Coltivazione fuori suolo in contesti ostili: Progettazione e Sostenibilità di un sistema Idroponico

In contexts where agricultural resources are limited and soil does not provide favorable conditions for cultivation, above-ground technologies are an innovative and sustainable solution. This experimental thesis explores the design and testing of a hydroponic NFT (Nutrient Film Technique) system in a girls' shelter in Benin, with the aim of improving food self-sufficiency and providing a replicable model for other similar settings. The project thus stems from the need to overcome difficulties related to water scarcity, soil quality, nutritional needs of the girls housed in the center, and adverse climatic conditions, by developing a structure that uses renewable energy, such as solar panels, and water recirculation systems to optimize the use of resources. After a preliminary phase of studying scientific literature and prototyping in Italy, the system was implemented on-site, building it from scratch using locally available materials. The construction and start-up of the system in Benin took about 10 intensive working days, in which I personally took part. Subsequently, key parameters were monitored to assess the efficiency of the hydroponic system over time. The experimental results highlighted the potential of hydroponics in hostile environments, but also the many challenges faced: from adapting to local seasons to managing technical emergencies, such as flooding of the water reservoir and an electrical short circuit. In addition, geographic distance and language barriers were additional obstacles in the day-to-day management of the plant and coordination with the local operator. The experimental analysis made it possible to evaluate the applicability of the system with respect to the set objectives by comparing the data collected in the different crop cycles, and despite the difficulties, the data demonstrate the feasibility of the system with respect to water consumption; with respect to effectiveness, however, the technique needs further study and adaptation. In addition to the production and technical aspects, the project has had a significant impact on the local community by providing educational and training opportunities. The teaching of hydroponic practices to the girls and staff at the center has allowed them to start a path of growth, aiming not only at food self-sufficiency, but also at the transmission of skills that could foster the emergence of new sustainable agricultural initiatives in the future. This thesis not only presents a case study, but also proposes a broader reflection on the potential of above-ground cultivation in contexts of crisis and sustainable development. The experience gained and the critical issues addressed pave the way for future improvements, with the goal of refining the system, increasing its scalability and encouraging the spread of hydroponic solutions to other similar contexts.

Nei contesti in cui le risorse agricole sono limitate e il suolo non offre condizioni favorevoli alla coltivazione, le tecnologie fuori suolo rappresentano una soluzione innovativa e sostenibile. Questa tesi sperimentale esplora la progettazione e la sperimentazione di un sistema idroponico NFT (Nutrient Film Technique) in un centro di accoglienza per bambine in Benin, con l’obiettivo di migliorare l’autosufficienza alimentare e fornire un modello replicabile per altre realtà simili. Il progetto nasce quindi dall’esigenza di superare le difficoltà legate alla scarsità d’acqua, alla qualità del suolo, alle necessità nutrizionali delle bambine ospitate nel centro e alle condizioni climatiche avverse, sviluppando una struttura che sfrutta energie rinnovabili, quali pannelli solari, e sistemi di ricircolo dell’acqua per ottimizzare l’uso delle risorse. Dopo una prima fase preliminare di studio della letteratura scientifica e di prototipazione in Italia, il sistema è stato implementato in loco, costruendolo da zero utilizzando materiali disponibili sul territorio. La costruzione e l’avviamento del sistema in Benin ha richiesto circa 10 gironi lavorativi intensi, a cui ho preso parte personalmente. Successivamente, sono stati monitorati i principali parametri per valutare l’efficienza del sistema idroponico nel tempo. I risultati sperimentali hanno evidenziato le potenzialità dell’idroponica in ambienti ostili, ma anche le numerose sfide affrontate: dall’adattamento alle stagioni locali, alla gestione di emergenze tecniche, come l’inondazione del serbatoio idrico e un corto circuito elettrico. Inoltre, la distanza geografica e le barriere linguistiche hanno rappresentato un ulteriore ostacolo nella gestione quotidiana dell’impianto e nel coordinamento con l’operatore locale. L’analisi sperimentale ha permesso di valutare l’applicabilità del sistema rispetto agli obiettivi prefissati, confrontando i dati raccolti nei diversi cicli colturali e nonostante le difficoltà, i dati dimostrano la fattibilità del sistema relativamente al consumo idrico; per quanto riguarda l'efficacia, invece, la tecnica necessita di ulteriori approfondimenti e adattamenti. Oltre agli aspetti produttivi e tecnici, il progetto ha avuto un impatto significativo sulla comunità locale, offrendo opportunità educative e formative. L’insegnamento delle pratiche idroponiche alle bambine e al personale del centro ha permesso di avviare un percorso di crescita, puntando non solo all’autosufficienza alimentare, ma anche alla trasmissione di competenze che potrebbero favorire la nascita di nuove iniziative agricole sostenibili in futuro. Questa tesi non si limita a presentare un caso di studio, ma propone una riflessione più ampia sulle potenzialità della coltivazione fuori suolo in contesti di crisi e sviluppo sostenibile. L’esperienza acquisita e le criticità affrontate aprono la strada a futuri miglioramenti, con l’obiettivo di perfezionare il sistema, aumentarne la scalabilità e favorire la diffusione di soluzioni idroponiche in altri contesti simili.