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Vertical Farm

Le vertical farm sono strutture per la produzioni di ortaggi, ma anche specie animali, di altissima qualità e prive di sostanze chimiche nocive, come il nichel. Questo è possibile grazie all’uso di tecniche di coltivazione fuori suolo a ciclo chiuso in ambiente controllato che consentono una produzione agricola intensiva sostenibile, con risparmio idrico del 90% rispetto alla coltivazione in campo aperto. VFI è specializzata nella progettazione di serre per coltivazioni idroponiche ed acquaponiche.

cenni storici

Sebbene l’esplosione delle ricerche sulle vertical farm si sia avuto dal 2008 in poi, con la pubblicazione del libro “The Vertical Farm: Feeding the World in the 21st Century” del prof. Dickson Despommier, i primi concept di fattorie verticali sono stati immaginati sin dagli inizi del ‘900, con i celebri cartoon di A.B. Walker pubblicati su Life Magazine nel 1909. Tuttavia, per trovare strutture che si avvicinino all’attuale idea di vertical farm, si deve arrivare alla “fattoria integrata” del biologo canadese JHON TODD, che nel suo libro “Progettare secondo natura” del 1984 propone l’idea di un edificio ecosistemico, cioè in grado di accogliere un ecosistema creato artificialmente. Le prime vere vertical farm, tuttavia, sono state costruite nei primi anni 2000, in Giappone e nel Sud-Est Asiatico, ma avevano un carattere marcatamente sperimentale. É, però, dal 2010 che le vertical farm commerciali hanno iniziato a diffondersi in tutto il mondo ad un ritmo sempre crescente tanto che Global Market Insights prevede per il 2026 un mercato da 22 miliardi di dollari.

Cosa sono le Vertical Farm

Nella sua definizione più generale una vertical farm è un edificio che accoglie un’intera filiera agroalimentare: produzione, trasformazione, vendita e consumo.

Tuttavia, nella maggior parte dei casi vengono definite vertical fam anche quegli edifici che accolgono solamente la produzione e la trasformazione. Tali edifici vengono spesso definiti “fabbriche di insalata, poiché sono dedicati principalmente alla produzione di insalata ed il layout dell’impianto, oltre che la gestione, è del tutto simile ad una linea di produzione di un qualsiasi oggetto prodotto in serie. Infatti, l’obiettivo di queste strutture è produrre quantità esatte di prodotti identici in tempi noti (per esempio produrre “n” Kg di insalata a settimana del tipo X con le caratteristiche y,z,w).

Progetto A3 1M2
Per raggiungere tale obiettivo, il processo di coltivazione avviene all’interno di un ambiente chiuso, completamente controllato ed indipendente da quello esterno, nel quale vengono controllati tutti i parametri ambientali (temperatura, umidità, CO2, luce, ecc..). Le tecniche di coltivazione fuori suolo, invece, consentono di fornire alle piante l’esatta quantità degli elementi nutritivi di cui hanno bisogno.

Spesso le vertical farm vengono assimilate a delle serre sviluppate in verticale o a dei grattacieli completamente vetrati all’interno delle quali avviene la coltivazione. Tale immagine, tuttavia, può essere fuorviante, poiché molte vertical farm che hanno una vocazione esclusivamente produttiva sono completamente opache e, in alcuni casi, realizzate in strutture ipogee.

Tecniche di coltivazione

Nelle Vertical Farm si utilizzano tecniche di coltivazione fuori suolo a ciclo chiuso, in cui le radici delle piante si sviluppano su un substrato inerte (o in aria) e la soluzione nutritiva in eccesso viene recuperata e reimmessa nel circuito. Inoltre, per massimizzare il numero di piante coltivabili per ogni metro quadrato di superficie si fa ricorso alle tecniche di vertical farming.

foto coltivazione Idroponica

coltivazione
idroponica

Tecnica di coltivazione fuori suolo in cui le radici delle piante vengono irrorate mediante una soluzione nutritiva composta da acqua ed sali minerali in quantità e rapporti specifici che variano al variare della specie coltivata e dello stadio di sviluppo della pianta. Il modo con cui questa viene somministrata alle piante determina la tipologia dell’impianto e la possibilità di utilizzarla su una specie vegetale piuttosto che su un’altra.

Vantaggi della coltivazione idroponica

P

Riduzione dell’uso di pesticidi e agroformaci

P

Relativa semplicità di utilizzo e realizzazione

P

Notevole risparmio idrico rispetto alle coltivazioni in campo aperto

P

Controllo della soluzione nutritiva

tipologie di impianti idroponici

foto Idroponica, sistema NFT
Sistemi NFT

Le piante sono alloggiate su delle canaline, all’interno delle quali scorre un sottile strato di acqua dello spessore di pochi millimetri che bagna le radici.

foto idroponica, sistema floating
Sistemi floting

Le piante sono collocate su delle “zattere di coltura” che galleggiano su una vasca riempita di soluzione nutritiva

foto idroponica, sistema a goccia
Sistemi di irrigazione a goccia

Molto simili al sistema NFT, ma in questo caso la soluzione viene distribuita ad ogni singola pianta mediante dei gocciolatoi e recuperata alla base mediante una canalina

idroponica, sistema flusso e riflusso
Sistemi a flusso e riflusso

Le piante si trovano in una vasca riempita con un substrato inerte e che viene riempita e svuotata periodicamente dalla soluzione nutritiva.

idroponica, sistema aeroponico
Sistemi aeroponici

Le radici delle piante si sviluppano libere in aria all’interno di una camera di irrorazione in cui la soluzione nutritiva viene nebulizzata periodicamente.

foto acquaponica

coltivazione
acquaponica

Tecnica di coltivazione fuori suolo che unisce l’acquacultura (di ricircolo)  alla coltivazione idroponica, al fine di ottenere un ambiente simbiontico che permette di produrre in contemporanea piante e pesci. I sistemi acquaponici sono degli allevamenti ittici a ricircolo che integrano al loro interno la produzione idroponica di specie vegetali. Il principio di funzionamento di un impianto acquaponico è molto simile a quello idroponico con due sostanziali differenze: la prima la sostituzione del serbatoio della soluzione nutritiva con una o più vasche per l’allevamento ittico; mentre la seconda è l’aggiunta di un filtro biologico (in parte costituito anche dal substrato di coltivazione) in cui si formerà la colonia di batteri nitrificatori che decomporranno in nitrato le secrezioni dei pesci.

Vantaggi della coltivazione acquaponica

P

Minor utilizzo di elementi nutritivi

P

Produzione di pesci e piante

P

Notevole risparmio idrico

P

Riduzione dell’inquinamento ambientale dovuto all’allevamento

tipologie di impianti acquaponici

acquaponica, schema funzionamento
Sistemi acquaponici

Le radici delle piante si sviluppano all’interno di canaline, o banchi di coltivazione, in cui scorre un sottile stato di acqua proveniente dalla vasca di allevamento dei pesci.

Vertical Farming

Con il termine vertical farming si intendono quelle pratiche colturali che consentono la coltivazione delle specie vegetali su più livelli sovrapposti. L’obiettivo di questi sistemi è massimizzare il numero di piante a metro cubo, cioè il numero di piante che possono essere coltivate in un volume di un metro cubo.

tipologie di vertical farm

vertical farm
categorie dimensionali

Si possono distinguere diverse categorie di vertical farm in funzione sia delle dimensioni, sia dell’obiettivo che si vuole raggiungere.

Esempio di piccolo o micro impianto

Impianti domestici e microimpianti

Sistemi tra i più diffusi (spesso auto costruiti) di natura prevalentemente hobbystica e/o decorativa. Occupano pochissimo spazio e possono essere realizzati sia in indoor che outdoor. Queste strutture possono essere paragonate a degli orti domestici e richiedono investimenti relativamente contenuti.

Esempio di un piccolo impianto

Piccoli impianti

Soluzione è un’evoluzione della procedente ed è spesso utilizzata per sperimentazioni e come fase di star-up per impianti più grandi. Anche in questo caso le produzioni sono relativamente limitate e possono essere vendute al dettaglio o utilizzate per dei test market. I costi di investimento sono maggiori rispetto alle precedenti e spesso c’è un piccolo grado di automazione.

Vegetarian Indoor Farm

Esempio di un medio impianto

Impianti Medi

Sono delle vere e proprie strutture produttive che, tuttavia, non raggiungono ancora le migliaia di chili di produzione di una fabbrica di insalata. Molte start-up in ambito agricolo partono da queste strutture per poi procedere con uno scale-up una volta acquisite quote di mercato e competenze tecniche. Gli investimenti diventano importanti. Questi impianti spesso vengono realizzati all’interno di edifici inutilizzati.

Esempio di un grande impianto

Grandi impianti

Sono le vere e proprie vertical farm destinate ad una produzione agricola intensiva ed industrializzata. Di questa categoria fanno parte le “fabbriche di insalata” e prevedono gradi di automazione crescenti in funzione della quantità di ortaggi prodotte.

Quartiere agroalimentare

tipologie di impianti vertical farming

vertical farming, sistemi multilivello
Sistemi multilivello

Realizzati con strutture simili a scaffalature da magazzino, in cui le piante sono posizionate su ogni ripiano.

foto vertical farming, parete
Sistemi a parete

Sistemi del tutto simili ai green wall, in cui le piante sono disposte su una superficie verticale

foto vertical farming, colonne
Sistemi a torre

Sistemi a torre, in cui le piante sono disposte sulla superficie laterale, in appositi spazi che contengono anche il substrato di coltivazione.

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