• La distribuzione dei nutrienti e il substrato

    L’idroponica (dal greco ύδωρ, acqua, + πόνος, lavoro) comprende tutte quelle tecniche di coltivazione fuori suolo, ovvero condotte in un mezzo diverso dal terreno, che trovano impiego pressoché esclusivo nella coltivazione di piante da frutto, ortaggi e fiori.

    Gli impianti idroponici possono essere, inoltre, suddivisi in sistemi “aperti” o “chiusi”, nei primi la soluzione nutritiva è “a perdere”, mentre nei secondi è “riciclata”, cioè recuperata e rimessa in circolo dopo le opportune integrazioni.

    Tutti i sistemi idroponici si basano sull’erogazione di una soluzione contenente gli elementi nutritivi necessari alla vita delle piante. Per la preparazione del substrato di coltivazione, che agisce come sostituto del terreno naturale, possono essere utilizzati diversi tipi di materiali scelti in base a considerazioni economiche e tecniche. In particolare, i substrati devono possedere alcune importanti caratteristiche fisico-meccaniche in modo da garantire un’adeguata capacità di trattenere la soluzione nutritiva e rilasciarla alle radici in funzione dei ritmi di assorbimento delle piante. Il substrato o, nel caso di coltura liquida, la soluzione nutritiva devono anche contenere aria per evitare fenomeni di anossia radicale.

    L’idroponica non è una tecnica nuova, infatti, era già utilizzata dagli antichi Egizi e dai Babilonesi, basti pensare ai giardini pensili di Babilonia. Altri esempi di idroponica sono i giardini galleggianti degli Aztechi e degli antichi Cinesi. Tuttavia, fu solo intorno al 1860 che furono stabiliti i principi scientifici delle colture idroponiche a opera di due studiosi tedeschi, J. Sach (1859) e da J. Knop (1860), considerati a ragione i “padri” della moderna idroponica.

    substrato

    L’idroponica fu impiegata per applicazioni sperimentali nel campo della biologia vegetale fino agli anni ‘20 del XX secolo, quando per la prima volta in California fu utilizzata per la coltivazione commerciale di ortaggi in serra. La diffusione dell’idroponica su larga scala, però, fu resa possibile dall’avvento della plastica, che ha consentito la realizzazione di impianti più leggeri e meno costosi rispetto a quelli impiegati originariamente.

    A partire dalle prime applicazioni commerciali, sono stati sviluppati diversi sistemi idroponici che possono essere classificati in base all’impiego o meno di un substrato, di natura organica (torba, fibra di cocco, vinacce) o inorganica (lana di roccia, perlite, poliuretano, argilla espansa, pomice) e al tipo di erogazione della soluzione nutritiva.

    Per la produzione di ortaggi e di fiori recisi, s’impiegano soprattutto substrati artificiali in contenitore con erogazione della soluzione nutritiva attraverso impianti di micro-irrigazione (“a goccia” e similari), mentre per le piante ornamentali, coltivate in vaso su substrato, si vanno sempre più diffondendo gli impianti cosiddetti “a flusso e riflusso” (in inglese “ebb and flow”) in cui la soluzione nutritiva viene somministrata in maniera discontinua per sub-irrigazione (dal basso) e raggiunge le radici delle piante attraverso i fori di drenaggio dei vasi. Le colture liquide, cioè senza substrato, come la Nutrient Film Technique (NFT) e il Floating System (letteralmente, sistema galleggiante), sono utilizzate per lo più per coltivare ortaggi da foglia, cioè piante di taglia ridotta e a ciclo breve, come le lattughe.

    Nel sistema NFT, un sottile film di soluzione nutritiva viene fatto ricircolare all’interno di apposite canaline di plastica dove sono sistemate le piante; non è prevista la presenza del substrato che viene utilizzato in piccola quantità solo per la preparazione delle piantine. La soluzione nutritiva viene pompata dal serbatoio alle canaline dove scorre bagnando le radici, per poi venire recuperata, reintegrata e rimessa in circolo.

    Nel Floating System, pannelli o vassoi di polistirolo in cui sono alloggiate le piante galleggiano in vasche contenenti la soluzione nutritiva che viene areata e ciclicamente reintegrata dei nutrienti assorbiti dalle piante.

    I sistemi descritti, ovviamente, non funzionano in condizioni di gravità ridotta o in assenza di gravità, poiché nel primo l’acqua si accumulerebbe all’uscita della pompa senza fluire nelle canaline, lasciando le radici delle piante asciutte, mentre nel secondo la soluzione non rimarrebbe nella vasca ma fluttuerebbe nella cabina.

    Pertanto nello Spazio è necessario sviluppare nuove tecniche di distribuzione della soluzione nutritiva, in grado di utilizzare forze attive anche in assenza di gravità come i fenomeni capillari. L’utilizzo di un substrato poroso consente, ad esempio, di trattenere e distribuire la soluzione nutritiva alle radici sfruttando proprio queste forze.

    Man mano che le piante assorbono acqua e nutrienti, come avviene anche sulla Terra, i substrati si impoveriscono di soluzione nutritiva che dovrà essere opportunamente reintegrata. A questo scopo sono state messe a punto alcune tecniche, sperimentate con successo nelle recenti missioni spaziali, distinte in sistemi di controllo attivo e sistemi passivi. I sistemi di controllo attivo si basano sull’iniezione di soluzione nutritiva nel substrato grazie ad una pompa. I sistemi passivi permettono, invece, di controllare il flusso di soluzione nutritiva al substrato utilizzando materiali idrofilici microporosi che richiamano liquido dal serbatoio man mano che questo viene assorbito dalle piante.

    S. De Pascale – Università di Napoli “Federico II”

    R. Fortezza, D. Castagnolo – Telespazio

    substrato 2

    18/09/2015

    La gestione dell’aria in un “modulo serra” per applicazioni spaziali

    Nell’ambito dello sviluppo di sistemi di tipo bio-rigenerativo, un “modulo serra” risulta una parte fondamentale all’interno di qualsiasi concetto di base stabile e indipendente per le future missioni spaziali. Infatti all’interno di una serra è possibile (ri)generare tutte le risorse necessarie agli esseri umani, attraverso la chiusura dei cicli vitali di un habitat: il riciclo dell’acqua, la rimozione di anidride carbonica e la produzione di ossigeno e di cibo. In questo contesto si colloca il seguente studio di fattibilità coordinato dal centro aerospaziale tedesco DLR e condotto nell’ambito del programma MELiSSA dei progetti di ricerca ESA. L’obiettivo principale di questa attività è la definizione di un “modulo serra” per una base lunare. Tutte le principali parti che costituiscono il modulo serra vengono investigate: la scelta delle piante ed il loro posizionamento, l’estensione della parte coltivata, la fornitura di nutrimento alle piante, il tipo di illuminazione, la gestione dell’aria, la richiesta globale di energia e la struttura del modulo. In questo articolo ci soffermeremo in particolar modo sul sistema che gestisce l’aria all’interno della serra. La struttura finale del modulo serra, sviluppato al termine dello studio, è costituita da un nucleo centrale rigido e da quattro camere gonfiabili chiamati “petali” (nella figura in basso). Due corridoi sono destinati al collegamento tra il modulo e la base lunare. Il nucleo centrale contiene la maggior parte dei componenti necessari al funzionamento della serra (impianti e macchinari), mentre i petali costituiscono la zona di coltivazione delle piante. Per garantire un microclima che sia adeguato alla crescita di ciascun tipo di pianta, le coltivazioni vengono differenziate per petalo. Ogni petalo conterrà quindi una diversa specie di pianta ed avrà caratteristiche specifiche di luce, temperatura, umidità e composizione dell’aria.  Le piante selezionate per la coltivazione sono il grano duro, il grano tenero, la soia, barbabietola e lattuga (queste ultime due possono essere coltivate insieme). Struttura del modulo serra Per quanto riguarda il sistema di gestione dell’aria, esso viene realizzato con i seguenti obiettivi:
    • Controllare la temperatura, la pressione, l’umidità e la composizione dell’aria all’interno di ciascun petalo
    • Riciclare l’acqua che traspira dalle piante attraverso la condensazione del vapore acqueo in eccesso
    • Rimuovere dall’aria i possibili agenti contaminanti di tipo chimico o biologico
    I principali componenti che costituiscono il sistema di gestione dell’aria sono: ventole, sterilizzatori con lampade UV, umidificatori, scambiatori di calore, filtri per le particelle solide e per la rimozione di specifici contaminanti chimici, sensori per l’analisi della temperatura, pressione e composizione dell’aria. Particolare attenzione viene dedicata alla caratterizzazione ingegneristica dei componenti, selezionandoli in base alle loro caratteristiche tecniche. Per ciascun componente vengono inoltre considerati gli aspetti legati alla massa (per il trasporto terra-luna), alle dimensioni (per la valutazione dell’ingombro) e al consumo energetico (sostenibilità energetica del modulo). sistema di gestione dell'aria - modulo serra La maggior parte dei componenti selezionati sono posizionati nel nucleo che ha una struttura rigida. I canali per la distribuzione/raccolta dell’aria sono invece posizionati nei petali (nella figura in qui sopra). Durante il funzionamento standard del modulo, l’aria viene completamente ricircolata separatamente per ciascun petalo. L’aria viene trattata all’interno del nucleo dove assume le caratteristiche desiderate (temperatura, pressione, umidità e composizione). In seguito essa va ad alimentare il petalo passando attraverso delle griglie di distribuzione poste sotto il pavimento. Un singolo canale, collocato nella parte alta del petalo, raccoglie l’aria di scarto che viene poi avviata verso il nucleo per essere nuovamente trattata. Per la gestione dei livelli di ossigeno e di anidride carbonica all’interno dei petali vengono definiti due tipi di funzionamento (nella figura in basso):
    • “Nominal mode”. Durante questa modalità (funzionamento standard) ciascun petalo ricircola l’aria e nessuno scambio avviene con la base lunare . In questa fase l’ossigeno prodotto per fotosintesi dalle piante viene accumulato all’interno del petalo. I sensori presenti in ciascun petalo danno un immediato riscontro sulle condizioni climatiche presenti e permettono di raggiungere lo stato desiderato in termini di temperatura, pressione ed umidità.
    • “Breathing mode”. In questa modalità si attiva un collegamento diretto tra l’aria presente nel petalo e quella presente nella base. In questo modo l’aria ricca di ossigeno presente nei petali può fluire verso la base e, viceversa, l’aria carica di anidride carbonica può entrare nel petalo.
    funzionamento sistema gestione aria - modulo serra La modalità “Nominal mode” costituisce il funzionamento standard del sistema di gestione dell’aria. L’attivazione occasionale della modalità “Breathing mode” consente di mantenere i livelli di ossigeno e di anidride carbonica in un intervallo di valori prestabiliti e permette di fornire l’ossigeno prodotto dalle piante agli abitanti della base. A conclusione del progetto sono state condotte alcune analisi termo-fluidodinamiche su un modello tridimensionale del petalo per controllare le prestazioni del sistema di distribuzione dell’aria. Queste analisi hanno permesso di calcolare la pressione, la temperatura e l’umidità locali dell’aria all’interno dei petali in condizioni di regime. In questo modo alcune raccomandazioni ed osservazioni sulla struttura del modulo e sui componenti del sistema di distribuzione dell’aria sono state raccolte per un futuro sviluppo progettuale.   L. Buccheri – Engisoft

    16/09/2015

  • Serre planetarie

    Negli ultimi anni lo “sviluppo sostenibile” è diventato un argomento di discussione sempre più comune e una necessità sempre più impellente. Addirittura alcuni potrebbero affermare che qualsiasi sviluppo ulteriore non sia sostenibile dal nostro bel pianeta, e che si debba imparare a vivere con meno, riducendo gli enormi sprechi che governano la nostra vita quotidiana.

    Un invito accolto da un crescente numero di comunità locali è quello al consumo di frutta e verdura di stagione, preferendo prodotti provenienti dai territori limitrofi a quelli trasportati dai capi opposti del globo, avvicinandosi al consumo così detto a “chilometro zero”. Dopotutto i prodotti a km 0 costano meno (si risparmia sul trasporto e spesso anche sull’imballo), aiutano l’ambiente (si produce meno CO2, si spreca meno acqua, energia, plastica e cartone), e sono più freschi (quindi con meno conservanti).

    Tuttavia, il rimpicciolirsi delle aree agricole vicino ai grandi centri urbani ostacola questo percorso di sostenibilità. Per ovviare a tale, al momento inevitabile, impoverimento della nostra capacità di provvedere efficientemente ai nostri bisogni basilari, sono ormai in crescente diffusione le coltivazioni urbane fuori suolo, ovvero degli orti che sfruttano la tecnologia idroponica per produrre frutta, verdura e piante ornamentali che possono essere ricavati in capannoni e aree industriali in disuso. Un esempio sono le serre verticali, che permettono coltivazioni su più livelli, facendo buon uso di una superficie ridotta, e spesso permettendo di fare uso efficiente di acqua e pesticidi.

    serre planetarie 1La necessità di queste tecnologie diventa invece quasi inderogabile quando le condizioni ambientali sono avverse alla coltivazione e la logistica di rifornimento è proibitiva, come già avviene ad esempio in aree desertiche o polari, e, perché no, nelle basi planetarie del futuro (ad esempio su Marte!). Non per altro, ogni scenario di esplorazione dello spazio prevede ad un certo punto lo sviluppo della capacità di produrre cibo con coltivazioni fuori suolo.

    La produzione a “chilometro zero” diventa infatti sempre più conveniente tanto più aumentano le dimensioni dell’equipaggio, la durata della missione e le difficoltà di rifornimento (come nel caso di Marte, posto ad una distanza dalla Terra sempre superiore a metà della distanza Terra-Sole). Gli studi per sviluppare la tecnologia necessaria coinvolgono conoscenze da ogni parte del mondo, e l’Europa è sicuramente in prima linea. L’Agenzia Spaziale Europea (ESA) da anni promuove queste attività attraverso il progetto MELiSSA. Ad esempio, è recentemente terminato GreenMOSS, uno studio di fattibilità coordinato da Thales Alenia Space Italia, il quale aveva l’obiettivo di progettare una serra sulla superficie del polo sud lunare, basata sull’architettura MELiSSA, e capace di fare un uso efficiente della luce solare disponibile quasi continuamente, nonché di identificare i necessari sviluppi tecnologici critici.

    Proprio nella sua ultima fase lo studio ha evidenziato poi la necessità di utilizzare la stazione spaziale internazionale (ISS) come piattaforma di sviluppo tecnologico, dando il via a PFPU, un nuovo studio tutto italiano, sempre in ambito MELiSSA, atto a progettare un precursore di un’unità per produzione di tuberi in orbita attraverso il test in laboratorio di alcuni prototipi chiave. Un altro progetto molto interessante, che permette di osservare a volte in diretta gli esperimenti in corso, riguarda lo sviluppo di un prototipo di serra lunare (chiamata LGH), portato avanti a cura dell’Università dell’Arizona (UA-CEAC) e sponsorizzato dalla NASA.serre planetarie 2

    L’esplorazione dello Spazio conferma quello che gli esploratori di ogni tempo hanno sempre saputo. Si può vivere con molto meno, e liberandosi del superfluo e degli sprechi si possono raggiungere grandi obiettivi. Non aspettiamo di percorrere le 1.5 Unità Astronomiche, che ci separano in media da Marte, per affidarci ai prodotti km 0!

    Per maggiori approfondimenti sul progetto MELiSSA, vai al sito. G. Boscheri – Thales Alenia Space Italia   [Immagine di copertina: credits NASA]  

    15/09/2015

    Sistemi terrestri per ecosistemi in microgravità

    La permanenza umana nello spazio è concessa da un fragile equilibrio di fattori tecnologici e ambientali, la cui interazione definisce l’abitabilità degli ambienti. Nutrizione, respirazione, gestione degli scarti, sono funzioni essenziali al buon corso di ogni attività.

    Missioni sempre più lunghe e popolate e prospettive di insediamento a lungo termine in ambienti extra-terrestri richiedono elaborati sistemi di supporto alla vita, nei quali la componente biologica gioca un ruolo decisivo. In questo ambito, si svolge un’intensa attività di ricerca scientifica e tecnologica, ma la sperimentazione è resa difficoltosa dall’accessibilità limitata agli ambienti in microgravità. Effettuare esperimenti nello spazio è costoso ed è possibile in periodi limitati, di conseguenza possono essere testate solo alcune tra le tecnologie impiegabili. Per far fronte a questa problematica e sviluppare sistemi che supportino la permanenza umana nello spazio in modo sempre più affidabile e completo, si rende necessario lo sviluppo di modelli terrestri, con i quali simulare ciò che avviene nello spazio.

    Data l’assenza di risorse biologiche al di fuori del nostro pianeta, la sperimentazione di queste soluzioni avviene spesso a partire da ambienti difficili, dove la sopravvivenza umana è garantita solo parzialmente. Gli ambienti di prova, chiamati anche “testbed”, possono essere forniti da condizioni naturali avverse, come nel caso dei deserti o dell’Antartide, o provocati artificialmente, come nel caso dei territori compromessi dall’inquinamento o da un eccessivo consumo del suolo. Luoghi di questo tipo, che in termini terrestri presentano condizioni estreme, presentano condizioni in realtà ben più ospitali degli ambienti in microgravità, semplificando la logistica degli esperimenti e offrendo risultati più rapidamente.

    Le soluzioni messe a punto sulla Terra, oltre a sostenere direttamente la vita delle persone coinvolte e a offrire risultati scientifici promettenti per lo Spazio, possono contribuire all’ambiente circostante, innescando processi di miglioramento ecologico. Tali risultati richiedono una profonda collaborazione tra discipline, coinvolgendo dai biologi, ai medici, ai bioingegneri, ai progettisti. Queste figure lavorano insieme per sviluppare ecosistemi controllati, integrando componenti biologiche e tecnologiche per la sopravvivenza umana.

    Un progetto che si basa su questa collaborazione per innescare un trasferimento tecnologico bidirezionale, dalla Terra allo Spazio e dallo Spazio alla Terra, è AstartE, un ecosistema artificiale terrestre intelligente, capace di adattarsi all’ambiente in cui si trova per produrre aria pulita, cibo sicuro (vegetali) e acqua potabile in condizioni ambientali sfavorevoli, come nelle periferie urbane degradate.

    L’ecosistema è contenuto in un involucro gonfiabile, diviso in una parte terrestre e una acquatica, in contatto tra loro, e in aree micro-climatiche differenziate. Questo si appoggia a una struttura in stampa 3D, che viene dimensionata sulla base delle caratteristiche del luogo di utilizzo e che filtra l’acqua e i nutrienti che l’ambiente esterno può offrire.

    articolo 4.2

    I processi biologici che avvengono al suo interno derivano dai sistemi di supporto alla vita bio-rigenerativi a ciclo chiuso (BLSS), già impiegati in orbita terrestre. Come questi ultimi, sono in grado di sostenersi in autonomia, raggiungendo spontaneamente condizioni di crescita ottimale. Queste condizioni vengono mantenute con il supporto di una centralina a intelligenza artificiale (rete neurale), che gestisce in modo dinamico e interdipendente gli apporti di acqua, luce, calore e nutrienti, rispondendo alla varietà di fabbisogni delle forme di vita presenti al suo interno e alla mutevolezza del contesto. L’efficienza del sistema così configurato consente il sostegno alla vita umana e un contributo pro-attivo alla salute dell’ambiente circostante, oltre a supportare la sperimentazione delle tecnologie che potranno essere portate in orbita.

    La prospettiva indicata da AstartE è quella di una progettazione multidisciplinare e collaborativa, che tragga risultati scientifici dal confronto di ambienti diversi e rinforzi la cooperazione tra i diversi ambienti della ricerca sugli ecosistemi, unificandone le informazioni e configurando sistemi ad elevata intelligenza biologica, capaci di far fronte a una varietà di situazioni, proprio come già fa la natura sul nostro pianeta.

    D. Martini, I. Loddo – Università di Venezia

    14/09/2015

  • La scelta delle specie

    Quale parte della immensa variabilità vegetale porteremo con noi nei sistemi biorigenerativi per viaggi di lunga durata o per le basi sulla Luna o su Marte? Possiamo mangiare migliaia di specie vegetali e centinaia sono usate nell’agricoltura dei diversi climi e paesi del mondo. La biodiversità vegetale è un serbatoio ricco a cui l’uomo ha sempre attinto e a cui dovrà attingere in futuro per una alimentazione sana e sostenibile. Sulla terra, la diversità degli ambienti in cui coltivare i nostri alimenti ci stimola a scegliere le specie più adatte e a diversificare le coltivazioni e i prodotti. La scelta delle specie da coltivare nello spazio, deve combinare molte esigenze e vincoli (nella foto in basso, un piccolo esempio della variabilità del germoplasma orticolo. Credit: Gregorio Sgrigna IBAF–CNR, 2015).

    scelta della specie 1

    E’ più facile pensare a piante di piccola taglia che ad alberi. La produzione di parti mangiabili deve essere alta rispetto ai residui da riciclare, e i cicli di produzione dovranno essere veloci. Una ciotola di rosse ciliegie farebbe di certo piacere agli astronauti, ma un cestino di fragole si può ottenere in minor tempo e spazio e con meno residui. Dovrà essere agevole riprodurre le specie che si coltivano, senza doverne controllare i sistemi riproduttivi. Le specie scelte dovranno crescere bene in condizioni ambientali facili da riprodurre e mantenere, senza competere fra di loro, per convivere in sistemi multi-colturali. Le piante spaziali dovranno avere fotosintesi e traspirazione efficienti e capaci di acclimatare a variazioni di luce, temperatura e umidità dell’aria. Così, controllando accuratamente l’ambiente di crescita, non otterremo solo cibo, ma anche la fissazione della CO2, la produzione di O2 e di vapore d’acqua, un modo naturale di purificare l’aria e l’acqua usate dagli astronauti. Il cibo dovrà essere facilmente utilizzabile, con minime esigenze di lavorazione, cottura, trasformazione e conservazione, ma sarà utile avere piante ricche di più elementi nutritivi che aiutino ad avere una dieta equilibrata. Negli esperimenti fin qui condotti sono state studiate principalmente le specie che sulla terra forniscono la base energetica all’umanità, come frumento, riso, patata e soia dalle quali avremo carboidrati proteine e grassi.

    scelta della specie foto 2Sono state studiate anche specie, come ad esempio insalata, rucola, spinacio e fragole, che ci forniscono altre componenti di una dieta ricca e diversificata, come vitamine, sali minerali, fibre, antiossidanti e molecole nutraceutiche. Il controllo delle condizioni di crescita dovrà sfruttare queste doti delle piante massimizzando la produzione di componenti ad alto valore nutrizionale e nutraceutico dei vegetali. Presso l’Istituto di Biologia Agroambientale e Forestale del Consiglio Nazionale delle Ricerche in collaborazione con il Dipartimento di scienze e tecnologie per l’Agricoltura, le Foreste, la Natura e l’Energia (DAFNE) dell’Università della Tuscia, svolgiamo da tempo esperimenti sulla risposta di piante orticole all’ambiente spaziale, per ottimizzarne la qualità nutritiva (nella foto a destra l’estrazione in presenza di azoto liquido garantisce il blocco del metabolismo e facilita la triturazione dei tessuti. Credit: Gregorio Sgrigna IBAF–CNR, 2015)

    Ottimizzando le condizioni ambientali come temperatura luce e concentrazione di CO2 ad esempio, si possono avere spinaci con aumentata vitamina C. Nello spazio dovremo prevenire l’insorgenza di malattie delle piante, così il cibo vegetale sarà esente da residui di antiparassitari. Con la stessa attenzione dovremo evitare che le piante accumulino fattori anti-nutrizionali, perché si sa, le piante sono buone, ma con l’evoluzione hanno imparato a difendersi dai predatori e possono produrre composti tossici che non vogliamo nel piatto degli astronauti. Infine coltivare dovrà essere divertente e l’orto spaziale dovrà essere bello, rigoglioso, colorato, fornendo così agli astronauti anche motivo di svago e un ambiente gradevole e naturale dove trascorre parte del loro tempo. Gli astronauti verosimilmente non potranno sdraiarsi su un prato per la tintarella, ma possiamo immaginarli seduti a leggere un libro, o magari a passeggiare e colloquiare in un nuovo EDEN ricco di forme colori e profumi per momenti di pausa terrestre.

    A cura di Alberto Battistelli – CNR

    Il team

    Alberto Battistelli, Stefano Moscatello, Simona Proietti, Walter Stefanoni, Guglielmo Santi – Istituto di Biologia Agroambientale e Forestale – Consiglio Nazionale delle Ricerche (IBAF –CNR).

    Giuseppe Colla – Dipartimento di Scienze e Tecnologie per l’Agricoltura, le Foreste, la Natura e l’Energia (DAFNE) dell’Università della Tuscia.

     

    10/09/2015

    Gli impianti di Colle Cerqueto: tecnologia applicata all’agricoltura

    La Ferrari Farm ha investito in un nuovo progetto realizzando un impianto di coltivazione idroponica in serre sterili ed ermetiche; una soluzione di nuova generazione ed alta tecnologia che consente la coltivazione in condizioni di assoluta sterilità prescindendo dall’ambiente esterno alle serre. Un mix innovativo di cultura contadina, elettronica, ricerca ed innovazione che unisce le moderne tecnologie con la filosofia artigianale e “contadina” dei processi produttivi agricoli e degli alimenti.

    L’impianto è stato completamente progettato e realizzato dalla Ferrari Farm che si è dotata di tutti gli strumenti tecnologici necessari per ottenere produzioni agricole di alta qualità. L’idea iniziale è stata di standardizzare le serre in modo tale che tutti gli impianti siano dimensionati per funzionare indistintamente con le 3 maggiori tecniche di coltivazione idroponica: Drip Irrigation, NFT ed Ebb&Flow, lavorando in “Closed Water Loop”.

    FERRARI FARM 1

    L’impianto è costituito da tre serre sterili completamente ermetiche senza scambio alcuno con l’ambiente esterno. Una di queste è un Fitotrone che, isolato dall’ambiente esterno con pannelli sandwich, non utilizza luce solare, ma la luce necessaria alla crescita vegetale è prodotta utilizzando dispositivi basati su tecnologia LED, che operano sulle lunghezze d’onda proprie della fotosintesi.

    Le serre, invece, sono state costruite con una chiusura basata su un sandwich di vetri con particolari trattamenti superficiali tali da garantire isolamento termico, trasparenza per la luce utile ed abbattimento della radiazione IR. Sia il fitotrone che le serre, oltre ad essere “chiuse” verso l’ambiente esterno, sono decontaminate mediante l’utilizzo di macchine di trattamento aria dotate di filtri assoluti e dispositivi per il controllo batterico, in modo tale che l’ambiente interno sia totalmente controllabile ed indipendente dall’ambiente esterno.

    Peculiarità degli impianti idroponici della Ferrari Farm è la creazione e gestione di una “Ricetta di Coltivazione” elettronica che codifica, comanda e controlla in automatico, per la specie di interesse, tutti i parametri climatici e nutrizionali: in ogni istante, tutti i giorni e per tutta la vita del vegetale che si intende produrre, il sistema computerizzato automatico comanda e controlla sia il clima che le irrigazioni in accordo con la Ricetta di Coltivazione.

    IDROPONICA (2)

    È stato quindi definito come far crescere vegetali in tecnologia idroponica in ambiente totalmente decontaminato, con comando e controllo di tutti i parametri. Eventuali malfunzionamenti o deviazioni dai parametri previsti sono segnalati real-time agli addetti. Per queste serre di nuova concezione l’accesso da parte dell’uomo è condizionato da apposita procedura di vestizione al fine di impedire contaminazione. I risultati ottenuti con la coltivazione di pomodoro e basilico hanno dimostrato l’efficacia del sistema. La ricetta computerizzata codificata in termini di soluzione nutritiva e di parametri climatici ha mostrato il reale funzionamento automatico delle serre in accordo con la “ricetta” prestabilita e codificata.

    Questo nuovo impianto idroponico ermetico e sterile consente di coltivare in tutto il mondo dall’equatore al polo, mentre l’esperienza del fitotrone con illuminazione artificiale suggerisce la possibilità di coltivare anche senza Sole in ambienti confinati, anche nell’ottica di future missioni spaziali. Per questo ultimo obiettivo è importante il concetto di sistemi biorigenerativi a ciclo chiuso per la produzione di cibo nello spazio in modo ecologico ed autosufficiente. I sistemi biorigenerativi, infatti, partono dal presupposto di utilizzare le piante per scope molteplici: sono infatti un rifornimento di cibo per gli equipaggi, rilasciano ossigeno per gli astronauti, aiutano a purificare l’aria rimuovendo l’eccesso di diossido di carbonio ed a purificare l’acqua. Il fattore comune quindi fra le tecnologie per applicazioni terrestri e quelle per applicazioni spaziali è di offrire indubbi vantaggi nell’ottica di sostenere la vita umana nello spazio.

    G. Pontetti – Ferrari Farm

    09/09/2015

  • Buon ritorno, Samantha!

    Questa volta pare che sia vero: la missione di Samantha e dei suoi colleghi Terry Virts e Anton Shkaplerov terminerà giovedì 11 giugno, dopo 199,7 giorni. A meno di 8 ore dal numero tondo 200. Mercoledì alle 16.40, con quasi un giorno di anticipo, Terry ha passato il comando della ISS a Gennady Padalka.


    Giovedì il ritorno. Che inizia presto: dopo il risveglio, gli astronauti salutano i propri compagni e poi si sigillano nella capsula Soyuz. Saranno circa le 8:55. Iniziano a questo punto, per diverse orbite, una serie di controlli, di check, di test del veicolo di ritorno. Intorno alle 12:20, i tre astronauti lasciano la Stazione Spaziale: è il momento del cosiddetto undocking. La navicella Soyuz ha mollato gli ormeggi. E inizia a cadere, muovendosi su un’orbita diversa da quella della ISS. Il ritorno della capsula, in effetti, non è altro che un precipitare a terra in modo controllato. Dopo alcune orbite, ecco il momento più importante: la Soyuz accende i motori e si dà la spinta definitiva che ne determina l’uscita dall’orbita (deorbit burn intorno alle 14:51). In pratica, si tuffa verso l’atmosfera. E subito dopo, si libera di due dei tre moduli di cui è costituita: il modulo orbitale e il modulo di propulsione hanno abbondantemente terminato il loro compito, come del resto i pannelli solari. Rimane soltanto il modulo di atterraggio, protetto da un efficace scudo termico. Quando entra negli strati più densi dell’atmosfera, il modulo sarà una specie di cometa incendiata: circondato dal plasma incandescente. A circa 20 minuti dall’atterraggio, previsto per le 15:43, iniziano le manovre per rallentare la velocità di discesa, che nel giro di 8 minuti raggiunge gli 800 km/h. 15 minuti prima dell’atterraggio, si aprono 4 paracadute: prima due, poi, in successione, altri due. Nel complesso, in appena un quarto d’ora, la capsula rallenta fino a circa 30 km/h. Appena un secondo prima dell’atterraggio, si accendono 4 piccoli motori che, come nelle astronavi dei film di fantascienza, con la loro propulsione rallentano ancora la velocità dell’impatto a circa 5 km/h. Nonostante una certa ruvidezza complessiva, le attenzioni alla salute degli astronauti sono molte: per rendere più soffice il rientro, le poltrone su cui siedono sono “tagliate” su misura, anche per quanto riguarda la forma. Piccole nicchie protettive, insomma. Nonostante questo, inutile negarlo: il rientro non è come fare una passeggiata. Urti, strappi, decelerazioni: l’astronauta affronta le ultime prove della sua missione riscoprendo, in poche ore, che cosa significa essere sottoposto ad accelerazioni violenze. Riscopre, insomma, il significato del “peso”, ovvero una accelerazione lungo una specifica direzione, che noi umani chiamiamo “basso”. Ci sono anche conseguenze divertenti. L’astronauta canadese Chris Hadfield, per esempio, noto per aver cantato Space Oddity di David Bowie nella Cupola della ISS, ha raccontato di come, al suo rientro, sia rimasto sorpreso dal sentire il peso persino della lingua e delle labbra. E che, inizialmente, anche parlare gli era parso un’attività diversa da quella degli ultimi mesi. Conoscendo Samantha, e apprezzandola per la sua capacità di comunicare, no panic: continuerà a parlare come prima! Buon ritorno a casa!    

    11/06/2015

    Fonti di calcio vegetali

    Quando si pensa all’assunzione di calcio, si fa quasi sempre riferimento al latte e ai suoi derivati. In realtà esistono molti altri alimenti che dovrebbero essere presi in considerazione. La maggior parte deriva dal mondo vegetale. Tra questi abbiamo i semi di sesamo e quelli di lino, il cavolo verde, gli spinaci, i broccoli, la quinoa, i legumi e le mandorle. «Tutti questi ingredienti – come ci spiega lo chef Stefano Polato – sono presenti in modo sostanzioso nel menu di Argotec per Samantha Cristoforetti, visto che assicurano un buon apporto di calcio, assolutamente fondamentale per chi vive in assenza di peso. Fra gli obiettivi del bonus food, infatti, è di primaria importanza permettere a Samantha di arginare i danni all’apparato scheletrico, ma allo stesso tempo garantirle una facile digeribilità. In effetti, i latticini possono risultare pesanti e non a tutti gradevoli, ma per fortuna il mondo vegetale ci viene in aiuto. Tra l’altro, molti semi oleaginosi, come quelli di sesamo, ci consentono di insaporire i piatti, diminuendo allo stesso tempo la quantità di sale».

    Le cattive abitudini alimentari ci hanno indotto a fare un uso eccessivo di sale e zucchero, che oggi risultano essere “inquinanti” non solo per l’organismo, ma anche per il nostro palato. Tuttavia esistono dei validi sostituti: come fatto all’interno dello Space Food Lab di Argotec, al posto del sale è possibile utilizzare le spezie che abbiamo nella dispensa, anche se troppo spesso ce ne dimentichiamo. «Solo per citarne alcune – sottolinea Polato – mi vengono in mente il rosmarino, il timo (ideale per condire il pesce), la noce moscata (per salse e risotti), la maggiorana, il peperoncino (un ottimo vasodilatatore), il coriandolo, il cumino, la curcuma e la menta. Per le insalate, invece, il mio consiglio è quello di provare il gomasio. Utilizzato comunemente nella cucina asiatica, si tratta di un misto di semi di sesamo tostati e macinati con una quantità minima di sale. Si può preparare facilmente anche a casa».

    Ricetta

    Per ottenere 100 grammi di gomasio occorrono 1 cucchiaio di sale integrale marino fino, 8 cucchiai di sesamo e un cucchiaio di erbe aromatiche secche a piacere (salvia, rosmarino, alloro, timo, origano). In una padella antiaderente far dorare leggermente il sesamo a fuoco basso, mescolando con un cucchiaio di legno, facendo molta attenzione che i semi non abbrustoliscano o inizino a fumare. In quel caso, si formerebbe il sesamolo, che è una sostanza tossica e non particolarmente piacevole. Aggiungere il sale, le spezie secche e tritati, i semi di sesamo nel mortaio e pestare con molta pazienza. Conservare in un contenitore di vetro chiuso e al fresco per circa una settimana.

    Per saperne di più: http://www.argotec.it/argotec/

    09/06/2015

  • Samantha prende il posto di Sunita Williams come astronauta donna con più giorni consecutivi in orbita

    Sabato 6 giugno intorno alle 16:21 CET l’astronauta ESA Samantha Cristoforetti diventerà l’astronauta donna con più giorni consecutivi nello spazio nel corso di una sola missione.

    Expedition_32_Flight_Engineer_Sunita_Williams_exercises_on_COLBERTIl record era detenuto dalla collega della NASA Sunita Williams, con 195 giorni di missione durante l’Expedition 33 a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. Sunita è ancora la donna astronauta con più  passeggiate spaziali nel suo bagaglio personale (ben sette) e inoltre quella con più ore spese al di fuori dell’avamposto orbitante: in tutto 50 ore e 40 minuti.

    La missione Futura di Samantha, la seconda di lunga durata dell’Agenzia Spaziale Italiana, Ë stata prolungata dopo alcuni imprevisti con la navicella cargo russa Progress.

    Samantha ha gi‡ conquistato un paio di giorni fa il record come astronauta dell’Agenzia Spaziale Europea con la missione di pi˘ lunga durata.

    06/06/2015

    Samantha è l’astronauta ESA da più tempo nello spazio in una sola missione

    Oggi intorno alle 17:27 CET l’astronauta ESA Samantha Cristoforetti, in missione per l’Agenzia Spaziale Italiana, batterà il record di più lunga permanenza nello spazio in una sola missione per un astronauta europeo. Il suo ritorno era originariamente previsto il 12 Maggio ma la sua missione Futura è stata prolungata dopo alcuni a causa di un problema al cargo russo dei rifornimenti Progress.

    Il record apparteneva precedentemente all’astronauta ESA André Kuipers che ha vissuto e lavorato sulla Stazione Spaziale Internazionale nel 2012 er 193 giorni durante la sua missione PromISSe; anche il suo record era stato stabilito dopo un prolungamento della permanenza nello spazio dopo alcuni imprevisti. Dal suo blog:

    “ Una perdita è stata trovata sulla Soyuz che avrebbe dovuto portare qui su l’equipaggio dell’Expedition 31. La nuova navicella di sostituzione è in fase di preparazione; non sarà pronta prima di metà Marzo e quindi il volo di Dan, Anton e Anatoly verrà rimandato di due mesi. Ma questo ha delle conseguenze anche per me, Don e Oleg. Il ritardo è ora di sei settimane e il nuovo ritorno sulla Terra è fissato per il primo Luglio”.

    Né Samantha né André detengono il record assoluto di permanenza nello spazio per un astronauta ESA: quello appartiene a Thomas Reiter con ben 350 giorni passati in microgravità durante due missioni: 179 sulla stazione spaziale Mir nel 1995 e 171 sulla Stazione Spaziale Internazionale come membro dell’Expedition 2 nel 2006.

    04/06/2015