L'agricoltura intelligente inizia a dare i suoi frutti

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista PNAS.

Le aziende agricole europee e statunitensi si stanno trasformando sempre più in imprese high-tech: i droni individuano le infestazioni di parassiti e inviano i dati alle macchine agricole, che poi irrorano i pesticidi in aree specifiche; i robot rimuovono le erbacce prima che possano causare problemi; e i sistemi di irrigazione monitorano l’umidità del suolo e innaffiano le radici solo dove è necessario. «Queste tecnologie di agricoltura intelligente hanno il potenziale per rendere la coltivazione più sostenibile e rispettosa dell’ambiente», spiega il professor David Wuepper dell’Università di Bonn.

Tuttavia, Wuepper è anche consapevole che il passaggio alle tecnologie di agricoltura intelligente potrebbe non avere senso dal punto di vista economico per ogni azienda agricola, almeno nel breve termine, poiché non sono economiche — senza contare le competenze necessarie per la loro implementazione. Esistono inoltre notevoli differenze nelle condizioni locali, dai costi della manodopera alle normative ambientali, fino alla disponibilità di formazione. «Volevamo quindi capire dove l’agricoltura di precisione sia particolarmente vantaggiosa in termini economici», afferma Shahrear Roman, dottorando nel gruppo di ricerca di Wuepper.

I risultati del loro studio, pubblicato su PNAS, mostrano che l’agricoltura intelligente è già redditizia sul 42% dei terreni coltivati a livello mondiale. La redditività di queste tecnologie è tuttavia distribuita in modo disomogeneo a livello globale.

La redditività dell’agricoltura intelligente è distribuita in modo disomogeneo a livello mondiale

Il beneficio economico è maggiore nelle aree in cui i livelli di reddito e di istruzione sono elevati, i campi sono estesi e le normative ambientali sono rigorose, come nell’Europa occidentale, in Canada, negli Stati Uniti e in Australia. Uno dei motivi è che in queste parti del mondo spesso si utilizzano grandi quantità di fertilizzanti e pesticidi. «Si possono quindi risparmiare soldi applicando questi prodotti solo dove è davvero necessario», afferma Roman. Inoltre, poiché in questi luoghi anche la manodopera costa di più, l’uso di macchinari e robot è una scelta sensata.

Al contrario, il potenziale dell’agricoltura intelligente è attualmente limitato nei paesi dell’Africa subsahariana. «Ciò è in parte dovuto al fatto che le tecnologie disponibili sono poco adatte all’agricoltura su piccola scala», sottolinea Wuepper, che è anche membro sia dell’Area di Ricerca Transdisciplinare (TRA) “Sustainable Futures” sia del Cluster di Eccellenza PhenoRob. «Al momento, le attrezzature vengono sviluppate con un’attenzione particolare alle grandi aziende agricole ad alta intensità di capitale presenti in Nord America e in Europa. In futuro, la ricerca e lo sviluppo in campo agricolo dovrebbero intensificare la ricerca di soluzioni che rappresentino un’opzione sensata anche per le piccole aziende agricole».

Una mappa mondiale per cinque tecnologie

Per il loro studio, i ricercatori hanno iniziato esaminando in quali parti del mondo le tecnologie di agricoltura intelligente fossero già in uso. Non esistono praticamente banche dati che registrino queste informazioni in modo sistematico. «Abbiamo quindi scritto a oltre 8.000 esperti di agricoltura intelligente in tutto il mondo, chiedendo loro se fossero a conoscenza di luoghi nella loro zona in cui queste tecnologie fossero già utilizzate con risultati redditizi», spiega Roman. I ricercatori hanno inoltre setacciato la letteratura scientifica per individuare aziende agricole che utilizzassero già metodi di agricoltura di precisione.

In questo modo hanno ottenuto un elenco di oltre 4.000 località in cui sono già in uso sistemi di irrigazione intelligenti, robot per il diserbo o analisi effettuate tramite droni. Hanno poi utilizzato algoritmi di apprendimento automatico per individuare quali condizioni di fondo favoriscano il passaggio all’agricoltura intelligente.

Una forte governance ambientale va di pari passo con una diffusione più rapida

«Abbiamo scoperto che l’agricoltura intelligente è già redditizia laddove la governance ambientale è più solida. È di gran lunga il fattore predittivo più importante nei nostri modelli», afferma Roman.

«Abbiamo ora utilizzato questi risultati per estrapolare come l’uso delle tecnologie di agricoltura intelligente potrebbe evolversi in futuro in ciascuna regione», spiega Wuepper. Nei loro modelli i ricercatori hanno preso in considerazione anche le previsioni di sviluppo economico regionale, producendo infine una mappa mondiale che illustra dove l’agricoltura di precisione presenta il potenziale maggiore. Hanno inoltre suddiviso i risultati per categoria tecnologica: sistemi di irrigazione autonomi; robot per il diserbo; droni e altre soluzioni che mappano i campi e individuano dove è necessario intervenire; macchinari in grado di decidere autonomamente la quantità di fertilizzante o pesticida da applicare; e sistemi di guida GPS che mantengono le macchine su percorsi precisi ed evitano sovrapposizioni.

Lo studio individua inoltre le aree in cui l’agricoltura intelligente potrebbe apportare i maggiori benefici ambientali, evidenziando dove le tecnologie sono redditizie e dove i problemi che possono risolvere sono più gravi. Ad esempio, i sistemi di irrigazione intelligenti sono spesso redditizi proprio in quelle regioni che devono affrontare una crescente carenza idrica.

«I benefici ecologici ed economici spesso vanno di pari passo. Ma non si realizzano da soli: senza politiche adeguate, la maggior parte dei vantaggi ambientali rimane solo sulla carta», conclude Wuepper.

Istituzioni partecipanti e finanziamenti

Allo studio hanno partecipato l’Università di Bonn, l’ETH di Zurigo e l’Università della California, Berkeley (USA); lo studio è stato finanziato dalla Fondazione tedesca per la ricerca (DFG) nell’ambito del Cluster di eccellenza PhenoRob (EXC 2070, 390732324) e dal Consiglio europeo della ricerca (sovvenzione 101075824).

Il Polo di eccellenza PhenoRob dell’Università di Bonn

L’obiettivo di PhenoRob è realizzare una trasformazione sostenibile e guidata dalla tecnologia nel settore agricolo. Tale trasformazione riveste la massima importanza per la Germania e per il mondo intero. Questo Cluster di Eccellenza si concentra sullo sviluppo di sistemi colturali innovativi e sostenibili e sulla promozione di nuove tecnologie quali la robotica, l’intelligenza artificiale e la fenotipizzazione basata su sensori per una produzione efficiente in termini di risorse di alimenti vegetali. Team interdisciplinari stanno studiando nuovi approcci per ridurre l’immissione di sostanze inquinanti nell’ambiente, sfruttare il potenziale dell’automazione agricola e individuare soluzioni all’avanguardia per i sistemi agricoli in Germania. Ancorato alla Facoltà di Scienze Agrarie, Nutrizionali e Ingegneristiche, questo Polo di Eccellenza di rilevanza internazionale, costituito nel 2019, incarna il concetto di “Agricoltura 4.0”. PhenoRob ha già dato origine a diversi prodotti pronti per il mercato.