La Zootecnia di Precisione è una materia interdisciplinare, che applica concetti di informatica, biostatistica, ingegneria, economia a parametri zootecnici e che si pone l’obiettivo di massimizzare le performance dell’azienda zootecncia, aumentare la salubrità delle produzioni e garantire la massima sostenibilità di questo comparto attraverso tecnologie innovative.
Negli ultimi anni, una parte sempre più consistente dell’opinione pubblica ricerca prodotti che provengano da allevamenti che pongono maggiore attenzione alla qualità della vita degli animali, all’ambiente e alla sostenibilità delle produzioni. Il consumatore ha ormai raggiunto un elevato livello di consapevolezza verso queste tematiche tale da condizionare i propri acquisti alimentari. Il rispetto del benessere è considerato un’esigenza per l’intera filiera produttiva e tra i temi che oggi preoccupano i consumatori c’è il fenomeno dell’antibiotico resistenza.
Oggi, infatti, il consumatore richiede la riduzione dell’uso di antibiotici in allevamento per avere maggiori garanzie in termini di sicurezza alimentare e salute umana. Dall’altra parte il mercato utilizza il prezzo come mezzo principale di concorrenza, gli allevatori, si trovano quindi a dover affrontare margini per animale sempre più bassi, il che a sua volta li costringe ad aumentare l'efficienza e a sfruttare le economie di scala. Ciò ha portato ad avere in Italia ma anche in Europa, un numero inferiore di aziende zootecniche ma con più animali per azienda (Marquer et al., 2014). Per aumentare l'efficienza nell'allevamento, Hanton e Leach proposero di combinare le informazioni dei processi biologici con i principi e le pratiche dell'ingegneria e della tecnologia moderna (Hanton e Leach, 1981).In sostanza, descrissero l'allevamento animale come una tecnologia di controllo di processo con l'organismo vivente al suo centro. Solo più tardi Berckmans ha ampliato questo concetto e ha coniato il termine Precision Livestock Farming (PLF) (Berckmans, 2006).
Con il termine zootecnia di precisione (in inglese Precision Livestock Farming – PLF) si intende l’utilizzo di tecnologie innovative per misurare indicatori fisiologici, comportamentali, produttivi e riproduttivi sui singoli animali, con l’obiettivo di migliorare la salute ed il benessere animale, le strategie gestionali e le performance degli animali allevati. La Zootecnia di Precisione è una materia interdisciplinare, che applica concetti di informatica, biostatistica, ingegneria, economia a parametri zootecnici relativi ad aspetti produttivi, riproduttivi, comportamentali e alimentari, e che ha i seguenti obiettivi: massimizzare il potenziale individuale dell’animale e diagnosticare precocemente aspetti patologici, riducendo così al minimo l’uso di farmaci. L’applicazione nelle aziende di queste tecnologie è diventata sempre più affidabile e permette il rilievo e la gestione di un grande numero di informazioni, queste, grazie anche alla capacità che abbiamo oggi di analisi su BIG DATA. L’analisi, on line, di enormi quantità di dati, può risultare di grande aiuto per predire non solo lo stato di salute ma anche le performance dei singoli animali quando parliamo di bovini o del gruppo di animali quali suini e/o avicoli. In primo luogo, PLF non vuole sostituire l’allevatore o il veterinario, ma intende essere esclusivamente uno strumento di supporto decisionale. In secondo luogo, l'animale deve essere posto al centro del processo.
PLF si basa su tre principi o condizioni da seguire. Queste sono: le variabili animali devono essere monitorate continuamente, la previsione della variabile animale dovrebbe essere affidabile rispetto ai cambiamenti ambientali e la previsione deve essere integrata con misurazioni in linea con un algoritmo di analisi. I dati, che provengono da tutta la sensoristica installata negli allevamenti per fornire informazioni tempestive e utili come strumento di supporto alla gestione dell’allevamento, dovrebbero essere analizzati on line e non successivamente alla loro raccolta.
Diversi sono i tipi di sensori impiegati nella PLF, ad esempio, telecamere (CCTV, infrarossi, 3D, termici ...), accelerometri, misuratori di portata, etc... L'analisi del suono è uno degli strumenti più promettenti della PLF e oggi utilizzata per valutare la salute e il benessere degli animali: l'ascolto dei suoni e vocalizzi emessi dagli animali in condizioni di allevamento è una delle competenze tradizionali dell'allevatore. Il tono e il volume di strilli, grugniti, tosse e altri suoni possono trasmettere informazioni utili a chi ha la giusta esperienza. Ad esempio, può aiutarli a identificare situazioni di stress in cui potrebbe esserci sovraffollamento, spazio per l'alimentazione insufficiente, aggressività o presenza di malattie sub-cliniche. Il suono, infatti, contiene molte informazioni utili sull'animale e sul suo ambiente (comunicazione, salute, benessere). La registrazione del suono con un microfono è facile in quanto non c’è bisogno del contatto con l’animale, non dipende dalle condizioni di illuminazione (queste rappresentano un vero problema per molte telecamere in condizioni pratiche), consente il monitoraggio di grandi gruppi di animali con un unico sensore, è relativamente economica, sopporta un ampio range di temperature ambientali, può essere utilizzata all'interno e all'esterno ed i microfoni hanno una durata accettabile.
Un esempio pratico dell’applicazione dell’analisi del suono negli allevamenti suini è l’identificazione precoce delle patologie respiratorie. In suinicoltura infatti, l’alta incidenza delle patologie respiratorie e le alte spese derivanti dagli interventi veterinari sia in prevenzione che in terapia degli animali hanno invogliato a ricercare metodi alternativi diagnostici precoci delle patologie, e poiché non è possibile per il personale di allevamento essere presente ovunque nello stesso momento, si è lavorato su orecchie elettroniche controllate da computer che ascoltano gli animali analizzano i suoni e identificano i cambiamenti importanti.
Questo approccio offre oggi prodotti in grado di fornire un’allerta tempestiva e immediata del tipo di situazione di stress o malattia che, se non rilevata, potrebbe portare a notevoli perdite di animali e di reddito. La variazione delle caratteristiche di vocalizzazione dell'animale può essere classificata in due tipi: c'è la variazione tra diversi gruppi di animali e la variazione all'interno dello stesso singolo animale. Il primo può essere utilizzato per il riconoscimento precoce di un problema mentre il secondo approccio è in grado di fornire un monitoraggio delle condizioni dell'animale al variare del tempo. Recentemente, sono emersi numerosi esempi di tecnologie PLF basata sul suono in diverse specie. Moura et al. hanno mostrato come il comfort o il dis-comfort termico possa essere monitorato nei broiler sulla base dell'analisi del suono (Moura et al., 2008), mentre Aydin et al. hanno dimostrato che è possibile monitorare l'assunzione di mangime da parte dei broiler (Aydin et al., 2014). Rhim et al. hanno sviluppato un algoritmo in grado di rilevare l'estro nelle scrofe sulla base delle loro vocalizzazioni (Rhim et al., 2008); Hillman et al. hanno utilizzato il monitoraggio acustico dei suini per la rilevazione del comfort o dis-comfort termico (Hillmann et al., 2004), mentre Manteuffel et al. hanno sviluppato un algoritmo di rilevamento dello stress nel suino (Manteuffel e Schön, 2002).
Per quanto riguarda la salute bovina, l’applicazione di machine learning e AI su sensori quali contapassi, accelerometri e ruminometri consente oggi non solo di identificare l’estro ma fa diventare anche possibile monitorare oltre all'attività della vacca, anche il suo comportamento (in piedi, sdraiata, ecc.) lo stato di salute (l’insorgere precoce di patologie) e lo stato nutrizionale. Ad oggi l’aspetto che è stato meno indagato dalla zootecnia di precisione riguarda la possibilità di ottenere anche dei benefici in termini di sostenibilità dell’allevamento. Nonostante il termine “sostenibile” sia a volte abusato, la sostenibilità si compone di tre pilastri fondamentali: ambientale, economico e sociale. Tutti e tre possono trarre un gran beneficio dall’adozione in azienda di tecnologie di zootecnia di precisione.
Figura 1. Il triangolo della sostenibilità nel contesto della zootecnia di precisione
[Figura rivista da: Lovarelli, D., Bacenetti, J., Guarino, M. (2020). A review on dairy cattle farming: is Precision Livestock Farming the compromise for an environmental, economic and social sustainable production? Journal of Cleaner Production, 262, 121409.]
Per quanto riguarda l’aspetto ambientale, la tecnologia può contribuire a migliorare l'ambiente, il benessere e la fertilità delle vacche da latte e di conseguenza aumentarne l'efficienza della produzione riducendo i costi e le emissioni/escrezioni per chilogrammo di latte riducendo le sostituzioni della mandria, la durata dell'intervallo di parto, i trattamenti e aumentando la produzione di latte. Oggi introdurre sistemi capaci di monitorare i singoli animali allevati significa poter intervenire introducendo input mirati come ad esempio l’uso di antibiotici solo nel caso in cui siano necessari oppure l’uso di strumenti con tecnologia a infrarossi per l’analisi della razione che fa sì che agli animali venga fornita la razione più opportunamente bilanciata e con i nutrienti necessari, e così via.
Un altro aspetto importante del monitoraggio ambientale nell’allevamento di vacche da latte è legato all’evitare di incorrere in condizioni di stress, come lo stress da caldo, oggi i nuovi sistemi ci consentono di intervenire attraverso l’attivazione della ventilazione forzata non appena si raggiungono condizioni indesiderate di THI (Temperature Humidity Index). In questo modo è possibile evitare condizioni stressanti e inadeguate per gli animali, limitando problemi legati alla salute, fertilità e alla perdita di produzione. Per quanto riguarda la sostenibilità economica, è ovvio che una maggior capacità di controllo dei dati sia di input che di output garantisce una miglior capacità di analisi economica. Ovviamente qualsiasi investimento richiede una specifica analisi dei costi-benefici.
L’ultimo pilastro, quello della sostenibilità sociale, include gli aspetti relativi a salute e benessere sia dell’animale allevato ma anche del lavoratore. Migliori ambienti di allevamento influenzano positivamente sia sull’animale ma anche su i lavoratori. Inoltre, con le applicazioni “smart” che questi sistemi di monitoraggi supportano, l’allevatore ha il beneficio di poter dedicare più tempo a sé stesso, alla propria famiglia e ad attività di diverso tipo e non obbligatoriamente al controllo attivo degli animali in stalla. Considerando tutti questi aspetti, emerge quindi chiaramente che l’adozione di soluzioni di zootecnia di precisione possa apportare dei benefici in termini di sostenibilità ambientale, economica e sociale. In conclusione, oggi l’innovazione in campo zootecnico deve passare anche dal cambio di mentalità, infatti è solo attraverso la capacità di raccolta e di analisi di tutti i dati aziendali che diventa possibile risparmiare, e produrre meglio e di più.