Innovazione e agricoltura di precisione al servizio della qualità e della sostenibilità ambientale, economica e sociale.

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Il progetto è stato sviluppato nell’ambito della misura 124 del PSR Umbria 2007/2012 e prevede la realizzazione di un prototipo di atomizzatore per i trattamenti fitosanitari in vigneto con sistema di recupero e livellamento variabile gestito elettronicamente tramite localizzazione gps e sistema di sensori, adatto alla viticoltura di collina. L’innovazione prevede la realizzazione di sistema di prelievo, miscelazione, iniezione di prodotti fitoterapici gestito elettronicamente a rateo variabile, dipendente dalla densità, vigore vegetativo e condizioni micro-climatiche in cui si trova la coltura.

MISURA 124COOPERAZIONE PER LO SVILUPPO

DI NUOVI PRODOTTI, PROCESSI E TECNOLOGIENEI SETTORI AGRICOLO, ALIMENTARE E FORESTALE

PARTNER DEL PROGETTOARNALDO CAPRAI Società Agricola s.r.l.Sede Legale: Loc. Torre di Montefalco - Montefalco (PG).Ruolo nel progetto: Capofila del progetto. L’azienda attraverso le sue risorse umane e finanziarie ha curato, in collaborazione con gli altri partner l’ideazione, lo sviluppo e il collaudo del prototipo di macchina irroratrice, nonché di tutte le prove sperimentali in campo. Inoltre si è occupata direttamente dell’organizzazione delle attività divulgative ed informative in collaborazione con altri partner.

Presentazione: La Arnaldo Caprai è azienda leader nella produzione di Sagrantino di Montefalco. La vocazione produttiva è prettamente vitivinicola con una forte propensione all’innovazione ed alla sostenibilità delle produzioni e la salvaguardia dell’ambiente. Sito: www.arnaldocaprai.it

ALL VINEYARD s.r.l.Sede Legale: Via Salvolini, 43 - Faenza (RA)Ruolo nel progetto: Azienda costruttrice del prototipo di atomizzatore.

Presentazione: All Vineyard s.r.l. è un’azienda costruttrice di macchine agricole per l’olivicoltura e la viticoltura, in grado di seguire tutte le diverse fasi dall’impianto alla manutenzione di queste colture, fornendo anche tecnici agronomi specializzati.Sito: www.allvineyard.it

AGRI ART SRLSede Legale: Via Pischiello - Passignano sul Trasimeno (PG).Ruolo nel progetto: L’azienda attraverso le sue risorse umane e finanziarie ha partecipato alla ideazione, sviluppo e collaudo del prototipo di macchina irroratrice implementando i sistemi di automazione e controllo delle periferiche, dei sensori di rilevamento, e di tutta la parte elettronica ed informatica del prototipo.

Presentazione: L’esperienza acquisita nella fornitura di soluzioni tecnologiche per la precision farming consente oggi all'azienda di proporzi come riferimento per il mercato nazionale. Le offerte tecnologiche e le soluzioni tecniche sono proposte anche attraverso la concretizzazione di partnership strategiche, come quella stretta con Trimble per la fornitura dei sistemi per la guida dei mezzi agricoli, che ci consente di utilizzare in anteprima le migliori tecnologie GPS disponibili.Sito: www.artagri.it/artagri

PARTNER DEL PROGETTO

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI MILANODipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali, Produzione, Territorio, AgroenergiaSede Legale: Via Festa del perdono,7 Milano.Ruolo nel progetto: Partner scientifico. Ha supervisionato da un punto di vista scientifico le attività sperimentali in campo e l’impatto di queste sul vigneto. Inoltre ha garantito una continua assistenza e consulenza agli altri partner, riguardo le scelte tecniche da attuare per l’implementazione ed adeguamento del prototipo.

Presentazione: Il dipartimento sviluppa le sue attivitá nell’ottica di un avanzamento, tramite la ricerca scientifica, delle conoscenze inerenti i sistemi agricoli, forestali, zootecnici, ambientali ed energetici basato su un approccio multidisciplinare volto alla promozione di una gestione efficace ed efficiente di sistemi agricoli complessi. Gli approcci tecnologici prevedono l’uso di metodologie tradizionali (biologiche, chimiche, fisiche, informatiche ed ingegneristiche) integrate con approcci innovativi “-omici” e sistemico-informatici per lo sviluppo di modelli gestionali e predittivi. Coerentemente, la missione didattica del DISAA é orientata alla formazione di figure professionali qualificate per entrare con successo nel mondo del lavoro e della ricerca. L'offerta formativa comprende tematiche correlate alla produttivitá agraria (alimentare e non) con particolare riferimento ad approcci innovativi che riguardano, anche l’uso di strumenti biotecnologici e le energie rinnovabili, in un contesto generale di rispetto della sostenibilitá ambientale delle produzioni agricole.Sito: www.disaa.unimi.it/ecm/home/organizzazione

3A PTA Parco Tecnologico Agroalimentare dell’UmbriaSede Legale: Loc. Pantalla - Todi (PG).Ruolo nel progetto: Partner obbligatorio. Affiancamento al capofila per attività di divulgazione dei risultati e diffusione dell’innovazione.

Presentazione: Nato nel 1989, per iniziativa dell’amministrazione regionale nell’ambito del Programma Integrato Mediterraneo dell’Unione Europea, il 3A Parco Tecnologico Agroalimentare dell’Umbria (3A-PTA), è attualmente società in house della Regione Umbria. Rappresenta uno stru-mento fondamentale per la ricerca e la sperimentazione di tecniche innovative all’interno del sistema agroindustriale ed un riferimento per lo sviluppo e disseminazione di nuovi processi e tecnologie nel settore primario e di trasformazione ad esso collegato.Attraverso l’Area Innovazione e Ricerca, 3A-PTA esercita un’azione di informazione e sensibilizzazione sui temi della ricerca e dell’innovazione, al fine di stimolare le imprese in progetti qualificati che consentano di accedere a finanziamenti regionali, nazionali e comunitari. Sito: www.parco3a.org

La lotta fitopatologica in vigneto è certamente una delle pratiche colturali maggiormente onerose nel bilancio aziendale. Mediamente nel territorio umbro si interviene dalle 12 alle 14 volte per avere garanzia di produzioni di qualità, con un costo ad intervento che può variare tra i 30 e i 60 €/ha. Questa voce di spesa può essere ridotta soltanto adottando strategie di intervento mirate, tempestive e specifiche per le diverse esigenze che si possono determinare all’interno del vigneto.In questa logica ha preso avvio il progetto “Innovazione ed agricoltura di precisione al servizio della qualità e della sostenibilità ambientale, economica e sociale” volto all’introduzione di tecnologie innovative applicate alla gestione dei trattamenti fitosanitari in viticoltura. L’obiettivo è quello di migliorare le performance ambientali delle produzioni,

IL PROGETTO

ridurre i rischi per gli operatori, ed allo stesso tempo ottimizzare i risultati economici dell’impresa.L’attività ha riguardato lo studio e l’applicazione di specifici sistemi automatici di controllo e monitoraggio dei dispositivi di distribuzione degli agrofarmaci. La sperimantazione ha previsto l’impiego di sistemi innovativi di livellamento ed adeguamento della distanza dei distributori, rispetto alla parete vegetale, in funzione di parametri fenologici, quali la densità fogliare. Inoltre sono stati opportunamente implementati sistemi di controllo della distribuzione di prodotto che permettono di definire le ottimali impostazioni di trattamento, anche in condizioni pedoclimatiche avverse.

Il progetto ha previsto tre distinte fasi:

1. Studio di un sistema di adattamento della macchina a condizioni di collina caratterizzate da pendenze longitudinali e trasversali e creazione di un telaio autolivellante gestito da un sistema elettronico a basso ingombro e ridotto peso complessivo.

2. Implementazione di un sistema di distribuzione a rateo variabile di agrofarmaci ad alta concentrazione, in relazione a mappe di prescrizione.

3. Realizzazione di software integrato per il controllo dei parametri di distribuzione e per il monitoraggio in continuo della corretta erogazione della miscela fitoiatrica sulla parete vegetativa.

IL PROGETTO

1. Progettazione, realizzazione e collaudo del prototipoLa prima fase di lavoro ha previsto la progettazione, la realizzazione e il collaudo di una macchina a recupero di prodotto con sistemi di distribuzione tangenziali e scavallanti rispetto alla spalliera. Il prototipo è stato progettato e assemblato dal partner All Vineyard in stretta collaborazione con il Capofila. Le caratteristiche peculiari dell’innovazione possono esprimersi nella sintesi:

• Sistema autolivellante di bilanciamento su terreni declivi;• Timone di sterzo a trasmissione di potenza integrata e perno snodo sdoppiato;• Geometria-pesi compatti per il trattamento del bifilare

Corollario delle caratteristiche peculiari, nonché conseguenza di una progettazione mirata al soddisfacimento completo delle esigenze aziendali, sono:

• Botte prodotto e lavaggio in Inox;• Sistema di sterzatura al timone elevata;• Raggio minimo di svolta molto contenuto (circa 5,5 – 6,0 m);• Ridotta manutenzione e visibilità dei livelli;• Adattabilità a diverse tipologie di trattrice.

La macchina è autolivellante e fornita di particolari serbatoi per gli agrofarmaci e per l’acqua di dilui-zione oltre che un serbatoio per il recupero del prodotto; inoltre è predisposta per il posizionamento e l’installazione della componentistica elettronica sviluppata dal partner Agri Art. Questa attività ha previsto la progettazione, realizzazione e collaudo di sistemi per la regolazione au-tomatica della distanza dei distributori, dei pannelli di recupero nonché della centratura dell’intera macchina sul filare, tramite sensori.

ATTIVITÁ SPERIMENTALE

2. Implementazione del software/hardware per la raccolta di dati in continuo e del sistema automatico e computerizzato per la variazione e modulazione del dosaggioLa seconda fase di lavoro ha previsto l’implementazione del sistema software-algoritmo per la raccol-ta di dati in continuo, tramite analisi ad infrarosso dei principali elementi quali: sanità della pianta, presenza di patologie, fase di sviluppo (a seguito di interpolazione di dati di vigore) densità fogliare, dati microclimatici (temperatura, umidità, bagnatura fogliare). Il tutto è stato rilevato attraverso l’uti-lizzo di appositi sensori ad ultrasuoni e NDVI, posizionati sulla macchina. L’insieme dei dati correttamente rielaborati fornisce indicazioni rispetto alla possibile maggiore o minore pressione fitopatologica. Lo studio e l’elaborazione di questi dati è fornito dal partner Agri Art, i dati microclimatici sono forniti dal partner Università. Il prototipo è dotato di apposita strumentazione per poter effettuare il trattamento automaticamente e direttamente andando ad agire sulle pompe e/o sui singoli ugelli di distribuzione, nonché modi-ficando la concentrazione del prodotto. Tale sistema è basato su uno schema logico che prevede tre input di informazioni, un’analisi back office effettuata dall’ufficio tecnico e un output relativo all’otti-male miscela di fitofarmaci.

L’attività di back office è stata svolta dal Capofila in collaborazione con l’Università ed esperti in pa-tologia viticola che hanno fornito strumenti di assistenza decisionale per modellizzare lo sviluppo fitopatologico in vigneto. La tipologia e la quantità dei prodotti che vanno a comporre la miscela fitoiatrica sono individuati sulla base delle condizioni agro-meteorologiche rilevate nonché sui dati previsionali di sviluppo della malattia nel breve periodo.

3. Implementazione del software/hardware per la verifica della corretta copertura fogliareLa terza fase di lavoro ha previsto l’implementazione del software per la verifica della corretta copertura fogliare a se-guito della distribuzione del prodotto. Per l’espletamento di tale azione sono stati installati particolari sensori in grado di monitorare la corretta fuoriuscita della miscela fitoiatrica da tutti gli ugelli del prototipo in relazione alle impostazioni fornite dall’operatore. I dati vengono gestiti dal software ap-positamente realizzato.

PRESSIONEFISIOPATOLOGICA

ANALISI MAPPEDI VIGORE

SCELTA DELLA MISCELA CONCENTRATA

VALUTAZIONE(BACK OFFICE)

CONDIZIONIMICROCLIMATICHE

RISULTATI

Dalla stagione 2013 è stato introdotto presso l’azienda del Capofila il prototipo di atomizzatore a recupero di prodotto per zone collinari la cui attività è stata confrontata con le macchine irroratrici tradizionali. In particolare, lo studio delle capacità operative ha portato all’elaborazione dei dati di distribuzione delle annate 2013 e 2014, valutando sia il quantitativo di acqua irrorata dagli atomiz-zatori, sia il quantitativo medio di fitofarmaci distribuito ad ettaro trattato ad ogni passaggio delle macchine operatrici.

Ettari trattati con gli atomizzatori tradizionali e con il prototipo a recupero di prodotto.

tradizionale39 ha41 ha

20132014

Prototipo a recupero di prodotto65 ha63 ha

Atomizzatori tradizionali, basso volume

Atomizzatori innovativi, recupero prodotto

20142013

6

5

4

3

2

1

0

prod

otto

kg/

ha 4.85.6

2.8

1.8

Il basso consumo di acqua ad ettaro ha permesso di aumentare notevolmente il numero di ettari la-vorati con un singolo carico di prodotto dell’atomizzatore velocizzando notevolmente l’operatività del processo. L’analisi dei consumi ha evidenziato il forte risparmio di prodotti fitosanitari conseguente all’utilizzo dell’atomizzatore a recupero.

Nella tabella che segue è riportata la sintesi del consumo medio di prodotto fitosanitario impegnato dai due tipi di atomizzatore (tradizionale e prototipo) per ettaro trattato e per trattamento.

L’introduzione del prototipo ha indubbiamente portato notevoli benefici sia in merito all’impatto ambientale dell’operazione che in relazione al risparmio economico derivante dal minor consumo di prodotti fitosanitari.

Nella tabella che segue viene riportato il costo medio dei prodotti fitosanitari utilizzati nei due anni della sperimentazione del prototipo di atomizzatore a recupero di prodotto in confronto ad una anna-ta (2008) in cui sono stati usati solo atomizzatori tradizionali.

Chilogrammi di prodotto fitosanitario medio distribuito ad ogni passaggio su ettaro di superficie trattata dagli atomizzatori tradizionali e dal prototipo a recupero di prodotto

RISULTATI

Costo medio ad ettaro dei prodotti fitosanitari utilizzati per trattare l’intera superficie aziendale

2008 (solo atomizzatori tradizionali)20132014

31 €/ha18 €/ha17 €/ha

PROSPETTIVE FUTURE

La realizzazione del prototipo di atomizzatore a recupero di prodotto per zone collinari ha traguar-dato i tre temi della sostenibilità del processo di produzione: ambientale, economica e sociale. La sostenibilità ambientale si evidenzia con il raggiungimento di una importante e drastica riduzione dei quantitativi di agrofarmaci impiegati. Per quanto concerne la sostenibilità economica è impor-tante sottolineare come la voce di costo per la lotta fitopatologica sia tra quelle a maggior peso nella gestione viticola. Con lo sviluppo di questo progetto si è raggiunto un risparmio medio del 50% ricavato direttamente sul costo di acquisto degli agrofarmaci. È quasi superfluo poi quantificare il risparmio di costi che si realizza da una maggiore tutela dell’ambiente, difficilmente stimabile nel breve periodo, ma che sarà certamente enorme nell’arco degli anni. L’utilizzo della macchina a recu-pero durante le prime fasi di sviluppo vegetativo porta a risparmi che arrivano fino al 85%. Anche per questo motivo si arriva a risparmi così marcati durante l’intera stagione operativa. La sanità e salubrità in cui si trova ad operare la persona è ciò che può essere definita sostenibilità sociale. L’operatore non solo riduce il rischio di contatto con le miscele che vengono normalmente disperse nell’ambiente

PROSPETTIVE FUTURE

dai tradizionali atomizzatori, ma si trova ad operare in condizioni di lavoro migliori e più efficienti. L’atomizzatore a recupero ha l’enorme vantaggio di ridurre drasticamente l’inquinamento, sia perché la quantità di prodotto che si disperde nell’aria è minimo, sia perché si utilizza il prodotto che effet-tivamente serve rispetto allo sviluppo della vegetazione presente; in questo modo diventa tra l’altro assolutamente superfluo adattare i dosaggi e i volumi di acqua al variare della vegetazione trattata. Questo è di particolare importanza anche perché è noto che i maggiori punti di inquinamento in ambito agricolo sono il più delle volte dati da incapacità ed imperizia dell’operatore di andare a ta-rare e calibrare le macchine secondo le effettive necessità; disporre pertanto di una macchina che recupera autonomamente il prodotto in eccesso oltre che essere di grande risparmio e tutela per l’ambiente, elimina questa incombenza all’operatore che si trova ad operare correttamente a pre-scindere dalle proprie scelte. Inoltre la macchina a recupero ha capacità di lavoro estremamente alte, potendo arrivare a trattare decine di ettari di vigneto senza doversi fermare per ricaricare i prodotti. L’innovazione proposta ha un importante potenziale di sviluppo in tutte le aree di viticoltura di collina che non sono gestibili con le attrezzature già presenti in commercio adatte a lavorazioni di

pianura. La riduzione della deriva nell’ambiente e gli effetti di miglioramento sulla distribuzione degli agrofarmaci in vigneto hanno portato allo sviluppo di un ulteriore prototipo tuttora in fase di realizzazione. L’interesse verso l’innovazione ha coinvolto diverse aziende costruttrici di mac-chine operatrici per vigneto che stanno ipotizzando un possibile uso commerciale dell’attrezzatu-ra. L’interesse è particolarmente rivolto alla capacità di applicare correttamente diversi sistemi e tecnologie su una medesima macchina che attualmente non è disponibile in commercio ma che in un imminente futuro diventerà indispensabile per la tutela dell’ambiente e dell’uomo. La diffusione su larga scala di queste tecnologie permetterà di abbattere radicalmente il con-sumo di fitofarmaci e la loro dispersione nell’ambiente ottimizzando i piani di difesa in vi-ticoltura. La precisione che sono in grado di raggiungere nella distribuzione degli agro-farmaci sulle foglie permetterà inoltre di calibrare in modo più preciso le tempistiche di intervento e le molecole da utilizzare riducendo ulteriormente inutili dispersione nell’ambiente di prodotti, non strettamente necessari alla difesa della coltura. La gestione dell’intera filiera dei trattamenti fitosanitari tramite attrezzature di pre-miscelazione e vasche di raccolta delle acque reflue di lavaggio garantisce una riduzione delle ore di lavoro e un miglioramento della quali-tà delle operazioni con importanti riflessi sulla sicurezza degli operatori e la tutela dell’ambiente.

Per saperne di più sui nostri progetti visita il sito:www.confagricolturaumbria.it/cratia

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