La questione di come e dove produrremo cibo in futuro è centrale in tempi di cambiamenti climatici, crescita della popolazione mondiale, processi di urbanizzazione, diminuzione della disponibilità di terreni coltivabili e di diete che cambiano. Con una popolazione mondiale che, secondo le stime, raggiungerà i 9,8 miliardi di persone entro il 2050, l’agricoltura verticale è un’opzione valida per nutrire le nostre città in rapida crescita, evitando il suicidio climatico? La vita in città è molto ambita. Secondo le Nazioni Unite, ogni settimana 3 milioni di persone in tutto il mondo si trasferiscono in città e si ritiene che questo numero continui ad aumentare. Le Nazioni Unite prevedono che tra 15-30 anni due terzi della popolazione mondiale vivrà in città. D’altro canto, secondo gli esperti, fino al 23% dei gas serra globali può essere ricondotto all’agricoltura e all’uso del suolo (i fertilizzanti utilizzati dagli agricoltori tendono a contenere protossido di azoto, 300 volte più potente dell’anidride carbonica). Si tratta di quasi un quarto delle nostre emissioni totali di gas serra. Ma questo vale solo per la produzione: il cibo deve poi essere trasportato nelle grandi città e, in molti casi, ciò significa muovere grossi camion a 18 ruote che emettono gasolio.

Una soluzione semplice per ridurre i chilometri percorsi a fini alimentari è coltivare il cibo vicino alle nostre città. Ma una soluzione ancora migliore potrebbe essere quella di coltivare il cibo proprio all’interno dei contesti urbani. L’agricoltura verticale consiste nel coltivare il cibo in strati verticali al chiuso per tutto l’anno, controllando la luce, la temperatura e l’acqua, spesso senza l’uso di terra. Con l’aggravarsi dei cambiamenti climatici, molti luoghi in cui siamo stati in grado di coltivare cibo per anni inizieranno a sperimentare problemi senza precedenti. Le stagioni delle piogge, gli anni di siccità, le alluvioni possono diventare meno prevedibili e i modelli meteorologici irregolari. Cambieranno anche le aree favorevoli per la vita degli insetti, che potrebbero portare parassiti e malattie in zone diverse da quelle attuali. La possibilità di coltivare il cibo al chiuso, e senza terra, eliminerebbe, secondo i suoi sostenitori, queste incertezze. Tuttavia, l’agricoltura verticale è ancora una tecnologia relativamente nuova e la sua economicità, scalabilità e sostenibilità ambientale non superano attualmente le pratiche agricole convenzionali. Le opportunità e le sfide che si presentano possono essere raggruppate in quattro dimensioni: (1) economica, (2) ambientale, (3) sociale e (4) politica.

L’agricoltura verticale creerebbe specifici vantaggi economici rispetto ai sistemi di produzione agricola convenzionali. Permette una crescita stratificata, garantendo la massima resa per metro quadrato di spazio di coltivazione, una caratteristica particolarmente vantaggiosa nelle aree urbane. Ad esempio, un’azienda agricola verticale può raggiungere una produzione di lattuga per metro quadro di oltre 80 volte superiore a quella dell’agricoltura in campo aperto e di oltre 12 volte rispetto a quella in serra. Inoltre, i sistemi di crescita indoor proteggono le piante dagli agenti atmosferici esterni e dai cambiamenti climatici. Pertanto, la crescita indoor non solo consente di produrre colture per tutto l’anno senza il rischio di perdite di resa dovute alle condizioni atmosferiche, ma rende anche possibile la coltivazione di colture in ambienti difficili, dove il clima può rendere impervio l’uso di pratiche agricole convenzionali. Un altro vantaggio economico è la riduzione dei requisiti di trasporto degli alimenti, poiché il posizionamento delle aziende agricole verticali vicino ai consumatori può ridurre drasticamente i tempi di viaggio e i costi di stoccaggio, refrigerazione e trasporto. Inoltre, i consumatori non sono gli unici utenti finali. Le aziende agricole verticali possono essere collocate in diverse posizioni della catena alimentare, ad esempio presso i distributori o i punti vendita al dettaglio.

Ciò detto è bene considerare anche gli svantaggi: al di là al prezzo del terreno, i costi di costruzione e gestione della fattoria verticale sono molto più elevati rispetto ad una serra high-tech. Il consumo di energia costituisce un costo non indifferente, considerando l’illuminazione artificiale e il sistema HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning, ovvero “riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria”). Secondo alcuni studiosi, l’elevato uso di illuminazione artificiale nelle aziende agricole verticali rende le serre in Europa attualmente più efficienti in termini energetici. Tuttavia, la redditività delle aziende agricole verticali non dipende solo dalle prestazioni energetiche, ma anche dalla scarsità e dal costo delle risorse locali: per esempio, nelle aree in cui l’energia è a buon mercato e l’acqua è scarsa (ad esempio, in Medio Oriente), le water use-efficient vertical farms (impianti efficienti dal punto di vista idrico) possono essere più desiderabili.

Inoltre, dato che i costi di produzione dell’agricoltura verticale sono relativamente elevati, attualmente, per essere economicamente vantaggiose, nelle fattorie verticali vengono coltivate soprattutto colture a crescita rapida, di altezza ridotta e con un’ampia percentuale di parti vegetali vendibili (ad esempio, verdure a foglia, microgreens ed erbe aromatiche). In uno studio del 2018 è stato stimato che anche se i LED raggiungessero la massima efficienza in futuro, il costo effettivo dei fotoni supererebbe di gran lunga il valore di molti ortaggi e colture di base (ad esempio, patate, grano, riso). Secondo gli autori, la produzione di pomodori in fattorie verticali diventerà redditizia in futuro, mentre le (micro)verdure a foglia rimarranno le colture più convenienti. Tuttavia, il rapporto costo-efficacia delle fattorie verticali può essere aumentato commercializzando le colture come un prodotto di qualità superiore, tracciabile, privo di pesticidi ed erbicidi, fresco e prodotto localmente. In alcuni casi, le coltivazioni verticali possono essere commercializzate come prodotti biologici (ad esempio, negli Stati Uniti d’America, mentre nell’Unione Europea le colture coltivate in verticale non possono essere certificate come biologiche). Inoltre, l’interesse delle aziende di breeding per l’agricoltura verticale può portare allo sviluppo di colture nane, a crescita rapida, ad alto rendimento, di alta qualità e facili da raccogliere, ottimizzate per un ambiente di coltivazione verticale altamente controllato.

La circolarità di una fattoria verticale deriva principalmente dalla capacità del suo sistema idroponico di catturare e far ricircolare la soluzione nutritiva per un periodo prolungato. Rispetto ai sistemi agricoli a cielo aperto, il ricircolo migliora drasticamente l’efficienza nell’uso dell’acqua e riduce l’utilizzo di fertilizzanti e i pesticidi immessi nell’ambiente. Per esempio, in un impianto agricolo verticale, l’utilizzo di acqua per kg di lattuga può essere fino a 18 volte inferiore rispetto all’agricoltura in campo aperto ‒ con irrigazione artificiale ‒ e fino a nove volte inferiore rispetto all’agricoltura in campo aperto che utilizza l’irrigazione a goccia. Inoltre, la produzione in fattorie verticali può ridurre l’uso di acqua fino al 95% rispetto alle serre, soprattutto perché le serre richiedono un sistema di nebulizzazione per il raffreddamento e le perdite di traspirazione delle colture devono essere compensate, mentre l’acqua traspirata può essere raccolta nelle fattorie verticali indoor. Nell’agricoltura in campo aperto, il ruscellamento e la lisciviazione di fosforo e azoto in eccesso possono causare l’eutrofizzazione degli ecosistemi acquatici e terrestri. Nelle fattorie verticali, invece, la soluzione nutritiva viene catturata e riutilizzata, riducendo al minimo l’eutrofizzazione. Di conseguenza, nelle aziende agricole verticali si può ottenere una riduzione dell’eutrofizzazione del 70-90% rispetto all’agricoltura in campo aperto.

Un’altra opportunità offerta dalle aziende agricole verticali è l’integrazione delle acque reflue domestiche come fonte di nutrienti. Gli escrementi umani sono la fonte primaria di nutrienti essenziali nelle acque reflue domestiche e la separazione alla fonte dell’urina per la produzione di fertilizzanti può ridurre l’impatto ambientale rispetto ai fertilizzanti sintetici. Inoltre, i fertilizzanti derivati dall’urina sono stati applicati con successo in colture senza suolo. Pertanto, i fertilizzanti derivati dall’urina potrebbero fornire una fonte di nutrienti per le colture prodotte nelle fattorie verticali in ambiente urbano, consentendoci di passare a un approccio completo di ciclo chiuso dei nutrienti.

Uno dei principali argomenti a sostegno dell’agricoltura verticale è la riduzione dell’uso del suolo, poiché la crescita multistrato aumenta i rendimenti per superficie, riducendo la necessità di terreni supplementari, che possono essere restituiti alla loro funzione ecologica originale. In effetti, diverse fonti hanno rilevato che le aziende agricole verticali possono risparmiare terreno rispetto ai sistemi di orticoltura convenzionali. Tuttavia, la produzione di energia elettrica richiede una grande quantità di terreno, rendendo completamente vano il guadagno di terreno derivante dalla produzione multistrato. Per quanto riguarda l’impatto delle aziende agricole verticali sulle emissioni di gas serra, la riduzione del chilometraggio per il trasporto degli alimenti, grazie alla collocazione delle aziende agricole verticali più vicine al consumatore, può ridurre le emissioni di gas serra. Tuttavia, la grande richiesta di energia elettrica delle aziende agricole verticali ha una notevole influenza sulle emissioni di gas serra, risultando più elevata rispetto all’agricoltura convenzionale (a seconda della fonte energetica). A tal riguardo, le emissioni di gas serra delle fattorie verticali possono essere ridotte in modo sostanziale quando si utilizza energia nucleare o rinnovabile (eolica, idrica, solare) invece di energia di origine fossile (carbone e gas). Pertanto, per rendere l’agricoltura verticale sostenibile dal punto di vista ambientale, è necessaria una transizione dalle fonti energetiche fossili all’energia nucleare o rinnovabile.

L’industria dell’agricoltura verticale crea nuove opportunità di lavoro per agricoltori, tecnologi, project manager, addetti alla manutenzione, al marketing e alla vendita al dettaglio. Tuttavia, gli agricoltori verticali intervistati hanno segnalato la necessità di un maggior numero di datori di lavoro specializzati nella scienza delle piante, nella coltivazione e nella manutenzione di esse, poiché attualmente l’industria dell’agricoltura verticale attira principalmente personale con una formazione tecnica che non ha molte competenze in campo agricolo. L’aumento dei consumatori attenti alla salute e all’ambiente ha incrementato la domanda di alimenti sani e puliti prodotti con un basso impatto sull’ambiente. L’agricoltura verticale può migliorare la sicurezza alimentare massimizzando la tracciabilità delle colture e riducendo o eliminando la necessità di pesticidi ed erbicidi. Inoltre, la sicurezza alimentare può essere migliorata aumentando l’autosufficienza alimentare nelle aree urbane o in quelle con risorse scarse o climi rigidi. L’accettazione sociale delle fattorie verticali nelle aree urbane è generalmente negativa. Ad esempio, gli abitanti delle aree urbane sono stati più propensi a rifiutare l’implementazione di progetti di agricoltura verticale ad alta tecnologia nei loro quartieri e hanno percepito le colture senza suolo come prodotti innaturali e malsani a causa del loro ambiente di coltivazione (senza suolo e/o per la presenza di inquinamento urbano). Tuttavia, l’effetto negativo dell’inquinamento atmosferico nelle città sugli alimenti coltivati in città è un preconcetto comune che è stato smentito. In generale, i consumatori sono poco informati sul concetto di coltivazione senza suolo e hanno una percezione negativa della coltivazione in ambiente verticale. Pertanto, è necessario organizzare una migliore comunicazione ed educazione sulla qualità di tali colture e sui suoi vantaggi. Gli agricoltori verticali hanno indicato che i principali problemi di integrazione che hanno dovuto affrontare erano legati ai vincoli normativi locali. Ad esempio, i regolamenti urbani per le aziende agricole verticali che riutilizzano edifici vuoti sono ancora poco chiari e richiedono una revisione da parte dei governi locali, impedendo l’ingresso di questi impianti nelle aree urbane.

Il potenziale futuro dell’agricoltura verticale: la necessità di espandere il settore

La coltivazione al chiuso di colture che utilizzano l’illuminazione artificiale rende l’agricoltura verticale un metodo di produzione ad alta intensità energetica, comportando un elevato impatto ambientale nella nostra attuale economia basata sui combustibili fossili. Tuttavia, con la transizione verso fonti energetiche più sostenibili, le fattorie verticali possono diventare un’aggiunta alle pratiche agricole convenzionali, in grado di migliorare la sicurezza alimentare per la crescente popolazione urbana mondiale. Già oggi, l’agricoltura verticale può ridurre i costi di trasporto degli alimenti, l’uso dell’acqua e l’eutrofizzazione. Ciò nonostante, a causa degli elevati costi di investimento e di gestione, le aziende agricole verticali sono redditizie solo in specifiche nicchie di mercato e in determinati contesti geografici (in base al clima locale o al grado di urbanizzazione). Perché questa pratica possa svilupparsi e l’agricoltura verticale divenga un sistema fattibile e vantaggioso a livello mondiale è necessario che le opportunità di mercato vengano ampliate per rendere.

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