La agricultura vertical se presenta cada vez más como una solución real ante el reto de  alimentar una población mundial en constante crecimiento. Situada en entornos controlados, esta tecnología permite cultivar alimentos saludables en proximidades a zonas urbanas densamente pobladas, desiertos y regiones frías y oscuras durante gran parte del año. Sin embargo, su viabilidad a gran escala enfrenta desafíos significativos, principalmente relacionados con el alto consumo energético necesario para satisfacer esas condiciones especiales.

Un reciente estudio publicado en Frontiers in Science por el Dr. Elias Kaiser y el profesor Leo Marcelis de la Universidad de Wageningen aborda este problema con el desarrollo de nuevas estrategias que podrían mitigar estos problemas energéticos y mejorar la viabilidad de estas innovadoras granjas. En concreto, los investigadores muestran técnicas para ajustar la iluminación basándose en las necesidades particulares de cada tipo de cultivo, lo que permite mejorar su crecimiento y salud, al mismo tiempo que se reduce el consumo energético.

Los costes energéticos: un desafío para la agricultura vertical 

La gestión de los sistemas de agricultura vertical ha requerido históricamente mantener condiciones ambientales constantes, lo que conlleva un alto consumo de electricidad. No obstante, los investigadores proponen que mediante un control ambiental dinámico que adapte las condiciones al ritmo diurno y al desarrollo de las plantas, es posible optimizar su crecimiento y, al mismo tiempo, disminuir de manera significativa los costes operativos.

Las funciones biológicas de las plantas están profundamente influenciadas por factores ambientales como los cambios de temperatura, las longitudes de onda de la luz y la concentración de CO2 en el ambiente. Al ajustar estos factores, los sistemas de agricultura vertical pueden dirigir el desarrollo de las plantas. La iluminación es especialmente crítica, ya que todas las plantas requieren luz para la fotosíntesis, y distintas longitudes de onda afectan de manera diferente a cada especie. Además, esta variable responde directamente a las fluctuaciones en los precios de la electricidad, lo que representa una oportunidad para mejorar la eficiencia energética.

“Las fluctuaciones en los precios de la electricidad se pueden utilizar para la ventaja de los sistemas de agricultura vertical, utilizando más electricidad cuando es más barata”, apunta el profesor Marcelis.

Uso estratégico de la iluminación inteligente

Los investigadores crearon un modelo de iluminación inteligente que ajusta la intensidad de la luz según las fluctuaciones en los precios de la electricidad, permitiendo así aprovechar los momentos de tarifa reducida.

Hallaron que mediante un algoritmo de optimización se podía disminuir los costes eléctricos en un 12% sin afectar la capacidad de las plantas para fijar carbono, simplemente alterando la intensidad de la luz.

Posteriormente, examinaron si estos cambios en la intensidad lumínica influían en el crecimiento de plantas de hoja, como las espinacas, comúnmente cultivadas en granjas verticales, y encontraron que no existía ningún impacto negativo. Esto se mantenía incluso bajo condiciones de variación irregular de la intensidad de la luz, y no solo en un patrón constante y regular.

Mirando hacia el Futuro: cultivos y sensores específicos

Para que la agricultura vertical se convierta en una solución viable a gran escala, se necesitan avances en varias áreas. La adecuación de los flujos de aire, la temperatura y el CO₂ son cruciales y requieren sistemas avanzados de sensores y modelos para un monitoreo y ajuste efectivo. Además, se necesitan cultivos específicamente desarrollados para estos sistemas que maximicen la calidad nutricional y sensorial en lugar de la robustez o la vida útil.

De todas formas se requiere más investigación como esta que permita calibrar todos estas variables y lograr el equilibrio adecuado entre los cultivos de alta calidad y de alto rendimiento.

«En una granja vertical, todas las condiciones de crecimiento se pueden controlar exactamente, lo cual es muy importante para optimizar el rendimiento, la calidad y la eficiencia del uso de los recursos. Sin embargo, la posibilidad técnica de mantenerlos constantes no significa que mantenerlos constantes sea la mejor solución. Una vez que se ha establecido el control ambiental dinámico, tanto el uso de energía como los costos de la energía utilizada pueden reducirse sustancialmente, aumentando la rentabilidad y la sostenibilidad de las granjas verticales”, concluye Marcelis.

Puede acceder al paper completo de la investigación a través del siguiente enlace:

https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2024.1411259/full

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