L’idroponica – il figlio poster del movimento agricolo urbano – si basa sull’idea di coltivare le piante senza suolo, ma sospendendo le loro radici in soluzioni nutritive.

Produrre cibo in questo modo richiede il 95% in meno di acqua, prodotti chimici e pesticidi e di una fattoria basata sulla terra ed è 2-4 x più efficiente in termini di spazio. Per non parlare del fatto che è progettato per coltivare il cibo al chiuso e in città, significa che se si vive in zone con inverni mortalmente freddi, si può fondamentalmente ottenere prodotti freschi dal proprio salotto tutto l’anno. Questo a sua volta ha ancora più effetti a catena in termini di sostegno all’economia locale, di riduzione delle emissioni dei trasporti e di diminuzione dei rifiuti materiali.

In definitiva, l’idroponica ha un grande potenziale per nutrire le nostre città in crescita nei prossimi decenni. Non è un sostituto unico per l’agricoltura terrestre, ma per alcune circostanze ha semplicemente più senso.

Ma, ecco cosa non ha senso… cercare di COSTRUIRE uno di questi sistemi (fidatevi, ci ho provato).

Il tipo più popolare di sistema idroponico è chiamato Nutrient Film Technique (NFT). Funziona con

• Collegamento di una rete di trogoli, di solito fatti di tubi in pvc
• Facendo dei fori lungo di essi per i cestini delle piante (piccole cartucce perforate in cui le piante crescono in modo che le loro radici possano pendere dal fondo)
• Riempiendo una vasca con acqua e una miscela di nutrienti e mettendola sul fondo del sistema
• Mettendo una pompa in questa vasca (tipo quella che va in un acquario) e facendo passare il suo cavo fino alla cima del sistema.

In questo modo quando la pompa è accesa

• le sostanze nutritive saranno pompate dalla vasca verso l in alto
• fluiscono attraverso i trogoli dove le radici possono raggiungerli
• e fuoriescono dal fondo verso il tino ancora una volta

L’estate scorsa, mentre ero in vacanza in campagna, ho detto a mio padre che avremmo montato uno di questi sistemi. Così, siamo andati a Home Depot e abbiamo preso diversi metri di tubi in pvc, connessioni a gomito, cesti per piante, nutrienti e una pompa. Fondamentalmente, tutto il necessario per fare uno di questi sistemi.

Mio padre, che era un falegname nel suo lontano passato, aveva i morsetti e i trapani e il lubrificante necessario per tagliare e incollare tutte queste cose insieme. Così ho pensato che avrei potuto farlo senza tutto il sangue, il sudore e le lacrime.

Avrei semplicemente tagliato le tubature in pvc in trogoli da 5 piedi, praticato fori larghi 2 pollici lungo di essi ogni 6 pollici e cementato i collegamenti a gomito e a T tra di loro.

Comunque, mi sono messo al lavoro a tagliare e forare, e dopo quella prima ora, sono riuscito a fare un solo foro.

Solo un foro.

E per il resto dell’estate, i materiali sono rimasti nel nostro capannone e da allora non li ho più toccati.

Non è una storia di resilienza.

Ad ogni modo, non sono sicuramente la persona più pratica che abbia mai camminato sul pianeta, quindi ci sono molte persone molto più talentuose di me che hanno provato e sono riuscite a fare sistemi simili.

Ma, ecco il punto. Non molte persone che vivono nei condomini delle città sono artigiani malvagi sotto mentite spoglie. Per non parlare del fatto che la maggior parte delle persone probabilmente non ha gli strumenti e i morsetti e i trapani necessari per fare uno di questi sistemi in giro.

Mentre le colture idroponiche sono progettate per essere usate dalle città e dalle persone che ci vivono, non sono totalmente destinate ad essere fatte da loro.

Questa è una limitazione piuttosto grande, se me lo chiedete.

La stampa 3D è un tipo di produzione additiva che ha a che fare con la creazione di un oggetto tagliandolo in molte sezioni trasversali e stampandole una sull’altra.

Se applicassimo questo alla creazione di sistemi idroponici, invece di passare innumerevoli ore a cercare di tagliare i tubi di plastica in modo da avere lattuga fresca tutto l’anno, si può letteralmente prendere una stampante per estruderla da zero.

Sembra molto più semplice.

Ma, diciamo che tu – il coltivatore urbano opportunista – decida di riempire la parete del tuo soggiorno con un aggeggio NFT lungo 10 piedi. Un paio di mesi dopo, ti rendi conto che starebbe meglio in un altro posto. Solo che in questo posto non hai abbastanza spazio per 10 piedi di piante, ma hai abbastanza spazio per aggiungere altri livelli verticali.

Bene, fondamentalmente, il tuo sistema attuale non è compatibile. Ma dal momento che tutto è stampato in un unico grande pezzo, o devi tirare fuori tutti gli strumenti che non hai per riorganizzare tutto o iniziare da zero.

Ma, cosa succede se stampiamo in 3D un’unità idroponica modulare? Come forse un trogolo da 15 cm che può essere montato insieme ad altri trogoli da 15 cm per fare le cose larghe o alte quanto si vuole?

In questo modo, se è necessario fare qualsiasi tipo di modifica, basta smontare i singoli moduli e rimontarli in modo diverso.

Così, fondamentalmente, non devi ricominciare da capo ogni volta che decidi che non hai abbastanza lattuga.

In questo articolo, andremo oltre il mio progetto per un sistema idroponico modulare NFT stampato in 3D.

Il sistema sarà composto da una serie di cilindri modulari, con un diametro di 10 cm, una lunghezza di 15 cm e lo spazio per un trogolo di 5 cm.

Per progettare il modulo idroponico, ho usato un programma chiamato TinkerCAD che è una piattaforma CAD (computer assisted design) online gratuita che si può usare per progettare oggetti stampabili in 3D.

TinkerCAD ha una libreria con un sacco di forme diverse, numeri e lettere che si possono usare per costruire praticamente tutto. Useremo una tecnica chiamata segmentazione – cioè suddividere il modulo in forme più piccole e poi metterle tutte insieme.

Step 1: Il tubo

Il trogolo in cui cresceranno le piante sarà lungo 150 mm, avrà un diametro esterno di 100 mm e uno spessore del materiale di 5 mm.

Per fare questo, stiamo per

1. costruire un cilindro con diametro 100 mm e lunghezza 150 mm
2. duplicare questo cilindro e diminuire il suo diametro a 90 mm
3. fare un buco (cliccando l’icona in alto a destra)

Un buco è essenzialmente spazio negativo, quindi ogni volta che viene unito con un altro oggetto, farà un buco di quella forma nell’oggetto. Un po’ come quando camminate attraverso un cumulo di neve, il vostro stivale fa un buco che ha la forma del vostro piede nella neve.

Fondiamo quindi questo cilindro buco nel mezzo del cilindro originale.

Ora, queste due forme sono indipendenti e poiché vogliamo che siano una forma collettiva, le selezioniamo entrambe e premiamo la funzione gruppo. Questo fondamentalmente le attacca insieme così se si sposta una, si sposta l’altra.

Utilizzeremo poi lo strumento di rotazione (la piccola freccia intorno alla forma selezionata) per ruotare l’oggetto lateralmente di 90 gradi in modo che sia appoggiato sulla superficie curva.

Step 2: Il letto per le piante

Un tipico cesto per le piante ha un raggio di 2.5 cm di raggio, e quindi vogliamo che il buco in cui poggia questo cestino sia equivalente.

Per fare questo,

1. Facciamo un cilindro
2. Diamogli un diametro di 50 mm e diamogli un’altezza di 35 mm
3. Facciamo un buco
4. Utilizziamo lo strumento di elevazione (la freccia verso l’alto sopra la forma selezionata) per alzarlo di 65 mm
5. Spostiamolo nel centro del cilindro tubolare in modo che ci siano 50 mm tra esso e ogni bordo del cilindro tubolare. Quella faccia circolare del foro dovrebbe venire a filo con la curvatura del cilindro tubolare più grande.

E naturalmente, raggruppare tutto!

Step 3: Le viti

Per rendere questo modulo modulare, deve diventare una tassellatura (se ne metti un mucchio, si incastrano perfettamente e non lasciano spazi vuoti).

Questo significa che possiamo fingere che un’estremità del tubo si avviti all’altra estremità del tubo. Ma, al momento, entrambe le estremità sono della stessa dimensione, quindi non si può fisicamente inserire una nell’altra.

Per risolvere questo problema, aggiungeremo un’estensione a un’estremità con lo stesso diametro esterno del diametro interno del tubo grande (90 mm) e lo stesso spessore del materiale.

Per fare questo, prenderemo

1. un cilindro e gli daremo un’altezza di 20 mm e un diametro di 90 mm.
2. Lo duplichiamo e riduciamo il suo diametro a 80 mm
3. Facciamo un buco e lo fondiamo nel mezzo del cilindro originale.
4. E… raggruppiamo i due!

Possiamo poi ruotarlo lateralmente di 90 gradi e fonderlo di 5 mm in una estremità del tubo più grande.

Quindi, ora possiamo mettere insieme queste due estremità diverse proprio bene, ma non c’è nulla che le tenga in posizione. Possono semplicemente staccarsi con una piccola forza laterale.

Quindi, per risolvere questo problema, introdurremo un po’ di coppia – cioè una forza rotazionale. A causa dell’angolo con cui questa forza viene applicata, è più difficile da contrastare con la gravità.

E quale modo migliore per farlo se non con una vite.

Ora, fare una vite è piuttosto impegnativo. Fortunatamente, TinkerCAD ha un archivio comune di forme casuali che persone meravigliosamente talentuose hanno messo insieme, una delle quali ha fatto una vite.

Per cambiare i parametri della vite, ogni forma ha un comodo menu a tendina dove puoi semplicemente riempire qualsiasi dimensione tu voglia.

Perciò, faremo il raggio interno della vite 18 e il raggio esterno della vite 20. Faremo l’altezza della filettatura interna e l’altezza della filettatura esterna 1 e 2 mm, rispettivamente. Daremo anche due “giri” alla vite – o la faremo girare due volte.

Daremo alla vite esterna un diametro di 100 mm e un’altezza di 10 mm. Poi duplicheremo questa vite e cambieremo il suo diametro in 90 mm per la vite interna.

La vite esterna andrà a 4 mm dall’estremità della prolunga, e la vite interna andrà a 6 mm dall’altra estremità.

E, infine. Raggruppa tutto.

Ecco qui, una unità idroponica modulare. Combinata con un mucchio di altre identiche, si può praticamente fare un sistema NFT completo che è personalizzabile a qualsiasi configurazione che si desidera.

Le uniche cose che mancano sono i giunti a gomito così come le connessioni solide per fare trogoli multipli e livelli multipli. Questi sono abbastanza facili da ottenere utilizzando le tubazioni in pvc, ma più su questo per venire… :).