La NASA ha una lunga storia di trasferimento di tecnologia dalle stelle al pianeta Terra e al settore privato. Le ricerche dell’ente spaziale sono alla base anche della nuova generazione di agricoltura indoor
Le Nazioni Unite prevedono che la Terra dovrà sfamare altri 2,3 miliardi di persone entro il 2050, per lo più concentrate nei centri urbani lontani dai terreni agricoli. L’agricoltura convenzionale potrebbe non essere in grado di soddisfare tale domanda, ma fortunatamente la NASA lavora da decenni per affrontare la produzione alimentare sia sulla Terra sia nello spazio. Nutrire gli astronauti durante l’esplorazione spaziale a lungo termine significa aumentare le risorse per coltivare piante nello spazio, inclusa la riduzione al minimo dell’uso dell’acqua e del consumo di energia ed eliminando il suolo.
La robotica è alla base di quasi tutte le fasi del processo di coltivazione: i robot garantiscono la salute delle piante
La NASA ha inizialmente aperto la strada a queste tecniche sul campo costruendo la prima fattoria verticale del paese. All’interno di una camera ipobarica dismessa, rimasta dai test della capsula spaziale Mercury, i tecnologi hanno impilato file di vassoi idroponici come scaffali contro le pareti. Quindi sono stati aggiunti sistemi per l’illuminazione, la ventilazione e la circolazione dell’acqua utilizzando parti standard. Varie colture sono state piantate sui vassoi impilati per testare come sarebbero cresciute in acqua e senza il beneficio della luce solare o dell’aria aperta.
Questo approccio innovativo all’agricoltura ha creato le basi per l’industria dell’agricoltura ad ambiente controllato (CEA, Controlled Environment Agriculture).
CEA combina scienza delle piante e controllo ambientale per ottimizzare la crescita delle piante e massimizzare l’efficienza, spesso incorporando strutture di crescita verticale. La tecnologia consente il filtraggio dei contaminanti dall’acqua delle colture e fornisce precisi equilibri di nutrienti. L’illuminazione artificiale fornisce solo le lunghezze d’onda necessarie al momento, all’intensità e alla durata giusti (“ricetta di luce”, è la bella espressione usata dall’italiana Planet Farm). Mentre i controlli ambientali mantengono la temperatura e l’umidità ideali.
L’intero settore si basa sulla ricerca della NASA
Il modello di indoor farm della NASA utilizza meno dell’1% dell’acqua dell’agricoltura tradizionale. Inoltre un ettaro al chiuso produce raccolti pari a 350 ettari all’aperto. Una prospettiva che farà schizzare il mercato globale dell’agricoltura indoor verticale dagli attuali 2,9 miliardi di dollariai 7,3 miliardi entro il 2025.
Fin dai suoi primi giorni, la NASA ha esplorato i sistemi di supporto vitale biorigenerativo, con piante che riciclano i rifiuti, producono cibo e ossigeno ed eliminano l’anidride carbonica. Il programma Closed Ecological Life Support System è nato con la Life Sciences Division del Kennedy Space Center della NASA in Florida, finanziando la ricerca universitaria per identificare le migliori piante e le loro condizioni di crescita ideali, e l’agenzia ha costruito camere di crescita per espandere questi risultati.
“La coltivazione è un approccio multifunzionale di supporto vitale”, ha affermato Ray Wheeler, fisiologo vegetale della NASA Kennedy. “Ma dovevamo rispondere alla domanda, puoi farlo in un ambiente chiuso come quello che hai nello spazio?” Wheeler ha condotto molteplici esperimenti di crescita nella camera di produzione della biomassa, costruita negli anni ’80. Ha detto che anni di sperimentazione hanno prodotto un flusso di dati, che è stato reso pubblico.
Per esempio con la “tecnica del film nutriente” l’agenzia spaziale ha aperto la strada. Questo sistema idroponico senza suolo fa circolare attorno alle piantine un film d’acqua costante e minimo contenente tutti i nutrienti necessari. Il rsultato sono piante più fresche, più sane e più saporite. Inoltre l’uniformità dell’illuminazione, insieme ai controlli basati sui dati su tutte le altre variabili legate a una comunità di piante, rende prevedibili i tassi di crescita e la produzione. Raccogliere piante giovani mentre sono più tenere e saporite significa che i prodotti hanno un sapore migliore rispetto alle piante che possono maturare completamente. E poiché il passaggio dalla fattoria alla tavola (farm to fork) è notevolmente più breve, le piante conservano la freschezza e il valore nutritivo di solito persi durante i lunghi viaggi.
Controllando ogni elemento dell’ambiente, si evita l’uso di sostanze chimiche dannose come pesticidi ed erbicidi che hanno un impatto anche sulla salute delle piante.
Ricerca e sviluppo per la crescita delle piante
Rapporto tra rosso e blu nelle luci a LED, la loro intensità e quanto a lungo brillano per utilizzare solo le lunghezze d’onda della luce necessarie a un impianto, riducendo il consumo di elettricità.
Piante diverse richiedono diversi equilibri di acqua, sostanze nutritive, luce, flusso d’aria e altro. La NASA ha studiato e documentato le condizioni ideali per dozzine di specie. Oggi le vertical farm usano proprio le ricerche della NASA sulla Terra. La ricerca però non è finita, e chi offre servizi di indoor e vertical farming offre le sue ricette di luce, nutritive, d’acqua per l’ottimizzazione della crescita delle piante nelle fattorie verticali, insieme a software per controllare ogni parametro ambientale e di crescita delle piante.
Anche i modelli architettonici e logistici di vertical e indoor farm si basano sugli studi della NASA. Si tratta soprattutto di modelli integrati in strutture esistenti come magazzini vuoti. Mentre la distribuzione avviene localmente, a ristoranti e negozi di alimentari. Mentre l’intelligenza artificiale interpreta i dati sulle colture e gestisce i cicli di crescita: proprio come una persona può imparare a identificare la bruciatura della punta su una foglia di lattuga, ai computer può essere insegnato lo stesso tipo di riconoscimento. Utilizzando migliaia di fotografie, i computer imparano a identificare i problemi e a regolare automaticamente parti del sistema.
Mentre la NASA continua a far progredire i sistemi di supporto vitale in preparazione per le missioni sulla Luna e su Marte, sc’è dunque chi trova il modo di portare le sue ricerche sulla Terra.
Fonte: nasa.gov (vale sempre la pena visitare il sito della NASA, anche solo per le splendide foto che regala agli abitanti di tutta la Terra)
Per ulteriori informazioni su come la NASA porta la tecnologia spaziale sulla Terra, visita: www.spinoff.nasa.gov