Investigadores de la Universidad Purdue han diseñado dos sencillas estrategias de iluminación LED para aumentar la producción y reducir los costes energéticos del sector de agricultura de interiores, específicamente en instalaciones de agricultura vertical.
Las estrategias, desarrolladas por la doctoranda a Fatemeh Sheibani y el profesor Cary Mitchell del Departamento de Horticultura y Arquitectura Paisajista de la Facultad de Agricultura de Purdue, aprovechan las propiedades específicas de la iluminación LED.
“Una propiedad de los LED es que son fuentes de luz frías en lo que se refiere a su superficie emisora, en contraste con otras opciones de iluminación. Esto permite que el sistema de iluminación trabaje más cerca de las plantas sin dañarlas”, explica Sheibani.
Aprovechando esta característica, las estrategias que proponen los investigadores son la iluminación cercana al dosel de la planta (close-canopy lighting) y la iluminación focalizada (focused-lighting).
Estas dos aproximaciones, basadas en acercar los sistemas de iluminación a los cultivos, permitirían que las plantas absorban más luz, resultando en una mejora significativa en los rendimientos y la productividad en las instalaciones de cultivo de ambiente controlado y de agricultura vertical.
menor distancia – mayor rendimiento
Los LED son, actualmente, el sistema de iluminación preferido para los cultivos de interior por su relativa eficiencia energética y su larga vida útil. “Pero estos sistemas LED ‘mejorados’ permitirían también una alta eficacia fotónica, al convertir la energía eléctrica en luz que las plantas puedan utilizan con mayor eficacia”, explica Shibani
Aun así, la captura ineficiente de la luz LED reduce sus beneficios. Muchos cultivadores de interior, por ejemplo, creen erróneamente que pueden colocar sus LED en cualquier sitio. Pero Sheibani y Mitchell observaron tanto en granjas verticales como en experimentos a menor escala que la luz no sólo caía sobre las plantas, sino también sobre las paredes y las pasarelas. Al reducir la distancia entre el sistema LED y el dosel foliar, los investigadores lograron reducir esa luz desperdiciada.
«Podemos mejorar la eficiencia de captura de fotones del dosel, como la llamamos, siempre que utilicemos los LED correctamente. La eficiencia de captura de fotones del dosel es la fracción de fotones que llegan a la maquinaria fotosintetizadora de las plantas”, afirma Shibani.
Los investigadores miden los residuos mediante una relación entre el crecimiento de la planta y el consumo de energía eléctrica de los LED. La eficiencia de utilización de la energía resultante compara gramos de rendimiento de biomasa fresca o seca por kilovatio hora de energía consumida por el sistema de iluminación LED.
«Cuanto más altos sean los gramos de biomasa fresca o seca producidos por kilovatio hora, mejor”, señala Shibani. Y en los dos escenarios probados en Purdue se observó que la distancia de separación más corta era la que ofrecía la mayor eficiencia en el uso de la energía.
Iluminación Focalizada
Sheibani y Mitchell también están probando un método de iluminación focalizada que ahorra energía y se basa en un sistema LED hecho a medida con controles selectivos.
Cuando las plántulas emergen tras la germinación, las plantas muy pequeñas están muy separadas. Tardan dos semanas en crecer juntas y formar una cubierta vegetal. Hasta entonces, todo lo que hay entre las dos plántulas sería luz desperdiciada
El sistema de Sheibani y Mitchell minimizaría ese desperdicio gracias a una iluminación focalizada en esta etapa temprana.
“Cuando las plantas aún son pequeñas, utilizan la iluminación LED de cobertura total de forma ineficiente. Pero es posible ahorrar energía en las primeras fases de crecimiento con una iluminación focalizada. Luego, cuando las plantas están en una fase en la que pueden utilizar la luz de forma eficiente, podemos mejorarla para proporcionar la cantidad óptima” detalla Sheibani.
El trabajo forma parte del proyecto denominado como OptimIA (Optimizing Indoor Agriculture), liderado por la Universidad de Michigan, junto con la colaboración de la Universidad de Purude, la Universidad de Arizona y la Universidad Estatal de Ohio. OptimIA está financiado por la Iniciativa de Investigación de Cultivos Especiales del Departamento de Agricultura de Estados Unidos.
Imágenes: Universidad de Purdue
