Barre irroratrici, le innovazioni che riducono i fitofarmaci

Limitare l’uso di fitofarmaci è essenziale per tutelare l’ambiente e la salute umana. Le innovazioni tecnologiche in ambito agromeccanico possono dare un contributo fondamentale

L’agricoltura moderna affronta la sfida cruciale di ridurre l'impiego di fitofarmaci per preservare l'ambiente e la salute umana, e il tutto è da ottenere senza ovviamente compromettere la resa e la qualità dei raccolti. Nonostante la Commissione Agricoltura del Parlamento europeo abbia recentemente cancellato, a seguito della dilagante protesta degli agricoltori, il provvedimento che prevedeva un dimezzamento dell’impiego dei fitofarmaci entro il 2030, per le aziende agricole risulta comunque vantaggioso puntare sulla riduzione della chimica in agricoltura, assecondando così stili di consumo sempre più diffusi, in Europa e non solo. Occorre inoltre rimarcare il fatto che la commissione UE, richiedendo il dimezzamento della quantità di fitofarmaci impiegati in agricoltura, non proponeva altresì alcuna soluzione alternativa, mettendo così in seria difficoltà le produzioni agricole comunitarie che per svariati motivi si ritrovano già a fare i conti con problemi di autosufficienza (ovvero di necessità di importare da aree al di fuori dei confini dell’Ue), nonché di un aumento continuo e costante dei costi di produzione dovuto ad un susseguirsi di legislazioni sempre più restrittive (anche in tema di emissione dei motori). Tanto più che gli obiettivi fissati da Bruxelles avrebbero richiesto alle aziende agricole importanti investimenti in nuove macchine e tecnologie per l’agricoltura.

Fitofarmaci e Tecniche di Evoluzione Assistita. Un grosso aiuto alla razionalizzazione e all’efficientamento nell’impiego dei fitofarmaci verrà anche dall’impiego delle TEA (acronimo di Tecniche di Evoluzione Assistita), le biotecnologie ora definite “sostenibili” soprattutto da coloro che si sono finalmente accorti che boicottando da sempre l’impiego degli OGM altro non si è fatto se non ridurre ulteriormente la competitività dell’agricoltura europea ed italiana in particolare (dato che in alcuni Paesi UE molti OGM sono di fatto coltivati). Con queste nuove tecniche di “genome editing” e di cisgenesi si va ad operare sempre apportando delle modifiche al patrimonio genetico delle piante, ma in maniera differente rispetto alle tecnologie note come transgenesi, ovvero quelle che portano all’ottenimento degli OGM. Pur ottenendo risultati similari le piante ottenute mediante genome editing non contengono alcun DNA di origine esterna, ma solo una mutazione, ovvero nessuno potrà mai dimostrare a posteriori l’origine della mutazione stessa, sia questa di origine naturale, chimica oppure biotecnologica. Da ciò consegue anche il fatto che le modifiche apportate al patrimonio genetico delle piante mediante tecniche di cisgenesi o transgenesi non sono poi identificabili a posteriori.

Riduzione dei fitofarmaci, il contributo dell’elettronica. Un ulteriore aiuto pere diminuire l’impiego dei fitofarmaci può però venire anche dall’impiego di soluzioni tecnologicamente avanzate sulle macchine operatrici, che nel caso delle colture da pieno campo sono rappresentate dalle barre irroratrici. Le moderne centraline DPA (acronimo di Direttamente Proporzionale all’Avanzamento) dotate di sensori di velocità, di pressione e di portata, vengono ormai da molti anni commercializzate per adeguare automaticamente la pressione di esercizio (e quindi la quantità di flusso erogato) in funzione della velocità di avanzamento, al fine di mantenere costante ed al livello desiderato la quantità di miscela distribuita per unità di superficie. Con tali macchine è quindi possibile evitare sotto-dosaggi e sovra-dosaggi anche quando non è possibile mantenere costante la velocità alla quale si sta effettuando il trattamento. Le centraline elettroniche delle macchine in questione sfruttano al contempo sensori in grado di rilevare la velocità di avanzamento e sensori che permettono alle stesse di conoscere la pressione di alimentazione degli ugelli e spesso anche la portata effettivamente erogata dagli stessi.

Manichetta d'aria: una tecnologia semplice ma affidabile. Tra i vari accessori tecnologicamente avanzati che possono coadiuvare la funzione delle barre irroratrici la manica d’aria è quello presente sul mercato da più tempo e probabilmente anche quello che sfrutta le tecnologie più semplici e consolidate, tuttavia si tratta ancora di un accessorio poco diffuso sul parco macchine venduto come nuovo, e ancor più su quello in uso sul territorio. Una delle principali sfide nell'applicazione dei fitofarmaci è rappresentata dalla deriva, ovvero la dispersione di particelle di pesticidi nell'ambiente circostante. L'impiego della manica d'aria riduce significativamente questo fenomeno, indirizzando in modo diretto e mirato i fitofarmaci sulle colture e riducendo al minimo il contatto con le aree circostanti non target. Ciò non solo protegge l'ambiente e la biodiversità, ma riduce anche il rischio di esposizione umana agli agrofarmaci. Inoltre, l'impiego della manica d'aria consente una copertura più uniforme sulle colture, garantendo che i fitofarmaci raggiungano anche le parti più profonde della vegetazione in modo efficace. Questo approccio mirato migliora l'efficacia del trattamento fitosanitario, massimizzando il controllo delle malattie e degli insetti dannosi quando si annidano nelle parti più profonde della vegetazione. Grazie a ventole solitamente azionate tramite un motore idraulico, le manichette in questione producono infatti una corrente d’aria a una velocità di 25-35 m/s, che trasporta verso il basso il liquido eiettato dagli ugelli e permette, anche, di “aprire” la vegetazione sottostante per far meglio penetrare le goccioline all’interno della stessa. L’implementazione di una manica d’aria a una barra irroratrice, che in origine ne era sprovvista, è una modifica che non è da annoverarsi tra quelle “economiche”, anche se tale aggiunta può comunque essere eseguita proficuamente in after-market per migliorare sensibilmente l’efficienza distributiva di queste macchine, consentendo successivi risparmi in termini di prodotti fitosanitari. L'impiego della manica d'aria contribuisce dunque alla sostenibilità delle pratiche agricole, migliora l'efficienza dell'applicazione dei fitofarmaci e, riducendo gli sprechi e i costi operativi, aumenta anche la redditività delle attività agricole.

La carica elettrostatica per diminuire la deriva. La carica elettrostatica è una tecnologia che sulle barre irroratrici permette di migliorare l'adesione dei fitofarmaci alle superfici delle piante e ridurre quindi gli sprechi durante l'applicazione. Questo sistema sfrutta la creazione di una differenza di potenziale elettrico tra la barra irroratrice e le piante, generando una forza attrattiva che facilita l'adesione delle particelle di pesticidi sulle foglie e sui fusti delle colture. Questi dispositivi in tutta sostanza conferiscono alle goccioline di miscela fitoiatrica una carica opposta rispetto a quella della vegetazione bersaglio, per favorirne un aumento dei depositi utili sulla stessa a discapito delle gocce inutilmente disperse nell’ambiente per deriva. La carica elettrostatica comporta, tra l’altro, una migliore distribuzione spaziale delle particelle dovuta alla reciproca repulsione che si ha fra cariche identiche. Spesso la forza di attrazione elettrostatica verso la vegetazione risulta superiore anche a quella gravitazionale, favorendo così un aumento del deposito sulla pagina inferiore delle foglie. Seppur alcuni propongano sempre l’utilizzo di questi dispositivi, al fine di ridurre fino al 20% le dosi normalmente impiegate nei trattamenti antiparassitari, altri ne sconsigliano l’utilizzo con i prodotti che agiscono per contatto o per quelli di copertura, considerato che le goccioline caricate elettrostaticamente hanno meno probabilità di riuscire a penetrare profondamente in una vegetazione molto fitta e spessa. L’utilizzo di questa tecnologia infatti comporta sempre un aumento del deposito sulla parte periferica di questo tipo di vegetazioni, a discapito del deposito nelle zone centrali.

Georeferenziazione e chiusura automatica degli ugelli. L’impiego di trattori dotati di sistemi di guida automatica connessi a barre irroratrici dotate di elettrovalvole che permettono di automatizzare l’apertura e la chiusura del flusso diretto alle sezioni, o addirittura ai singoli ugelli, rappresenta un'altra innovazione chiave nelle barre irroratrici. Infatti, nella distribuzione dei fitosanitari in pieno campo una delle principali sfide è rappresentata dalla necessità di evitare sovrapposizioni e mancanze, garantendo al contempo una copertura completa del campo. Grazie a tali soluzioni, questa problematica viene risolta in maniera efficace e con estrema precisione, consentendo agli operatori di attivare e disattivare sezioni specifiche della barra irroratrice (o i singoli ugelli) in base alle informazioni provenienti da una centralina elettronica che sfrutta la georeferenziazione satellitare per mappare esattamente le zone dove il prodotto viene distribuito. L'applicazione dei fitofarmaci avviene dunque in modo mirato, evitando di trattare aree non necessarie o già trattate. Ciò non solo riduce gli sprechi di prodotto, ma contribuisce anche a preservare la biodiversità e a minimizzare l'esposizione dei suoli e delle risorse idriche a sostanze chimiche potenzialmente dannose.

Impiego di ugelli speciali per un maggiore contenimento della deriva. Nell'applicazione degli agrofarmaci, oltre ai classici ugelli “a ventaglio” è possibile trovare in commercio anche ugelli specifici per il contenimento del fenomeno di deriva e ugelli con conformazioni particolari, che permettono anch’essi in molti casi di ottimizzare la distribuzione del liquido e ridurre la deriva. Gli ugelli antideriva meritano particolare attenzione per il loro impatto significativo sulla riduzione della dispersione del prodotto al di fuori dell'area bersaglio. Di questi particolari ugelli ne esistono varie tipologie e sono, ormai, proposti anche in alcuni allestimenti di serie. In sostanza, la loro funzione è quella di generare una popolazione di goccioline più grandi e dimensionalmente più uniformi rispetto agli ugelli tradizionali di pari calibro (e quindi aventi le medesime portate alle medesime pressioni di utilizzo). Data comunque la produzione di gocce più grandi, questi ugelli sono da valutare accuratamente nel caso si necessiti di una copertura accurata e continua del bersaglio, come nel caso di trattamenti con prodotti di copertura o di contatto. In questi casi, per mantenere la desiderata efficacia fitoiatrica, conviene incrementare adeguatamente anche i volumi d’acqua distribuiti. Un risultato ancora più marcato in termini di aumento della dimensione media delle goccioline irrorate (e quindi una ulteriore diminuzione dell’effetto deriva) è ottenibile anche mediante l’impiego degli ugelli “a specchio” che, data la scarsa copertura che tendono a garantire, risultano indicati soprattutto per i trattamenti su terreno nudo. Un ulteriore contributo alla diminuzione dell’effetto deriva può essere ottenuto sostituendo gli ugelli terminali posti alle due estremità con specifici “ugelli di fine barra” con getto asimmetrico, nonché aggiungendo alla miscela fitoiatrica degli specifici coadiuvanti antideriva.

Sensori a ultrasuoni e sospensioni attive per ottimizzare il diagramma di distribuzione. Grazie all’impiego di sensori che permettono di misurare la distanza da terra delle estremità delle barre irroratrici – tra cui quelli a ultrasuoni che, emettendo un’onda sonora ad altissima frequenza e misurandone poi l’onda riflessa (ovvero l’eco), sono in grado di valutare la distanza tra la fonte di emissione e il bersaglio colpito – diventa possibile (tramite una apposita centralina elettronica) “pilotare” una coppia di pistoni idraulici per mantenere la barra irroratrice sempre alla corretta distanza dal terreno. Questa tecnologia risulta efficace sia con i terreni baulati sia nel caso, molto frequente, di terreni caratterizzati da asperità in grado di inficiare la stabilità dinamica della barra.

Sensori ottici e Intelligenza Artificiale. Mediante l’impiego di speciali sensori ottici montati su droni è oggi possibile ottenere delle mappe NDVI (indice di vigore vegetativo normalizzato), che possono essere utilizzate per la regolazione di irroratrici a rateo variabile che diventano quindi in grado di differenziare le dosi distribuite in zone tra loro differenti per entità e/o tipologia di vegetazione. Le medesime mappe di vigore vegetativo possono anche essere ottenute con mezzi che percorrono i filari a terra, sia montando tali sensori su mezzi che precedono la macchina per i trattamenti, sia montandoli sulla macchina irroratrice stessa, avendo cura di anteporli adeguatamente rispetto al dispositivo deputato all’eiezione della miscela fitoiatrica. La svizzera Avidor Hightech, ad esempio, produce un dispositivo che permette di regolare il flusso del liquido irrorato sulla base delle informazioni fornite dall’indice di NDVI desunto dalle mappe. La modulazione della portata di liquido può essere fatta in diversi modi, modificando la pressione di esercizio degli ugelli, modificando la velocità di avanzamento, oppure adottando moderne soluzioni che prevedono l’impiego di elettrovalvole capaci di lavorare a frequenze elevate. Attraverso quest’ultimo sistema, denominato PWM (Pulse Width Modulation), è possibile cambiare la portata del liquido erogato senza intervenire sulla pressione di esercizio, ovvero mantenendo costante la dimensione delle gocce pur variando il volume di liquido erogato. Risulta inoltre possibile il controllo indipendente di ogni singolo ugello.

La tecnologia “see&spray”. I trattamenti possono essere effettuati solo ove necessario con la tecnica “see&Spray”, relativa all’impiego di erbicidi solitamente non selettivi che vengono localizzati solo nelle aree dove le infestanti sono effettivamente presenti. I sensori ottici come il Green-seeker o il weed-seeker, sono presenti sul mercato già da diversi anni e rappresentano delle soluzioni in grado di identificare la presenza di una pianta sul terreno nudo. Quando montati su barre irroratrici destinate al diserbo interfilare nelle colture sarchiate oppure al diserbo sulla fila nei vigneti e nei frutteti, o al diserbo in pre-emergenza su terreno nudo, tali sensori ottici permettono l’apertura automatica degli ugelli solo in presenza di vegetazione infestante, evitando di intervenire sulle zone dove non vi sia vegetazione bersaglio. Fare il passo ulteriore, ovvero consentire alle barre di individuare la malerba e distinguere la malerba dalla coltura commerciale, soprattutto quando si opera in post-emergenza precoce e le caratteristiche morfologiche delle piante in questa fase non sono ancora facilmente distinguibili, richiede però di un livello di processamento delle immagini da parte di una Intelligenza Artificiale decisamente superiore, e si tratta di una tecnica ancora in fase di studio le cui applicazioni commerciali risultano essere ancora confinate a colture ed infestanti molto specifiche. Proprio per questo già nel 2017 un colosso come John Deere ha speso ben 205 milioni di dollari per acquisire la Blue River Technology, una startup che ha messo a punto un sistema con telecamere e algoritmi di Intelligenza Artificiale per riconoscere le malerbe e trattarle con getti di diserbante estremamente precisi e mirati. Da quell’anno in poi un po’ tutte le più grosse aziende coinvolte nell’ambito dei trattamenti, nonché moltissime Università ed enti di ricerca governativi hanno cominciato a cimentarsi in questo campo e stanno sviluppando tecnologie simili.