La sostenibilità dei cicli produttivi agricoli è la grande sfida che oggi le aziende agricole affrontano per garantire la sicurezza alimentare in uno scenario caratterizzato da:
- popolazione mondiale in continua crescita e diminuzione delle terre coltivabili;
- scarsità di acqua;
- continui rincari degli input agricoli, fertilizzanti in primis;
- maggiore vulnerabilità del sistema produttivo ai cambiamenti climatici.
Nell’ambito del progetto Intesa “Innovazione nelle tecnologie a sostegno dello sviluppo sostenibile dell’agroindustria”, cofinanziato da Fers nel programma di cooperazione transfrontaliera Eni Italia-Tunisia 2014-2020, è stata condotta una valutazione della sostenibilità della coltivazione del pomodoro da mensa in coltura protetta con l’innovativo sistema Agriponic – unione tra Nft e aeroponica (vd. CP 03-23) – attraverso la Life cycle assesment (Lca).
Questa analisi, standardizzata secondo la norma Iso 14040, è stata svolta prendendo in considerazione l’intero ciclo di produzione del pomodoro in serra – dall’acquisto delle piantine fino alla raccolta dei pomodori – tenendo conto degli input, degli output dell’intero processo produttivo e valutando i potenziali impatti ambientali.
Impatti ambientali del pomodoro da mensa
Il pomodoro è una delle colture più importanti su scala globale, con una superficie coltivata di circa 5,16 milioni di ettari e una produzione stimata in 189,1 milioni di tonnellate (Faostat, 2021).
Tra le varie tipologie di pomodoro, quello da mensa in coltura protetta, è un comparto molto importante per l’agricoltura siciliana, infatti, la Sicilia rappresenta il secondo polo orticolo europeo, con ben 9.000 ha di serre.
Gli impatti ambientali associati alla coltivazione del pomodoro da mensa derivano da varie componenti, tra cui:
- infrastrutture (serre, sistemi di irrigazione, attrezzature)
- processi produttivi (produzione delle piantine, coltivazione su suolo o in idroponica, sistema di fertirrigazione a ciclo aperto o ciclo chiuso)
- mezzi tecnici di produzione (agrofarmaci, fertilizzanti, acqua e substrati di coltivazione)
- consumi energetici (sistemi di condizionamento termico, illuminazione, automazione, irrigazione)
- gestione dei rifiuti (sacchi per il contenimento dei substrati, contenitori plastici di fitofarmaci e fertilizzanti, fili e clips plastiche per il sostegno delle piante, film plastici di copertura).
Nella valutazione degli impatti ambientali gioca un ruolo fondamentale la capacità produttiva del pomodoro in coltura protetta. Nella Lca, infatti, l’impronta ambientale viene rapportata all’unità di prodotto, pari a una tonnellata di pomodori raccolti.
L’impianto Agriponic
L’impianto pilota con l’innovativo sistema di coltivazione a ciclo chiuso Agriponic, che combina l’aeroponica e il nutrient film techinique (Nft), è stato realizzato all’interno di una serra fredda in ferro-plastica, presso l’azienda Moncada sita in provincia di Ragusa (Sicilia).
Per testare il sistema Agriponic è stata realizzata una coltivazione di pomodoro ciliegino (cv. Durillo). Con questo sistema le piante sono state allevate con una densità di impianto di 1,42 piante/mq, su canalette chiuse al cui interno si sviluppa l’apparato radicale, in parte sospeso in aria e in parte disteso sul fondo.
La soluzione nutritiva viene distribuita a intervalli prestabiliti – ogni 15 minuti durante le ore di luce e due intervalli durante le ore di buio – tramite un sistema di nebulizzazione e viene assorbita dalle radici in parte durante l’irrorazione (aeroponica) e in parte attraverso il film che viene a crearsi sul fondo della canaletta (Nft).
La soluzione nutritiva in eccesso defluisce lungo le canalette di coltivazione e viene raccolta in un serbatoio per essere riutilizzata nel sistema a ciclo chiuso, previa filtrazione, sanificazione e integrazione con nuova soluzione nutritiva (fig. 1).
Il ciclo di produzione si è protratto per 190 giorni, dal trapianto avvenuto il 28 dicembre 2021 alla dismissione avvenuta il 31 luglio 2022. Durante questo periodo la coltura è stata gestita secondo le ordinarie tecniche agronomiche applicate in azienda. Inoltre, all’interno della serra è stato posizionato un sistema di riscaldamento ad aria mobile, alimentato a gasolio, che entrava in azione non appena la temperatura rilevata dagli appositi sensori risultava inferiore ai 4 °C.
La valutazione della sostenibilità: Life cycle assessment
La valutazione del ciclo di vita dei pomodorini coltivati con il sistema Agriponic ha preso in considerazione gli input e gli output delle principali fasi della produzione in serra (fig. 2):
1) Trapianto delle piante (input - piantine, fili e clips di materiale plastico per il tutoraggio; output: contenitori alveolari di polistirolo e loro smaltimento),
2) Crescita delle piante (input – acqua, fertilizzanti, fitofarmaci, energia elettrica; output: contenitori in materiale plastico di fertilizzanti e agrofarmaci, nonché relativo smaltimento),
3) Gestione climatica dell’ambiente protetto (input – rete ombreggiante e gasolio per riscaldamento; output: anidride carbonica emessa dalla combustione del gasolio);
4) Raccolta dei pomodori (output: kg di pomodoro prodotti per pianta);
5) Dismissione della coltura (output: fili e clips di materiale plastico e relativo smaltimento). I dati raccolti sono stati elaborati mediante il software SimaPro 9.3.03 per quantificare gli impatti ambientali del ciclo di produzione del pomodoro, prendendo in considerazione le principali categorie di impatto, tra cui: potenziale di riscaldamento globale (kg CO2 eq emessi), potenziale di riduzione dello strato di ozono (kg CFC-11eq), potenziale di ossidazione fotochimica (kg C2H4 eq), potenziale di acidificazione (kg SO2 eq) e potenziale di eutrofizzazione (kg SO2 eq). Infine, per ciascuna categoria di impatto i valori del sistema Agriponic sono stati normalizzati ai valori standard europei.
Punti di forza e di debolezza
Dall’analisi condotta sul ciclo di produzione del pomodoro allevato con sistema Agriponic emerge che la fase di crescita delle piante e la gestione climatica dell’ambiente protetto sono le più impattanti in relazione a tutte le categorie di impatto considerate (fig. 3).
Queste due fasi contribuiscono in modo significativo all’impronta ambientale complessiva per via dell’uso di fertilizzanti, agrofarmaci ed energia elettrica utilizzata dal sistema di irrigazione nella fase di crescita delle piante e per via dell’utilizzo di gasolio per il riscaldamento della serra.
Di converso, l’impatto delle altre fasi del processo di produzione non è significativo. Nonostante la crescita delle piante rappresenti la fase più impattante dal punto di vista ambientale, è bene ricordare che il sistema Agriponic offre numerosi vantaggi, incluso l’utilizzo di minori quantità d’acqua (66,8 litri per kg di pomodorini raccolti) rispetto ad altri sistemi.
Il ciclo chiuso del sistema Agriponic, infatti, consente il riutilizzo della soluzione nutritiva e la tesaurizzazione delle risorse idriche. Aspetti, quest’ultimi, particolarmente rilevanti alla luce dei prolungati periodi siccitosi, conseguenti al cambiamento climatico, che interessano e interesseranno sempre più soprattutto le aree dell’Europa meridionale. Il sistema, inoltre, consente un preciso controllo degli input nutritivi immessi nel sistema e regolati in base alle esigenze specifiche delle colture, riducendo gli sprechi e gli impatti negativi associati al loro utilizzo.
Infine, come gli altri sistemi di coltivazione in fuori suolo, l’Agriponic consente di superare il problema della stanchezza del terreno e dell’inquinamento della falda acquifera per percolazione profonda, oltre a limitare il ricorso agli agrofarmaci annullando le avversità fitosanitarie legate al suolo. Più in particolare, essendo un sistema in fuori suolo senza l’utilizzo di substrati, elimina completamente il problema dello smaltimento dei sacchi in cui i substrati sono contenuti.
Prospettive future per implementare la sostenibilità
L’obiettivo di migliorare la sostenibilità ambientale della produzione di pomodoro in coltura protetta mediante il sistema Agriponic è stato centranto concentrandosi sulla conservazione dell’acqua, minimizzando gli sprechi, migliorando l’efficienza energetica e riducendo la presenza di agenti patogeni e parassiti garantendo, allo stesso tempo, un prodotto che soddisfi standard di alta qualità. Tuttavia, restano ampi margini di miglioramento quali, per esempio, il ricorso a fonti di energia rinnovabile per alimentare il sistema di fertirrigazione e il sistema di riscaldamento e la riduzione dell’impiego di materiali plastici sostituendoli con quelli biodegradabili.
In particolare, l’uso di fili e clips compostabili per il tutoraggio delle piante di pomodoro potrebbe risolvere il problema dello smaltimento delle biomasse. Quest’ultime, infatti, una volta prive di residui di materiale plastico, potrebbero entrare in cicli virtuosi di produzione di compost e/o di energia per i fabbisogni aziendali. Tuttavia, restano aperte questioni legate al maggiore costo di tali materiali e alla verifica della tenuta delle bioplastiche negli ambienti mediterranei per l’intero ciclo colturale del pomodoro.
