Come in tutti i settori, anche in quello agroalimentare, le tecnologie digitali giocano un ruolo chiave, offrendo numerosi vantaggi, tra cui maggiore efficienza, migliore qualità e sicurezza dei prodotti, riduzione degli sprechi e maggiore sostenibilità ambientale.
Per migliorare la produzione agricola e la qualità dei prodotti e per soddisfare le richieste del mercato di una popolazione in continua crescita, l’industria agroalimentare deve sviluppare soluzioni innovative e sostenibili. Come in tutti i settori, anche in quello agroalimentare, la tecnologia gioca un ruolo chiave. Con la crescente domanda di cibo, l’industria agroalimentare deve produrre di più con meno risorse, affrontando al tempo stesso problemi di sostenibilità. Le tecnologie digitali, come l’Internet delle cose, l’intelligenza artificiale, la blockchain e la robotica, stanno trasformando il modo in cui il cibo viene prodotto, lavorato e distribuito. Esse offrono numerosi vantaggi, tra cui maggiore efficienza, migliore qualità e sicurezza dei prodotti, riduzione degli sprechi e sostenibilità ambientale. Le tecnologie digitali consentono il monitoraggio in tempo reale di parametri critici, come temperatura, pH e umidità, che possono aiutare a prevenire il deterioramento, ridurre gli sprechi alimentari e garantire che alimenti sicuri e di alta qualità raggiungano i consumatori.
Il settore agroalimentare sta attraversando una rivoluzione digitale. I computer sono ormai utilizzati in tutti i processi legati all’agricoltura, dai macchinari ai sistemi decisionali, attraverso l’uso di robot, sensori e tecnologie di sistemi cyber-fisici. Utilizzando sistemi integrati di supporto alle decisioni in combinazione con reti e servizi Internet avanzati, il settore agroalimentare ha un grande potenziale per un miglioramento radicale in termini di intelligenza, efficienza, sostenibilità e prestazioni.
L’uso delle tecnologie digitali, come l’Internet delle cose (IoT), i Big Data, l’intelligenza artificiale (AI) e le tecnologie blockchain, offrono nuove opportunità per affrontare le sfide del settore. Esse stanno cambiando il modo in cui le aziende fanno affari, poiché influenzano le routine operative e creano nuove modalità di networking con clienti, fornitori e stakeholder.
Le tecnologie digitali
Si tratta di strumenti, sistemi, dispositivi e risorse elettronici in grado di generare, archiviare o elaborare dati. Ciò include applicazioni software, dispositivi hardware e reti di comunicazione che consentono l’elaborazione, l’archiviazione e il trasferimento dei dati. In agricoltura, termini come “agricoltura digitale”, “agricoltura 4.0” e “rivoluzione agricola digitale” vengono utilizzati per descrivere un approccio volto a rendere più efficiente la produzione alimentare. Questa efficienza è ottenuta attraverso la comunicazione semplificata di dati di alta qualità e l’uso delle tecnologie attuali. L’ottimizzazione dei sistemi alimentari può raggiungere obiettivi sociali, ambientali ed economici, come l’aumento dei rendimenti produttivi, il miglioramento della qualità nutrizionale dei prodotti alimentari, una maggiore trasparenza, un miglioramento del benessere degli animali e una produzione più verde. Alcuni strumenti digitali aumentano l’efficienza agronomica/produttiva, altri impattano sulle catene del valore, compresa la tecnologia dell’e-commerce. Essa, infatti, migliora l’accesso al mercato e collega direttamente consumatori e produttori. Tuttavia, presenta anche sfide, come la crescente concentrazione del potere di mercato nelle mani di poche piattaforme selezionate.
Esistono diversi tipi di tecnologie digitali utilizzati nella trasformazione agroalimentare, come l’intelligenza artificiale, l’Internet delle cose, la blockchain, i Big Data, la robotica e i sensori intelligenti. Gli obiettivi riguardano il miglioramento della produttività, la riduzione dei rischi per la sicurezza alimentare e il miglioramento della sostenibilità dell’intera catena di approvvigionamento.
L’intelligenza artificiale (AI)
L’intelligenza artificiale si riferisce alla capacità delle macchine di acquisire conoscenze e prendere decisioni informate elaborando dati. Comprende un insieme di tecnologie basate su dispositivi elettronici, sistemi informatici e robot che potenziano e migliorano l'acutezza, la velocità, la precisione e l'efficienza dell'attività dell'utente. L’obiettivo principale dell’intelligenza artificiale è rendere computer, macchine o robot intelligenti, simili al pensiero umano. Nel regno della tecnologia, l’intelligenza artificiale dovrebbe essere in grado di identificare facilmente le cose, riconoscere oggetti, analizzare profili, trovare soluzioni, prendere decisioni, ordinare azioni, prevedere anomalie e apprendere e ricordare i passaggi successivi nella catena di approvvigionamento. Nella trasformazione agroalimentare, l’intelligenza artificiale può essere utilizzata per automatizzare attività come lo smistamento, la classificazione e il confezionamento dei prodotti, prevedendo le rese dei raccolti e rilevando i rischi per la sicurezza alimentare. Può anche essere impiegata per mitigare i fattori di rischio, migliorare la sicurezza alimentare e raggiungere l’autosufficienza, riducendo al contempo la povertà, minimizzando la fame e preservando le risorse naturali. Le tecnologie emergenti basate sull’intelligenza artificiale possono contribuire ad aumentare la produttività e l’efficienza nella catena di approvvigionamento alimentare, migliorando al contempo l’agricoltura e preservando la biodiversità.
Internet delle cose (IOT)
L’IoT si riferisce all’integrazione di sensori e attuatori all’interno di oggetti fisici, consentendo la loro connessione tramite reti cablate e wireless, spesso utilizzando lo stesso protocollo Internet utilizzato da Internet. Nel 2021, il mercato dell’IoT ammontava a 385 miliardi di dollari e si prevede che raggiungerà oltre 2,4 trilioni di dollari entro il 2029 (Insights, 2021). Il concetto è quello di connettere dispositivi e sensori a Internet per raccogliere dati e automatizzare i processi. L’integrazione delle piattaforme IoT in agricoltura, nota anche come “agricoltura di precisione” o “agricoltura intelligente”, fornisce ulteriori fonti di dati che descrivono caratteristiche agricole, come acqua, suolo, esseri umani e animali, con più dati. L’integrazione delle piattaforme IoT nelle pratiche agricole presenta notevoli sfide di ricerca, in particolare per quanto riguarda l’interoperabilità dell’archiviazione e dell’utilizzo dei dati nel cloud (protocolli, sicurezza, etc.), il monitoraggio delle prestazioni, etc. Inoltre, l’utente finale deve partecipare a sessioni di formazione per apprendere e comprendere l’uso e l’applicabilità della tecnologia. La maggior parte delle applicazioni IoT delle tecnologie digitali nel settore agroalimentare si concentrano sul monitoraggio della temperatura, sulla tracciabilità, sull’umidità, sul colore e sul miglioramento delle prestazioni di sostenibilità. Applicazioni di questa natura rivestono una notevole importanza all’interno della filiera vegetale, in particolare durante la fase agricola, che richiede un monitoraggio preciso degli indicatori per migliorare la produttività delle colture. I sistemi IoT si sono rivelati determinanti nell’ottimizzazione dei parametri operativi, compresi l’utilizzo di pesticidi e acqua. Altri parametri possono essere monitorati tramite IoT, come composizione del suolo, umidità, temperatura e fisiologia delle colture, che possono fornire informazioni per un monitoraggio più accurato delle colture.
Blockchain
Blockchain è una tecnologia che consente di registrare le transazioni e archiviare i dati in modo sicuro e decentralizzato. È stata sviluppata nel 2009 e l’applicazione di questa tecnologia nella filiera agroalimentare si è progressivamente estesa grazie ai suoi vantaggi nel garantire la tracciabilità, la trasparenza e la sicurezza degli alimenti.
Tecnologie Big Data (BD)
BD si riferisce a dati di grandi dimensioni, in rapido movimento e complessi, che non possono essere elaborati e gestiti con tecniche convenzionali e tradizionali. Si applica a dati così vasti, diversificati e in rapida evoluzione che le tecnologie, gli strumenti e i sistemi convenzionali non sono in grado di gestirli in modo efficace. La tecnologia è caratterizzata dalle sue cinque “V” (volume, velocità, varietà, veridicità e valore), che si riferiscono ai grandi volumi di dati non strutturati a bassa densità, alla rapida velocità con cui i dati vengono ricevuti e sfruttati, alla varietà di disponibilità di molti tipi di dati, al livello di confidenza e qualità dei dati e, infine, all’individuazione dei valori sfruttati dal DB per supportare il processo decisionale.
L’integrazione delle tecnologie BD nei progetti agroalimentari riveste un’importanza significativa in tre aree chiave: l’estensione dei dati degli agricoltori per generare nuova conoscenza, la creazione di servizi e processi innovativi da parte di fornitori IT e sviluppatori di software e l’estensione e l’adattamento di modelli BD legati alle ICT e alle Fabbriche del Futuro (FoF) per l’agricoltura. Attualmente esistono numerosi archivi di Big Data che garantiscono l’accessibilità e l’utilizzo dei dati agroalimentari. Ad esempio, le immagini satellitari e le informazioni metrologiche di Google e NASAEarth Exchange, i dati su suolo, acqua e geospaziali del National Resources Conservation Service (USA).
Modelli di conoscenza
L’obiettivo dello sviluppo di modelli di conoscenza in agricoltura è quello di utilizzare diversi archivi di dati e trasformarli in servizi redditizi che aiutino i vari soggetti interessati nel processo decisionale. I temi di ricerca più recenti riguardano la raccolta e l’ingegneria precisa dei dati al servizio della creazione di conoscenza di nuovi modelli agricoli, dell’applicazione della tecnologia in agricoltura, dell’allocazione delle risorse, dei quadri di valutazione del rischio, della definizione delle politiche e della gestione della qualità. Inoltre, i ricercatori si stanno concentrando sulla qualificazione dei modelli decisionali e sull’identificazione di parametri decisionali quali regione, territorio, clima, pianta, tempo e processo.
Automazione e robotizzazione
Le tecnologie digitali hanno consentito a macchine e robot di svolgere compiti che in precedenza venivano svolti dagli esseri umani. L’automazione e la robotizzazione stanno guidando lo sviluppo dell’agricoltura intelligente e accelerando la transizione verso un’industria alimentare 4.0. Nella lavorazione agroalimentare, la robotica può automatizzare attività quali semina, piantagione, diserbo, raccolta, movimentazione, raccolta, taglio, affettamento e confezionamento, migliorando così l’efficienza e riducendo i costi di manodopera.
Sicurezza alimentare e controllo qualità
L’Industria 4.0 è un modo per garantire la domanda alimentare e la sicurezza alimentare, poiché integra tecnologie dell’informazione e della comunicazione come IoT, IoT industriale (IIoT), cobot, cloud computing, analisi dei big data, intelligenza artificiale (AI), digital twin (DT), blockchain, tecnologia di comunicazione di sesta generazione (6G) e machine learning (ML). Queste possono essere utilizzate digitalmente per vari scopi, tra cui la raccolta, la trasmissione, l’elaborazione dei dati (come la visualizzazione dei fattori che influiscono sulla qualità degli alimenti e l’analisi degli sprechi alimentari), la gestione e l’analisi. La loro implementazione mira ad affrontare le sfide e ottimizzare le attività lungo tutta la filiera, migliorando così la sicurezza e la sostenibilità alimentare. Altri strumenti, come i software di tracciabilità e l’identificazione a radiofrequenza, hanno il potenziale per migliorare il sistema di tracciabilità degli alimenti.
Le tecnologie digitali, come blockchain e RFID, possono tracciare il movimento dei prodotti lungo tutta la filiera, consentendo alle aziende di ottimizzare la logistica, ridurre gli sprechi e migliorare la tracciabilità e la trasparenza. Le tecnologie di automazione, come la robotica e l’intelligenza artificiale, possono migliorare l’efficienza e ridurre i costi della manodopera. Infine, le tecnologie digitali possono ottimizzare l’uso dell’energia negli impianti di trasformazione agroalimentare. Ad esempio, i sistemi di illuminazione e riscaldamento intelligenti possono regolare automaticamente il consumo di energia in base all’occupazione e alle condizioni meteorologiche, riducendo gli sprechi e i costi energetici.
Il futuro delle tecnologie digitali
Le tecnologie digitali rappresentano un’opportunità di trasformazione per l’industria agroalimentare, offrendo vantaggi significativi in termini di efficienza, sicurezza alimentare, sostenibilità e trasparenza. La crescente integrazione di IoT, AI, blockchain e robotica nella lavorazione agroalimentare mostra implementazioni di successo e prefigura un futuro promettente. I costi, l’accessibilità tecnologica, le competenze tecniche e la resistenza al cambiamento sono le sfide da affrontare per il futuro di queste tecnologie nelle aziende alimentari.
Stefania Milanello
Esperta di impianti alimentari e divulgatrice scientifica
