Aeroponica – Tutto quello che devi sapere

Che cos’è l’aeroponica?

Aeroponica è un metodo di coltivazione che fa crescere le piante senza alcun terreno. Fa parte dei più ampi metodi di coltivazione “senza suolo”, che includono anche idroponica e acquaponica.

Ma, a differenza di questi altri due metodi, non utilizza alcun aggregato o substrato. Talvolta, la pianta può essere tenuta in posizione con un substrato molto leggero come il cocco, con la radice sospesa senza supporti.

Invece, i nutrienti vengono forniti alla pianta tramite gocce o una nebbia spruzzata di acqua aerosolizzata contenente i nutrienti disciolti.

Fonte: Modern Farmer

Il punto principale di questo metodo è offrire il massimo controllo possibile sulle condizioni di crescita delle piante, oltre a eliminare la maggior parte dei mezzi di diffusione delle malattie (suolo e acqua).

Il mercato dell’aeroponica rappresenta $2.7B miliardi nel 2023 e si prevede che cresca a $17.4B entro il 2033, con un CAGR del 20,5%

La scienza dell’aeroponica

Nell’aeroponica, nutrienti come fosfato, potassio e azoto (“NPK”) così come i micronutrienti sono disciolti nell’acqua, consentendo un’efficienza quasi del 100% nell’uso dei fertilizzanti. La differenza rispetto all’idroponica è che l’acqua non è sempre presente, ma viene spruzzata regolarmente sulle radici.

L’aeroponica può essere suddivisa in 2 diversi progetti: sistemi a bassa pressione e ad alta pressione.

Sistemi ad alta pressione utilizzano pompe potenti e ugelli ad alta pressione per lanciare una nebbia ad alta pressione direttamente sulle radici. La pressione può arrivare a 60-90 psi. La nebbia è altamente ossigenata, consentendo un’assunzione efficiente dei nutrienti.

Sistemi a bassa pressione utilizzano una nebbia delicata o gocce per innaffiare le radici della pianta. In questo sistema, la nebbia è una leggera spruzzata di gocce, permettendo un assorbimento lento e regolare dei nutrienti. Questo è preferito rispetto all’alta pressione per piante sensibili le cui radici potrebbero essere danneggiate da alta pressione, o per un approccio a bassa tecnologia al metodo. La bassa pressione è talvolta chiamata “soakaponics” poiché le radici sono immerse nella nebbia invece di essere colpite da alte pressioni.

Cosa può essere coltivato con l’aeroponica?

In teoria, quasi tutte le piante possono essere coltivate con l’aeroponica. Tuttavia, le considerazioni di costo fanno sì che le colture coltivate con l’aeroponica siano per lo più le stesse dell’idroponica: colture ad alto valore e alta qualità con una domanda di mercato costante in tutte le stagioni.

• Verdure a foglia (insalate, spinaci, ecc.).
• Erbe aromatiche.
• Fragole.
• Pomodori.
• Paprika.
• Cetrioli.

Oltre a queste colture adatte all’idroponica e all’aeroponica, l’aeroponica può coltivare colture di radice che marciscono quando sono costantemente immerse nell’acqua. Quindi patate, carote e altri tuberi possono essere coltivati.

Le colture in cui la composizione chimica è importante e quindi richiedono condizioni di crescita stabili e prevedibili, come la marijuana, beneficiano anche dei metodi aeroponici.

I vantaggi dell’aeroponica

Alcuni dei vantaggi dell’aeroponica sono simili a quelli di altri metodi senza suolo, di cui abbiamo discusso più in dettaglio nei nostri articoli Idroponica – Tutto quello che devi sapere e Acquaponica – Tutto quello che devi sapere:

• Ridotto consumo d’acqua, 80-95% rispetto all’agricoltura convenzionale.
• Quasi il 100% di utilizzo dei fertilizzanti, senza inquinamento.
• Non è necessario utilizzare erbicidi.
• Controllo delle condizioni di crescita.
• Massimizzato utilizzo dello spazio, specialmente se combinato con l’agricoltura verticale.

Oltre a questi, l’aeroponica presenta alcuni vantaggi unici.

Controllo di parassiti e malattie

L’eliminazione del suolo rimuove ovviamente il rischio di malattie trasmesse dal terreno. Tuttavia, l’idroponica è ancora vulnerabile alle malattie trasmesse dall’acqua, poiché le radici sono costantemente sospese nello stesso lotto d’acqua.

Avendo molto meno acqua nel sistema, diventa più facile monitorare l’acqua per la presenza di patogeni. Inoltre, è più semplice pulire, filtrare o sterilizzare l’acqua se viene rilevata una contaminazione.

Di conseguenza, l’aeroponica è un metodo di coltivazione che richiede un uso molto minore di pesticidi, anche meno rispetto all’idroponica.

Avere acqua molto pulita e nessun suolo rende inoltre l’aeroponica uno dei metodi di coltivazione più sicuri per i consumatori, con poca possibilità di contaminazione da batteri nocivi.

Crescita più rapida

Grazie all’estremo livello di ossigenazione delle radici, le piante in condizioni aeroponiche possono crescere fino a 2-3 volte più velocemente rispetto all’idroponica, che a sua volta è spesso più rapida rispetto alle piante in vaso in serre o campi aperti.

Ciò può rendere la stessa superficie di coltivazione ultra-produttiva per colture a rapida raccolta come le verdure a foglia.

Colture di radice

Come accennato in precedenza, l’aeroponica è l’unico metodo senza suolo e di agricoltura verticale compatibile con la coltivazione di colture di radice come patate, carote, pastinache, ecc.

Fonte: Cipotato 

Inoltre, poiché le radici sono direttamente sospese per essere spruzzate, è possibile accedervi direttamente. Questo può rappresentare un vantaggio significativo per la coltivazione di colture di radice nell’agricoltura verticale, rendendo la raccolta più pratica e senza suolo da pulire dai tuberi raccolti.

I contro dell’aeroponica

Costi

Come tutti i metodi di coltivazione senza suolo, il costo è un problema, soprattutto i costi di avviamento. L’aeroponica richiede strutture dedicate, attrezzature, sensori, filtri, ecc. Oltre ai sistemi idroponici, richiede anche ugelli (di grado commerciale per i sistemi ad alta pressione) e pompe potenti, nonché serbatoi pressurizzati.

Monitoraggio di pH e nutrienti

Questo non è unico all’aeroponica, ma è ancora più sensibile in questo caso. Ciò è dovuto al fatto che il volume d’acqua è notevolmente ridotto, rendendo la concentrazione di nutrienti molto più alta.

Ciò significa anche che i nutrienti non devono essere troppo concentrati. Poiché non c’è suolo o acqua a fornire un tampone, la quantità di nutrienti fornita alle piante deve essere calcolata con precisione.

Questo lo rende molto più complesso e intensivo in termini di conoscenza rispetto ad altri metodi di coltivazione, dove un leggero eccesso di nutrienti non avrebbe conseguenze.

Pertanto i sistemi aeroponici camminano costantemente su una linea sottile tra una concentrazione di nutrienti troppo alta (che causa stress ionico e di pH alla pianta) e una troppo bassa (che provoca una crescita sub-ottimale).

Resilienza

I sistemi idroponici sono, per natura, più artificiali rispetto alle colture in campo aperto. Ciò significa che dipendono dal corretto funzionamento di:

• Catena di approvvigionamento di parti e componenti.
• Fornitura di energia elettrica.
• Sistema elettronico connesso per operazioni altamente automatizzate e avanzate.
• Manodopera qualificata in grado di eseguire in modo efficiente il monitoraggio e la manutenzione richiesti.

Sebbene esistano modi per mitigare questi rischi, ad esempio con ridondanza dei sistemi o un inventario più ampio (che aumenta i costi di installazione), o con l’approvvigionamento locale di energia tramite generazione rinnovabile, l’aeroponica non sarà mai così resiliente come una coltura irrigata dalla pioggia in un campo aperto.

Tutto ciò potrebbe valere anche per l’idroponica. Ma è ancora più critico per l’aeroponica, poiché le radici hanno bisogno di una nebbia costante per rimanere idratate e non subire danni.

Quindi, anche poche ore di interruzioni dovute a una pompa difettosa o a un’interruzione di corrente possono compromettere un’intera raccolta aeroponica. Per questo motivo, alcuni sistemi aeroponici hanno un backup idroponico per inondare le colture in caso di guasto temporaneo dell’aeroponica. Naturalmente, tali backup aumentano solo i costi e la complessità.

Complessità

La complessità è un altro problema dell’aeroponica. Non solo il sistema deve essere monitorato per malattie e bilancio dei nutrienti, ma contiene anche molte più parti rispetto a un sistema idroponico. Ogni radice è spruzzata individualmente da uno o più ugelli che emettono la nebbia. Questi ugelli possono intasarsi o guastarsi. Ognuno è alimentato da un proprio sistema di tubazioni.

Più parti ci sono, più aumenta la probabilità che qualcosa vada storto, rendendo l’aeroponica un sistema molto più intensivo in termini di manutenzione e monitoraggio complessivamente e più complesso da configurare inizialmente.

Innovazione nell’aeroponica

Illuminazione a LED

Le luci a LED sono un intervento tecnologico cruciale nell’aeroponica. Queste luci consumano molto meno energia, emettono meno calore e durano più a lungo rispetto ad altre fonti luminose.

Inoltre, non tutto lo spettro della luce visibile è utile per le piante nella fotosintesi, quindi i LED dedicati privi di luce verde possono ridurre ulteriormente l’elettricità consumata dall’illuminazione artificiale.

Fonte: Agritecture

IoT e automazione basata su sensori

Il calo dei costi dei sensori e dell’elettronica ha reso possibile il monitoraggio continuo di temperatura, umidità, luce, livelli di pH e volume dei nutrienti.

Questa agricoltura basata su sensori aiuta a monitorare e regolare in tempo reale affinché le condizioni rimangano ottimali in ogni momento. Considerando il livello particolarmente elevato di monitoraggio richiesto dall’aeroponica, sensori economici e potenti sono ancora più importanti per questo metodo rispetto a qualsiasi altro.

Tecnologie basate su IA

Come accennato, l’aeroponica richiede un monitoraggio intenso del sistema idrico, delle malattie, dei livelli di nutrienti, ecc.

L’IA può aiutare a ottimizzare le condizioni ambientali, inclusi luce, umidità e livelli di nutrienti. L’IA aiuta anche a ottimizzare gli investimenti e a ridurre i costi creando piani di crescita personalizzati per ogni tipo di pianta.

Può anche utilizzare la visione artificiale o test biochimici per avvisare della presenza di patogeni prima che un umano lo faccia o per scoprire se una pianta non sta ricevendo abbastanza o sta ricevendo troppi nutrienti.

Infine, con l’ascesa dei robot agricoli autonomi, possiamo immaginare un sistema aeroponico in cui la semina, la potatura, la raccolta e la sostituzione delle piante possono essere completamente automatiche.

Nebulizzatori ultrasonici

“L’aeroponica tradizionale” utilizza ugelli a bassa o alta pressione per creare una nebbia con particelle più o meno grandi di acqua aerosolizzata.

Un’alternativa è utilizzare gli ultrasuoni per creare goccioline d’acqua ultra-piccole, simili alla nebbia. Le particelle possono essere piccole fino a 10 micron. Per questo motivo, a volte è chiamata “fogponics”.

Fonte: Trees.com

Un tipo di coltura che beneficia dell’uso della nebbia sono i germogli e i cloni, che non hanno ancora un vero sistema radicale. Con l’aeroponica, queste piante potrebbero ricevere troppo poco e seccarsi o troppo e intasarsi, soffocare/marcire.

Il fogponics offre una pressione molto più bassa, ideale per piante fragili. La nebbia può anche essere diffusa su un’area molto più ampia, riducendo la complessità e il problema di avere troppi ugelli, sostituendoli con pochi nebulizzatori.

Fornisce anche meno nutrienti, un vantaggio per i cloni o i germogli, ma potrebbe diventare un problema per piante più grandi e mature.

Tuttavia, il sistema presenta alcune limitazioni:

• Generazione di calore: l’atomizzatore potrebbe surriscaldarsi e asciugare la nebbia
• Accumulo di sale: anche più dell’aeroponica, un deposito di sale proveniente dai nutrienti può accumularsi e intasare gli atomizzatori e le tubazioni. Potrebbe essere necessaria una pulizia regolare spazzolando o dissolvendo il sale in aceto/acido.

Fonte: Luttusgrow

Aeroponica nello spazio

Con la nuova corsa allo spazio in corso e i piani per installare basi permanenti sulla Luna e su Marte da parte di USA, Russia e Cina, la questione di come nutrire decine o anche centinaia di astronauti diventa più pressante.

Più persone ci sono, meno ha senso economicamente importare tutto il cibo dalla Terra. Tuttavia, questi habitat artificiali saranno piccoli, e ogni chilo/metri cubi di habitat e eventuale serra costerà molto da costruire e trasportare sul posto.

Pertanto produrre cibo localmente ha senso per ridurre i costi di trasporto, e produrrà ossigeno e riciclerà l’aria come bonus aggiuntivo, ma solo se è molto efficiente. I costi e la scarsità di spazio e acqua rendono i sistemi aeroponici un’ottima opzione per la produzione di cibo nello spazio, con il ridotto rischio di malattie delle piante come ulteriore argomento a favore.

La possibilità di coltivare colture di radice ad alta densità energetica, come le patate, che sono anche facili da consumare senza una cottura troppo complessa (contrario ai cereali), favorisce ulteriormente l’aeroponica rispetto ad altre soluzioni.

Inoltre, una nebbia d’acqua sarà probabilmente molto più pratica dell’acqua liquida senza gravità.

E non si tratta solo di un concetto, poiché il prototipo è già stato testato sulla ISS nell’ambito del programma dimostrativo tecnologico eXposed Root On-Orbit Test System (XROOTS).

Fonte: NASA

Costruire un’installazione aeroponica

Nel complesso, l’idroponica è più semplice, meno costosa da costruire e più facile da mantenere rispetto all’aeroponica.

Quindi, quando si pianifica di costruire un’installazione aeroponica, una buona domanda a cui rispondere è perché scegliere l’aeroponica rispetto all’idroponica?

Tuttavia, ci sono molti casi d’uso in cui ha senso preferire l’aeroponica:

• Coltivare germogli o cloni.
• Coltivare colture di radice in un impianto di agricoltura verticale.
• Coltivare specie vegetali molto sensibili alle malattie trasmesse dall’acqua.
• Limitazioni estreme nella disponibilità d’acqua (zone desertiche), concentrandosi sull’uso di ancora meno acqua rispetto all’idroponica.
• Crescita più rapida aggiunge valore:
  • La disponibilità di spazio è critica, ad esempio nell’agricoltura urbana e nella coltivazione ultra-locale.
  • La domanda fluttua rapidamente o è difficile da prevedere, quindi un turnover più veloce consente una risposta rapida a una domanda in crescita o in diminuzione.

Nella maggior parte dei casi, le operazioni commerciali utilizzeranno l’aeroponica, poiché è più complessa da installare e gestire rispetto all’idroponica più semplice.

Tuttavia, è possibile utilizzare sistemi domestici di piccola scala, poiché forniranno rapidamente un turnover per un volume ridotto, consentendo, ad esempio, di avere un piccolo sistema in una casa o in un appartamento dove l’acqua corrente e i serbatoi dell’idroponica sarebbero scomodi.

Conclusione

L’aeroponica è un miglioramento potente rispetto all’idroponica per determinate condizioni, offrendo prestazioni superiori in termini di velocità di crescita, consumo d’acqua, rischi di malattie e utilizzo dello spazio.

È, tuttavia, un sistema ancora più complesso, costoso e difficile da mantenere.

L’abbondanza di ugelli, o l’accumulo di sale nel caso del fogponics, richiederà un’attenzione costante per mantenere il sistema ottimizzato. Qualsiasi guasto porterà rapidamente al disseccamento e alla morte della pianta.

Quindi l’aeroponica è probabilmente un sistema adatto a un piccolo progetto hobby, dove lo spazio è il vincolo più grande e si desidera un rapido turnover, oppure a un team commerciale ad alta tecnologia e con grande esperienza pronto a ottimizzare le proprie operazioni di agricoltura indoor.

E potrebbe essere che l’aeroponica sia il futuro dell’agricoltura indoor, grazie a una gamma più ampia di colture, incluse quelle di radice, un minor consumo d’acqua, minori perdite per malattie e un turnover delle colture ancora più rapido. Un aspetto che potrebbe rivelarsi vero anche quando l’umanità si espanderà nello spazio.