Aeroponica: tutto quello che devi sapere

Cos'è l'aeroponica?

L'aeroponica è un metodo di coltivazione che fa crescere le piante senza terreno. Rientra nei più ampi metodi di coltivazione “fuori suolo”, che comprendono anche idroponica and aquaponics.

Ma contrariamente a questi altri due metodi, non utilizza alcun aggregato o substrato. A volte, la pianta potrebbe essere tenuta in posizione con un substrato molto leggero come la fibra di cocco, con la radice che penzola senza supporto.

Invece, i nutrienti vengono consegnati alla pianta attraverso goccioline o una nebbia d'acqua nebulizzata contenente i nutrienti disciolti.

Fonte: Contadino moderno

Il punto principale di questo metodo è quello di ottenere il massimo controllo possibile sulle condizioni di crescita delle piante, oltre a rimuovere la maggior parte del terreno per le malattie (suolo e acqua).

La dimensione del mercato dell’aeroponica rappresenta 2.7 miliardi di dollari nel 2023 e si prevede che crescerà fino a 17.4 miliardi di dollari entro il 2033, con un CAGR del 20.5%.

La scienza dell'aeroponica

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

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

Sistemi ad alta pressione utilizzare pompe potenti e ugelli ad alta pressione per lanciare una nebbia ad alta pressione direttamente alle radici. La pressione può arrivare fino a 60-90 psi. La nebbia è altamente ossigenata, consentendo un apporto efficiente di sostanze nutritive.

Sistemi a bassa pressione utilizzare una nebbia delicata o goccioline per innaffiare le radici della pianta. In questo sistema, la nebbia è un leggero spruzzo di goccioline, che consente un assorbimento lento e regolare dei nutrienti. Questo è preferibile all'alta pressione per le piante sensibili le cui radici verrebbero danneggiate dall'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 che colpite da alte pressioni.

Cosa si può coltivare con l’aeroponica?

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

Quindi i sistemi aeroponici sono particolarmente adatti alla crescita:

• Verdure in foglia (insalate, spinaci, ecc.).
• Erbe.
• Fragole.
• Pomodori.
• Paprica.
• Cetriolo.

Oltre a queste colture idroponica e aeroponica, l'aeroponica può far crescere radici che marciscono se costantemente immerse nell'acqua. Quindi si possono coltivare anche patate, carote e altri tuberi.

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

I pro dell'aeroponica

Alcuni vantaggi dell’aeroponica sono simili a quelli di altri metodi fuori suolo, di cui abbiamo parlato più in dettaglio nei nostri articoli “Coltura idroponica: tutto quello che devi sapere" e "Acquaponica: tutto quello che devi sapere"

• Ridotto consumo di acqua, pari all'80-95% dell'agricoltura convenzionale.
• Utilizzo vicino al 100% dei fertilizzanti, senza inquinamento.
• Non è necessario l'erbicida.
• Controllo sulle condizioni di crescita.
• Massimo sfruttamento dello spazio, soprattutto se abbinato al vertical farming.

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

Controllo dei parassiti e delle malattie

L’eliminazione del suolo ovviamente elimina il rischio di malattie che si sviluppano nel suolo. Tuttavia, la coltura idroponica è ancora vulnerabile alle malattie trasmesse dall’acqua, poiché le radici penzolano costantemente nella stessa quantità d’acqua.

Avendo molta meno acqua nel sistema, diventa più facile monitorare l'acqua per la presenza di agenti patogeni. Inoltre, rende 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 utilizzo molto inferiore di pesticidi, ancor meno dell’idroponica.

L’acqua molto pulita e l’assenza di terreno rendono l’aeroponica uno dei metodi di coltivazione più sicuri per i consumatori, con poche possibilità di contaminazione con 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 che in coltura idroponica, a sua volta spesso più veloce che nelle piante in vaso in serre o campi aperti.

Ciò può rendere la stessa superficie di coltivazione ultraproduttiva per colture a raccolta rapida come le verdure a foglia verde.

Radici commestibili

Come accennato in precedenza, l’aeroponica è l’unico metodo di coltivazione verticale e fuori suolo compatibile con la coltivazione di radici come patate, carote, pastinaca, ecc.

Fonte: Cipotato 

Inoltre, poiché le radici pendono direttamente per essere irrorate, è possibile accedervi direttamente. Questo può essere un solido vantaggio per la coltivazione di radici nell'agricoltura verticale, rendendo il raccolto più pratico e senza terreno da pulire dai tuberi raccolti.

I contro dell'aeroponica

Costi

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

Monitoraggio del pH e dei nutrienti

Questo non è un fenomeno esclusivo dell’aeroponica, ma qui è ancora più sensibile. Questo perché il volume dell’acqua è notevolmente diminuito, rendendo la concentrazione dei nutrienti molto più elevata.

Ciò significa anche che i nutrienti non devono essere troppo concentrati. Dato che non vi è né terreno né acqua a fungere da cuscinetto, la quantità di sostanze nutritive fornite alle piante deve essere calcolata con precisione.

Ciò lo rende molto più complesso e ad alta intensità di conoscenze rispetto ad altri metodi di coltivazione, dove un piccolo sovraccarico di sostanze nutritive non avrebbe alcuna conseguenza.

Pertanto i sistemi aeroponici percorrono costantemente una linea sottile tra una concentrazione di nutrienti troppo elevata (causando stress ionico e pH alla pianta) e troppo poca (causando una crescita non ottimale).

Elasticità

I sistemi idroponici sono, per natura, più artificiali delle colture in campo aperto. Ciò significa che dipendono dal fatto che le cose funzionino senza intoppi:

• Catena di fornitura di parti e componenti.
• Alimentazione 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 la ridondanza dei sistemi o un inventario più ampio (che si aggiunge ai costi di installazione), o la fornitura localizzata di energia attraverso la generazione di energia rinnovabile, l’aeroponica non sarà mai così resistente come una coltura irrigata dalla pioggia in un campo aperto. campo.

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

Quindi, anche poche ore di interruzioni dovute a una pompa o a un alimentatore difettoso possono far deragliare un intero raccolto aeroponico. Per questo motivo, alcuni sistemi aeroponici dispongono di un backup idroponico per inondare le colture in caso di guasto temporaneo dell’aeroponica. Naturalmente, tali backup non fanno altro che aumentare i costi e la complessità.

Complessità

E la complessità è un altro problema dell’aeroponica. Non solo il sistema deve essere monitorato per verificare la presenza di malattie e l’equilibrio dei nutrienti, ma contiene anche molte più parti di un sistema idroponico. Ogni radice viene spruzzata individualmente da uno o più ugelli che emettono la nebbia. Questi ugelli potrebbero ostruirsi o essere difettosi. Ciascuno è fornito con il proprio sistema di tubazioni.

Più parti ci sono, maggiori sono le possibilità che qualcosa vada storto, rendendo l'aeroponica un sistema molto più intensivo di manutenzione e monitoraggio nel complesso e più complesso da configurare inizialmente.

Innovazione nell'aeroponica

Illuminazione a LED

Le luci a LED rappresentano un intervento tecnologico cruciale nell’aeroponica. Queste luci consumano molta meno energia, emettono meno calore e durano più a lungo rispetto ad altre fonti di luce.

Inoltre, non tutto lo spettro della luce visibile è utile per le piante nella fotosintesi, quindi i LED dedicati senza luce verde possono ridurre ulteriormente l’elettricità consumata dai fulmini artificiali.

Fonte: agricoltura

IoT e automazione basata su sensori

La diminuzione 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 in modo che le condizioni rimangano sempre ottimali. Considerando il livello di monitoraggio particolarmente elevato richiesto dall’aeroponica, sensori economici e potenti sono ancora più importanti per questo metodo che per qualsiasi altro.

Tecnologie basate sull'intelligenza artificiale

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

L’intelligenza artificiale può aiutare a ottimizzare le condizioni ambientali, tra cui luce, umidità e livelli di nutrienti. L’intelligenza artificiale aiuta inoltre a ottimizzare gli investimenti e a ridurre i costi creando piani di crescita personalizzati per ciascun tipo di pianta.

Può anche utilizzare la visione artificiale o test biochimici per avvisare della presenza di agenti patogeni prima che un essere umano possa farlo o scoprire se una pianta non riceve abbastanza o troppo di alcuni nutrienti.

Infine, con l’avvento dei robot agricoli autonomi, possiamo immaginare un sistema aeroponico in cui piantare, potare, raccogliere e sostituire le piante possa essere completamente automatico.

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 viene talvolta chiamato “fogponics”.

Fonte: Trees.com

Un tipo di coltura che trae vantaggio dall’uso della nebbia sono le piantine e i cloni, che non hanno ancora un vero e proprio apparato radicale. Con l’aeroponica, queste piante potrebbero ricevere troppo poco e seccarsi, oppure troppo e intasarsi e soffocare/marcire.

Fogponic 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 e sostituendola con pochi nebulizzatori.

Fornisce inoltre meno nutrienti, un vantaggio per clonazioni o piantine, ma potrebbe diventare un problema per le piante mature più grandi.

Tuttavia il sistema presenta alcune limitazioni:

• Generazione di calore: l'atomizzatore potrebbe surriscaldarsi e asciugherà la nebbia
• Accumulo di sale: ancor più che con l'aeroponica, un deposito di sale proveniente dalle sostanze nutritive può accumularsi e intasare gli atomizzatori e le tubazioni. Potrebbe essere necessaria una pulizia regolare spazzolando o sciogliendo il sale in aceto/acido.

Fonte: Luttusgrow

Aeroponica spaziale

Con una nuova corsa allo spazio in corso e i piani di installazione di basi permanenti sulla Luna e su Marte da parte di Stati Uniti, Russia e Cina, la questione su come nutrire dozzine o addirittura centinaia di astronauti diventa più urgente.

Più persone ci saranno, meno importare tutto il cibo dalla Terra avrà senso dal punto di vista economico. Tuttavia, questi habitat artificiali saranno piccoli e ogni chilo/metro cubo di habitat ed eventuale serra costerà molto per essere costruito e portato sul posto.

Quindi, produrre cibo localmente ha senso per ridurre i costi di trasporto, e produrrà ossigeno e riciclerà l'aria come ulteriore vantaggio, ma solo se sarà molto efficiente. I costi e la scarsità di spazio e acqua rendono i sistemi aeroponici un'ottima opzione per la produzione alimentare spaziale, con il ridotto rischio di malattie delle piante come ulteriore argomento a suo favore.

Anche la possibilità di coltivare radici ad alto contenuto energetico, come le patate, che sono anche facili da mangiare senza cotture troppo complesse (contrariamente ai cereali), sta favorendo l’aeroponica rispetto ad altre soluzioni.

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

E non si tratta solo di un concetto, con il prototipo già testato sulla ISS sotto il Programma demo tecnico eXposed Root On-Orbit Test System (XROOTS)..

Fonte: NASA

Costruire un'installazione aeroponica

Nel complesso, la coltura idroponica è più semplice, più economica da costruire e più facile da mantenere rispetto all’aeroponica.

Quindi, quando si pianifica la costruzione di un’installazione aeroponica, una buona domanda a cui rispondere è: perché scegliere l'aeroponica invece dell'idroponica?

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

• Coltivazione di piantine o clonazioni.
• Coltivazione di radici in un sistema di agricoltura verticale.
• Coltivano specie vegetali molto sensibili alle malattie trasmesse dall'acqua.
• Limitazioni estreme sull’approvvigionamento idrico (luoghi desertici), concentrandosi sull’utilizzo di una quantità di acqua ancora inferiore rispetto alla coltura idroponica.
• Una crescita più rapida aggiunge valore:
  • La disponibilità di spazio è fondamentale, come nel caso dell’agricoltura urbana e della coltivazione ultralocale.
  • La domanda fluttua rapidamente o è difficile da prevedere, quindi un fatturato più rapido consente una risposta rapida alla crescita o alla contrazione della domanda.

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

Tuttavia, è possibile utilizzare sistemi fatti in casa su piccola scala, poiché forniranno molto rapidamente un fatturato per un volume basso, consentendo, ad esempio, di avere un piccolo sistema in una casa o in un appartamento dove l'acqua corrente e i serbatoi dell'acqua della coltura idroponica potrebbero essere scomodo.

Conclusione

L'aeroponica è un potente aggiornamento rispetto all'idroponica per determinate condizioni, offrendo prestazioni superiori in termini di velocità di crescita, utilizzo dell'acqua, rischi di malattie e utilizzo dello spazio.
Si tratta, tuttavia, di un sistema ancora più complesso, costoso e difficile da mantenere.

L'abbondanza di ugelli, o l'accumulo di sale nel caso della nebbia, richiederanno un'attenzione costante per mantenere la messa a punto del sistema in modo ottimale. E qualsiasi fallimento porterà rapidamente la pianta ad appassire e morire.

Quindi l’aeroponica è probabilmente un sistema adatto sia per un piccolo progetto hobbistico, dove lo spazio è il vincolo maggiore e si provvede a un rapido turnover, sia per un team commerciale high-tech e di grande esperienza pronto a cercare di ottimizzare le proprie operazioni di coltivazione indoor.

E potrebbe darsi che l’aeroponica sia il futuro dell’agricoltura indoor, grazie a una gamma di colture più ampia che comprende colture a radice, un minore utilizzo di acqua, minori perdite dovute a malattie e un turnover delle colture ancora più rapido.
Qualcosa che potrebbe anche essere vero quando l’umanità si espanderà nello spazio.