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Coltivare senza terra

29 Ott

Coltivare senza terra? Due sono le possibilita’: o siamo impazziti o siamo in vena di scherzi.

Pensateci bene, una delle tecniche piu’ antiche di sostentamento dell’uomo, l’agricoltura, attraversa da diverso tempo una profonda crisi. Coltivare la terra non e’ affatto semplice e, come e’ noto, non e’ neanche redditizio. Tanta fatica, lavoro e poi? Basta una grandinata, un parassita, un periodo di siccita’ e tutto il lavoro viene buttato al vento con conseguente perdita del raccolto e dell’investimento fatto.

Queste sono considerazioni oggettive con cui chi coltiva la terra e’ abituato a vivere ogni giorno.

Altro pensiero, l’agricoltura e’ una tecnica antichissima e’ vero ma, a parte macchinari tecnologicamente avanzati, questa tecnica e’ rimasta uguale a se stessa per secoli. Fate una buca, ci mettete un seme, annaffiate e con l’aiuto del sole avete la vostra pianta o, meglio ancora, un frutto commestibile.

Possibile che non esiste niente di nuovo?

In realta’ si. Anche in questo campo, si sono condotti, e sono ancora in corso, diversi studi mirati proprio a semplificare la vita e rendere l’agricoltura meno rischiosa e piu’ redditizia. Ovviamente, non mi sto riferendo a bombe chimiche in grado di trasformare le piante in qualcosa di resistente o a farle crescere piu’ velocemente e piu’ grandi.

Quello di cui vorrei parlarvi in questo articolo e’ la tecnica di coltivazione senza terra.

Come e’ possibile?

Questa tecnica e’ nota con il nome di idroponica. Come anticipato, le piante non crescono piu’ nella terra ma su substrati inerti. Attenzione, la terra serve a dare alle piante le sostanze nutritive di cui ha bisogno. Senza la terra dove le prendiamo? In questa tecnica, le radici delle piante crescono immerse in una soluzione a pH controllato ricca di sostanze nutritive. Non si tratta di ritrovati chimici sintetici, ma di sostanze naturali concentrate da cui la pianta riceve tutto il nutrimento.

Nell’idroponica, si utilizzano substrati inerti come lana di roccia o argilla espansa che vengono utilizzati per far aggrappare le radici delle piante. Come nelle normali coltivazioni, la crescita delle piante prevede tre momenti salienti: germinazione, crescita, fioritura. Nella prima fase, le radici vengono fatte crescere direttamente immerse nella sostanza nutriente per poi crescere ed arrivare fino alla fioritura, o al frutto.

Esempio di sistema idroponico

Esempio di sistema idroponico

Con questa tecnica, si utilizza un sistema di pompe per far circolare l’acqua in modo da poter sempre irrigare le radici ma anche per recuperare i reflussi da poter riutilizzare nel circuito. In questo modo si ottiene un notevole risparmio di acqua. Pensate che da stime fatte, per far crescere una singola pianta serve un volume circa 1/10 rispetto alle normali tecniche interrate.

In rete trovate gia’ molti sistemi pronti da acquistare e montare in casa. La tecnica idroponica nasce infatti proprio per favorire la coltivazione indoor di piante commestibili. L’investimento iniziale, che ovviamente dipende dal numero di piante che si vogliono far crescere, non e’ proprio economico ma si tratta, appunto, di un investimento iniziale. Come potete immaginare questo kit si compone di una vasca per l’acqua, i liquidi nutritivi per le piante e i circuiti idrici di flusso e reflusso per il recupero.

Con l’idroponia si possono far crescere moltissime varieta’ di piante tra cui, per fare un esempio, lattuga, pomodori, fragole, fagiolini. Insomma, un vero e proprio orto domestico da poter realizzare con spazi e irrigazione molto ridotti.

Quali sono gli svantaggi di questa tecnica rispetto a quella tradizionale?

Ovviamente, e’ necessario un continuo monitoraggio delle piante e del sistema. Il fatto di non avere terra consente di ridurre al minimo la possibilita’ di crescita batterica e di microorganismi dannosi, ma la presenza costante di acqua potrebbe favorire, se non controllate precisamente il pH della soluzione, la crescita di alghe dannose per le piante. Ovviamente, questi inconvenienti sono governabili con una buona manutenzione ed un controllo costante del sistema. Come anticipato, questa tecnica sta cominciando a prendere molto piede perche’ economica su lungo periodo ma soprattutto in grado di massimizzare il rapporto produzione/spesa. In periodi di crisi come questo, sicuramente molti stanno cominciando a rivalutare la possibilita’ di una piccola produzione domestica di ortaggi.

Coltivazione aeroponica

Coltivazione aeroponica

In alternativa all’idroponica vi e’ poi l’aeroponica. In questo caso parliamo di una tecnica ancora piu’ recente e, se vogliamo, innovativa. Nell’aeroponica non abbiamo terra ma neanche substrato inerte che, in alcune condizioni, puo’ favorire una crescita batterica e comunque esurisirsi nel tempo.

Sostanzialmente, la tecnica aeroponica e’ simile a quella precedente ma, a differenza dell’idroponica, non abbiamo una soluzione acquosa sotto le radici, bensi’ un sistema di nebulizzatori che tengono umide le radici con sostanze in soluzione acquosa atte a favorire la crescita e a fornire il nutrimento.

In questo caso, le piante possono essere fatte crescere ovunque utilizzando dei sostegni di poliuretano espanso che servono solo a tenere in piedi la pianta. Ovviamente, necessitando di una continua irrigazione, e’ necessario predisporre un timer che faccia partire i nebulizzatori sotto le radici. Questo rende il sistema solo un po’ piu’ complesso del precedente, ma riduce ulteriormente la possibilita’ di crescita di batteri.

Dal punto di vista economico, i sistemi gia’ pronti per l’aeroponica sono leggermente piu’ costosi, ma parliamo sempre di un migliaio di euro per un sistema finito ed in grado di ospitare fino a 60 piante. Per come e’ realizzato, la spesa relativa all’acqua per l’irrigazione e’ assolutamente minimizzata e l’avere le radici completamente scoperte e nebulizzate consente di massimizzare l’ossigenazione.

Unica pecca del sistema ad aria e’ la necessita’ di calibrare il timer del nebulizzatore. Se non fatto correttamente si rischia di inumidire troppo le radici o di far seccare le piante. Anche in questo caso pero’, in rete si trovano moltissimi manuali pronti all’uso che spiegano tutte le fasi del processo.

Altra considerazione importante, a parte timer e pompe, sia per l’idroponico che per l’aeroponico abbiamo sistemi semplici costruiti che possono anche essere realizzati con un po’ di semplice bricolage utilizzando materiali assolutamente economici.

Come visto, in periodi di crisi come quello che stiamo vivendo, avere la possibilita’ di realizzare un orto in casa con poco spazio, minimizzando i consumi di acqua e senza il rischio di infezioni parassitarie alle piante e’ sicuramente un buon vantaggio. Come detto, si tratta di tecniche innovative ma che stanno gia’ riscuotendo notevole successo anche per le coltivazioni specifiche soprattutto all’interno di serre.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Biocarburanti di terza generazione

28 Giu

Sicuramente, tutti avrete sentito parlare di biocarburanti. Come e’ noto, la domanda mondiale di petrolio e derivati continua a crescere nel tempo, causando, tra le altre cose, un aumento del prezzo del greggio. Uno dei problemi principali per quanto riguarda il consumo di petrolio, e’ la crescita sempre piu’ accentuata di quelle che una volta venivano chiamate economie emergenti. Dico tra quelle che “venivano chiamate” economie emergenti perche’, come noto, si tratta ormai di economie gia’ belle che solide, si pensi ad esempio alla Cina e all’India, e dove l’aumentato benessere, crea una richiesta di materie prime sempre crescente da parte della popolazione. In questo scenario, le fonti fossili hanno una vita sempre piu’ corta e, come sappiamo bene, dobbiamo gia’ fare i conti con quello che succedera’ nell’era, attualmente ancora inimmaginabile, del dopo petrolio.

In questo scenario, gia’ da qualche anno, si e’ iniziato a parlare di biocarburanti. Forse non tutti sanno che siamo gia’ arrivati alla seconda generazione di questi prodotti. Nella prima generazione si parlava di produzione da materiale vegetale, mentre nella seconda generazione si e’ studiata in dettaglio la produzione di carburanti a partire dagli scarti alimentari.

Questi studi hanno mostrato delle problematiche molto complesse e difficilmente risolvibili. Nella prima generazione, sicuramente avrete sentito parlare dell’olio di colza. Uno dei problemi principali in questo caso e’ l’utilizzo di vaste aree di terreno per la produzione di queste piante. Necessariamente, il ricorso a queste colture, sottrae terreno alla produzione alimentare. Ora, anche quello cibo per la popolazione mondiale sempre crescente e’ un problema serio e su cui, prima o poi, dovremo ragionare per trovare una soluzione. Rubare terreno alla produzione alimentare per piantare colza, crea dunque una competizione tra due problemi fondamentali per la civilta’ umana.

Per quanto riguarda invece la seconda generazione, il problema principale in questo caso e’ dato dai costi di produzione di energia che mostrano tutt’ora valori troppo elevati se confrontati con quelli dei combustibili fossili.

A questo punto, la terza generazione di combustibili fossili, mira a trovare soluzioni alternative per la produzione di biocarburanti utilizzando materie prime facili da reperire, economiche e ad alto rendimento in termini di carburante.

Il settore di ricerca principale nei biocarburanti di terza generazione e’ quello che vuole impiegare microalghe.

Cosa sono le microalghe?

Si tratta di normalissime specie vegetali che crescono spontaneamente nelle acque reflue. Un eventuale utilizzo di queste alghe consentirebbe dunque non solo di risolvere il problema dei carburanti, ma anche di ridurre il carico inquinante nelle acque di scarto.

Ovviamente, in un’ottica di produzione di massa, si pensa di creare dei veri e propri allevamenti di alghe. In questo caso, le uniche cose di cui c’e’ bisogno sono uno specchio d’acqua (cisterna, vasca, ecc) e della luce del sole per permettere la fotosintesi.

Le alghe in generale sono molto ricche di lipidi e proteine che le rendono ottimi candidati per la produzione di biodiesel e bioetanolo. Per darvi un’idea, il contenuto di grassi di queste sostanze e’ anche 30 volte superiore a quello delle comuni specie vegetali utilizzate nella produzione di biocombustibile (mais e colza in primis).

Come confronto numerico, vi riporto una tabella in cui viene mostrato non solo il contenuto lipidico di queste sostanze confrontate con le materie prime utilizzate nella prima e seconda generazione, ma anche il rendimento in termini di olii che e’ possibile ottenere:

Materia prima

Contenuto lipidico (% olio/s.s.)

Rendimento in olio
(L olio/ha)

Suolo utilizzato
(m2/kg biodiesel)

Resa in biodiesel
(kg biodiesel/ha)

Mais

4

172

66

152

Soia

18

446-636

18

562

Jatropha

28

741-1.892

15

656

Camelina

42

915

12

809

Colza

41

974

12

946

Girasole

40

1.070

11

1.156

Olio di palma

36

5.366-5.950

2

4.747

Microalghe (basso contenuto in olio)

30

58.700

0,2

51.927

Microalghe (medio contenuto in olio)

50

97.800

0,1

86.515

Microalghe (elevato contenuto in olio)

70

136.900

0,1

121.104

Anche per quanto riguarda l’emissione di CO2, i carburanti prodotti da alghe presentano valori molto piu’ bassi rispetto ai biocarburanti soliti:

Materia prima

Emissioni di CO2

Impiego di acqua

Superficie necessaria per soddisfare la domanda mondiale di petrolio

 

(gCO2eq/MJ)

(g/m2/g)

(106 ha)

Jatropha

56,7

3.000

2.600

Alga

3

16

50-400

Olio di palma

138,7

5.500

820

Colza

78,1

1.370

4.100

Soia

90,7

530

10.900

Le proprieta’ dei carburanti ottenuti tra le terza e le prime due generazioni e’ del tutto equivalente:

Proprietà

Biodiesel da alghe

Biodiesel da soia

Biodiesel da colza

Biodiesel da girasole

Diesel

Densità (kg/L)

0,864

0,884

0,882

0,860

0,838

Viscosità (mm2/s, cSt a 40 °C)

5,2

4

4,83

4,6

1,9-4,1

Flash point (°C)

115

131/178

155/180

183

75

Punto di solidificazione (°C)

-12

-4

-10,8

-7

-50/+10

Punto di intorbidamento (°C)

2

1

-4/-2

1

-17

Numero di cetano

52

45/51

53/56

49

40-55

PCI (MJ/kg)

41

37,8

37,2

38,9

42

Dunque, tutto risolto, basta iniziare a coltivare alghe per eliminare il problema delle risorse fossili. Purtroppo, non e’ propriamente cosi’.

Come anticipato, si tratta di ricerche attualmente in corso. Il problema principale dell’utilizzo di alghe e’, al solito, il costo. Allo stato attuale per ottenere 1 Kg di alghe servono circa 3.5 dollari. Questo prezzo e’ ancora troppo alto in confronto ai combustibili classici.

Come detto pero’, si tratta di studi ancora ad un livello quasi pioneristico. In tal senso, ci sono ancora molti “manici” che possono essere utilizzati per migliorare e ottimizzare il processo. Prima di tutto, i costi mostrati sono relativi ad una produzione su piccolissima scala. Nell’idea di un impianto dedicato, il costo per Kg di alghe potrebbe scendere tranquillmanete di un fattore 10, rendendolo paragonabile a quello dei combustibili fossili. Inoltre, esistono migliaia di specie di alghe che possono essere coltivate. In termini di resa, le alghe attualmente in studio potrebbero non essere le migliori per contenuto lipidico. Trovare soluzioni migliori equivale a migliorare il rendimento in produzione e dunque ad abbassare ancora il prezzo. Sempre in questo contesto, il ricorso all’ingegneria genetica potrebbe aiutare ad ottimizzare i processi di fotosintesi, aumentando notevolmente la produzione lipidica e dunque il rendimento nella produzione di olii combustibili.

Concludendo, gli studi sulla terza generazione di biocarburanti mirano all’utilizzo di alghe. Queste specie vegetali presentano un altissimo contenuto lipidico che le rende ottime candidate per la produzione di combustibili. Allo stato attuale, ripetiamo di ricerca pura e appena iniziata, i costi di produzione delle alghe sono ancora troppo elevati. Gli studi in corso mirano dunque all’ottimizzazione della produzione di queste nuove materie prime, oltre a migliorare il rendimento trovando, tra le migliaia disponibili, quelle a maggior contenuto lipidico. Sicuramente, una ricerca del genere merita attenzione. In un futuro piu’ o meno prossimo potrebbe rivelarsi fondamentale per la civilta’ umana.

 

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Lumache giganti in Florida

18 Apr

Come sapete, molto spesso ci interessiamo anche di fatti ambientali abbastanza curiosi o su cui c’e’ sempre qualcuno pronto a speculare. Questa volta, vorrei parlarvi di una notizia abbastanza curiosa che interessa la Florida.

In questi giorni, molti giornali e siti stanno pubblicando notizie relative ad un’invasione di “lumache giganti” in Florida. Dal nostro punto di vista, oltre che per la curiosita’, questa notizia diventa interessante perche’ c’e’ anche chi, pronto a specularci sopra, parla di fatto eccezionale e di segnale dell’apocalisse. Ovviamente, niente di tutto questo e’ reale, salvo ovviamente l’invasione delle lumache che sta causando seri problemi nello stato americano.

Per darvi un’idea, si tratta di lumache che possono raggiungere tranquillamente le dimensioni di un topo. Ecco una delle tante foto che gira su web:

Lumache giganti in Florida

Lumache giganti in Florida

Ovviamente, questa e’ una foto reale. Provando a cercare in rete, trovate anche molto foto false chiaramente ritoccate con programmi di grafica solo per far apparire delle normali lumache come giganti.

Detto questo, vediamo qualche dettaglio.

La zona maggiormente colpita da questa piaga e’ quella della Florida meridionale, ma questo problema e’ iniziato gia’ da circa un anno. Negli ultimi tempi pero’, il fenomeno sta assumendo dimensioni preoccupanti. Le lumache in questione sono di origine africana e dal momento che possono deporre fino a 1200 uova l’anno, capite bene come questa invasione e’ cresciuta esponenzialmente nel corso del tempo. Inoltre, in questo periodo, con l’arrivo della stagione delle piogge, ci si aspetta un ulteriore crescita del numero di esemplari.

Dal punto di vista dell’agricoltura, questa invasione e’ una vera e propria piaga. Le lumache giganti sono in grado di mangiare praticamente qualsiasi specie vegetale e, date le dimensioni, i danni procurati alle coltivazioni sono ovviamente notevoli. Oltre alle piante, le lumache possono attaccare anche gli stucchi delle abitazioni, dal momento che il loro sistema digerente riesce ad estrarre dagli intonaci il calcio necessario per la crescita del loro guscio.

Ovviamente, messa in questo modo la notizia sembrerebbe soltanto curiosa e qualcuno, appassionato di lumache, potrebbe pensare che basterebbe catturarle, preparare qualche prelibato piatto e risolvere dunque il problema. Purtroppo, non e’ proprio cosi’. Oltre ai danni alla vegetazione e agli intonaci, queste lumache sono portatrici di malattie che possono colpire anche l’uomo.

Le lumache giganti africane sono portatrici di un verme nematode parassitario, il Angiostrongylus cantonensis. Questo verme e’ in grado di traferirsi ai ratti e da questi poi puo’ attaccare direttamente l’uomo. Effetto del contagio e’ una rara forma di meningite nota come Angiostrongilosi. Ovviamente questa forma tropicale puo’ portare seri problemi all’essere umano e, in alcuni casi, arrivare anche alla morte.

Per il momento, fortunatamente, non sono stati registrati in Florida casi di meningite tropicale, malattia invece molto presente in Africa e trasmessa proprio con il meccanismo visto a partire dalle lumache giganti.

Resta una curiosita’ da capire: come hanno fatto delle lumache africane ad arrivare in Florida?

Anche se non c’e’ una spiegazione certa, si pensa che il trasferimento possa essere avvenuto attraverso due canali possibili.

La prima ipotesi e’ che le lumache possano essere state trasportate da qualche camion o da qualche turista perche’ rimaste attaccate all’automezzo. In questo caso, si tratterebbe di un trasferimento accidentale di una specie non autoctona.

Questa spiegazione pero’, non convince del tutto le autorita’ della Florida che stanno indagando sul fatto. La seconda ipotesi vorrebbe invece un trasferimento volontario di questi animali sul territorio americano. La spiegazione sarebbe anche facilmente comprensibile. Gia’ nel 2010, fu scoperto che queste lumache venivano usate per alcuni riti da parte degli appartenenti ad una religione chiamata Santeria. Si tratta di una religione di origine cattolica e che conta molti adepti in Africa e nei paesi caraibici, primo tra tutti Cuba. In questo caso, si sospetta proprio un vero traffico di questi animali dall’Africa appunto per svolgere questi particolari riti.  Solo per completezza, vi dico che questi riti prevedono il lancio appunto di conchiglie e gusci di lumache, anticamenti usati come moneta in Africa, per poter prevedere il futuro ed interpretare il presente.

 

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