Le colture – piantine di orzo – crescono in media il 50% in più quando il loro apparato radicale viene stimolato elettricamente attraverso un nuovo substrato di coltivazione.
In uno studio pubblicato sulla rivista PNAS, i ricercatori dell’Università di Linköping hanno sviluppato un “terreno” elettricamente conduttivo per la coltivazione fuori suolo, noto come coltura idroponica
Eleni Stavrinidou, professore associato senior e supervisore dello studio, e Alexandra Sandéhn, dottoranda, una degli autori principali, collegano l’eSoil a una fonte a bassa potenza per stimolare la crescita delle piante. Credito immagine: Thor Balkhed/Università di Linköping
“La popolazione mondiale è in aumento e abbiamo anche il cambiamento climatico. È quindi chiaro che non saremo in grado di coprire la domanda alimentare del pianeta soltanto con i metodi agricoli già esistenti. Ma con la coltura idroponica possiamo coltivare cibo anche in ambienti urbani in ambienti molto controllati”, afferma Eleni Stavrinidou, professore associato presso il Laboratorio di elettronica organica dell’Università di Linköping e leader del gruppo Electronic Plants.
Il suo gruppo di ricerca ha ora sviluppato un substrato di coltivazione elettricamente conduttivo su misura per la coltivazione idroponica che chiamano eSoil. I ricercatori dell’Università di Linköping hanno dimostrato che le piantine di orzo cresciute nel “terreno” conduttivo crescevano fino al 50% in più in 15 giorni quando le loro radici venivano stimolate elettricamente.
Coltivazione fuori suolo
Coltivazione idroponica significa che le piante crescono senza terreno, avendo bisogno solo di acqua, sostanze nutritive e qualcosa a cui le loro radici possano attaccarsi: un substrato. Si tratta di un sistema chiuso che consente il ricircolo dell’acqua in modo che ogni piantina riceva esattamente le sostanze nutritive di cui ha bisogno.
Pertanto è necessaria pochissima acqua e tutte le sostanze nutritive rimangono nel sistema, cosa impossibile nella coltivazione tradizionale.
Eleni Stavrinidou, professore associato senior presso il Laboratorio di elettronica organica. Credito immagine: Thor Balkhed / Università di Linköping
La coltura idroponica consente anche la coltivazione verticale in grandi torri per massimizzare l’efficienza dello spazio. Le colture già coltivate in questo modo includono lattuga, erbe aromatiche e alcune verdure. I cereali non vengono generalmente coltivati in coltura idroponica, a parte il loro utilizzo come foraggio.
In questo studio i ricercatori dimostrano che le piantine di orzo possono essere coltivate utilizzando la coltura idroponica e che hanno un tasso di crescita migliore grazie alla stimolazione elettrica.
“In questo modo possiamo far crescere le piantine più velocemente con meno risorse. Non sappiamo ancora come funzioni effettivamente, quali meccanismi biologici siano coinvolti. Ciò che abbiamo scoperto è che le piantine processano l’azoto in modo più efficace, ma non è ancora chiaro come la stimolazione elettrica influisca su questo processo”, afferma Eleni Starvrinidou.
Contribuire alla sicurezza alimentare
La lana minerale viene spesso utilizzata come substrato di coltivazione in coltura idroponica. Non solo non è biodegradabile, ma è anche prodotto con un processo ad alto consumo energetico.
Il substrato di coltivazione elettronico eSoil è costituito da cellulosa, il biopolimero più abbondante, mescolata con un polimero conduttivo chiamato PEDOT. Questa combinazione in quanto tale non è nuova, ma è la prima volta che viene utilizzata per la coltivazione delle piante e per creare in questo modo un’interfaccia per le piante.
Precedenti ricerche hanno utilizzato l’alta tensione per stimolare le radici. Il vantaggio del “terreno” dei ricercatori di Linköping è che ha un consumo energetico molto basso e nessun pericolo di alta tensione. Eleni Stavrinidou ritiene che il nuovo studio aprirà la strada a nuove aree di ricerca per sviluppare ulteriormente la coltivazione idroponica.
“Non possiamo dire che la coltura idroponica risolverà il problema della sicurezza alimentare. Ma può sicuramente aiutare soprattutto nelle aree con poco terreno coltivabile e con condizioni ambientali difficili”.
Lo studio è stato finanziato dalla Fondazione Knut e Alice Wallenberg attraverso il Wallenberg Wood Science Centre, il Consiglio svedese della ricerca, il programma quadro dell’UE Orizzonte 2020, la Fondazione svedese per la ricerca strategica e la ricerca strategica sui materiali funzionali avanzati, AFM, presso l’Università di Linköping.
Articolo: eSoil: un’impalcatura di crescita bioelettronica a basso consumo migliora la crescita delle piantine delle colture; Vasileios K. Oikonomou, Miriam Huerta, Alexandra Sandéhn, Till Dreier, Yohann Daguerre, Hyungwoo Lim, Magnus Berggren, Eleni Pavlopoulou, Torgny Näsholm, Martin Bech, Eleni Stavrinidou; Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS); pubblicato online il 26 dicembre 2023. DOI: 10.1073/pnas.2304135120
Scritto da Anders Törneholm
Fonte: Università di Linköping
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