Un sistema completamente biodegradabile e biosostenibile, in idrogel, che è in grado di far crescere piante con pochissima acqua e in futuro punta a monitorarne in tempo reale lo stato di salute. Questa novità, che potrebbe in tempi rapidi rivoluzionare l’agricoltura è il risultato di una ricerca congiunta della Facoltà di Ingegneria della Libera Università di Bolzano e dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova.

La ricerca, pubblicata sulla rivista ACS Agricultural Science & Technology, edita dall’American Chemical Society (ACS), nasce da un progetto multidisciplinare che ha visto coinvolti un team di ricercatori della Facoltà di Ingegneria dell’Università di Bolzano: la ricercatrice di IIT e unibz Camilla Febo, i professori del Sensing Technologies Lab, Paolo Lugli e Luisa Petti, in collaborazione con i prof. Tanja Mimmo e Luigimaria Borruso della facoltà di Scienze Agrarie, Ambientali e Alimentari di unibz, nell’ambito della collaborazione del Centro di Competenza sulla Salute delle Piante, e Athanassia Athanassiou, ricercatrice responsabile dell’unità Smart Materials dell´IIT con Danila Merino, ricercatrice IIT.

In particolare, nei laboratori dell’IIT di Genova è stata realizzata un’impalcatura in idrogel biopolimerico con l’aggiunta di biostimolanti naturali che permette di coltivare piante in coltivazioni fuori suolo (idroponica) e dunque con pochissima acqua, con materiali biodegradabili che si disintegrano nel terreno senza residui. Il biopolimero utilizzato è la carragenina, un polisaccaride estratto dalle alghe rosse che viene comunemente usato per le sue proprietà gelificanti, addensanti e stabilizzanti. In questo lavoro gli estratti di alga intera sono stati aggiunti nella carragenina come biostimolanti, ovvero prodotti che, applicati alle piante, stimolano i processi naturali per migliorare l’efficienza nutrizionale, la tolleranza allo stress e la qualità delle colture, indipendentemente dal contenuto di nutrienti. Nei laboratori di Bolzano sono stati effettuati gli esperimenti relativi all’effettiva crescita delle piante.

Come funziona. In agricoltura attualmente sono in commercio, e sempre più diffuse, le impalcature superassorbenti in polimeri, che però sono realizzate con materiali inquinanti. Contemporaneamente i biopolimeri in agricoltura vengono usati oggi come un’alternativa sostenibile ai materiali di plastica per i film per pacciamatura, vasi e legacci per piante. A Bolzano e Genova si stanno invece testando e creando delle impalcature superassorbenti in biopolimeri, che favoriscono la crescita delle piante trattenendo l’acqua (rigonfiandosi fino al 7000% in vari substrati) e favorendo l’apporto di nutrienti, ma che sono in più sostenibili e biodegradabili, garantendo una irrigazione con pochissima acqua e a impatto zero. Gli scienziati altoatesini, inoltre, progettano in futuro di inserire in queste impalcature in idrogel dei sensori – anch’essi flessibili e biodegradabili – che consentano l’agricoltura di precisione monitorando in tempo reale la salute delle piante e le condizioni del terreno.

“Il nostro obiettivo – sottolinea Camilla Febo, ricercatrice di unibz/IIT – era sviluppare un materiale che non solo fosse biodegradabile e sostenibile, ma che potesse anche interagire attivamente con le piante, fornendo loro acqua e nutrienti in modo efficiente. L’idrogel che abbiamo creato è in grado di trattenere l’umidità e rilasciarla gradualmente, riducendo significativamente il consumo idrico.Questo approccio rappresenta un passo importante verso un’agricoltura più resiliente e rispettosa dell’ambiente”.

“In un’epoca storica in cui le risorse idriche di acqua dolce diminuiscono drasticamente e le plastiche inquinano sempre più l’ambiente, in IIT ci stiamo concentrando sullo sviluppo di materiali intelligenti e sostenibili per contrastare questi effetti attraverso soluzioni concrete per settori chiave come l’agricoltura. – dichiara Athanassia Athanassiou, vicedirettrice scientifica di IIT e responsabile dell’unità Smart Materials – In questo lavoro abbiamo utilizzato esclusivamente risorse marine naturali per ingegnerizzare un idrogel che trattiene l’acqua e fornisce nutrienti alle piante. L’ingegneria dei materiali a partire da risorse naturali è uno degli ambiti fondanti dell’unità di ricerca che coordino, con applicazioni che spaziano dall’agricoltura di precisione al packaging, dalla depurazione delle acque all’elettronica verde e alla biodiversità marina”.