Sustainable irrigation practices: a study of atmospheric water generation technology for the italian climate

Climate change and increasing water scarcity pose a significant threat to agricultural practices, particularly in regions like Italy, where drier summers and decreased precipitation are becoming increasingly common. Farms in areas like Cremona, which are relatively rainy, have traditionally relied primarily on water from canals, while in Foggia, they have depended more heavily on private wells and reclamation consortia. However, these resources are under increasing strain. This thesis explores the potential of atmospheric water generation technology to augment these existing water collection and extraction methods, thereby enhancing overall water availability and resilience for agriculture. This study analyzes existing AWG technologies and develops a mathematical model to relate environmental conditions to water production. The experimental component focuses on three case studies: corn cultivation in Cremona and tomato and broccoli cultivation in Capitanata. For each case study, AquaCrop simulations are used to determine irrigation needs under both wetter and drier year scenarios. The potential water production from AWGs is then compared to these irrigation requirements. Finally, the thesis presents a comparative economic analysis of AWGs versus traditional water extraction methods. While current AWG technologies have limited potential to fully meet the irrigation needs of intensive agricultural crops like tomato and maize in the study areas, this research assesses the technical and economic feasibility of the technology in the agricultural sector, providing valuable insights into its potential as a supplemental water source.

Il cambiamento climatico e la crescente scarsità idrica rappresentano una minaccia significativa per le pratiche agricole, in particolare in regioni come l'Italia, dove estati più secche e precipitazioni ridotte stanno diventando sempre più comuni. Le aziende agricole in aree come Cremona, che sono relativamente piovose, si sono tradizionalmente affidate principalmente all'acqua proveniente da canali, mentre a Foggia dipendono maggiormente da pozzi privati e consorzi di bonifica. Tuttavia, queste risorse sono sottoposte a una pressione crescente. Questa tesi esplora il potenziale della tecnologia di generazione di acqua atmosferica per aumentare questi metodi di raccolta ed estrazione dell'acqua esistenti, migliorando così la disponibilità idrica complessiva e la resilienza per l'agricoltura. Questo studio analizza le tecnologie di generazione di acqua atmosferica esistenti e sviluppa un modello matematico per mettere in relazione le condizioni ambientali con la produzione di acqua. La componente sperimentale si concentra su tre casi di studio: la coltivazione del mais a Cremona e la coltivazione di pomodori e broccoli in Capitanata. Per ogni caso di studio, le simulazioni AquaCrop sono utilizzate per determinare il fabbisogno irriguo in scenari di anni più umidi e più secchi. La potenziale produzione di acqua da generatori di acqua atmosferica viene quindi confrontata con questi fabbisogni irrigui. Infine, la tesi presenta un'analisi economica comparativa dei generatori AWG rispetto ai metodi tradizionali di estrazione dell'acqua. Sebbene le attuali tecnologie AWG abbiano un potenziale limitato per soddisfare pienamente il fabbisogno irriguo di colture agricole intensive come il pomodoro e il mais nelle aree di studio, questa ricerca valuta la fattibilità tecnica ed economica della tecnologia nel settore agricolo, fornendo preziose informazioni sul suo potenziale come fonte idrica supplementare.