AgriTech

Nemo’s Garden, la start up italiana che grazie alla tecnologia Siemens coltiva ortaggi sotto il mare 

Grazie all’utilizzo di Xcelerator di Siemens, e di un digital twin, il team di Nemo's Garden è in grado di testare ogni nuova idea senza la necessità di realizzarne una versione fisica, il che consente una rapida iterazione delle modifiche apportate al progetto.  [...]
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Fondata nel 2021 da Sergio Gamberini, Presidente dell’impresa italiana di attrezzature subacquee Ocean Reef Group, e da suo figlio, Luca Gamberini, Nemo’s Garden è una startup focalizzata sulla coltivazione subacquea sostenibile di erbe, frutta e verdura. 

L’innovazione chiave di Nemo’s Garden sono le biosfere subacquee: cupole di circa 2 metri di diametro da 800 litri d’aria situate a circa 6 metri sotto il livello del mare e sul fondale in grado di sfruttare i fattori ambientali positivi dell’oceano – stabilità della temperatura, generazione di acqua per evaporazione, assorbimento di CO2, abbondanza di ossigeno e protezione intrinseca dai parassiti – per creare un ambiente ideale per la coltivazione. 

Ciascuna cupola può ospitare sulle mensole un massimo di 100 piante che vengono coltivate secondo un sistema idroponico. Sono anche presenti coltivazioni comparative in substrato di fibra di cocco. All’interno di questo luogo si crea il microclima adatto per la coltivazione, costantemente monitorato attraverso un sistema audio e video.   

L’intero sistema è inoltre alimentato da pannelli solari e pale eoliche che assicurano l’energia necessaria per la strumentazione di controllo. Sono molti i prodotti coltivati nel corso degli anni nel Nemo’s Garden. Tra di essi troviamo basilico verde, basilico rosso, diversi tipi di insalate ma anche pomodori, zucchine, fagioli, piselli verdi e varie erbette. 

“Quando ho visto per la prima volta la tecnologia digital twin di Siemens, sono rimasto ipnotizzato. Nemo’s Garden è un sistema unico nel suo genere e dobbiamo adattarci a ogni ambiente in cui deve essere installato. Se si può modellare virtualmente quell’ambiente prima di iniziare, si possono prevedere le sfide e affrontarle nel modo migliore” racconta Luca Gamberini, co-fondatore di Nemo’s Garden.

Agricoltura subacquea: la rivoluzione portata da Siemens

Inverni rigidi, estati brevi e limitazioni iniziali dei permessi per l’uso del fondo marino hanno limitato Nemo’s Garden a un ciclo di crescita all’anno, e quindi un ciclo di innovazione all’anno. Ancora, modifiche al progetto, lunghi test fisici e pesanti processi di monitoraggio manuale hanno portato il team del Nemo’s Garden a cercare modalità alternative per accelerare l’innovazione e scalare l’operazione. 

Il team si è allora rivolto a Matteo Cavalleroni di TekSea e dopo la consultazione iniziale, Siemens è stata invitata a partecipare al progetto, sfruttando il portafoglio di software Xcelerator e i suoi servizi per aiutare Nemo’s Garden a passare alla fase successiva dello sviluppo e a prepararsi per l’industrializzazione. 

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Utilizzando il software di progettazione e simulazione 3D, compresi i software NX e Simcenter di Siemens in un ambiente di rappresentazione virtuale, il team è stato in grado di spingere i limiti della progettazione e della costruzione delle biosfere e di immaginare biosfere migliori, replicando e testando il progetto ad un ritmo molto accelerato. 

Le biosfere di Nemo's Garden sono un tipo unico di serra sottomarina, in grado di sfruttare i fattori ambientali positivi dell'oceano per creare un ambiente ideale per la coltivazione delle colture. Foto: OceanReefGroup
Le biosfere di Nemo’s Garden sono un tipo unico di serra sottomarina, in grado di sfruttare i fattori ambientali positivi dell’oceano per creare un ambiente ideale per la coltivazione delle colture. Foto: OceanReefGroup

Il gemello digitale replica virtualmente la biosfera subacquea

Nello specifico, è stato costruito un gemello digitale completo della biosfera del Nemo’s Garden che comprende non solo la sua evoluzione progettuale utilizzando il software NX™ di Siemens, ma permette anche la simulazione delle condizioni di crescita al suo interno, l’impatto delle attrezzature sullo specchio d’acqua, così come l’intero ambiente in cui sono installate, il tutto grazie al software Simcenter™ STAR-CCM+™. 

Così, il team di Nemo’s Garden non è più limitato dalle condizioni atmosferiche, dalla stagionalità e dalle brevi stagioni di crescita o dalle limitazioni delle immersioni e del monitoraggio. Gli adattamenti delle biosfere possono essere testati nel mondo virtuale, consentendo al team di perfezionare il progetto a una velocità enormemente accelerata. 

“Abbiamo visto benefici nella comprensione del flusso d’acqua intorno alle forme delle nostre biosfere. Abbiamo una maggiore comprensione dei punti di stress sulla struttura intorno alle biosfere. Abbiamo anche capito come le diverse interazioni della radiazione solare, la temperatura e tutti i fattori fisici, agiscono sulle piante. Tutto grazie alla capacità del gemello digitale di replicare il nostro sistema” aggiunge Luca Gamberini.

 

L’automazione per monitorare crescita delle piante e condizioni ambientali 

Oltre all’ingegneria della biosfera fisica, Nemo’s Garden aveva anche bisogno di ottimizzare e scalare i processi di coltivazione, monitoraggio e raccolta delle piante. Per creare un business sostenibile che non si affidasse all’invio di subacquei addestrati per raccogliere dati, è stato creato un approccio completamente digitale e automatizzato che ha attinto alla vasta esperienza di Siemens nello sfruttare il software per automatizzare le pratiche agricole tradizionali. 

Proprio come per l’agricoltura sulla terra, ci sono una moltitudine di fattori che possono influenzare la crescita delle piante sott’acqua nelle biosfere – luce solare, umidità, concentrazioni di O2/CO2 e altro – così il team ha progettato sistemi di controllo robusti che possano monitorare attivamente e regolare l’ambiente con molta più precisione rispetto all’agricoltura tradizionale.

I video esistenti dei cicli di crescita insieme ai dati di riferimento delle operazioni agricole tradizionali delle stesse colture target, in varie fasi di crescita e condizioni di salute, sono stati analizzati con il servizio MindSphere® di Siemens. L’azienda ha così addestrato un algoritmo di apprendimento automatico per monitorare la crescita delle piante e le condizioni ambientali all’interno delle cupole. 

Una volta distribuito sui dispositivi informatici Industrial Edge di Siemens in ogni biosfera, le piante possono essere monitorate tramite un cruscotto basato su cloud per tutta la stagione, da qualsiasi luogo e in tempo reale. Collegati poi agli attuatori, consentiranno di regolare automaticamente la circolazione dell’aria, l’umidità, l’irrigazione e il dosaggio nutrizionale per tutta la stagione. Questo sarà il fondamento di un servizio agricolo globale, ottimizzato per le operazioni sottomarine e sintonizzato per ciascuno degli oceani del mondo. 

Nemo’s Garden è una start-up focalizzata sulla coltivazione sostenibile subacquea delle colture. Foto: OceanReefGroup

 

La digital transition per industrializzare la coltivazione sottomarina

Attraverso la trasformazione digitale, Nemo’s Garden sta trasformando un concetto unico in una piattaforma di coltivazione sottomarina commercialmente realizzabile che può essere distribuita in modo sostenibile a livello globale. Grazie al gemello digitale completo dell’ambiente di coltivazione il team continua a spingere in avanti con i piani per ottimizzare ulteriormente i suoi progetti e automatizzare i suoi processi per la distribuzione globale. 

“La digitalizzazione non è solo per le grandi aziende, ma per tutte le aziende. Infatti, i grandi guadagni possono spesso essere realizzati in aziende più piccole o start-up. Il lavoro che facciamo con le startup può amplificare l’impatto che hanno sul mondo, favorendo e accelerando l’innovazione – spiega Eryn Devola, vicepresidente della sostenibilità, Siemens Digital Industries Software – “È facile entusiasmarsi quando troviamo un team appassionato con una tecnologia incentrata sull’uomo che sta lavorando per nutrire le persone e allo stesso tempo avere un impatto positivo sull’ambiente”. 

I semi del successo sono stati piantati, e ora il team spinge verso il proprio obiettivo finale di fornire più cibo per la popolazione mondiale con centinaia di installazioni in tutto il mondo, esplorando nuovi modi per perfezionare ulteriormente la piattaforma di agricoltura sottomarina con nuove tecnologie Siemens che permetteranno di introdurre altre innovazioni tecnologiche, dalla robotica all’energia solare. Sfruttando il software as-a-service e il gemello digitale, Nemo’s Garden continuerà a diffondere nuove idee e innovazioni per aumentare le rese, diminuendone al contempo impatto ambientale. 

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