El desarrollo de nuevas tecnologías de agricultura urbana, cómo las granjas verticales, se han acelerado rápidamente en los últimos años, haciendo que cada vez más instalaciones agrícolas de este tipo se estén implantando.
Normalmente, estas tecnologías se basan en cultivos hidropónicos en el que las plantas se cultivan utilizando soluciones ricas en nutrientes en lugar de suelo. Sin embargo, aproximadamente entre el 20-30% de las soluciones nutritivas durante el cultivo hidropónico se desechan sin poder ser absorbidas por las plantas, pudiendo contribuir significativamente a la contaminación ambiental.
Este problema se podría reducir si las granjas hidropónicas utilizaran un método de cultivo de recirculación que reutilizara las soluciones nutritivas después de esterilizarlas con luz ultravioleta (UV), en lugar de desecharlas. Sin embargo, esta solución tiene todavía importantes retos que deben solucionarse. Por un lado, se debe eliminar el potencial de que se desarrollen enfermedades y desequilibrios de nutrientes debido al crecimiento microbiano en las soluciones de nutrientes reciclados. Y por otro, la inversión inicial necesaria para establecer un sistema de cultivo hidropónico de recirculación es a menudo prohibitiva.
Un nuevo estudio realizado por investigadores del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST), proponen un método que puede manejar de manera estable la población microbiana en la recirculación de sistemas de cultivos hidropónicos de una manera económica.
Controlando el riesgo microbiano en sistemas de recirculación
La preocupación por el riesgo microbiano debido a los nutrientes y a la reutilización del agua es una de las barreras más importantes para la transición a sistemas sostenibles de ciclo cerrado. Aunque las tecnologías de esterilización están disponibles, el riesgo microbiano del sistema de reutilización sigue siendo reconocido como mayor que el de los sistemas de circuito abierto.
El equipo de investigación, dirigido por los Ju Young Lee y Tae En Ahn, llevaron a cabo un análisis integrado de las características de crecimiento microbiano mediante la construcción de un modelo que simula el flujo de agua y nutrientes, y la entrada, crecimiento y descarga de microorganismos en sistemas de cultivo hidropónico recirculante y no circulante.
Se construyó un modelo integrado para la esterilización UV y el sistema de cultivo sin suelo para el análisis estocástico de la dinámica microbiana en el sistema de gestión del agua de circuito abierto y cerrado. Posteriormente, se llevó a cabo el experimento de invernadero para probar las predicciones teóricas del análisis de simulación.
A través del análisis de la simulación, se encontró que la población microbiana en los sistemas de cultivo hidropónico de recirculación se puede controlar ajustando la producción UV y el suministro de agua. Por el contrario, en el cultivo hidropónico no circulante, la población microbiana fluctúa considerablemente dependiendo de la cantidad de agua utilizada, cada vez más aguda si hay muy poca agua.
El alto costo ha restringido el uso de sistemas de esterilización UV en la agricultura hidropónica en Corea y ha impulsado al equipo de investigación a desarrollar su propio sistema de esterilización UV, con más estudios en curso para comercializar este sistema como una alternativa económica a los sistemas importados.
Los resultados del estudio ya han recibido un gran interés: los derechos de la tecnología de software de operación y gestión para el cultivo hidropónico de recirculación han sido adquiridos por Dooinbiotech Co., Ltd. mientras que existe un acuerdo con Shinhan A-Tec Co., Ltd. para la tecnología avanzada de cultivo hidropónico de recirculación.
Se espera que la comercialización del sistema de cultivo hidropónico de recirculación reduzca los costos de los fertilizantes en aproximadamente un 30 ~ 40%, lo que equivale a 30 millones de won (22.000 euros) por año basados en una granja de 1 hectárea.
“El sistema desarrollado hace que la transición a sistemas de cultivo hidropónico de recirculación ecológicos sea una opción asequible para muchos más agricultores”, explica el Dr. Ju Young Lee.
“También estamos desarrollando software y manuales de operación para guiar a los agricultores en el manejo del equilibrio de nutrientes en las soluciones para aumentar el número de granjas que utilizan el sistema de cultivo hidropónico de recirculación”. agrega el Dr. Tae In Ahn
Créditos imagen de portada: KIST. “Nutrient recirculating soilless culture system as a predictable and stable way of microbial risk management”, 2021.
