Plastiche agricole nel suolo: tecniche di individuazione da drone

The pervasive use of plastic has revolutionised every sector, including agriculture, while generating waste that can persist in the environment if not adequately managed. To address the phenomenon of plastic pollution in agricultural soils, in 2021 the Food and Agriculture Organisation (FAO) published a report highlighting the need for comprehensive interventions. Therefore, this work aims to analyse methodologies for the detection and geolocation of mulching film residues using drones. After an analysis of the literature, the research was developed through tests aimed at identifying the optimal survey conditions in a simulated environment. Firstly, to observe the presence of plastic residues in a realistic context, a survey was carried out in a field in the province of Mantua. The performances of two types of cameras were then compared in a test, showing that the use of an RGB camera is preferable to a multispectral camera sensitive to near infrared, but lacking information in the blue component. In the second test, conducted with the RGB camera, the influence of both fragment visibility conditions and flight altitude was evaluated. The results showed that variations in the latter had no significant impact on the estimation of the plastic area and that, as expected, plastic is not visible when covered by soil or vegetation. Finally, a final drone simulation was conducted by placing fragments with sizes ranging between 5×3.5 cm and 127×43 cm on a field. Using a random forest, all samples with dimensions greater than 12×4 cm were identified. However, among all the elements identified as "plastic", only 56% corresponds to the fragments positioned and their area is, on average, underestimated by 30%. These results suggest that the methodology may be effective in locating plastic fragments for recovery purposes, but it is not fully adequate to accurately estimate the extent of dispersed plastic.

L’uso diffuso della plastica ha rivoluzionato ogni settore, compresa l’agricoltura, generando però rifiuti che, se non correttamente smaltiti, possono persistere nell’ambiente. Per contrastare quindi il fenomeno dell’inquinamento da plastica nei suoli agricoli, nel 2021 la FAO (Food and Agriculture Organization) ha pubblicato un rapporto che evidenzia la necessità di interventi su più fronti. Il presente lavoro si propone perciò di analizzare metodologie per l’individuazione e la geolocalizzazione dei residui di teli da pacciamatura mediante l’impiego di droni. Dopo un’analisi della letteratura, la ricerca si è sviluppata attraverso dei test volti a individuare le condizioni ottimali di rilievo in un ambiente simulato. Innanzitutto, per osservare la presenza di residui plastici in un contesto realistico, è stato effettuato un sopralluogo in un campo in provincia di Mantova. Sono state in seguito confrontate le prestazioni di due tipologie di fotocamere, evidenziando che l’uso di una RGB è preferibile rispetto a una multispettrale sensibile all’infrarosso vicino, ma priva di informazioni nella componente del blu. Nel secondo test, condotto con la fotocamera RGB, è stata valutata l’influenza sia delle condizioni di visibilità dei frammenti che della quota di volo. I risultati hanno mostrato che la variazione di quest’ultima non ha avuto un impatto significativo nella stima dell’area della plastica e che, in linea con quanto previsto, essa non risulta visibile quando coperta da terreno o vegetazione. Infine, considerando quanto ottenuto, è stata condotta un’ultima simulazione da drone posizionando in un campo frammenti con dimensioni variabili tra i 5×3,5 cm e i 127×43 cm. Mediante l’uso di una foresta casuale, sono stati individuati tutti i campioni con dimensioni superiori a 12×4 cm. Tuttavia, degli elementi identificati come “plastica”, solo il 56% corrisponde ai frammenti realmente posizionati e la loro area risulta, in media, sottostimata del 30%. Questi risultati suggeriscono che la metodologia potrebbe essere efficace per localizzare i frammenti plastici ai fini del recupero, ma non è sufficientemente adeguata a stimare con precisione l’estensione della plastica dispersa.