Agricoltura
Il futuro dell'agricoltura: tra alta tecnologia ed ecologia
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La necessità di una nuova rivoluzione agricola
L'agricoltura è la tecnologia centrale che ha permesso alle civiltà umane di prosperare. Nell'era moderna, è diventata più meccanizzata e industrializzato e rappresenta una preoccupazione lontana per la maggior parte della popolazione. Oggi solo il 2% della popolazione statunitense lavora in fattorie e ranch. In media, un'azienda agricola statunitense sfama ogni anno 169 persone, sia negli Stati Uniti che all'estero.
L'agricoltura industriale ha liberato manodopera per le industrie e i servizi e per sfamare una popolazione globale in continua crescita. Ma comporta anche una vasta gamma di problemi:
- Diminuzione del valore nutrizionale degli alimenti.
- Inquinamento delle risorse idriche e della catena alimentare dovuto a pesticidi, erbicidi e fertilizzanti.
- Danni all'ecosistema, dalla popolazione di insetti alla biodiversità globale.
- Erosione del suolo, minaccia per i terreni coltivabili e la fertilità dei terreni agricoli.
- Emissioni di gas serra, di cui il 22% provenienti dall'agricoltura, dalla silvicoltura e da altri usi del suolo.
Sta diventando sempre più chiaro che la Rivoluzione Verde, pur alleviando la paura delle carestie globali degli anni '1970, ha bisogno di un aggiornamento per affrontare questi problemi. Fortunatamente, la tendenza di trattori più grandi, fattorie più grandi e più prodotti chimici sta venendo invertita dai progressi nella biotecnologia, nella robotica, nel software e persino nella tecnologia spaziale.
Robot e droni
Forse il più grande cambiamento imminente nelle pratiche agricole è l'emergere di robot agricoli e droni. Questo arrivo improvviso di nuovi macchinari in fattoria è dovuto a qualche balzo tecnologico degli ultimi anni:
- Sensori e parti meccaniche più economici, con conseguente riduzione dei costi.
- Visione artificiale, che consente ai robot di vedere effettivamente le colture.
- Batterie, che aumentano la resistenza dei sistemi.
- IA, rendendoli semi-autonomi e probabilmente presto completamente autonomi.
Ciò può aiutare a sostituire gran parte del lavoro che non può essere meccanizzato con trattori più grandi e pesanti, come la raccolta della frutta, la diserbatura, la rimozione degli insetti, ecc.
Fonte: Corteva
Anche le dimensioni ridotte dei robot agricoli e la loro autonomia basata sull'intelligenza artificiale possono dare vita a nuovi metodi di coltivazione.
Ad esempio, il laser può essere utilizzato per "spazzare" le erbacce invece di rimuoverle meccanicamente. Oppure l'erbicida può essere spruzzato su singole piante identificate con la visione artificiale, invece che sull'intero campo.
I grandi droni volanti possono essere utilizzati anche per le operazioni agricole, dal trasporto di carichi pesanti come sacchi di fertilizzante e raccolto (soprattutto in terreni montuosi) a anche impollinando artificialmente i campi di mais.
Puoi leggere maggiori dettagli su questa tecnologia, le sue applicazioni e le aziende leader in questo campo in “Gli investitori dovrebbero prendere nota: la robotica sta prendendo il sopravvento sull’agricoltura".
Dati
L'agricoltura sta diventando sempre più un'attività basata sui dati. Invece di affidarsi all'esperienza e all'istinto dei singoli agricoltori, i dati possono ora guidare il processo decisionale su irrigazione, usi chimici, ecc.
Un elemento chiave qui è l'imaging multispettrale o l'immagine sintetica delle colture in più lunghezze d'onda luminose. Aiuta a identificare quale segmento di un campo ha bisogno di acqua, è attaccato da una malattia e può anticipare le future rese delle colture.
Queste immagini sono per la maggior parte generate dall'alto, tramite un drone a lungo raggio o un satellite. Possono essere integrate da sensori sul campo che misurano i nutrienti nel terreno o il suo contenuto di umidità.
Software / IA
Le aziende agricole stanno anche utilizzando sempre di più il software per gestire le loro operazioni quotidiane. Ciò include dati come immagini multispettrali, ma anche operazioni quotidiane gestite dal software ERP, come buste paga, programma, manutenzione delle macchine, fatturazione, ecc.
Fonte: AgriERP
Più dati sulla fattoria sono disponibili e centralizzati, più l'analisi AI può aiutare. Ad esempio, la combinazione di previsioni meteo, dati sulle colture e macchinari disponibili può aiutare a ottimizzare il programma per la stagione del raccolto.
Potrebbe fare molte altre cose, ad esempio rilevare perdite nei sistemi di irrigazione, ottimizzare l'uso di fertilizzanti e pesticidi, monitorare la posizione e la salute del bestiame, automatizzare la selezione del raccolto, ecc.
Ingegneria genetica
Sebbene le pratiche agricole siano rimaste invariate per lungo tempo, gli esseri umani hanno sempre lavorato duramente per sviluppare nuove varietà di colture che fossero superiori sotto un aspetto o nell'altro: più produttive, più resistenti, più nutrienti, ecc.
Tradizionalmente, questo poteva essere fatto solo a un ritmo molto lento e utilizzando solo mutazioni naturali. Anche la maggior parte dei metodi recenti per sviluppare nuove varietà si basava principalmente su mutazioni casuali selezionate (indotte).
La moderna biotecnologia ha cambiato il nostro approccio. Sebbene controverse, le colture OGM sono destinate a diventare uno strumento centrale della medicina futura, soprattutto se ci allontaniamo dalla prima generazione progettata attorno all'uso di pesticidi ed erbicidi chimici.
Invece, le nuove generazioni di colture OGM saranno in grado di:
- Resistere agli effetti dell'instabilità climatica utilizzando meno acqua, resistendo al calore intenso, alla siccità, ecc.
- Gestire livelli più elevati di salinità, consentendo la coltivazione in acqua leggermente salata, un problema particolare per la coltivazione del riso e i campi fortemente irrigati.
- Resistere ai parassiti e alle malattie con geni modificati invece di produrre semplicemente tossine come 1stOGM di ultima generazione.
Infine, in “Microbiomi vegetali ingegnerizzati: proteggere le colture dai batteri”, abbiamo anche discusso di come gli OGM potrebbero essere progettati per alimentare un ecosistema batterico migliore e più ricco nel terreno, il che a sua volta contribuirebbe a rendere le colture più resistenti e più produttive.
Domesticazione De Novo
La maggior parte delle piante che consumiamo erano inizialmente piante selvatiche che sono state addomesticate. Ciò è avvenuto solo in una manciata di luoghi, il che indica fortemente che probabilmente anche parecchie altre piante potrebbero essere addomesticate.
Quindi sta emergendo una nuova opzione, chiamata "domesticazione de novo". L'idea è che invece di prendere colture moderne ad alta resa e cercare di renderle resistenti come le erbacce selvatiche, perché non prendere le erbacce selvatiche già resistenti e renderle produttive come le colture moderne?
Abbiamo discusso in dettaglio questa idea in “Far progredire l’agricoltura con l’intelligenza artificiale e l’ingegneria genetica: il futuro della coltivazione", incluso come potrebbe essere combinato con l'imaging multispettrale in modo che i robot agricoli possano eliminare tutte le erbacce senza il "tag" modificato.
Nuovi tipi di cibo
Un'altra opzione per migliorare l'agricoltura è quella di creare nuovi tipi di prodotti alimentari. Ad esempio, abbiamo trattato in "Utilizzo di CRISPR-Cas9 per trasformare geneticamente il micelio commestibile in sostituti della carne"come i funghi possono essere geneticamente modificati per avere l'aspetto e il sapore della carne, pur essendo ancora più sani.
Nel tempo, l'aggiunta di ulteriori nutrienti, come nel progetto Golden Rice, o il miglioramento del sapore potrebbero rivelarsi un ottimo modo per incrementare la produttività agricola.
Nuovo metodo di coltivazione
Sebbene gli approcci incentrati sulla tecnologia, come la robotica, i dati/l'intelligenza artificiale o gli OGM faranno parte del futuro dell'agricoltura, non è tutto. Più comprendiamo la complessità dei nostri ecosistemi e le interazioni tra tutti i suoi componenti, più ci rendiamo conto di come realizzare aziende agricole migliori.
Questo è al centro di una rivoluzione silenziosa in agricoltura, riconoscibile da numerose etichette come permacultura, agricoltura rigenerativa, agricoltura biodinamica, ecc.
Permacultura e agricoltura rigenerativa
Inizialmente più un movimento contrario ai moderni metodi agricoli, la permacultura si è evoluta in un rispettato campo scientifico e ha dimostrato la sua capacità di creare aziende agricole più rispettose dell'ambiente, ma anche redditizie e produttive.
L'idea è di integrare insieme l'effetto di terreni sani sulla sopravvivenza delle piante, le sinergie tra diverse specie vegetali, i predatori dei parassiti delle colture, il contenuto di carbonio dei terreni, ecc.
Molte etichette simili alle più note etichette “agricoltura biologica” stanno spuntando ora per l'agricoltura rigenerativa.
Questo metodo rende la progettazione di una fattoria più complessa, integrando in un unico sistema alberi, cespugli, siepi e stagni in cima alle file di colture. Il metodo è molto produttivo, ma nella maggior parte dei casi può essere complicato integrarlo con i trattori giganti dell'agricoltura industriale moderna.
Fortunatamente, è molto più facile da implementare sfruttando le tendenze dell'elettrificazione, della robotica e dei droni. E poiché è più complesso, un approccio basato sui dati tende a funzionare bene anche con l'agricoltura rigenerativa.
Agroforestazione, agricoltura del carbonio e biochar
Le emissioni di carbonio dell'agricoltura sono spesso motivo di preoccupazione. E più comprendiamo il ciclo del carbonio, più è chiaro che i suoli sono una parte fondamentale e che trattenere il carbonio in terreni ricchi di materia organica può essere uno dei metodi più efficienti per la cattura del carbonio.
L'agricoltura moderna, con arature profonde e terreni nudi, tende a impoverire il suolo del suo contenuto di carbonio. Questo non solo rilascia CO2, ma riduce anche la capacità del suolo di trattenere acqua e nutrienti, con conseguente aumento della necessità di costosi interventi di irrigazione e fertilizzanti.
Quindi, la “carbon farming” è una nuova tendenza, in cui gli agricoltori lavorano la terra in un modo che porta alla cattura del carbonio invece che al suo rilascio.
Il primo metodo è agroforestali, dove le colture o gli animali da fattoria vengono coltivati in tandem con una fila di alberi. In questo modo, l'albero fornisce ombra, umidità, foglie cadute e cattura del carbonio mentre le colture sono ancora coltivate. Dopo diversi decenni, gli alberi possono fornire un reddito aggiuntivo sotto forma di legname.
Il secondo arriva allevamento di carbonioIn generale, ogni pratica agricola che aggiunge sostanza organica al terreno contribuisce a cattura del carbonio. Molti paesi e blocchi economici, Compreso l'UE, stanno ora fornendo incentivi per l’agricoltura del carbonio “per migliorare il sequestro e lo stoccaggio del carbonio nelle foreste e nei suoli, nonché per ridurre le emissioni di gas serra dai suoli”.
Fonte: Stop agli sprechi
Infine, una nuova tecnologia è ora oggetto di studio da parte di scienziati, amatori e agricoltori: biochar. Questo avviene quando la materia organica come i residui delle colture o il legno vengono bruciati tramite pirolisi. Invece di bruciare completamente fino a diventare cenere, questo lascia un residuo di carbone molto poroso.
Questa forma di carbonio solido è molto stabile e può rimanere invariata per migliaia di anni. Fornisce inoltre rifugio a batteri e funghi benefici. Il biochar sta iniziando a essere utilizzato su larga scala, ad esempio dai campi da golf per ridurre del 30% le necessità di irrigazione.
Fonte: Guidare il verde
Energie rinnovabili
Le aziende agricole stanno progressivamente adottando l'energia rinnovabile, in particolare solare ed eolica. Nel 2022, un totale di 153,101 aziende agricole e ranch statunitensi hanno utilizzato sistemi di produzione di energia rinnovabile, rispetto ai 57,299 del 2012, con un incremento del 167% in 10 anni.
Questi impianti solari possono anche essere integrati con le colture invece di coprire terreni agricoli di prima qualità, una tecnica chiamata agrivoltaica, che abbiamo spiegato in “Agrivoltaico per unire le fattorie “reali” con gli impianti solari. "
Gli agricoltori stanno anche iniziando a integrare i digestori di metano per riciclare i rifiuti agricoli trasformandoli in biogas, soprattutto negli allevamenti che producono enormi quantità di rifiuti animali.
Un'altra nuova fonte di energia è la geotermia, di cui abbiamo parlato più in dettaglio in “Serre geotermiche e passive: riduzione delle emissioni di carbonio dell’agricoltura".
Fertilizzanti a zero emissioni di carbonio
Tra i principali fertilizzanti, fosforo e potassio (P e K nei fertilizzanti NPK) sono elementi naturali che vengono estratti. Quindi, in ultima analisi, affinché questi fertilizzanti siano carbon neutral, sarà necessario che le operazioni di estrazione siano esse stesse elettrificate e utilizzino energia verde per produrre l'energia richiesta.
Il fertilizzante azotato è un'altra storia, poiché attualmente viene prodotto principalmente da gas naturale o altri combustibili fossili. O per essere precisi, i combustibili fossili alimentano le reazioni chimiche che trasformano l'N2 atmosferico in ammoniaca.
Fortunatamente, si sta sviluppando un'intera filiera per produrre ammoniaca verde. Ciò potrebbe includere la decentralizzazione della produzione di ammoniaca da sistemi modulari, come l'offerta di FuelPositive Corporation e AmmPower Corp. che abbiamo presentato in "L’altro combustibile a idrogeno – Le 5 migliori azioni di ammoniaca verde".
Potrebbe anche essere un giorno una parte importante dell'equazione sostituire i combustibili fossili anche come fonte di combustibile, come abbiamo studiato in "Decarbonizzazione delle rotte di navigazione globali attraverso l'ammoniaca verde"
e forse anche attrezzature per l'agricoltura elettrica.
Alternativamente, l'azoto potrebbe essere aggiunto al terreno direttamente da microbi appositamente progettati.
Agricoltura senza suolo
L'agricoltura si sta evolvendo rapidamente, e non solo prendendosi cura meglio dei terreni o incorporando nuove tecnologie. Alcuni metodi ora cercano di eliminare completamente la necessità di campi e terreni per produrre cibo.
Ciò può essere fatto nelle fattorie urbane, una nuova tendenza che mira ad avvicinare la produzione alimentare ai centri di consumo, che abbiamo esplorato in “Ampliare l’agricoltura urbana per apportare numerosi vantaggi".
Agricoltura verticale
Un modo per coltivare in città è l'agricoltura verticale, in cui la luce artificiale e le serre interne sembrano destinate a sostituire completamente l'agricoltura tradizionale.
Si tratta di un'idea promettente, che tuttavia potrebbe dover essere ottimizzata per renderla competitiva con l'agricoltura tradizionale.
Puoi saperne di più in “Un approfondimento sull’agricoltura verticale e il suo impatto globale", così come "Le 5 migliori aziende di agricoltura verticale"E"Le 10 migliori aziende di agricoltura indoor".
La maggior parte dei metodi di coltivazione indoor e verticale si basano sull'idroponica, in cui i nutrienti di cui le piante hanno bisogno non sono forniti dal terreno ma dall'acqua corrente. Abbiamo spiegato come funziona in "Coltura idroponica: tutto quello che devi sapere".
Metodi ancora più avanzati rimuovono anche l'acqua, limitando la coltivazione a una nebbia di aerosol, un metodo chiamato aeroponica.
Un ulteriore passo avanti è quello di combinare l'allevamento del pesce con la coltivazione di raccolti, utilizzando gli escrementi del pesce come fertilizzante e le piante come sistemi di purificazione dell'acqua, un concetto chiamato aquaponics.
Infine, si possono coltivare alcune nuove forme di cibo, come microalghe, ricche di proteine e antiossidanti and può poi essere utilizzato per realizzare integratori alimentari o incorporato nelle bevande.
Agricoltura per materiali ed energia rinnovabili
Biocarburanti
L'agricoltura potrebbe non riguardare solo la produzione alimentare, ma anche la sostituzione di molti materiali non rinnovabili con alternative naturali.
Per ora, questo è stato fatto attraverso le prime generazioni di biocarburanti. In futuro, coltivare alghe per produrre biocarburanti potrebbe essere un nuovo modello di business agricolo.
biomateriali
Oggi molti materiali sono realizzati con fonti non rinnovabili oppure sono tossici in un modo o nell'altro. Le nuove biotecnologie potrebbero rendere possibili alternative più naturali e sane.
Ciò è ancora più vero per la bioplastica, con molte aziende che guidano la carica nel rendere la nostra dipendenza dalla plastica un problema molto più piccolo.
Un altro materiale con grandi promesse è il legno. Mentre il legname e la silvicoltura sono già un'industria enorme del valore di 1.16 trilioni di dollari nel 2024, una genetica migliorata potrebbe aumentare la produzione di legno e la cattura del carbonio.
Fonte: Agricoltura moderna
Il legno potrebbe essere un materiale molto più potente del previsto. I ricercatori stanno scoprendo che condizioni alcaline, alte temperature e biopolimeri possono trasformare il legno in “legno potenziato che può avere la resistenza dell’acciaio e una rigidità 23 volte maggiore del cemento”.
Investire nell'agricoltura
Ci sono molti modi possibili per investire nella produzione di cibo e biomateriali. E questo è un settore importante, con 9.09 trilioni di dollari di fatturato a livello globale.
Si tratta inoltre di un settore molto frammentato, in cui la maggior parte dell'attività agricola è svolta da aziende relativamente piccole, aziende familiari, ecc. Nel complesso, l'agricoltura è raramente integrata verticalmente, con diverse aziende che forniscono gli input in diverse fasi della catena del valore: attrezzature, sementi, prodotti chimici, manodopera, lavorazione, rivendita e marketing, ecc.
Puoi investire in aziende legate al settore alimentare tramite molti broker e puoi trovarli qui, su titoli.io, i nostri consigli per i migliori broker in Gli stati uniti, Canada, Australia, Regno Unito, così come molti altri paesi.
Se non sei interessato a investire in una particolare azienda, puoi anche prendere in considerazione gli ETF biotech come ETF Global X AgTech & Food Innovation (KROP), l' ETF iShares MSCI Agriculture Producers (VEGI)o VanEck Agribusiness ETF (MOO), che garantirà un'esposizione più diversificata per trarre vantaggio dal fondamentale settore della produzione alimentare.
Azienda di innovazione nella produzione alimentare e nell'agricoltura
(CTVA )
Corteva è leader mondiale nella tecnologia agricola, in particolare prodotti chimici e sementi. È anche molto attiva nella nuova tecnologia agricola come la robotica.
Con 17.2 miliardi di dollari di vendite nette nel 2023, oltre 22,500 dipendenti e più di 10,000,000 di clienti, l'azienda è tra le più grandi del suo settore, insieme ai concorrenti statunitensi Bayer e Syngenta.
Nel complesso, e forse a causa di una tendenza più profonda alla riduzione dei consumi e all'aumento della concorrenza, le vendite di prodotti chimici (pesticidi, erbicidi, ecc.) sono diminuite nel 2024, mentre sono aumentate le vendite di sementi.
Fonte: Corteva
In uno sguardo più approfondito, il core business di Corteva nel settore delle sementi è nel mais e nella soia, che costituiscono la maggior parte dei ricavi aziendali in questo segmento. In particolare, Soia “Enlist E3” di Corteva, con resistenza a 3 erbicidi (2,4-D colina, glifosato e glufosinato), è cresciuta da meno del 5% nel 2019 fino a rappresentare >65% del mercato statunitense.
Fonte: Corteva
Nel settore della protezione delle colture/prodotti chimici, più della metà delle vendite ha riguardato erbicidi, mentre il resto è composto principalmente da insetticidi e fungicidi.
Fonte: Corteva
Corteva ha costruito la sua attuale attività attorno all'agricoltura industriale tradizionale, che è ancora un'attività molto redditizia in grado di sostenere l'attuale budget destinato alla ricerca e sviluppo.
Tuttavia, guardiamo anche al futuro dell'agricoltura, di cui abbiamo parlato in questo articolo. In particolare, Corteva ha lavorato su:
- Editing genico delle colture esistenti, comprese utilizzando la tecnologia CRISPR.
- Un polo di innovazione per le startup agro-tech, Catalizzatore Corteva. "Una piattaforma di apprendimento automatico sta supportando gli sforzi per delineare il panorama del settore e identificare le tecnologie rilevanti per le priorità di ricerca di Corteva. "
- Biostimolanti, biocontrollo e altri prodotti di origine naturale come i feromoni degli insetti con prestazioni comprovate e prevedibili.
- Batteri che fissano l'azoto (BlueN™ o Utrisha™ N) per creare un fertilizzante extra privo di sostanze chimiche.
- Cereali biofortificati con vitamina A per migliorare la nutrizione nei paesi poveri.
- Robot ambulanti per colture a filari.
- Esperimenti con l'implementazione dell'intelligenza artificiale nelle aziende agricole, dalla raccolta della frutta all'identificazione delle piante migliori per la selezione delle caratteristiche per la produzione di semi.
- Suite completa di soluzioni software, dai dati delle immagini del territorio ai software di gestione delle aziende agricole, fino al monitoraggio e alla vendita dei crediti di carbonio.
Corteva sta inoltre valutando attivamente la futura crescente domanda di biocarburanti verdi e proteine speciali, ciascuno con un mercato potenziale del valore di 10-30 miliardi di dollari entro il 2035.
Fonte: Corteva
Quindi, nel complesso, sebbene Corteva sia un colosso dei “vecchi” metodi di agricoltura industriale, è anche chiaramente consapevole dei cambiamenti nel settore e si sta posizionando per diventare un’azienda altrettanto grande e di successo, adattata alle pratiche agricole in rapida evoluzione.
