In un articolo pubblicato di recente sulla rivista Franhoufer si esamina come l’acqua stia diventando sempre più scarsa. In futuro, l’innovativa tecnologia satellitare garantirà che gli impianti ricevano solo l’acqua di cui hanno realmente bisogno, portando a un uso più sostenibile di questa risorsa essenziale. Un prototipo della tecnologia, LISR, è già stato testato sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS).
Un team di ricercatori del Fraunhofer Institute for High-Speed Dynamics, Ernst-Mach-Institut, EMI, Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF e due spin-off, constellr GmbH e SPACEOPTIX GmbH, ha ricevuto il Premio Fraunhofer per l’uomo e Environment-Centered Technology per questo sviluppo.
In Germania, si dà per scontato che ci sarà sempre abbastanza acqua disponibile. Tuttavia, in futuro, questa risorsa essenziale potrebbe diventare scarsa – dopo tutto, il gruppo intergovernativo sul cambiamento climatico prevede che, a causa del cambiamento climatico, l’intensità e la frequenza della siccità aumenteranno lungo la sua attuale traiettoria. Inoltre, anche la popolazione globale continua a crescere.
L’importanza di un uso sostenibile dell’acqua potabile in agricoltura
Si stima che, entro il 2050, la terra ospiterà quasi dieci miliardi di persone – e quelle persone avranno bisogno di cibo. Questa sarà una sfida, in quanto circa il 70% della nostra acqua potabile è attualmente utilizzato per l’irrigazione. Più preoccupante, 60% di questa acqua è sprecata a causa di overwatering.
I ricercatori di Fraunhofer EMI, Fraunhofer IOF e le società constellr GmbH e SPACEOPTIX GmbH – entrambi spin-off di questi istituti – hanno preso ispirazione dal principio fondatore di constellr GmbH per sviluppare la fotocamera a infrarossi LISR (abbreviazione di Longwave Infrared Sensing Demonstrator). Dopo una dimostrazione di successo sulla ISS, i risultati della missione LISR saranno ora utilizzati come base per la costruzione di una costellazione di satelliti.
In futuro, questa costellazione di satelliti misurerà la temperatura della superficie terrestre dall’orbita e aiuterà a regolare i sistemi di irrigazione in base al livello di acqua effettivamente necessario. Già nel 2026, questo metodo potrebbe far risparmiare 180 miliardi di tonnellate di acqua e 94 milioni di tonnellate di CO2 all’anno, mentre la fornitura di piante con la quantità ottimale di acqua potrebbe aumentare i raccolti globali fino al 4%. Esso produrrebbe abbastanza cibo aggiuntivo per sfamare oltre 350 milioni di persone.
La misurazione della temperatura effettiva della superficie terrestre
Ma in che modo questa tecnologia aiuta effettivamente a conservare grandi quantità di acqua e CO2 ? “La tecnologia satellitare monitora la superficie terrestre e rileva la radiazione infrarossa emessa dalla superficie – cioè la radiazione termica“, ha spiegato al riguardo Cassi Welling. “Mentre altre soluzioni modellano semplicemente la temperatura della superficie terrestre, misuriamo direttamente la temperatura della superficie della vegetazione. In tal modo, possiamo fornire una valutazione precisa della disponibilità di acqua rispetto al reale bisogno delle piante e da qui rilevare lo stress prima di sempre”
Questo permette ai ricercatori di dedurre di quanta acqua una pianta ha bisogno: se le piante non ricevono abbastanza acqua, meno acqua evapora attraverso le loro foglie, e questo aumenta la temperatura. Il livello di calore in particolari aree del campo può dare agli agricoltori una chiara indicazione di dove le piante hanno bisogno di più acqua e dove no.
Le chiavi per il successo dei partner nello sviluppo del dimostratore di tecnologia sono stati i loro sforzi di collaborazione e competenze complementari dei diversi studiosi coinvolti. Mentre il Fraunhofer IOF ha sviluppato ottiche compatte che potevano essere facilmente integrate nel modulo della fotocamera, SPACEOPTIX ha preparato i necessari sistemi ottici a specchio a forma libera con precisione nanometrica. Da parte loro, i ricercatori di Fraunhofer EMI hanno contribuito con un processo di misurazione brevettato in cui le immagini della telecamera vengono utilizzate per determinare l’esatta temperatura della superficie terrestre.
