modo positivo sull’ambiente riducendo le emissioni di gas serra, rendendo il sistema compatibile con i principi dell’agricoltura sostenibile.
Risparmio idrico: La stessa acqua può essere riutilizzata dopo opportuni trattamenti di depurazione. Le serre verticali consentono un risparmio d'acqua del 90%.
Innovazione tecnologica: Incentiva la ricerca e lo sviluppo di metodi di coltivazione innovativi ed efficienti.
Aumento della produttività: Riuscendo a coltivare in tutte le stagioni, la produttività aumenta da quattro a sei volte (a seconda della varietà in questione). Ad esempio, nel caso della lattuga, la resa per metro cubo sarebbe circa 20 volte superiore.
Riduzione della distanza tra produzione e consumo: Con il mondo che si sta sempre più urbanizzando, la coltivazione su più livelli in edifici, grattacieli o capannoni all'interno delle città può rappresentare una risorsa per ridurre la distanza tra il luogo di coltivazione e i consumatori finali nelle aree urbane, avvicinandosi così all'obiettivo di una filiera "chilometro 0".
Non interruzione della produttività: Assicurata dall'utilizzo di tecnologie all'avanguardia - come l'illuminazione a LED specifica per agricoltura - e all'ottimizzazione del microclima "indoor".
Protezione dai rischi ambientali: Protegge dal rischio che infezioni (virosi, micosi, batteriosi ecc.), parassiti (ad es. cimici, mosche e cocciniglie ecc.) o animali (ad es.

Svantaggi e Sfide dell'Agricoltura Verticale

Parallelamente ai vantaggi, questa tecnica presenta anche alcuni svantaggi:

Costi elevati: Il primo è più importante riguarda sicuramente i costi, che sono più elevati rispetto ad un’azienda agricola tradizionale. Ciò è dovuto al costo dell’energia consumata, maggiore rispetto alle coltivazioni convenzionali, in cui non si utilizzano Led o altre fonti energetiche per la fotosintesi. Non soltanto, quindi, una vertical farm richiede ingenti investimenti iniziali, ma anche spese significative per l’energia per il mantenimento della struttura, costi che in alcune zone potrebbero rendere l’agricoltura verticale poco conveniente. Su questo punto, è indispensabile fare un’analisi del rapporto costi/benefici. In zone in cui l’agricoltura convenzionale è fiorente e fornisce alimenti a costi accessibili, il modello non è sicuramente vantaggioso; viceversa, per regioni remote con clima rigidi, o nelle grandi metropoli urbane, questa potrebbe essere la soluzione ideale. I costi di una vertical farming di 60 ettari potrebbero superare i 100 milioni di euro. Per di più, nonostante l'utilizzo di tecnologia LED, lo skyfarming mostra un più elevato fabbisogno di energia elettrica.
Elevato consumo energetico: Le serre costruite su più livelli spesso dipendono poco dalla luce solare, ricorrendo principalmente a tecnologie come i LED per garantire illuminazione costante. Nonostante i miglioramenti avvenuti negli ultimi anni, i LED non riescono a sfruttare in modo efficiente la maggior parte dell'energia luminosa erogata, rendendo il costo energetico medio per un chilogrammo di prodotto notevolmente superiore (30-176 chilowattora) rispetto a una serra tradizionale.
Limitata varietà di colture: La coltivazione verticale è per la maggior parte limitata a colture che si adattano bene alla coltivazione indoor, che hanno scarse esigenze in termini di intensità di illuminazione e impollinazione, dunque uno sviluppo contenuto e un ciclo breve. Attualmente non risulta adatto per coltivare cereali e legumi, alimenti fondamentali nella nostra dieta.
Percezione dei consumatori: I consumatori sono poco convinti dei vantaggi di questa tecnica, specie se poi ci si mette di mezzo la moneta: hanno la sensazione che si tratti di prodotti industriali, artificiali.
Necessità di competenze specifiche: Questa tecnica richiede competenze e conoscenze specifiche, vista la complessità del sistema e della sua gestione.
Sostenibilità energetica: Discorso analogo per l'uso dell'acqua. 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.

Costi dell'Agricoltura Verticale

Il budget richiesto per la realizzazione di una vertical farm è influenzato da diversi fattori. Tra questi figurano la produzione annuale, il tipo di specie vegetali coltivate, le dimensioni della struttura, il livello di automazione, il mercato di destinazione e le funzioni integrate all'interno della farm. Di conseguenza, la gamma di spesa varia significativamente, oscillando tra 700 euro/mq e 1500 euro/mq. Tuttavia, in casi di automazione avanzata, i costi possono superare anche i 2000-2500 euro/mq.

I costi operativi di una vertical farm possono essere suddivisi in diverse categorie principali, tra cui energia elettrica, personale, acqua, semi, nutrienti, avanotti (nel caso di coltivazione di specie acquatiche), e potenziali altri materiali per la gestione delle condizioni ambientali. Tuttavia, i costi più rilevanti sono solitamente quelli relativi all'energia elettrica e al personale. Il costo di produzione è strettamente correlato ai costi operativi e alle quantità prodotte, spesso senza un rapporto lineare. Ciò sottolinea l'importanza dell'ottimizzazione del volume di coltivazione nel determinare il costo finale di produzione. Poiché le vertical farm sono impianti produttivi, richiedono una forza lavoro dedicata. Tuttavia, il numero di operatori e la qualità del lavoro dipendono dalla categoria della vertical farm, dal grado di automazione e dal modello di business adottato. Mentre impianti domestici e piccoli possono essere gestiti da 1-4 persone, quelli di medie dimensioni coinvolgono da 4 a 10 persone e quelli più grandi richiedono più di 10 operatori. È cruciale notare che all'aumentare delle dimensioni della vertical farm, è necessario disporre di una forza lavoro più specializzata in grado di gestire sistemi complessi.

Il Futuro dell'Agricoltura Verticale

Nonostante le sfide, il vertical farming ha tutte le carte in regola per contribuire alla sostenibilità e alla sicurezza alimentare, rientrando a tutti gli effetti nelle strategie di adattamento ai cambiamenti climatici. Sulla agricoltura verticale sono in molti a scommettere. A testimoniarlo è la crescita che questo mercato ha vissuto nell’ultimo periodo a livello globale e che molto probabilmente continuerà a caratterizzarlo negli anni a venire. L’agricoltura verticale, insomma, deve trovare ancora una sua strada davvero sostenibile e a basso consumo. Ma il settore non demorde. Varie soluzioni sono già pronte per essere adottate. Un’idea geniale arriva anche dall’Italia. Un’azienda veronese che ha sviluppato un nuovo concetto di magazzini verticali per l’industria, Ono Lean Logistics, ha trovato per i suoi prodotti anche un impiego nell’agricoltura verticale. Sono nate così le serre Ono Exponential Farming, completamente automatizzate, in cui le colture sono collocate su piattaforme mobili che possono essere spostate automaticamente. In questo modo è possibile esporle alle lampade solo per le ore necessarie e poi ruotarle, per lasciare spazio ad alte piante.

Le prospettive per il futuro sembrano legate allo sviluppo di tecnologie in grado di superare le criticità sopra descritte molte delle quali, tuttavia, sono ancora pionieristiche e rivelano nuove domande di ricerca che vanno dalla fisiologia vegetale, alla fisica applicata, all’ingegneria, all’informatica, alle scienze sociali. La crescita esponenziale della popolazione mondiale e la sua concentrazione in enormi aree urbane pone il problema di ripensare la produzione agricola. È nata così l’agricoltura verticale, che ha portato allo sviluppo di molte aziende specializzate tra Europa, Giappone e Stati Uniti.

Esempi di Successo

Jones Food Company (Regno Unito): Pare che avrà sede nei pressi di Bristol la più grande vertical farm del mondo. Si parla di una superficie coltivabile di quasi 14mila metri quadrati. L’intento del fondatore James Lloyd-Jones è quello di sopperire alla crisi della filiera produttiva, oltre che garantire la sicurezza alimentare della popolazione.
Planet Farms (Italia): A Cavenago, non lontano da Milano, che punta soprattutto sulla produzione di basilico fresco da cui produce pesto e di diverse varietà di insalata.
SkyGreens (Singapore): La prima vera e propria serra verticale già competitiva sul mercato, che ha cercato di risolvere il problema dell’illuminazione attraverso un sistema di rotazione dei suoi 38 piani che funziona grazie all’energia idraulica: ogni pianta può ricevere la luce solare, anche se non in modo costante.
AeroFarms (USA): Incentrata sulla ricerca nel campo dell’aeroponica, ad oggi possiede serre nel New Jersey, ad Abu Dhabi e a Danville, in Virginia.

Potenziali Soluzioni

Utilizzo di fonti di energia rinnovabile: La soluzione migliore, in questo caso, sarebbe usare fonti di energia rinnovabile per ridurre l’impatto delle vertical farm su ambiente e inquinamento.
Ottimizzazione dell'uso dell'acqua: 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.
Sviluppo di nuove tecnologie di illuminazione: Ricerca e sviluppo di LED più efficienti e di altre tecnologie di illuminazione che riducano il consumo energetico.
Automazione e robotica: Implementazione di sistemi automatizzati e robotizzati per ridurre i costi del lavoro e migliorare l'efficienza.

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