Il Dipartimento di Chimica dell’Università di Firenze ha ospitato il meeting finale del progetto Securefood2050 “Improving resilience and food security in 2050 climate through soilless precise agricultural techniques and irrigation with wastewater properly treated by innovative technologies to ensure food safety”, finanziato dal programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’Unione Europea, che ha coinvolto attivamente enti di ricerca e stakeholder per valutare le sfide poste dal cambiamento climatico in agricoltura e promuovere l’adozione di soluzioni tecnologiche innovative per una gestione sostenibile delle risorse idriche, garantendo al contempo la sicurezza e la qualità dei prodotti agricoli.
Al centro dell’iniziativa vi è l’impiego di acque reflue trattate (TWW) come valida alternativa all’acqua dolce per l’irrigazione agricola, ottenuta tramite sistemi di constructed wetlands (CWs) che consentono di ottenere TWW sicure per l’uso agricolo. Tecniche innovative come l’aeroponica sono state esplorate per valutare l’effetto di queste acque sulla crescita delle piante, sulla performance agronomica e sulla qualità del prodotto finale.
Il partenariato coinvolto nel progetto è costituito da: Dipartimento di Chimica dell’Università degli Studi di Firenze; Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agrarie, Alimentari, Ambientali e Forestali dell’Università degli Studi di Firenze; Dipartimento di Chimica dell’Università degli Studi di Torino; Facoltà di Scienze della Natura e della Vita dell’Università di Bejaia ALGERIA; Università di Liegi – Facoltà di Scienze – Dipartimento di Scienze Ambientali e Management BELGIO; Centro Nazionale di Ricerca, Dipartimento di ricerca sull’inquinamento delle acque EGITTO; Università di Cadi Ayyad Facoltà di scienze e Semlalia laboratorio acqua – Biodiversità e cambiamenti climatici (EauBiodiCC) MAROCCO; GIDA Gestione Impianti Depurazione Acque S.p.A.; PUBLIACQUA SpA; RM Group Energy Solutions; EDO Radici Felici srl.
I mutamenti climatici stanno riducendo sempre più la disponibilità di risorse naturali, come l’acqua dolce e il suolo fertile (Nydrioti et al. 2024). Questo fenomeno è accompagnato da un aumento delle concentrazioni di CO₂ atmosferica e delle temperature, che entro il 2050 raggiungeranno rispettivamente le 600 ppm e un incremento di +2°C (Calvin et al. 2023). Le acque reflue di origine domestica, opportunamente trattate con metodi specifici, possono rappresentare una fonte alternativa di acqua utilizzabile a fini irrigui. Questo approccio potrebbe contribuire alla tutela dell’ambiente e rendere il settore agricolo più sostenibile, preservando una risorsa idrica ormai sempre più scarsa (Al-Karablieh et al. 2024; Chung et al. 2011; Rana et al. 2011).
Inoltre le tecniche innovative di coltivazione fuori suolo, rispetto ai metodi tradizionali, consentono di ottenere prodotti di qualità superiore garantendo maggiore sicurezza alimentare, anche fuori stagione, mantenendo ottime proprietà chimiche e nutrizionali (Cela et al. 2024), migliorando la gestione dei patogeni e permettendo un controllo preciso delle condizioni di crescita sia per l’apporto di nutrienti che per la regolazione dei parametri ambientali (Garzón et al. 2023; Savvas and Gruda 2018).
Tra i metodi di coltivazione fuori suolo è stato scelto di applicare l’aeroponica che si distingue per la sua innovatività: negli ultimi anni ha attirato crescente attenzione per le sue applicazioni in vari ambiti agricoli, tra cui la coltivazione di microgreens, baby leaf, verdure a foglia, ortaggi a frutto e la propagazione di piante (Lin et al. 2024). L’elevato controllo sui fattori produttivi di questa tecnica, in particolare sulla soluzione nutritiva, consente di aumentare il contenuto di nutrienti e composti bioattivi nei prodotti finali (Wimmerova et al. 2022).
La TWW prodotta da acque reflue è stata sottoposta ad analisi fisico chimiche di elementi e metalli, seguendo il protocollo di Ayadi et al. (2024) e Giordani et al. (2023).
Per limitare l’eccessiva conducibilità elettrica (EC) e rendere la TWW idonea alla coltivazione, l’acqua reflua è stata diluita al 50% con acqua dolce, ottenendo la soluzione TWW50. Per la coltivazione delle piante sono state utilizzate due soluzioni nutritive: (i) TWW0: composta al 100% da acqua dolce e (ii) TWW50. Entrambe le soluzioni sono state arricchite con un concime NPK 14-10-26 (Peters Excel, Heerlen, Paesi Bassi) e nitrato di calcio (Haifa CalTM, Haifa Chemicals, Haifa, Israel), nella quantità di 1 e 0.5 g/L.
I risultati hanno evidenziato una maggiore sensibilità delle piante al trattamento con TWW50 durante le prime fasi di crescita, con una riduzione significativa della resa e dei parametri di crescita nel primo raccolto. Tuttavia le piante si sono adattate rapidamente al trattamento, e nei raccolti successivi non sono state riscontrate differenze significative rispetto alle piante irrigate con acqua dolce.
Nel primo raccolto è stato osservato un incremento significativo dei pigmenti fotosintetici analizzati, risultato in linea con quanto osservato da Keser e Buyuk (2012), dovuto probabilmente ad una risposta adattativa delle piante a condizioni di stress causati dalla TWW50. L’analisi del contenuto di nitrati ha evidenziato un incremento significativo dei nitrati solo nell’ultimo raccolto, pur rimanendo al di sotto della soglia di 6000 mg/kg stabilita dalla normativa europea per l’uso commerciale, indicando che le acque reflue trattate non hanno causato un accumulo di nitrati oltre i limiti accettabili.
In conclusione, i risultati suggeriscono che l’uso di acque reflue trattate diluite al 50% in sistemi aeroponici per la coltivazione rappresenta un approccio promettente e sostenibile. Le piante hanno mostrato una buona adattabilità alle acque reflue trattate, senza effetti negativi significativi sui parametri fisiologici e sull’accumulo di nitrati. Questo metodo potrebbe ridurre la dipendenza dall’acqua dolce, promuovendo pratiche agricole più sostenibili. Tuttavia, sono necessarie ulteriori ricerche per esplorare l’efficacia di diverse diluizioni di acque reflue e per valutare gli effetti di queste acque su altre colture, così come l’impatto di diverse tipologie di acque reflue trattate.
Un questionario è stato inviato a oltre 200 aziende agricole operanti nel settore della IV Gamma, con l’intento di raccogliere la disponibilità di queste al possibile utilizzo di acque reflue per l’irrigazione durante i periodi di maggiore siccità, limitando e ottimizzando l’utilizzo di acqua dolce.
