Esplorare gli ambienti di coltivazione sotterranei: una guida completa

Man mano che la popolazione globale continua a espandersi e i cambiamenti climatici si intensificano, la necessità di metodi di produzione alimentare sostenibili ed efficienti diventa sempre più critica. L'agricoltura tradizionale deve affrontare numerose sfide, tra cui la scarsità di terra, la carenza d'acqua, il degrado del suolo e la vulnerabilità agli eventi meteorologici estremi. In risposta, stanno emergendo approcci innovativi, uno dei più interessanti è rappresentato dagli ambienti di coltivazione sotterranei.

Questa guida completa esplora il potenziale degli spazi sotterranei per scopi agricoli, esaminando i vantaggi, le sfide, le tecnologie e le applicazioni globali di questo campo in evoluzione. Approfondiremo i vari tipi di ambienti di coltivazione sotterranei, le tecnologie chiave che li abilitano e l'impatto potenziale che possono avere sulla sicurezza alimentare e sulla sostenibilità ambientale.

Cosa sono gli ambienti di coltivazione sotterranei?

Gli ambienti di coltivazione sotterranei, noti anche come agricoltura sotterranea, comportano la coltivazione di colture in spazi chiusi o semi-chiusi situati sotto la superficie terrestre. Questi ambienti possono variare da miniere e grotte riadattate a strutture sotterranee costruite appositamente. La caratteristica fondamentale è che offrono un ambiente controllato e protetto, al riparo dalle condizioni meteorologiche esterne, dai parassiti e dagli inquinanti.

A differenza dell'agricoltura tradizionale, la coltivazione sotterranea si basa fortemente sulle tecnologie dell'agricoltura in ambiente controllato (CEA). Ciò include il controllo preciso della temperatura, dell'umidità, dell'illuminazione e dell'apporto di nutrienti. Manipolando questi fattori, i coltivatori possono ottimizzare la crescita delle piante, aumentare le rese e ridurre il consumo di risorse.

Vantaggi degli ambienti di coltivazione sotterranei

La coltivazione sotterranea offre una moltitudine di potenziali vantaggi rispetto all'agricoltura tradizionale:

• Produzione tutto l'anno: gli ambienti sotterranei sono isolati dalle variazioni stagionali, consentendo la produzione continua di colture indipendentemente dal clima. Ciò è particolarmente utile nelle regioni con inverni rigidi o eventi meteorologici estremi.
• Riduzione del consumo di acqua: i sistemi a circuito chiuso nelle aziende agricole sotterranee possono ridurre significativamente il consumo di acqua. L'acqua viene riciclata e riutilizzata, riducendo al minimo gli sprechi e preservando questa preziosa risorsa. Esempi includono l'idroponica e l'aeroponica che utilizzano significativamente meno acqua rispetto all'agricoltura tradizionale basata sul suolo.
• Eliminazione di pesticidi ed erbicidi: L'ambiente controllato riduce il rischio di infestazioni di parassiti e crescita di erbe infestanti, eliminando la necessità di pesticidi ed erbicidi dannosi. Ciò si traduce in prodotti alimentari più sani e sicuri.
• Conservazione del territorio: La coltivazione sotterranea utilizza spazi che sono spesso inadatti ad altri scopi, come miniere abbandonate o scantinati urbani. Ciò libera prezioso terreno di superficie per altri usi, come l'edilizia abitativa o la conservazione.
• Riduzione dei costi di trasporto: Le aziende agricole sotterranee possono essere situate vicino ai centri urbani, riducendo le distanze di trasporto e i relativi costi ed emissioni. Ciò migliora la sicurezza alimentare e riduce l'impronta di carbonio della catena di approvvigionamento alimentare. Immagina una fattoria sotterranea sotto una città densamente popolata come Tokyo o Londra.
• Adattamento ai cambiamenti climatici: Gli ambienti sotterranei offrono un cuscinetto contro gli impatti dei cambiamenti climatici, come eventi meteorologici estremi, siccità e fluttuazioni di temperatura. Questo li rende un'opzione resiliente per garantire la sicurezza alimentare in un mondo che cambia.
• Maggiore sicurezza alimentare: Fornendo una fonte di cibo affidabile e controllata, la coltivazione sotterranea può contribuire a una maggiore sicurezza alimentare, soprattutto nelle regioni con terreni agricoli limitati o condizioni ambientali difficili.

Sfide degli ambienti di coltivazione sotterranei

Sebbene la coltivazione sotterranea offra numerosi vantaggi, presenta anche diverse sfide:

• Elevato investimento iniziale: La creazione di un'azienda agricola sotterranea richiede un investimento iniziale significativo in infrastrutture, attrezzature e tecnologia. Questo può essere una barriera all'ingresso per i piccoli agricoltori o gli imprenditori. Il rinnovamento di una miniera esistente o la costruzione di una nuova struttura sotterranea comportano costi sostanziali.
• Consumo di energia: La coltivazione sotterranea si basa fortemente sull'illuminazione artificiale e sui sistemi di controllo del clima, che possono consumare una quantità significativa di energia. L'uso di fonti di energia rinnovabile, come l'energia solare o geotermica, è fondamentale per ridurre al minimo l'impatto ambientale.
• Competenza tecnica: La gestione di un'azienda agricola sotterranea richiede conoscenze e competenze specialistiche in aree quali l'agricoltura in ambiente controllato, l'idroponica e l'illuminazione a LED. Una forza lavoro qualificata è essenziale per il successo dell'operazione.
• Ventilazione e qualità dell'aria: Mantenere un'adeguata ventilazione e qualità dell'aria è fondamentale per la salute delle piante e la sicurezza umana negli ambienti sotterranei. Sono necessari sistemi di ventilazione adeguati per rimuovere l'umidità in eccesso, l'anidride carbonica e altri inquinanti.
• Accessibilità e logistica: L'accesso e la gestione delle strutture sotterranee possono essere impegnativi, soprattutto in luoghi remoti o in profondità nel sottosuolo. Sono necessari sistemi logistici e di trasporto efficienti per spostare colture e forniture dentro e fuori l'azienda agricola.
• Impatto psicologico: Lavorare in un ambiente chiuso e artificiale può avere effetti psicologici sui lavoratori. Fornire simulazioni di luce naturale e incorporare elementi di design biofilico può aiutare a mitigare questi effetti.

Tecnologie chiave per la coltivazione sotterranea

Diverse tecnologie chiave sono essenziali per il successo delle operazioni degli ambienti di coltivazione sotterranei:

• Illuminazione a LED: I diodi a emissione di luce (LED) sono la principale fonte di luce nelle aziende agricole sotterranee. I LED sono efficienti dal punto di vista energetico, hanno una lunga durata e possono essere personalizzati per fornire lo spettro di luce specifico necessario per la crescita ottimale delle piante. La ricerca continua per ottimizzare le ricette LED per diverse colture.
• Idroponica e Aeroponica: Queste tecniche di coltivazione fuori suolo sono ampiamente utilizzate nella coltivazione sotterranea. L'idroponica prevede la coltivazione di piante in soluzioni acquose ricche di sostanze nutritive, mentre l'aeroponica prevede la sospensione delle radici delle piante nell'aria e la spruzzatura con soluzioni nutritive. Entrambi i metodi riducono il consumo di acqua e aumentano l'efficienza dell'assorbimento dei nutrienti.
• Sistemi di controllo del clima: Sofisticati sistemi di controllo del clima regolano la temperatura, l'umidità e i livelli di anidride carbonica negli ambienti sotterranei. Questi sistemi garantiscono condizioni di crescita ottimali per le piante e prevengono l'accumulo di umidità o inquinanti in eccesso.
• Sensori e automazione: I sensori monitorano vari parametri ambientali, come temperatura, umidità, intensità della luce e livelli di nutrienti. Questi dati vengono utilizzati per automatizzare i sistemi di controllo e ottimizzare le condizioni di crescita. L'automazione può anche ridurre i costi di manodopera e migliorare l'efficienza.
• Fonti di energia rinnovabile: L'utilizzo di fonti di energia rinnovabile, come l'energia solare o geotermica, è fondamentale per ridurre l'impatto ambientale della coltivazione sotterranea. L'energia geotermica può essere utilizzata per il riscaldamento e il raffreddamento, mentre l'energia solare può alimentare l'illuminazione a LED e altre apparecchiature.
• Sistemi di riciclo dell'acqua: I sistemi di riciclo dell'acqua a circuito chiuso catturano e riutilizzano l'acqua, riducendo al minimo il consumo di acqua e riducendo l'impronta ambientale. Questi sistemi spesso comportano processi di filtrazione e sterilizzazione per rimuovere contaminanti e agenti patogeni.

Applicazioni globali della coltivazione sotterranea

La coltivazione sotterranea viene esplorata e implementata in varie località in tutto il mondo, ognuna con applicazioni e sfide uniche:

• Miniere riadattate: Le miniere abbandonate vengono riadattate come aziende agricole sotterranee in diversi paesi. Ad esempio, nel Regno Unito, Growing Underground ha trasformato un ex rifugio antiaereo della seconda guerra mondiale in un'azienda agricola idroponica che produce verdure a foglia verde. Progetti simili sono in corso negli Stati Uniti e in Canada, esplorando il potenziale delle miniere abbandonate per scopi agricoli.
• Scantinati urbani: Gli scantinati urbani e gli spazi sotterranei vengono utilizzati per l'agricoltura verticale in città densamente popolate. In Giappone, Pasona O2 ha creato un'azienda agricola sotterranea nel seminterrato della sua sede di Tokyo, mostrando il potenziale dell'agricoltura urbana. A Parigi, Cycloponics coltiva prodotti biologici in garage sotterranei riadattati.
• Tunnel sotterranei: I tunnel sotterranei vengono esplorati come potenziali siti per aziende agricole sotterranee su larga scala. In Svizzera, i ricercatori stanno studiando la fattibilità dell'utilizzo delle infrastrutture di tunnel esistenti per la produzione agricola. Questi tunnel offrono un ambiente stabile e controllato con infrastrutture facilmente disponibili.
• Serre geotermiche: La combinazione di energia geotermica con la tecnologia delle serre può creare ambienti di coltivazione sotterranei altamente efficienti e sostenibili. In Islanda, le serre geotermiche utilizzano l'energia geotermica per riscaldare e alimentare le loro operazioni, producendo una varietà di colture tutto l'anno. Questo modello potrebbe essere adattato per ambienti sotterranei.
• Strutture di ricerca: Diverse strutture di ricerca sono dedicate allo studio della coltivazione sotterranea e allo sviluppo di nuove tecnologie. Il Controlled Environment Agriculture Center dell'Università dell'Arizona sta conducendo ricerche sull'agricoltura verticale sotterranea, esplorando le condizioni di crescita ottimali per varie colture. Ricerche simili sono in corso in altri paesi, tra cui Paesi Bassi e Corea del Sud.

Casi di studio: operazioni di coltivazione sotterranea di successo

Diverse operazioni di coltivazione sotterranea di successo dimostrano il potenziale di questo approccio innovativo:

• Growing Underground (Londra, Regno Unito): Situato a 33 metri sotto le strade di Londra in un ex rifugio antiaereo, Growing Underground produce verdure a foglia verde utilizzando idroponica e illuminazione a LED. L'azienda agricola fornisce ristoranti e supermercati locali, riducendo le miglia alimentari e promuovendo l'agricoltura sostenibile.
• Pasona O2 (Tokyo, Giappone): L'azienda agricola sotterranea di Pasona O2 a Tokyo mostra il potenziale dell'agricoltura urbana. L'azienda agricola coltiva una varietà di colture, tra cui riso, verdure ed erbe aromatiche, utilizzando l'idroponica e le tecnologie ambientali controllate. Funge da progetto dimostrativo e centro educativo.
• Cycloponics (Parigi, Francia): Cycloponics trasforma i garage sotterranei abbandonati in aziende agricole biologiche. L'azienda agricola coltiva funghi e altre colture utilizzando l'acquaponica e altre tecniche sostenibili. Fornisce prodotti freschi e locali alla comunità e crea opportunità di lavoro.
• Deep Greens (Montreal, Canada): Deep Greens è una fattoria urbana che utilizza l'idroponica in uno spazio sotterraneo riciclato. Si concentrano sulla fornitura di prodotti coltivati localmente a ristoranti, negozi di alimentari e consumatori nella zona di Montreal.

Il futuro della coltivazione sotterranea

Il futuro della coltivazione sotterranea sembra promettente, con sforzi di ricerca e sviluppo in corso incentrati sul miglioramento dell'efficienza, sulla riduzione dei costi e sull'espansione della gamma di colture che possono essere coltivate sottoterra. Man mano che la tecnologia avanza e si raggiungono le economie di scala, la coltivazione sotterranea diventerà probabilmente una componente sempre più valida e importante del sistema alimentare globale.

Diverse tendenze chiave stanno plasmando il futuro della coltivazione sotterranea:

• Maggiore automazione: L'automazione svolgerà un ruolo sempre più importante nelle aziende agricole sotterranee, riducendo i costi di manodopera e migliorando l'efficienza. Robot e sistemi automatizzati verranno utilizzati per attività quali la semina, la raccolta e il monitoraggio della salute delle piante.
• Illuminazione a LED migliorata: La ricerca sulla tecnologia di illuminazione a LED continuerà a ottimizzare gli spettri di luce e a ridurre il consumo di energia. Nuove tecnologie LED, come i punti quantici, vengono esplorate per il loro potenziale per migliorare la crescita delle piante.
• Ottimizzazione basata sui dati: L'analisi dei dati e l'apprendimento automatico verranno utilizzati per ottimizzare le condizioni di crescita e migliorare le rese. I sensori raccoglieranno grandi quantità di dati sui parametri ambientali e sulla salute delle piante, che verranno analizzati per identificare modelli e ottimizzare le strategie di coltivazione.
• Integrazione con gli ambienti urbani: Le aziende agricole sotterranee diventeranno sempre più integrate negli ambienti urbani, fornendo prodotti freschi e locali agli abitanti delle città. Ciò ridurrà i costi di trasporto e le emissioni, migliorerà la sicurezza alimentare e creerà posti di lavoro verdi.
• Espansione a nuove colture: Sono in corso ricerche per espandere la gamma di colture che possono essere coltivate sottoterra. Mentre le verdure a foglia verde e le erbe aromatiche sono attualmente le colture più comuni, si stanno compiendo sforzi per coltivare sottoterra frutta, verdura e persino cereali.
• Pratiche sostenibili: Una continua attenzione alla sostenibilità, comprese le fonti di energia rinnovabile, la conservazione dell'acqua e la riduzione dei rifiuti, sarà fondamentale per ridurre al minimo l'impatto ambientale della coltivazione sotterranea.

Conclusione

Gli ambienti di coltivazione sotterranei offrono una soluzione promettente alle sfide che l'agricoltura tradizionale deve affrontare. Fornendo un ambiente controllato e protetto, le aziende agricole sotterranee possono produrre colture tutto l'anno, ridurre il consumo di acqua, eliminare i pesticidi e preservare il territorio. Sebbene permangano delle sfide, i continui progressi tecnologici e i casi di studio di successo dimostrano il potenziale della coltivazione sotterranea per contribuire a un futuro più sostenibile e sicuro dal punto di vista alimentare.

Man mano che la popolazione globale continua a crescere e i cambiamenti climatici si intensificano, gli approcci innovativi alla produzione alimentare saranno essenziali. La coltivazione sotterranea è uno di questi approcci che promette in modo significativo di garantire un approvvigionamento alimentare sostenibile e resiliente per le generazioni future. Abbracciando questa tecnologia innovativa, possiamo spianare la strada a un mondo più sicuro dal punto di vista alimentare ed ecologicamente sostenibile.

Approfondimenti fruibili: valuta la possibilità di sostenere le aziende agricole sotterranee locali o di investire in attività di ricerca e sviluppo. Informa te stesso e gli altri sui vantaggi della coltivazione sotterranea e sul suo potenziale per trasformare il sistema alimentare.

Risorse aggiuntive

• Vertical Farm Daily: Fornisce notizie e informazioni sull'agricoltura verticale e sull'agricoltura in ambiente controllato.
• Association for Vertical Farming: Un'organizzazione globale che promuove il progresso dell'agricoltura verticale.
• Organizzazioni locali per l'agricoltura sostenibile: Cerca organizzazioni locali nella tua zona che supportano iniziative di agricoltura sostenibile.