2050: zero agrofarmaci con nanorobot collaborativi e tecnologie rivoluzionarie

Niente più chimica nei campi, i nanorobot collaborativi esperti in biochimica si occuperanno della difesa delle piante aiutati dagli insetti addomesticati e dai consorzi batterici personalizzati

di Francesco Fenga

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Come sarà l'agricoltura nel 2050?
Fonte foto: © koya79 - iStockphoto (modificata)

Come saranno i campi nel 2050? Come faremo a difendere le nostre piante dagli aggressori vecchi e nuovi? Cosa vorranno mangiare le persone?

Già oggi si possono vedere delle tendenze molto chiare:
  • Richiesta crescente di cibo il meno contaminato da sostanze chimiche di sintesi (ricordo che tutto ciò che mangiamo è comunque fatto di sostanze chimiche naturali).
  • Volontà di un'economia sostenibile.
  • Voglia di conoscere da dove viene il nostro cibo.
  • Necessità di avere un'alimentazione più equilibrata.
  • Desiderio di maggiore connessione spirituale con l'ambiente.

Nel 2050 è prevedibile una modalità di produzione del cibo con delle grosse novità rispetto ad oggi.

Una delle esigenze primarie degli agricoltori è quella di proteggere le proprie piante dai vari aggressori evitando sempre più l'utilizzo di sostanze chimiche di sintesi.

Per difendere in modo ecologico le future piante si può ipotizzare lo sviluppo di alcune modalità molto innovative.

Vediamone assieme qualcuna.


Consorzi batterici personalizzati

I microrganismi sono presenti ovunque nella filiera alimentare, dai campi ai prodotti finiti; l'uomo ha da lungo tempo imparato a trarre utilità dal lavoro dei nostri piccoli, e talvolta sgraditi, compagni di viaggio.
Infatti ogni categoria di microrganismi ha un impatto sulla filiera del cibo, dai batteri ai funghi, grazie alle loro numerose e variegate interazioni con piante ed animali.
Per esempio nell'autunno del 1844 i batteri Phytophthora infestans fecero molti danni alle piantagioni di patate causando una grave carestia, in particolare in Irlanda.

Altri organismi, invece, ci sono utili provocando gradite modifiche alle materie prime di base, facendoci ottenere per esempio molte varietà di formaggi, vini e prodotti da forno.
Altri organismi ci sono utili contrastando altri organismi che invece danneggiano le produzioni.

Più specificatamente, quali potrebbero essere gli sviluppi della microbiologia applicata all'agricoltura?

Già oggi ci sono importanti evidenze dell'importante ruolo che la flora batterica del suolo ha nella crescita delle piante.
I prevedibili progressi in questo campo portano a pensare allo sviluppo di innesti di miscele di microbi dedicati al miglioramento delle varie coltivazioni.
Le miscele di microbi saranno sviluppate in base alle specifiche caratteristiche di ogni situazione agricola.

Si avrà la possibilità di adattare i consorzi microbici (cioè batteri che lavorano insieme) in base a: analisi del suolo, previsioni climatiche avanzate, studio genetico delle varie coltivazioni e ad eventuali altri fattori.
I consorzi microbici più adatti ad ogni situazione potranno essere sviluppati lavorando sia sulla miscela di tipologie di microrganismi da utilizzare, sia sulla proporzione all'interno della miscela.

Tutto questo potrà aiutare le piante a difendersi dai parassiti e quindi fare a meno degli agrofarmaci; inoltre potranno esserci vantaggi nell'ottimizzazione nell'assorbimento dei nutrienti e nella gestione dell'acqua.

Per esempio, in un frutteto specifico in Emilia Romagna alcuni sensori di precisione raccolgono dati da diversi anni che vengono raccolti in un database.
Questi dati, relativi alle caratteristiche del terreno e delle condizioni meteo, vengono incrociati con le caratteristiche genetiche delle piante.
Una delle applicazioni di intelligenza artificiale seleziona la giusta miscela di microrganismi più adatti alla difesa delle piante in quella specifica situazione.

Come otterremo tutto questo?

Sulla base delle ricerche fatte si sarà scelta quella che tra tutte le diverse intelligenze artificiali disponibili (sviluppate da centri di ricerca in varie parti del mondo e in concorrenza tra di loro) sarà più adatta alla propria situazione.
Questa scelta non sarà facile poiché la materia è molto vasta, è probabile però che sul mercato ci saranno delle applicazioni specifiche per le varie situazioni, per esempio Ia (intelligenza artificiale) dedicata ai frutteti in ambiente a clima temperato.

La specializzazione potrebbe essere importante poiché la enorme raccolta dati necessaria al buon esito delle elaborazioni deve essere specifica per territorio e coltura.
Poi si dovrà valutare che tipo di dati raccogliere tra tutte le possibilità di analisi: chimica, genomica, proteomica, metabolomica, meteorologica e altre.
I dati saranno relativi sia a tutti i microrganismi che potrebbero essere coinvolti, sia alle specie botaniche di nostro interesse.

Per esempio si potrà stabilire che un determinato insieme di microbi si possa usare per arricchire un determinato terreno per una specifica varietà di frutta e tenendo conto del clima prevalente in quel territorio.

Tale specifico trattamento migliorerà la resa delle coltivazioni e in particolare aiuterà la difesa dai parassiti.
 

Insetti addomesticati

Nell'agricoltura di domani l'integrazione tra vari strumenti di lavoro sarà ancora più importante, pertanto vedremo sempre più creative forme di utilizzo di varie soluzioni collaborative.
Mentre nel sottosuolo avremo in prevalenza il lavoro dei microrganismi, in superficie avremo altri importanti alleati.

Anche se gli insetti vengono visti principalmente come un problema per le coltivazioni, sappiamo bene che abbiamo invece alcune specie indispensabili quali le api e le coccinelle.
Infatti, tenendo conto della buona capacità di riproduzione degli insetti e della loro versatilità, si svilupperanno degli insetti con particolari attitudini alla caccia dei parassiti.

Nel 2050 si potrà favorire la crescita degli insetti specifici per la crescita in determinati ambienti e particolarmente adattati per essere predatori delle specie infestanti locali, la particolarità è che questi insetti potranno integrarsi con le specie microbiche scelte per quella situazione particolare; per esempio i microbi crescono bene grazie anche alla presenza dei residui generati dagli insetti e viceversa creando una simbiosi circolare specifica e spesso già presente in natura.

Le nuove tecnologie di generazione e analisi dei dati ci consentiranno infatti di avere una molto più ampia comprensione dei meccanismi di convivenza tra le varie specie (animali, vegetali e microbiche).
Si potrà infatti decidere, in base alla specifica situazione, quale specie di insetti si dovrà favorire e in quale modo, e in che modo gli insetti interagiranno con i microbi scelti e le piante (o combinazioni di piante) che dovranno difendere.


Droni mietitori

Abbiamo visto come si potranno utilizzare in modo ancora più efficiente batteri e insetti; ma a completare la nuova rivoluzione verde sarà la presenza di eserciti di piccoli droni specializzati nella cura delle specifiche coltivazioni.

Come potrà avvenire questa applicazione?

Già oggi i droni vengono utilizzati in agricoltura in maniera crescente per molti scopi, dal rilievo delle caratteristiche colturali ai trattamenti necessari.
L'evoluzione nel futuro sarà quella di applicazioni ancora più specifiche, pianta per pianta.

Gli sciami di droni saranno tutti controllati da remoto (via radio/Gps) e gestiti da intelligenze artificiali.
Si muoveranno e agiranno in base ai dati in tempo reale che perverranno alla centrale operativa che poi impartirà gli ordini necessari.

I dati, raccolti da speciali biosensori, saranno relativi a:
  • pH del terreno
  • umidità di aria e terreno
  • condizioni meteorologiche
  • presenza e concentrazione dei vari sali minerali
  • condizioni di salute delle popolazioni microbiche selezionate e distribuite sui terreni
  • condizioni delle specie di insetti utili
  • qualità e quantità degli infestanti quando presenti (piante, insetti e altri)
  • condizioni di benessere delle piante
  • eventuali interrelazioni con le coltivazioni dei campi adiacenti (specialmente se sono diverse).

Quindi abbiamo visto che la centrale operativa relativa ai singoli campi, avendo i dati sia delle piante sia degli insetti che dei microrganismi presenti, avrà la possibilità di avere la visione completa (sempre aggiornata) della situazione.

I droni saranno alimentati da fonti di energia wireless (a loro volta alimentate da pannelli fotovoltaici avanzati ad alto rendimento) in punti di ricarica, i droni andranno periodicamente a ricaricarsi in modalità automatica.

Quando sono in attività i droni potranno:
  • Fare ulteriori rilevazioni biochimiche grazie a sensori ancora più specializzati nella rilevazione dei metaboliti delle specie viventi nel campo, analizzando le reazioni chimiche scelte come significative per valutarne le condizioni di benessere.
  • Eseguire specifici trattamenti in base alle condizioni rilevate, possono essere inoculazioni di batteri utili e/o nutrienti per favorire determinati insetti.
  • Potranno fisicamente eliminare eventuali infestanti che siano sopravvissute agli interventi combinati di microbi e insetti.
  • Potranno indirizzare al meglio la gestione delle risorse idriche.
  • Potranno gestire la micro-tracciabilità, ovvero la tracciabilità universale pianta per pianta partendo dal campo e condivisa con tutti.

Non sono escluse anche altre attività.

Riassumendo si può ipotizzare che nel futuro grazie a:
  • Maggiore capacità di raccogliere dati,
  • maggiore capacità di comprendere e analizzare i dati,
  • progressi nella biologia dei microrganismi e delle loro interazioni in agricoltura (specialmente in combinazioni variabili e dinamiche, ovvero che possono e devono cambiare nel tempo),
  • progressi nella entomologia per comprendere meglio sia gli insetti dannosi (i loro punti deboli) e quelli utili,
  • progressi nella fabbricazione di droni specializzati ad eseguire analisi biochimiche e microtrattamenti specifici,

potremo avere dei campi senza veleni, con un'agricoltura rispettosa dell'ambiente e valorizzante le specie viventi presenti.

Inoltre sarà maggiormente favorito il rapporto di fiducia con le persone in quanto la tracciabilità di colture e trattamenti sarà moto elevata e in grado di rassicurare i consumatori.
 
Lo spazio del CiboFuturologo

"Agricoltura 2050, le sfide del futuro"

Il viaggio di AgroNotizie nella produzione del cibo del futuro, a cura di Francesco Fenga, esperto di tecnologie alimentari e consulente per aziende del settore

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Fonte: Agronotizie

Autore:

Tag: innovazione difesa insetti utili tecnologia droni cibo e alimentazione

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