Coltivare le piante nello spazio, l’innovazione tutta italiana. La ricerca nasce a Napoli

Nel futuro prossimo le piante si potranno coltivare anche nello spazio! Tutto questo è stato studiato in Italia, in una nota città campana. 

Nell’ottica della colonizzazione di Marte e della Luna, gli astronauti non si limiteranno a essere esploratori, ma diventeranno veri e propri agricoltori. Questi pionieri dello spazio saranno chiamati a coltivare piante in ambienti estremi, dove le risorse sono scarse e il sostentamento diventa una vera e propria sfida. Attraverso un’intervista con i ricercatori del “Laboratory of Crop Research for Space” di Napoli, esploreremo come stiamo preparando l’umanità a questa entusiasmante impresa agricola nello spazio.

I futuri coloni della Luna e di Marte dovranno essere essenzialmente vegetariani e, per certi versi, artigiani dell’agricoltura. Le lunghe missioni spaziali — si parla di circa 500 giorni per Marte — rendono impossibile il rifornimento regolare di cibo dalla Terra. Pure considerando le più avanzate tecnologie di trasporto, mantenere continui collegamenti sarebbe estremamente complicato e costoso. Le ricchezze e i vantaggi dell’agricoltura spaziale si fanno quindi pungenti. Sarà fondamentale comprendere quali parametri fisici e chimici possono ottimizzare la crescita delle piante in un ambiente ostile come quello marziano o lunare, dove l’atmosfera e la gravità sono drasticamente diversi.

La Prof.ssa Stefania De Pascale, esperta in questo campo e fondatrice del laboratorio di ricerca, evidenzia l’importanza della formazione di astronauti-agricoltori, capaci di utilizzare in autonomia le risorse disponibili. Infatti, per creare un sistema agroalimentare sostenibile su Marte, occorrerà effettuare studi approfonditi sull’acqua e le risorse nutrienti, per capire come ricavare anche il minimo indispensabile per la sopravvivenza. Un aspetto cruciale è legato al film “The Martian“, in cui l’astronauta interpretato da Matt Damon riesce a coltivare patate in condizioni estreme. Ma quanto c’è di veritiero in quella rappresentazione?

La verità dietro la coltivazione di piante su Marte

Nel film “The Martian“, la capacità di coltivare patate su Marte è stata al centro della trama, ma non tutto corrisponde alla realtà scientifica. In effetti, le missioni robotiche condotte su Marte hanno dimostrato la presenza di acqua, ma quella disponibile è principalmente sotto forma di ghiaccio. Inoltre, il terreno marziano è coperto da uno strato di polvere, noto come regolite, che potrebbe in effetti essere usato per supportare la crescita vegetativa. Tuttavia, coltivare piante su Marte non può essere fatto come si fa sulla Terra. La gravità è circa il 62% inferiore, e l’atmosfera marziana è così sottile che non può proteggere dalle radiazioni cosmiche nocive. Questo significa che le piante dovranno essere cresciute in habitat controllati, schermati dalle radiazioni.

La Prof.ssa De Pascale offre un’altra prospettiva interessante riguardo all’acqua: non può essere semplicemente irrigata come sulla Terra, ma può essere prodotta attraverso condensazione e riciclo. Allo stesso modo, è fondamentale gestire diversi ambienti per le piante rispetto a quelli in cui vivono gli esseri umani, poiché le piante possono tollerare livelli di anidride carbonica più alti senza compromettere la loro vitalità, rispetto a quanto possa fare un astronauta. Questa differenza richiede specifiche misurazioni e contromisure per garantire che entrambi gli habitat possano prosperare in modo separato.

Ricerca e innovazione: le aree di studio del laboratorio

Il “Laboratory of Crop Research for Space” ha visto la sua nascita nel 2019, favorito da finanziamenti dell’Agenzia Spaziale Europea. Il suo obiettivo principale è la ricerca delle condizioni ideali per la coltivazione delle piante nello spazio attraverso sistemi di rigenerazione biologica. Al centro dell’attività del laboratorio si trova una camera di crescita altamente avanzata, chiamata Plant Characterisation Unit, che permette di monitorare esattamente i parametri necessari per la crescita delle piante.

Le piattaforme di ricerca studiano variabili cruciali come quantità di luce, anidride carbonica e nutrienti essenziali. Questo va fatto seguendo metodologie che sfruttano l’innovazione tecnologica, con l’uso di luci LED per controllare la fotosintesi. E in effetti, le stanze dedicate alla ricerca delle piante non solo simulano le condizioni esterne, ma devono anche ottimizzare le condizioni chimico-fisiche per massimizzare il risultato. Insomma, la chiave del successo dell’agricoltura spaziale passa attraverso una straordinaria combinazione di scienza e magia della crescita vegetale, e le scoperte del laboratorio napoletano pongono le basi per ciò che verrà.

Le sfide nella coltivazione spaziale: un nuovo modo di fare agricoltura

Coltivare piante nello spazio è una di quelle sfide che potrebbe sembrare impossibile, eppure gli scienziati hanno sviluppato diversi approcci. Nella Stazione Spaziale Internazionale , ad esempio, vengono utilizzati sistemi fuori suolo, dove le piante sono inserite in piccole camere di crescita. Qui, le varie specie di piante vengono cresciute in modo tale che l’equipaggio possa raccoglierle per integrare la dieta quotidiana. La microgravità rende difficile l’approvvigionamento d’acqua: si tratta di un problema risolto attraverso metodi innovativi come la microcapillarità, dove l’acqua si muove grazie alla tensione superficiale su substrati speciali.

Le piante possono essere nutrite e innaffiate direttamente da un sistema di siringhe che viene manovrato dagli astronauti stessi. Ma le difficoltà non finiscono qui. Su corpi celesti come Marte e Luna, si prevede un riutilizzo massimo delle risorse, e questo implica che non si può nemmeno contare su approvvigionamenti regolari. Qui, la gravità, anche se inferiore, è comunque presente. Sarà quindi essenziale trovare substrati idonei per la crescita delle piante in un ambiente controllato e schermato dalle radiazioni, che hanno un impatto molto negativo sulla crescita vegetativa.

Importanza dei sistemi biorigenerativi e il ruolo delle piante

A livello fondamentale per la sopravvivenza e la residenza umana in altri mondi, i sistemi biorigenerativi giocano un ruolo vitale. Questi sistemi approvvigionano ossigeno, rimuovono l’anidride carbonica e purificano l’acqua. Le piante, attraverso la fotosintesi, possono assorbire l’anidride carbonica e produrre ossigeno, formando quindi il cuore del sostentamento vitale per gli astronauti. Inoltre, sono in grado di trasformare i rifiuti organici — come le urine e gli escrementi — in compost fertile, attraverso il riciclo delle risorse.

Questo approccio permette non solo di soddisfare le necessità alimentari degli astronauti, ma anche di contribuire a un sistema di vita su Marte o sulla Luna. La presenza di piante gioca anche un’importante funzione psicologica, riducendo lo stress legato alla solitudine e alla vita nello spazio. Con il continuo avanzare delle tecnologie, la sfida di ricreare un ecosistema autosufficiente lontano dalla Terra diventa sempre più concreta.

Verso il futuro: esperimenti e ricerca in corso

Nel campo della sperimentazione agricola nello spazio, gli esperimenti eseguiti sulla ISS hanno portato a scoperte straordinarie. All’inizio, la ricerca si interrogava su come i vari organismi viventi reagissero a condizioni microgravitazionali. Adesso ci si concentra sull’identificazione di parametri per la massimizzazione della produzione di piante in assenza di gravità e sulla risposta delle piante ai diversi stimoli ambientali. Le ricerche attuali si concentrano principalmente sulla produzione di micro-ortaggi, che offrono diversi benefici nutrizionali, essenziali per astronauti in missioni prolungate.

Con l’approfondirsi delle indagini, è emerso che le piante, a microgravità, tendono a seguire altre forme di crescita, sostituendo il gravitropismo con altri tropismi che dipendono dalle condizioni ambientali disponibili. Questa continua evoluzione dell’agricoltura spaziale ambisce non solo a portare nutrimento, ma anche a garantire sostegno vitale per l’uomo nel contesto marziano o lunare, dove condizioni estreme pongono sfide significative.

Un cambiamento di prospettiva: le lezioni dalla ricerca spaziale

Le attività svolte in laboratorio hanno un valore che supera il limite dello spazio e si rivolgono a questioni fondamentali anche riguardanti l’agricoltura terrestre. Le tecnologie sviluppate per coltivare piante in condizioni difficili offrono soluzioni potenziali per affrontare le difficoltà del cambiamento climatico, l’urbanizzazione e la crescente domanda di cibo. Le vertical farms, che stanno guadagnando sempre più popolarità, sono un risultato diretto degli studi spaziali e offrono un modo sostenibile di coltivare in ambienti urbani. L’ottimizzazione dell’uso delle risorse naturali sta dimostrando di essere essenziale sia per il benessere del pianeta, sia per prepararsi a scenari futuri che potrebbero richiedere capacità di adattamento estremo.

Le pratiche tratte dagli studi spaziali ci mostrano che è possibile migliorare i metodi agricoli esistenti, imparando da sfide che sembrano lontane. La capacità di adattarsi e innovare sarà cruciale se vogliamo garantire un futuro non solo su Marte, ma anche sulla Terra.

Il viaggio della ricerca spaziale continua, e con essa la scoperta di come l’agricoltura potrebbe non solo intrigare, ma anche ridefinire il nostro rapporto con il cibo e l’ambiente, un passo alla volta.