Il nucleare “agricolo”: dalle radiazioni per migliorare la resa delle piante alle tecniche per tutelare le acque

Accanto alla fisica e alla produzione di energia o alle applicazioni belliche, i nucleare trova utilizzo in diversi ambiti. Soprattutto nell’agricoltura: l’esposizione a piccole quantità di radiazioni può migliorare la produttività di una pianta, l’utilizzo di insetti sterilizzati con raggi gamma aiuta a sterminare popolazioni infestanti, le analisi isotopiche permettono di studiare l’impronta digitale dell’acqua, la sua composizione e la sensibilità all’inquinamento.

Seguendo questa rubrica avrai capito che nucleare non fa sempre e per forza rima con la produzione di energia, con le centrali a fissione, le bombe o i rifiuti radioattivi. Il collegamento è automatico e inevitabile dal momento che la fisica è la faccia più nota del nucleare, eppure la scienza dell’atomo si declina in ambiti a cui non avresti forse mai pensato. Le tecnologie nucleari infatti puoi ritrovarle nella sicurezza alimentare (un primo assaggio te l’avevo dato parlandoti delle attività di sterilizzazione attraverso i raggi gamma) ma soprattutto nell'agricoltura: dalle tecniche di fertilizzazione dei campi alle applicazioni per la tutela delle risorse idriche del nostro pianeta. Provo a darti qualche esempio di queste applicazioni.

La produttività delle piante

Sì, anche l’agricoltura fa ricorso alla tecnologia nucleare. Attraverso l’analisi degli isotopi e all'utilizzo di tecniche di radiazione per esempio si combattono parassiti e malattie, si lavora per aumentare la produzione delle colture e anche del bestiame stesso. Esporre le piante a piccole dosi di radiazioni, per esempio, può alterarne il patrimonio genetico fino ad arrivare ad avere piante “nuove”: varietà, cioè, migliori, più produttive e più resistenti. Secondo la Fao, in Ghana delle nuove varietà di fave di cacao nate proprio in questo modo avrebbero reso i raccolti di cioccolato molto più resistenti ad alcune malattie.

Come pesticida

Ma tecniche nucleari vengono impiegate anche per tutelare le coltivazioni. Pensa che esiste la cosiddetta tecnica dell’"insetto sterile”. In sostanza vengono prodotti enormi quantità di insetti nocivi che vengono successivamente sterilizzati esponendoli a radiazioni gamma emesse da radioisotopi. Successivamente gli esemplari maschi vengono rilasciati nella “regione bersaglio”, dove insomma si è insediata la popolazione infestante: a quel punto gli insetti maschi si accoppieranno con le femmine e dalla loro unione non potrà evidentemente nascere prole. Così, a poco a poco, la popolazione si riduce e nuove specie invasive vengono tenute alla larga. Si tratta di tecniche più sicure per l'ambiente e la salute umana rispetto ai pesticidi convenzionali. In altri paesi come il Camerun, invece, sono state utilizzate tecniche di dosaggio radioimmunologico per controllare e prevenire le malattie tra il bestiame e aumentare la produzione di bestiame, di carne e di latte e anche l'inseminazione artificiale per migliorare la composizione genetica della prole.

Tutela delle acque

Le tecniche nucleari sono utilizzate sono solo per mantenere sano il suolo da coltivare ma anche per tutelare i sistemi idrici e le acque, elementi decisivi per la sicurezza alimentare del mondo. Il 71% della superficie terrestre è costituito da acqua, ma il 98% dell'acqua dolce sgorga nel sottosuolo. E questa è una risorsa fondamentale per la fornitura di acqua da adibire a agricoltura, industria e turismo. Una prima applicazione del nucleare in questi termini riguarda le analisi degli isotopi che costituiscono l’acqua, ovvero atomi dello stesso elemento ma con un numero di neutroni diverso. I quali possono essere stabili, o radioattivi, con la tendenza quindi a dividersi in particelle più piccole rilasciando quantità di energia.

Provo a spiegarmi. Una molecola di acqua è composta da idrogeno e ossigeno: oltre al deuterio e al trizio formati rispettivamente da uno e due neutroni, l’isotopo dell’idrogeno più presente nell’acqua ha un solo protone e nessun neutrone mentre l’isotopo di ossigeno più abbondante ha otto protoni e otto neutroni. È chiaro che ogni tipo di acqua, da quella dei mari a della dei fiumi e della pioggia, avrà una composizione differente. Analizzarla significa poter tracciare per esempio qual è la sorgente principale di quel preciso campione, se l’acqua sotterranea o quella delle precipitazioni.

Tracciarne il percorso, dall'evaporazione alla precipitazione all’infiltrazione fino al ritorno all'oceano o nell’atmosfera permette di avere una sorta di “impronta digitale”: un pacchetto di informazioni per valutarne per esempio la sensibilità all’inquinamento. Oppure, analizzare gli isotopi radioattivi presenti nelle acque con tecniche nucleari (che significa analizzare il tempo che ogni isotopi impiega per decadere) consente di stimare l’età delle acque degli acquiferi.

In più, con le tecniche isotopiche si possono ottenere informazioni sui tassi di evaporazione, sulla quantità di acqua utilizzata dalle piante che aiutano a mettere in campo sistemi per ottimizzarne l’utilizzo.

Fertilizzante

L’esperienza con le tecniche nucleari ed isotopiche ha permesso anche di sviluppare nuove competenze nella creazione di sistemi di fertilizzazione in modo da massimizzare la produttività risparmiando acqua.

Attraverso sistemi di irrigazione a goccia, per esempio, vengono utilizzate piccole quantità di acqua su appezzamenti di terreno di piccole e medie dimensioni. Con le nuove tecniche isotopiche, gli scienziati sono in grado di determinare con precisione le caratteristiche delle acque, come ti ho spiegato prima, e quelle dei fertilizzanti e di combinare insieme le giuste quantità di acqua e composti massimizzando la resa evitando sprechi. Questo processo di iniezione di fertilizzanti all’interno di sistemi di irrigazione si chiama fertirrigazione.

Questo articolo fa parte della rubrica
Giornalista fin dalla prima volta che ho dovuto rispondere alla domanda “Cosa vuoi fare da grande”. Sulla carta, sono pubblicista dal altro…