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. E le direttrici di questa evoluzione sono davanti agli occhi di tutti.
Cosa si intende per Vertical Farming
Secondo gli ultimi dati di Statista, il valore di mercato del Vertical Farming dovrebbe traguardare i 35 miliardi di USD entro il 2032, partendo da circa 5,6 miliardi di dollari statunitensi nel 2022. Del resto, la necessità di poter contare su un alleato altamente tecnologico e sostenibile per l’agricoltura tradizionale è quanto mai urgente.
Basti pensare che oggi sulla Terra vivono 8 miliardi di persone e considerando che nel 2050 se ne conteranno 9,8 miliardi, la coltivazione verticale può offrire un contributo alla sostenibilità della produzione alimentare, di nicchia magari, ma comunque significativo, specie per le grandi città. Difatti, consente una resa più costante e affidabile durante tutto l’anno e riduce al minimo la possibilità di esternalità negative come malattie o parassiti.
L’elevato impiego della tecnologia, poi, è utile per il monitoraggio oculato dei parametri e dei nutrienti, con la possibilità di ridurre al minimo i consumi energetici, ma anche l’impiego di acqua, nutrienti e sostanze fertilizzanti e antiparassitarie. Del resto, con sempre più persone che vivono in città, dove lo spazio per l’agricoltura è limitato, il Vertical Farming è un’ottimo espediente. Per non parlare degli effetti disastrosi dei cambiamenti climatici a cui l’agricoltura verticale è sicuramente meno vulnerabile rispetto ai campi.
Sebbene il modello possa essere declinato e adattato in molti modi all’interno di grattacieli, magazzini o container, notiamo alcuni comuni denominatori che permettono di distinguerlo: ritroviamo quasi sempre, secondo la definizione data da Vertical Farm Italia, “un ambiente chiuso, completamente controllato, indipendente da quello esterno per tutti i parametri ambientali (come umidità, luce, ossigenazione e temperatura)”, a cui si aggiunge la necessità che l’ambiente scelto sia abbastanza grande da poter ospitare una produzione su larga scala.
Come funziona l’agricoltura verticale
Non esiste una definizione rigorosa di “fattoria verticale”, ma in genere l’agricoltura verticale afferisce alla pratica di coltivare specie vegetali su più livelli sovrapposti verticalmente ospitati all’interno di edifici o strutture artificiali, come grattacieli o serre. Si basa su tecniche di coltivazione soiless (cioè a consumo di suolo zero) come idroponica, acquaponica, aeroponica o agricoltura ad ambiente controllato (CEA).
Per massimizzare il numero di piante a metro cubo, tali sistemi utilizzano tecnologie avanzate per controllare le condizioni di coltivazione (temperatura, umidità, CO2, luce, ecc.) al fine di ottimizzare l’uso delle risorse e degli elementi produttivi aumentando la produttività delle piante. Acqua e nutrienti in eccesso vengono recuperati e reimmessi nel circuito e il consumo di risorse è radicalmente ridotto.
La storia in breve delle fattorie verticali
I primi concept di fattorie verticali risalgono agli inizi del ‘900 e vedono una loro prima espressione nei disegni di A.B. Walker pubblicati sulla Life Magazine. Il termine “vertical farming” viene coniato nel 1915 dal geologo americano Gilbert Ellis Bailey, ma in questo caso, si tratta di un’agricoltura che invece di sfruttare lo spazio in altezza, coltiva nelle profondità della terra.
Il boom delle ricerche scoppia nel 2008, con la pubblicazione del libro “The Vertical Farm: Feeding the World in the 21st Century” a cura del professore di microbiologia e salute pubblica alla Columbia University Dickson Despommier.
Nei primi anni 2000 sono già iniziate a sorgere le prime vere Vertical Farm in Giappone e nel Sud-Est Asiatico, ma hanno un carattere marcatamente sperimentale. Dal 2010 fattorie verticali commerciali iniziano a diffondersi in tutto il mondo.
Nel 2012 è la volta di Singapore dove prende vita SkyGreens, composta da più di 100 torri, ciascuna alta 9 metri, per la coltivazione di verdure utilizzando la luce solare e l’acqua piovana. L’Olanda è il paese in cui attualmente il Vertical Farming è maggiormente presente e sviluppato. Successo attribuibile al clima poco favorevole alle tradizionali coltivazioni agricole, compensato dalla presenza di varie specie autoctone.
Agricoltura verticale in Italia: a che punto siamo
Negli ultimi anni anche l’Italia ha visto nascere progetti interessanti che puntano a ottenere rilievo anche a livello internazionale. Per fare qualche nome, possiamo parlare di Planet Farms che ha aperto alle porte di Milano il più grande laboratorio di Vertical Farming in Europa, è in corso d’opera quello di Como e in progetto uno a nord Londra; Agricola Moderna che dall’interno Milano Food District si è trasferita a Melzo con uno stabilimento produttivo su una superficie di 1500 metri quadri per coltivare ortaggi a basso impatto ambientale; il Future Farming District di Zero con un impianto nel cuore del Parco dell’Oglio, in Lombardia in grado di produrre 1300 tonnellate l’anno di insalate ed erbe aromatiche.
È probabile che l’uniformità dei costi di installazione faciliti una diffusione più estesa del Vertical Farming, il quale sta già sperimentando una crescita anche nel contesto privato, con la realizzazione di sistemi più piccoli destinati all’uso domestico. Inoltre, si osserva un crescente coinvolgimento delle amministrazioni pubbliche, le quali stanno valutando l’opportunità di adottare l’agricoltura verticale come strumento per riconvertire edifici, industrie e capannoni dismessi o non utilizzati.
In Italia, poi, l’adozione dell’agricoltura verticale potrebbe estendersi alla coltivazione di piante che incontrano difficoltà nel prosperare a causa del clima del paese. Ciò consentirebbe la crescita di piante prive di sostanze dannose come il nichel o metalli pesanti.
Costi e benefici dell’agricoltura verticale
L’agricoltura verticale offre molti vantaggi rispetto alle tecniche di coltivazione tradizionali.
Il vantaggio principale è l’aumento della resa delle colture con una minore area unitaria di fabbisogno di terra. Ciò significa che possono produrre quantità significativamente maggiori di cibo rispetto a una superficie equivalente di terreno aperto. Un altro vantaggio è la capacità di coltivare una maggiore varietà di colture contemporaneamente perché non condividono gli stessi appezzamenti di terreno durante la crescita.
Inoltre, le colture sono sottoposte ad un controllo costante e preciso rispetto alle condizioni ambientali in cui crescono, come l’illuminazione, la temperatura e l’umidità, e ciò garantisce una produzione ottimale ed efficiente dal punto di vista delle risorse: l’agricoltura verticale utilizza meno acqua, terra e fertilizzanti rispetto alle tecniche di coltivazione tradizionali. Il fatto di essere posizionate al chiuso poi, le mette al riparo da eventi meteorologici estremi o imprevisti.
Pesticidi ed erbicidi non sono necessari proprio perché è un sistema fortemente controllato, in cui erbe e parassiti non possono fare il loro ingresso. I prodotti derivanti sono, quindi, da considerare biologici a tutti gli effetti.
A causa del limitato utilizzo e sfruttamento del suolo, l’agricoltura verticale è meno dannosa per piante e animali autoctoni, portando a un’ulteriore conservazione della flora e della fauna locali. Al contempo, le tecniche di Vertical Farming possono essere utilizzate per proteggere le specie vegetali in via di estinzione, che possono essere conservate e coltivate all’interno di edifici.
Le fattori verticali permettono di produrre cibo a km 0 anche dove non sarebbe possibile come in aree urbane dove la terra agricola è limitata e la produzione di vegetali al di fuori della loro stagionalità. Inoltre, possono essere posizionate vicino ai consumatori, riducendo la distanza e il tempo necessari per trasportare il cibo “farm to fork”.
Sostenibilità: l’impatto ambientale del Vertical Farming
Questi sono solo alcuni dei molti vantaggi dell’agricoltura verticale e il settore è in rapida evoluzione. Tuttavia, il Vertical Farming richiede anche una significativa quantità di tecnologia e una altrettanto significativa quantità di energia e risorse per mantenere le condizioni di crescita ottimali. Inoltre, il costo di avviamento e di gestione di un’azienda agricola verticale è ancora elevato e ne limita la diffusione su scala mondiale.
Un ostacolo attuale è connesso alla necessità di ridurre il consumo energetico nelle coltivazioni verticali. Questi sistemi richiedono una notevole quantità di energia, soprattutto per alimentare l’illuminazione a LED e altre tecnologie fondamentali per il monitoraggio e gli interventi necessari alla produzione e alla cura delle piante.
Al momento, la dipendenza energetica di tali impianti è principalmente legata a fonti fossili, un aspetto che richiede attenzione. Tuttavia, proiettando lo sguardo al futuro, una transizione verso un mix energetico più sostenibile può aprire la strada a una significativa riduzione della quantità di energia necessaria e delle emissioni di CO2 equivalenti, promuovendo così un approccio più ecologico nell’ambito delle richieste energetiche di queste strutture agricole verticali.
Sicurezza alimentare e agricoltura verticale
Per garantire la sicurezza alimentare globale e soddisfare le richieste di fronte all’aumento della popolazione, la produzione alimentare dovrebbe aumentare del 60% entro il 2050. D’altra parte, i prerequisiti naturali dell’agricoltura, vale a dire la terra arabile e l’acqua, si sono esauriti con la rapida urbanizzazione in tutto il mondo. L’attuale food system deve quindi trovare metodi alternativi per diventare al contempo più efficiente nel rispondere a esigenze crescenti e più sostenibile.
Al centro del concetto di agricoltura sostenibile c’è l’obiettivo di soddisfare il fabbisogno dell’umanità senza penalizzare le esigenze delle generazioni future. Intento a cui l’agricoltura verticale risponde utilizzando un quantitativo che può arrivare fino al 99% in meno di acqua, terra e fertilizzanti rispetto alle tecniche di coltivazione tradizionali. Inoltre, le tecnologie di coltivazione verticale possono essere progettate per recuperare e riciclare l’acqua e i nutrienti, riducendo la massa di rifiuti prodotta.
Un altro aspetto riguarda le emissioni di gas serra causate dal trasporto dalla fattoria alla tavola, poiché coltivare su più livelli in edifici, grattacieli o capannoni all’interno delle stesse città consente di accorciare la distanza che separa il luogo in cui viene effettivamente coltivato un prodotto e i consumatori finali che vivranno nelle aree urbane, avvicinandosi così all’obiettivo di filiera “chilometro 0”.
Per non parlare di una garanzia di resa del raccolto per ettaro che, in alcuni casi, può superare di dieci volte quella ottenibile con metodi tradizionali. E del fatto che l’agricoltura indoor può produrre colture tutto l’anno.
Tecnologie per l’agricoltura verticale
Mettere le tecnologie digitali a disposizione dell’agricoltura consente di ottenere risultati fondamentali nell’ottica della sostenibilità, come ad esempio calcolare con precisione di quanta acqua ha bisogno una pianta, evitando in questo modo di sprecare risorse, ma anche effettuare previsioni sui rischi che corrono le colture, ad esempio rispetto alle malattie, sapendo in anticipo quali specie di parassiti potrebbero attaccare le piante.
Nell’agricoltura verticale, sono diverse le tecnologie che vengono impiegate per creare un ambiente controllato e sostenibile per la coltivazione delle specie vegetali. Anzitutto, l’illuminazione artificiale deve fornire la giusta quantità e qualità di luce per la crescita delle piante. Parimenti, i sistemi di irrigazione sono progettati per essere efficienti e sostenibili, utilizzando tecnologie come l’irrigazione a goccia o che abilitano il riciclo dell’acqua.
I sistemi di supporto, come scaffali, rastrelliere e strutture di sostegno, sono utilizzati per sostenere le piante e garantire che ricevano la quantità di luce, aria e acqua necessarie.
Fondamentali anche le tecnologie di controllo ambientale, come la termoregolazione e la ventilazione, e i software di monitoraggio per raccogliere e analizzare i dati tali da ottenere una maggiore comprensione delle condizioni ottimali per la crescita e per identificare eventuali problemi o opportunità di miglioramento.
Colture adatte al Vertical Farming
A prestarsi alla coltivazione verticale sono diverse varietà vegetali. Tra le più indicate troviamo insalata e pomodori, per la rapidità di crescita e le rese elevate in rapporto allo spazio. Colture orticole, verdure a foglia, ortaggi, ma anche piante aromatiche (il basilico, per esempio) possono essere ideali, come pure funghi e germogli.
Le tecniche di coltivazione più diffuse sono idroponica e acquaponica. La prima è una tecnica fuori suolo in cui le radici delle piante crescono a contatto diretto con una soluzione di acqua, minerali e sostanze nutritive. La seconda integra la coltivazione di piante e l’allevamento di pesci in un ambiente sinergico in cui l’acqua proveniente dagli allevamenti di pesci viene utilizzata per irrigare e fertilizzare le coltivazioni, creando un ciclo chiuso in cui le piante purificano l’acqua, rendendola nuovamente adatta all’allevamento ittico.
Come funziona la coltivazione idroponica
Per coltivazione idroponica o idrocoltura utilizza un sistema di coltivazione fuori suolo in cui la terra è sostituita da un substrato inerte (argilla espansa, perlite, vermiculite, fibra di cocco, lana di roccia, zeolite, ecc.) per fornire supporto alle radici.
Le radici delle piante vengono irrorate mediante una soluzione nutritiva composta dall’acqua e dai composti (per lo più inorganici) necessari ad apportare tutti gli elementi indispensabili alla normale nutrizione minerale. Ciò può avvenire tramite alloggi a canaline nei quali scorre la soluzione, sistemi galleggianti o di irrigazione a goccia. Questo metodo non solo porta a un significativo risparmio d’acqua, ma promuove anche una crescita più rapida delle piante.
La tecnica di coltivazione idroponica offre la possibilità di gestire produzioni in modo controllato, garantendo standard qualitativi e igienico-sanitari elevati durante ogni periodo dell’anno. I benefici di questa metodologia abbracciano l’incremento delle rese per unità di superficie e una significativa riduzione del consumo d’acqua. Inoltre, si caratterizza per richiedere investimenti iniziali più contenuti.
L‘uso dell’aeroponica nel Vertical Farming
L’aeroponica è una forma di agricoltura indoor altamente innovativa che sta attirando sempre più l’attenzione degli agricoltori e degli investitori in tutto il mondo. Si tratta di un sistema di coltivazione al chiuso, in serra o all’interno di una grow box, dove le piante vengono coltivate senza l’impiego delle terra o di qualsiasi altro aggregato di sostegno, grazie a sistemi caratterizzati da una struttura portante, vasi a rete in cui vengono sistemate le piante, soluzioni nutritive a base di acqua e sostanze minerali fertilizzanti. Le pompe ad aria servono a nebulizzare la soluzione liquida, che – grazie all’azione dell’aria – può raggiungere le radici delle piante e nutrirle in profondità.
L’ambiente chiuso e isolato dall’esterno rende i vegetali coltivati meno soggetti alle aggressioni da parte di agenti infestanti e patogeni come funghi e malattie; dall’altro, le radici hanno un alto livello di ossigenazione e possono crescere velocemente con un quantitativo minimo di acqua e sali minerali, che in ogni caso vengono recuperati dal fondo della struttura e rimessi in circolo.
Monitorando costantemente i parametri ambientali (illuminazione, nutrimento, temperatura, umidità, pH e conducibilità) si riescono ad avere risultati migliori, senza dover impiegare insetticidi e antiparassitari.
Inoltre, l’assenza di terreno consente ai sistemi aeroponici di adottare un design verticale, che consente di risparmiare ulteriore energia poiché la gravità drena automaticamente il liquido in eccesso. Allo stesso tempo, occorre un investimento iniziale piuttosto importante e non tutte le colture sono idonee a questo tipo di tecnica.
Perché scegliere l’agricoltura verticale: vantaggi e svantaggi
Le aziende agricole tradizionali possono trarre una serie di vantaggi dall’adozione del Vertical Farming:
- Governance delle condizioni ambientali: l’agricoltura verticale permette un controllo preciso e costante di temperatura, umidità e luce, il che migliora qualità e quantità dei raccolti.
- Riduzione dei pesticidi: la coltivazione indoor abbatte la necessità di pesticidi e fungicidi che hanno un impatto economico (costo), ecologico (ambiente) ed etico (persone).
- Resilienza al climate change: il Vertical Farming non è soggetto alle condizioni climatiche avverse come siccità o tempeste, che possono danneggiare irreparabilmente i raccolti all’aperto.
- Minore dipendenza dalle stagioni: l’agricoltura verticale permette di coltivare piante tutto l’anno, indipendentemente dalle stagioni.
- Sostenibilità: il Vertical Farming utilizza meno acqua, terra ed energia rispetto all’agricoltura tradizionale, riduce le emissioni di gas serra e produce meno rifiuti.
Per concludere, se da una parte le serre verticali possono rispondere ad alcuni problemi ambientali, come lo spreco di acqua e di suolo, dall’altra ne creano di nuovi e non sono ad oggi potenzialmente capaci di rimpiazzare i metodi più tradizionali. Solo i risultati che arriveranno dai continui investimenti nella ricerca e i casi di applicazione concreta permetteranno di decretare se il vertical farming sia una strada perseguibile per innovare l’agricoltura e se i suoi benefici riescano a compensare i costi.
