Domanda energetica globale per l’irrigazione, per coltura

Perché irrigare le colture richiede più energia di quanto pensiate

Nutrire un mondo in crescita e sempre più benestante dipende non solo dalla terra e dall’acqua, ma anche dall’energia. Questo studio affronta una domanda apparentemente semplice ma dalle grandi implicazioni: quanta energia serve per portare l’acqua alle colture del mondo, e quale sarebbe il costo energetico se si espandesse l’irrigazione dove potrebbe aumentare la produzione alimentare in modo sostenibile? Mappando questi bisogni coltura per coltura a livello globale, gli autori mostrano dove l’irrigazione assorbe già la maggior parte dell’energia, dove è possibile introdurre nuova irrigazione in sicurezza e come l’accesso limitato all’elettricità, più che l’acqua in sé, possa ostacolare raccolti più abbondanti e la sicurezza alimentare.

Come acqua, terreno ed energia plasmano il nostro cibo

La produzione agricola è più che triplicata dal 1960, mentre l’estensione delle terre coltivate è aumentata solo modestamente. Gran parte di questo aumento delle rese deriva dall’intensificazione con fertilizzanti, macchine e, in particolare, l’irrigazione. Oggi i campi irrigati occupano solo circa un quinto delle terre coltivate globali ma forniscono oltre il 40% delle calorie alimentari mondiali. L’irrigazione permette agli agricoltori di attenuare le oscillazioni del clima, rendendo l’approvvigionamento idrico più affidabile e riducendo lo stress da calore sulle piante. Ma trasformare terre aride in verdi richiede molta energia: le pompe sollevano l’acqua da fiumi, canali e falde; i sistemi pressurizzati la spruzzano o la rilasciano a goccia nei campi; e la tecnologia scelta, la fonte d’acqua e la coltura influenzano tutti il conto energetico.

Misurare l’energia nascosta nell’irrigazione

I ricercatori hanno sviluppato un modello fisicamente basato a scala globale che opera su una griglia di circa 10 chilometri, combinando clima, suoli, topografia, dimensione dei campi, metodi di irrigazione e mappe dettagliate delle colture. Per ogni cella e coltura hanno stimato quanta acqua irriguamente necessaria in un anno tipico, quindi calcolato l’energia per prelevare, sollevare e applicare quell’acqua usando sistemi a superficie, a pioggia o a goccia alimentati da acqua superficiale o da falde. Hanno inoltre tenuto conto dell’efficienza di pompe diesel ed elettriche. Il risultato è un atlante coltura per coltura della domanda energetica per l’irrigazione nelle condizioni odierne e in uno scenario in cui l’irrigazione viene espansa solo dove l’acqua dolce è disponibile senza prosciugare fiumi o falde oltre limiti sostenibili.

Dove l’uso di energia per l’irrigazione è più elevato oggi

A livello globale, l’irrigazione attuale consuma circa 1,38 × 10⁹ gigajoule di energia all’anno—una porzione limitata del consumo energetico umano totale, ma una quota significativa dell’energia agricola. La maggior parte di questa energia sostiene sistemi di irrigazione a superficie, che occupano la gran parte dell’area irrigata; il resto alimenta sistemi pressurizzati a pioggia e a goccia che tipicamente consumano più energia per ettaro perché richiedono pressioni operative elevate. L’uso di energia per l’irrigazione è fortemente concentrato nella cintura indo‑pakistana, nel “corn belt” degli Stati Uniti e in Medio Oriente e Nord Africa. Sei colture—frumento, riso, mais, cotone, canna da zucchero e ortaggi—coprono circa il 60% delle terre irrigate e rappresentano una quota simile del consumo energetico per irrigazione. Alcune colture, come la canna da zucchero e la frutta tropicale, richiedono molta più energia per ettaro perché sono assetate e spesso irrigate con sistemi energivori o con falde profonde.

Cosa accadrebbe se ampliassimo l’irrigazione in modo sostenibile

Il team ha poi individuato dove si potrebbe aggiungere irrigazione su terre oggi a pioggia senza violare i deflussi ambientali né esaurire le falde, e cosa significherebbe in termini di uso energetico e produzione alimentare. Hanno identificato circa 110 milioni di ettari—principalmente in Africa, Europa orientale e Russia asiatica—dove l’acqua blu è disponibile per sostenere nuova irrigazione. Portare acqua su questi terreni richiederebbe all’incirca 600 chilometri cubi di acqua in più all’anno e aumenterebbe l’uso energetico per l’irrigazione di circa il 17%. Frumento, mais e riso dominano questa potenziale espansione. Il cibo supplementare prodotto potrebbe essere particolarmente trasformativo nell’Africa subsahariana, dove le calorie ottenibili dalle terre irrigate potrebbero aumentare di circa il 60%, contribuendo a ridurre la malnutrizione. Tuttavia, molte delle aree con i maggiori potenziali guadagni soffrono anche di povertà energetica: grandi frazioni della domanda energetica addizionale ricadrebbero in zone prive di accesso affidabile all’elettricità, il che significa che sarebbe necessario costruire nuove infrastrutture, microreti o soluzioni solari off‑grid per realizzare questi benefici senza ricorrere al diesel.

L’accesso all’energia come nuovo collo di bottiglia

Sovrapponendo le loro mappe dell’energia per irrigazione con dati sulle reti elettriche e le luci notturne, gli autori mostrano che poco più della metà dell’uso energetico attuale per l’irrigazione avviene in aree con chiari segnali di elettrificazione, e questa quota è ancor più bassa per le zone candidate all’espansione. Risultano inoltre che il pompaggio da falda spesso domina il conto energetico, specialmente nelle regioni aride dove le falde sono profonde. Le tecnologie contano: passare da sistemi di superficie a sistemi a pioggia può risparmiare acqua ma aumentare l’uso di energia; i sistemi a goccia possono essere sia efficienti in termini d’acqua sia relativamente meno intensivi in energia, sebbene oggi coprano solo una frazione minima delle terre irrigate globali e non siano adatti ovunque. Lo studio sottolinea che rendere l’acqua e l’energia semplicemente più economiche o accessibili può innescare effetti di rimbalzo, aumentando i prelievi totali a meno che non siano adottate solide salvaguardie.

Cosa significa per il nostro futuro alimentare e climatico

In termini pratici, lo studio mostra che gran parte della sicurezza alimentare futura del mondo dipende dalla possibilità che gli agricoltori nelle regioni ricche d’acqua ma povere di energia possano ottenere energia accessibile e a basse emissioni per azionare le pompe. Espandere l’irrigazione dove l’acqua è disponibile potrebbe aumentare notevolmente le rese e la resilienza agli shock climatici, in particolare nel Sud globale, ma farlo con il diesel aumenterebbe le emissioni e i costi. Pianificare insieme sistemi di irrigazione e di energia—scegliendo per ciascun luogo le colture, i metodi di irrigazione e le fonti di energia più adatte—può trasformare questa domanda energetica nascosta da ostacolo in opportunità. Gli autori sostengono che le loro mappe a livello di coltura offrono una guida pratica per governi, donatori e utility per orientare gli investimenti dove l’irrigazione sostenibile può dare i maggiori benefici in termini di cibo, mezzi di sussistenza e resilienza climatica per unità di energia impiegata.

Citazione: Chiarelli, D.D., D’Odorico, P., Fiori, A. et al. Global crop-specific energy demand for irrigation. Nat Commun 17, 2396 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68902-6

Parole chiave: energia per l’irrigazione, agricoltura sostenibile, scarsità d’acqua, nexus cibo–energia–acqua, agricoltura resistente al clima