Questo vaporizzatore potrebbe eliminare le sostanze chimiche dai prodotti freschi

Steven Fennimore tiene in mano il telecomando di un applicatore di vapore alimentato a propano che utilizza un processo da lui sviluppato per ridurre o eliminare la fumigazione chimica nei campi di prodotti freschi. Può anche contribuire a eliminare il diserbo manuale in colture come la lattuga. (Foto: PERC)

Per proteggere la salute di colture speciali come le fragole, i coltivatori iniettano sostanze chimiche nel terreno poche settimane prima della semina. Il fumigante elimina nematodi, semi di erbe infestanti e altri agenti patogeni che potrebbero uccidere o danneggiare una giovane pianta.

C'è denaro reale in gioco. La California Strawberry Commission ha dichiarato che i coltivatori dello stato hanno raccolto quasi 220 milioni di vassoi di fragole nel 2023. La California produce il 90% delle fragole coltivate negli Stati Uniti e rappresenta il quarto raccolto più prezioso dello stato: nel 2023, la frutta ha fruttato oltre 903.791.000 dollari alla sola contea di Monterey, secondo il Monterey County Farm Bureau.

La maggior parte degli americani prepara le proprie insalate con ingredienti coltivati nelle fattorie della Salinas Valley, nella contea di Monterey. Le fragole sono la coltura più preziosa della contea, seguita dalla lattuga e dalla lattuga a cappuccio al secondo e terzo posto.

Il bromuro di metile è stato un fumigante popolare per anni. Dopo che la California ne ha vietato l'uso nelle colture nel 2005, ricercatori e coltivatori hanno trovato alternative in diverse sostanze chimiche e hanno sviluppato nuove cultivar resistenti a determinate malattie e parassiti.

Tuttavia, la preoccupazione pubblica riguardo all'applicazione di qualsiasi sostanza chimica nei campi di frutta e verdura fresca non si è attenuata negli ultimi vent'anni. Per questo motivo, Steven Fennimore ha sviluppato applicatori di vapore su scala di campo che potrebbero ridurre o eliminare completamente la fumigazione chimica. Con sede a Salinas, in California, è professore di Cooperative Extension presso l'Università della California, Davis, e dal 1997 concentra la sua ricerca sulla gestione delle erbe infestanti.

Test approfonditi con un attrezzo trainato hanno dimostrato che il concetto è ideale per colture di alto valore come fragole, lattuga, carote e cavoli. È stato segnalato che tratta circa il 90% delle erbe infestanti annuali, con una conseguente riduzione del 73% dei tempi di diserbo rispetto al trattamento erbicida standard. Il vapore può anche debellare funghi, malattie e nematodi. Più recentemente, il lavoro di ricerca e sviluppo di Fennimore ha portato alla realizzazione di una macchina a motore che applica vapore al letto di semina prima della semina.

"Lavoro da 20 anni su alternative ai fumiganti a Salinas, il cuore della produzione di fragole", ha affermato Fennimore. "Mentre le fragole biologiche non vengono fumigate, tutte le altre fragole e i prodotti freschi lo sono. Sono una parte fondamentale del sistema, ma i fumiganti sono molto impopolari. È solo questione di tempo prima che non sia più possibile utilizzarli. Il nostro lavoro si è concentrato anche sulle verdure biologiche, perché c'è un grande interesse da parte delle aziende agricole biologiche, dato che questi coltivatori devono affrontare costi elevati per il diserbo manuale".

Il vaporizzatore a propano riscalda il letto di semina a circa 71 °C per circa 20 minuti prima della semina. (Foto: PERC)

Andare nei campi

I test con attrezzi trainati appositamente realizzati hanno stimolato lo sviluppo di un vaporizzatore semovente per il terreno, presentato allo stand della Western Propane Gas Association alla World Ag Expo in California a febbraio.

"Sto lavorando con un ricercatore dell'Arizona, e lì i filari sono davvero stretti", ha detto Fennimore. "In tutta l'Arizona e la California, i coltivatori di ortaggi sono pressati per rimanere redditizi, quindi ora tutti i loro diritti di passaggio alla fine dei campi continuano a ridursi mentre cercano di utilizzare il più possibile il loro terreno. Dobbiamo essere in grado di invertire la rotta. Dato che il terreno è prezioso, siamo passati a un piroscafo cingolato".

Per aiutarla a passare dall'idea alla realtà, Fennimore si è rivolta a Peter de Groot, un consulente ingegneristico locale che ha sviluppato macchinari agricoli specializzati nel corso della sua carriera. La macchina è stata prodotta da Valley Fabrication, un'azienda di Salinas che ha realizzato un'ampia gamma di macchinari unici per l'industria ortofrutticola fresca. Anderson Industrial Engines ha fornito un motore Kubota da 90 CV tramite la sua filiale di Modesto, in California. Il sistema di trasmissione idrostatica della macchina le consente di mantenere le basse velocità necessarie per trattare un intero campo.

Per produrre vapore, Fennimore ha scelto il propano come fonte di combustibile all'inizio della sua ricerca. Nel piroscafo semovente per il trattamento del terreno, il propano alimenta sia il motore che le caldaie. Collabora con il Propane Education & Research Council (PERC) dal 2020.

"Il propano è già un'ottima scelta per l'agricoltura moderna, riducendo naturalmente le emissioni senza compromettere l'efficienza, ma questa nuova tecnologia rappresenta davvero una svolta per quanto riguarda una produzione alimentare biologica e più sostenibile", ha affermato Michael Newland, direttore dello sviluppo commerciale agricolo di PERC. "Con questa unità di vapore del terreno, gli agricoltori possono mantenere la produzione ottimale necessaria per un'attività di successo, soddisfacendo al contempo le richieste dei consumatori e delle autorità competenti in termini di minori emissioni e minore dipendenza da sostanze chimiche. È una situazione vantaggiosa per tutti".

Costruito da Valley Fabrication a Salinas, in California, il vaporizzatore per il terreno utilizza una caldaia a propano e un motore Kubota. (Foto: PERC)

Attraverso il portale delle sovvenzioni

PERC, con sede in Virginia, è un'organizzazione no-profit che investe in progetti di ricerca e sviluppo per nuove applicazioni alimentate a propano. Finanziata dai rivenditori di propano, l'organizzazione eroga sovvenzioni a persone che conducono ricerche o che stanno immettendo sul mercato una macchina alimentata a propano. È attraverso il portale di sovvenzioni del gruppo che PERC e Fennimore hanno ufficialmente iniziato a collaborare.

"Abbiamo una lunga collaborazione con lui e adoriamo la sua tecnologia", ha detto Newland. "Penso che sia una storia fantastica nel movimento per il cibo sano e siamo davvero entusiasti di collaborare con lui a questa nuova macchina. Combina vapore e propano, due elementi che le persone conoscono molto bene, e li utilizza in un modo davvero unico ed efficace."

Tutto è reale

Le prime ricerche di Fennimore contribuirono a determinare la temperatura corretta del vapore e la durata di applicazione del vapore al terreno per essere efficace contro erbe infestanti e parassiti. Quando si trattò di sviluppare il vaporizzatore semovente per il terreno, prevedere la quantità di carburante e acqua utilizzata per acro comportò un notevole lavoro.

"Dato che usa propano per il motore e il vapore, ci sono molte variabili, come la profondità dell'iniezione", ha detto Newland. "Più si va in profondità, maggiore è il volume di terreno da riscaldare. Una cosa a cui non avevo pensato prima di passare del tempo con il Dott. Fennimore era l'impatto dell'ora del giorno. Poiché il terreno si raffredda durante la notte, si ha un delta maggiore per portare quel terreno freddo alla temperatura specificata rispetto a quanto si avrebbe durante il pomeriggio. Quando il sole riscalda il terreno nel pomeriggio, la macchina può avanzare più velocemente sul terreno perché non è necessario aumentare la temperatura del terreno di altrettanto. È un processo interessante."

Il processo di vaporizzazione essenzialmente pastorizza il terreno. Mentre il vaporizzatore avanza nel campo, le caldaie riscaldano l'acqua a circa 300 °F (circa 150 °C), creando vapore secco che viene iniettato continuamente attraverso i singoli iniettori integrati nel modellatore del letto. Gli iniettori possono essere configurati per diverse esigenze colturali. (Foto: PERC)

Il processo essenzialmente pastorizza il terreno. Mentre il vaporizzatore avanza nel campo, le caldaie riscaldano l'acqua a circa 300 °F (circa 152 °C), creando vapore secco che viene iniettato continuamente attraverso i singoli fori integrati nel modellatore del letto di semina. Una stretta fascia di terreno che corre lungo il letto di semina viene riscaldata a circa 160 °F (circa 71 °C) per 15-20 minuti. Il vapore viene applicato ai primi 2,5 o 5 cm di terreno, un'area critica per la germinazione dei semi delle infestanti.

La quantità d'acqua utilizzata dal vaporizzatore per acro è paragonabile a quella di un sistema di irrigazione. "Trasportiamo a bordo acqua a sufficienza per un'ora di funzionamento", ha detto Fennimore, "e abbiamo carburante a sufficienza per circa cinque ore. Per il propano, andiamo in fondo al campo e spegniamo la macchina per fare rifornimento. Ma con l'acqua, siamo in grado di fare quello che chiamiamo 'rifornimento a mezz'aria', ma che in realtà è 'irrigazione a mezz'aria'. Abbiamo un trattore che traina un serbatoio con la distanza tra le ruote allineata ai solchi. Il trattore si affianca al vaporizzatore e in tre minuti possiamo riempire il serbatoio di bordo. Aumentare il numero di acri trattati al giorno è una questione di efficienza."

Il vaporizzatore cingolato è stato testato su campi di lattuga e carote in California e Arizona, e ora Fennimore e il team di Valley Fabrication stanno costruendo una seconda macchina semovente progettata specificamente per le coltivazioni di fragole. Queste coltivazioni possono raggiungere un'altezza di 35 cm, troppo alta per l'attuale configurazione cingolata. Il completamento previsto per questo autunno è previsto per il nuovo vaporizzatore a propano, che avrà sei ruote, ciascuna azionata idrostaticamente. Le ruote dovrebbero facilitare la pulizia di diversi letti di semina e creare una macchina il più flessibile possibile.

Disponibile in commercio

L'obiettivo di Fennimore con il progetto è di vedere finalmente i vaporizzatori del terreno operativi a livello commerciale in tutta la valle di Salinas e oltre. Il progetto è in corso anche per il PERC.

"Il nostro obiettivo da qui in poi è fare tutto il possibile, dal punto di vista del marketing e della promozione, per aiutarlo ad avere il maggior successo possibile", ha detto Newland. "L'obiettivo è rendere questa entità redditizia in futuro, e stiamo lavorando sodo dietro le quinte per garantire che la nostra parte del progetto abbia successo".

Il vaporetto per il terreno di Fennimore si muove lentamente in un campo nella Salinas Valley, in California. (Foto: PERC)