Fábricas de verduras: La industrialización de la agricultura

La agricultura  es uno de los sectores de los que depende la supervivencia de la humanidad, ya que da soporte a necesidades vitales y a buena parte de las actividades de los seres humanos, entre las que podemos contar…

    • Las necesidades de alimentación más directas, proporcionando frutas, verduras, legumbres y cereales que forman parte directa de nuestra dieta.

    • Las necesidades de alimentación indirectas, formando la base trófica que alimenta a los animales que nos dan la carne, los derivados del huevo o la leche, así como la base para la formulación de alimentos preparados como bebidas, aceites, azúcar, chocolates, etc.

    • Las necesidades de vestimenta, permitiendo la producción de materiales y tejidos derivados de productos agrícolas como el algodón, el rayón o el lino, entre otros.

    • Otras necesidades como la formulación de productos químicos y/o farmacéuticos, combustibles, tintes, cauchos, etc.

De hecho, esta misma dependencia, es una de las principales razones de que la agricultura sea uno de los sectores de la actividad humana que mayor contribución presenta al impacto ambiental del hombre sobre el planeta, convirtiéndose en una problemática global acuciante.

Tal es la importancia de su impacto que, si tenemos en cuenta la contribución a la Huella Ecológica de la agricultura directa, comprobaremos que es el segundo impacto por detrás de la huella de carbono (huella asociada al consumo de combustibles y la generación de energía) en prácticamente todos los países del mundo, suponiendo cerca del 22% de la huella ecológica del hombre a nivel global.

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Y es que la realidad nos lleva a tener una agricultura que, para dar soporte a toda la población que actualmente ocupa el planeta, copa los recursos disponibles llegando al límite de la capacidad de la tierra cultivable.

Hemos llegado al límite del planeta y lo estamos estirando a golpe de deforestación, uso de químicos y modificaciones genéticas que nos permitan incrementar aún más los récords de producción alcanzados.

De esta forma, gracias a la cada vez mayor necesidad de recursos, la agricultura se desvela hoy en día como uno de los principales problemas ambientales de nuestra época debido a que ejerce una importante presión sobre el entorno generando impactos de gravedad como:

    • La degradación de los suelos: La agricultura consume terreno, mucho terreno, que es además un recurso no renovable. Esto es así porque la agricultura, y sobretodo aquella que es considerada como intensiva, genera una degradación progresiva del recurso producida por una pérdida de estructura e incluso del propio suelo, por erosión, así como una degradación en su composición y propiedades que afecta tanto a la capacidad de retención del agua como al contenido en nutrientes, lo que finalmente redunda en una pérdida de fertilidad.

    • El consumo de recursos naturales: La agricultura consume recursos de vital importancia, como el agua. De hecho, tal y como pudimos ver en el artículo sobre la Huella del Agua, la Agricultura es también el mayor consumidor de agua del planeta, hasta tal punto que el 90% de la huella hídrica es debida a la agricultura. En España, cerca del 80% del consumo de agua realizado es en agricultura, 16.344 hm3 en 2011, mientras que un 14% es para núcleos urbanos, y el 6% restante es asimilable a la industria.

    • La contaminación del medio hídrico: Al usar productos químicos para la fertilización y la lucha contra plagas la agricultura termina por generar escorrentía química y ser una importante fuente de contaminación de las aguas y los suelos. La contaminación de las aguas que genera la agricultura es problemática en tanto que no es una contaminación localizada, produciéndose en grandes extensiones y afectando a múltiples niveles del recurso hídrico, impidiendo además su medición y control.Para que nos hagamos una idea del potencial impacto de la agricultura por los efectos derivados de la escorrentía química, se puede indicar que en España se utilizan cerca de 102 kg de fertilizantes por hectárea, suponiendo más de cuatro millones de toneladas de fertilizantes vertidos al suelo cada año, y cerca de 2,7 kg de fitosanitarios por hectarea (entendiendo dentro de esta cantidad sólo el consumo de ingrediente activo).
    • La contaminación de la atmósfera: La agricultura es la principal fuente antropogénica de emisión de gases de efecto invernadero, entre los se encuentra como primera fuente de emisión de óxido nitroso y metano, dudoso honor que comparte en este último contaminante con la ganadería. También es una importante fuente de emisión de otros contaminantes como amoniaco, así como de partículas en suspensión derivadas de las labores realizadas en el terreno, y de gases derivados de la combustión de los residuos de cultivos, una práctica aún hoy muy extendida.
    • La afección a la biodiversidad: El uso de fitosanitarios (insecticidas, acaricidas, nematocidas, herbicidas o fungicidas), sobretodo cuando este se produce de forma incontrolada o en grandes extensiones de cultivo, afecta no sólo a las especies a las que ataca directamente el producto químico empleado, sino también a las que dependen de ellas en el entorno, lo que termina por afectar a la biodiversidad.Por otro lado, el cultivo en grandes extensiones de monocultivos, así como el uso de organismos modificados genéticamente para incrementar sus resistencias, generan desequilibrios en el medio que terminan por desplazar a otras especies autóctonas.Finalmente la cada vez mayor superficie ocupada para la agricultura va en claro detrimento de la superficie disponible para el medio natural, generando deforestación y perdida grave de especies, con mayor relevancia en aquellos entornos naturales con mayor valor natural.

Resulta evidente que la agricultura sostenible es uno de los principales retos de nuestros tiempos, tal y como de hecho ya han puesto de manifiesto la FAO o las Naciones Unidas en más de una ocasión, y que es ya una necesidad urgente acudir a técnicas y tecnologías que nos permitan tener una agricultura con un impacto ambiental mucho más reducido y una producción mucho más eficiente, controlada y sana.

 Otra agricultura es posible

A pesar de que existe desde el neolítico, la agricultura es uno de los sectores de la actividad humana que menos ha evolucionado. Su funcionamiento, más o menos tecnificado o instrumentalizado, sigue siendo el mismo, y la evolución del concepto ha sido escasa en los más de 10.000 años de historia de este sector primario.

La agricultura sigue consistiendo básicamente en el cultivo de ciertas especies vegetales a la intemperie, ocupando grandes extensiones de terreno, y dependiendo de las condiciones meteorológicas y del suministro de agua, nutrientes y, en la era moderna, también químicos, para la subsistencia de los cultivos.

Si que han evolucionado ciertas vertientes de la agricultura orientadas a “dar servicio” a este sector primario, disponiendo de un mayor control sobre el desarrollo o las técnicas del cultivo, incrementando los rendimientos mediante mejoras en la fertilización o en la lucha contra plagas y enfermedades, así como mejorando el manejo y selección de semillas o incluso, en las últimas décadas, incluyendo a la ingeniería genética orientada a la modificación de determinadas particularidades genéticas de las especies cultivadas.

En la Agricultura tradicional se han tecnificado las herramientas para el cultivo, pero no así el cultivo en sí mismo, que se sigue realizando igual desde tiempos inmemorables.

Pero ninguno de estos avances ha buscado actuar sobre el propio proceso de cultivo, lo máximo que hasta el momento se ha llegado a tecnificar el mismo ha sido a través de invernaderos en los que se puede tener un cierto control de las condiciones de cultivo, llegando en el mejor de los casos a la implementación de tecnologías para el control de los nutrientes aportados, la regulación de las condiciones de iluminación, la humedad o la temperatura.

Los cultivos más novedosos que se pueden llegar a ver hoy en día incluyen la hidroponía y el control en la concentración de CO2, pero ya en momentos muy puntuales y con escasa difusión en el sector agrícola, tan sólo algunos visionarios han conseguido ver la oportunidad en el control del proceso de cultivo y de las condiciones de desarrollo, y han conseguido dominar desiertos para cultivar pepinos con agua de mar, tema del que trataba el artículo “Oasis artificiales con agua de mar”, o aislar el cultivo de verduras para convertirlo en un proceso productivo más, que es de lo que hablaremos a continuación.

La Agricultura como proceso: La Era Indoor

La agricultura realmente no es más que un proceso productivo en el que la materia prima es un ser vivo que debe crecer y desarrollarse en un tiempo determinado y bajo unas condiciones de desarrollo concretas, precisando para ello del aporte de nutrientes.

Dicho proceso puede llevarse a cabo en el exterior, usando para ello directamente de los recursos naturales disponibles, y aceptando por tanto la variabilidad y los condicionantes que puedan surgir, o en condiciones confinadas, dotando al cultivo de todo lo que precise en cada momento a partir de las últimas tecnologías.

Aunque la agricultura indoor no es ninguna novedad, y ya se ha utilizado desde hace tiempo en el desarrollo de ciertos cultivos, su uso a escala industrial aún no se había planteado de una forma seria mas allá de pequeños cultivos orgánicos o cultivos clandestinos.

Es ahora cuando ciertos sectores industriales se están interesando por este modo de cultivo y están empezando a plantearse alternativas a escala relevante, optimizadas y apoyadas en las últimas tecnologías, de forma que son verdaderamente interesantes.

Proceso de cultivo en Agricultura Indoor - Fuente: Fernando Follos Pliego

Proceso de cultivo en Agricultura Indoor – Fuente: Fernando Follos Pliego

El Cultivo Indoor basa su funcionamiento en adaptar el entorno de crecimiento y la dosificación de nutrientes en función de la fase de crecimiento de la especie, controlando todos los aspectos del mismo y aislándolo de los condicionantes exteriores, de forma que cada una de las fases quede debidamente optimizada.

Atendiendo a este principio de funcionamiento, las características básicas de un cultivo indoor serán:

    • El aislamiento de cultivo. Entre el sembrado y la recolección, cada una de las etapas de desarrollo del vegetal se realizan bajo entornos aislados del exterior sobre los que no sólo es posible el control de las condiciones ambientales, sino también el control de los entrantes realizados.Dicho aislamiento puede ir desde una sala cerrada con controles de básicos de las condiciones del entorno, hasta el máximo aislamiento con sistemas de control de entrada y ejecución de las conocidas como salas blancas o “clean room”, habitáculos totalmente aislados e independizados del exterior, asépticos, sobre los que se controlan absolutamente todos los entrantes.

    • El control de los entrantes. Al aislar el entorno del cultivo podemos controlar con exactitud que insumos vamos a realizar en el mismo, como si de un proceso industrial cualquiera se tratase. Esto incluye tanto el uso de suelo o soportes para el cultivo, como las semillas presentes en el medio de cultivo, la cantidad de agua y nutrientes aportados, o el personal que entra a realizar el mantenimiento y control del cultivo, etc.

    • El control de las entradas al proceso de cultivo permite no sólo optimizar los recursos utilizados, sino también comprobar la evolución de los cultivos, e incluso ejercer acciones de purificación e inspección sobre los diversos entrantes para evitar la incursión en el ambiente de cultivo de contaminantes, parásitos, plagas o enfermedades procedentes del exterior.
    • El control de las condiciones ambientales. Al aislar el entorno de cultivo del exterior una de las necesidades y también ventajas, es que podemos controlar las condiciones ambientales, entre las que se encuentran la iluminación, la humedad, la temperatura e incluso la concentración de gases.
    • El control de las condiciones de iluminación es de hecho una de las facetas en las que mas se ha avanzado en los últimos años gracias a la tecnología LED, que ha supuesto una segunda revolución en los cultivos indoor. La utilización de lamparas LED ha permitido incrementar considerablemente el rendimiento de los procesos de cultivo ya que:
      • Tienen una eficiencia de transformación de la energía superior al 50%, muy superior al 30% al que llegan las antiguas lámparas de sodio, o lámparas HPS, lo que puede llegar a reducir el coste en consumo energético hasta en 4 veces.
      • Permiten la utilización de diversos espectros de luz para cada una de las fases de desarrollo vegetal: Blanco para la germinación, Azul para el crecimiento y Rojo para la floración, aunque estos dos últimos deben estar compensados durante las fases de crecimiento y floración.
      • No emiten calor con la luz, lo que permite reducir las alturas de cultivo hasta el mínimo imprescindible para garantizar una buena mezcla del espectro (entre 10 y 15 cm).
      • Su flujo es constante, lo que evita el estrés generado en las plantas por otros sistemas de iluminación.
      • Su intensidad se mantiene a lo largo de toda la vida útil, lo que evita la pérdida de rendimientos.
      • Permiten un mejor control de las condiciones climáticas del cultivo al tener un funcionamiento más estable.
      • El consumo energético está optimizado al máximo tanto por el tipo de luminaria como por el hecho de poder seleccionar el espectro idóneo, por lo que los costes se reducen.
    • El control de la ventilación, permite también garantizar el mejor suministro de aire a los cultivos, entendiendo por el mismo a las condiciones de composición, pureza e incluso presión barométrica.En este punto es especialmente interesante la utilización de CO2 como “aditivo” en los cultivos indoor, en lo que técnicamente se denomina como fertilización carbónica. Al igual que ciertos deportistas se someten a cámaras hiperbáricas con exceso de oxígeno para mejorar su recuperación y rendimiento, en el caso de las plantaciones indoor es posible producir un incremento en concentración de CO2 en el aire (el oxígeno de las plantas), muy por encima de los cerca de 390 ppm habituales en la atmósfera.Incrementos de los niveles de CO2 de hasta 750 ppm o 1000 ppm permiten evitar la paralización vegetativa por deficiencias de este gas en un entorno cerrado, y aumentar la eficiencia fotosintética y la capacidad metabólica, por lo que se incrementa el rendimiento en general de la planta, lo que se traduce en una mayor biomasa y cambios en su proporción, así como en la concentración de los diferentes nutrientes en los tejidos.
    • La eliminación del concepto de superficie. Al confinarse el cultivo y reducirse el material de soporte (tierra) al mínimo imprescindible, pudiendo llegar a eliminarse, se acaba necesariamente con el concepto del cultivo en superficie, y comenzamos entonces a hablar del aprovechamiento del espacio en sus tres dimensiones, del denominado como cultivo en vertical, limitado tan sólo por la altura de la planta, la de sus raíces, las condiciones de iluminación necesarias y las características de la sala donde se vayan a ubicar las “bandejas” que contengan los cultivos.Por ejemplo, suponiendo la misma ocupación por superficie para un cultivo indoor (aunque suele ser algo inferior, gracias al cultivo hidropónico), y una altura mínima entre bandejas de 0,6 metros para un cultivo clásico, como por ejemplo lechugas (equivalente a 0,25 m de alzado de planta, 0,15 m de raíz, y 0,1 m de distancia a LEDs), la producción en este tipo de instalaciones podría cuadruplicarse para una altura media de 2,5 metros con respecto a un cultivo tradicional.
    • El control y aprovechamiento de las salidas. En un proceso de agricultura indoor las salidas no son sólo los productos de consumo, los vegetales que llegan al consumidor final, sino también los subproductos obtenidos, tales como los sólidos generados (soportes, restos vegetales, etc), los líquidos que lixivian en el riego (que no son más que agua con nutrientes), o incluso el aire utilizado. Todos ellos son flujos que se obtienen al final del ciclo de cultivo y que pueden tratarse para ser reintroducidos al proceso, con el consiguiente ahorro y optimización de recursos, o que pueden servir como subproducto para usos externos, como el aprovechamiento energético o el compostaje.

Vigilando el crecimiento en la planta indoor de Singapur. - Photo by Panasonic.

Vigilando el crecimiento en la planta indoor de Singapur. – Photo by Panasonic.

Del Chip a la Maceta

La agricultura indoor es precisamente la línea que parecen haber escogido ciertas multinacionales de la electrónica como Panasonic, Toshiba, Sharp, Sony, Fujitsu o incluso General Eléctric.

En estos últimos años, estas empresas han visto una potencial línea de negocio en la aplicación de sus tecnologías de control, sensorización e iluminación a la agricultura indoor, impulsada además por las ayudas de un gobierno como el Japonés, que ha visto en la agricultura indoor una interesante línea de trabajo y una vía de escape a sus problemas de suministro.

Varios son los centros que estos gigantes de la electrónica han puesto en marcha en el último año y medio, y que auguran un futuro muy interesante a las “fábricas de verduras”:

Sharp anunciaba en septiembre de 2013 el inicio de las pruebas de laboratorio, llevadas a cabo en su filial de Dubai, para poner en marcha una “fábrica de fresas japonesas” en aquel país, donde son muy apreciadas, adoptando para ello tecnología LED y de depuración de aire de la propia compañía.

Las instalaciones de prueba, previstas como paso previo al escalado industrial de la tecnología a lo largo del presente año, prevén ya la producción de cerca de 3.000 fresas al mes.

 

Fuente: https://mitreyelcampo.cienradios.com

Foto: Archivo