Rigenerazione del terreno, ci pensa la tecnologia

È possibile utilizzare la tecnologia elettronica per rigenerareA causa degli effetti dell’agricoltura intensiva e di eventi meteorologici estremi è indispensabile un intervento tecnologico significativo in molti terreni non coltivabili e in via di esaurimento. Sebbene sia ancora nelle fasi iniziali, l’agricoltura intelligente, ossia che utilizza tecnologie di rilevamento, comunicazione e analisi per migliorare l’efficienza, la produttività e la sostenibilità, è quindi un settore decisamente promettente. Il comparto, che nel 2023 ha fatto registrare un fatturato di 22,65 miliardi di dollari, è destinato a crescere a un ritmo del 13,7% su base annua nel periodo compreso tra il 2024 e il 2030. Quali sono, quindi, gli strumenti che favoriscono l’adozione di pratiche agricole più sostenibili ed efficienti? • Immagini dal satellite Le immagini provenienti da un satellite sono uno degli strumenti più innovativi disponibili. Nel momento in cui è richiesto il monitoraggio di aree agricole estese, operazione spesso difficoltosa se effettuata a livello del suolo, le immagini satellitari mettono a disposizione una prospettiva aerea del terreno che permette di scoprire eventuali fenomeni di erosione del suolo e di valutare lo stato di salute della vegetazione e il livello di utilizzo del suolo. Questa mole di informazioni fornisce utili indicazioni per interventi mirati che permettono di affrontare il problema alla radice. Da molto tempo l’Agenzia Spaziale Europea rende disponibili a titolo gratuito i dati registrati regolarmente e accessibili al pubblico provenienti dai suoi satelliti. Oltre a immagini accurate, utili per l’analisi visiva, il sistema Smos (Soil Moisture and Ocean Salinity) di Esa fornisce informazioni sul livello di umidità del suolo, grazie alle quali gli agricoltori possono pianificare l’irrigazione ed essere avvisati in caso di siccità o di scarsità di acqua. • Sensori del suolo Utilizzati in sostituzione dei tradizionali test sul terreno effettuati in un laboratorio, i sensori del suolo intelligenti forniscono dati su base continuativa e in tempo reale circa le condizioni del suolo stesso. Questi sensori effettuano il monitoraggio di numerosi parametri, livelli di umidità, contenuto di nutrienti e livelli di pH, fornendo un quadro dettagliato dello stato di salute del suolo e della sua capacità di supportare la vita vegetale. Nei terreni degradati, l’istallazione di dispositivi come il sensore del suolo MODBUS-RTU RS485 di Seed Studio fornisce informazioni utili che permettono di evidenziare i problemi di fondo del terreno. In grado di abbinare misure dell’umidità del suolo, della temperatura e della corrente elettrica (opzionale), questi sensori possono contribuire a identificare eventuali problemi del suolo e forniscono riscontri utili per una gestione intelligente delle risorse, in particolare dell’acqua. • Automazioni intelligenti Tutte le attività agricole, dall’irrigazione alla irrorazione di pesticidi, possono essere automatizzate, consentendo un uso ottimale delle risorse e migliorando la salute e la resa delle colture. Oltre a ciò, anche le applicazioni complementari possono contribuire a raggiungere livelli di efficienza più elevati. Soluzioni come l’agrivoltaico, che prevedono l’uso di pannelli fotovoltaici mobili e automatizzati per l’ombreggiatura di animali o colture, permettono di generare energia garantendo contemporaneamente la protezione o il miglioramento delle condizioni di crescita. Nel momento in cui i componenti elettronici critici presenti all’interno di queste soluzioni, come i microcontrollori e i moduli RF e wireless continuano a evolvere e a migliorare le loro prestazioni, il numero di applicazioni che potranno essere automatizzate è destinato a crescere. Strategie per migliorare le condizioni di crescita Nel momento in cui si decide di adottare misure di agricoltura rigenerativa, è necessario definire alcune aree importanti. La fase iniziale consiste nel valutare i problemi specifici del terreno prima di stabilire la destinazione d’uso, ad esempio se sarà utilizzato per il pascolo, l’agricoltura o le attività ricreative. Successivamente, è indispensabile definire le risorse, sia in termini finanziari che fisici, disponibili per garantire la fattibilità della trasformazione. Sebbene l’impatto globale della rigenerazione dei terreni e del re-wilding (rinaturalizzazione, termine che designa gli interventi mirati a ripristinare le condizioni naturali e originarie di un territorio o di un ecosistema) sia stato significativo, sussistono ancora dei limiti da tenere in considerazione. • Ottimizzare il flusso del terreno Le immagini satellitari sono fondamentali per la rigenerazione dei terreni e possono essere utilizzate non solo per monitorare i progressi, ma anche per pianificare il flusso del terreno. Le piantagioni o le foreste non ottimizzate rispetto alla topografia del terreno sono soggette a fenomeni di erosione e ruscellamento (che si verifica quando le acque piovane non potendo più penetrare nel terreno, scorrono sulla sua superficie), con conseguente perdita di sostanze nutritive dal suolo. L’utilizzo di immagini satellitari consente di riordinare i terreni secondo il principio del Keyline Design, un approccio, introdotto dall’ingegnere australiano P.A. Yeomans negli anni Cinquanta, particolarmente vantaggioso nel caso di pascoli secchi o collinari. L’obiettivo è identificare il flusso naturale dell’acqua e ottimizzare l’erogazione di acqua e fertilizzanti in armonia con il movimento naturale attraverso la progettazione a terrazze: in questo modo è possibile prevenire il ruscellamento e ridurre il fabbisogno di risorse. Nei casi di studio: “Regenerative Agriculture in Action” redatti dall’European Institute of Innovation and Technology è stato osservato che in un’azienda agricola italiana si era verificata una differenza significativa nella crescita dei pascoli: mentre nel pascolo più basso l’erba aveva raggiunto un’altezza di 1,8 m, in quelli posti sulle creste l’erba misuravano solo circa 70 cm. Tuttavia, dopo l’adozione dell’approccio basato sul Keyline Design per la ridistribuzione dell’acqua, non è stata più osservata alcuna disparità degna di nota. • Pastorizia di precisione Le immagini satellitari possono anche aiutare a valutare gli effetti del bestiame sul terreno, facilitando l’adozione di pratiche di pastorizia di precisione, grazie alle quali è possibile minimizzare l’impatto ambientale e migliorare il benessere degli animali. Tutto ciò può essere integrato con soluzioni di pastorizia intelligente che prevedono il ricorso a moduli di localizzazione di precisione e comunicazioni basate su IoT. Di conseguenza, gli agricoltori possono monitorare più efficacemente il bestiame, che può così avere accesso ad aree di pascolo estese. Il modulo di localizzazione MAX-M10 di u-blox è caratterizzato da elevata sensibilità e, grazie a consumi di potenza pari a soli 25 mW, permette di aumentare la durata della batteria sul campo. Esso può essere abbinato con un modulo abilitato a Bluetooth, come ad esempio un modulo della serie NORA-B1 di u-blox che supporta Bluetooth 5.2 per la comunicazione locale basata su IoT. In alternativa, è possibile adottare una soluzione come il modulo RF della serie SARA-R4 di u-blox che integra funzionalità di comunicazione cellulare Lte e di localizzazione Gnss in un singolo modulo. • Decentralizzare l’intelligenza Rispetto ai sistemi che utilizzano soglie preimpostate o regressioni lineari multiple, un sistema basato sull’apprendimento automatico assicura una maggiore adattabilità, oltre a essere in grado di migliorarsi e perfezionarsi su base continua con l’aumentare dei dati disponibili. Un sistema di questo tipo è Edge Impulse, una soluzione indipendente dall’hardware che permette di decentralizzare l’intelligenza distribuendola alla periferia della rete (edge) invece di centralizzarla nel cloud. Ciò elimina la necessità di una connessione a Internet, oltre a consentire una riduzione dei consumi di potenza. La tecnologia di Edge Impulse è stata implementata in dispositivi quali la scheda Edge Control di Arduino per fornire un’irrigazione intelligente supportata dall’apprendimento automatico. Questa scheda di controllo, espressamente concepita per applicazioni esterne come appunto l’irrigazione smart e la coltura idroponica (coltivazione senza l’uso del suolo), prevede 16 ingressi per sensori di livello idrostatici e garantisce un’autonomia di 34 mesi con una batteria da 12 V/5 Ah. Essa integra la connettività Bluetooth per la comunicazione locale, che può essere ampliata con modem 2G/3G/CatM1/NB-IoT, LoRa, Sigfox e Wi-Fi tramite l’aggiunta di schede MKR Arduino compatibili. In un’applicazione, Edge Impulse ha abbinato la scheda di controllo di Arduino con una serie di relè e sensori idrostatici al fine di creare un sistema di controllo e retroazione per l’irrigazione intelligente delle colture. Obiettivo di questo sistema è ottimizzare la resa delle colture, minimizzare il degrado del suolo e ridurre lo spreco di acqua. Realizzare aziende agricole più resilienti La rigenerazione intelligente dei terreni prevede l’abbinamento di strumenti e strategie finalizzate a riportare i terreni a uno stato coltivabile. A livello del terreno, soluzioni come quella riportata nell’applicazione di Edge Impulse non solo consentono l’erogazione controllata di risorse come acqua e fertilizzanti, ma forniscono anche un complesso meccanismo di feedback all’interno di un progetto di rigenerazione più ampio. I sensori intelligenti sono parte integrante di un quadro più ampio di miglioramento continuo. L’analisi visiva, facilitata dall’osservazione diretta o dalle immagini satellitari, consente agli agricoltori di individuare le aree in cui la distribuzione dell’acqua, la gestione del suolo e la distribuzione di piante e bestiame possono produrre risultati positivi. In seguito, raccogliendo i dati acquisiti da sensori intelligenti di irrigazione e del suolo in questi luoghi specifici, gli agricoltori possono determinare variabili come il contenuto ottimale di umidità dell’acqua e i livelli di pH del terreno. Queste informazioni possono quindi essere utilizzate per sviluppare modelli predittivi più complessi in grado di tenere conto delle condizioni meteorologiche future, degli spostamenti degli animali e di altri fattori. Ciò, a sua volta, consente una gestione più accurata delle risorse del territorio, che possono essere rese disponibili in base alle necessità, minimizzando gli sprechi e migliorando l’efficienza complessiva. Ottimizzare il futuro Secondo il Boston Consulting Group, le pratiche rigenerative possono aumentare la redditività delle aziende agricole in misura compresa tra il 70 e il 120%, riducendo al contempo l’uso di fertilizzanti del 50% e di pesticidi fino al 75%, a fronte di un mantenimento, se non addirittura un incremento, della resa. L’agricoltura intelligente consente di lavorare a più stretto contatto con la natura, con l’obiettivo di invertire l’impatto della coltivazione eccessiva e delle condizioni climatiche estreme. Grazie a dispositivi come i sensori del suolo e alle immagini satellitari è possibile acquisire conoscenze relative ai problemi del suolo su aree di enormi dimensioni. Inoltre, le apparecchiature installate sul campo possono essere utilizzate per regolare in modo ancora più preciso l’erogazione di acqua, pesticidi e fertilizzanti, adattandosi continuamente ai cambiamenti del terreno e alle condizioni meteorologiche e consentendo di soddisfare le future richieste alimentari in modo più efficiente. * Mark Patrick, Director of Technical Content Emea, Mouser Electronics i terreni esauriti e aumentare gli spazi disponibili per le coltivazioni.