IT201900012360A1 - Modulo di coltura e fattoria verticale comprendente una pluralità di moduli di coltura - Google Patents

Description

“Modulo di coltura e fattoria verticale comprendente una pluralità di moduli di coltura”

DESCRIZIONE

[0001] La presente invenzione riguarda un modulo di coltura, in particolare per un sistema di coltura verticale.

[0002] La coltura verticale è una tecnica di coltura su larga scala finalizzata a massimizzare le coltivazioni minimizzando l’occupazione del suolo.

[0003] La coltura verticale è attuata mediante strutture denominate fattorie verticali, realizzate all’interno di edifici (preferibilmente di grandi dimensioni e sviluppati in altezza, anche se limitata), all’interno dei quali vengono ricreate artificialmente le condizioni ambientali necessarie per lo sviluppo e la crescita di piante e ortaggi.

[0004] Le fattorie verticali note comprendono una pluralità di moduli di coltura, nei quali avviene la coltivazione di piante e ortaggi, impilati l’uno sull’altro in direzione verticale, al fine di massimizzare la densità produttiva per metro quadro.

[0005] Per eseguire la coltivazione delle piante, i moduli di coltura sono irrigati mediante un sistema di irrigazione che si dipana attraverso la fattoria verticale, in modo da connettere in maniera capillare tutti i moduli di coltura e fornire acqua e nutrienti alle piante.

[0006] Inoltre, nelle fattorie verticali note è previsto un sistema di illuminazione, centralizzato o meno, preferibilmente con LED a basso consumo energetico, atto a fornire alle piante dei moduli di coltura la luce necessaria per il processo di fotosintesi.

[0007] La coltura verticale effettuata mediante le fattorie verticali note presenta numerosi vantaggi rispetto alla coltura tradizionale, oltre alla suddetta maggiore densità produttiva per metro quadro.

[0008] Un ulteriore vantaggio della coltura verticale rispetto alla coltura tradizionale è dato da un maggiore risparmio di acqua e di fertilizzanti, oltre ad una maggiore velocità di crescita delle piante e ad un uso quasi assente di pesticidi ed erbicidi.

[0009] Tuttavia, le fattorie verticali note presentano tuttora diversi limiti ed inconvenienti.

[0010] Ad esempio, i sistemi di irrigazione utilizzati per irrigare, mediante acqua arricchita di nutrienti, i moduli di coltura tradizionali, sono costituiti da tubature e condotti di convogliamento complessi ed ingombranti, che occupano uno spazio altrimenti impiegabile per coltivare ulteriori piante.

[0011] Oltretutto, tali sistemi di irrigazione sono soggetti a perdite, che innalzano i consumi di acqua ed energia.

[0012] Anche i cablaggi dei sistemi di illuminazione impiegati per illuminare i moduli di coltura noti, sono complessi ed ingombranti, ed aumentano i costi di manutenzione della fattoria verticale.

[0013] Inoltre, nelle fattorie verticali note è necessario prevedere uno spazio da destinare ad impiantare strutture per consentire a degli operatori di raggiungere i vari piani della fattoria verticale, nei quali gli operatori eseguono operazioni di controllo e manutenzione. Queste strutture sottraggono ulteriore spazio altrimenti utilizzabile per la coltura di piante.

[0014] Lo scopo della presente invenzione è pertanto quello di mettere a disposizione un modulo di coltura ed una fattoria verticale comprendente una pluralità di detti moduli di coltura, aventi caratteristiche tali da ovviare ad almeno alcuni degli inconvenienti evidenziati nell’arte nota.

[0015] Uno scopo particolare dell’invenzione è quello di mettere a disposizione un modulo di coltura ed una fattoria verticale aventi una maggiore densità produttiva per metro quadro e metro cubico, ovvero la massimizzazione degli spazi in quanto ad area e volume.

[0016] Un ulteriore scopo particolare dell’invenzione è quello di mettere a disposizione un modulo di coltura ed una fattoria verticale che riducano l’impiego di manodopera.

[0017] Un ulteriore scopo particolare dell’invenzione è quello di mettere a disposizione un modulo di coltura ed una fattoria verticale aventi complessità, ingombri e costi di installazione, di gestione e di manutenzione ridotti.

[0018] Questi ed altri scopi vengono conseguiti mediante l’ideazione e la creazione di un modulo di coltura autosufficiente, ovvero un vero e proprio “microcosmo” indipendente. Naturalmente, solo con questa soluzione si può creare il sistema ideato. Il “microcosmo” autosufficiente “MODULO”, contiene tutte le risorse per far crescere le piante per alcuni giorni di indipendenza, in particolare almeno 10-15 giorni, movimentabile da automatismi e privo di criticità e costi, quali collegamenti vari.

[0019] Le rivendicazioni dipendenti riguardano forme di realizzazione preferite e vantaggiose.

[0020] Le caratteristiche e i vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione di alcune versioni realizzative preferite, fatte qui di seguito a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle figure allegate, in cui:

[0021] – la figura 1 è una vista schematica di un modulo di coltura, secondo una forma di realizzazione dell’invenzione;

[0022] - la figura 2 è una vista assonometrica di una fattoria verticale, secondo una forma di realizzazione dell’invenzione;

[0023] – la figura 3 è una vista assonometrica di una fattoria verticale, secondo un’ulteriore forma di realizzazione dell’invenzione

[0024] – la figura 4 è una vista schematica frontale di un modulo di coltura, secondo una forma di realizzazione dell’invenzione;

[0025] – la figura 5 è una vista laterale del modulo di coltura rappresentato in figura 4.

[0026] Con riferimento alle figure, un modulo di coltura, in particolare per un sistema di coltura verticale, è complessivamente indicato con il riferimento 1.

[0027] Il modulo di coltura 1 comprende almeno un piano di coltura 2, sul quale sono coltivate piante e ortaggi 3. Preferibilmente, il modulo di coltura 1 comprende vari piani di coltura 2.

[0028] Il modulo di coltura 1 comprende inoltre almeno un sensore 4, adatto a rilevare proprietà fisiche e/o chimiche dell’almeno un piano di coltura 2.

[0029] Preferibilmente, l’almeno un sensore 4 è gestito da collegamenti Wi-Fi o altri con hardware e software centrali.

[0030] Preferibilmente, la pluralità di sensori 4 è adatta a misurare il pH, l’umidità e la temperatura dell’almeno un piano di coltura 2, il livello liquidi, il funzionamento di pompe, la concentrazione di CO2 e altro.

[0031] Il modulo di coltura 1 comprende inoltre un’interfaccia di collegamento elettrico 5, adatta a ricevere potenza elettrica da una sorgente di alimentazione elettrica.

[0032] Il modulo di coltura 1 comprende inoltre una sorgente di illuminazione 6, alimentabile dalla potenza elettrica ricevuta dall’interfaccia di collegamento elettrico 5, e adatta ad illuminare le piante e gli ortaggi 3 del piano di coltura 2.

[0033] Secondo una forma di realizzazione, la sorgente di illuminazione 6 comprende LED specifici e a basso consumo energetico, disposti ad una distanza di circa 20-30 cm dal piano di coltura 2.

[0034] Inoltre, il modulo di coltura 1 comprende un sistema di immagazzinamento ed erogazione 17 adatto ad immagazzinare acqua e nutrienti, ed irrorare una miscela nutritiva di acqua e nutrienti nel piano di coltura 2.

[0035] Inoltre, il modulo di coltura 1 comprende un regolatore di pH 18 adatto ad immagazzinare un correttore di pH ed iniettare il correttore di pH nel modulo di coltura 1.

[0036] Inoltre, il modulo di coltura 1 comprende una pompa di ricircolo 13, adatta a ricircolare la miscela nutritiva.

[0037] Inoltre, il modulo di coltura 1 comprende un elaboratore di comando 14, configurato per elaborare i dati ricevuti dall’uno o più sensori 4, e comandare la sorgente di illuminazione 6, il sistema di immagazzinamento ed erogazione 17, il regolatore di pH 18 e la pompa di ricircolo 13, ed impostare la temperatura, l’umidità e il pH dell’almeno un piano di coltura 2.

[0038] Il modulo di coltura 1 così configurato è autosufficiente per almeno 10 giorni, in particolare da 10 a 15 giorni circa.

[0039] Ossia, il modulo di coltura 1 non richiede apporto di acqua, né di nutrienti, né di interventi da parte di un operatore né di lunghi e complicati, nonché critici collegamenti esterni, per almeno 10 giorni.

[0040] Inoltre, poiché il modulo di coltura 1 è privo di collegamenti esterni, ad eccezione del collegamento ad una sorgente di elettricità, il modulo di coltura 1 risulta meno ingombrante, e riduce la complessità e i costi di una sua installazione.

[0041] Inoltre, essendo il modulo di coltura 1 autosufficiente, i suoi costi di gestione e manutenzione sono ridotti.

[0042] Secondo una forma di realizzazione dell’invenzione, il modulo di coltura 1 comprende più di un piano di coltura 2, per la coltivazione di piante e ortaggi su diversi piani di coltura 2.

[0043] Secondo una forma di realizzazione vantaggiosa, il modulo di coltura 1 comprende 13 piani di coltura 2 in caso di coltivazione di germogli, 4 piani di coltura 2 in caso di coltivazione di basilico, 5 piani di coltura 2 per coltivazione di insalate e 6 piani di coltura in caso di “Leaf microgreen”.

[0044] Tale configurazione aumenta la densità produttiva e la versatilità del modulo di coltura 1.

[0045] Secondo una forma di realizzazione dell’invenzione, l’interfaccia di collegamento elettrico 5 comprende un’interfaccia di collegamento ad induzione elettromagnetica 15, adatta a ricevere potenza elettrica tramite induzione elettromagnetica.

[0046] Vantaggiosamente, ciò consente l’approvvigionamento di energia elettrica nel modulo di coltura 1 senza l’utilizzo di cablaggi e cavi elettrici ingombranti e complessi. Ovvero, ciò elimina un ulteriore complicazione del set up del modulo di coltura 1 e della fattoria verticale nel suo insieme, eliminando lunghi e critici collegamenti.

[0047] Secondo una forma di realizzazione alternativa, l’interfaccia di collegamento elettrico 5 può comprendere un’interfaccia di attacco di un connettore elettrico.

[0048] Secondo una forma di realizzazione, il regolatore di pH 18 è configurato per iniettare il correttore di pH direttamente nel sistema di immagazzinamento ed erogazione 17.

[0049] In alternativa, il regolatore di pH 18 è configurabile per iniettare il correttore di pH direttamente nei piani di coltura 2.

[0050] Preferibilmente, il correttore di pH è iniettato a gocce.

[0051] Secondo una forma di realizzazione, il modulo di coltura 1 è costruito mediante uno o più dei materiali selezionati dal seguente elenco: acciaio, alluminio, plastica.

[0052] Vantaggiosamente, il modulo di coltura 1 è adatto ad una produzione in serie.

[0053] Secondo una forma di realizzazione, il piano di coltura 2 comprende un substrato inerte 16, ed è configurato per eseguire una coltura idroponica.

[0054] Secondo una forma di realizzazione alternativa, il modulo di coltura 1 è configurato per eseguire una coltura aeroponica.

[0055] Secondo una forma di realizzazione, il modulo di coltura 1 ha dimensione 80 cm x 120 cm x 250 cm. In alternativa, le dimensioni del modulo di coltura 1 possono essere differenti, a seconda delle esigenze.

[0056] Secondo una forma di realizzazione, su di un piano inferiore del modulo di coltura 1 sono disposte due strutture (base e tetto), adatte ad aumentare la robustezza del modulo di coltura 1 e permettere di alzare il modulo ed essere trasferito dai “satelliti” facenti parte degli automatismi.

[0057] Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, una fattoria verticale 100 comprende una struttura a magazzino verticale, all’interno della quale è installata una pluralità di moduli di coltura 1 come precedentemente descritti.

[0058] Vantaggiosamente, una coltura verticale eseguita in una fattoria verticale 100 configurata come magazzino verticale, e con una pluralità di moduli di coltura 1 installati nella fattoria verticale 100, massimizza l’utilizzo di spazio a disposizione e lo spazio destinabile alla coltura della fattoria verticale 100 e permette di andare in altezza fino ad un massimo di circa 40 metri.

[0059] Difatti, poiché il modulo di coltura 1 è autosufficiente per almeno 10 giorni, è evitato l’intervento di operatori, o l’installazione di ingombranti e complessi condotti di convogliamento di acqua e nutrienti, pertanto è possibile installare i moduli coltura 1 all’interno di una fattoria verticale automatizzata 100 con transelevatori e satelliti, altrimenti impossibile.

[0060] Secondo una forma di realizzazione vantaggiosa, la fattoria verticale 100 è autoportante.

[0061] Ciò permette di estendere maggiormente in altezza la fattoria verticale 100.

[0062] Secondo una forma di realizzazione vantaggiosa, la fattoria verticale 100 è configurata per trasmettere potenza elettrica alla pluralità di moduli di coltura 1 tramite induzione elettromagnetica.

[0063] Ciò consente di semplificare e ridurre gli ingombri della fattoria verticale 100, in quanto è evitata l’installazione di cablature elettriche per trasferire la potenza elettrica alla pluralità di moduli di coltura 1.

[0064] Secondo una forma di realizzazione vantaggiosa, la fattoria verticale 100 comprende sistemi di movimentazione e rifornimento automatizzati (transelevatori e satelliti) 102, comandati da un elaboratore centrale, che effettuano il prelievo/deposito dei moduli di coltura 1 nella fattoria verticale 100, trasferendoli dalla fattoria verticale 100 ad un punto di manutenzione e rifornimento periodico della pluralità dei moduli di coltura 1.

[0065] Preferibilmente, la manutenzione ed il rifornimento periodico consistono nell’effettuare controlli di qualità ed il rifornimento del sistema di immagazzinamento ed erogazione 17 ed il rifornimento dell’erogatore di pH 18 della pluralità dei moduli di coltura 1.

[0066] La fattoria verticale 100 così configurata massimizza la produzione minimizzando gli spazi, elimina i problemi relativi al trasporto di acqua e nutrienti, e risulta completamente automatizzata, inoltre limita i consumi di condizionamento riducendo gli spazi “morti” fino ad 1/3 delle note fattorie verticali.

[0067] Ad esempio, la fattoria verticale 100 così configurata può arrivare a produrre, in 200 x 200 x 36 metri, >79.000 tonnellate di prodotti l’anno (in un mix di esempio: >55.000 di Insalate, >18.000 di Germogli e >5.000 di Basilico/Prezzemolo), creando >800.000 mq vegetativi netti. Quindi, la produzione concentrata in 4 ettari equivale a quelli in 80 ettari secondo coltura tradizionale. In confronto a fattorie verticali note, la produzione è di molte volte superiore per il solito volume e area.

[0068] Secondo una forma di realizzazione, ciascun modulo di coltura 1 della fattoria verticale 100 pesa circa 200 kg.

[0069] Secondo una forma di realizzazione, ciascun modulo di coltura 1 comprende due piani di coltura 2 disposti l’uno di fianco all’altro (fig. 4).

[0070] Secondo una forma di realizzazione, ogni piano di coltura 2 ha una superficie utile di circa 0,83 m². Pertanto, un modulo di coltura 1 comprendente sei piani di coltura 2 ha una superficie utile di circa 5 m².

[0071] Secondo una forma di realizzazione, la fattoria verticale 100 comprende sistemi di condizionamento aria, quali aeratori e/o deumidificatori, e sistemi di immissione di CO2.

[0072] Secondo una forma di realizzazione, la pluralità di pompe di ricircolo 13 è configurata per convogliare liquidi in ognuno dei moduli di coltura 1 della fattoria verticale 100.

[0073] In alternativa, la pluralità di pompe di ricircolo 13 può essere configurata per convogliare liquidi nel solo modulo di coltura 1 superiore della fattoria verticale 100, in modo che tali liquidi si distribuiscano ai moduli di coltura 1 inferiori per gravità.

[0074] Secondo una forma di realizzazione, il sistema di immagazzinamento ed erogazione 17 ed il regolatore di pH 18 sono posti in cima alla pluralità di piani di coltura 2, ossia in cima al modulo di coltura 1.

[0075] In alternativa, il sistema di immagazzinamento ed erogazione 17 ed il regolatore di pH 18 sono posti al fondo della pluralità di piani di coltura 2, ossia al fondo del modulo di coltura 1.

[0076] Naturalmente il tecnico del settore, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare ulteriori modifiche e varianti tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un modulo di coltura (1) comprendente: - almeno un piano di coltura (2), sul quale sono coltivabili piante e ortaggi (3); - almeno un sensore (4), adatto a rilevare proprietà fisiche e/o chimiche del piano di coltura (2); - un’interfaccia di collegamento elettrico (5), adatta a ricevere potenza elettrica da una sorgente di alimentazione elettrica; - una sorgente di illuminazione (6), alimentabile dalla potenza elettrica ricevuta dall’interfaccia di collegamento elettrico (5), e adatta ad illuminare le piante e gli ortaggi (3) del piano di coltura (2); - un sistema di immagazzinamento ed erogazione (17) adatto ad immagazzinare acqua e nutrienti, ed irrorare una miscela nutritiva di acqua e nutrienti nel piano di coltura (2); - un regolatore di pH (18) adatto ad immagazzinare un correttore di pH ed iniettare il correttore di pH nel modulo di coltura (1); - una pompa di ricircolo (13), adatta a ricircolare la miscela nutritiva; - un elaboratore di comando (14), configurato per elaborare i dati ricevuti dall’uno o più sensori (4), e comandare la sorgente di illuminazione (6), il sistema di immagazzinamento ed erogazione (17), il regolatore di pH (18) e la pompa di ricircolo (13), e monitorare ed impostare la temperatura, l’umidità e il pH dell’almeno un piano di coltura.
2. 2. Modulo di coltura (1) secondo la rivendicazione 1, configurato per essere autosufficiente almeno 10 giorni.
3. 3. Modulo di coltura (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente più di un piano di coltura (2), per la coltivazione di piante e ortaggi (3) su diversi piani di coltura (2).
4. 4. Modulo di coltura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una pluralità di sensori (4) per la misurazione del pH, dell’umidità e della temperatura di almeno un piano di coltura (2), del livello liquidi, del funzionamento di pompe, della concentrazione di CO2.
5. 5. Modulo di coltura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’interfaccia di collegamento elettrico (5) comprende un’interfaccia di collegamento ad induzione elettromagnetica (15), adatta a ricevere potenza elettrica tramite induzione elettromagnetica.
6. 6. Modulo di coltura (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui l’interfaccia di collegamento elettrico (5) comprende un’interfaccia di attacco di un connettore elettrico.
7. 7. Modulo di coltura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, formato mediante uno o più dei materiali selezionati dal seguente elenco: acciaio, alluminio, plastica.
8. 8. Modulo di coltura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il piano di coltura (2) comprende un substrato inerte (16), ed è configurato per eseguire una coltura idroponica.
9. 9. Modulo di coltura (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, configurato per eseguire una coltura aeroponica.
10. 10. Modulo di coltura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il regolatore di pH (18) è configurato per iniettare il correttore di pH direttamente nel sistema di immagazzinamento ed erogazione (17).
11. 11. Una fattoria verticale (100) comprendente una struttura a magazzino verticale, all’interno della quale è installata una pluralità di moduli di coltura (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 10.
12. 12. Fattoria verticale (100) secondo la rivendicazione 11, in cui detta fattoria verticale (100) è autoportante.
13. 13. Fattoria verticale (100) secondo la rivendicazione 11 o 12, essendo configurata per trasmettere potenza elettrica alla pluralità di moduli di coltura (1) tramite induzione elettromagnetica.
14. 14. Fattoria verticale (100) secondo una delle rivendicazioni da 11 a 13, comprendente sistemi di movimentazione e rifornimento automatizzati (102), comandati da un elaboratore centrale, in modo da effettuare il prelievo/deposito dei moduli di coltura (1) nella fattoria verticale (100) per trasferire i moduli di coltura (1) dalla fattoria verticale (100) ad un punto di manutenzione e rifornimento periodico della pluralità dei moduli di coltura (1).
15. 15. Fattoria verticale (100) secondo una delle rivendicazioni da 12 a 15, comprendente sistemi di condizionamento aria e sistemi di immissione di CO2.