Architettura agro-urbana: ricerca e sviluppo
Le soluzioni di sistema integrate nell'edilizia per la produzione alimentare urbana creano una soluzione al problema della competizione per la terra tra aree urbane e agricoltura
La popolazione mondiale entro il 2050, è prevista di quasi 10 miliardi, sarà necessaria la disponibilità, di un'area agricola aggiuntiva, corrispondente all'incirca alle dimensioni del Brasile. Si tratta di circa dieci volte di più, della superficie potenziale effettivamente disponibile. Una soluzione potrebbe essere l'agricoltura urbana su scala industriale.
Il quadro, oggi
La crescente concorrenza per i terreni tra città e aree agricole, il crescente utilizzo di materie prime rinnovabili e la scarsità di combustibili fossili, ci stanno costringendo a ripensare gli attuali concetti di energia, pianificazione agricola e urbanistica. Fino ad ora, l'agricoltura urbana, ha avuto luogo prevalentemente su aree orizzontali sotto forma di giardinaggio urbano su piccola scala o, su scala più ampia, come aree agricole nelle città. Sono anche possibili, forme verticali di produzione agricola in edifici a più piani. Per la produzione economica e urbana di alimenti, gli aspetti del riciclaggio e la rete intelligente di flussi di materiali, come energia termica, acque reflue, aria di scarico ed emissioni, nonché per la flessibilità di produrre non solo l'alimentazione di base, ma anche alimenti funzionali e orientati alla salute, ingredienti attivi e materiali riciclabili, sono di fondamentale importanza. Richiedono lo sviluppo di nuove aree agricole, attraverso sistemi microagriculturali con reti intelligenti, con potenziale di applicazione multifunzionale.
Bioreattore di alghe per la facciata
Un'interessante ricerca in atto, nell'ambito del focus di ricerca sull'efficienza delle risorse, ha sviluppato un fotobioreattore industriale per la coltivazione di alghe, su edifici. L'agricoltura convenzionale, con piante agricole tipiche, può essere praticata solo su superfici verticali con notevole sforzo. Un'alternativa praticabile, è la combinazione di microalghe come piante agricole e fotobioreattori, come sistemi agricoli verticali.
Le microalghe hanno un alto contenuto proteico, vitaminico e minerale e sono quindi adatte, ad esempio, come integratore alimentare e per uso farmaceutico, ma anche come fertilizzante di alta qualità per la produzione alimentare. In un bioreattore di alghe, la biomassa viene prodotta sotto radiazione solare aggiungendo CO2 e un mezzo nutritivo o acqua, e successivamente viene raccolta. Le tecniche precedenti, che coinvolgono principalmente microalghe in liquidi (sommergenti), sono meno efficienti in termini di risorse e consumo di energia. Nuove possibilità sono aperte da processi aerei (inversi), con microalghe terrestri. Rispetto ai bioreattori di alghe convenzionali, l'uso di aerosol (nebbia), può ridurre il consumo di acqua di circa il 90% di acqua ed energia del 20 - 40%, poiché i processi di miscelazione ed essiccazione non sono più necessari. Inoltre, i bioreattori ad aria, sono solo circa la metà più pesanti delle loro controparti sommerse. Ciò, li rende adatti per il successivo montaggio a parete o in sostituzione di facciate esistenti.
Tipi di reattori per l'integrazione degli edifici
Nel progetto, sono stati analizzati vari tipi di reattori, compresi i sistemi indipendenti, nonché i reattori all'interno degli edifici e le soluzioni integrate nella facciata. L'integrazione degli edifici, è stata studiata nelle condizioni biotecnologiche per la produzione di alghe utilizzando reattori a piastre, a foglio, a camera cava e a tubo. Oltre alla funzione di progettazione, i reattori possono anche svolgere ulteriori funzioni tecniche nell'edificio, come: filtrare l'aria, convertire l'anidride carbonica in ossigeno e contribuire all'isolamento termico. Gli elementi isolati termicamente forniscono ombreggiatura e hanno una capacità di raffreddamento adiabatica grazie all'atomizzazione del mezzo nutritivo.
Il prototipo
È in essere un prototipo, un dimostratore di facciata iniziale, sotto forma di un reattore tubolare. Il sistema è facile da controllare e può essere paragonato ai sistemi acquatici convenzionali. Un altro tipo basato su reattori a camera cava è attualmente in fase di sviluppo. Durante il progetto di ricerca, sono stati testati anche vari metodi di coltivazione e raccolta. Nell'attuale prototipo, le alghe crescono direttamente sulle superfici interne dei tubi di vetro. L'aerosol, che fornisce nutrienti e liquidi, viene generato con un atomizzatore ad ultrasuoni e distribuito con l'aiuto di un ventilatore. La luce, è un fattore decisivo per la crescita dei microrganismi, motivo per cui i fronti della struttura in acciaio sono completamente vetrati. Per proteggere il reattore dal surriscaldamento in estate, l'irradiazione può essere ridotta utilizzando vetri elettrocromici commutabili o la capacità di raffreddamento adiabatica aumentata attraverso l'evaporazione aggiuntiva. L'unità di controllo, che contiene tutti i componenti tecnici, si trova sotto i tubi di vetro a forma di meandro.
L'agricoltura urbana del futuro
I fattori che contribuiscono alla vasta implementazione dei sistemi microagricolari negli spazi urbani, saranno analizzati in un progetto di follow-up. L'uso di fotobioreattori negli edifici, consente la selezione dei microrganismi ottimali per ogni posizione, l'adeguamento delle loro condizioni di crescita e l'uso di sinergie costruttive e flussi di materiali esistenti, al fine di produrre biomassa il più economicamente possibile e ottimizzare l'integrazione in un ambiente urbano, rispettando aspetti come lo sviluppo urbano e l’integrazione architettonica.
Approfondimenti:
