La agricultura vertical facilita la producción de cultivos de alto valor con mayor rendimiento que el obtenido con la agricultura convencional mediante la utilización eficiente de recursos como el agua, los nutrientes, el espacio y el tiempo. La tecnología de cultivo vertical no requiere grandes tierras cultivables, por lo tanto, es agrícolamente independiente. Esta innovación utiliza tanto los espacios horizontales como los verticales de manera más eficaz, produciendo así un mayor rendimiento por unidad de volumen en condiciones ambientales controladas de temperatura, luz, dióxido de carbono y humedad (Wong et al., 2020). Existen diferentes tipos de innovaciones agrícolas verticales en las que los nutrientes se utilizan y controlan de manera eficaz para determinar parámetros físicos y químicos como la calidad, el pH y la solubilidad en agua. Dado que la agricultura vertical se experimenta en un entorno cerrado y controlado, la luz solar como fuente de luz para realizar la fotosíntesis se sustituye por luces artificiales con diferentes espectros e intensidades. En tal caso, las luces LED son más efectivas con una alta eficiencia de uso de energía y durabilidad que las fuentes de luz tradicionales como las lámparas fluorescentes (Rajan et al., 2019).
SISTEMAS
Existen diferentes sistemas de agricultura vertical que se utilizan comúnmente. En todas se pueden cultivar ensaladas, micro vegetales y hierbas.
- Granjas domésticas verticales. Sistema en el que el consumidor puede controlar completamente la granja a través de un teléfono inteligente en términos de producción, iluminación y suministro de nutrientes (Jürkenbeck et al., 2019).
- Granja vertical en la tienda. Es un cubo de vidrio en las tiendas de comestibles, donde los consumidores pueden observar el proceso de crecimiento, ver los productos y poner los productos en sus carritos de compras desde un estante al lado del sistema cúbico (Jürkenbeck et al., 2019).
- Granjas verticales de interior. Se encuentran producidos y empaquetados sin ningún contacto directo del consumidor con el sistema. El primero lo constituyen las granjas familiares verticales que comercializan empresas (Jürkenbeck et al., 2019).
- Granjas basadas en edificios. Los edificios abandonados a menudo se reutilizan para la agricultura vertical. Sin embargo, a veces también se construyen nuevas construcciones para albergar sistemas agrícolas verticales (Said-Moorhouse, 2012).
- Granjas verticales de contenedores. Los contenedores de envío reciclados son una opción cada vez más popular para albergar sistemas agrícolas verticales. Los contenedores sirven como cámaras modulares estandarizadas para cultivar una variedad de plantas, y a menudo, están equipados con iluminación LED, hidroponía apilada verticalmente, controles de clima inteligentes y sensores de monitoreo. Además, al apilar los contenedores de envío, las granjas pueden ahorrar aún más espacio y lograr un mayor rendimiento por unidad de área (Birkby, 2016; Meena et al., 2022).
- Granjas profundas. Granja construida a partir de túneles subterráneos renovados o pozos de minas abandonados. Como la temperatura y la humedad subterráneas son generalmente templadas y constantes, requieren menos energía para calefacción. También, pueden usar agua subterránea cercana para reducir el costo del suministro de agua. Estas granjas subterráneas pueden ser totalmente autosuficientes (Lloyd, 2018).
- Rascacielos Despommier: Rascacielos donde los cultivos se pueden cultivar en estantes apilados verticalmente, producidos en masa dentro de entornos cerrados y controlados que no están influenciados por el clima externo. Como resultado, estos rascacielos se pueden construir en cualquier lugar, independientemente de cualquier restricción agronómica. Los paneles solares, las turbinas eólicas y la energía hidroeléctrica se pueden usar respectivamente o en combinación entre sí para satisfacer los requisitos energéticos de estas estructuras (Meena et al., 2022).
- Rascacielos de uso mixto: Integran actividades agrícolas tradicionales con el concepto de agricultura vertical. Los cultivos se cultivan con luz solar natural, como los pisos superiores de un edificio de oficinas que reciben la mayor cantidad de luz solar. Requieren una inversión inicial menor (Meena et al., 2022).
TECNOLOGÍAS
Agricultura en ambiente controlado (CEA)
Modificación del ambiente natural para aumentar el rendimiento de los cultivos o extender la temporada de crecimiento. Los sistemas CEA suelen estar alojados en estructuras cerradas, como invernaderos o edificios, donde se puede imponer el control de factores ambientales como el aire, la temperatura, la luz, el agua, la humedad, el dióxido de carbono y la nutrición de las plantas. En los sistemas de cultivo vertical, el CEA se usa a menudo junto con técnicas de cultivo sin suelo, como la hidroponía, la acuaponía y la aeroponía (Benke & Tomkins, 2017; Despommier, 2019)
En sustrato
Las plantas se cultivan en bandejas de suelo donde se pueden mover. El suelo proporciona a las plantas nutrientes primarios de nitrógeno, fósforo y potasio junto con micronutrientes como cobre, boro, zinc, manganeso y molibdeno. Las ventajas de la agricultura basada en el suelo son que el suelo retiene bien la humedad y también puede proporcionar aireación. Con la fertilización adecuada, el suelo se puede usar repetidamente para muchos ciclos de cultivos. Sin embargo, al hacerlo, el cultivo del suelo requiere un alto grado de conocimiento en manejo de campo, fertilización y manejo de plagas. Todos los tipos de cultivos se pueden cultivar en el suelo dependiendo del tipo de suelo (Wong et al., 2020).
Hidroponía
Crecimiento de plantas en una solución nutritiva sin el uso de suelo como medio de enraizamiento. Este sistema consiste en la aplicación de nutrientes inorgánicos a través del agua de riego y la recirculación de la solución nutritiva evitando así el desperdicio por lixiviación. Las plantas se mantienen en macetas de red o en medios químicamente inertes como gránulos de arcilla, perlita, lana de roca, etc. Hay muchas variantes de hidroponía donde las raíces pueden suspenderse en solución a tiempo completo o alimentarse con un flujo de solución. Las principales ventajas de este sistema incluyen la mitigación de problemas relacionados con el suelo, como enfermedades transmitidas por el suelo, propiedades físicas y químicas deficientes con una menor aplicación de productos químicos para la protección de plantas. Las desventajas de la hidroponía son un mayor costo de instalación para el sistema de cultivo y las habilidades técnicas necesarias para manejarlos y obtener el máximo rendimiento (Rajan et al., 2019; Wong et al., 2020).
Aeroponía
La aeroponía representa la producción de cultivos bajo un ambiente de aire o niebla sin el uso del suelo como medio de enraizamiento. En este sistema, las raíces de las plantas están expuestas al medio ambiente y pueden crecer libremente, sostenidas por tablas, láminas de espuma u otros métodos para suspender las plantas en el espacio. Este tipo de cultivo requeriría tecnología de detección de precisión y un régimen de dosificación estricto para maximizar los resultados. La ventaja de este sistema es que utiliza solo el 10% del agua necesaria para la hidroponía y la acuaponía debido al uso de la niebla y, por lo tanto, las raíces pueden acceder a mucho más oxígeno que en la hidroponía y la acuaponía. Las desventajas de este sistema son que una falla en el sistema detendría el flujo de la solución nutritiva en forma de niebla y podría provocar la muerte del cultivo (Rajan et al., 2019; Wong et al., 2020).
Acuaponía
Sistema que combina la hidroponía para producir cultivos y la acuicultura para cultivar peces. La ventaja de este sistema es que la materia fecal de los peces se convertiría naturalmente en el fertilizante orgánico para los cultivos. Esto eliminaría la necesidad de la eliminación de desechos sólidos, lo que impondría un alto costo de gestión. Las desventajas de este sistema incluyen un alto costo de inversión y complicaciones dentro del sistema, como cortes de energía o bloqueo de tuberías que pueden conducir a la pérdida total de cultivos y peces (Rajan et al., 2019; Wong et al., 2020).
PLANTAS MÁS USADAS
La selección de cultivos sería un factor importante a considerar que está muy influenciado por la idoneidad, la preferencia del consumidor, la demanda y el mercado. Los cultivos comerciales de alto valor son adecuados para la agricultura vertical, lo que asegura una alta demanda, una mayor preferencia por parte de los consumidores y un precio de mercado para compensar el aumento del costo de producción. Los micro vegétales, importancia en el patrón alimentario moderno y la preferencia del consumidor. Los microgreens son verduras tiernas e inmaduras de vegetales, hierbas y granos que brindan sabores intensos, colores vivos y texturas tiernas. Por lo tanto, se pueden agregar a ensaladas, sopas y sándwiches para realzar el color, la textura y el sabor. Se informó que los micro vegétales contienen mayores cantidades de fitonutrientes (ácido ascórbico, β-caroteno, α-tocoferol y filo quinona) y minerales (Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, Se y Mo) y menor contenido de nitrato que sus contrapartes de hojas maduras. actuando, así como una buena fuente de minerales para satisfacer las necesidades dietéticas de adultos y niños sin exponerlos a nitratos nocivos (Rajan et al., 2019).
El proceso de elección de cultivos debe ser parte de un estudio de factibilidad integral antes de comenzar a construir la granja. En 2017, los principales tipos de cultivos sembrados en EE. UU. y Canadá son verduras de hoja verde (57 %), tomates (16 %), hierbas (11 %), flores (10 %) y micro vegétales (6 %). Dado que el costo operativo de la agricultura vertical de interior es más alto en comparación con los invernaderos y los campos, es importante tener en cuenta el ciclo de cultivo y seleccionar cultivos que tengan una gran demanda o cultivos de nicho que puedan obtener un valor más alto (Wong et al., 2020).
EJEMPLOS DE EMPRESAS
Colombia
- www.helecho.co Helecho SAS ha desarrollado el sistema modular Cultive para crear cultivos verticales a mediano y gran escala. Permite cosechar 4 a 5 veces más por metro cuadrado con sistemas híbridos que se pueden adaptar a espacios abiertos, invernadero o 100% controlado. El sistema también se adapta a cultivos hidropónicos o con sustrato según las necesidades del agricultor.
- Urban farmers pro: Basado en sistema VIOS FARM para producir alimentos frescos, saludables y responsables con el medio ambiente. Vios Farm es un sistema modular, escalable que puede ser desplegado en cualquier lugar. Se basa en alta tecnificación para el control de todas las condiciones ambientales, uso de hidroponía y generación alimentos orgánicos (Urban farmers pro, 2016).
Estados Unidos
- AeroFarms: Pioneras de la agricultura de interior para la producción de alimentos seguros, saludables y deliciosos de manera sostenible. Cultivó más de 100 millones de plantas en el primer semestre de 2018 y, debido a su entorno controlado, genera un exceso de datos sobre ellas: miles de millones de puntos de datos que luego informan un crecimiento óptimo. Utilizando innovaciones en la ciencia de datos y la biología de las plantas, como la visión por computadora y el aprendizaje automático, la compañía ha aumentado su número de ciclos de cultivo anualmente en un 14%, lo que significa un 769% más que la agricultura de campo (Agroempresario, np)
- AgriCool: Sistema que permite comer deliciosas frutas y verduras, producidas localmente, sin pesticidas y a un precio que todos pueden pagar. Usan contenedores para crear sus huertos urbanos, debido a su gran tamaño y facilidad para transportarse, las gigantes piezas de lego se han convertido en el paraíso perfecto para plantar frutas y vegetales. Agricool ofrece actualmente fresas, perejil, cilantro y albahaca. Debido a que los contenedores se ubican en la ciudad, todos los productos de esta marca siempre llegarán a tus manos tan frescos como nunca los habías consumido. Además, la producción local y su distribución en comercios cercanos, hace que su precio sea accesible, pues no viajan miles de kilómetros o pagan costosos impuestos de importación (The Molopitan, 2020).
- GP Solutions: Desarrollador líder de micro granjas automatizadas, proporciona un entorno de cultivo interior libre de pesticidas en un sistema llave en mano modular, apilable y escalable. El sistema más nuevo de la compañía tiene solo 20 pies de largo y es perfecto para cualquier negocio que quiera ofrecer a los consumidores productos «de lujo» de la más alta calidad. Los GrowPods no se parecen a nada en el mercado. Utilizan una combinación de hidroponía y plataformas basadas en el suelo que superan a otros métodos de cultivo. El suelo esterilizado que está libre de subproductos animales se usa en combinación con la filtración patentada de aire y agua, junto con controles ambientales automatizados para producir un nuevo nivel de «Super Alimentos» (GP solutions, 2013)
Bibliografía:
wwww.helecho.co Sistema para Cultivo Vertical Cultive
Agroempresario. (np) AeroFarms, la granja vertical de mayor producción en el mundo. Agrempresario.com. https://agroempresario.com/publicacion/2785/aerofarms-la-granja-vertical-de-mayor-produccion-en-el-mundo/
Benke, K., & Tomkins, B. (2017). Future food-production systems: vertical farming and controlled-environment agriculture. Sustainability: Science, Practice and Policy, 13(1), 13-26.
Birkby, J. (2016). Vertical farming. ATTRA sustainable agriculture, 2, 1-12.
Despommier, D. (2019). Vertical farms, building a viable indoor farming model for cities. Field Actions Science Reports. The Journal of Field Actions, (Special Issue 20), 68-73.
GP Solutions. (15 de mayo 2013) CONTROLLED ENVIRONMENT AGRICULTURE MODULAR, SCALABLE FARMING SYSTEMS. Grow Pod Solutions. https://www.growpodsolutions.com/
Jürkenbeck, K., Heumann, A., & Spiller, A. (2019). Sustainability matters: Consumer acceptance of different vertical farming systems. Sustainability, 11(15), 4052.
Lloyd, M (2 December 2018). «Old coal mines ‘perfect’ food farms».
Meena, R. K., Koli, D. K., Koli, G. K., & Meena, R. K. (2022). Vertical Farming: An Innovative Technology. Biotica Research Today, 4(5), 379-381
Said-Moorhouse, Lauren (29 May 2012). «‘Vertical farm’ blossoms at meatpacking plant». CNN.
Rajan, P., L, R. R., & MacDonald, M. T. (2019). Advancement in indoor vertical farming for microgreen production. American Journal of Plant Sciences, 10(08), 1397.
The Molopitan (febrero 2020) Agricool – El Proyecto Que Convierte Contenedores en Huertos Urbanos. The Molopitan. https://themonopolitan.com/2020/02/agricool
Urban farmers pro. (04 de marzo 2016) Somos el futuro de los alimentos saludables. Urban Farmers Pro. https://www.urbanfarmerspro.com/
Wong, C. E., Teo, Z. W. N., Shen, L., & Yu, H. (2020). Seeing the lights for leafy greens in indoor vertical farming. Trends in Food Science & Technology, 106, 48-63.
Autor: Laura Viviana Porras Practicante Ingenieria Agricola Helecho SAS