“Chiunque facesse crescere cinque pannocchie di grano o due fili d’erba là dove prima ne cresceva uno solo, avrebbe fatto un miglior servizio al suo paese che tutta la razza dei politici messa assieme.”
— Jonathan Swift
L’agricoltura contemporanea è chiamata ad affrontare sfide senza precedenti: scarsità di acqua, perdita di suolo fertile, urbanizzazione crescente e necessità di ridurre l’impatto ambientale delle coltivazioni. In questo contesto, la ricerca scientifica si orienta verso soluzioni innovative che possano coniugare produttività e sostenibilità. Una di queste soluzioni arriva dal mare: le alghe rosse, trasformate in idrogel superassorbenti e biostimolanti, si candidano a rivoluzionare le coltivazioni senza suolo, un settore in rapida espansione soprattutto nelle aree urbane.
Un recente studio guidato da un gruppo di ricercatori italiani ha sviluppato nuovi materiali a base di carragenina – un polisaccaride estratto dall’alga rossa Chondrus crispus, conosciuta anche come “Irish moss” – combinata con polveri di alga trattata o non trattata. Il risultato è un idrogel multifunzionale capace di trattenere enormi quantità d’acqua, stimolare la crescita delle piante e persino contrastare la proliferazione di funghi patogeni.
Febo, C., Ciocca, M., Maver, M., Mimmo, T., Bouaicha, O., Borruso, L., … Merino, D. (2025). Harnessing Algal Biomass: Superabsorbent and Biostimulant Hydrogels for Seed Germination in Soilless Cultivation. ACS Agricultural Science & Technology, 5(8), 1580–1589. doi:10.1021/acsagscitech.4c00723
La sfida delle coltivazioni senza suolo
Le coltivazioni idroponiche e, più in generale, quelle senza suolo stanno guadagnando popolarità grazie alla loro capacità di produrre cibo in ambienti controllati e spazi ristretti. Questi sistemi offrono vantaggi notevoli: riduzione del consumo di acqua, possibilità di produrre vicino ai centri urbani, maggiore efficienza nell’uso dei nutrienti. Tuttavia, i substrati utilizzati – come lana di roccia, torba o plastiche espanse – presentano problemi di sostenibilità ambientale, costi elevati e smaltimento difficile.
L’urgenza di individuare alternative ecologiche ed economicamente sostenibili ha spinto i ricercatori a guardare verso materiali naturali e rinnovabili. Tra questi, gli idrogel di origine vegetale si distinguono per la loro capacità di trattenere acqua e nutrienti, offrendo allo stesso tempo supporto fisico alle radici.
Alghe rosse e carragenina: un tesoro marino
La protagonista dello studio è Chondrus crispus, un’alga rossa ricca di carboidrati, minerali e proteine. Da essa si estrae la carragenina, una sostanza già nota nell’industria alimentare e farmaceutica per le sue proprietà gelificanti.
La carragenina, organizzata in catene molecolari capaci di intrappolare acqua, è ideale per realizzare idrogel. L’innovazione dei ricercatori consiste nell’arricchire questa base con polveri di alga, sia in forma idrolizzata (cioè trattata chimicamente per rompere le strutture complesse) sia in forma grezza. L’obiettivo è duplice: aumentare la capacità di ritenzione idrica e introdurre le proprietà biostimolanti naturali delle alghe. Queste ultime, infatti, contengono composti che stimolano la produzione di ormoni vegetali come auxine e citochinine, capaci di favorire crescita, resistenza allo stress e difesa dalle malattie.
Un materiale superassorbente
Le analisi hanno dimostrato che gli idrogel ottenuti possiedono una struttura altamente porosa e una capacità di assorbire acqua fino a 60 volte il loro peso, raggiungendo valori di rigonfiamento superiori al 6000%. Questa caratteristica li rende ideali per fornire un ambiente costantemente idratato ai semi e alle giovani radici, riducendo la frequenza delle irrigazioni e migliorando l’efficienza dell’uso idrico.
La presenza di alghe, soprattutto nella forma idrolizzata, incrementa ulteriormente la capacità di trattenere acqua e nutrienti. Le osservazioni al microscopio hanno evidenziato pori più ampi e regolari, in grado di facilitare la circolazione delle soluzioni nutritive e il radicamento delle piantine.
Effetti sulle piante: crescita accelerata e radici vigorose
Per testare il potenziale biostimolante degli idrogel, i ricercatori hanno condotto esperimenti utilizzando Arabidopsis thaliana, una pianta modello molto usata negli studi di laboratorio. I risultati sono sorprendenti: i semi germinati sugli idrogel contenenti il 20% di alga idrolizzata hanno prodotto piantine con una biomassa cinque volte superiore rispetto a quelle cresciute su idrogel di sola carragenina.
Le radici risultano più sviluppate, con una maggiore presenza di radici secondarie, segno di un apparato radicale più efficiente nell’assorbire acqua e nutrienti. Anche la parte aerea mostra una crescita uniforme e vigorosa. Al contrario, concentrazioni troppo elevate di alga non idrolizzata hanno avuto un effetto opposto, rallentando lo sviluppo e inducendo fenomeni di stress nelle piante.
Un’arma naturale contro i funghi patogeni
Un ulteriore aspetto innovativo dello studio riguarda la capacità degli idrogel di limitare lo sviluppo di funghi patogeni, in particolare Fusarium solani, responsabile di malattie radicali che colpiscono numerose colture. Gli esperimenti hanno mostrato che gli idrogel arricchiti con alga idrolizzata riducono in modo significativo la germinazione delle spore e la crescita del micelio fungino.
Questa proprietà apre la strada a un uso degli idrogel non solo come substrati di coltivazione, ma anche come strumenti di protezione naturale delle piante. In un’epoca in cui l’uso di pesticidi chimici è sempre più discusso per i suoi effetti sull’ambiente e sulla salute umana, l’idea di un materiale che unisce supporto fisico, riserva d’acqua, stimolo alla crescita e difesa naturale rappresenta un passo importante verso un’agricoltura più verde.
In conclusione…
L’integrazione tra biotecnologia e risorse naturali come le alghe marine dimostra come la scienza possa offrire soluzioni innovative alle sfide globali. Gli idrogel a base di carragenina e alghe rosse sviluppati dai ricercatori italiani si configurano come materiali multifunzionali, in grado di rivoluzionare le coltivazioni senza suolo e contribuire a un’agricoltura più sostenibile, resiliente e rispettosa dell’ambiente.
Il percorso di ricerca è ancora agli inizi: saranno necessari ulteriori test su colture alimentari di larga diffusione e in condizioni reali di coltivazione. Tuttavia, i risultati ottenuti finora indicano chiaramente il potenziale di questi materiali. In futuro, potremmo vedere serre urbane e vertical farm alimentate da substrati derivati dal mare, chiudendo un ciclo virtuoso tra biodiversità marina e sicurezza alimentare globale.
