Sistema de iluminación artificial para cultivos verticales de interior eficientes
TH Köln optimiza el cultivo vertical de hortalizas y frutas
Se necesitan soluciones innovadoras y nuevas tecnologías para abastecer a la creciente población mundial de alimentos sostenibles y frescos. Un enfoque prometedor es la agricultura vertical de interior, es decir, el cultivo de frutas y verduras en sistemas de cultivo apilados en interiores. Para optimizarlo y hacerlo más práctico, TH Köln trabaja en un sistema de iluminación inteligente dentro del proyecto "Smart Plant". Basado en la inteligencia artificial, debería garantizar un crecimiento más eficiente de las plantas y ahorrar energía.
"En la agricultura vertical, las plantas se cultivan en hileras en una estructura cerrada, como contenedores, edificios altos, almacenes o invernaderos. Esto permite producir grandes cantidades de alimentos en un espacio reducido y en las inmediaciones de los consumidores, con una calidad constante e independientemente de la estación y el clima", afirma el Prof. Dr. Mohieddine Jelali, del Instituto de Desarrollo de Productos y Tecnología de la Construcción de TH Köln. Esto se debe a que la agricultura vertical es independiente de condiciones externas como el sol, el clima, las malas hierbas o las plagas. Esto significa que se necesitan menos fertilizantes. También se ahorra agua, ya que la mayor parte puede reutilizarse en los sistemas verticales.
Uno de los mayores retos de la agricultura vertical es la iluminación de las plantas, como explica Jelali: "Es un factor clave que influye en el comportamiento de crecimiento de las plantas. Los estudios actuales demuestran que la iluminación representa más del 50% del consumo energético de las granjas verticales. Esto supone alrededor del 40% de los costes totales de producción". Aunque los conceptos de iluminación LED han aumentado considerablemente la eficiencia energética en los últimos años, las granjas verticales corren un gran riesgo ante el aumento de los precios de la electricidad y la calefacción.
Desarrollo de módulos LED inteligentes: pruebas con guindillas y fresas
Para que la iluminación sea más eficiente, el equipo del instituto colabora con su socio en el proyecto, BOEKS GmbH, en el desarrollo de módulos LED con cámaras y sensores integrados. El objetivo es controlar automáticamente el crecimiento y desarrollo de las plantas. Los algoritmos analizarán las imágenes grabadas para identificar patrones de crecimiento, detectar enfermedades y controlar la salud de las plantas. "Esto permite ajustar las condiciones de iluminación en función de la fase y el estado de crecimiento. Además, los datos obtenidos pueden utilizarse para tomar decisiones informadas sobre la gestión de la temperatura y los nutrientes", explica Jelali.
Los módulos LED inteligentes se integrarán en un demostrador hidropónico que también se desarrollará en el marco del proyecto. En los sistemas hidropónicos, las plantas, en este caso guindillas y fresas, se cultivan sin tierra. Los nutrientes y fertilizantes necesarios llegan a las raíces en forma líquida. "Cultivaremos las plantas en distintas condiciones de crecimiento y las fotografiaremos a intervalos regulares para obtener un conjunto de datos suficientemente amplio con el que entrenar un modelo de aprendizaje automático. Éste debería ser capaz de reconocer y clasificar las fases de crecimiento de las plantas a partir de las imágenes capturadas para seleccionar la iluminación adecuada", explica Jelali.
Las soluciones que se desarrollarán en el proyecto deberían ayudar a explotar el potencial de la agricultura vertical y desarrollar una tecnología lista para el mercado, como explica Jelali: "Después de que el mercado mundial de la agricultura vertical disminuyera durante la pandemia de coronavirus, los análisis actuales atestiguan un aumento de las tasas de crecimiento para los próximos años. Sin embargo, la agricultura vertical aún se enfrenta a una serie de retos y se encuentra actualmente en una fase de desarrollo tecnológico. Con las soluciones que se desarrollarán en el proyecto, queremos contribuir a superar estos obstáculos."
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