Il Dipartimento Sostenibilità, Circolarità e Adattamento al Cambiamento Climatico dei Sistemi Produttivi e Territoriali dell’ENEA ha partecipato, dal 25 al 27 ottobre scorsi, alla XII edizione dell'evento “Maker Faire 2024”, la manifestazione dedicata all’innovazione tecnologica, durante la quale ha presentato alcune delle attività di punta delle Divisioni “Sistemi Agroalimentari Sostenibili” (AGROS) e “Tecnologie e materiali per l’Industria Manifatturiera Sostenibile” (TIMAS) e ha potuto sviluppare proficue collaborazioni in diversi ambiti.

In particolare nei tre giorni di fiera, il Laboratorio AGRI 4.0 della Divisione AGROS, è stato presente con due stand, rispettivamente dedicati al “Cibo per lo Spazio” e alla “Lotta alle specie aliene dannose in agricoltura”, che hanno riscontrato una notevole partecipazione di pubblico interessato ai temi presentati dai ricercatori con spiegazioni e strumentazione di laboratorio.

Space & Urban Farming – Sistemi avanzati e multilivello di coltivazione idroponica

Nel piano di esplorazione dello spazio profondo, gli astronauti dovranno sfruttare le risorse locali per autosostentarsi e eliminare la dipendenza dalla Terra. Il team del laboratorio Agricoltura 4.0 ha presentato al Maker Fare 2024 i risultati delle proprie ricerche sul cibo spaziale, con particolare riferimento al Microtom viola, una varietà nana di pomodoro ingegnerizzata per essere arricchita di antocianine, ed alle microverdure, piantine di diverse specie con optimum di nutrienti a 7-15 giorni dalla semina.

“Le nostre piante - spiega Silvia Massa- sono pensate per essere coltivate nello spazio e per fornire cibo fresco e salutare, eliminando la necessità di rifornimenti dalla Terra e supportando la vita nei futuri avamposti spaziali. Le antocianine, potentissimi antiossidanti, sono in grado, al tempo stesso, di rendere la pianta più tollerante agli stress ambientali dello spazio e arricchire i frutti del nostro pomodoro per sostenere la salute degli astronauti.”

Nello spazio, minimizzare gli input (energia, nutrienti, acqua, pesticidi), riciclare le risorse e massimizzare le rese e la qualità delle produzioni alimentari sarà fondamentale. "Impianti di coltivazione fuori-suolo equipaggiati con luci LED avanzate e sistemi di gestione e controllo automatizzato delle condizioni ambientali, potranno contribuire a soddisfare le esigenze alimentari degli equipaggi, riducendo al minimo i tempi operativi e gli input e prevenendo possibili contaminazioni” - spiega Luca Nardi, ricercatore del Laboratorio Agricoltura 4.0. Questo non rappresenta solo uno strumento per le missioni spaziali ma offre una soluzione per l'ottimizzazione e il miglioramento delle produzioni sulla Terra, rispondendo anche alla crescente domanda di cibo sia nelle aree urbane che in contesti particolarmente ostili come i deserti.

Durante le giornate del Maker Faire è stato affrontato il tema delle nuove frontiere dell'agricoltura sostenibile in un talk dal titolo “Agricoltura urbana e spaziale, tecnologie innovative per un’agricoltura sostenibile”. L'intervento di Luca Nardi ha esplorato le potenzialità delle tecnologie di agricoltura di precisione applicate a contesti urbani e spaziali, focalizzandosi sulla progettazione di sistemi innovativi per la produzione alimentare. L'obiettivo è ottenere cibo di alta qualità nutrizionale ottimizzando l'utilizzo di spazi ridotti e risorse fondamentali come acqua, fertilizzanti ed energia elettrica.

“In futuro garantire un approvvigionamento adeguato di alimenti derivati da materie prime vegetali, sia in termini quantitativi che qualitativi, rappresenterà una sfida sempre più complessa”, sottolinea Silvia Massa. “L’espansione delle superfici coltivabili sarà una soluzione sempre meno praticabile. Perciò diventa importante identificare nuovi sistemi di approvvigionamento di materie prime vegetali con l’obiettivo di assicurare un’alimentazione sana e sicura”. Per questo motivo è stato anche presentato il tema dell’agricoltura cellulare vegetale, che potrebbe offrire soluzioni innovative per i futuri sistemi alimentari, oggi messi sempre più a dura prova dagli effetti avversi dei cambiamenti climatici e integrare anche i suoi prodotti con i sottoprodotti dell’industria agroalimentare, migliorandone la circolarità.

Lotta alle specie aliene dannose in agricoltura

Le specie aliene invasive rappresentano una minaccia significativa per l'agricoltura globale, compromettendo fino al 40% della produzione agricola secondo la Food Agriculture Organization (FAO). Questo problema, aggravato dalla globalizzazione e dal cambiamento climatico, richiede interventi mirati. Oltre alla prevenzione tramite rigorosi controlli all’ingresso, una soluzione sostenibile proposta dal gruppo di entomologi del Laboratorio Agricoltura 4.0 è il controllo biologico, che sfrutta insetti come predatori e parassitoidi, per contrastare le specie dannose. “In dettaglio- spiega il ricercatore Raffaele Sasso - la nostra proposta è di ripristinare gli equilibri stabili presenti in natura, che vengono a mancare ogni qualvolta, causa cambiamento climatico ed azione antropica, l’ingresso di specie “aliene” non presenti in determinati areali provoca ingenti danni economici, al comparto agricolo ed ambientali, per la mancanza di antagonisti specifici indispensabili per il mantenimento di densità delle popolazioni al di sotto di soglie economiche di danno. Il nostro obiettivo è quello di tutelare le coltivazioni e preservare la biodiversità attraverso il controllo biologico. Attualmente il nostro laboratorio è impegnato in un programma nazionale per il controllo biologico delle specie aliene, cimice asiatica (Halyomorpha halys) e moscerino dei piccoli frutti (Drosophila suzukii).” In particolar, siamo impegnati, autorizzati dai ministeri competenti, ad allevare presso le nostre facility, i due antagonisti specifici, rispettivamente Trissolcus japonicus “vespa samurai” antagonista della cimice asiatica e di Ganaspis brasiliensis antagonista del moscerino dei piccoli frutti ed al successivo rilascio nelle aree, dove le due specie aliene sono fortemente impattanti. Le interlocuzioni e l’interesse riscontrato dimostrano una crescente consapevolezza dell’opinione pubblica relativamente alle sfide, a cui il cambiamento climatico ci sta esponendo, e tra le quali ci sono lalotta alle specie aliene, ai sistemi di coltivazione idroponica e le loro applicazioni, nonché le innovazioni biotecnologiche legate all’agricoltura spaziale.

Le potenzialità della fungicoltura tra innovazione e sostenibilità

Durante la tre giorni fieristica è stato dato spazio anche ad altri ambiti di ricerca esaminati attraverso specifici talk come quello focalizzato sulla fungicoltura ed il suo potenziale per massimizzare la circolarità del settore. Come anticipa il Responsabile del Laboratorio Innovazione delle Filiere Agroalimentari, dr. Maurizio Notarfonso, “si sta lavorando ad un filone di ricerca interessante sulle pratiche sostenibili e circolari sia di coltivazione sia di commercializzazione dei funghi”. In particolare il ricercatore e relatore del talk, Benedetto Aracri, ha spiegato ai presenti che “tecniche di coltivazione dei funghi sono estremamente eco-compatibili, ad esempio i substrati di coltivazione sono per lo più scarti di produzione di altre filiere agroalimentari, che in questo modo escono dal ciclo dei rifiuti per essere reinseriti in un nuovo ciclo produttivo, trasformandosi da rifiuto in risorsa inoltre, essendo colture “fuori suolo”, non sottraggono suolo agricolo ad altre colture, consumano poca acqua rispetto ad una coltura tradizionale in vaso o pieno campo e sono particolarmente indicate per la vertical agriculture e lo urban farming che permettono di avere produzioni intensive di alimenti anche in zone non agricole”. L’evento è stato anche l’occasione per evidenziare il ruolo rilevante delle policies e delle regolamentazioni (EU, nazionali e regionali) che disciplinano le norme di raccolta, commercializzazione e controllo sulla produzione e che, come ha ricordato il ricercatore Gianluca De Rinaldis nel suo intervento, “a beneficio dello sviluppo della ricerca in questo settore dovrebbero assicurare maggiore uniformità a livello nazionale ed essere il più possibile aggiornate sulla base delle numerose specie di funghi che sono potenzialmente commestibili ma che, attualmente, per meri vincoli normativi non possono essere né coltivati né commercializzati”.

La Divisione TIMAS, ha, invece, preso parte all’evento con un talk dal titolo “Stampa 3D di leghe metalliche e applicazioni nel settore energetico”, tenuto dal responsabile del Laboratorio Tecnologie e Materiali per la manifattura additiva, Daniele Mirabile Gattia.

Durante la sua presentazione è stato possibile illustrare i principali processi di manifattura additiva di leghe metalliche, che consentono di realizzare componenti per applicazioni in diversi settori tra i quali: biomedicale, aerospaziale, automobilistico ed energetico.

Con queste tecnologie è, infatti, possibile ottenere componenti con geometrie complesse, ridurre il numero di componenti da assemblare e, potenzialmente, ridurre i consumi e lo spreco di materiale.

Sono stati inoltre descritti alcuni degli obiettivi e dei risultati del progetto “Materiali di Frontiera per usi energetici”, finanziato nell’ambito dell’Accordo di Programma per la Ricerca di Sistema Elettrico tra ENEA e MASE. I dimostratori realizzati nell’ambito del progetto sono stati presentati presso lo stand ENEA.

Oltre al talk, la Divisione TIMAS ha esposto esemplari di manifattura additiva di leghe metalliche, presentandole nello stand condiviso con il Laboratorio AGRI 4.0.