Ottimizzazione dei Raccolti di Diverse Tipologie di Piante in Serre Verticali Adattive.

Abstract

Le serre verticali adattive (AVF) rappresentano un’importante innovazione nell’agricoltura verticale, progettate per ottimizzare lo spazio verticale e migliorare la produttività rispetto alle serre tradizionali con scaffali fissi (VF). Grazie alla loro capacità di regolare dinamicamente la distanza tra gli scaffali in base alla crescita delle piante, le AVF offrono la possibilità di coltivare simultaneamente più tipologie di piante con esigenze diverse, rendendole particolarmente versatili e adattabili alle richieste di mercato. Oltre a massimizzare il numero di raccolti, le AVF si distinguono per il loro contributo alla sostenibilità ambientale. La regolazione intelligente dello spazio coltivabile riduce gli sprechi di risorse come acqua ed energia, mentre l’uso di tecnologie avanzate, tra cui attuatori, sensori e casseforme di aerazione, ottimizza la distribuzione dell’aria e della luce. Questo approccio non solo minimizza l’impronta ecologica della produzione alimentare, ma riduce anche la necessità di pesticidi e fertilizzanti chimici, contribuendo alla tutela degli ecosistemi naturali. Questa tesi analizza l’efficacia delle AVF nella gestione simultanea di colture multiple attraverso simulazioni basate su modelli di ottimizzazione MILP (Mixed-Integer Linear Programming). I risultati evidenziano come le AVF siano in grado di migliorare la produttività complessiva e offrire una soluzione sostenibile alle sfide della sicurezza alimentare globale, dimostrando il loro potenziale per integrare tecnologie innovative e sostenibilità ambientale.

Adaptive Vertical Farms (AVFs) represent a significant innovation in vertical agriculture, designed to optimize vertical space and enhance productivity compared to traditional fixed-shelf vertical farms (VFs). Their ability to dynamically adjust shelf spacing based on plant growth enables the simultaneous cultivation of multiple crop types with varying requirements, making them particularly versatile and adaptable to market demands. Beyond maximizing crop yield, AVFs stand out for their contribution to environmental sustainability. The intelligent regulation of cultivable space minimizes resource waste, such as water and energy, while the integration of advanced technologies—including actuators, sensors, and aeration formwork—optimizes air and light distribution. This approach not only reduces the ecological footprint of food production but also limits the need for pesticides and chemical fertilizers, thereby helping to protect natural ecosystems. This thesis examines the effectiveness of AVFs in managing multiple simultaneous crops through simulations based on Mixed-Integer Linear Programming (MILP) optimization models. The results highlight how AVFs can significantly enhance overall productivity while providing a sustainable solution to the challenges of global food security. By integrating technological innovation with environmental responsibility, AVFs demonstrate their potential to redefine the future of sustainable agriculture.