Peperoni freschi, lattuga croccante e pomodori succosi: i consumatori tedeschi danno per scontata la fornitura di questi prodotti. Gli scaffali dei supermercati ne sono pieni. Ma la maggior parte di queste verdure viene da molto lontano. Secondo l'Ufficio federale tedesco di statistica, lo scorso anno un quarto di tutte le importazioni di frutta e verdura è arrivato dalla Spagna, mentre per peperoni e lattuga la percentuale ha raggiunto il 50%. In totale, la Germania ha importato dalla penisola iberica circa 1,6 milioni di tonnellate di frutta e 1,3 milioni di tonnellate di verdura, che significa migliaia di viaggi in camion. Inoltre, la maggior parte della frutta e verdura viene coltivata in Andalusia, una regione decisamente arida e dove la carenza d'acqua e i problemi ambientali ad essa associati si sono recentemente aggravati.
Portare le serre al consumatore
Alla luce di questa situazione, in futuro la cosa più sensata sarebbe coltivare ancora più frutta e verdura in Germania, possibilmente vicino ai consumatori che abitano nelle città. Una soluzione potrebbero essere delle serre di piccole dimensioni, efficienti dal punto di vista energetico e a risparmio idrico che consentano la raccolta tutto l’anno.
"Invece di trasportare migliaia di tonnellate di frutta e verdura lungo le autostrade, vogliamo portare le serre vicino ai consumatori", afferma Michael Stelter, vicedirettore dell'Istituto Fraunhofer per le tecnologie e i sistemi ceramici IKTS di Dresda. "Il nostro obiettivo è quello di collaborare con aziende di medie dimensioni per creare delle strutture serricole di piccole dimensioni in numerose località della Germania: stiamo parlando di agricoltura indoor". Queste serre compatte ed efficienti potrebbero essere installate, ad esempio, sui tetti delle case o su piccoli spazi aperti e, per risparmiare spazio, potrebbero anche essere disposte su più piani. Gli esperti la chiamano "coltivazione protetta" o "agricoltura in ambiente controllato" (CEA).
Tutta la tecnologia da un unico fornitore
Tramite un unico fornitore, l'istituto fornisce tutta la tecnologia necessaria per una cura perfetta delle piante: riciclo dell’acqua di irrigazione e dei nutrienti, gestione del calore e dell'umidità, illuminazione e tecnologia dei sensori. "Negli ultimi anni, nel nostro istituto abbiamo sviluppato molti dei componenti necessari a questo scopo. Inoltre, disponiamo delle conoscenze di altri progetti nel campo della tecnologia energetica e ambientale, per integrare le diverse tecnologie in un sistema automatizzato e completamente digitalizzato", dice Michael Stelter. In questo modo l'istituto vuole consentire soprattutto alle piccole e medie imprese di entrare in questo segmento di mercato, o aiutare le aziende già attive in questo settore ad ampliare la loro rete. Anche le aziende agricole indoor esistenti possono usufruire di questo supporto per operare con maggiore successo sul piano economico, attraverso il miglioramento dell’efficienza.
Le tecnologie IKTS consentono di progettare serre molto più piccole rispetto alle grandi strutture esistenti in Spagna o nei Paesi Bassi. Il valore aggiunto è una tecnologia molto compatta che può essere ospitata in uno spazio ridotto. A cominciare dal riscaldamento. Il team IKTS si affida alle zeoliti, ceramiche speciali che catturano e rilasciano l'umidità atmosferica, generano incidentalmente calore o lo assorbono dall'ambiente. Poiché le zeoliti rilasciano l'acqua immagazzinata attraverso l’evaporazione, assorbono calore e se successivamente assorbono nuovamente l'umidità, rilasciano nuovamente calore. Il trucco sta nel dirigere il flusso d'aria alle piante in modo che l'evaporazione e l'assorbimento dell'acqua siano perfettamente controllati. Ciò consente di immagazzinare il calore in eccesso durante il giorno e rilasciarlo durante le notti fredde.
Illuminazione perfetta e dosaggio dei nutrienti
Nelle strutture di vertical farming indoor, durante le lunghe giornate invernali è necessaria anche un'illuminazione aggiuntiva. "Disponiamo di un'adeguata tecnologia LED e di illuminazione ad alta efficienza energetica", afferma Nico Domurath, responsabile del progetto IKTS. "Possiamo adattare l’illuminazione alle esigenze delle piante, ad esempio fornendo più fotoni quando hanno bisogno di più energia per la fotosintesi. Inoltre, possiamo confezionare i LED in modo tale che possano resistere per molto tempo alle condizioni calde e umide della serra".
Uno dei principali vantaggi dell’agricoltura indoor è che l’acqua e i nutrienti possono essere riciclati. Nell'irrigazione in pieno campo si perde molta acqua per evaporazione, cosa che non accade nei sistemi chiusi. Inoltre, le piante vengono nutrite con una soluzione speciale e quella in eccesso viene raccolta e trattata tramite membrane ceramiche. I sensori controllano il contenuto nutritivo residuo al suo interno. Ciò significa che è necessario aggiungere solo piccole quantità di nuovi nutrienti prima che la soluzione venga restituita alle piante.
Utilizzo della biomassa e del calore di scarto della regione
La coltivazione di frutta e verdura in piccole strutture indoor in loco presenta anche il vantaggio che, come nutriente, può essere utilizzata la biomassa prodotta nella regione. Presso il Fraunhofer IKTS, ad esempio, sono state sviluppate delle tecnologie per trasformare i residui di fermentazione degli impianti di biogas in nutrienti vegetali di alta qualità. La regionalità ha anche un altro vantaggio: gli impianti possono essere costruiti proprio dove si creano le sinergie, ad esempio vicino ad aziende commerciali che producono molto calore di scarto. Ciò consentirebbe di soddisfare il fabbisogno di calore in inverno, nel rispetto dell’ambiente. Nelle città, le opzioni potrebbero essere i grandi data center e le server farm che generano molto calore.
Il team di Nico Domurath sta attualmente dimostrando come tutta la tecnologia possa essere ospitata in un piccolo spazio, utilizzando diversi sistemi di coltivazione indoor su piccola scala. "Possiamo facilmente ampliarli, in base alle esigenze degli operatori interessati", afferma Domurath. "Offriamo anche un'analisi completa dei costi e del ciclo di vita. Individuiamo quale luogo è più adatto e quali tecnologie possono avere ricadute molto positive", aggiunge Michael Stelter. "In questo modo vogliamo gettare le basi affinché l'agricoltura indoor venga ampiamente utilizzata in Germania".
Per maggiori informazioni: www.ikts.fraunhofer.de