Produrre cibo a sufficienza per sfamare la popolazione mondiale in continua crescita è una delle sfide più ambiziose dei nostri giorni. La produzione agricola attuale viene garantita anche grazie all’impiego di sostanze chimiche autorizzate in Europa, come gli erbicidi sintetici, adoperati in quantitativi che si attestano intorno ai 130 milioni di tonnellate ogni anno. Nonostante gli erbicidi siano valutati come sicuri e regolamentati in Europa, purtroppo non sono privi di controindicazioni. Il loro utilizzo infatti è legato a tutta una serie di problematiche ambientali, perché persistono nel terreno, distruggono le piante non bersaglio e gli insetti utili per il suolo, con un discreto rischio di effetti negativi sulla salute degli animali e degli esseri umani, come alterazioni del sistema endocrino, difetti congeniti e persino il cancro.
La stessa UE ritiene che si dovrebbe fare il possibile per ridurre la propria dipendenza da queste sostanze, progettando strumenti alternativi che non penalizzino la resa produttiva e la competitività. Inoltre, gli agricoltori si stanno rendendo conto che gli erbicidi stanno diventando sempre meno efficaci a causa della diffusione di erbe infestanti resistenti. Ad oggi, l’unico metodo di diserbo che non si avvale dell’utilizzo di erbicidi è il controllo meccanico delle infestanti mediante la lavorazione del terreno, ma è molto dispendioso a livello di consumo di carburante e aggressivo per il suolo e le radici, il che aumenta l’erosione del terreno. Altri approcci, come il controllo delle infestanti con la fiammatura localizzata o il riscaldamento con resistenza elettrica, sono conformi all’agricoltura conservativa, ma hanno costi energetici elevati e non sono molto diffusi sul mercato.
Lo sviluppo di sistemi di produzione alimentare più sostenibili è l’obbiettivo prioritario da seguire e la creazione di metodi agricoli intelligenti, che si avvalgano delle tecnologie più innovative. È in questo contesto che si sviluppa il progetto WeLASER, con il quale l’irradiazione individuale della pianta tramite una sorgente laser consente il trattamento termico selettivo delle singole piante. Questo metodo innovativo ha costi energetici moderati e poche parti soggette ad usura, preservando il suolo e riducendo al minimo gli effetti negativi sulle coltivazioni e sulla vita animale. WeLASER mira a unire tutte le tecnologie attuali per costruire, promuovere e immettere sul mercato un’attrezzatura per il diserbo di precisione, basata su sorgenti laser ad alta potenza e sistemi mobili autonomi. Obiettivo principale, ovviamente: abolire l’uso di erbicidi, migliorando al contempo produttività e competitività.
“Il progetto vuole fornire una risposta all’esigenza di una Agricoltura “Pesticide Free” e “Hand Free”, ovvero la riduzione dell’uso della chimica e ridotta disponibilità di manodopera.”, spiega Giuliano Vitali, Ricercatore presso il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari dell’Università di Bologna e referente italiano di WeLASER: “Il progetto, ora al termine di un percorso di tre anni, ha portato alla realizzazione di un primo prototipo di sistema di diserbo “fisico” tramite laser montato su un veicolo autonomo (AV). L’Università di Bologna è stata chiamata ad occuparsi dello sviluppo del tecno-ecosistema (TES), realizzato attraverso una tecnologia “abilitante” quale quella dell”Internet delle Cose” (IoT); il (TES) è popolato, oltre che dal AV, da un insieme di sensori di campo atti a monitorare l’ambiente e la coltura, ed elevare il livello di sicurezza (Human-Robot Collaboration) – i dati sono gestiti attraverso “Cloud Computing” ed “Intelligenza Artificiale”.
Nello specifico, si sta parlando dello sviluppo di un laser a fibra di tulio ad alta potenza, mobile e fatto su misura per il diserbo di precisione. Questo significa eliminare in modo selettivo solo le piante infestanti, grazie ad un sistema avanzato di intelligenza artificiale (AI) per il rilevamento. In pratica, si ha l’acquisizione di immagini e l’elaborazione dei dati, al fine di ottenere la posizione esatta dei meristemi delle erbe infestanti, che sono i punti sensibili della crescita delle piante e uno strumento dirige la sorgente laser esattamente sui meristemi per distruggerli. Inoltre, sviluppando un veicolo autonomo basato su una piattaforma agricola mobile collaudata ed ecologica, si può trasportare il sistema di diserbo in tutto il campo di lavoro e, grazie ad un controller centrale smart, è possibile coordinare tutti i sistemi coinvolti nelle attrezzature, consentendo agli agricoltori di eseguire e supervisionare i propri compiti in modo affidabile e semplice da usare.
La sorgente laser in fibra di tulio ad alta potenza è una grande innovazione in quanto, grazie ad impulsi energetici precisi, consente un trattamento e un controllo delle infestanti altamente efficiente. Il laser può anche essere applicato con diverse angolazioni per trattare diverse tipologie di piante e in aree con elevata densità di infestanti, e il sistema di alimentazione migliorato, basato su pompa e raffreddamento, riduce al minimo il fabbisogno energetico del laser per il diserbo, permettendo il funzionamento su piattaforme robotiche autonome. Un gestore di navigazione intelligente, sia a bordo del robot che nel cloud, consente il controllo e la navigazione in tutta l’azienda agricola, non limitata esclusivamente al campo coltivato e integra diverse metodologie di intelligenza artificiale per identificare vari tipi di colture di diverse dimensioni. Infine, strumenti progettati per adattarsi alle colture con diverse distanze tra le file, permettono un rapido targeting per il diserbo laser di precisione, con un controllo altamente flessibile in situazioni variabili.
Grazie a nuove conoscenze scientifiche e tecniche, questo progetto potenzierà la capacità di ricerca e innovazione dell’UE, consentendo di attuare le politiche, le strategie e gli obiettivi di sviluppo sostenibile in una serie di azioni legate al clima, all’agricoltura e all’economia. Anche l’impatto economico e sociale sarà più che positivo, per la creazione di nuovi posti di lavoro e l’adozione di metodi più intelligenti per gli agricoltori, che permetteranno il miglioramento delle colture, del suolo, dell’ambiente e della salute.
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