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martedì, 6 Dicembre 2022

Contrasto alla siccità/3: step tre realizzare infrastrutture irrigue all’avanguardia

Della stessa Rubrica

Ovvero il sistema di ritenzione delle acque di percolazione

A causa dei cambiamenti climatici, che rendono la risorsa idrica sempre più preziosa, aumentare la capacità degli agricoltori di sfruttare l’acqua piovana potrebbe essere la carta vincente per l’agricoltura del futuro.

Il CREA Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari, nell’ambito del progetto di ricerca EU ERANETMED 2017, MediOpuntia, ha realizzato un prototipo di macchina agricola che è in grado di costituire dei micro-bacini sotterranei per trattenere l’acqua piovana di infiltrazione.

L’idea di base, che ha condotto i ricercatori a proporre un sistema del genere per combattere le siccità prolungate, è quella di riuscire ad intercettare una porzione dell’acqua piovana che si infiltra nel terreno e trattenerla all’interno degli strati del suolo più superficiali, così da essere raggiunta facilmente dalle radici delle piante.

Il problema

L’acqua è uno degli elementi più abbondanti sulla superficie terrestre e la sua presenza in forma liquida è alla base della vita, così come oggi la conosciamo. Essa è disponibile sulla Terra da milioni di anni ed è in continuo movimento tra oceani, cielo e terra in un ciclico andamento denominato ciclo dell’acqua. Questo è innescato da due fenomeni molto importanti, l’evaporazione, che determina il passaggio dell’acqua dalla superficie terrestre all’atmosfera, e le precipitazioni, ossia la condensazione del vapore acqueo che restituisce questo prezioso elemento alla Terra in forma liquida. E’ proprio grazie alle precipitazioni che la nostra agricoltura e i nostri allevamenti riescono a sostenersi per garantire il cibo necessario alla nostra sopravvivenza. Purtroppo, il cambiamento climatico ha alterato il pattern delle precipitazioni rendendo il settore primario sempre più schiavo dei sistemi di irrigazione artificiali che, oltre a rappresentare un costo crescente per gli imprenditori agricoli, comportano anche un serio problema di carattere ambientale.

Strategia

Aumentare, quindi, la capacità degli agricoltori di sfruttare l’acqua piovana potrebbe essere la carta vincente per l’agricoltura del futuro.

Il Centro di Ricerca Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari del Consiglio per le Ricerca e l’Analisi dell’Economia Agraria (CREA-IT) nell’ambito del progetto di ricerca EU ERANETMED 2017, MediOpuntia, ha realizzato un prototipo di macchina agricola che è in grado di costituire dei micro-bacini sotterranei per trattenere l’acqua piovana di infiltrazione. Questo progetto di ricerca coinvolge oltre all’Italia anche il Portogallo, il Marocco e l’Egitto, Paesi dove l’emergenza siccità e l’avanzamento della desertificazione sono un serio problema. L’idea nasce da alcuni studi condotti in passato in cui era stato dimostrato come uno strato impermeabile (o poco permeabile) posto al di sotto dell’apparato radicale delle piante, può consentire la coltivazione di alcune piante food anche in aree notoriamente siccitose. Sebbene questa tecnologia chiamata Subsurface Water Retention System (SWRS) abbia suscitato molto interesse a livello locale per il riscontro positivo ottenuto negli impianti pilota, di fatto non è mai stata introdotta su ampia scala nelle pratiche agronomiche comuni poiché la sua realizzazione era alquanto dispendiosa in assenza di un macchinario specifico.

Qual è il principio di funzionamento di un sistema SWRS?

L’idea di base che ha condotto i ricercatori a proporre un sistema del genere per combattere le siccità prolungate, è quella di riuscire ad intercettare una porzione dell’acqua piovana che si infiltra nel terreno e trattenerla all’interno degli orizzonti del suolo più superficiali, così da essere raggiunta facilmente dalle radici delle piante. In figura 1 si riporta una vista in sezione di un sistema SWRS che, una volta realizzato, non è più visibile in superficie. Come si può notare da disegno, la parte impermeabile del SWRS (di colore blu) si sviluppa a partire da circa 30 cm di profondità per poi terminare a circa 1 metro dalla superficie del campo. Tutto l’invaso è ovviamente riempito di terra per ospitare le piante anche nell’area sovrastante, ed è invisibile dall’esterno. La lunghezza di un SWRS è parametrato in base alle dimensioni e alla forma del campo in sui si va a realizzare.

Figura 1 – Rappresentazione grafica della sezione di un sistema SWRS

Funzionamento del prototipo per la realizzazione di SWRS

Il prototipo, realizzato dal CREA Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari, è azionato da una trattrice agricola gommata di potenza pari o superiore a 130 kW con PTO 1000 rpm, facilmente reperibile nelle aziende agricole di media e grande dimensione. Il prototipo si sviluppa a partire da una macchina operatrice scavafossi, la quale è stata opportunamente modificata per consentire l’installazione del film impermeabile e removibile. Il macchinario è costituito da due ruote dentate rotanti, poste a 23° di angolazione tra loro. Durante l’avanzamento della trattrice, le ruote dentate scavano una trincea del profilo, come riportato nella figura precedente. Il terreno viene contestualmente convogliato in dei condotti che lo lasciano ricadere proprio sopra il film impermeabile che, nel frattempo, è stato già opportunamente adagiato sul profilo della trincea scavata. Tutte queste operazioni vengono eseguite in un unico passaggio dal macchinario riportato nella Figura 2. La distanza tra un bacino SWRS e quello adiacente, per consentire un mantenimento uniforme dell’umidità superficiale del terreno, è oggetto di studio. I fattori che entrano in gioco in questa decisione sono prettamente legati alla coltura principale da impiantare e alla composizione del terreno (sabbia, limo e argilla) che determinano il movimento dell’acqua nel campo.

Figura 2. – Prototipo realizzato dal CREA Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari per la costituzione di bacini sotterranei SWRS, in fase di funzionamento in campo sperimentale in Veneto. Nei riquadri a,b,c e d si ha la vista del macchinario posteriore e di lato. Si può notare che, una volta installato il film impermeabile, il campo è pronto a ricevere le successive lavorazioni del terreno e la semina della nuova coltura.

Sperimentazione in campo

L’architettura di un SWRS si presta molto bene a sistemi colturali a fila singola o binata di piante annuali e perenni. Tuttavia non è limitato solo a questi, ma può ospitare senza problemi anche colture annuali che prevedono la semina a spaglio. In Figura 3, è possibile vedere uno dei campi sperimentali del CREA Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari equipaggiato con il sistema SWRS, in cui è attualmente coltivato mais per l’alimentazione bovina. Come si evince dall’immagine, sono stati installati anche dei sensori per il monitoraggio dell’umidità del suolo in tempo reale. I sensori lavorano a 3 diverse profondità (30, 60 e 90 cm circa) e i valori ottenuti durante la stagione di coltivazione del mais saranno elaborati per capire possibili ulteriori implementazioni del sistema. 

Il prototipo è tuttora in fase di sviluppo nell’ambito di MIDAS, un successivo Progetto Europeo H2020 recentemente approvato, che lo vedrà impegnato in diverse aree geografiche del sud Europa, dove le lunghe estati siccitose limitano l’agricoltura locale.

Figura 3 – Campo sperimentale dotato di sistemi SWRS per catturare l’acqua. Il campo è stato anche dotato un sistema di centraline wireless per il monitoraggio costante dell’andamento dell’umidità del terreno a tre diverse profondità
Luigi Pari
CREA Centro di ricerca Ingegneria e Trasformazione Agroalimentari

#lafrase Dove c’è volontà c’è soluzione (L.Pari)

Walter Stefanoni
CREA Centro di ricerca Ingegneria e Trasformazione Agroalimentari

#lafrase Meglio curiosi che intelligenti (W. Stefanoni)

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