Il prof. Yuichiro Takeuchi della Sony Computer Science Laboratories Inc ha effettuato un esperimento utilizzando la stampa 3D per sistemi di coltivazione idroponica.
L’idroponica è la crescita delle piante senza l’uso del suolo. Acqua e altre sostanze nutritive vengono consegnate alle piante tramite sistemi di gocciolamento o a vasca alimentati da pompe. I benefici della coltura idroponica includono raccolti più grandi, maggiore controllo sui livelli di nutrienti e pH e minore utilizzo di acqua perché tutto ciò che non è assorbito dalle radici può essere riciclato attraverso il sistema. Ovviamente, l’idroponica è particolarmente utile nelle aree in cui è difficile trovare o acquistare un buon terreno. Anche la crescita verticale non funziona bene con il terreno, ma sta diventando una caratteristica popolare dei grattacieli.
Mentre il terreno può essere sostituito, è necessario replicare anche altri tratti che le piante necessitano come la ritenzione idrica, la permeabilità all’ossigeno e una struttura di supporto in grado di trattenere la pianta in modo sicuro senza costringere la crescita delle radici.
I substrati di crescita ideali includono ciottoli di argilla, vermiculite, perlite, fibra di cocco, spugne e lana di roccia, i primi quattro dei quali devono essere tenuti in un contenitore in quanto particelle sciolte. Il Dr. Takeuchi ha preso in considerazione tutti questi tratti prima di creare il suo substrato stampato in 3D, e ha testato diverse materie plastiche prima di trovarne una che avesse avuto un buon rendimento.
Ha testato ABS, PLA, TPU (flessibile) e SBS, e solo SBS ha avuto risultati positivi, probabilmente grazie alla sua elasticità. Con le plastiche più rigide, le radici delle piante sono state costrette e le piante sono morte. Per raggiungere la porosità che avrebbe consentito la crescita delle radici, ha realizzato un filamento composito composto da 70% di SBS e 30% di PVA, un materiale spesso utilizzato per strutture di supporto per la stampa 3D perché si dissolve in acqua. Risciacquando i substrati stampati in acqua, diventano porosi.
Una grande varietà di piante è stata coltivata con successo nei substrati stampati, come rucola, lattuga, basilico, girasole e pomodoro. Un test di resa in cui 6 insiemi di lattuga sono stati coltivati in substrati porosi SBS, hanno indicato che SBS può produrre rese in linea con i substrati tradizionali: in più sebbene non fosse previsto, si è notato che alcune muffe e alghe crescevano sui substrati SBS; questo rivela che potrebbe essere possibile coltivare anche licheni e funghi su substrati stampati in 3D.
L’agricoltura indoor e l’idroponica sta crescendo rapidamente man mano che le popolazioni diventano più urbane e quando gli eventi meteorologici più estremi diventano più comuni, così la razionalizzazione della progettazione, dell’installazione e del funzionamento di tali sistemi diventerà parte integrante della nostra vita.
Tali substrati stampati in 3D potranno anche essere usati per coltivare in futuro frutti e sculture viventi dalla forma personalizzata.