Mappatura, diserbo, raccolta: il ruolo dei droni in agricoltura
Nonostante alcune questioni tecniche e normative ancora da risolvere definitivamente, il monitoraggio real-time di numerosi parametri ambientali e delle colture e una distribuzione selettiva a rateo variabile sono al momento gli impieghi di maggior successo dei droni nell’ambito agricolo. A tutto vantaggio di un miglioramento qualitativo e una più efficace sostenibilità delle produzioni
Noti anche come UAV (Unmanned Aerial Vehicle), i droni sono veicoli aerei senza pilota controllati da remoto, che si prestano ad una vasta gamma di applicazioni. Anche nel settore agricolo grazie alla possibilità di eseguire voli a bassa quota per acquisire immagini, registrare video, raccogliere dati utili e trasmettere informazioni per il monitoraggio e la gestione delle coltivazioni. Il drone è tipicamente composto da una struttura leggera con ali o più frequentemente eliche, che gli consentono di volare mantenendo al contempo stabilità e manovrabilità durante la navigazione aerea. I motori, elettrici, sono ad alta efficienza e basso rumore, e sono alimentati a batteria.
Le differenti tipologie di drone. Le diverse configurazioni di eliche disponibili determinano variazioni significative nelle prestazioni, nella stabilità e nella capacità di carico. I tricotteri (a tre eliche) possono essere utilizzati per acrobazie, voli FPV (First Person View, ovvero pilotare il drone attraverso le immagini riprese da una telecamera installata sul drone, mentre il drone è al di fuori del proprio campo visivo) e riprese con action cam. I modelli a 4 eliche – i quadricotteri – sono più diffusi e versatili, economici, stabili e facili da pilotare; sono ottimali per fotografie aeree e riprese video di livello amatoriale e semi-professionale. Gli esacotteri (a 6 eliche) e ottocotteri (a 8 eliche), invece, sono dotati di motori potenti e batterie di lunga durata, offrono maggiore stabilità rispetto ai quadricotteri e sono utilizzati principalmente per riprese professionali con attrezzature pesanti. Il controllo remoto viene attuato con radiocomandi dedicati, per regolare altitudine, direzione, velocità e altre numerose funzioni specifiche. Sui droni può essere installata una numerosa serie si dispositivi e accessori: sistemi di navigazione GPS fotocamere, videocamere, termocamere e sensori di ogni tipo. I dati raccolti possono essere archiviati su supporti di memoria collocati a bordo o più di frequente trasmessi in tempo reale a terra, e analizzati anche con l’ausilio dell’Intelligenza Artificiale, per valutare lo stato delle piante coltivate, prendendo poi le conseguenti decisioni operative.
Una delle applicazioni più diffuse riguarda l’impiego di sensori NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) per monitorare lo stato di salute delle piante, rilevando malattie e stress idrici. Grazie a specifici algoritmi, le informazioni fisiche vengono convertite in indicatori agronomici, identificando le cause dei problemi, tenendo conto delle caratteristiche della coltura in atto, delle lavorazioni svolte, delle caratteristiche del suolo e dell’andamento climatico. La mappatura o il monitoraggio si avvalgono di specifici software di pianificazione del volo, finalizzati a definire le traiettorie e ad automatizzare le riprese della videocamera.
Le sfide… Sebbene promettente, nei contesti agricoli l’impiego dei droni comporta sfide e rischi, da considerare attentamente. Una delle criticità più evidenti è rappresentata dalla capacità di carico, che al momento non può superare i pochi chilogrammi, ponendo così dei limiti agli strumenti e ai dispositivi utilizzabili a bordo. Il problema relativo alla ridotta capacità di carico si riflette anche sull’autonomia di volo, limitata dalla necessità di non caricare eccessivamente il mezzo con pesanti (e voluminose) batterie. Incrementare l'autonomia operativa dei droni dunque è un obiettivo tecnologico fondamentale, che però richiede tuttora significativi sviluppi delle batterie e più in generale dei sistemi di gestione dell’energia. Oltre a queste sfide di natura tecnica, persiste tuttora una certa complessità normativa sull’uso dei droni in agricoltura, che prevedono restrizioni sull’altezza dei voli e l’obbligo di autorizzazioni specifiche per operare.
L’uso dei droni comporta inoltre costi iniziali significativi, sia di acquisto dei velivoli che di formazione e addestramento del personale. Si tratta di oneri economici che possono rappresentare una barriera per le piccole aziende agricole, limitando l’accesso alle tecnologie avanzate e al potenziale miglioramento della produttività. Un’ulteriore sfida, peraltro di carattere generale, è rappresentata dall’integrazione e dall’interpretazione dei dati prodotti dai sensori e dai dispositivi installati sui droni. La gran quantità di informazioni raccolte impone l’adozione di piattaforme software avanzate, e l’acquisizione di competenze specifiche per l’analisi dei dati. Tra l’altro, non bisogna dimenticare che i droni sono particolarmente vulnerabili alle minacce informatiche e possono essere facilmente soggetti a furti.
… e i vantaggi. Il monitoraggio in tempo reale della salute delle piante e delle loro esigenze permette di ottimizzare lo sfruttamento di risorse preziose come l’acqua, i concimi e i prodotti fitosanitari, evitando sprechi e nocive dispersioni, con benefici aggiuntivi di natura sociale, dato che una pianificazione precisa delle irrigazioni e l’uso attento e responsabile di fertilizzanti e pesticidi contribuiscono alla sostenibilità ambientale. Sicuramente l’ambiente ringrazia, ma in un contesto in cui la sicurezza alimentare è una preoccupazione crescente anche ai consumatori sono garantiti prodotti di qualità migliore, spesso a prezzi più accessibili. Non bisogna infine dimenticare il ruolo importante che l’impiego dei droni gioca nell’ambito della ricerca scientifica in agricoltura. Tra le numerose opportunità, i dati raccolti sono preziosi anche per monitorare le condizioni climatiche, studiare i cambiamenti ambientali e preservare la biodiversità, per un’efficace protezione dell’ambiente e una gestione sostenibile delle risorse naturali.
Tecnologie ed applicazioni. Le soluzioni attuali nell’uso dei droni per il monitoraggio delle colture si basano principalmente sul telerilevamento, ovvero sull’acquisizione di immagini multispettrali e iperspettrali mediante sensori ottici. Ad esempio, in contesti boschivi si attua il monitoraggio fitosanitario per l’individuazione di parassiti che causano evidenti defogliazioni, come la Processionaria, la Tentredine e l’Ifantria, facilmente rilevabili dall’alto.
Oltre che per raccolta dati, i droni in agricoltura possono essere utilizzati anche per svolgere alcune lavorazioni, tra cui quelle relative ai trattamenti fitosanitari. Tenendo comunque conto delle loro limitazioni operative, i droni sono già proficuamente impiegati per interventi mirati, come ad esempio per la lotta alla piralide del mais mediante distribuzione del Bacillus Thuringiensis, con somministrazione localizzata sui focolai individuati. Ulteriori analoghe sperimentazioni hanno riguardato la distribuzione di esche insetticide per il controllo della mosca dell'olivo e per diserbi localizzati, sia in ambito agricolo che extragricolo, come ad esempio nei campi da golf o da calcio.
Aziende italiane. Sviluppato da Italdron di Ravenna e Adron Technology di Udine, il drone Agrodron ha una massa di 5,5 kg al decollo, un’autonomia di volo di 18 minuti circa, ed è in grado di trasportare un contenitore che rilascia capsule di cellulosa con prodotti per l'agricoltura. Viene quindi impiegato per la lotta biologica ai parassiti, come la piralide del mais, per un’alternativa mirata rispetto alle soluzioni tradizionali, basate sull’uso di una specifica attrezzatura combinata con il trattore. Per garantire una precisa distribuzione delle capsule, il drone si avvale di un sistema di controllo radiocomandato con autopilota e GPS RTK.
Analogamente a paesi come Cile, Israele e Stati Uniti, dove questa pratica è già ben consolidata, si sta registrando anche in Italia un crescente interesse nella raccolta di frutti effettuata con droni, specie quelli collocati sui rami più alti, difficili da raggiungere a mano. Tevel Industries, uno dei leader del settore, propone i Flying Harvest Robot, droni destinati alla raccolta di mele, pesche, prugne, albicocche e pere. Sono abilitati all’uso di algoritmi avanzati di percezione in un ambito di Intelligenza Artificiale (IA), per identificare i frutti in mezzo al fogliame, classificarli in base alle dimensioni e al grado di maturazione e determinare l’approccio ottimale per raccogliere ogni frutto senza causare danni. I frutti ritenuti idonei alla raccolta vengono poi staccati dagli alberi mediante ventose montate su bracci meccanici, anch’essi guidati dall'IA. Successivamente, i frutti vengono depositati con delicatezza su una piattaforma semovente che li trasporta direttamente al magazzino. Progettati per massimizzare l'efficienza, questi robot sono in grado di raccogliere frutti diversi, durante tutto l'anno, operando in diversi tipi di frutteti con varie configurazioni di filari. Oltre a ciò, possono fornire dati in tempo reale circa la quantità di frutta raccolta, il peso, la gradazione del colore, il grado di maturazione, il diametro, l’ora di prelievo, la geolocalizzazione e altre utili informazioni
La swarm drone. In italiano si potrebbe tradurre come "sciame di droni", ovvero un elevato numero di macchine di stazza ridotta (anche poche decine di chilogrammi ognuna) che lavorano in modo coordinato, eseguendo compiti specifici e comunicando in continuo tra loro. L'impiego di uno sciame di droni comporta diversi vantaggi, soprattutto in termini di flessibilità operativa. Infatti, mentre un singolo grande drone potrebbe presentare limitazioni in agilità e nell'abilità di coprire un'ampia area, uno sciame di droni può distribuirsi in modo più efficiente su un’area relativamente vasta, migliorando l’efficacia complessiva della raccolta. Nel contesto agricolo, ad esempio, rispetto ad un singolo mezzo, il ricorso ad uno sciame di droni consente di eliminare più rapidamente le infestanti in modo selettivo, con tecniche meccaniche o anche chimiche, in quest’ultimo caso con conseguente riduzione delle dispersioni di prodotti chimici nell'aria e sul terreno. Un altro aspetto fondamentale delle attività agricole è la tempestività di intervento: in caso di guasto di uno dei droni all'interno dello sciame, gli altri possono agevolmente compensare la perdita, mantenendo inalterata la continuità delle operazioni senza significative interruzioni. Se si optasse invece per l’operatività di un unico grande drone per l'intero compito, qualsiasi malfunzionamento o guasto potrebbe causare l'interruzione dell'intera operazione di raccolta, provocando ritardi e perdite economiche.
Evoluzioni future. La proficua applicazione dell’apprendimento automatico (deep learning) e poi dell’IA renderà i droni agricoli più efficienti e adattabili, adattando il loro intervento alle mutevoli condizioni del terreno, del clima e dell’ambiente. Peraltro, il miglioramento della cosiddetta “densità energetica” delle batterie (cioè la capacità di accumulo di energia elettrica nell’unità di peso o di volume) sta aumentando significativamente l’autonomia dei droni, rendendo possibili missioni più lunghe e complesse. Tuttavia, sono necessari ulteriori progressi in termini di standardizzazione e interoperabilità, facilitando l’integrazione con altri sistemi di condivisione dei dati, così come la messa a punto di normative e regolamenti finalizzati a garantire un ambiente operativo sicuro e affidabile.
La normativa italiana
In Italia, l'uso dei droni in agricoltura è regolamentato dal Decreto Legislativo 18 febbraio 2021, n. 25, che adotta la normativa europea sulle operazioni di droni (UAS). Questo decreto definisce le regole per l'operatività dei droni nell'Unione Europea, inclusi quelli utilizzati nell'agricoltura, e copre aspetti quali la registrazione e l'identificazione presso l'ENAC (Ente Nazionale Aviazione Civile), la suddivisione dei droni in categorie con requisiti operativi specifici, limitazioni di altitudine, restrizioni di volo in determinate zone, assicurazione obbligatoria, certificazione e formazione dei piloti, nonché le autorizzazioni necessarie per operare in contesti specifici come aree urbane o eventi pubblici.
L’abilitazione alla conduzione dei droni
Per poter pilotare droni con una massa operativa al decollo (ovvero la massa totale del drone, compresi eventuali dispositivi ed accessori solidali ad esso, come ad esempio una telecamera) compresa tra 0,25 e 25 kg, è obbligatorio in Italia essere in possesso del cosiddetto “patentino” (Attestato A1-A3).
Unitamente a ciò, è obbligatoria anche la registrazione del pilota e l’immatricolazione del drone sul portale D-Flight, nonché l’apertura di una specifica polizza di assicurazione.
Viceversa, i droni che eccedono i 25 kg vengono considerati come aeromobili tradizionali e, pertanto, per la loro condizione è obbligatorio avere l’attestato di Aeromodellista, rilasciato dall’Aeroclub d’Italia.
