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L'agricoltura a risparmio di acqua

Irrigazione a goccia

Ingegneri del MIT hanno realizzato gocciolatoi di nuova generazione, a energia solare, che ridurranno costi ed energia per l'irrigazione a goccia, portando i sistemi alla portata dell'agricoltura povera.

Molte aziende agricole in regioni siccitose degli Stati Uniti contano sull'irrigazione a goccia come metodo di risparmio idrico per coltivare. Questi sistemi pompano l'acqua attraverso lunghi tubi sottili che si estendono nei campi agricoli. Centinaia di micro-fori lasciano gocciolare l'acqua direttamente alla base delle piantine, permettendo di regolare con precisione tempo e quantità di acqua per le annaffiature, fornendo solo l'acqua che richiede ogni coltura.

L'irrigazione a goccia può ridurre fino al 60% il consumo di acqua dell'azienda agricola e aumentare il rendimento del raccolto del 90% rispetto ai metodi convenzionali di irrigazione. Ma questi sistemi sono costosi, soprattutto in ambienti fuori rete idrica, dove non si può contare sulla pressione dell'acquedotto per i gocciolatoi.

Ora alcuni ricercatori del MIT hanno trovato un modo per ridurre almeno a metà i costi dei sistemi di gocciolamento a energia solare, ottimizzando i gocciolatoi. Il team ha modificato le dimensioni dei gocciolatoi in modo da ridurre notevolmente la pressione necessaria per pompare l'acqua attraverso l'intero sistema, fornendo la stessa quantità di acqua.

La squadra, guidata da tal Amos Winter, intende modificare ulteriormente il sistema a monte, ottimizzando i tubi, i filtri, le pompe e il sistema di energia solare per rendere l'irrigazione a goccia a prezzi accessibili per gli agricoltori nelle regioni in via di sviluppo del mondo. "Molti piccoli agricoltori in India ricavano poche centinaia di dollari all'anno, quindi un sistema di irrigazione a goccia è al di fuori della loro portata", sostiene Amos. "I sistemi di gocciolamento a basso costo potrebbero aiutarli ad aumentare la loro resa e il reddito, in modo da poter uscire dal circolo vizioso della povertà". Il team ha pubblicato l'esperimento in questo studio

Oggi, agricoltori di India e di altre nazioni non sviluppate, ma anche in Italia, praticano coltivazioni che utilizzano l'irrigazione a scorrimento, un antico metodo a bassa tecnologia che consiste nell'inondazione periodica dei campi con acqua di fiume o acque in qualche maniera deviate sui terreni agricoli dalle autorità dell'acqua. Un metodo poco costoso in termini di investimenti, ma che fornisce poco controllo su quando e su quanta acqua si riesce a d apportare. Questo tipo di irrigazione è anche inefficiente, poiché la maggior parte delle acque non è assimilata dalle piante, ed evapora o scorre via.

L'irrigazione a goccia è una soluzione, dice Winter, ma estremamente costosa. "La principale fonte di costo è la pompa e il sistema elettrico: occorre progettare gocciolatoi con pressioni molto più basse per tagliare la pressione di pompaggio." Per fare questo, i ricercatori hanno deciso di dotare i gocciolatoi di regolatori di pressione progettati per mantenere una portata costante, indipendentemente dalla pressione iniziale dell'acqua che viene applicata. Tale caratteristica consente a ogni gocciolatoio lungo un tubo di fornire lo stesso flusso d'acqua in un terreno agricolo, indipendentemente da quanto lontano sia dalla pompa.

I sistemi convenzionali di irrigazione a goccia sono progettati per azionare i gocciolatoi alla pressione di almeno 1 bar. Mantenere questa pressione richiede energia, che costituisce la principale spesa di capitale nei sistemi di irrigazione a goccia fuori rete e il costo ricorrente primario nei sistemi in rete. Con i regolatori di pressione si potrà operare a 0,1 bar - un decimo della pressione dei sistemi commerciali. Questa riduzione può dimezzare la potenza necessaria per pompare l'acqua e il costo di capitale di un sistema di gocciolamento off-grid.

Il progetto si è avvalso di MatLab, un programma di calcolo numerico che consente ai ricercatori di cambiare le dimensioni di un modello per produrre un cambiamento nel comportamento. Si può studiare così la dinamica dell'acqua che scorre attraverso il simulatore del gocciolatoio e poi descrivere matematicamente le caratteristiche interne di una gocciolatrice. Accoppiando il modello matematico con un algoritmo di tipo genetico, un programma informatico che simula l'evoluzione di diversi parametri, si può testare il comportamento del flusso nella simulazione. I ricercatori hanno potuto così scartare le dimensioni che producono pressioni indesiderate e generare un nuovo insieme di dimensioni. La squadra ha poi fabbricato alcuni prototipi di gocciolamento e li ha testati in laboratorio, per verificare le simulazioni.

Il progetto di Winter è attuato in collaborazione con l'Agenzia degli Stati Uniti per lo Sviluppo Internazionale (USAID) e Jain Irrigation, un importante produttore di sistemi di irrigazione a goccia, per testare i nuovi gocciolatoi in Marocco e in Giordania, dove oggi c'è una spinta per spingere gli agricoltori verso l'irrigazione a goccia. "Con questi gocciolatori, gli agricoltori poveri possono ora coltivare colture a più alto valore, come le colture fuori stagione che abbisognavano di abbondante pioggia, per cercare di uscire dalla povertà", dice Winter. "In luoghi come la California, con una storia di blackout, questo significa non solo minor consumo di acqua, ma meno energia per l'agricoltura".

"C'è un massiccio mercato inutilizzato in situazioni fuori-rete", dice Winter. "Se si guarda al mondo in via di sviluppo, ci sono circa mezzo miliardo di piccole aziende con 2,5 miliardi di persone. Per loro, questa tecnologia potrebbe essere una rivoluzione".

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