L’agricoltura in Crisi: La Sfida della Siccità e delle Alte Temperature
Nel cuore del Texas occidentale, Ralph Loya si trova di fronte a una sfida che minaccia la sua attività agricola. Le temperature record registrate a El Paso durante l’estate del 2024, con ben 53 giorni che hanno superato i 37,8 gradi Celsius, hanno messo a dura prova le sue coltivazioni. La siccità persistente ha ulteriormente complicato la situazione, costringendo Loya a irrigare i suoi campi di mais, meloni, gombo e cetrioli con acqua salmastra, un’opzione tutt’altro che ideale per piante sensibili al sale.
La Minaccia Nascosta dell’Acqua Salmastra
L’Impatto del Cambiamento Climatico sull’Agricoltura
L’agricoltura negli Stati Uniti occidentali e sud-occidentali, regioni cruciali per la produzione di carne, latticini, frutta secca e ortaggi, sta affrontando una crisi senza precedenti. Le risorse idriche scarseggiano, e gli agricoltori sono costretti a prendere decisioni difficili: abbandonare colture, sradicare alberi, lasciare i campi incolti o vendere il bestiame. Tecniche come l’irrigazione a goccia e l’uso di sensori nel suolo sono state adottate per ottimizzare l’uso dell’acqua, ma non sono soluzioni sufficienti.
La Desalinizzazione come Soluzione Potenziale
Negli ultimi anni, la ricerca si è concentrata sulla possibilità di desalinizzare l’acqua salmastra proveniente da falde acquifere sotterranee, rendendola una risorsa più accessibile per l’agricoltura. La proprietà di Loya, che attinge acqua leggermente salata dall’acquifero Hueco Bolson, è destinata a diventare un sito pilota per testare l’efficacia della desalinizzazione dell’acqua sotterranea in aree con scarsità idrica.
Tecnologie di Desalinizzazione: Un Futuro Sostenibile?
Sfide Economiche e Ambientali
La desalinizzazione è tradizionalmente considerata troppo costosa per l’agricoltura. Attualmente, desalinizzare un piede-acro di acqua salmastra costa circa 800 dollari, mentre l’acqua municipale fresca può costare molto meno. Tuttavia, il Bureau of Reclamation degli Stati Uniti e il National Alliance for Water Innovation (NAWI) stanno investendo in progetti che potrebbero cambiare questo paradigma, sviluppando sistemi di desalinizzazione decentralizzati e più economici.
Innovazioni Tecnologiche e Riduzione dei Costi
Peter Fiske, direttore esecutivo di NAWI, sostiene che mini-impianti agricoli potrebbero essere economicamente vantaggiosi per colture di alto valore come broccoli, bacche e noci. Riducendo il consumo energetico e la produzione di salamoia, questi impianti potrebbero rendere la desalinizzazione più accessibile. Tuttavia, la gestione della salamoia residua rimane una sfida significativa, poiché il suo smaltimento può essere costoso e complicato.
Il Futuro dell’Agricoltura: Opportunità e Sfide
L’Importanza della Ricerca e dello Sviluppo
La ricerca continua è essenziale per migliorare l’efficienza dei sistemi di desalinizzazione e ridurre i costi operativi. L’obiettivo è sviluppare tecnologie che possano essere facilmente gestite dagli agricoltori e che riducano al minimo la produzione di salamoia. Inoltre, la possibilità di estrarre minerali preziosi dalla salamoia potrebbe offrire ulteriori vantaggi economici.
Verso un’Agricoltura Resiliente
Per Ralph Loya e molti altri agricoltori, la desalinizzazione rappresenta una speranza per il futuro. Sebbene i costi iniziali siano elevati, l’uso di acqua desalinizzata potrebbe consentire la coltivazione di prodotti di alto valore, come l’uva, che potrebbero essere venduti a un prezzo premium. Tuttavia, la strada verso un’agricoltura sostenibile e resiliente è ancora lunga e richiede un impegno continuo da parte di ricercatori, agricoltori e istituzioni.
mentre le sfide poste dal cambiamento climatico e dalla scarsità d’acqua continuano a crescere, l’innovazione tecnologica offre nuove opportunità per garantire la sopravvivenza dell’agricoltura. La desalinizzazione dell’acqua salmastra potrebbe diventare una componente chiave di una strategia più ampia per affrontare le sfide idriche del futuro, ma richiede ulteriori investimenti e ricerca per diventare una soluzione praticabile e sostenibile.Innovazioni nella Desalinizzazione: Un Futuro Sostenibile per l’Agricoltura
La crescente scarsità d’acqua rappresenta una sfida cruciale per l’agricoltura moderna. In questo contesto, la desalinizzazione emerge come una possibile soluzione per garantire l’approvvigionamento idrico. Tuttavia, le tecnologie tradizionali di desalinizzazione, come l’osmosi inversa, sono spesso costose e richiedono molta energia. Recentemente, sono stati sviluppati nuovi metodi e tecnologie che promettono di rendere la desalinizzazione più efficiente e sostenibile. Questo articolo esplora alcune di queste innovazioni e il loro potenziale impatto sull’agricoltura.
Nuove Tecnologie per la Desalinizzazione
Membrane ad Alta Pressione e Solventi Chimici
Un team finanziato da WI sta sperimentando membrane ultra-resistenti, realizzate con plastica più rigida, capaci di sopportare pressioni molto elevate. I risultati ottenuti finora sono molto promettenti, secondo Fiske. Un’altra innovazione riguarda l’uso di un solvente chimico che, una volta aggiunto all’acqua, isola il sale senza l’uso di membrane. Questo solvente, il dimetiletere, è un composto comunemente utilizzato nell’industria alimentare e può essere riutilizzato, riducendo così il rischio di rifiuti tossici. Questa soluzione si è dimostrata abbastanza economica da essere considerata per l’uso agricolo.
Elettrodialisi: Un’Alternativa all’Osmosi Inversa
Amrose sta testando un sistema che utilizza l’elettrodialisi al posto dell’osmosi inversa. Questo metodo applica una tensione costante all’acqua per attirare gli ioni di sale attraverso una serie di membrane caricate positivamente e negativamente. Amrose spiega che gli ioni negativi si dirigono verso il loro elettrodo corrispondente finché non possono più attraversare le membrane, e lo stesso accade per gli ioni positivi. Questo processo consente un recupero di acqua dolce molto più elevato nei piccoli sistemi rispetto all’osmosi inversa ed è il doppio più efficiente dal punto di vista energetico a basse salinità. Inoltre, le membrane durano più a lungo, fino a dieci anni rispetto ai tre-cinque anni dell’osmosi inversa, e permettono il passaggio di minerali essenziali.
Progetti Pilota e Sperimentazioni Agricole
Progettazione Basata sui Dati
Nella fattoria di Loya, Wei collabora con un’azienda di ingegneria locale per progettare un bacino di stoccaggio della salamoia. Loya desidera che il bacino sia il più piccolo possibile per mantenere la terra coltivabile, mentre Wei è più preoccupato che sia abbastanza grande e profondo. Per determinare le dimensioni ottimali, Wei analizzerà le condizioni meteorologiche medie dal 1954 e i dati peggiori degli ultimi 25 anni relativi ai tassi di evaporazione e precipitazioni mensili. Il bacino sarà probabilmente diviso in due sezioni per consentire la pulizia di una parte mentre l’altra è in uso. Si prevede che il bacino di Loya avrà una superficie di circa un decimo di acro e una profondità compresa tra uno e due metri.
Innovazioni di Harmony Desalting
La pianta di desalinizzazione utilizzerà membrane di osmosi inversa in un processo “batch”, spingendo l’acqua attraverso più volte invece di una sola e aumentando gradualmente la pressione. Wei spiega che l’osmosi inversa tradizionale è energivora perché applica costantemente le pressioni più elevate, ma il processo di Harmony risparmia energia utilizzando pressioni più basse all’inizio. Un lavaggio tra i cicli previene la formazione di incrostazioni dissolvendo i cristalli minerali e lavandoli via. “Il nostro obiettivo è rendere il processo il più indolore possibile per l’agricoltore”, afferma Wei. Un’altra innovazione di Harmony concentra la salamoia residua facendola passare attraverso una membrana di nanofiltrazione nel loro sistema batch. Queste membrane sono solitamente utilizzate per pretrattare l’acqua per ridurre le incrostazioni o recuperare minerali, ma Wei crede che il suo sistema sia il primo a combinarle con l’osmosi inversa batch. “Questo è ciò che ridurrà davvero i volumi di salamoia”, afferma. L’intero sistema sarà collegato a pannelli solari, mantenendo l’energia di Loya fuori dalla rete e sostanzialmente gratuita. Se tutto andrà secondo i piani, il sistema sarà operativo entro l’inizio del 2025 e produrrà circa 26 litri di acqua dolce al minuto durante le ore di sole più intenso, con l’obiettivo di recuperare dal 90 al 95% di acqua dolce. L’acqua non immediatamente utilizzata per l’irrigazione sarà immagazzinata in un serbatoio.
Progetti di Ricerca a Alamogordo
A circa 158 chilometri a nord della fattoria di Loya, lungo una strada piatta e monotona che costeggia il White Sands Missile Range, altri progetti di desalinizzazione sono in corso presso il Brackish Groundwater National Desalination Research Facility ad Alamogordo, New Mexico. La struttura, gestita dal Bureau of Reclamation, offre agli scienziati un laboratorio e quattro pozzi con salinità diverse per sperimentare. Su alcuni terreni aridi ai piedi delle Sacramento Mountains, un progetto pilota agricolo di lunga data si cuoce sotto il sole implacabile. Dal 2019, un team dell’Università del North Texas, della New Mexico State University e della Colorado State University ha testato girasoli, fave e, attualmente, 16 appezzamenti di fagioli pinto. Alcuni appezzamenti sono terreno nudo; altri sono coperti con compost che aumenta i nutrienti, mantiene il suolo umido e fornisce una barriera al sale. Alcuni appezzamenti sono irrigati a goccia con acqua salmastra direttamente da un pozzo; altri ricevono un mix di acqua desalinizzata e salmastra.
Implicazioni per l’Agricoltura
Osservando gli appezzamenti anche da lontano, le piante nei lotti con l’acqua più fresca appaiono grandi e sane. Ma quelle con compost sono quasi altrettanto vigorose, anche quando irrigate con acqua salmastra. Questo potrebbe avere implicazioni significative per gli agricoltori attenti ai costi. “Forse possiamo fare un livello inferiore di desalinizzazione, più miscelazione, e questo ridurrà i costi”, afferma Cappelle. Pei Xu, co-investigatrice di questo progetto fin dall’inizio, è anche la progenitrice di un progetto pilota finanziato da NAWI presso l’impianto di desalinizzazione di El Paso. Più tardi, in uno spazio con soffitti alti accanto alla sala di trattamento dell’impianto, mostra i suoi componenti consequenziali. Come il sistema di Amrose, il suo utilizza l’elettrodialisi. In questo caso, però, Xu mira a estrarre un po’ di acqua dolce aggiuntiva — almeno fresca — dalla salamoia residua dell’impianto. Con livelli di salinità adeguatamente bassi, l’impianto potrebbe convogliarla agli agricoltori attraverso il sistema di canali esistente della contea, trasformando un prodotto di scarto in una risorsa preziosa.
Le ricerche di Xu sui fagioli pinto e a El Paso, e quelle di Amrose in Medio Oriente, sono tutte rilevanti per il progetto pilota di Harmony e per i progetti futuri. “Idealmente possiamo migliorare la desalinizzazione al punto che diventi un’opzione seriamente considerata”, afferma Wei. “Ma più importante, penso che il nostro ruolo ora e in futuro sia quello di custodi dell’acqua — lavorare con ogni fattoria per comprendere la loro situazione e poi raccomandare il miglior percorso da seguire… che coinvolga o meno la desalinizzazione.”
Mentre la scarsità d’acqua diventa sempre più acuta, i progressi nella desalinizzazione aiuteranno l’agricoltura solo fino a un certo punto; anche i ricercatori che hanno dedicato anni a risolverne le sfide dicono che non è una panacea. “Quello che stiamo cercando di fare è fornire quanta più acqua possibile al minor costo possibile, ma questo non incoraggia davvero un uso intelligente dell’acqua”, afferma Fiske di NAWI. “In alcuni casi, incoraggia persino il contrario. Perché stiamo coltivando erba medica nel mezzo del deserto?”
Franklin, dell’istituto di politica della California, evidenzia un altro estremo: ventuno dei bacini idrici sotterranei dello stato sono già criticamente esauriti, alcuni a causa dell’eccessivo sfruttamento agricolo. Pompare acquiferi salmastri per la desalinizzazione potrebbe aggravare i rischi ambientali. Ci sono una serie di misure, dicono i ricercatori, che gli agricoltori stessi devono adottare per sopravvivere, con la cattura dell’acqua piovana e la riparazione delle infrastrutture che perdono in cima alla lista. “La desalinizzazione non è la soluzione migliore, unica o prima”, afferma Wei. Ma crede che, se usata saggiamente in tandem con altre soluzioni parziali intelligenti, potrebbe prevenire alcune delle peggiori catastrofi legate all’acqua per il nostro sistema alimentare.
