Dottorato di Ricerca in Scienze Agrarie, Alimentari e Agro-ambientali

 

Introduzione

Rispetto a qualche decennio fa, le scienze agrarie hanno compiuto importanti passi verso i principi della sostenibilità. I limiti dell’agricoltura industriale – basati su alti consumi di energia fossile e su estrema specializzazione – sono ora ampiamente riconosciuti, così come il valore positivo dei servizi ecosistemici legati all’agricoltura. Tuttavia, nel prossimo decennio le scienze agrarie affronteranno nuove e importanti sfide. Una gran parte degli alimenti in Europa è ancora prodotta con tecniche poco sostenibili che prevedono una forte dipendenza da input esterni (mangimi, fertilizzanti, fitofarmaci), alti consumi di risorse naturali come acqua e terra, alti livelli di emissione di carbonio e di nutrienti nell’ambiente e una semplificazione dei processi produttivi, che limita fortemente il ciclo naturale dei nutrienti e la conservazione della biodiversità. Tuttavia, l’aumento della popolazione e la necessità di garantire un accesso sicuro al cibo alla maggior quantità di persone nel mondo mettono sotto pressione i sistemi agricoli, già sottoposti da tempo alle sfide del cambiamento climatico. Questo scenario, nel complesso, solleva preoccupazioni circa la resilienza dei sistemi agro-alimentari e sollecita strategie di adattamento e mitigazione che sono stati ricordati anche nei recenti accordi COP21.

La FAO, nel definire gli obiettivi di sviluppo sostenibile, ha indicato chiaramente che l’agricoltura nei prossimi decenni dovrà ridurre costantemente il suo impatto ambientale, migliorare l’accesso al cibo e ai nutrienti strategici per una popolazione mondiale in costante crescita, garantendo al contempo un reddito dignitoso ai produttori agricoli e contribuendo a mantenere vive le aree rurali. Si tratta pertanto di garantire i tre cardini della sostenibilità: ambientale, sociale ed economica. L’uso di una vasta gamma di nuove tecnologie emergenti – basate sulle scienze omiche, le tecnologie dell’informazione, la robotica, l’intelligenza artificiale – potrà contribuire al raggiungimento di questi obiettivi. Allo stesso tempo c’è un bisogno emergente – già riconosciuto dagli organismi internazionali – che i percorsi di innovazione basati su tali tecnologie si integrino con i principi agroecologici, affinché i sistemi produttivi siano ridisegnati tenendo conto delle specificità delle comunità rurali e dei territori in cui si sviluppano. In questo contesto di crescente domanda di tecnologie abilitanti capaci di migliorare l’efficienza dei sistemi agricoli riducendone l’impatto ambientale, si inserisce la necessità di cogliere appieno le opportunità offerte dalla cosiddetta “rivoluzione bioeconomica”, basata su forti progressi nei processi di trasformazione della biomassa in bioprodotti.

Il Dottorato di Ricerca

Il programma di Dottorato di Ricerca in Scienze Agrarie, Alimentari e Agro-ambientali è un corso di dottorato triennale post-laurea dell’omonimo dipartimento (DiSAAA-a) dell’Università di Pisa. L’Università di Pisa (UNIPI) è una delle più importanti università italiane e ha una lunga tradizione di eccellenza in termini di istruzione e ricerca scientifica. Il Dipartimento è dedicato alla ricerca di frontiera nelle scienze agrarie, alimentari e agroambientali. Il direttore del DiSAAA-a è attualmente il Prof. Marcello Mele (direttoredisaaa@unipi.it) e il corpo docente è composto da 69 docenti e ricercatori.

Il programma di dottorato parte dalla consapevolezza che la sostenibilità alimentare è un obiettivo da raggiungere attraverso una serie di attività che vanno dalla produzione al consumo, coinvolge una miriade di attori e mobilita risorse naturali e manifatturiere. Puntare sulla sostenibilità implica che la specializzazione delle scienze agrarie, necessaria per affrontare la crescente complessità, deve essere accompagnata da un forte impegno a tener conto delle implicazioni sistemiche, comprese le conseguenze non intenzionali di determinate soluzioni tecnologiche.

La sostenibilità è anche un concetto multidimensionale e la sua valutazione può essere condotta in base a una molteplicità di criteri, ambientali, sociali, economici e sanitari, in modo che la scelta tra strategie tecnologiche possa superare conflitti, contraddizioni, prospettive e interessi diversi. Per questo motivo è necessario un grande coinvolgimento delle parti interessate nella definizione di obiettivi di sostenibilità, obiettivi e metodi di ricerca.

Obiettivi e ambito

Il corso di Dottorato in Scienze Agrarie, Alimentari e Agro-ambientali ha l’obiettivo di formare ricercatori (anche mediante convenzioni con enti esterni pubblici e privati e con il mondo delle imprese) che abbiano le competenze necessarie ad affrontare le sfide della sostenibilità nel settore agro-alimentare e la necessità di garantire una maggiore efficienza dei sistemi produttivi, una elevata qualità nutrizionale degli alimenti e un accesso sicuro al cibo. A tal fine i principali temi di ricerca sviluppati nell’ambito del dottorato riguardano: lo studio di sistemi agricoli sostenibili e resilienti rispetto alle sfide dei cambiamenti climatici; l’applicazione di biotecnologie vegetali, animali e microbiche; l’applicazione dei principi dell’agroecologia ai sistemi produttivi; lo studio dell’ecologia, della fisiologia, della genomica, della proteomica e della metabolomica di organismi animali e vegetali di uso alimentare; lo sviluppo di tecnologie alimentari sostenibili; lo studio della qualità di alimenti vegetali e animali e dei principali fattori genetici e ambientali che ne determinano la variabilità; l’applicazione delle tecnologie abilitanti per lo sviluppo dei sistemi di precision farming nell’ambito dei processi produttivi vegetali e animali; le tecnologie per la protezione delle piante e del suolo e il risanamento dell’ambiente, anche in ambiente urbano; lo sviluppo di tecnologie per l’applicazione dei principi della bioeconomia, con particolare riferimento all’utilizzo dei sottoprodotti delle filiere agro-alimentari per la produzione di mangimi, fertilizzanti, ammendanti, biostimolanti e come fonti di sostanze ad effetto nutraceutico.

Tenuto conto di queste premesse, il dottorato di ricerca del corso ha come tema centrale la “sostenibilità alimentare” e può essere ascritto alla strategia della Comunità Europea “Food 2030”. Fa riferimento a diverse aree ERC quali LS9 (Scienze della Vita Applicate), LS2 (Genetica, Genomica, Bioinformatica e Biologia dei Sistemi), SH3 (Ambiente, Spazio e Popolazione), SH1 (Individui, Istituzioni e Mercati). Il corso si propone di formare  ricercatori con un background disciplinare aggiornato ed eccellente, con una profonda comprensione delle implicazioni sistemiche del loro specifico settore di attività e con la consapevolezza dell’importanza del rapporto reciproco con imprese, amministrazioni e società civile.

A questo scopo, abbiamo costruito un programma interdisciplinare che unisce le scienze agrarie ad un gruppo di discipline biologiche. Il suo ambito di applicazione è suddiviso in tre aree principali:

  • Basi biologiche della sostenibilità alimentare
  • Sostenibilità dei sistemi di produzione alimentare
  • Qualità e sicurezza alimentare

Il programma di Dottorato promuove lo sviluppo di approcci sistemici comuni attraverso il suo programma di formazione, che è incentrato sui principi scientifici della sostenibilità, e attraverso strategie di partenariato. In questo senso, accordi specifici con istituzioni esterne (Consiglio Nazionale delle Ricerche, F.A.O.) e anche con alcune imprese (come per esempio ABOCA s.r.l.) sono stati istituiti per specifici temi di ricerca, con doppia supervisione (università e istituzione esterna).

Il Dottorato di Ricerca e il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza

Alcune borse di Dottorato saranno finanziate o cofinanziate dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR) attraverso il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR). Infatti, gli obiettivi formativi del corso di dottorato sono coerenti con le tematiche del PNRR inerenti la transizione verde ed ecologica dell’economia e della società e con la transizione digitale e le esigenze di innovazione tecnologica delle imprese e della pubblica amministrazione. In particolare, nel primo caso diversi settori scientifico disciplinari afferenti al dottorato hanno linee di ricerche attive nell’ambito dell’agroecologia, della tutela e conservazione della biodiversità agraria, della economica circolare, della riduzione degli input chimici, della riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra e del rilascio di nutrienti nell’ambiente, in riferimento sia ai processi agricoli sia a quelli di trasformazione e conservazione degli alimenti.

Nel solco della tradizione che vede la scuola di agraria di Pisa impegnata fin dalla sua fondazione nello sviluppo di modelli di agricoltura sostenibile, le linee di ricerca del dipartimento che si esprimono nel collegio di dottorato pongono una attenzione particolare alla transizione ecologica dell’agricoltura attraverso l’introduzione di innovazione che rendano più sostenibili i sistemi agricoli.  La presenza dei dispositivi sperimentali presenti presso il Centro di Ricerche Agro-ambientali “Enrico Avanzi” dell’Università di Pisa (cui afferisce la quasi totalità dei docenti del collegio) garantisce inoltre la possibilità per i dottorandi di realizzare ricerche su scale differenti e di ottenere risultati prontamente trasferibili alle imprese agro-alimentari.  Nel secondo caso sono altrettanto numerose le iniziative di ricerca inerenti allo sviluppo di tecnologie abilitanti e intelligenti per migliorare l’efficienza produttiva e la sostenibilità dei processi agricoli e di trasformazione e rendere più efficaci i sistemi di certificazione e di controllo della qualità dei prodotti e dei processi. Le linee di ricerca sull’agricoltura di precisione sono declinate su tutti gli ambiti della produzione agricola, dalle coltivazioni agli allevamenti e prevedono applicazioni sia a livello di aziende di produzione primaria sia a livello di aziende alimentari. I modelli e gli strumenti dedicati a favorire la transizione digitale non trascurano la necessità di coinvolgere anche la pubblica amministrazione, prevedendo approcci di digitalizzazione utili anche nell’ambito di quei settori della pubblica amministrazione dedicati allo sviluppo e alla implementazione delle politiche europee in ambito agro-alimentare, coerenti con i piani di sviluppo rurale. Tali linee di ricerca sono attive sia su progetti europei sia su progetti nazionali. Molto significativa anche l’attività dei docenti del collegio nel trasferimento tecnologico, aspetto che garantisce una ampia applicabilità dei risultati di queste linee di ricerca al mondo delle imprese agro-alimentari e una più elevata probabilità per i dottori di ricerca di collocarsi in ambito lavorativo. Infatti, le aree disciplinari e le tematiche affrontate sono coerenti con i fabbisogni del Paese, nonché dei territori regionali interessati dal programma, in termini di figure ad alta qualificazione e orientate a soddisfare i fabbisogni di innovazione delle imprese di cui al PNRR.

Generalità sul Programma di Dottorato

Il Collegio dei Docenti del Dottorato comprende 21 docenti dell’Università di Pisa e quattro scienziati che operano presso altre istituzioni, in Italia o all’estero. Attualmente, oltre 50 studenti frequentano il dottorato o sono in attesa dell’esame finale; dieci studenti provengono da università straniere.

Il Collegio dei Docenti per l’a.a. 2022-2023 sarà così composto:

Docenti del Dipartimento: Monica Agnolucci, Luciana Angelini, Daniele Antichi, Iduna Arduini, Gianluca Brunori, Angelo Canale; Andrea Cavallini, Riccardo Gucci, Lorenzo Guglielminetti, Lucia Guidi, Andrea Lucchi, Rossano Massai, Marcello Mele, Cristina Nali, Lucia Natali, Alberto Pardossi, Elisa Pellegrini, Laura Pistelli, Michele Raffaelli, Andrea Serra, Angela Zinnai.

Esperti esterni: Allison Marie Loconto (INRA, Francia), Beatrice Pezzarossa (CNR, Pisa), Barbara Ruffoni (CREA, Sanremo), Andrea Scartazza (CNR, Pisa).

Il programma di dottorato consiste essenzialmente nel condurre un lavoro di ricerca originale, con la supervisione di un docente, e nella redazione di una tesi su uno dei seguenti argomenti generali:

  • Scienza e tecnologie alimentari;
  • Genomica, proteomica e metabolomica delle specie di interesse agrario;
  • Agricoltura multifunzionale;
  • Sistemi di produzione vegetale e animale, anche in ambiente urbano;
  • Ecologia, biochimica e fisiologia delle piante;
  • Biotecnologie vegetali, animali e microbiche
  • Tecnologie per la protezione delle piante e del suolo e per il risanamento ambientale.

Ogni dottorando è sostenuto da un supervisore e un co-supervisore, almeno uno dei quali appartiene al DiSAAA-a. La lingua ufficiale del corso di dottorato è l’inglese.

Attività previste durante il corso di dottorato (2022/2025, XXXVIII ciclo)

I dottorandi partecipano ad attività didattiche come corsi, seminari, scuole estive e congressi organizzati dall’Università di Pisa o da altre istituzioni in Italia o all’estero, con un piano didattico costruito su misura e che mira a far raggiungere al dottorando una conoscenza approfondita di specifiche questioni scientifiche e un miglioramento delle sue competenze generali.

In particolare, durante il primo anno e il secondo anno, i dottorandi partecipano a corsi e seminari organizzati in parte dall’Università di Pisa per tutti i suoi dottorandi e in parte dal Dottorato stesso, che offre corsi specifici per i suoi studenti.

La cosiddetta attività “trasversale”, organizzata dall’Università di Pisa per tutti i suoi dottorandi, include un corso di “Inglese scientifico” (obbligatorio), un corso di “Open Science and Research Data Management”, un corso di “Statistica per la ricerca”, un corso “Computer Tools for Research”, un corso “Promozione della ricerca” e un corso “Ricerca e innovazione responsabile”. Questi corsi si terranno indicativamente nel periodo gennaio-giugno 2023.

I dottorandi in Scienze Agrarie, Alimentari e Agro-ambientali frequenteranno anche alcuni corsi organizzati ad hoc, come “Fundamentals of Statistics for Agricultural Research” (20 ore – tenuto dal Prof. G. Conte, a marzo-aprile 2023), “Publishing in International Scientific Journals” (10 ore – tenuto dal Prof. G. Benelli, a giugno 2023), per gli studenti del I anno, e “Innovative methodologies in Agricultural Sciences” (12 ore – sarà tenuto da un docente ancora da stabilire, a maggio 2023) per gli studenti del II anno.

Tutti gli studenti del Dottorato di Ricerca saranno invitati a trascorrere almeno sei mesi presso istituti di ricerca di alto livello all’estero durante il secondo e/o il terzo anno del corso.

Alla fine di ogni anno, ogni dottorando prepara una relazione sulle sue attività di ricerca e tiene un seminario pubblico, in inglese, che dovranno essere valutati e approvati dal Collegio del Dottorato.

Per conseguire il titolo, il candidato deve aver pubblicato almeno un articolo in una rivista scientifica indicizzata. Alla fine del corso la tesi (in inglese) verrà preliminarmente valutata da due revisori esterni appartenenti ad altre Università italiane o estere. Il titolo di Dottore di Ricerca verrà assegnato dopo un esame pubblico davanti a una Commissione di docenti nominati dal Collegio dei Docenti del Dottorato.

Dal 2020 al 2022, i dottorandi del DiSAAA-a hanno pubblicato oltre 300 articoli, di ricerca o review, in riviste scientifiche o in atti di convegni. In totale, questi lavori hanno riportato, fino ad oggi, oltre 800 citazioni.

Come fare domanda

Il bando per l’ammissione per il 2022 si aprirà nel mese di giugno e la selezione avrà luogo a settembre. Gli interessati devono controllare regolarmente il sito web UNIPI  per ulteriori informazioni sul bando, in particolare sulla data e la sede dell’esame.

I candidati devono possedere una laurea magistrale (o equipollente) e devono dimostrare una buona conoscenza di uno dei temi di ricerca sopra riportati. Il Collegio dei Docenti stabilisce ogni anno un certo numero di linee di ricerca disponibili per i dottorandi interessati, che vengono riportate sotto.

Il numero di studenti laureati ammessi al Dottorato varia di anno in anno a seconda del numero di borse disponibili e dei risultati delle selezioni. Lo scorso anno (ciclo XXXVII, 2021-2024) sono state disponibili tredici borse di studio, di cui una riservata a candidati che avevano conseguito il loro diploma di laurea magistrale all’estero.

La borsa di studio consiste in uno stipendio di ca. € 13.600 all’anno (oltre al contributo previdenziale) per tutta la durata del programma di dottorato. La borsa viene aumentata del 50% se lo studente effettua un tirocinio (di almeno 15 giorni) all’estero in un istituto accademico o di ricerca. Ogni anno, ogni candidato riceve un contributo annuale per le sue ricerche di circa 1.600 euro.

La selezione dei candidati sarà basata sul curriculum accademico (media degli esami, voto finale, premi ottenuti) e scientifico (pubblicazioni, borse di studio o di ricerca, stage all’estero ecc.) e su un colloquio che verterà sulla tesi magistrale e sugli interessi di ricerca, con particolare riferimento alle linee di ricerca disponibili per i dottorandi interessati, stabilite dal Collegio dei Docenti ogni anno e che saranno riportate in questa pagina appena deliberate dal Collegio.

I candidati possono essere ammessi, in qualsiasi momento, come studenti in sovrannumero se dispongono di una borsa finanziata dall’Unione Europea o, nel caso di cittadini extracomunitari, dal Paese di origine.

Linee di ricerca disponibili per il 2022

Le linee di ricerca disponibili per il XXXVIII ciclo di Dottorato sono:

  • Applicazioni digitali nella meccanizzazione per la sostenibilità dei sistemi agricoli
  • Microrganismi biofertilizzanti e biostimolanti per il miglioramento dell’efficienza d’uso delle risorse naturali del suolo e dell’acqua da parte delle piante
  • Agricoltura di precisione e agroecologia per la gestione sostenibile dei sistemi colturali
  • Rafforzamento della sostenibilità della viticoltura toscana e della qualità delle uve nel contesto dei cambiamenti climatici attraverso tecniche innovative di gestione della chioma
  • Tecniche molecolari per l’analisi, la conservazione e la valorizzazione della biodiversità genetica vegetale
  • Il ruolo delle piante alofite nel contesto del cambiamento climatico: strategie molecolari, fisiologiche e biochimiche alla base del loro adattamento ai suoli salini e loro potenziale impiego come specie coltivate
  • Applicazioni di tecnologie abilitanti in aziende agro-zootecniche per migliorare il benessere animale e l’efficienza produttiva
  • Riciclo di mozziconi di sigaretta come substrato per la crescita di piante ornamentali in un’ottica di economia circolare
  • Gestione sostenibile delle specie aliene invasive (IAS) a tutela della biodiversità e resilienza degli ecosistemi: studio comparativo dei tratti morfo-funzionali e dell’adattabilità ai cambiamenti climatici di specie vegetali aliene e native

Ci saranno inoltre borse di dottorato specificamente dedicate a questi temi (vedi bando):

  • Disegno e implementazione di una politica alimentare locale (finanziata sul PNRR)
  • Costi e Benefici delle tecnologie digitali in agricoltura
  • Politiche alimentari e innovazione sociale
  • La misurazione della sostenibilità delle produzioni zootecniche (finanziata sul PNRR “Centri Nazionali”)

Altre borse di dottorato sono cofinanziate su fondi PNRR e da imprese (vedi bando):

  • Nuove fonti di fertilizzanti da scarti industriali e soluzioni agronomiche innovative per migliorare la fertilità del suolo e l’efficienza d’uso dei nutrienti da parte delle piante per una produzione agricola sostenibile e di elevata qualità (cofinanziata da Ferro Duo Italia s.r.l.)
  • La gestione del tappeto erboso rivolta a massimizzare il sequestro del carbonio con l’impiego di nuove tecnologie (cofinanziata da Euroambiente s.r.l.)
  • Studio dei meccanismi d’azione anticrittogamica di sostanze attive di origine naturale e dell’induzione di risposte di difesa della pianta (cofinanziata da KWIZDA Agro GmbH)
  • Impiego di ingredienti ad elevato valore nutraceutico ottenuti da scarti di filiere alimentari e sistemi di confezionamento innovativi che non prevedono l’uso di additivi chimici per prolungare la conservabilità e ridurre lo scarto dei prodotti da forno (cofinanziata da Barilla G&R Flli)
  • Sensori intelligenti e spettroscopia laser per il miglioramento della qualità e il prolungamento della conservabilità degli alimenti senza l’ausilio di additivi chimici (cofinanziata da Antares Vision S.p.A.)

Contatti

  • Coordinatore: Prof. Andrea Cavallini, DiSAAA-a, via Del Borghetto 80, 56124 Pisa (Italia)
    +39 050 2216 663; Email: phd_coordinator@agr.unipi.it
  • Segreteria: Dott. Stefano Fanti, DiSAAA-a, via Del Borghetto 80, 56124 Pisa (Italia)
    +39 050 2216 083; Email: fanti@unipi.it