Appolloni E., Paucek I., Pennisi G., Stringari G., Gabarrell Durany X., Francesco Orsini F., Gianquinto G.
Supplemental LED Lighting Improves Fruit Growth and Yield of Tomato Grown under the Sub‐Optimal Lighting Condition of a Building Integrated Rooftop Greenhouse (i‐RTG)
Horticulturae 2022, 8, 771. doi:org/10.3390/horticulturae8090771
Eventi storici recenti, come la pandemia di COVID-19 e i nuovi assetti geopolitici, hanno dimostrato la necessità per i sistemi alimentari di acquisire resilienza in grado di garantire l’autosufficienza alimentare, soprattutto in risposta a improvvisi cambiamenti di scenario. Questa necessità di resilienza della filiera alimentare riguarda in particolare il contesto urbano, dove attualmente vive metà della popolazione mondiale. L’agricoltura urbana (ad esempio giardinaggio domestico, agricoltura verticale, agricoltura sui tetti) è stata identificata come una soluzione praticabile per promuovere la produzione locale, garantire la sicurezza alimentare e ridurre gli sprechi alimentari.
In particolare, una serra integrata sul tetto di un edificio urbano ha dimostrato di essere in grado di riciclare circa 342 kWh m−2 anno-1 dall’edificio principale, il che, rispetto a una tradizionale serra riscaldata a combustibili fossili, può comportare una cattura di CO2 di circa 114 kg CO2(eq) m−2anno−1, corrispondenti a circa 20 EUR m−2anno−1 di risparmi economici.
Tuttavia, nonostante i potenziali benefici ambientali ed economici, la produzione può presentare alcune limitazioni dovute all’ombreggio degli edifici circostanti, nonché agli elementi strutturali ingombranti e alla perdita di trasmissività dei materiali di rivestimento ignifughi (es. policarbonato). Infatti, vista l’integrazione in un contesto cittadino, la serra deve rispettare le norme strutturali e antincendio comunali, con conseguenti vincoli che incidono sull’ambiente luminoso della serra.
L’applicazione di tecnologia di illuminazione artificiale LED, ad integrazione della radiazione solare, può aiutare a superare questo ostacolo. In questo lavoro è stata valutata l’applicazione dell’illuminazione supplementare con tecnologia LED in una serra integrata sul tetto presso l’istituto di ricerca “Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals” (ICTA‐UAB), con sede a Barcellona (Spagna), per la coltivazione di pomodoro (Solanum lycopersicum L., cv. Siranzo). L’esperimento ha esplorato gli effetti di tre trattamenti di illuminazione supplementare LED e un controllo coltivato solo con luce naturale. I trattamenti applicati, aggiunti alla radiazione solare naturale, sono stati: rosso e blu (RB), rosso e blu + rosso lontano (FR) per l’intera giornata e rosso e blu + rosso lontano a fine giornata (EOD), per un fotoperiodo di 16 h d-1 ed una intensità di 170 μmol m-2 s-1.
L’applicazione di LED come fonte di radiazione supplementare per la coltivazione del pomodoro in un contesto di agricoltura integrata all’edificio (building integrated agriculture – BIA) soggetta ad una maggiore riduzione della radiazione solare in ingresso in serra, ha consentito un incremento del 17% della produzione rispetto alle piante coltivate solo con luce naturale, indipendentemente dal tipo di LED utilizzato.
La radiazione supplementare LED ha anche mostrato la capacità di aumentare peso, diametro e numero di frutti per pianta e di accelerare il processo di maturazione, in particolare nel caso dei frutti prossimali. Da un punto di vista economico, invece, l’applicazione di radiazione supplementare sembrerebbe di scarsa fattibilità se applicata nel periodo primaverile-estivo. Tuttavia gli autori, partendo dal costo dell’energia del 2021 in Italia e Spagna, hanno calcolato il costo energetico per unità di peso di prodotto ottenuto: 1,27 euro kg−1 in Italia e 1,35 euro kg−1 in Spagna. Tale risultato, confrontato con i prezzi medi di vendita riportati da EUROSTAT nel 2021 (1,15 euro kg−1 e 0,74 Eurokg−1 per Italia e Spagna, rispettivamente), risulta essere antieconomico.
Se la fonte LED supplementare fosse stata aggiunta nel periodo autunno-invernale l’investimento sarebbe stato più vantaggioso in quanto ci sono molte meno ore di luce, contrariamente a quanto avviene in estate. Bisogna quindi contestualizzare la posizione geografica e il periodo dell’anno per valutare l’effettiva convenienza in relazione al numero di ore luce, all’intensità della radiazione solare, alla nuvolosità, alla trasmissività nel PAR del materiale di copertura utilizzato, ecc. In un paese del nord Europa, ad esempio, dove le ore di luce risultano essere inferiori rispetto al luogo oggetto dello studio (Spagna), l’applicazione di illuminazione supplementare LED potrebbe risultare vantaggiosa. Inoltre, l’ottimizzazione della strategia di gestione degli impianti di illuminazione artificiale LED, considerando il luogo di coltivazione e le caratteristiche della serra, permetterebbe di ridurre ulteriormente il consumo di energia elettrica.
Va infine tenuto conto dell’attuale situazione geopolitica che ha modificato in maniera importante il costo dell’energia rendendo improponibile, allo stato attuale, l’impiego dell’illuminazione supplementare per la produzione orticola in ambiente protetto.
HTML E PDF: https://www.mdpi.com/2311-7524/8/9/771