Smart agriculture: l’agricoltura intelligente per un cibo più accessibile e sostenibile

Utilizzare le ultime tecnologie per migliorare l’efficienza e la sostenibilità dell’intero processo agricolo, dall’approvvigionamento delle risorse alla produzione e alla distribuzione al consumatore finale: ecco, in poche parole, come si prospetta l’agricoltura 3.0. Scopriamo insieme quali sono le potenziali applicazioni e quali le sfide che si prospettano nel futuro della smart agriculture.

Con una popolazione mondiale in continua crescita, gli attuali modelli di produzione agricola, già fortemente sotto pressione a causa del cambiamento climatico, sono a serio rischio di collasso. Secondo stime delle Nazioni Unite, si prevede che la popolazione mondiale sfiorerà i 10 miliardi di persone entro il 2050, un aumento demografico che comporterà necessariamente una produzione alimentare superiore del 50% rispetto ai livelli attuali.

Per soddisfare questa aumentata domanda, è necessario investire fin da oggi in sistemi di produzione agricola più sostenibili e resilienti, in grado di rispondere alle esigenze umane, senza mettere in secondo piano quelle del Pianeta.

Tra questi vi è la smart agriculture – o smart farming (in italiano “agricoltura intelligente”) -, un modello di produzione agricola basato sull’utilizzo delle ultime tecnologie digitali – quali macchine a guida assistita, piattaforme Cloud-based, reti ultrabroadband e sistemi di concimazione e irrigazione automatica – per ottimizzare l’utilizzo delle risorse agricole e limitarne al minimo gli sprechi.

In questo articolo, scopriremo cos’è la smart agriculture, quali sono le sue potenziali applicazioni all’interno dei sistemi agricoli attuali, e quali gli ostacoli da superare per ottenerne una diffusione su larga scala. Ma prima, vediamo quali sono le principali problematiche che affliggono gli attuali sistemi agricoli basati su tecniche produttive di tipo intensivo, in modo da capire come la smart agriculture potrebbe contribuire a risolverle.

Perché l’agricoltura intensiva non è più sostenibile (e non lo è mai stata)?

Se è vero che nell’ultimo mezzo secolo, grazie ad un uso massiccio di fertilizzanti e pesticidi chimici e alla continua espansione del terreno adibito alla produzione agricola, l’attuale modello di produzione alimentare basato su tecniche agricole di tipo intensivo abbia contribuito con successo ad aumentare la produzione di cibo su scala globale, è ormai sempre evidente come questo non sia più sostenibile, sia a livello ambientale che sociale. Ancor di più se si considera che stiamo andando incontro ad un aumento della popolazione mondiale senza precedenti – e dunque una domanda di cibo in costante crescita.

Da un lato, gli attuali sistemi di produzione agricola sono tra i principali responsabili dei maggiori problemi ambientali che siamo ora costretti a fronteggiare: dall’inquinamento atmosferico alla deforestazione, salinizzazione e desertificazione di immensi appezzamenti di terra, all’inasprimento di eventi meteorologici estremi quali siccità, inondazioni, ondate di calore e gelate.

Secondo il Rapporto sullo Sviluppo Umano delle Nazioni Unite del 2020, circa il 20% delle terre agricole è stato impoverito a causa dell’erosione del suolo, della perdita di materia organica e della salinizzazione legate ai sistemi di sfruttamento agricolo, mentre l’uso intensivo delle risorse idriche sta ponendo pressioni ormai insostenibili alle falde acquifere, che si manifestano in primo luogo nella diminuzione dei livelli delle acque sotterranee globali.
E non è tutto. L’uso massiccio di pesticidi e l’impoverimento del terreno causato da distese infinite di monocolture stanno minacciando la biodiversità terrestre e marina del nostro Pianeta, portando alla perdita di habitat per numerose specie animali e vegetali, con ripercussioni anche di grave entità per gli equilibri interni di diversi ecosistemi naturali.

La combinazione di questi fattori ha portato inevitabilmente alla riduzione delle risorse disponibili per la produzione alimentare. Le colture diventano sempre più vulnerabili ad eventi meteorologici estremi, come inondazioni e siccità, con l’effetto collaterale di inasprire le diseguaglianze già esistenti per quanto riguarda l’accesso alle risorse alimentari, nonché le guerre e i conflitti per accaparrarsene. Queste ultime diventeranno sempre più frequenti se non saremo in grado di cambiare rotta in modo tempestivo e concertato, portando a crisi umanitarie senza precedenti.

Di fronte a questa situazione, appare sempre più urgente adottare approcci sostenibili alla produzione agricola: tra questi troviamo non solo l’agricoltura biologica ed il vertical farming, una tecnica di coltivazione “protetta” che sfrutta le superfici verticali per massimizzare lo spazio disponibile e ridurre al minimo il consumo di risorse, garantendo la possibilità di raccogliere ortaggi di alta qualità anche in contesti urbani tradizionalmente preclusi all’agricoltura, ma anche la smart agriculture. Grazie all’utilizzo di tecnologie digitali avanzate, questa offre un potenziale significativo per affrontare tutte le sfide elencate sopra: vediamo in che modo.

Smart agriculture: che cos’è e quali sono i vantaggi?

Utilizzando le tecnologie digitali più avanzate, l’agricoltura intelligente, o “smart agriculture”, mira a risolvere in modo concreto le inefficienze dei sistemi agricoli tradizionali lungo tutto il processo produttivo, dall’approvvigionamento delle risorse alla distribuzione alimentare, rispondendo così alle sfide poste dalla crescita della popolazione globale.

In particolare, questo approccio si propone non solo di ottimizzare l’efficienza produttiva, ma anche di ridurre gli impatti ambientali negativi comunemente associati all’agricoltura intensiva, al tempo stesso garantendo un uso più sostenibile delle risorse naturali. Ma come si ottiene tutto questo?

Smart agriculture: come funziona?

Uno dei pilastri fondamentali dell’agricoltura intelligente è l’applicazione di tecnologie digitali e dell’Internet delle cose (IoT) ai processi agricoli tradizionali. Sensori, dispositivi connessi e monitoraggio in tempo reale vengono dunque utilizzati per raccogliere una vasta quantità di dati riguardanti il suolo, le colture, il clima, la disponibilità di acqua e altri fattori critici per l’agricoltura.

I dati raccolti vengono poi trasmessi ad una piattaforma, spesso ospitata su un server in cloud, che è accessibile tramite il web da dispositivi come PC, tablet o smartphone. Questi dati vengono poi analizzati attraverso l’uso dell’intelligenza artificiale e di specifici algoritmi predittivi, in modo da fornire agli agricoltori informazioni dettagliate e in tempo reale sullo stato delle loro colture e sulle pratiche agricole più appropriate in ogni determinato momento.

Alcuni esempi di tecnologie chiave utilizzate nell’agricoltura intelligente includono infatti:

1. Droni agricoli: i droni vengono utilizzati per sorvolare i campi e raccogliere dati ad alta risoluzione su vasti territori. Le immagini e i dati raccolti aiutano a individuare problemi nelle colture, come malattie o carenze nutrizionali, permettendo agli agricoltori di intervenire in modo più mirato e tempestivo;
2. Automazione e robotica: robot agricoli autonomi vengono impiegati per compiere operazioni specifiche, come semina, irrigazione, concimazione o raccolta. Ciò consente di ridurre la dipendenza dalla forza lavoro umana e ottimizzare l’efficienza delle operazioni agricole;
3. Irrigazione di precisione: l’uso di sensori e attuatori consente agli agricoltori di fornire la quantità esatta di acqua necessaria alle colture in base alle loro esigenze effettive, riducendo lo spreco di risorse idriche e migliorando l’efficienza dell’irrigazione;
4. Big data e analisi avanzata: raccogliere e analizzare grandi quantità di dati agricoli consente di identificare pattern e tendenze, consentendo agli agricoltori di prendere decisioni informate e migliorare le pratiche agricole;
5. Trattori intelligenti e macchine agricole a guida autonoma: i trattori intelligenti rappresentano una nuova frontiera nell’ambito dell’agricoltura moderna. Questi veicoli sono dotati di avanzate tecnologie per la guida autonoma o assistita, con l’obiettivo di rendere più efficienti le operazioni agricole all’interno delle fattorie. Grazie a una combinazione di telecamere a 360 gradi, sensori di bordo e strumenti di navigazione, questi trattori sono in grado di muoversi autonomamente nelle aree coltivate senza la necessità dell’intervento umano diretto. Inoltre, possono interagire con altri accessori agricole, come trebbiatrici e seminatrici, permettendo loro di svolgere con precisione una vasta gamma di attività come la semina, la fertilizzazione e il raccolto;
6. Tecniche di agricoltura verticale (o vertical farming): questo approccio coinvolge la coltivazione di piante in strutture verticali, come grattacieli o serre e, grazie allo sfruttamento di tecniche di coltivazione senza terra, quali l’idroponica e l’aeroponica, non necessita dunque dell’uso del suolo. La coltivazione avviene in ambienti controllati, ottimizzando il consumo di risorse e riducendo la necessità di uno spazio agricolo esteso.

Tutto questo ha notevoli vantaggi sulla produzione alimentare, sia per quanto riguarda l’ottimizzazione nell’uso delle risorse che la massimizzazione dell’output agricolo.

Quali sono i vantaggi della smart agriculture?

Tra i principali vantaggi dello smart farming possiamo infatti trovare:

1. Aumento della produzione agricola: l’uso delle ultime tecnologie digitali migliora non solo la resa delle colture che, secondo alcuni studi permetterebbe un incremento delle rese produttive del terreno pari al 15-25% nel breve termine, e al 40% con l’adozione progressiva di queste soluzioni nel corso del tempo. In questo modo, la smart agriculture si pone come potenziale soluzione al problema dell’aumento della popolazione mondiale;
2. Qualità superiore dei prodotti agricoli: a migliorare è anche la qualità dei prodotti agricoli, che non solo vengono colti nel pieno della maturazione, ma sono anche privi di parassiti e malattie. Inoltre, i prodotti sono più sani e sicuri perché i sistemi di controllo delle colture permettono di ridurre in modo significativo o, addirittura, eliminare l’utilizzo di fertilizzanti e pesticidi di origine chimica, potenzialmente dannosi per la salute umana;
3. Riduzione dei costi di produzione e miglioramento del processo decisionale: le informazioni raccolte dai sensori aiutano gli agricoltori a prendere decisioni più informate e a utilizzare in modo più efficiente acqua, fertilizzanti e pesticidi. In questo modo, l’automazione e l’ottimizzazione delle risorse consentono di ridurre notevolmente i costi di produzione, senza però intaccare l’output agricolo che, come accennato in precedenza, riesce ad aumentare in modo cospicuo;
4. Riduzione degli sprechi alimentari: al tempo stesso, si riducono anche gli sprechi agricoli -ed i relativi costi. Attraverso una migliore gestione delle colture e una maggiore precisione nella raccolta, la smart agriculture riesce a ridurre gli sprechi alimentari (azzerando anche le perdite economiche ad essi associate), contribuendo a un utilizzo più efficiente delle risorse impiegate nella produzione agricola;
5. Coltivazioni più resilienti: la raccolta e l’analisi dei dati provenienti dai sensori consentono di monitorare attentamente le coltivazioni agricole e di adattarle in modo più rapido ai cambiamenti climatici o a condizioni ambientali sfavorevoli. Ciò si traduce in aumento della resilienza delle colture (ovvero la loro capacità di sopportare condizioni atmosferiche avverse, in primis periodi di estrema siccità o, al contrario, di intense precipitazioni), riducendo il rischio di perdite causate da eventi meteorologici estremi o malattie;
6. Sostenibilità ambientale: tutto questo si traduce anche in un miglioramento generale del livello di sostenibilità dei sistemi agricoli. In particolare, la gestione mirata delle risorse agricole, in primis acqua e suolo, ed il limitato utilizzo di sostanze chimiche e fertilizzanti di origine artificiale contribuiscono a ridurre in modo significativo l’impatto dell’agricoltura sugli equilibri ecosistemici naturali e sulla vita degli esseri viventi che li popolano. Inoltre, come abbiamo visto, raccolti più resilienti sono anche raccolti in grado di sopportare meglio eventi meteorologici avversi, che saranno sempre più frequenti negli anni a venire.

Riassumendo quanto detto finora, le applicazioni dello smart farming sono in grado di migliorare in modo significativo, anche nel breve termine, sia la resa agricola che la qualità dei prodotti alimentari, promuovendo al tempo stesso una gestione più oculata e sostenibile delle risorse naturali.

In poche parole, si potrà produrre sempre di più con sempre meno terreno, promuovendo un cambio di paradigma nella produzione agricola mondiale che sarà sempre più necessario con la crescita esponenziale della popolazione mondiale nel prossimo trentennio.

Tuttavia, per raggiungere il pieno potenziale di questa “rivoluzione agricola”, sarà necessario superare alcune sfide, come l’accesso alla tecnologia nelle aree rurali, l’adattamento degli ambienti di coltivazione e la formazione degli agricoltori stessi -talvolta ancora restii all’adozione delle nuove tecnologie.

Smart farming: le sfide del futuro

Nonostante i notevoli vantaggi che la smart agriculture può offrire, soprattutto in una prospettiva di lungo periodo, ci sono ancora alcune sfide significative che devono essere superate per poter implementare con successo questo modello tecnologico al mondo agricolo.

Tra le principali troviamo:

1. Elevati costi iniziali: l’adozione delle principali applicazioni della smart agriculture richiede investimenti significativi in tecnologie avanzate, sensori, software e formazione del personale. I costi iniziali possono dunque già di per sé costituire una barriera per gli agricoltori, specialmente per quelli con risorse finanziarie limitate;
2. Accesso alla tecnologia: in alcune regioni rurali o in paesi in via di sviluppo, l’accesso a infrastrutture di connessione Internet e alle tecnologie che permettono il funzionamento di sensori e software avanzati può essere limitato, ostacolando dunque l’adozione della smart agriculture in quei posti che più ne avrebbero bisogno;
3. Formazione e competenze: l’uso delle nuove tecnologie richiede una formazione adeguata per gli agricoltori e del personale coinvolto nella supervisione del corretto funzionamento dei sistemi agricoli. La mancanza di personale specializzato può dunque costituire, almeno in un primo momento, un ostacolo importante alla piena adozione delle potenzialità dell’agricoltura intelligente;
4. Integrazione e interoperabilità: un errore incontrato molto di frequente nei primi modelli di smart agriculture riguarda l’integrazione tra i diversi sistemi e tecnologie. Molto spesso questi provengono infatti da fornitori diversi e possono avere difficoltà nell’interagire tra loro, il che costituisce di per sé un grande ostacolo alla diffusione dei sistemi di agricoltura intelligenti, soprattutto se consideriamo che l’interoperabilità delle varie tecnologie è fondamentale per garantire un flusso di dati fluido e una gestione efficace delle operazioni agricole;
5. Adattabilità alle specifiche locali: per massimizzare l’efficacia delle tecnologie che consentono il corretto funzionamento dei sistemi di agricoltura intelligente, queste dovrebbero essere adattate alle esigenze e alle specificità di ciascuna regione o coltura (in primis alle condizioni ambientali, climatiche e di suolo). Al momento presente, ciò può avvenire solo in maniera limitata;
6. Resistenza al cambiamento: alcuni agricoltori sono riluttanti a adottare nuove tecnologie e cambiare pratiche agricole ormai consolidate. Questa resistenza al cambiamento potrebbe rallentare l’adozione delle tecniche di agricoltura intelligente e presuppone un’opera capillare di informazione ed educazione circa i vantaggi delle stesse;
7. Sostenibilità economica: collegato al punto precedente, le tecnologie alla base della smart agriculture, per essere realmente sostenibili ed adottate su larga scala, devono dimostrare il loro valore economico nel lungo termine. In poche parole, gli agricoltori devono essere messi nella posizione di vedere un ritorno sugli investimenti e benefici tangibili dall’adozione delle nuove tecnologie prima di poterle avvallare completamente.

Superare queste sfide richiede uno sforzo collaborativo da parte degli agricoltori, delle istituzioni, delle industrie e dei governi. È essenziale sostenere e incentivare l’adozione della smart agriculture attraverso politiche adeguate, finanziamenti, formazione e ricerca continua per migliorare le tecnologie esistenti e svilupparne di nuove. Con il superamento di queste sfide, l’agricoltura intelligente potrà davvero svolgere un ruolo chiave nel garantire una produzione alimentare più sostenibile anche per le generazioni future ed ridimensionare così le problematiche attualmente associate ai sistemi agricoli globali.