A partire dal 2020 una parte dell’industria alimentare è corsa ai ripari per trovare nuove soluzioni in grado di prolungare il tempo di conservazione delle patate. Il motivo? A partire da quell’anno, prima in Europa e poi in Svizzera, è stato messo al bando il Clorprofamio, un insetticida oggi ritenuto tossico per la salute umana, ma fino ad allora impiegato per prevenire la germinazione precoce nei tuberi che causa perdita di qualità, di peso e quindi di entrate economiche.

In risposta a questa sfida, alle pratiche tradizionali di conservazione (ambienti freschi, bui e ventilati tra i sei e gli otto gradi) è arrivato in aiuto un altro composto, questa volta innocuo per i consumatori ma con un difetto non del tutto trascurabile: un costo decisamente alto. 

Si tratta dell’Orange Oil, una sostanza naturale estratta dalla buccia d'arancia che le industrie nebulizzano sulle patate stoccate nei magazzini, penetra nella buccia dei tuberi e ne previene la germinazione. Funziona dunque, ma costa caro. Si è quindi voluto capire come ottimizzarne l’uso, e applicarlo solo quando serve davvero. La nebulizzazione non deve avvenire troppo presto, altrimenti svanisce l’effetto inibitore, ma nemmeno troppo tardi altrimenti si rischia di non potere arrestare il processo di germinazione. 

A prima vista, si potrebbe pensare di monitorare le patate stoccate con videocamere per rilevare il momento esatto della germinazione e intervenire per tempo. Ma questa non è una soluzione efficace, perché l'applicazione dell'Orange Oil deve avvenire almeno due settimane prima della comparsa delle radici. Dopo questo lasso di tempo, l'effetto inibitore del composto non sarà più efficace. 

Si tratta quindi di trovare il momento preciso, e qui entra in gioco l’intelligenza artificiale. Il progetto PRONTO (Predicting Potato Sprouting to Optimise Tuber Storage) di cui fa parte anche l’Istituto sistemi informativi e networking (ISIN) della SUPSI, mira proprio a sviluppare soluzioni basate su modelli predittivi in grado di rilevare precocemente il momento in cui avviene la germinazione delle patate. 

I ricercatori Omran Ayoub e Davide Andreoletti hanno condiviso gran parte della loro carriera accademica. Prima a Milano come compagni alla magistrale e di dottorato al Politecnico e oggi assieme all’ISIN affiliato al Dipartimento tecnologie innovative, dove lavorano come data scientists e seguono da vicino anche PRONTO:

“I risultati ottenuti finora sono più che incoraggianti. In passato, prevedere il momento di germinazione delle patate comportava un margine di errore di 30-40 giorni, ma oggi, grazie ai nuovi algoritmi, questo intervallo è stato ridotto a soli sette giorni. Un progresso notevole che permette di dimezzare le applicazioni di Orange Oil, con evidenti risparmi economici, soprattutto per le aziende alimentari che gestiscono grandi magazzini di patate e con risvolti importanti per una migliore gestione degli sprechi”.

I due ricercatori spiegano l’approccio rivoluzionario della visione fornito dalle imprese alimentari coinvolte nel progetto: “è fondamentale capire cosa avviene all’interno della pianta e per farlo è necessario ascoltare i suoi segnali, raccogliendo dati elettrofisiologici e altri indicatori comportamentali che possano essere sfruttati da algoritmi di IA per determinare il momento della germinazione qualche settimane prima”.

Le piante, dunque, parlano e per capire il loro linguaggio bisogna passare per il tramite di sensori in grado di rilevare e trasmettere una grande quantità di dati.
“I sensori vengono inseriti in centinaia di patate per monitorare i segnali elettrofisiologici. Al tempo stesso si registra la data esatta della germinazione. I dati raccolti vengono poi elaborati dall'algoritmo, a cui viene fornita anche l'informazione precisa sul giorno di germinazione. Grazie a questa combinazione di dati – da un lato i segnali elettrofisiologici, dall’altro le date effettive della germinazione – si chiede ai modelli predittivi di fornire una stima il più precisa possibile di quando avverrà la germinazione, e di conseguenza si capirà quando sarà il momento ideale per applicare lo spraying di Orange Oil”.

Il progetto è iniziato a luglio del 2023 e terminerà nell’autunno del 2025 e nel corso del prossimo anno ci sarà margine per affinare la tecnica di raccolta dei dati, che cambia in considerazione delle tipologie diverse di patate esistenti, della loro provenienza, dell’ambiente cui sono coltivate (in serra o all’aperto) e da numerosi altri fattori.

PRONTO è finanziato da Innosuisse e realizzato in collaborazione con diverse imprese agricole e alimentari, tra cui Vivent Biosignals, UPL, Fenaco e Zweifel. Partecipano anche il centro di competenza della Confederazione Agroscope e la Fernfachhochschule Schweiz, con il suo laboratorio in Web Science.