Il vertical farming non è ancora adatto a tutte le colture. È difficile immaginare alberi di limone in un capannone ad Amsterdam, ma anche il pomodoro sembra lontano dal fare il salto dalla serra al container. Lattuga ed erbe aromatiche, invece, si adattano bene a questo modello. Ciò non toglie che nella regione spagnola di Murcia vengano ancora coltivate in pieno campo e da lì raggiungano gli scaffali dei Paesi europei più a nord. Quale delle due soluzioni - la coltivazione protetta nei Paesi Bassi o quella in pieno campo in Spagna - è più sostenibile? Ce lo siamo chiesti analizzando alcuni studi sulle emissioni di anidride carbonica (CO₂).
Il vertical farming, la coltivazione di colture in strati sovrapposti all'interno di un ambiente controllato, offre una serie di vantaggi rispetto alla produzione in pieno campo. Consuma meno acqua grazie a sistemi chiusi di ricircolo, richiede molto meno suolo e può essere realizzato ovunque: nelle città, nei deserti o nei climi freddi, vicino al consumatore. Poiché l'ambiente di coltivazione è completamente climatizzato, le condizioni meteorologiche non incidono più sulla produzione, garantendo così una resa stabile durante tutto l'anno. L'ambiente chiuso elimina inoltre in gran parte la necessità di ricorrere a prodotti fitosanitari e consente di ottenere un prodotto più pulito. Grazie alle condizioni di coltivazione ottimizzate, anche le rese per metro quadrato e il numero di cicli di raccolta all'anno risultano più elevati.
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Il vertical farming non è però una soluzione miracolosa. Il consumo energetico rappresenta il suo punto debole principale: l'illuminazione artificiale e il controllo climatico richiedono enormi quantità di elettricità. A ciò si aggiungono gli elevati costi di investimento e il fatto che, allo stato attuale, il metodo è adatto solo a ortaggi a foglia, erbe aromatiche e piccoli frutti.
La nostra analisi si concentra sulla coltivazione della lattuga. Gli studi consultati sugli effetti ambientali riportano quasi sempre l'acronimo LCA nel titolo. La Life Cycle Assessment (in italiano analisi del ciclo di vita) è un metodo per valutare l'impatto ambientale di un prodotto lungo l'intero ciclo vitale, dalla coltivazione al consumo, e spesso anche prima (input agricoli) e dopo (gestione dei rifiuti).
CO₂ equivalente
Gli effetti ambientali sono molteplici. Nella produzione e distribuzione di prodotti ortofrutticoli possono verificarsi, in misura variabile, impatti riconducibili all'inquinamento e all'esaurimento di acqua, suolo e ambiente circostante: dall'uso eccessivo di acqua in zone aride, all'impiego di fertilizzanti o fitosanitari, fino all'inquinamento da plastica. In questo articolo si confrontano la coltivazione protetta e quella in pieno campo in termini di CO₂ equivalente (CO₂-eq), un'unità che permette di misurare l'impatto climatico di diversi gas serra - non solo l'anidride carbonica, ma anche il metano, il protossido di azoto e altri gas - su una scala comune. Le emissioni di gas serra contribuiscono al riscaldamento globale.
Per venire subito al punto: secondo alcuni degli studi consultati, il CO₂-eq relativo alla coltivazione, allo stoccaggio, al trasporto e all'utilizzo in un ristorante olandese di lattuga proveniente da una vertical farm ad Amsterdam può essere paragonabile a quello della lattuga raccolta in un campo a Murcia. "È logico", potrebbe essere la prima reazione, "perché si risparmia un viaggio in camion di oltre 2.000 km". La realtà, però, è più complessa.
Chilometri di trasporto
Il trasporto dalla Spagna ai Paesi Bassi rappresenta solo una parte dell'impronta ecologica complessiva. Secondo diversi studi, il trasporto incide per meno della metà sull'impronta di carbonio totale, dalla coltivazione allo scaffale del negozio. Ipotizzando un consumo medio di gasolio di 40 litri per 100 km per un camion refrigerato da 15 tonnellate che trasporta lattuga da Murcia ad Amsterdam su una distanza di 2.100 km, e un fattore di emissione di CO₂-eq pari a 3,468 per litro di carburante, sulla base dei dati olandesi sui fattori di emissione, le emissioni legate al trasporto ammontano a 0,20 kg di CO₂-eq per ogni chilogrammo di lattuga. Attualmente il trasporto su gomma dalla Spagna avviene ancora con motori a combustione interna, ma se l'elettrificazione dovesse progredire in questo settore, le emissioni di CO₂ legate ai trasporti potrebbero diminuire in modo sostanziale.
Diversi studi stimano le emissioni di CO₂-eq per kg di prodotto per la coltivazione in pieno campo della lattuga in Spagna intorno a 0,20-0,25 kg. Queste emissioni derivano principalmente dalla produzione e dall'applicazione di fertilizzanti, fitosanitari e dall'irrigazione. Sommando coltivazione e trasporto verso i Paesi Bassi, si ottiene circa 0,45 kg di CO₂-eq per kg di lattuga. Casey et al. (2022) riporta un'emissione di 0,68 kg di CO₂-eq fino al centro di distribuzione nel Regno Unito, che, ricalcolata per un centro di distribuzione olandese, corrisponde a 0,58 kg di CO₂-eq. In questo studio è incluso anche il packaging.
Per la stessa coltivazione di lattuga in una vertical farm, alimentata dalla rete elettrica (nello studio di Casey et al. si tratta della rete britannica, con un mix di gas, nucleare e fonti rinnovabili), le emissioni sono addirittura 15 volte superiori: 8,9 kg di CO₂-eq per kg di lattuga. Lo studio ipotizza un consumo elettrico di 15 kWh per kg di prodotto (illuminazione, controllo climatico, irrigazione) e una coltivazione in prossimità del luogo di consumo (senza chilometri di trasporto).
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Coltivazione in pieno campo di lattuga iceberg a Murcia
Pieno campo, serra o vertical farm
Uno studio di Blom et al. (2022) utilizza dati analoghi. Si tratta di un confronto tra la coltivazione in pieno campo, la coltivazione in serra su suolo, l'idroponica in serra e la coltivazione in vertical farm, tutte localizzate in territorio olandese, includendo le fasi a monte e di fine vita del "ciclo di vita dell'azienda agricola", come i materiali e il trasporto per la costruzione di un capannone agricolo, una serra o una vertical farm, nonché le fasi a monte, operative, a valle e di fine vita del "ciclo di vita della coltura": dagli input agricoli al trasporto verso la destinazione finale. Il packaging non è incluso.
Lo studio di Blom et al. calcola le emissioni durante la sola fase di coltivazione in 0,36 kg di CO₂-eq per kg di lattuga (un valore leggermente superiore alla media di 0,25 kg di CO₂-eq per la coltivazione spagnola). Considerando l'intero percorso (inclusi il ciclo di vita dell'azienda agricola e la distribuzione interna olandese), si arriva a 0,49 kg di CO₂-eq. La coltivazione in serra su suolo raggiunge 1,21 kg, l'idroponica in serra 1,45 kg, mentre la coltivazione in vertical farm - anche qui con 15 kWh per kg di prodotto e alimentazione dalla rete, come in Casey et al. - arriva a 8,18 kg di CO₂-eq per kg di lattuga.
In entrambi gli studi l'ordine di grandezza è quindi simile: le emissioni della coltivazione in vertical farm sono di gran lunga superiori a quelle della lattuga coltivata in pieno campo (o in serra), indipendentemente dal fatto che la produzione avvenga nei Paesi Bassi o in Spagna.
Il consumo elettrico come principale fattore critico
In ciascuno dei metodi di coltivazione analizzati, la quota maggiore delle emissioni è attribuibile agli input agricoli e al consumo di carburante ed elettricità durante la fase produttiva. Per il vertical farming ciò significa che vi è un ampio margine di miglioramento se si ricorre a fonti rinnovabili per il controllo climatico e il fabbisogno energetico. Blom et al. hanno esaminato i risultati del vertical farming alimentato da pannelli solari e da una pompa di calore geotermica. In questo scenario, la coltivazione in serra su suolo produce circa 0,60 kg di CO₂-eq per kg di lattuga, l'idroponica in serra circa 0,75 kg e la coltivazione in vertical farm circa 2,40 kg. Si tratta di una differenza significativa: in questo scenario la coltivazione in serra si avvicinerebbe o raggiungerebbe il livello di sostenibilità della lattuga importata da Murcia, mentre il vertical farming resterebbe ancora indietro.
Casey et al., tuttavia, hanno analizzato per il vertical farming anche l'energia eolica come fonte alternativa. Lo studio indica un valore di 1,33 kg di CO₂-eq per kg di lattuga quando l'energia è fornita da una batteria da 85 kWh ricaricata da pannelli solari (off-grid). Nonostante le differenze numeriche rispetto allo studio di Blom et al., la tendenza è chiara: la fonte energetica è un fattore determinante. Se è l'energia eolica a ricaricare la batteria, la CO₂ equivalente scende addirittura a 0,56 kg di CO₂-eq per kg di lattuga, secondo Casey et al.
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Queste emissioni, così come quelle derivanti dalla coltivazione in serra alimentata da energie rinnovabili, sono paragonabili a quelle associate alla coltivazione all'aperto in Spagna e al trasporto verso i Paesi Bassi. Inoltre, si prevede che i rapidi progressi nella tecnologia fotovoltaica, uniti al riutilizzo circolare dei materiali a fine vita, consentiranno di ridurre ulteriormente queste emissioni nel tempo, fino a raggiungere i livelli associati ai sistemi alimentati dall'energia eolica.
Un mix energetico sempre più pulito
Diversi studi indicano quindi che la lattuga proveniente da una vertical farm ha un'impronta di carbonio maggiore rispetto a quella importata dalla Spagna. Tuttavia, se il vertical farming ricorre alle fonti rinnovabili appropriate, potrebbe avvicinarsi ai livelli di emissione di gas serra della coltivazione tradizionale. Non solo per le preoccupazioni legate al clima, ma anche a causa della guerra in Ucraina e della situazione in Iran, il mix elettrico delle reti europee si sta spostando progressivamente verso una quota maggiore di fonti rinnovabili. Se nel 2022 (anno degli studi citati) gas naturale e carbone coprivano insieme il 60% del fabbisogno energetico olandese, nel 2024 questa quota era scesa al 48%, a vantaggio di eolico e solare, come emerge dai dati del Centraal Bureau voor de Statistiek (Istituto centrale di statistica olandese). "Nel 2030 il 70% di tutta l'elettricità dovrà essere prodotta da fonti sostenibili", afferma il Nationaal Energie Dashboard.
Non conta solo la fonte energetica, ma anche l'efficienza energetica: quanto più efficienti sono l'illuminazione e il controllo climatico, e quanto più alta è la resa per metro quadrato, tanto più sostenibile risulta il metodo di coltivazione. Non va però dimenticato che l'efficienza energetica varia da un sito all'altro: una vertical farm in un Paese con clima estremo consumerà più energia rispetto a un impianto in un clima temperato.
Ulteriori vantaggi da considerare
Il vertical farming offre un ulteriore vantaggio in termini di impronta di carbonio: una riduzione degli sprechi alimentari. Nella coltivazione all'aperto, le condizioni meteorologiche avverse possono danneggiare i raccolti. L'impronta di carbonio di un cespo di lattuga che finisce per essere utilizzato come mangime per animali rimane comunque considerevole. Poiché le vertical farms sono solitamente situate vicino ai consumatori, vi è anche un minore bisogno di celle refrigerate, e la lattuga arriva più fresca e si conserva più a lungo, riducendo gli sprechi nei negozi e nelle famiglie. Questo è importante, poiché ogni cespo di lattuga scartato senza essere consumato rappresenta emissioni generate inutilmente. Alcuni studi, quindi, utilizzano come unità di misura il chilogrammo effettivamente consumato, piuttosto che quello prodotto.
Vi sono anche altri vantaggi ambientali. Il vertical farming elimina la necessità di prodotti fitosanitari, riducendo l'inquinamento chimico di suolo, acqua e aria. Consuma inoltre significativamente meno acqua rispetto alla coltivazione convenzionale in pieno campo: lo studio di Casey et al. indica 1,6 litri d'acqua per kg di lattuga, contro i 58,2 litri della coltivazione in pieno campo a Murcia.
È tuttavia importante considerare anche l'impatto sulla scarsità idrica, un concetto che va oltre la semplice misurazione del volume d'acqua e tiene conto della relativa disponibilità della risorsa nella regione in cui viene consumata. Quando si introduce questo fattore, il quadro si fa più sfumato: Casey et al. hanno calcolato un impatto sulla scarsità idrica di 111 m³ per il vertical farming alimentato da pannelli solari, 18 m³ con energia eolica e 13 m³ per la coltivazione in pieno campo in Spagna. Poiché la maggior parte dei pannelli solari viene prodotta in Cina, spesso in regioni in cui l'acqua è relativamente scarsa, e poiché per la pulizia dei semiconduttori di silicio durante la produzione sono necessarie grandi quantità di acqua ultrapura, gli impianti a energia solare ottengono un punteggio relativamente basso in questo indice. Lo studio sottolinea che i calcoli relativi all'impatto della scarsità idrica non sono ancora del tutto affidabili, ma la tendenza generale appare chiara.
Il vertical farming richiede infine molto meno suolo rispetto alla coltivazione tradizionale in pieno campo. Se i terreni così liberati venissero destinati alla riforestazione, la conversione contribuirebbe al sequestro del carbonio, il processo attraverso cui le foreste assorbono e immagazzinano CO₂ atmosferica, limitando i cambiamenti climatici. Tuttavia, secondo Blom et al. (2022), questo impatto non è particolarmente rilevante: solo 0,09 kg di CO₂-eq per kg di lattuga, nell'ipotesi in cui il campo coltivato a lattuga venga trasformato in bosco.
Concludiamo come abbiamo iniziato, osservando che il vertical farming sembra ancora adatto esclusivamente alla coltivazione di ortaggi a foglia, erbe aromatiche, microgreens e alcune altre colture di dimensioni contenute. Un ulteriore limite di questo metodo è la redditività: sono idonee solo le colture a crescita rapida, con un elevato valore di mercato e un basso fabbisogno energetico per chilogrammo di prodotto.
