Sostenibilità sotto serra

Tutte le strategie da adottare nelle colture protette per favorire efficienza e risparmio energetico

“Sostenibilità” è la parola chiave per descrivere il futuro dell’agricoltura, cioè come sfamare i 9-10 miliardi di popolazione mondiale attesa per il 2050, aumentando le rese (o diminuendo le perdite), ma in un orizzonte di risorse sempre più scarse: suolo, acqua, fertilizzanti, energia.

In pratica in 30 anni dovremo raddoppiare l’attuale produzione mondiale di cibo, senza però distruggere il Pianeta.

Ovviamente il problema riguarda soprattutto le 4 colture fondamentali che oggi sfamano l’umanità - riso, grano, mais e patata – ma anche frutta e ortaggi dovranno fare la loro parte, per garantire una dieta ricca ed equilibrata.

Quanto agli ortaggi, il miglioramento delle colture protette può dare sicuramente ottime soluzioni.  Questo vale sia per le serre altamente tecnologiche, utilizzate nei Paesi avanzati, sia soprattutto per le serre cosiddette “passive”, che sono la maggior parte del totale mondiale.

Le serre hi-tech, nate e sviluppate soprattutto in Olanda, poi diffuse in Paesi limitrofi, Belgio e Inghilterra in primis, ora anche in Germania, recentemente hanno cominciato a colonizzare anche il Nord America (Canada, Stati Uniti, qualche area del Messico) e da poco anche Russia e Giappone.

SERRE ATTIVE E PASSIVE

Esistono ovviamente molte diverse classificazioni delle serre, in base alla forma, al volume, ai materiali di costruzione e copertura, al sistema colturale, alla dotazione impiantistica, etc.

Dal punto di vista funzionale, tuttavia, la più grande distinzione può essere tra serre attive e passive, cioè in base alla loro capacità di utilizzare o condizionare i principali fattori della produzione: luce, temperatura, umidità, CO2, acqua e fertilizzanti.

Quando si parla di “evoluzione tecnologica” delle serre, ci si riferisce soprattutto alle serre “attive”, cioè a quelle dotate di aperture per regolare temperatura, umidità e ricambio naturale di CO2; o dotate di lampade fotosintetiche, caldaie, ventilatori, schermi ombreggianti e/o energetici, sistemi cooling o fog, concimazione carbonica; o di impianti automatici di fertirrigazione e sistemi colturali fuori suolo; o di controllo computerizzato e alti livelli di automazione.

Non dimentichiamo, tuttavia, che queste serre “tecnologiche” non sono affatto la maggioranza. Nel mondo dominano di gran lunga le serre “passive”, di cui la “serra solare” cinese (“wall greenhouse”) è il principale esempio.

Si tratta di strutture “povere”, spesso senza finestre di ventilazione, sicuramente senza impianti di illuminazione, riscaldamento e concimazione carbonica. In alcuni ambienti co-esistono comunque anche molte tipologie intermedie, ad esempio serre “fredde” e senza finestre, ma dotate di fog systems a bassa pressione e semplici colture fuori suolo.

Poiché sono la maggior parte, non dimentichiamo che è proprio in queste serre passive che ci sarebbe più bisogno di evolvere: anche piccoli miglioramenti possono avere ricadute incredibili sulle produzioni protette a livello planetario.

Pur “povere” rappresentano comunque un’enorme evoluzione rispetto a una coltura orticola di pieno campo: anche nei modelli più semplici le rese sono sempre circa il doppio, quindi coltivando in serra si ottiene sempre un grande risparmio di suolo e acqua.

LA QUESTIONE ENERGETICA

A fare da spartiacque tra serre “attive”, cioè altamente tecnologiche, e serre “passive”, in cui il condizionamento climatico è possibile solo in parte, è soprattutto la questione energetica.

Le serre hi-tech olandesi sono una gran bella cosa, ma richiedono un input energetico molto elevato.  Ci sono produttori olandesi di pomodoro, ad esempio, dotati di illuminazione artificiale e impianti di cogenerazione, che oggi arrivano a 70-90 kg/m2 di resa, lontana anni luce da quella di produttori mediterranei “passivi”, fermi in genere a 15-25 kg/m2, ma molti olandesi quest’anno falliranno a causa dei costi di produzione troppo alti.

La serra “semi-chiusa” olandese, su cui si lavora già da vari anni, può essere una soluzione: permette di accumulare in falda l’eccesso di radiazione estiva, per riutilizzarla d’inverno, tramite pompe di calore, per scaldare e/o deumidificare, così aumenta anche la concentrazione di CO2 e si riduce l’ingresso di patogeni.

Rispetto ai prezzi di mercato attuali degli ortaggi, in continua discesa, questa serra richiede però investimenti troppo elevati.

Per assurdo non l’aiutano nemmeno il calo del prezzo del barile di petrolio e, di conseguenza, anche del gas.  Per renderla oggi più conveniente, alcune stime suggeriscono di sperare che il petrolio salga ad almeno 120 $/barile, il che non è in generale un buon augurio.

In ogni caso è una strada da approfondire, visto che in pochi anni modelli di questo tipo sono riusciti a dimezzare i consumi di gas in Olanda da ca. 45-50 a soli 20-25 m3/m2/anno.

Un’altra soluzione potrebbe essere, invece, quella di trasferire parte del “sistema e know-how olandese” in serre mediterranee.  E’ quello che hanno fatto recentemente, ad esempio, alcuni coltivatori leader di pomodoro: hanno aperto succursali in Spagna, Portogallo, Turchia e Nord Africa.

In questi Paesi hanno sostituito talvolta la serra in vetro con una plastica, rinunciando alla lunga durata del vetro e a qualche punto % di trasmissione di luce, ma ottenendo investimenti molto più contenuti.

Non hanno rinunciato però alle finestre di colmo, per controllare meglio temperatura e umidità, ma anche per aumentare il ricambio naturale di CO2 con l’esterno; hanno confermato lo schermo ombreggiante e/o energetico, che per molti giorni dell’anno può ottenere effetti simili a quelli di un impianto di riscaldamento o raffrescamento; le colture sono fuori suolo, ovviamente.

MASSIMIZZARE LA TRASMISSIONE DELLA LUCE

Su un punto importante le serre passive, anche quelle in Nord Africa, e quelle attive, anche quelle dotate di illuminazione artificiale, possono essere assolutamente d’accordo: occorre massimizzare l’intercettazione della radiazione solare da parte delle colture, in quanto significa maggiore fotosintesi, quindi maggiore resa e qualità.

Nonostante molti coltivatori mediterranei siano di parere opposto, la luce non è mai troppa. Purché ovviamente si possa mantenere la temperatura (e l’umidità) della serra nel range ottimale per la fotosintesi.

In altre parole: ha senso “perdere radiazione”, ad esempio con l’ombreggio estivo, solo fino al punto di ottenere una riduzione di temperatura. Oltre si ha l’effetto opposto: si fanno solo “filare”, cioè indebolire le piante.

Il primo passo è ovviamente la scelta del materiale di copertura.  Oggi abbiamo teli plastici di copertura con trasmissione fino al 92-93%, più o meno quella di un vetro standard, che però con trattamento antiriflesso può arrivare fino al 95-96%.

Anche la struttura ombreggia, quindi quello che conta è la trasmissione totale della serra.  Una serra in vetro standard arriva così a ca. il 70%, più o meno quanto una coperta con doppio film, che ha sì ca. 10-12% di trasmissività in meno di un vetro singolo, ma anche una struttura portante meno ingombrante.

Molti, troppi, dimenticano purtroppo l’“effetto polvere”, la quale si deposita con continuità sulle serre e può bloccare in poche settimane dal 10-12% fino al 20-25% della radiazione.  Come per la propria auto, inutile sperare nella prossima pioggia: i tetti delle serre si possono lavare solo con spazzole, o a mano, o con macchine.

E poi in inverno c’è anche il problema della condensa, che non solo porta malattie crittogamiche, ma toglie anche dal 9 al 13% di luce.

Il “dogma” è: 1% in più di radiazione equivale a 1% in più di produzione!  E non dimentichiamo la capacità di diffondere la luce della copertura, a parità di trasmissività: è ormai ampiamente dimostrato che materiali a luce diffusa aumentano le rese fino al 10-15% in Nord Europa e fino al 40-60% in clima mediterraneo.

CONCIMAZIONE CARBONICA

Alcuni serricoltori italiani pensano che la CO2 sia “roba da olandesi”.  Purtroppo non è così: in ambiente mediterraneo è spesso il principale fattore limitante di rese e qualità. E’ come sperare di poter costruire una casa affidandosi alla miglior impresa edile sul mercato, ma senza mattoni e cemento a disposizione.

Nell’aria che respiriamo si sa che la concentrazione di CO2 è ca. di 350-400 ppm. In una serra mediterranea passiva, per gran parte del giorno, cioè da ca. 2 ore dopo l’alba fino quasi al tramonto, la CO2 scende a 200-250 ppm, perché assorbita dalle colture per la fotosintesi.

Da 30 anni sappiamo che basterebbe riportare la CO2 almeno alla concentrazione esterna, per aumentare le rese di ca. il 20%.  Se poi la portiamo a 800-1000 ppm con la concimazione carbonica, si può arrivare a +40% di resa.

Conclusione: nelle serre mediterranee sarebbe sufficiente migliorare il ricambio naturale di CO2 con l’esterno, dotandole di opportune aperture mobili, ma anche fisse sarebbe già un grosso passo avanti, per produrre il 20% in più.

COLTURE FUORI SUOLO E DIFESA INTEGRATA

Vi sono pochi dubbi che le colture fuori suolo, obbligatorie in una serra “hi-tech”, si diffonderanno su larga scala anche nelle “serre passive”.

Permettono di specializzare la serra e il serricoltore in una sola coltura o varietà, senza dover ricorrere alla rotazione o alla fumigazione chimica, per mantenere la fertilità del terreno. Se praticate a ciclo chiuso, possibile anche in serre “low-tech”, tramite l’uso di filtri biologici, possono abbattere il consumo di acqua fino al 70-80% e dimezzare il consumo di fertilizzanti.

Quanto alla difesa, la gamma di insetti predatori e parassitoidi, di funghi e batteri antagonisti o entomopatogeni si allunga ogni giorno di più; migliorano anche le tecniche di produzione, con inoculi sempre più concentrati e facili da usare.

La lotta integrata, senza alcun uso di pesticidi chimici, ma solo col supporto di barriere fisiche (reti anti-insetto, ad esempio), scelte agronomiche (innesto, sovescio, compostaggio, rotazione), insetti e micro-organismi utili, è già una realtà consolidata in molte serre ben condotte, non solo hi-tech, ma anche a media tecnologia.  Sicuramente vi sono oggi le condizioni perché possa estendersi in pochi anni, a livello di massa, anche nelle colture protette “passive” a bassa tecnologia.

LAVORO E AUTOMAZIONE

Energia e manodopera rappresentano assieme più di metà dei costi di produzione, ognuna con una percentuale attorno al 25-35%. E’ chiaro quindi che, se si vuole rendere redditizia una serra, è soprattutto su questi due fattori che occorre agire.

Esistono due possibili soluzioni: o trasferire le produzioni invernali di ortaggi dal Nord Europa al Nord Africa, dove la manodopera costa 10-15 volte meno (1-2 €/h contro 12-18), ma non sarà per sempre, o bisogna massimizzare l’automazione.

Senza però pensare che sia solo una questione di introdurre dei carrelli elettrici.  Va progettata accuratamente anche tutta la logistica interna, in modo da ridurre o annullare tutte le operazioni che prevedono uno spostamento manuale dei prodotti. Ancora più importante è l’addestramento del personale in condizioni ergonomiche.

In futuro, però, nei Paesi avanzati arriveranno anche i robot, soprattutto in fase di raccolta, quindi addio lavori manuali e largo ai giovani che si specializzeranno in questi settori ad altissima tecnologia.

Quale “serra che verrà” ci possiamo quindi aspettare tra 30 anni?

Nei Paesi avanzati: serre hi-tech “semichiuse”, coperte con materiali a luce diffusa e trattamento antiriflesso; doppi schermi energetici; cogenerazione abbinata alla geotermia; illuminazione con lampade a LED o al plasma; concimazione carbonica; difesa integrata, fino ad annullare quella chimica; altissimi livelli di automazione, fino alla robotizzazione; gestione computerizzata sulla base di algoritmi colturali e controllo integrale a distanza; colture fuori suolo a ciclo chiuso.  Probabilmente anche “Vertical Farms”, se risolveremo il problema del loro alto fabbisogno energetico.

Nel resto del mondo: “serre solari”, tensostrutture (“parral” o “canariane”) o multi-tunnel migliorati con ampie aperture mobili o fisse, per massimizzare il ricambio naturale di CO2; materiali di copertura ad alta trasmissività e alta resa termica, luce diffusa; anche qui obbligatorie le colture fuori suolo a ciclo chiuso.

 

 

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