L’aerazione è spesso un aspetto quasi secondario quando si parla di design e funzionalità di un ambiente utilizzato per la coltivazione. Alla base dei sistemi migliori c’è sopratutto uno studio approfondito ed non è sempre necessario un ingente impegno economico. In ogni caso, il sistema di aerazione dovrebbe essere studiato fin dalle prime fasi di pianificazione di uno spazio di coltivazione ma purtroppo la maggior parte dei sistemi di aerazione si dimostrano insufficienti o ideati in una maniera non corretta. L’aerazione crea e controlla l’ambiente in cui crescono le piante e perciò dove si ottengono i raccolti, di conseguenza meriterebbe maggiore attenzione alla sua progettazione rispetto a quanto non si faccia normalmente. Questa scienza può essere divisa in due grossi filoni. Il primo riguarda i principi dell’areazione, ossia il “dove, perché e cosa”.
Poi c’è la pratica dell’aerazione, che aggiunge anche la parte della discussione del “come e quando”. Quali sono gli obiettivi dell’aerazione? Qual è il suo scopo? L’aerazione crea un movimento dell’aria – ma in che modo questo aiuta? Esistono fondamentalmente due tipi di sistemi di aerazione, che funzionano in modo diverso: il primo è il sistema aperto, in cui avviene lo scambio dell’aria. Il secondo invece è un sistema chiuso dove non avviene alcuno scambio d´aria con l´esterno del luogo di coltivo. Invece come ¨circolazione dell´aria¨ si fa riferimento al movimento dell’aria, caratteristica sia del sistema aperto che di quello chiuso. Lo scambio di aria è uno scambio fisico di aria in un determinato ambiente con una nuova massa d’aria esterna all’ambiente.
Circolazione dell’aria
Fondamentalmente la circolazione consiste in un movimento d’aria in modo che il calore e l’umidità vengano spostati da una zona a un’altra. L’aria che rimane ferma per un certo periodo di tempo comincia a separarsi, questo processo viene definito stratificazione e ciò ha effetti sia sulla temperatura che sulla composizione dell’aria. Ciò porta a situazioni come la stratificazione termica e la carenza di gas critici come l’ossigeno e l’anidride carbonica.
Ricambio d’aria
Il ricambio d’aria è simile alla circolazione, ma non proprio. Il ricambio d’aria (un sistema di ventilazione aperto) consiste nel portare aria dall’esterno in un’area chiusa, sostituendo l’aria presente all’ interno. In questo processo l’aria si muove e circola. La temperatura, lo scambio di gas e l’umidità risentono positivamente del processo di scambio.
Sistemi chiusi e aperti
All’interno delle grow room e delle serre i principi restano gli stessi. Si tratta della coltivazione di piante in un’area controllata. Le piante necessitano di luce e acqua per crescere e sopravvivere. Le piante ricevono la luce, assorbono l’acqua e “respirano” anidride carbonica più una piccola quantità di ossigeno e usano questi 4 componenti per produrre energia dalla luce e carboidrati per immagazzinare quell’energia. Questi carboidrati sono gli elementi base che permettono alla pianta di crescere e svilupparsi. Il rilascio di energia proveniente dai carboidrati richiede ossigeno e ciò avviene in un processo chiamato respirazione. Attraverso questo processo viene rilasciata energia dalla pianta quando necessario. Quando l’aria è ferma, questi processi provocano uno squilibrio dei gas nell’interfaccia foglia/aria, un incremento dell’umidità vicino alla pianta e il riscaldamento proveniente dalla luce o dall’energia radiante prodotta dal sole o da altre fonti di luce.
In un sistema chiuso la circolazione serve a mescolare l’ossigeno, l’umidità e il calore quando l’aria è più lontana dalla/e pianta/e, ma comunque all’interno della grow room o dell’area ventilata. Ciò permette di abbassare la temperatura, distribuire in modo bilanciato l’umidità e assicurare che l’anidride carbonica e l’ossigeno siano presenti in quantità sufficiente vicino alle foglie – essenziale per i processi vitali, la fotosintesi e la respirazione. Tuttavia questo processo di miscelazione non sostituisce i gas esauriti né rimuove il calore in eccesso (misurato in btu, unità termica britannica) né elimina l’umidità presente nell’aria. Semplicemente miscela l’aria per evitare effetti di stratificazione e zone disomogenee.
D'altra parte, quando una grow room o un’area interna sono attrezzate per sostituire l'aria nella zona interessata con aria più secca, o più fredda, l'effetto è quello di eliminare l'umidità o il calore dallo spazio coltivato. I sistemi aperti raggiungono questo obiettivo sostituendo effettivamente l'aria all'interno della zona di ventilazione. La circolazione costante che consente il movimento e il ricambio dell’aria quando la temperatura o l’umidità diventano troppo elevate, viene raggiunta attraverso lo scambio d’aria. Anche nel caso di una serra a tenuta stagna con una temperatura e umidità perfettamente costanti in ogni momento, il ricircolo dell’aria deve essere comunque programmato regolarmente al fine di evitare la dispersione di gas importanti, come l’ossigeno e l’anidride carbonica. E’ importante capire che anche quando è necessario aumentare la temperatura e l’umidità, l’effetto sarà lo stesso dal momento che il processo si basa sull’aria in entrata e di conseguenza interesserà la parte superiore o inferiore.
Sfortunatamente, quando occorre controllare un singolo elemento, ci sono effetti negativi su altre necessità, quindi riequilibrio e priorità diventano la parola d’ordine. Se il coltivatore aggiunge anidride carbonica nella serra per aumentare il tasso di crescita delle piante, il ricambio dell’aria diventa più difficile senza disperdere il CO2 aggiunto – diventa quindi uno spreco di tempo e di denaro. In questa situazione potrebbe essere necessario lavorare con un sistema di priorità dando la precedenza, di volta in volta, ad un elemento piuttosto che ad un altro.
Altre funzioni:
La ventilazione offre altre funzioni nei sistemi di ricircolo dell’aria sia chiusi che aperti. Queste funzioni secondarie sono basate su uno dei primi due effetti, quello che regola l’umidità. Questi sono:
- Controllo delle malattie
- Controllo della produzione / evapotraspirazione
- Controllo dello stress
1. Controllo delle malattie
Controllando l'umidità e la temperatura, ma in particolare l'umidità, è possibile creare un ambiente che riduca la probabilità di vari vettori di malattie e patogeni. All’umidità viene impedito di formare una patina sulla superficie della foglia, limitando la capacità delle spore da funghi come l’oidio e l’antracnosi di penetrare all’interno dell tessuto fogliare. Anche nelle zone nascoste dell´area di coltivo l’umidità viene controllata. Le spore che provengono da una serie di patogeni si deteriorano se sono in condizioni non del tutto perfette, limitando la potenzialità di problemi. Alcuni patogeni vengono interrotti a valori di umidità più bassi, come il gruppo di muffe d’acqua come il Phythium e la Phytophthora che potrebbero continuare a sopravvivere all’interno delle foglie, ma non all’esterno.
I livelli di umidità hanno conseguenze anche sugli insetti, in termini di sopravvivenza generale e il livello di riproduzione degli insetti come gli acari e gli insetti meno problematici come gli sciaridi. L'umidità influisce anche su un altro aspetto importante della pianta che riguarda la sua crescita e il suo sviluppo.
2. Controllo della crescita / evapotraspirazione
Il processo denominato evapotraspirazione influenza e regola il movimento del fluido, tramite la pianta, partendo dalle sue radici fino ad arrivare agli stomi presenti sulle foglie. L’acqua viene assorbita dalle radici e incanalata nella pianta con i nutrienti e le sostanze utili al suo sviluppo. Questi vengono assorbiti dalla sommità della pianta a mano a mano che il fluido evapora attraverso dei particolari pori che si trovano sulla foglia (gli stomi), esattamente come l’acqua risucchiata dalla cannuccia. La velocità con cui avviene questo processo, si basa sul livello di umidità nell’aria vicino agli stomi. Più l’aria sarà secca, più veloce sarà l’evaporazione. Più alta sarà la pressione negativa sugli stomi, più velocemente verrà recuperata l’acqua, per sostituire quella evaporata e portare altri nutrienti necessari alla crescita della pianta.
Se il tasso di umidità nell’aria è alto, il movimento dell’acqua sarà troppo lento per reintegrare i nutrienti e l’acqua necessari. Al contrario invece, se l’aria è troppo secca, l’acqua scorrerà troppo velocemente e i sali si accumuleranno nelle foglie, oppure l’acqua potrebbe non riuscire a scorrere abbastanza velocemente e i tessuti vegetali si bruceranno. L’evapotraspirazione è un processo vitale per la crescita della pianta, velocizzandone lo sviluppo attraverso il rifornimento di acqua e nutrienti ove necessario.
3. Controllo dello stress
Anche lo stress è una componente importante per lo sviluppo della pianta, che esercita pressioni sia negative che positive su di essa. Entro un certo limite lo stress è necessario per far crescere la pianta: rende i suoi steli più forti, controlla l’aumento della resa della coltura e la sua omogeneità e favorisce la concorrenza. Il ricircolo dell’aria, facendo pressione sulla pianta stessa, indurrà quest’ultima a reagire. Questo è un tipo di stress reattivo. In questo modo la pianta reagisce, rendendo più forti i suoi tessuti di supporto e facendo tutto ciò che le dà più probabilità di sopravvivere per poter: fiorire e produrre frutti più grandi che maturano più velocemente (con gambi più robusti per poter mantenere i frutti) e aumentare i metaboliti che normalmente la pianta produce per proteggerlo e aumentare le possibilità di riproduzione. Tuttavia troppo stress è controproducente, così come troppo poco stress. Il ricircolo dell’aria attorno alla pianta può essere quindi utile a sottoporre quest’ultima ad una giusta dose di stress.
Stagioni e aree geografiche
Inoltre potrebbe succedere che, anziché un sistema di ventilazione aperto, che consiste nel ricambio dell’aria per raggiungere la riduzione di temperatura e/o il controllo dell’umidità, sembrerebbe più adatto un sistema chiuso. Il sistema chiuso viene utilizzato nel caso in cui la CO2 venga sostituita internamente, la temperatura venga regolata con dei condizionatori e il calore venga regolato con dei sistemi di riscaldamento. Uno o tutti questi sistemi, insieme a quelli di umidificazione e de-umidificazione potrebbero essere necessari nella maggior parte degli allestimenti di coltivazioni.
Nelle zone più fredde molto probabilmente sarà necessario il riscaldamento, mentre nelle zone più calde saranno necessari i condizionatori. Il sistema di de-umidificazione viene generalmente usato nella maggior parte dei casi, gli umidificatori sono invece utilizzati di solito nelle zone più fredde dove si accende il riscaldamento e in altre aree più aride. Nei sistemi a circuito chiuso, non solo l’onere della temperatura diventa maggiore, tutti gli altri elementi di una normale atmosfera devono essere controllati e mantenuti.
Capire ciò di cui si ha bisogno
E ora arriva la parte divertente: capire di quale impianto e di quale attrezzatura abbiamo bisogno per poter svolgere il nostro lavoro. Beh, a meno che non si voglia fare un trattato di ingegneria, non è possibile affrontare questo argomento nei pochi paragrafi che abbiamo a disposizione. Le formule cambiano in base alla situazione e ai bisogni. Si tratta di formule per risolvere anche semplici passaggi come la portata dell’aria necessaria per il raffreddamento (m3/s) qc = hc/(p cp (a – tr)) che possono significare qualcosa per determinate persone, ma che possono non essere molto utili per la maggior parte dei coltivatori.
Sono da considerare diversi fattori, come la potenza termica, le temperature di progetto, la resistenza al flusso d'aria, la densità d'aria, i tassi di umidità, le medie stagionali, e molto altro ancora. Il progettista si dovrebbe sempre preoccupare di effettuare ampie consultazioni al fine di progettare ciò che è veramente necessario. Una sbagliata progettazione può costare molto in termini di attrezzatura, minor produzione e di scarsa qualità del prodotto ottenuto. Vale quindi sicuramente la pena investire un po’ di più, sin da subito, in un aiuto per la progettazione e installazione di un sistema che sia adatto alle proprie necessità. Anche una piccola ricerca su come effettuare la progettazione è sicuramente meglio di niente.
Il sistema di condizionamento deve rispondere a tutti i requisiti di cui abbiamo già accennato. Durante la progettazione della sistema per il condizionamento dell’aria, sia in sistemi chiusi che aperti, è bene tenere in mente tutti i fattori ad esso collegati.
- Da dove verrà introdotta l’aria di ricambio? E dove verrà espulsa l’aria viziata?
- In che modo l'uso di CO2 sarà integrato in un sistema che richiede anche un maggior carico di calore nello stesso periodo?
- Quale potenza è necessaria per un impianto di aria condizionata o di riscaldamento? Come dovranno essere regolati?
- Come dovrà essere la conduttura e come dovrà funzionare?
Sono tutte domande che i coltivatori devono porsi.. Questo è l’unico modo per evitare mal di testa e rendere la coltivazione più facile. Mettendo tutto quanto insieme, otteniamo la parte pratica del sistema di condizionamento dell’aria.
