Valutazione di nuove tecnologie di alimentazione in un'ottica di qualità e sostenibilità della razione nell'allevamento bovino
Author(s)
Lazzari, Andrea
Date Issued
November 4, 2025
Type
Doctoral Thesis
Abstract
Nel settore zootecnico bovino nazionale, si osserva un contesto di notevole complessità,
caratterizzato da dinamiche opposte. Da una parte, si assiste a una progressiva diminuzione del
numero di allevamenti e a una crescente difficoltà nel reperire manodopera specializzata.
Dall'altra, si registra un'espansione dimensionale delle mandrie, che pone nuove sfide alla
competitività aziendale. Le tecnologie emergenti nel campo dell'alimentazione di precisione
offrono una potenziale soluzione a queste criticità, consentendo un incremento della produttività
e della redditività attraverso un'ottimizzazione dell'efficienza e una riduzione degli sprechi.
In questo contesto si inserisce la presente tesi di dottorato che ha avuto lo scopo principale di
valutare l’efficacia di utilizzo dei sistemi robotizzati per la preparazione della razione bovina (AFS
– Automatic Feeding System) e il loro consumo energetico affinché l’allevamento risulti essere
sempre più sostenibile.
A questo fine è stata effettuata un’indagine conoscitiva sui robot AFS presenti in Italia,
suddividendoli per le differenti tipologie costruttive secondo quanto riportato in bibliografia.
Inoltre, è stato somministrato un questionario per raccogliere le impressioni degli allevatori in
merito alla tecnologia AFS, sia essa già presente in stalla, sia ancora a livello di intenzione di
installazione. Successivamente, è stato sviluppato un dispositivo di registrazione a basso costo per
la valutazione dei consumi elettrici dei carri AFS, utilizzato anche per valutare la loro influenza
sull’impatto ambientale dell’allevamento mediante metodologia LCA (Life Cycle Assessment).
Infine, la tesi ha affrontato anche lo studio di un sensore ottico in grado di valutare l’omogeneità
della razione prodotta dai carri miscelatori convenzionali; tale strumento contribuisce ad orientare
l’operatore nella corretta preparazione della razione e può rappresentare un primo passo verso
l’automazione totale del razionamento, soprattutto per gli allevatori più diffidenti nei confronti
delle tecnologie digitali. I risultati ottenuti suggeriscono l’impatto positivo che gli AFS apportano alla stalla sia in
termini di benessere degli operatori, sia in termini di benessere e produttività animale: vengono
ridotte le ore lavorative da dedicare giornalmente ad azioni ripetitive come la preparazione della
razione, ma soprattutto viene svincolato l’impegno umano ad orari fissi rendendo flessibili le
operazioni complementari di alimentazione (ad esempio predisporre la cucina, supervisionare le
disponibilità degli ingredienti, intervenire in caso di necessità). Il consumo energetico,
prevalentemente elettrico, è risultato significativamente inferiore rispetto ai carri miscelatori
convenzionali, trainati o semoventi, alimentati a gasolio (fino al 97%), aprendo la strada verso una
crescente sostenibilità delle aziende zootecniche anche con l’avvento di tecnologie di precisione.
Inoltre, l’abbinamento dei sistemi automatici a trazione elettrica con la produzione di energia da
fonti rinnovabili in azienda riduce significativamente il consumo energetico da fonti non
rinnovabili degli stessi.
La valutazione, invece, di uno strumento ottico per l’omogeneità della razione ha ottenuto
risultati positivi soprattutto nell’evitare errori umani durante la preparazione dell’unifeed e a
ridurre la variabilità che naturalmente è presente negli ingredienti della razione.
Questo dottorato intende fornire una base agli allevatori per la scelta e l’installazione di sistemi
robotizzati per la preparazione dell’unifeed e fornisce risultati scientifici in merito ai loro possibili
vantaggi e alla riduzione dei consumi in un’ottica di sostenibilità dell’allevamento.
The national cattle farming sector is currently facing an unprecedented yet highly challenging
context for farmers. On the one hand, the reduction in the number of farms and the difficulty in
recruiting skilled operators, and on the other, the increase in herd size, pose significant risks to the
competitiveness of enterprises. Precision feeding technologies can enhance productivity and farm
profitability while minimizing waste.
Within this framework, this doctoral thesis primarily aims to evaluate the effectiveness of robotic
systems for cattle ration preparation (AFS – Automatic Feeding System) and their associated
energy consumption to foster increasingly sustainable farming practices.
For this purpose, a survey was conducted on AFS units installed in Italy, categorizing them into
various design categories as reported in the literature. In addition, a survey was administered to
collect farmers’ perceptions regarding AFS technology, whether already in use on-farm or
considered for future adoption. Subsequently, a low-cost recording device was developed to
measure the electricity consumption of AFS units. It was then used to assess their contribution to
the environmental impact of cattle farming through Life Cycle Assessment (LCA) methodology.
Furthermore, the thesis explored the application of an optical sensor capable of evaluating the
homogeneity of rations produced by conventional feed mixers; this tool supports the operator in
the accurate preparation of the ration and may represent an initial step toward the complete
automation of feeding operations, particularly for farmers who are more reluctant to adopt digital
technologies.
The results highlight the positive impact of AFS on farm management, both in terms of operator
welfare, animal welfare and productivity. Daily working hours dedicated to repetitive tasks, such
as ration preparation, are significantly reduced, and human labor is free from fixed schedules,
thereby enabling greater flexibility in complementary feeding operations (e.g., setting up the feed
kitchen, monitoring ingredient availability, or intervening when needed). Energy consumption,
primarily electrical, was found to be substantially lower compared to conventional diesel-powered
feed mixers, whether trailed or self-propelled (up to 97% reduction), paving the way toward greater
sustainability in livestock farming through precision technologies. Moreover, combining
electrically powered automated systems with on-farm renewable energy production eliminates the
use of non-renewable energy sources.
The evaluation of the optical device for ration homogeneity also yielded positive results,
particularly in minimizing human errors during total mixed ration preparation and in reducing the
natural variability of feed ingredients. This doctoral research aims to provide farmers with a foundation for deciding on installing robotic
systems for total mixed ration preparation and delivers scientific evidence on their benefits and
energy savings, within a broader perspective of livestock farming sustainability.
Additional information
Dottorato di ricerca in Engineering for Energy and Environment