Un sistema hi-tech per produrre verdura, frutta e pesce a basso impatto ambientale in ambienti urbani, come grandi edifici dismessi e mense scolastiche, grazie all’acquaponica, una tecnologia che integra acquacoltura e agricoltura fuori suolo (idroponica). È questo l’obiettivo del progetto DEMETRA, finanziato dal Ministero delle Imprese e del Made in Italy con oltre 5 milioni di euro, che vede ENEA collaborare con Università Federico II di Napoli, consorzio CAISIAL e le aziende FOS (capofila), IRCI e Grafica Metelliana.

Il progetto DEMETRA prevede la realizzazione di due prototipi a basso costo, modulari e scalabili: una piattaforma industriale per la produzione su larga scala di alimenti freschi nelle cosiddette fattorie urbane (urban farm); una piattaforma per usi domestici, più compatta e destinata a mense, ristoranti, condomini, o RSA. Questo mini-impianto di comunità è pensato per fornire proteine animali e vegetali fresche e di qualità direttamente agli utenti e può essere utilizzato anche da ristoratori o agriturismi per promuovere una produzione a chilometro zero (from farm to fork). Entrambi i sistemi saranno realizzati su scala prototipale e dimostrativa (con un livello di maturità tecnologica TRL7) e saranno testati presso IRCI Spa, partner industriale specializzato in impianti idroponici e acquaponici. La versione domestica sarà una miniatura del modello industriale, con un numero ridotto di sottosistemi. Successivamente, le sperimentazioni proseguiranno nel sottosuolo della città di Napoli: il modello industriale sarà infatti installato in una cavità della Galleria Borbonica.

“Per la coltivazione stiamo pensando al peperoncino, una pianta semplice da gestire, resistente alle malattie e le cui fibre possono essere impiegate nella produzione dibiopackagingalimentare che servirà al confezionamento e alla vendita degli alimenti prodotti nell’impianto”, spiega il referente ENEA del progetto Salvatore Dimatteo, ricercatore del Laboratorio di Bioeconomia circolare rigenerativa. “Per quanto riguarda la specie ittica - prosegue - l’attenzione è concentrata sull’anguilla come possibile candidato, per la sua elevata capacità di adattamento”.

Il progetto prevede l’adozione delle migliori pratiche di gestione per garantire il benessere delle specie animali, che sarà costantemente monitorato attraverso sensori IoT e tecnologie di controllo avanzate. Questi sistemi integreranno diverse funzioni chiave: allerta precoce sulla qualità dell’acqua, decisioni automatiche e intelligenti per la somministrazione di alimenti e nutrienti, previsione di malattie di pesci e piante, verifica della sicurezza alimentare e controllo e diagnosi a distanza.

L’impianto funzionerà secondo il principio della circolarità, a zero scarti, per cui le deiezioni dei pesci in allevamento diventeranno i nutrienti fondamentali per la crescita dei vegetali. In questo sistema, elementi come l’azoto e il fosforo, derivanti sia dalle escrezioni e deiezioni dei pesci sia dalla decomposizione del mangime non ingerito, saranno depurati grazie a un biofiltro in cui sono presenti colonie batteriche che avvieranno il processo di nitrificazione che porterà alla formazione di nitrati, poi assimilati dalle piante. I filtri e l’aerazione avranno l’ulteriore funzione di diminuire il più possibile la quantità di solidi sospesi, per mantenere una qualità accettabile dell’acqua ed evitare situazioni di scarsa ossigenazione.

Il sistema acquaponico sarà completamente autosostenibile grazie a un sistema di raccolta e stoccaggio delle acque piovane in grado di ridurre fino al 90% il consumo d’acqua rispetto all’agricoltura tradizionale; inoltre, non richiederà l’uso di sostanze chimiche come pesticidi o erbicidi, migliorando così la protezione dell’ambiente e la sicurezza alimentare.

Sul fronte energetico la piattaforma acquaponica del progetto DEMETRA impiegherà un sistema per la generazione e l’immagazzinamento di energia elettrica da fotovoltaico che servirà ad alimentare le forniture di acqua e aria e i sistemi di illuminazione, che saranno basso consumo energetico.

Il prototipo sarà dotato anche di un sistema di coltivazione di microalghe (Spirulina e Chlorella), che possono svolgere funzioni chiave all’interno di un sistema acquaponico, come il miglioramento della qualità dell’acqua. “Oltre alla coltivazione di microalghe, miriamo a integrare anche l’allevamento di insetti, come la tarma della farina, ilTenebrio molitor, per produrre farine proteiche da utilizzare nell’alimentazione dei pesci”, aggiunge Dimatteo.

Il progetto DEMETRA prevede anche la progettazione di una piccola bioraffineria per la produzione di composti bioattivi estratti dagli scarti di verdure, pesce, insetti e alghe. “Queste molecole potranno poi essere impiegate per creare nuovi alimenti funzionali adatti a contrastare ipercolesterolemia, tiroidismo e ipertensione”, conclude il ricercatore ENEA.