Classificazione delle tecniche per la coltivazione fuori suolo

Generalmente le colture fuori terra o soilless coltures nella terminologia anglosassone vengono suddivise e classificate in base al tipo di supporto dato offerto alla pianta in:

• Colture su substrato, che può essere costituito da materiale sintetico, minerale o organico o anche da una miscela tra questi. È importante gia a questo punto sottolineare come lo sviluppo delle più recenti tecnologie per l’applicazione di superfici verdi continue agli involucri d’architettura si possano considerare in massima parte una diretta conseguenza dell’esperienza maturata negli anni su tali

colture2_.

• Colture senza substrato, che rappresentano la frontiera più estrema della ricerca in questo settore, tali tecniche consistono sostanzialmente nel coltivare piante il cui apparato radicale viene direttamente immerso in soluzioni nutritive liquide senza l’impiego di alcun tipo di medium tra pianta e nutrimento, queste tecnologie risultano ancora oggi, se pur moderatamente impiegate nella coltivazione in serra di ortaggi e piante tappezzanti, decisamente delicate e di conseguenza non ancora sufficientemente mature per trovare riscontro effettivo di prodotti impiegati per l’inverdimento parietale. Ma se i tempi non sono ancora maturi per un vero e proprio trasferimento tecnologico, risulta di estremo interesse l’osservazione delle criticità scaturite dall’applicazione in serra (in un ambiente quindi decisamente più favorevole e controllabile di qualsiasi contesto in cui ci si possa trovare a voler costruire una parete vegetale) poiché da tale analisi è gia oggi possibile individuare con estrema chiarezza una serie di problematiche peculiari delle coltivazioni fuori suolo, indipendentemente dalle infinite variabili legate a fattori ambientali ed atmosferici.

2 _{come avremo modo di vedere nel corso}

dei prossimi capitoli, la quasi totalità dei prodotti per la costruzione di superfici naturalizzate ad oggi sul mercato, sfruttano tecnologie e materiali propri delle tecniche di coltura fuori suolo su substrato, si vedano a tale proposito le schedatore contenute nel capitolo V°

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Qui di seguito si illustrano in breve i principali sistemi di coltivazione fuori suolo sviluppati per il settore agricolo e che hanno trovato parziale riscontro nei sistemi sviluppati dai vari produttori per la costruzione di pareti verdi continue.

L’analisi di tali sistemi risulta particolarmente utile non solo a leggere e comprendere il funzionamento delle più recenti tecnologie per la costruzione del verde verticale, ma a prevederne e prevenirne le eventuali criticità.

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Classificazione delle tecniche di coltivazione fuiri suolo più diffuse

(fonte Da:Dimauro B., Incrocci L., Malorgio F., Paradossi A., op. cit.)

Variabili tecnologiche delle superfici vegetali applicate all’involucro edilizio – Coltivazione fuori suolo

Coltura in mezzo liquido o Idroponica

Rispetto all’evoluzione tecnologica dei vari sistemi che a partire da quello messo a punto da Gericke nel 1929 si sono susseguiti con alterne fortune per cercar di migliorarne le prestazioni, nel presente studio verrà presa per brevità in considerazione solo la versione più nota, progettata da Cooper nel 1972 e denominata Nutrient Film Technique (NFT).

La tecnica messa a punto da Cooper, prevede la coltivazione delle piante in cabalette in leggera pendenza tra 1,5 12,5%, dentro cui viene fatta scorrere una sottile pellicola di soluzione nutritiva ad una velocità di circa 1- 3 litri al minuto.

L’applicazione di tale sistema che non contempla l’applicazione di alcun tipo di substrato, ha comportato negli anni non pochi problemi per proprio via della sua estrema arditezza tecnica, che hanno finito per comprometterne inevitabilmente la diffusione commerciale.

L’inconveniente più comune e grave riguardava, almeno per alcune specie, la formazione di un apparato radicale eccessivamente abbondante che, oltre a poter causare proprio per l’eccessiva massa patologie come l’ ipossia radicale (in pratica la quantità di radici è tale da rendere difficile l’accesso di ossigeno alle stesse), può agevolare il diffondersi di organismi patogeni.

Oltre all’eccesso di sviluppo radicale il sistema NFT ha nel tempo rivelato una serie di altre criticità come il fatto di presentare scarsa inerzia termica. In assenza di substrato infatti, gli apparati radicali delle piante sono esposte a forti escursioni termiche tanto in inverno quanto in estate, con tutti gli inconvenienti inerenti a tempi e modalità di crescita che possono conseguirne.

Nel 1992, la GVI System Corporation ha sviluppato un sistema chiamato”super Nutrient Film Technique” (SNFT) con l’obbiettivo di perfezionare il sistema di Cooper.

In questo nuovo sistema, la soluzione nutritiva non scorre più lungo le canalette dove sono alloggiati gli apparati radicali delle piante, ma viene distribuita attraverso una serie di augelli distribuiti lungo di esse, producendo un doppio vantaggio, da un lato infatti garantisce una

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distribuzione assai più omogenea e contemporaneamente lascia alle radici un’adeguata quantità di aria. Inoltre le cabalette sono appositamente sagomate per facilitare la raccolta laterale e lo scorrimento dei liquidi in eccesso, evitando in tal modo il formarsi di ristagni dannosi per la salute delle piante.

I vantaggi che rendono tale sistema decisamente più competitivo rispetto all’originale, riguardano la lunghezza delle cabalette impiegate che in questo caso possono raggiungere la ragguardevole lunghezza di 12m e soprattutto la qualità della fertirrigazione, che aumenta notevolmente perché attraverso l’impiego degli augelli le radici di ogni singola pianta sono bagnate da soluzione nutritiva fresca e non gia impoverita dal passaggio attraverso l’apparato radicale di altre piante a monte di ogni cabaletta. Le criticità più comuni parlando di tecniche idroponiche sono dunque sintetizzabili come di seguito:

• Eccessivo sviluppo dell’apparato radicale con conseguente rischio di Ipossia radicale e diffusione di organismi patogeni

• Forte esposizione dell’apparato radicale a sbalzi termici estivi ed invernali

Molte delle criticità riscontrate durante l’applicazione della tecnica idroponica di Cooper, ed in particolare le disfunzioni generate da una distribuzione disomogenea delle sostanze nutritive e l’esposizione a sbalzi termici dell’apparato radicale delle piante, si possono considerare comuni sia pure in forma meno evidente alla maggior parte delle tecnologie per la costruzione di pareti verticali continue attualmente presenti sul mercato. In questo caso un ruolo fondamentale è giocato dalle caratteristiche del substrato offerto dai diversi produttori, in particolare occorre fare attenzione a diffidare da quei prodotti che in nome di ingombri e peso ridotti, presentano substrati eccessivamente sottili, esponendo eccessivamente le radici delle piante agli agenti atmosferici, in questo caso gli esperti della facoltà di botanica di Pisa sconsigliano di scendere al disotto dei 6-8 cm di substrato a seconda della sua porosità.

Un altro particolare relativo al substrato sul quale occorre riporre la massima attenzione, riguarda la qualità dei materiali impiegati, che devono

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sempre risultare sufficientemente drenanti per evitare ristagni idrici ed assicurare alle radici la necessaria quantità di ossigeno. Le soluzioni più convincenti in questo senso sono quelle ottenute attraverso miscele di materiali con buoni valori di ritenzione idrica come la torba con materiali decisamente più drenati come pomice o fibre di cocco.

Sempre relativamente all’esperienza maturata dai produttori di sistemi per la produzione agricola in idroponica, ed in particolare dall’esperienza del SNFT, si deduce che l’impiego di sistemi di irrigazione per percolazione largamente diffusi tra le tecnologie d’inverdimento parietale su substrato per via del loro moderato impatto estetico, comporta inevitabilmente delle disomogeneità nella distribuzione delle sostanze nutritive, alla quale è possibile date risposta, riducendo al minimo il passo tra i tubi asolati che la distribuiscono lungo la parete (attualmente invece i produttori parlano di passi che possono raggiungere anche i 5 o 6m) e cercando strategie progettuali per cercare di integrare sistemi di somministrazione aerea se non alternativi senza dubbio complementari a quelli per percolazione attualmente impiegati.

Coltura Aeroponica

Il sistema di coltura Aereoponica, sfrutta di fatto le stesse modalità di fertirrigazione che abbiamo incontrato nell’idroponico SNFT, ma introducendo una serie di sofisticatezze tecniche per cui le radici delle piante vengono lasciate sospese all’interno di appositi contenitori e mantenute costantemente umide da un sistema di nebulizzazione la soluzione nutritiva in questi impianti è ricircolante, viene cioè recuperata in seguito all’erogazione, riarricchita ed erogata nuovamente, sperimentazioni condotte per conto della FAO nel corso dei primi anni ’90, attestano la completa eliminazione dei rischi di ipossia radicale riscontrati un idroponica, ma ben presto l’emergere di altre criticità fece si che la diffusione commerciale di questi sistemi risultasse ancora minore di quella ottenuta dagli impianti idroponici.

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In pratica i fattori che non permisero all’aeroponica di conquistare ampie fette di mercato furono due ed entrambi riconducibili alla eccessiva sofisticatezza tecnologica del sistema.

In pratica fu di fatto segregato a poche e marginali applicazioni per gli inconvenienti prodotti dalla troppa tecnologia necessaria al suo funzionamento, che in particolare consistevano in:

• Elevati costi di impianto, sui quali evidentemente il progresso tecnologico non è riuscito ad influire in modo significativo

• Buffer idrico praticamente inesistente in caso di guasti all’impianto. In pratica se gli augelli per qualsiasi motivo si dovessero fermare, non ci sarebbe a disposizione delle radici nessuna fonte di nutrimento compensativa, questo rende particolarmente fragile l’equilibrio dell’intero sistema specialmente se a fronte di elevati costi di impianto Analizzando l’esperienza condotta nei decenni passati sulle tecniche di coltura aereoponica, saltano all’occhio almeno due elementi ricorrenti nella produzione di tecnologie per la costruzione di pareti verdi coltivate fuori suolo attualmente disponibili sul mercato.

Innanzitutto la questione dei costi che rappresenta in assoluto un tasto dolente per la competitività di tali sistemi rispetto ad altri più tradizionali fondati sull’impiego di specie rampicanti e che impone a chi intenda proporre l’inverdimento di superfici verticali un’accurata analisi costi-

benefici per la scelta delle tecnologie da mettere in campo3.

Un ulteriore appunto va fatto a proposito dell’opportunità di prediligere di volta in volta prodotti che non deleghino alla sola tecnologia la delicata funzione di nutrimento delle piante, ma che prevedano attraverso l’impiego di substrati più o meno organici la possibilità di forme alternative di nutrimento e conservazione dell’integrità del manto vegetale.

Ancora una volta il consiglio di chi scrive è di prediligere sistemi che prevedano la presenza di substrati non troppo sottili e composti da un equilibrato mix di sostanze organiche ed inerti drenanti.

3 _{Si vedano a tale proposito le schedatore}

contenute nel capitolo V°, relative ad una serie di prodotti selezionati per rappresentare il più ampio ventaglio possibile di offerte sul mercato

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Coltura su substrato

Le prime coltivazioni su substrato furono realizzate utilizzando bancali di cemento riempiti di sabbia e ghiaia, anche se la prima affermazione commerciale di tali sistemi che tra i fuori suolo, risultano ad oggi essere di gran lunga i più diffusi, avvenne in seguito all’introduzione di substrati a base di torba capaci di assicurare maggiore riserva idrica ed aerazione all’apparato radicale.

L’evoluzione delle colture su substrato è stata determinata dalla necessità di ridurre i costi di impianto d è estremamente interessare notare come le voci di spesa indicate in tal senso dalla letteratura specializzata coincidono perfettamente con quelle caratteristiche delle tecnologie di facciata verde continua ed in particolare:

• Supporti

• Manodopera specializzata per il montaggio • Substrati

Nel campo delle applicazioni in serra finalizzate alla produzione alimentare o di piante ornamentali, l’introduzione della plastica negli anno ’80 ha permesso l’abbandono dei vecchi e costosi bancali in cemento, a favore dell’impiego di:

• sacchi contenenti inerti come perlite e lastre di lana di roccia, che hanno consentito un abbattimento considerevole dei costi di montaggio e smontaggio degli impianti

• cassette in polistirolo profilate rivelatesi nel tempo un elemento decisivo per la diffusione di queste tecniche razionalizzando notevolmente la quantità di substrato necessario per ogni singola pianta.

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È estremamente interessare notare come d’altro canto queste due tipologie di substrati costituiscano la necessaria premessa a tutte le più promettenti tecnologie per la produzione di superfici verdi verticali continue ad oggi presenti sul mercato (si rimanda in questa sede l’ulteriore approfondimento di tale aspetto nel corso dei paragrafi introduttivi alla schedatura dei suddetti prodotti).

Un ulteriore aspetto di notevole interesse riguarda le modalità di fertirrigazione sviluppate nelle applicazioni in serra della colture su substrato. In particolare risulta estremamente diffusa la pratica della subirrigazione (detta anche del flusso e riflusso) in cui i vasi ordinati su

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Alcune delle principali tecnologie che hanno segnato l’evoluzione dei sistemi du coltura su substrato.

Foto A: i sistemi più datati impiegavano banquette in polipropilene, opportunamente sagomate e riempite di perlite

Foto B: il passaggio a comuni vasi, è stato un passaggio successivo finalizzato a ridurre i costi di acquisto e manutenzione degli impianti

Foto C, D: negli ultimi hanni per ragioni di costi e semplicità gestionale, si sono andati diffondendo sacchi pronto all’uso (grazie alle caratteristiche studiate per il loro packaging.

Tale sviluppo, specialmente negli esiti raggiunti nel corso degli ultimi anni, costituisce il punto di partenza per la maggior parte delle tecnologie impiegate nella creazione di pareti naturalizzate, che risultano spesso costituiti da elementi foderati in materiali simili al feltro e contenenti substrati inorganici dello stesso tipo di quelli impiegati in serra.

(fonte Da:Dimauro B., Incrocci L., Malorgio F., Paradossi A., op. cit.)

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bancali o platee impermeabilizzate vengono trattate attraverso flussi intermittenti di soluzione nutritiva che penetra dalla base e per risalita capillare si diffonde verso l’alto, simulando in qualche misura il naturale nutrimento delle piante coltivate in piena terra.

L’introduzione di tali modalità di nutrimento e l’impiego di macchinari per la gestione posizionamento, spaziatura e raccolta delle piante dai vasi hanno fatto della coltura n vaso un processo industriale di grande successo, abbattendo enormemente i costi di gestione degli impianti relativi alla manodopera sia pure a fronte di un incremento degli investimenti iniziali necessari.Tutti questi elementi sono anche alla base dell’interessante fenomeno di ibridazione industriale che da qualche anno a questa parte ha consentito ad aziende storicamente operanti nel settore della produzione di infissi e sistemi di facciata continui per l’architettura di entrare nel mercato delle facciate naturalizzate creando sinergie con vivaisti specializzati nella produzione di tappezzanti e manti erbosi. Senza lo sviluppo di tecniche di produzione rapide ed efficienti come quelle relative alle colture in contenitore sarebbe stati assai difficile per questi due settori industriali incontrarsi a causa dei tempi della qualità di produzione richieste da un mercato delle costruzioni sempre più esigente e regolamentato.

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Imponente distribuzione di serpentine al di sotto delle vasche di coltura, all’interno di una serra parzialmente dedicata alla coltivazione di erbacee destinate alla creszione di pareti verdi

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Anche le colture in contenitore malgrado l’ampio successo commerciale presentano comunque inconvenienti che è necessario in questa sede ricordare:

• E’ necessario impiegare acque di qualità controllata per l’irrigazione. Infatti il fenomeno di risalita capillare all’interno dei vasi,può generare condizioni di forte salinità per accumulo di ioni non essenziali e di conseguenza non assorbiti dalla pianta come sodio e cloro, inficianti per la qualità del substrato

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Malgrado le condizioni ambientali controllate e favorevoli allo sviluppo della vegetazione e nonostante la presenza di impianti di fertirrigazione automatizzati e posti a diversi livelli nella serra, è comunque nacassaria la presenza di personale specializzato per controllare la risposta delle piante alla somministrazione di sostanze nutritive, per via della delicatezza che la coltivazione fuori suolo gli conferisce.

Tale condizione destinata evidentemente ad acutizzarsi nel caso di colture all’aperto e poste in verticale, solleva dubbi sulle garanzie di durata che potranno garantirenel tempo, molte delle tecnologie per pareti verdi,lanciate sul mercato negli ultimi anni

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Risulta evidente da quanto detto rispetto alle coltivazioni in contenitore che per quanto efficienti e sviluppate, le tecnologie per la coltivazione fuori suolo non riescono comunque ancora a garantire le condizioni ideali alla naturale crescita delle piante in piena terra, incrementando la sensibilità delle specie vegetali in esse alloggiate rispetto a qualsiasi tipo di interferenza ambientale.

Ciò che dunque la natura non riesce a garantire alle piante costrette a crescere fuori suolo, si trasforma in onere manutentivo a carico dell’uomo che può in questo caso agire attraverso l’oculata scelta di componenti e sostanze nutritive appropriate.

L’infinita varietà di situazioni nelle quali può essere richiesta la costruzione di pareti verdi, non consente di poter sempre contare su un adeguata qualità idrica. In questi casi occorre prendere in considerazione l’impiego di tecnologie che consentano l’applicazione di specie vegetali adeguatamente

resistenti alla salinità come ad esempio alcune specie di manti erbosi4.

Si conferma invece una volta di più decisiva la componente costituita dal substrato che rappresenta il cardine attorno a cui ruotano tutte le altre componenti del sistema e dal quale dipende la possibilità di sviluppo delle diverse specie oltre alla logica strutturale necessaria per la progettazione delle diverse strutture di sostegno delle pareti verdi.

Il substrato definendo per ogni sistema presente sul mercato la tipologia di coltura che ne sottende la progettazione, rappresenta anche un elemento chiave nel definirne i costi, che stando ai dati empiricamente raccolti nel corso del presente lavoro,, tendono generalmente (almeno per quanto riguarda i costi di impianto) a crescere in funzione del progressivo differenziarsi dei vari sottofondi dal comune terreno.

Agli aspetti legati alla scelta del substrato per le tecniche di coltivazione in contenitore è comunque dedicato il seguente paragrafo, mentre di seguito si riporta una tabella riassuntiva delle principali caratteristiche tecniche di coltivazione fuori suolo sin qui descritte.

4 _{studi sulla tolleranza alla salinità di alcune}

tra le più comuni specie di tappeto erboso sono contenuti nel seguente volume:

Panella A., Croce P., De Luca A., Falcinelli M, Modestini F.S., Veronesi F., Tappeti erbosi, Calderoni Ed agricole, 2002

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