L'inquadramento della problematica parte dai report internazionali sui cambiamenti climatici, desertificazione, degrado del suolo, gestione sostenibile del territorio, sicurezza alimentare e flussi dei gas ad effetto serra negli Ecosistemi Terrestri. Metà delle emissioni di gas serra di metano indotte dall'uomo e di protossido di azoto sono riconducibili all'agricoltura intensiva e convenzionale, ai cambiamenti di uso del suolo e alla deforestazione. L'agricoltura è connessa al sistema alimentare globale. La necessità di cambiamento delle abitudini alimentari si orienta verso diete a basse emissioni di CO2 con un consumo maggiore di vegetali e frutta, e una sostanziale riduzione di consumo delle carni rosse. Il PNRR ha individuato la transizione ecologica come elemento del nuovo modello di sviluppo in linea con gli obiettivi del Green Deal. Effetti ed impatti di questo paradigma in cambiamento sulle politiche di sviluppo urbano rivolgono l'attenzione alla rigenerazione urbana, ripensando le città come ecosistemi funzionali e self sufficiency, oltre al recupero e al riuso del patrimonio edilizio pubblico esistente, adottando un approccio sostenibile, inclusivo. Le vertical farming possono rappresentare un nuovo sistema nel green city approach caratterizzante gli spazi abitativi, in particolare, gli spazi intermedi degli edifici, sempre più multifunzionali. Il sistema acquaponico e idroponico si pongono come elementi innovativi da indagare, e di connessione tra il recepimento delle politiche internazionali in tema di sostenibilità ambientale e di sicurezza alimentare con le Green City. La ricerca è finalizzata allo studio di soluzioni tecnologiche da applicare alla trasformazione del patrimonio esistente, capaci di rispondere in modo appropriato e coerente alle sfide poste dal nuovo modo ¿green¿ di leggere gli ambiti urbani, in particolare, approfondendo strumenti e metodi di verifica della misurabilità e dei parametri legati alla decarbonizzazione nel riuso edilizio.
Lo stato dell'arte mostra un quadro di riferimento di metodi, tecniche ed applicazioni tecnologiche spesso frammentato, non unitario, privo di un riferimento sistematico complessivo. Anche le bibliografie e gli articoli scientifici pongono focus molto specifici e settoriali senza uno sguardo complessivo alle potenzialità dei sistemi e delle vertical farm, al di là della produzione e dell'impatto economico dell'intervento, senza proporre una replicabilità e una standardizzazione all'interno di un processo di riuso edilizio. Anche le references sono spesso riferite ai sistemi e agli elementi tecnici componenti senza essere associati a soluzioni per lo spazio architettonico né in chiave di riuso edilizio né in chiave di sostenibilità ambientale ma evidenziando solo una produttività finalizzata all'health and food.
Ovviamente questi sistemi di coltura fuori suolo interpretano pienamente gli obiettivi per una agricoltura sostenibile 2.0 circa la sicurezza alimentare attraverso il risparmio di suolo, la sovranità alimentare attraverso il farming on demand con la possibilità di scegliere dal catalogo della biodiversità esistente, la filiera corta attraverso la produzione a km zero all'interno dei luoghi abitati, vicino ai consumatori, e la bassa impronta di carbonio attraverso un importante risparmio dell'acqua, l'essere chemical free e non ultimo di essere sistemi con elevata efficienza energetica. Le attuali politiche comunitarie in tema di sostenibilità e cambiamenti climatici attraverso l'European Green Deal individuano e focalizzano un piano di azioni inerenti e focalizzati ad una politica agricola comune più verde dal produttore al consumatore ( A farm to work _2020).
Lo stato dell'arte evidenzia come la scelta di impiegare le vertical farm, non abbia un legame con i sistemi bioclimatici all'interno del riuso edilizio per un ottenimento di una mitigazione dell'energy comsuption e quindi con finalità legate alla decarbonizzazione, e con finalità di qualità ambientale indoor. Le potenzialità di recuperare non solo spazi degli edifici ad uso abitazione pubblica, ma anche impianti industriali dismessi, luoghi non luoghi come parcheggi coperti, possono diventare incubatori potenziali non solo economici, innescando economie circolari virtuose, ma anche elementi replicabili all'interno del sistema rigenerativo urbano in cui il sistema di infrastrutture verdi, indoor e outdoor sono vettori importanti all'interno delle Green Cities.
Non ultimo, manca un inquadramento alla relazione complessa fra sistema tecnologico, aspetti qualitativo-prestazionali e parametri economici, in particolar modo nell'ambito specifico della tematica urbana o agro-urbana.
Fra i primi avanzamenti che la ricerca si propone rispetto allo stato dell'arte è sicuramente un quadro di unione dell'insieme delle soluzioni attualmente disponibili nel panorama delle vertical farm. Diventa fondamentale la conoscenza degli elementi tecnici strutturanti i sistemi per poter valutare un rapporto prestazione elemento - impiego nel contesto - valutazione economica dell'intervento in funzione dei benefici diretti ed indiretti, indotti dall'impianto. L'innovatività della ricerca è trovare dei parametri misurabili e confrontabili per scegliere le tipologie dei sistemi più adatti ed adattabili al contesto che permettano di stabilire azioni e strategie progettuali di environmental design.
Successivamente, la ricerca potrà produrre una serie di linee guida, uno strumento capace di armonizzare le scelte economico-prestazionali e di supporto al progettista sulla base di una preliminare conoscenza dell'edificio (o del complesso di edifici) oggetto di trasformazione.