Progetto MOSSA

Descrizione del progetto:

Lo scopo finale del progetto consiste nell’installazione di Reti-APAF in foreste ad uso produttivo (castagneti, noccioleti, noceti) che ne consentirà il monitoraggio permettendo al contempo di controllare lo stato di salute dell’intero ecosistema forestale (ricadute agro-forestali).

Poiché gli alberi rilasciano composti volatili (BVOCs) in risposta a particolari stati fisiologici o condizioni di stress che possono avere anche un ruolo nell’inquinamento atmosferico nonché effetti terapeutici sulle persone, il loro monitoraggio tramite APAF può avere una rilevante utilità in agricoltura e altri contesti (ricadute agronomiche, agro-forestali, ambientali e sulla salute umana).

Non esistono al momento piattaforme simili dedicate agli alberi da frutto specialmente forestali. APAF sarà organizzata in 3 Unità, una dedicata alla misurazione di parametri fisiologici arborei (Unità-TREE), una alla misurazione di parametri ambientali e marker biogenici volatili (BVOCs) rilasciati dagli alberi (Unità-VOC) e una all’alimentazione di APAF (Unità-POWER). Le misure acquisite saranno inviate alla centralina (microprocessore) di sistema APAF (APAF-CPU) che traferirà wireless i dati ad un centro di raccolta (Cloud) per il loro smistamento.

Le innovazioni tecnologiche in MOSSA permetteranno anche la creazione di sistemi di monitoraggio a più basso costo rispetto a quelli esistenti sul mercato, riducendo così le spese per l’utente finale (agricoltori), in aggiunta ai benefici dovuti a una maggiore efficienza del sistema produttivo agricolo.

Tali innovazioni consentiranno di restituire all’utente finale (agricoltore/decisore ma anche ricercatore) non solo una mappatura 3D dell’area esaminata, ma anche e soprattutto la sua immagine ecosistemica.

L’innovazione tecnologica nell’Unità-VOC di MOSSA si baserà essenzialmente sulla creazione di sensori nanostrutturati specifici e sensibili al punto da poter rivelare determinati BVOCs in atmosfera.

Partners: 

Finalità:

 L’obiettivo specifico di MOSSA, è quello di creare una piattaforma multisensoriale e multiparametrica a costi contenuti, ed elettricamente autoalimentata che misuri alcuni parametri eco-fisiologici di piante di interesse nonché parametri ambientali e composti volatili (VOCs) agronomicamente utili, trasmettendo poi i dati agli utenti finali. Tale

piattaforma, qui definita “alberi parlanti in sistemi agricoli e forestali” (APAF), una volta replicata in più esemplari messi in rete fra loro (Rete-APAF) (tecnologia IoT), migliorerà il monitoraggio di piante arboree da frutto (frutteti), offrendo una cognizione del loro stato di salute in tempo reale, e consentendo ai decisori (agricoltori) di intraprendere azioni rapide e adeguate (ricadute agronomiche), in base ai principi dell’Agricoltura di Precisione (AdP).

 

Risultati:

 Per raggiungere le finalità di progetto, il lavoro è stato suddiviso nei seguenti gruppi di lavoro:

WP1: Realizzazione dell’Unità-TREE della piattaforma APAF (Durata: 12 Mesi)

WP Leader: Riccardo Valentini (UNITUS-DIBAF)

Attività: Obiettivo del WP1 è creare un dispositivo innovativo che riesca a valutare lo stato di salute di piante arboree da frutto attraverso la misurazione di alcuni specifici parametri eco-fisiologici, in analogia a quanto realizzato nei TreeTalker©. L’Unità TREE della piattaforma APAF avrà come misure sensoristiche di base, su base oraria: il flusso idrico delle piante (tecnologia ‘sap flow’ basata su dissipazione del calore); lo stato idrico del tronco (sensore capacitivo); la distribuzione spettrale trasmessa dalle foglie (VIS-NIR); l’accrescimento radiale (encoder magnetico), la temperatura fogliare (IR-contactless) e la stabilità (accelerometro).

WP2: Realizzazione dell’Unità-VOC della piattaforma APAF (Durata: M12)

WP Leader: Antonella Macagnano (CNR- IIA)

Obiettivo di questo WP è creare un dispositivo basato su sensori dedicati al monitoraggio dello stato di salute di piante arboree attraverso la misurazione bio-marcatori volatili (BVOCS) relativi a specifici stati vegetativi o possibili condizioni di stress abiotico, così da definire le azioni da intraprendere a supporto agli obiettivi già indicati in WP1. Il dispositivo sensoristico dell’Unità-VOC sarà basato su sensori chimici nanostrutturati con un elevato grado di riconoscimento, nonché un’adeguata affidabilità, riproducibilità e ripetibilità richieste dall’applicazione in MOSSA

WP3: Realizzazione dell’Unità-POWER per l’alimentazione della piattaforma APAF (Durata: 12 Mesi)

WP Leader: Antonio Agresti (UTV-DIE)

Attività: L’obiettivo di questo WP è quello di fornire, attraverso l’utilizzo di dispositivi fotovoltaici di nuova generazione, l’approvvigionamento energetico alla piattaforma APAF. Il WP si propone di sfruttare le eccellenti proprietà optoelettroniche della perovskite utilizzata come materiale assorbitore a film sottile per raggiungere elevate efficienze di conversione. Tale dispositivo sarà caratterizzato dalle seguenti proprietà: i) alto rendimento, anche con radiazione diffusa, durante tutte le ore della giornata e le stagioni dell’anno (contesto agricolo) permettendo di alimentare la piattaforma con un ingombro ridotto (rispetto alle attuali tecnologie in commercio ed in grado di fornire un rendimento paragonabile); ii) basso costo e scalabilità iii) configurazioni customizzabili per differenti necessità energetiche.

WP4: Realizzazione del prototipo APAF e della Rete di Monitoraggio (Durata: 11 Mesi)

WP Leader: Fabrizio De Cesare (UNITUS-DIBAF)

Attività: L’obiettivo del WP4 è di creare e testare un prototipo APAF (WP1-2-3) e quindi una rete di monitoraggio composta da più unità APAF che trasferisca informazioni ai decisori (es. agricoltori) sullo stato di salute di piante arboree da frutto in modo da poter intervenire in maniera mirata con opportune azioni di supporto per le colture.

WP5: Coordinamento, Diffusione, Sfruttamento dei Risultati e Gestione Dati (Durata 24 Mesi)

WP Leader: Riccardo Valentini (UNITUS-DIBAF)

Attività: Il principale obiettivo di questo WP è di organizzare in modo efficiente i flussi di lavoro tra le varie competenze del progetto.

In particolare sarà cura del coordinatore di organizzare far rispettare le scadenze e la realizzazione degli obiettivi indicati nella proposta. A tale riguardo, incontri periodici sull’andamento del progetto e sulle questioni organizzative saranno fissati con i partners.

Compito del coordinatore sarà anche quello di rispettare le scadenze amministrative di progetto e la presentazione dei rapporti tecnico- scientifici (deliverables) e finanziari, con il supporto dei partners, oltre al rapporto finale di progetto e un documento (blue print) di strategia di produzione e commercializzazione di APAF.

Particolare attenzione sarà data alla diffusione dei risultati, che avverrà secondo varie modalità. Tre eventi saranno organizzati con le Aziende che hanno mostrato interesse alla piattaforma APAF: 1)  per illustrare loro gli obiettivi e le attività del progetto raccogliendo al contempo le loro richieste ed aspettative sui parametri di interesse agronomico da monitorare, le ricadute sul piano gestionale delle grandezze rilevate, l’usabilità della piattaforma e l’analisi dei costi/benefici per il mercato, in modo da guidare i successivi sviluppi prototipali e la strategia industriale; 2) per presentare i primi prototipi, con la raccolta dei primi feedbacks sul funzionamento; 3) per promuovere il lancio della piattaforma e la strategia industriale.

Il WP si avvarrà inoltre di strumenti di comunicazione nazionale di settore come il Portale del Mipaf su “Conoscenza e Innovazione nel settore agricolo-alimentare e forestale” nonché di strumenti di comunicazione multimediale di divulgazione scientifica (brochure e presentazioni o video su SlideShare, SlidePlayer o LinkedIn) su social media (video su YouTube) e degli uffici per la comunicazione quali l’Ufficio Stampa del CNR e il Centro di Ateneo per la Multimedialità di UNITUS o canali più tradizionali quali convegni, workshop e pubblicazioni scientifiche.

Sostegno finanziario ricevuto:

 La proposta di progetto MOSSA è stata presentata il 28/10/2020 con numero di protocollo A0375-2020-36670 sull’Avviso pubblico “Gruppi di Ricerca 2020” ed approvata con Determinazione n. G08487 del 19/07/2020- pubblicato sul BURL N.93 del 23/07/2020 – modificato con Determinazione n. G10624/2020- pubblicato sul BURL n. 116 del 22/09/2020.

Con Determinazione n. G08487 del 19/07/2020 – pubblicato sul BURL N.93 del 23/07/2020 – modificato con Determinazione n. G10624/2020 – pubblicato sul BURL n. 116 del 22/09/2020, il Direttore della Direzione Regionale per lo Sviluppo Economico e le Attività Produttive, ha ammesso a Sovvenzione, con determinazione, n. G04014 del 13 aprile 2021 pubblicato su BURL N: 38 del 15/04/2021 il progetto MOSSA per una Spesa ammessa di € 146.881,00 e una Sovvenzione ammessa pari a € 146.881,00. Il CUP assegnato al progetto MOSSA è J85F21000460002, mentre di seguito riportiamo il dettaglio della spesa ammessa e del relativo contributo: