Una nueva investigación sobre cultivos verticales de interior podría ayudar a cubrir la demanda de alimentos en un planeta cambiante
Los científicos estudian cómo el control ambiental dinámico en granjas de interior podría ayudarnos a alimentar a una población cada vez mayor con frutas y verduras nutritivas, de alta calidad y cultivadas localmente
Para que todo el mundo coma bien en nuestro mundo superpoblado, tenemos que innovar. Los sistemas de cultivo vertical, que cultivan plantas de forma intensiva en interiores, podrían ser parte de la respuesta, pero para utilizarlos a gran escala hay que superar problemas clave, sobre todo la gestión de la luz, cara y de alto consumo energético, que necesitan las plantas para crecer. Ahora los científicos muestran cómo la manipulación de la luz en función de las necesidades de cultivos específicos podría hacerlos crecer más fuertes y sanos, minimizando al mismo tiempo el uso de energía.
El control ambiental dinámico podría transformar los sistemas de cultivo vertical
Kaiser et al/Frontiers
"La mayor ventaja de los sistemas de cultivo vertical es que permiten cultivar alimentos sanos mucho más cerca de los consumidores en lugares donde de otro modo sería imposible: en megaciudades, desiertos y lugares fríos y oscuros durante gran parte del año", explica Elias Kaiser, primer autor del artículo publicado en Frontiers in Science. "El mayor reto son los costes asociados al uso de la electricidad".
Iluminar el problema
Muchos sistemas de cultivo vertical funcionan con condiciones ambientales constantes, que requieren mucha electricidad cara para su mantenimiento. El análisis de los científicos demuestra que estas exigentes condiciones son innecesarias: utilizando un control ambiental dinámico, sugieren, podemos lograr una agricultura vertical más rentable y que críe plantas más sanas.
"Nos motivaron los ritmos diurnos y de desarrollo de las plantas, que obligan a ajustar periódicamente el entorno de cultivo para dirigir su crecimiento a la perfección", explica el profesor Leo Marcelis, de la Universidad de Wageningen y autor principal del trabajo. "Esbozamos una estrategia que aprovecha los conocimientos sobre fisiología vegetal, novedosas técnicas de detección y modelización, y nuevas variedades criadas específicamente para sistemas de cultivo vertical".
Dado que las funciones biológicas de las plantas están muy influidas por las condiciones ambientales, como los cambios de temperatura, las longitudes de onda de la luz y la cantidad de CO₂ en la atmósfera, la manipulación del medio ambiente permite a un sistema de cultivo vertical manipular el desarrollo de las plantas. La iluminación es una variable crítica; todas las plantas la necesitan para hacer la fotosíntesis, y las distintas longitudes de onda de la luz tienen efectos diferentes en las distintas plantas. Además, esta variable es especialmente sensible al precio de la electricidad, por lo que ofrece oportunidades de aumentar la eficiencia.
"Las fluctuaciones del precio de la electricidad pueden aprovecharse en beneficio de los sistemas de cultivo vertical, utilizando más electricidad cuando es más barata", explica Marcelis.
Los autores crearon un modelo para probar la iluminación inteligente con el objetivo de mantener constante la capacidad de fotosíntesis de las plantas a lo largo de un día, al tiempo que se reducen los costes de electricidad. Descubrieron que un algoritmo de optimización podía reducir los costes de electricidad en un 12% sin comprometer la fijación de carbono por las plantas, simplemente variando la intensidad de la luz.
Después comprobaron si la variación de la intensidad de la luz afectaba al crecimiento de plantas de hoja, como las espinacas, que suelen cultivarse en granjas verticales, y descubrieron que no había ningún efecto negativo. Esto seguía siendo cierto incluso cuando las plantas estaban sometidas a cambios irregulares en la intensidad de la luz, en lugar de a un patrón predecible y regular.
Las semillas del futuro
Aún quedan por resolver otras cuestiones críticas antes de que la agricultura vertical pueda contribuir a alimentar al mundo.
"Muchas de las soluciones propuestas no se han probado a las escalas más grandes que representan las granjas verticales; puede que se hayan demostrado a nivel de una sola planta, pero todavía no a nivel de toda la plantación", advierte Kaiser.
Ajustar dinámicamente los caudales de aire, la temperatura y el CO₂ en función de las necesidades de las plantas podría ofrecer oportunidades para minimizar los costes de electricidad. Los agricultores necesitarán sensores y modelos adecuados que les ayuden a controlar y ajustar el entorno, así como nuevas variedades cultivadas para la agricultura vertical. Estas variedades podrían aprovechar el potencial de la producción local en condiciones protegidas para centrarse en una mejor nutrición y cualidades sensoriales, más que en la robustez o la vida útil. Es necesario seguir investigando para calibrar todas estas variables y lograr el equilibrio adecuado entre cultivos de alta calidad y alto rendimiento.
"En una granja vertical se pueden controlar con exactitud todas las condiciones de crecimiento, lo cual es muy importante para optimizar el rendimiento, la calidad y la eficiencia en el uso de los recursos", afirma Marcelis. "Sin embargo, la posibilidad técnica de mantenerlas constantes no significa que mantenerlas constantes sea la mejor solución. Una vez establecido el control ambiental dinámico, tanto el uso de energía como los costes de la energía utilizada pueden reducirse sustancialmente, aumentando la rentabilidad y la sostenibilidad de las granjas verticales."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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