chi siamo

Meaplant Innovation

La nostra storia è un percorso di continua evoluzione, guidato dal desiderio di rendere la coltivazione più semplice e accessibile a chiunque, ovunque.

La Dott.ssa Caterina Allera, durante la sua esperienza come ricercatrice nel campo della coltivazione fuori suolo presso il CREA, Consiglio per la ricerca in agricoltura e l'analisi dell'economia agraria, ha approfondito diverse tecniche di coltivazione basate sull'utilizzo di substrati naturali e artificiali, di particolare interesse per la loro maggiore produttività rispetto ai metodi agricoli tradizionali.

La sua ricerca l'ha portata a individuare nella relazione tra substrato di coltivazione e soluzione nutritiva fornita alle piante uno degli aspetti più complessi di questi sistemi.

I substrati attualmente utilizzati trattengono acqua e sali minerali, che tendono ad accumularsi all'interno della matrice porosa. Elevate concentrazioni saline a livello radicale possono risultare dannose per le piante, rendendo necessari sistemi di monitoraggio complessi per evitare danni alle colture.

Da queste criticità nasce Meaplant Innovation: un concetto innovativo basato su un substrato di coltivazione capace di trattenere le gocce di soluzione nutritiva senza assorbirle.

Ma come può un substrato trattenere l'acqua senza assorbirla?

La risposta è arrivata direttamente dalla natura: il modo in cui le gocce d'acqua rimangono sospese sulla tela di un ragno dopo la pioggia ha ispirato il nuovo substrato alla base di Meaplant Innovation.

Caterina Allera

Biologa Ricercatrice
Fondamenti Scientifici

La fisica alla base di Meaplant Innovation

Meaplant Innovation si basa su principi fisici osservati in natura e studiati in diversi ambiti scientifici, tra cui la dinamica delle gocce, la microfluidica e le interazioni tra acqua e reti di fibre.

Tensione superficiale Fibre idrofobiche Sospensione delle gocce Drenaggio controllato Ricircolo a circuito chiuso Ossigenazione radicale
Dalla natura alla tecnologia brevettata

Le gocce d'acqua rimangono sospese all'interno di una rete tridimensionale di fili, restando accessibili alle radici senza saturare il substrato.

Così come le gocce possono rimanere sospese sulle tele dei ragni, sulle fibre naturali o su superfici idrofobiche, il substrato Meaplant utilizza una rete di fili chimicamente inerti per trattenere le gocce di soluzione nutritiva grazie all'equilibrio tra tensione superficiale, geometria delle fibre e forza di gravità.

Come funziona

Un equilibrio controllato tra ritenzione e drenaggio naturale.

Il substrato è posizionato orizzontalmente rispetto agli irrigatori. Poiché le gocce vengono erogate da una distanza molto ridotta, la loro velocità d'impatto è limitata e ne favorisce la cattura da parte della rete di fili idrofobici intrecciati.

Con l'aumentare delle dimensioni e della massa delle gocce, l'equilibrio viene naturalmente meno: la forza di gravità supera le forze di ritenzione e la soluzione nutritiva in eccesso ritorna nel serbatoio. Questo meccanismo contribuisce a evitare eccessi idrici mantenendo al tempo stesso acqua e nutrienti costantemente disponibili per le radici.

Balance between gravity and surface tension in a droplet suspended on fibers

Schema semplificato dell'equilibrio fisico che permette alle gocce di rimanere sospese all'interno di una rete di fibre interconnesse.

Letteratura scientifica sulle interazioni tra gocce e fibre

Studi scientifici che illustrano i principi fisici alla base del substrato.

Queste pubblicazioni non descrivono direttamente Meaplant Innovation, ma spiegano i principi fisici che consentono alle gocce d'acqua di rimanere sospese tra le fibre, rendendo possibile la ritenzione e la distribuzione controllata dell'acqua.

Gocce su fibre curve

Lo studio evidenzia come la geometria delle fibre influenzi la capacità di trattenere e sostenere le gocce, permettendo alle fibre curve di supportare volumi maggiori rispetto alle fibre orizzontali.

Z. Pan · F. Weyer · W.G. Pitt · N. Vandewalle · T.T. Truscott
Soft Matter · 2018 · Vol. 14 · p. 3724
DOI: 10.1039/C7SM01729D
Droplets on bent fibers scientific image
Le gocce d'acqua possono aderire alle fibre in diversi punti, ma quelle più grandi si accumulano preferenzialmente nelle intersezioni che formano angoli acuti. Lo studio identifica circa 36° come l'angolo più favorevole alla ritenzione di gocce di grandi dimensioni. Crediti: Splash Lab.

Cattura delle gocce mediante una fibra sottile

Le gocce che interagiscono con sottili fibre orizzontali possono rimanere sospese oppure distaccarsi in funzione delle loro dimensioni, della velocità d'impatto e dell'equilibrio tra le forze di ritenzione e la gravità.

Élise Lorenceau · Christophe Clanet · David Quéré
Capturing Drops with a Thin Fiber
Journal of Colloid and Interface Science · 2004 · Pagine 192–197
DOI: 10.1016/j.jcis.2004.06.054
Sequence showing a droplet detaching from a thin fiber
Sequenza adattata da Lorenceau, Clanet e Quéré.

Reti Kirigami per la raccolta della nebbia

Lo studio dimostra come la geometria delle fibre, la loro configurazione e le interazioni superficiali svolgano un ruolo fondamentale nella raccolta, nella ritenzione e nel drenaggio controllato dell'acqua.

Bintein, P.B. · Cornu, A. · Weyer, F. et al.
npj Clean Water · Volume 6 · Articolo 54 · 2023
DOI: 10.1038/s41545-023-00266-6
Kirigami fog nets scientific study image
Figura adattata da Bintein et al. · Nature Portfolio / npj Clean Water.

Impatto di una goccia su una fibra

Una goccia in caduta può rimanere aderente alla fibra, distaccarsi oppure suddividersi in gocce più piccole in funzione della velocità d'impatto, delle dimensioni della goccia e dello spessore della fibra. Lo studio rende chiaramente osservabili i meccanismi fisici che governano la cattura e il rilascio delle gocce.

Sung-Gil Kim · Wonjung Kim
Drop Impact on a Fiber
Physics of Fluids · Vol. 28 · 042001 · 2016
DOI: 10.1063/1.4945103
Crediti: Wonjung Kim / Sogang University
Dinamica computazionale dei fluidi

Visualizzare il comportamento delle gocce all'interno di una rete di fibre.

Le simulazioni FLOW-3D mostrano come le gocce interagiscono con una rete di fibre interconnesse: impattano sulla struttura, vengono trattenute tra le fibre, si distribuiscono all'interno della rete e infine drenano quando massa e gravità superano le forze di ritenzione.

Simulazioni visuali realizzate con FLOW-3D. Video incorporati dal canale YouTube ufficiale di FLOW-3D.
Impatto di una goccia su una rete di fibre | FLOW-3D
Interazione delle gocce con una rete di fibre | FLOW-3D
Dalla scienza all'invenzione

Un principio fisico trasformato in un sistema di coltivazione brevettato.

Meaplant Innovation applica questi meccanismi fisici all'interno di un pratico sistema di coltivazione fuori suolo: un substrato costituito da fili idrofobici e chimicamente inerti, nel quale le gocce rimangono sospese, le radici accedono ad acqua e nutrienti e la soluzione nutritiva in eccesso ritorna naturalmente al serbatoio.

  • Rete tridimensionale di fili intrecciati
  • Substrato idrofobico e chimicamente inerte
  • Gocce trattenute senza saturazione del substrato
  • Drenaggio naturale per gravità
  • Recupero e ricircolo dell'acqua a ciclo chiuso
  • Tecnologia brevettata a livello internazionale
Meaplant patent drawing showing the thread-based substrate

Disegno brevettuale Meaplant — rappresentazione del substrato costituito da una rete tridimensionale di fili intrecciati.

Dove i principi della natura
diventano innovazione per la coltivazione.

Questa è
Meaplant Innovation.

Meaplant Innovation

Comparison with Current Systems

A scientific and practical comparison between Meaplant Innovation and current soilless cultivation systems.

Meaplant Innovation is a universal closed-circuit cultivation system in which it is possible to grow all the plants usually cultivated in current soilless cultivation systems, as well as additional plants that are not commonly grown in soilless cultivation, including vines, citrus fruits, apples, and currants, already tested within our system.
Meaplant Innovation allows cultivation also in open-air environments because the plants are rooted similarly to natural soil conditions, and there is no risk of root asphyxiation in the event of heavy rain. The system can be used on balconies, terraces, roofs, green walls, urban outdoor spaces, and in the countryside.
In current soilless cultivation systems, roots are weakly anchored or not anchored at all because they grow inside perlite, pumice, zeolite, rock wool, coconut coir, or other inconsistent materials, in water (Hydroponics), or in air (Aeroponics). In these systems, plants cannot withstand environmental conditions and are generally used only in protected environments such as greenhouses or buildings equipped with artificial lighting systems (vertical farming), resulting in high cultivation costs.
Meaplant Innovation eliminates the risk of root asphyxia. The substrate never becomes saturated with water because excess water drains away while maintaining oxygen-rich empty spaces. The absence of micropores, commonly present in current substrates, also prevents the formation of fungi and bacteria. Furthermore, the substrate is bacteriostatic and does not require special disinfection treatments.
In hydroponics, roots remain submerged in water, which does not respect the natural physiology of plants, making them weaker and more vulnerable to fungi and bacteria. Complex disinfection and oxygenation systems for the recirculating nutrient solution are required. Only short-cycle plants such as salads, spinach, basil, parsley, and strawberries can generally be cultivated. In aeroponics, roots remain suspended in air, which also does not respect plant physiology, making the system highly vulnerable because a single irrigation failure may compromise the entire crop.
The Meaplant Innovation cultivation medium does not absorb salinity. The nutrient solution supplied by the irrigation system remains chemically consistent at the roots because the substrate does not alter the solution through salt absorption. Continuous monitoring of supplied and drained solutions is therefore unnecessary, and exhausted nutrient solutions requiring disposal are not generated.
In closed-loop systems using conventional substrates that absorb salinity, substrates must frequently be washed to prolong the recirculating nutrient solution. If not washed, the nutrient solution often needs replacement every few days, generating waste and environmental impact. Frequent washing also subjects plants to salinity stress, while constant monitoring of mineral concentrations becomes necessary.
Irrigation management in Meaplant Innovation is simple and does not require measuring drainage quantities. Water droplets remain suspended on the substrate mesh and naturally fall back into the tank through gravity when they reach sufficient mass, completely eliminating the risk of over-irrigation.
Meaplant Innovation allows the simultaneous cultivation of plants with different water requirements. For example, watermelons can be cultivated together with succulents within the same irrigation cycle.
In current substrate, hydroponic, and aeroponic cultivation systems, it is generally possible to grow only one plant species at a time because each species requires a dedicated nutrient solution and irrigation cycle.
In the Meaplant Innovation cultivation substrate, all water droplets remain directly available to the roots. The water potential is equal to zero, meaning the roots do not need to exert absorption force as they do in conventional substrates.
Meaplant Innovation minimizes water loss through evaporation using the same strategy observed in cactus physiology. Water absorption by the roots occurs more rapidly than evaporation due to the hydrophobic-hydrophilic gradient established between the substrate and the roots.
The Meaplant Innovation cultivation substrate is made from recyclable materials or biomaterials suitable for food use.
Conventional cultivation substrates such as perlite, pumice, zeolite, rock wool, and coconut coir are generally not recyclable and often require special handling and disposal procedures.
Meaplant Innovation

Il futuro della coltivazione inizia oggi.
Scopri il sistema Meaplant Innovation.

Per informazioni, collaborazioni e richieste commerciali, contatta il team Meaplant Innovation.

info@meaplant.com