L’idrogel biopolimerico con l’aggiunta di biostimolanti naturali è alla base di una coltivazione idroponica totalmente sostenibile. In questo modo è possibile usare pochissima acqua e i materiali biodegradabili si disintegrano nel terreno senza residui
Nell’idrogel una risposta sostenibile per l’agricoltura del futuro?
L’idrogel è un materiale con una elevata capacità di assorbire e trattenere l’acqua. Mancanza di acqua, inquinamento, cambiamenti climatici, perdita di biodiversità e degradazione dei suoli minacciano l’agricoltura. L’idrogel potrebbe rappresentare una soluzione rivoluzionaria senza rifiuti e senza impatto sull’ambiente.
Innovazione e basso impatto ambientale
L’agricoltura, infatti, è uno dei settori che consuma più risorse; la crescita della popolazione mondiale ha bisogno di strategie innovative e a basso impatto per migliorare la resa delle colture e rendere possibile la produzione di cibo anche in prossimità delle città.
Attualmente, l’idroponica è uno dei sistemi più utilizzati per la coltivazione fuori suolo che permette di controllare i nutrienti, la temperatura e la luce. Tuttavia, i substrati sono spesso costosi e con un impatto ambientale rilevante.
Il nuovo idrogel è frutto di una ricerca congiunta della Facoltà di Ingegneria della Libera Università di Bolzano e dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova.
Con l’idrogel si risparmia acqua e si azzerano i residui nel terreno
La ricerca Harnessing Algal Biomass: Superabsorbent and Biostimulant Hydrogels for Seed Germination in Soilless Cultivation è pubblicata nella rivista “ACS Agricultural Science & Technology”
I ricercatori dell’IIT hanno realizzato un’impalcatura in idrogel biopolimerico con l’aggiunta di biostimolanti naturali per la coltivazione idroponica. In questo modo è possibile usare pochissima acqua e i materiali biodegradabili si disintegrano nel terreno senza residui.
«In un’epoca in cui le risorse idriche di acqua dolce diminuiscono drasticamente e le plastiche inquinano sempre più l’ambiente, in IIT ci stiamo concentrando sullo sviluppo di materiali intelligenti e sostenibili per contrastare questi effetti attraverso soluzioni concrete per settori chiave come l’agricoltura.
Solo risorse marine naturali
In questo lavoro abbiamo utilizzato esclusivamente risorse marine naturali per ingegnerizzare un idrogel che trattiene l’acqua e fornisce nutrienti alle piante.
L’ingegneria dei materiali a partire da risorse naturali è uno degli ambiti fondanti dell’unità di ricerca che coordino, con applicazioni che spaziano dall’agricoltura di precisione al packaging, dalla depurazione delle acque all’elettronica verde e alla biodiversità marina», dichiara Athanassia Athanassiou, vicedirettrice scientifica di IIT e responsabile dell’unità Smart Materials.
Il biopolimero è la carragenina un polisaccaride estratto dalle alghe rosse che viene comunemente usato per le sue proprietà gelificanti, addensanti e stabilizzanti.
I ricercatori hanno aggiunto gli estratti di alga intera alla carragenina come biostimolanti, prodotti che stimolano i processi naturali delle piante e ne migliorano l’efficienza nutrizionale, la tolleranza allo stress e la qualità delle colture.
L’impalcatura in biopolimeri
Le impalcature superassorbenti in polimeri attualmente in commercio sono realizzate con materiali inquinanti. I biopolimeri, invece, sono usati in agricoltura come alternativa sostenibile alla plastica per la pacciamatura, i vasi e i legacci per le piante.
Il gruppo di ricerca sta invece testando e creando delle impalcature in biopolimeri che trattengono l’acqua (si rigonfiano fino al 7000% in vari substrati) e favoriscono l’apporto di nutrienti, migliorando la crescita delle piante. La rivoluzione di questo idrogel è di essere più sostenibile in quanto biodegradabile, richiede pochissima acqua ed è a impatto zero.
L’idrogel migliora la sostenibilità dell’agricoltura
«Il nostro obiettivo era sviluppare un materiale che non solo fosse biodegradabile e sostenibile, ma che potesse anche interagire attivamente con le piante, fornendo loro acqua e nutrienti in modo efficiente.
L’idrogel che abbiamo creato è in grado di trattenere l’umidità e rilasciarla gradualmente, riducendo significativamente il consumo idrico.
Questo approccio rappresenta un passo importante verso un’agricoltura più resiliente e rispettosa dell’ambiente», spiega Camilla Febo, ricercatrice di Università di Bolzano/IIT.
I sensori monitorano la salute delle piante e le condizioni del terreno
La scienza guarda sempre avanti. Infatti, gli scienziati di Bolzano in futuro vogliono inserire nelle impalcature in idrogel dei sensori – anch’essi flessibili e biodegradabili – che consentano di monitorare in tempo reale la salute delle piante e le condizioni del terreno.
«L’innovazione tecnologica deve andare di pari passo con la sostenibilità ambientale. Nel nostro laboratorio ci concentriamo sulla progettazione di dispositivi elettronici flessibili e biodegradabili che possano essere integrati in sistemi agricoli intelligenti.
L’idrogel sviluppato in collaborazione con l’IIT di Genova è un esempio concreto di come la tecnologia possa supportare l’agricoltura, migliorando l’efficienza delle risorse e riducendo l’impatto ambientale.
Questo progetto dimostra che è possibile coniugare innovazione e sostenibilità per affrontare le sfide globali legate alla sicurezza alimentare e ai cambiamenti climatici», afferma Luisa Petti, docente e responsabile del Sensing Technologies Lab della Libera Università di Bolzano.
