Aqu @teach: Torri in crescita

Le torri in crescita sono tubi verticali attraverso i quali l’acqua ricca di nutrienti viene diffusa dall’alto, solitamente attraverso un emettitore a goccia, creando così «pioggia» all’interno della torre mentre gocciola sulle radici delle piante sospese nell’aria. Le torri, o colonne, possono essere cave o riempite con un substrato che fornisce supporto alle radici e aiuta nella dispersione dell’acqua. Nella sua forma più semplice, una torre in crescita può essere una sezione di tubo in PVC con fori tagliati ai lati. Nel loro studio comparativo sulla lattuga coltivata in un sistema di torre idroponica e in un sistema NFT orizzontale convenzionale, Touliatos et al. 2016 ha rilevato che il sistema a torre produceva 13,8 volte più raccolto rispetto al sistema orizzontale, calcolato come rapporto di resa alla superficie occupata. Tuttavia, il peso fresco medio delle lattughe coltivate nel sistema orizzontale era significativamente superiore a quello delle lattughe coltivate nel sistema verticale. Mentre la produttività delle colture era uniforme nel sistema orizzontale, il peso fresco del germoglio è diminuito dall’alto alla base della torre, molto probabilmente a causa di gradienti nella disponibilità di nutrienti e intensità luminosa. Gradienti di luce simili sono stati riportati in altre sperimentazioni a effetto serra che utilizzano sistemi a torre idroponica (Liu et al. 2004; Ramírez‐Gómez et al. 2012 . ^{Le fragole coltivate in torri verticali di PVC riempite di perlite con una densità vegetale di 32 piante/m2 hanno prodotto una resa commerciabile di 11,8 kg/m2 ; tuttavia, la resa per pianta è stata ridotta di 40 g con una diminuzione ogni 30 cm dell’altezza della torre, a causa delle condizioni di luce subottimale nel} sezioni inferiori della torre (Durner 1999). Il diametro delle torri avrà anche un effetto sulla crescita delle piante. I valori di contenuto d’acqua nelle torri alte e strette saranno inferiori rispetto alle torri più corte e larghe aventi un volume uguale di terreno di crescita per unità di lunghezza, e le radici delle piante saranno soggette a variazioni di temperatura giornaliere maggiori che possono influenzare l’assorbimento dei nutrienti e disturbare il metabolismo dei carboidrati in la radice, con conseguente crescita inibita (Heller et al. 2015).

Il sistema aeroponico Tower Farms (Figura 1) è modulare: una torre alta tre metri potrebbe coltivare 52 verdi, erbe o colture fruttifere, o 208 microverdi. Ogni torre in PVC alimentare è dotata di una piccola pompa da 50 W e di un timer che accende la pompa per 3 minuti e si spegne per 12 minuti a ciclo continuo. Sebbene tecnicamente ogni torre abbia un ingombro inferiore a 1 m², 2 m² per torre includeranno spazio sufficiente per le torri, la stazione di dosaggio, la spaziatura del corridoio e l’area del banco di propagazione. In Europa il sistema Tower Farms è distribuito da Ibiza Farm.

Figura 1: Il sistema Tower Farm https://ibiza.farm/

Nel loro sondaggio sui produttori commerciali di acquaponica, Love et al. (2015) ha osservato che quasi un terzo di questi utilizzava torri in crescita. Tuttavia, mancano dati comparativi sui rendimenti dei sistemi a torre acquaponica e dei sistemi aquaponici orizzontali convenzionali. ZipGrow è una tecnologia idroponica verticale progettata per la produzione di colture verticali ad alta densità da Bright Agrotech, che gestisce un sistema acquaponico verticale a 400 torri a Laramie, Wyoming (Figura 2). La loro densità di spaziatura è una torre per ogni 0,7 m². Il raccolto è piantato in un canale che corre la lunghezza di un lato di ogni tubo quadrato rigido in PVC resistente ai raggi UV. Le piante crescono nel mezzo di coltivazione brevettato dell’azienda chiamato Matrix Media, che è costituito da bottiglie d’acqua riciclate e da un legante di ossido di silicone. Il terreno di crescita, che viene irrigato dall’alto utilizzando gocciolatori, offre molti vantaggi al sistema aquaponico. In primo luogo, ha una superficie biologica estremamente elevata di circa 82-88 m^2/m3, che consente al sistema di avere tassi di nitrificazione molto elevati e favorisce una crescita sana delle piante. In secondo luogo, ha un rapporto vuoto del 91% a causa della sua natura fibrosa. Questa elevata porosità crea un ambiente altamente aerobico per le radici delle piante e l’arricchimento di ossigeno dell’acqua nutritiva che scorre attraverso la torre, e consente anche alti tassi di percolazione. Inoltre, a causa dell’ambiente aerobico, i solidi possono raccogliere e decomporsi sui supporti senza creare un microambiente anaerobico (Michael 2016). In Europa il sistema ZipGrow è distribuito da Refarmers. Una torre standard di 152 cm fornisce filtrazione meccanica e biologica per 0,7 a 1,1 kg di pesci maturi. Si raccomanda una densità di stoccaggio compresa tra 12 kg e 15 kg per m³ .

Figura 2: Il sistema ZipGrow https://www.greenlifeplanet.net/product-page/zipgrow-tower

Come notato sopra, la maggior parte dei sistemi a torre subisce molta perdita di luce. Ciò è particolarmente vero per i sistemi a 4 lati, che subiscono quasi il 90% di perdita di luce dalla parte anteriore superiore della massa della torre alla parte posteriore inferiore della massa della torre, anche se distanziati generosamente. Quando le torri ZipGrow sono ammassate e gestite correttamente, tuttavia, la perdita di luce è molto bassa, anche a 0,5-0,8 metri quadrati per torre. Ci sono tre configurazioni che un coltivatore può utilizzare, a seconda della loro struttura e del tipo di coltura: configurazione in massa, configurazione della linea e corridoi frontali. I coltivatori possono anche conservare la luce utilizzando il ritaglio del trasportatore (Figura 3).

Figura 3: Configurazioni e regimi di ritaglio per le torri ZipGrow https://info.brightagrotech.com/hubfs/blog-files/Infographics/ZipGrow_Tower_Spacing_Guide_ - Bright\ _Agrotech.pdf

Una torre ZipGrow di 1,5 metri può coltivare 8-10 piante di lattuga o 5-8 piante di dimensioni basiliche, a seconda della varietà. Le configurazioni di massa delle torri appese in file su un rack sono di solito l’opzione migliore per i produttori commerciali alla ricerca di rendimenti elevati. Quando le torri sono ammassate e gestite correttamente, 0,7 m² per torre è più che sufficiente per ottenere buone colture con luce naturale. 50 cm di spazio tra le file consentono l’accesso alle torri. Le torri possono anche essere montate su pareti (Figura 4).

Figura 4: Sistema ZipGrow montato a parete < https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Urban_Vertical_Farm_With_Woman_%26_Child.jpg >

Il sistema ZipGrow è stato utilizzato nella GrowUp Box, una fattoria acquaponica della comunità di container con una serra sul tetto nel centro di Londra (Figura 5). Il GrowUp Box ha un ingombro di soli 14 metri quadrati e può produrre oltre 435 kg di insalate ed erbe aromatiche e 150 kg di pesce all’anno.

Figura 5: La scatola di GrowUp < https://www.timeout.com/london/things-to-do/growup-box-tours >

Negli Stati Uniti, NaturePonics ha sviluppato Boogardens (Figura 6), un sistema verticale che utilizza bambù coltivato in Indonesia e nelle Filippine che può essere utilizzato per applicazioni acquaponiche, idroponiche o aeroponiche residenziali e commerciali. Il bambù raccolto per far ricrescere le torri e può essere riraccolto tre anni dopo, rendendolo il sistema di torri in crescita più sostenibile attualmente sul mercato.

Figura 6: Unità acquaponica commerciale Boogardens < http://www.natureponics.net/boo-gardens/ >

Una variazione delle torri in crescita è il sistema di vasi impilati, come quello prodotto da Verti-Gro per la coltivazione idroponica. I vasi in EPS da 5 litri, che forniscono isolamento per una migliore crescita delle radici, possono essere impilati fino a dieci vasi alti, con ogni vaso che offre spazio sufficiente per quattro piante. I vasi sono montati su piastre di rotazione su un riser in PVC, il che significa che possono essere ruotati facilmente per una ricezione uniforme della luce (Figura 7). Il sistema, brevettato nel 1994, è stato sottoposto ad una serie di valutazioni scientifiche. Si è constatato che le pile di 6 vasi hanno prestazioni significativamente migliori rispetto alle pile di 7 o 8 vasi, sia in termini di biomassa, resa e qualità dei frutti, perché la composizione della soluzione nutritiva è cambiata man mano che passava attraverso la colonna e ha influenzato negativamente la crescita delle piante nella parte inferiore (Al-Raisy et al. 2010). La luce può anche essere un problema: l’intensità della luce solare che raggiunge il baldacchino delle piante nella parte inferiore di una torre di sette vasi era solo il 10% di quella raggiunta in cima, e le condizioni di luce subottimali nelle sezioni centrali e inferiori hanno influenzato negativamente la crescita delle piante fragole e la resa dei frutti. Le piante in queste sezioni non hanno sviluppato un numero ottimale di corone di rami e successivamente hanno prodotto meno frutta rispetto alle piante nella sezione superiore (Takeda 2000). La qualità dei frutti è influenzata anche dalla posizione delle piante sulla torre, con quelle del livello superiore che presentano solidi totali solubili (TSS) più elevati e una minore acidità titolabile rispetto a quelle prodotte su livelli inferiori (Murthy et al. 2016). Uno studio comparativo sulla produzione idroponica di fragole utilizzando pile di quattro vasi Verti-Gro e due tipi di sistemi orizzontali ha rilevato che la minore intensità luminosa alla base della torre, e il conseguente minor tasso fotosintetico, hanno determinato un minor numero di frutta, un minor peso della frutta e un minor numero di commerciabili frutti rispetto ai sistemi orizzontali. I bassi livelli di luce causano la sterilità dello stame e la scarsa qualità del polline, e quindi una riduzione del tasso di fecondazione, che può contribuire alla produzione di frutta malformata (Karimi et al. 2013).

I vantaggi di essere in grado di crescere ad alta densità delle piante nelle torri in crescita devono essere bilanciati con la quantità di spazio necessaria per fornire una diffusione uniforme della luce e lo spazio necessario per la gestione e la manutenzione. La larghezza delle righe deve garantire che i prodotti non siano compromessi dallo spostamento di oggetti quali carrelli e sollevatori a forbice. Le luci di crescita impediscono i movimenti delle persone e quindi devono essere parte della struttura in crescita, o retrattili o mobili in modo che i lavoratori possano svolgere facilmente compiti, o le strutture di semina dovranno essere mobili e le luci rimangono statiche.

Figura 7: Sistema Verti-Gro https://www.vertigro.com/Verti-Gro-4-Tower-System-Automatic-p/vgk-16agp.htm

I sistemi di vasi impilati sono più adatti per la coltivazione di piante grandi e pesanti, come le colture da frutto. Grow with the Flow La fattoria acquaponica di Denton, Nebraska, utilizza torri ricavate da vasi impilati per coltivare pomodori e cetrioli, così come le erbe aromatiche (Figura 8).

Figura 8: Coltivare torri nella Grow con la serra acquaponica Flow < https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vertical_Tower_Aquaponic_System.jpg >

*Copyright © Partner del progetto Aqu @teach. Aqu @teach è un partenariato strategico Erasmus+ per l’istruzione superiore (2017-2020) guidato dall’Università di Greenwich, in collaborazione con l’Università di Scienze Applicate di Zurigo (Svizzera), l’Università Tecnica di Madrid (Spagna), l’Università di Lubiana e il Centro Biotecnico Naklo (Slovenia) . *