L'agricoltura ad ambiente controllato combina pannelli solari trasparenti e efficienti dal punto di vista energetico; raffreddamento ad essiccante a bassa energia; piante commestibili tolleranti al sale; e la biotecnologia delle alghe. Credito:© 2020 KAUST; Ivan Gromicho
Complessi di serre efficienti che faranno crescere i raccolti utilizzando le risorse disponibili sulle coste desertiche potrebbero migliorare la sicurezza alimentare per milioni di persone.
Le tecnologie emergenti possono essere sfruttate per sfruttare i punti di forza dei deserti costieri caldi e umidi della regione del Medio Oriente e del Nord Africa (MENA) per coltivare cibo e altre colture.
I ricercatori KAUST chiedono una nuova generazione di vasti complessi di serre, supportati da nuovi pannelli solari, tecnologie di raffreddamento dell'aria e progressi nell'agricoltura tollerante al sale. Il loro concetto potrebbe dare il via a una rivoluzione agricola sostenibile nelle regioni costiere desertiche di tutto il mondo.
"L'agricoltura in ambiente controllato (CEA) utilizza sistemi integrati per facilitare la crescita sostenibile e locale delle colture su larga scala", afferma Kyle Lauersen, biologo sintetico. “La nostra visione combina diverse tecnologie attualmente in fase di sviluppo presso KAUST:pannelli solari trasparenti ad alta efficienza energetica; raffreddamento ad essiccante a bassa energia; piante commestibili tolleranti al sale; e la biotecnologia delle alghe."
Le località costiere della regione MENA hanno ampio accesso all'acqua di mare e alla luce solare intensa tutto l'anno. Il CEA consente di utilizzare l'acqua di mare per coltivare colture tolleranti al sale, come varietà di pomodori e verdure verdi appena identificate. L'irrigazione mista significa che il CEA avrebbe un impatto minore sulle forniture municipali. Per procurarsi acqua dolce extra, i ricercatori hanno in programma di raccogliere dall'aria umida.
"Siamo entusiasti degli sviluppi nelle tecnologie di raffreddamento che sfruttano gli essiccanti liquidi", afferma il ricercatore Ryan Lefers. “Gli essiccanti sono sostanze altamente concentrate che assorbono l'acqua dall'aria, si pensi alle confezioni di silice che si trovano negli imballaggi elettronici. Quando l'aria umida viene pompata attraverso un sistema di disidratazione liquida, utilizza una soluzione liquida altamente salina per assorbire l'umidità."
L'aria rilasciata dal sistema è più secca e fresca e può essere fatta circolare nelle serre, mentre l'acqua dolce catturata viene recuperata. L'accumulo di calore eccessivo all'interno delle serre è una delle principali preoccupazioni nella regione MENA. Una soluzione arriva dalla start-up KAUST iyris:che utilizza pannelli solari semitrasparenti come finestre. Tali pannelli consentono il passaggio della luce visibile per la crescita delle piante, convertendo l'energia a infrarossi (calore) in elettricità.
I ricercatori sperano anche di combinare la crescita di piante e alghe per generare non solo cibo, ma anche materie prime di biomassa per l'acquacoltura, mangimi per animali, prodotti dell'industria chimica e bioplastiche. Le alghe possono essere coltivate in fotobioreattori all'interno del CEA e questa co-coltivazione aumenterebbe il valore prodotto del sistema.
"Vediamo un potenziale incredibile per le miscele di ispirazione regionale di specie tolleranti al sale e d'acqua dolce in strutture diverse, a seconda delle richieste del mercato", afferma Lauersen. “Sta diventando sempre più importante produrre cibo e prodotti più vicino alle comunità che ne hanno bisogno. Il CEA fornirà anche sicurezza alimentare, posti di lavoro e una base economica per le esportazioni durante tutto l'anno".
"È qui che la ricerca multidisciplinare prende il sopravvento", afferma lo scienziato vegetale Mark Tester. "Una serra CEA pilota è in costruzione presso KAUST come parte della nostra società spin-off Red Sea Farms e collaboreremo con i colleghi di tutta l'università e oltre per dimostrare l'entusiasmante potenziale di CEA."
Riferimento:"Emerging Technologies to Enable Sustainable Controlled Environment Agriculture in the Extreme Environments of Middle East-North Africa Coastal Regions" di Ryan M. Lefers, Mark Tester e Kyle J. Lauersen, 2 luglio 2020, Frontiers in Plant Science .
DOI:10.3389/fpls.2020.00801
