Quantitative review of environmental life cycle assessments of vertical farms – aligning reported impacts, and energy outlook for 2050
Questo studio presenta la prima revisione quantitativa delle valutazioni del ciclo di vita ambientale per le fattorie verticali di produzione di lattuga, rivelando che le ampie variazioni negli impatti riportati derivano da una segnalazione dei dati e da confini di sistema incoerenti, pur dimostrando che l'armonizzazione di queste valutazioni e la transizione verso reti elettriche decarbonizzate entro il 2050 potrebbero ridurre gli impatti ambientali del 30-70%.
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Nella ricerca di un modo per nutrire una popolazione in crescita proteggendo al contempo il pianeta, un nuovo tipo di agricoltura è emerso dalle ombre dei magazzini e dei container per spedizioni. Si tratta delle fattorie verticali, strutture interne dove colture come la lattuga crescono in strati sovrapposti sotto luci elettriche, lontane dal sole e dal suolo dei campi tradizionali. La promessa è convincente: questi sistemi possono produrre cibo tutto l'anno, utilizzare molta meno acqua rispetto ai campi aperti e portare prodotti freschi direttamente nei centri cittadini. Tuttavia, i macchinari necessari per mantenere in vita queste piante — luci, ventole e controllo del clima — funzionano quasi interamente a elettricità. Ciò crea una tensione centrale nel dibattito sulla loro sostenibilità: sebbene risparmi l'acqua e il suolo, consumano così tanta energia da rendere la loro impronta di carbonio superiore ai benefici? Per rispondere a questo, gli scienziati si affidano a un metodo chiamato valutazione del ciclo di vita, uno strumento di contabilità completo che traccia ogni impatto ambientale di un prodotto, dall'estrazione delle materie prime per la costruzione della fattoria allo smaltimento dei rifiuti dopo che il cibo è stato consumato. Senza un modo standardizzato per confrontare questi sistemi complessi, il pubblico e i decisori politici sono rimasti con un mix confuso di affermazioni, alcune che vantano emissioni quasi nulle e altre che avvertono di costi energetici massicci.
Un team di ricercatori si è messo in moto per dirimere questa confusione raccogliendo e riesaminando undici studi esistenti sulle fattorie verticali che coltivano lattuga. Invece di accettare i risultati di questi studi per quello che sembravano, il team ha agito come un revisore, prendendo i dati grezzi di ciascuna struttura e ricalcolando gli impatti ambientali utilizzando un unico insieme di regole coerenti. Hanno standardizzato il modo in cui misuravano la dimensione delle fattorie, la quantità di acqua utilizzata e, cosa più critica, la fonte dell'elettricità che alimenta le luci e le ventole. Facendo ciò, potevano vedere come la stessa fattoria si sarebbe comportata se fosse stata alimentata dall'attuale rete elettrica dei Paesi Bassi, o se fosse stata alimentata da una rete futura nel 2050 basata pesantemente su energia eolica e solare. Questo approccio ha permesso loro di separare le prestazioni della tecnologia agricola stessa dalla specifica combinazione energetica del paese in cui la fattoria si trovava.
L'indagine ha rivelato che le prestazioni di queste fattorie variano enormemente a seconda di come vengono gestite e dove vengono costruite. Le fattorie oggetto dello studio hanno prodotto tra i 7 e i 97 chilogrammi di lattuga per metro quadrato di spazio coltivabile all'anno, con una tipica fattoria che produce circa 62 chilogrammi. Per produrre tale quantità, le fattorie hanno utilizzato tra i 10 e i 39 kilowattora di elettricità per chilogrammo di lattuga, con un valore mediano di 18 kilowattora. L'uso dell'acqua è stato similmente incoerente, variando da 1,4 a 52 litri per chilogrammo, sebbene una tipica fattoria ne abbia utilizzati circa 15. I ricercatori hanno scoperto che queste ampie differenze non erano dovute solo alla tecnologia, ma anche al modo in cui i dati erano stati riportati negli studi originali. Alcuni studi non chiarivano se stessero misurando la superficie totale del pavimento o solo l'area coperta dalle piante, mentre altri omettevano dettagli sulla pulizia dell'acqua o sulla durata delle attrezzature. Queste lacune rendevano difficile il confronto tra una fattoria e l'altra finché i ricercatori non hanno armonizzato i dati.
Quando il team ha ricalcolato le emissioni di carbonio per tutte le undici fattorie utilizzando la stessa fonte di elettricità — la rete olandese del 2020 — i risultati sono diventati molto più chiari. Le emissioni variavano da 4,8 a 16 chilogrammi di equivalente di anidride carbonica per chilogrammo di lattuga, con una mediana di 7,6 chilogrammi. Questa scoperta ha evidenziato che la scelta della fonte di energia è il singolo driver principale dell'impatto ambientale di una fattoria verticale. Quando i ricercatori hanno osservato cosa sarebbe successo se queste fattorie fossero state alimentate da diversi tipi di elettricità, le differenze sono state nette. Le fattorie alimentate a carbone hanno generato le emissioni più elevate, mentre quelle alimentate da energia nucleare o eolica hanno prodotto le più basse. Infatti, la differenza di emissioni tra una fattoria alimentata a carbone e una alimentata da energia nucleare era così grande che poteva essere un fattore superiore a cento per alcune strutture specifiche. Ciò ha confermato che una fattoria verticale non è intrinsecamente "buona" o "cattiva" per il clima; il suo impatto dipende quasi interamente dalla pulizia della rete elettrica a cui si collega.
Guardando al futuro, i ricercatori hanno modellato cosa sarebbe accaduto se paesi importanti come Cina, Paesi Bassi e Stati Uniti avessero raggiunto i loro ambiziosi obiettivi di decarbonizzazione delle reti elettriche entro il 2050. Le proiezioni erano ottimistiche. Se queste fattorie fossero state alimentate dalle reti più pulite del 2050, i loro impatti sul cambiamento climatico potrebbero diminuire tra il 30 e il 70 percento rispetto ai livelli del 2020. Anche la domanda cumulativa di energia e l'uso del suolo diminuirebbero significativamente. Tuttavia, lo studio ha anche svelato un compromesso nascosto. Mentre il mondo si sposta dai combustibili fossili verso le energie rinnovabili, la domanda di minerali e metalli necessari per costruire turbine eoliche, pannelli solari e batterie aumenta drasticamente. I ricercatori hanno stimato che questo passaggio porterebbe a un aumento di oltre il 200 percento nell'uso di minerali e metalli. Ciò suggerisce che, sebbene i benefici per l'aria e il clima dell'agricoltura verticale potrebbero migliorare enormemente in un mondo decarbonizzato, la pressione sulle risorse minerarie della Terra si intensificherebbe.
Lo studio conclude che l'agricoltura verticale detiene un potenziale significativo, ma solo se il settore migliora il modo in cui riporta i propri dati e se le reti energetiche che la alimentano continuano a ripulirsi. I ricercatori hanno sottolineato che, affinché queste fattorie siano davvero sostenibili, devono essere più efficienti. La migliore fattoria analizzata nel loro esame utilizzava 10 kilowattora per chilogrammo, ma i modelli teorici suggeriscono che, con una migliore tecnologia e gestione, questo potrebbe scendere fino a 3,3 kilowattora. Fino ad allora, il verdetto ambientale sull'agricoltura verticale rimane una questione di contesto. Una fattoria verticale in un paese con una rete ricca di carbone può avere un'impronta di carbonio maggiore di una serra tradizionale, ma la stessa fattoria in un paese con una rete ricca di vento potrebbe essere una soluzione climatica. La strada da seguire richiede non solo una migliore tecnologia agricola, ma anche un impegno globale verso un'elettricità più pulita e una maggiore trasparenza nella rendicontazione da parte delle aziende che costruiscono queste fattorie indoor.
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