Sostener el futuro: Cómo la agricultura vertical podría revolucionar la producción de alimentos
Los investigadores estudian cómo la gestión dinámica del medio ambiente en las granjas de interior podría ayudar a proporcionar frutas y verduras nutritivas, de alta calidad y cultivadas localmente para mantener a una población cada vez más numerosa.
La agricultura vertical tiene el potencial de transformar la producción de alimentos en entornos urbanos y extremos optimizando el crecimiento de las plantas mediante controles ambientales dinámicos, como la iluminación inteligente que se adapta a los costes de electricidad y a las necesidades de las plantas. Los investigadores destacan la capacidad de estos sistemas para mejorar la calidad y sostenibilidad de los alimentos al tiempo que reducen el consumo de energía.
Se necesitan enfoques innovadores para superar los retos de la agricultura vertical para la producción sostenible de alimentos
En un mundo cada vez más poblado, se necesitan soluciones innovadoras para garantizar que todo el mundo disponga de alimentos suficientes. La agricultura vertical, que cultiva plantas de forma intensiva en interiores, ofrece una opción prometedora. Sin embargo, el principal obstáculo para su adopción generalizada es el elevado coste y la demanda energética de la iluminación necesaria para el crecimiento de las plantas. Los científicos están descubriendo que ajustar la iluminación a las necesidades específicas de cada cultivo puede potenciar un crecimiento más sano al tiempo que se reduce el consumo de energía.
«La mayor ventaja de la agricultura vertical es que permite cultivar alimentos sanos mucho más cerca de los consumidores en zonas donde de otro modo sería imposible, como megaciudades, desiertos y regiones frías y oscuras durante gran parte del año», explica el Dr. Elias Kaiser, autor principal de un estudio publicado en Frontiers in Science. «El mayor reto es gestionar los costes de electricidad».
El control ambiental dinámico hace que la agricultura vertical sea más rentable y saludable
Muchos sistemas de cultivo vertical dependen de unas condiciones ambientales constantes, cuyo mantenimiento resulta caro debido al elevado consumo de electricidad. Sin embargo, el análisis de los investigadores sugiere que esas condiciones tan estrictas son innecesarias. Mediante un control ambiental dinámico, la agricultura vertical puede ser más rentable y producir plantas más sanas.
«Nos inspiramos en los ritmos naturales de las plantas, tanto diarios como de desarrollo, que requieren ajustes periódicos de su entorno para crecer de forma óptima», explica el profesor Leo Marcelis, de la Universidad de Wageningen y autor principal del estudio. «Proponemos una estrategia que integra la fisiología vegetal, técnicas avanzadas de detección y modelización, y nuevas variedades de cultivos criadas específicamente para sistemas de cultivo vertical».
Dado que los procesos biológicos de las plantas están muy influidos por factores ambientales como la temperatura, las longitudes de onda de la luz y los niveles de CO₂, el control de estas variables permite a las granjas verticales dirigir el desarrollo de las plantas. La iluminación es especialmente crucial para la fotosíntesis, y las distintas longitudes de onda afectan de manera diferente a las distintas plantas. Además, la iluminación es sensible a los costes de la electricidad, lo que ofrece posibilidades de mejorar la eficiencia.
«Las fluctuaciones del precio de la electricidad pueden beneficiar a las granjas verticales, ya que utilizan más energía cuando es más barata», explica Marcelis.
Un modelo de iluminación inteligente mejora la fotosíntesis y reduce los costes en las granjas verticales
Los investigadores desarrollaron un modelo de iluminación inteligente que mantiene constante la fotosíntesis al tiempo que reduce los costes de electricidad. Descubrieron que un algoritmo de optimización podía reducir los gastos de electricidad en un 12% sin reducir la fijación de carbono ajustando la intensidad de la luz. Las pruebas con plantas de hoja verde como las espinacas, que suelen cultivarse en granjas verticales, no mostraron efectos negativos de las variaciones irregulares de la intensidad luminosa.
Antes de que la agricultura vertical pueda desempeñar un papel significativo en la producción mundial de alimentos, hay que resolver varios problemas.
«Muchas de las soluciones propuestas se han probado en plantas individuales, pero no a escala de cultivos enteros», advirtió Kaiser.
Los ajustes dinámicos del flujo de aire, la temperatura y los niveles de CO₂ en función de las necesidades de las plantas podrían ayudar a reducir los costes de electricidad. Sin embargo, para ello se necesitan sensores y modelos avanzados, así como cultivos específicamente adaptados a la agricultura vertical. Estos cultivos podrían priorizar la nutrición y el sabor sobre la robustez y la vida útil, aprovechando los entornos localizados y controlados. Hay que seguir investigando para equilibrar la calidad y el rendimiento de los cultivos.
«En las granjas verticales, las condiciones de crecimiento pueden controlarse con precisión, lo que es crucial para optimizar el rendimiento, la calidad y la eficiencia de los recursos», explica Marcelis. «Pero las condiciones constantes no siempre son ideales. Una vez que el control dinámico se convierte en estándar, tanto el consumo de energía como los costes pueden disminuir, impulsando la rentabilidad y la sostenibilidad de las granjas verticales.»
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