Micropropagazione: macchine, robot e applicazioni reali

Le nuove frontiere tecnologiche si stanno affermando non solo in pieno campo ma anche in spazi che lavorano "in piccolo". Stiamo parlando dei laboratori di micropropagazione, che devono rispondere alle esigenze del mercato.

 

"Oggi il problema della micropropagazione (come anche in altri settori) è la competizione che arriva da Paesi che hanno un costo della manodopera molto basso. Come, ad esempio, la Turchia e la Grecia. - spiega Maurizio Lambardi, ricercatore del Cnr ed esperto di micropropagazione - Bisogna, perciò, puntare a ridurre i costi di produzione se si vuole rimanere sul mercato. E questo è uno dei principali obiettivi dei laboratori specializzati, oltre ad aumentare la qualità e l'offerta di specie prodotte".

 

Per affrontare queste problematiche si stanno introducendo, laddove è possibile, automazione e robotica per agevolare e migliorare la produzione. E alcuni laboratori specializzati in Italia hanno già provveduto ad investire su tali macchine.

 

AgroNotizie^®, in collaborazione con la Società di Ortoflorofrutticoltura Italiana, propone una panoramica tecnica per chiarire le differenze tra automazione e robotizzazione, e per analizzare gli sviluppi futuri di queste tecnologie nel settore della micropropagazione.

 

A completare il quadro, la testimonianza dell'azienda Battistini Vivai (Fc), che racconta in modo concreto in quali fasi del processo produttivo ha introdotto le macchine, come le ha adattate alle proprie esigenze e quali vantaggi e criticità sono emersi durante l'integrazione in laboratorio.

 

La Società di Ortoflorofrutticoltura Italiana si adopera per sviluppare la cooperazione scientifica e tecnica tra il mondo della ricerca, gli imprenditori ed i professionisti del settore ortoflorofrutticolo interessando con le sue azioni ed attività un ampio settore dell'agricoltura che include le colture arboree da frutto e da legno, le piante ortive, le colture floricole, le piante ornamentali, il vivaismo, i tappeti erbosi, la gestione del paesaggio e la tutela degli spazi a verde, con il fine ultimo di favorirne il progresso e la diffusione.

 

Robot o automazione? Tecnologie a confronto

Automatizzazione e robotizzazione spesso vengono confuse, ma non sono sinonime.

 

Con automazione ci si riferisce a tecnologie che affiancano un operatore nel suo lavoro. Quindi l'operatore rimane il perno centrale della produzione ma la qualità lavorativa viene migliorata dalla macchina.

 

Con robotizzazione invece ci si riferisce ad una macchina che svolge tutto il lavoro, dall'inizio alla fine, senza la presenza costante dell'operatore. In questo caso l'operatore controlla la macchina in maniera saltuaria.

 

I laboratori specializzati usano prototipi già esistenti ma ottimizzati, ovvero macchine modificate in base alle esigenze aziendali e al tipo di fase in cui inserirle.

 

"Attualmente nella micropropagazione delle frutticole si lavora sugli aspetti che riguardano l'automazione. Questo perché è un sistema che si può applicare molto bene sulle fasi che precedono e seguono la moltiplicazione delle piantine per rendere più efficiente il lavoro. - continua Lambardi - Per la fase di moltiplicazione, che è il cuore centrale della micropropagazione, servirebbero dei veri e propri robot che svolgono tutta la procedura".

 

Rispetto all'automazione, la scelta di utilizzare o meno i robot è legata alle caratteristiche della specie: non sono infatti tutte uguali e gli espianti di conseguenza variano. Per esempio, la robotica è molto efficace nel preparare gli espianti di orchidee.

 

"Le nostre specie frutticole hanno un sistema di moltiplicazione a grappolo, cioè un espianto formato da molti germogli. In questo caso è più complicato educare un software che sappia riconoscere bene dove e come tagliare l'espianto in modo ottimale, come sa fare un operatore esperto" conclude Lambardi.

 

Macchine in azione: il caso di Battistini Vivai

Un esempio concreto è quello di Battistini Vivai, che ha inaugurato di recente un nuovo laboratorio, denominato VitroLeaf, con esigenze strutturali ben precise.

 

"La struttura precedente era molto vecchia e ormai inadeguata sia per spazi che per capacità produttiva. - spiega Giuliano Dradi, direttore generale dell'azienda - Il nuovo laboratorio ci ha permesso di modernizzare l'impianto guardando al futuro, anche sul fronte tecnologico".

 

L'introduzione di automazione e robotica nasce infatti da una duplice esigenza: da un lato, migliorare l'efficienza del processo, dall'altro far fronte alla sempre maggiore difficoltà nel reperire manodopera specializzata.

 

Le due tecnologie operano in diverse fasi del processo e con ruoli distinti.

 

Una parte delle macchine non interviene direttamente sulle piante, ma serve a gestire fasi preparatorie e logistiche. Le operazioni più delicate, quelle che riguardano la gestione diretta del materiale vegetale, sono invece affidate a robot.

 

"Ogni varietà ha le proprie caratteristiche. Alcune possono essere lavorate con le macchine, altre no. A volte dobbiamo preparare le piante appositamente per la macchina".

 

Un esempio di pianta che al momento non può essere lavorata con le macchine è il mirtillo: "Nel caso dei mirtilli, le piantine sono molto piccole e delicate. Il braccio robotico per il trasferimento delle plantule in alveolo avrebbe bisogno di pinze estremamente sottili, che al momento non siamo ancora riusciti a mettere a punto" conclude Dradi.

 

Contenitori e camera di crescita: l'automazione in vitro

Come scritto in precedenza l'automazione trova applicazione nelle fasi che precedono il contatto diretto con il materiale vegetale. Una di queste fasi riguarda la preparazione dei contenitori, che devono essere lavati, sterilizzati e riempiti con un substrato apposito.

 

Nel laboratorio VitroLeaf l'azienda è in grado di gestire questa sequenza in maniera rapida, precisa e ripetibile.

 

"Per il processo produttivo necessitiamo di produrre giornalmente migliaia di vasetti con il substrato di crescita per le piante. - spiega Massimiliano Meneghini, direttore di VitroLeaf - La macchina che usiamo in laboratorio attualmente ha un accumulo di 800 vasi e 800 tappi, sia da lavare, quindi in via di riciclo, sia già puliti; quindi, pronti per essere riempiti dalla macchina stessa".

 

Complessivamente il macchinario prepara e sterilizza almeno 2.000 vasi al giorno, e provvede a distribuire l'aliquota corretta di substrato di crescita all'interno del contenitore.

 

In questo modo non c'è spreco di materiale e tutte le piante hanno la stessa quantità di substrato. Inoltre, si consente il riciclo continuo dei contenitori. "Questo permette un abbattimento dei costi, perché non dobbiamo tutte le volte prendere dei vasetti nuovi. Li sterilizziamo e li riutilizziamo ogni volta" afferma Meneghini.

 

Una volta preparati i contenitori, vengono inseriti manualmente gli espianti da coltivare, un'operazione questa che al momento viene ancora svolta da operatori specializzati.

 

Dopodiché si passa alla fase di crescita, che in questo caso avviene all'interno di una camera di vegetazione completamente automatizzata, visibile nel video qui sotto. L'aspetto innovativo è legato al fatto che non è previsto l'ingresso di personale all'interno dell'ambiente, condizione che permette di mantenere uno standard di sterilità molto più elevato. L'assenza di operatori poi consente di sfruttare in altezza tutto il volume disponibile.

L'automazione e la robotizzazione in micropropagazione

 

Si ottengono così due vantaggi importanti: una maggiore sterilità e un'ottimizzazione dello spazio a disposizione. L'insieme di questi due fattori di fatto aumenta l'efficienza della struttura.

 

A questi benefici si affianca un elevato controllo microclimatico, come spiega Meneghini: "Possiamo creare delle aree con temperatura più alta o più bassa, e far crescere determinate varietà impostando con precisione le condizioni climatiche interne".

 

Al momento Meneghini non ha riscontrano differenze nei tempi di crescita, rispetto alle camere di vegetazione tradizionali. Tuttavia, la possibilità di calibrare i parametri ambientali apre la strada a sperimentazioni varietali mirate.

 

"Sono state fatte delle prove con temperature più alte di un paio di gradi su olivo, actinidia e nocciolo. L'obiettivo è quello di approfondire meglio il procedimento affinché il risultato sia veramente promettente".

 

Dal vitro alla torba: il ruolo dei robot

Una volta che gli espianti si sono moltiplicati e hanno sviluppato le radici, devono essere trasferiti dal contenitore del vitro ad un contenitore alveolare. Inizia così la prima parte di acclimatamento (ex vitro) prima del trapianto definitivo.

 

Di fatto, in questa fase le piantine passano da un substrato sterile ad un substrato più solido composto da torba. Un'operazione molto delicata e che richiede un elevato numero di manodopera.

 

Battistini Vivai ha deciso perciò di implementare questa fase con due bracci robotici dotati di una pinza progettata per afferrare la piantina senza danneggiarla. Una volta prelevata la pianta, il robot compie un movimento preciso in direzione dell'alveolo, nel quale inserisce il germoglio nel substrato di torba con pressione controllata, per garantire un buon contatto radicale e favorire l'attecchimento.

 

"Questi bracci robotici posizionati in questo settore permettono di raddoppiare la velocità con la quale riusciamo a trapiantare le piante nei vassoi alveolari. Il processo di micropropagazione è influenzato soprattutto dalla manodopera e dai costi energetici. - continua Meneghini - Raddoppiare la velocità di piantumazione significa dimezzare l'apporto manuale, in alcune fasi si riesce a ridurre i costi anche del 50%".

 

Dietro l'automazione: benefici, sfide e investimenti

Questa tipologia di sistema produttivo offre un'elevata scalabilità, permettendo di rispondere con maggiore flessibilità a una domanda crescente, mantenendo al contempo standard qualitativi elevati e ripetibili.

 

Nel caso del laboratorio VitroLeaf, la produzione attuale si attesta intorno ai 12 milioni di piante l'anno, grazie anche al supporto di una struttura esterna. Tuttavia, con la piena integrazione delle tecnologie e l'ottimizzazione dei processi, il potenziale produttivo del nuovo impianto potrebbe arrivare fino a 20 milioni di piante l'anno.

 

Queste macchine essendo molto sofisticate, sia per la componentistica hardware che per la parte software, necessitano di personale altamente qualificato, sia per la manutenzione ordinaria che straordinaria.

 

E non solo, perché le sfide si pongono anche per i fornitori. Come dice Meneghini: "Applicare questa innovativa metodologia a un settore completamente differente è una sfida anche per chi ha costruito questo tipo di macchine. I fornitori, infatti, hanno dovuto adattare sistemi nati per altre tipologie di lavoro, confrontandosi con esigenze operative nuove e specifiche per il vivaismo".

 

Si può quindi affermare che i laboratori specializzati di micropropagazione stanno aprendo nuovi scenari e orizzonti dal punto di vista commerciale.

 

E infine, a quanto ammonta l'investimento totale?

"Per l'intera struttura del laboratorio dal punto di vista economico siamo nell'ordine di diversi milioni di euro. Le macchine hanno contribuito almeno al 50% della spesa" conclude Meneghini.

 

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