Pais: Brasil

Fecha: 08 de Octubre del 2020

La investigación desarrolla modelos para la producción de hortalizas en granjas verticales por Embrapa, Brasil

- El sistema permitirá la producción de hortalizas en lugares cerrados y dentro de los centros urbanos.

- Las granjas de interior no están sujetas a impactos climáticos ni a la estacionalidad de los cultivos.

- El control estricto de plagas elimina la necesidad de pesticidas químicos.

- La tecnología permite la reutilización de casi toda el agua utilizada.

- La solución será ideal para ciudades que sufren restricciones de agua.

- El entorno de producción limpio elimina la necesidad de desinfectar las verduras.

- La proximidad a la producción de los centros de consumo reduce las pérdidas de transporte y los perecederos. 

- La actividad involucra tecnologías como sensores de condiciones ambientales, iluminación artificial y cultivos sin suelo.

 

Una encuesta de  Embrapa Hortaliças  (DF), en alianza con la empresa 100% Livre, en el comercio minorista de productos hortofrutícolas, tiene como objetivo desarrollar sistemas de producción para diferentes especies de hortalizas cultivadas en un ambiente controlado y cerrado, es decir, en agricultura  interior  del tipo granja vertical y  fábrica de plantas . Una unidad de producción debiera comenzar a operar hasta noviembre en la ciudad de São Paulo.

 

Este modelo de plantación de especies vegetales en un ambiente cerrado presupone cultivos sin suelo ni sustratos, iluminación artificial con paneles LED y control de varias variables meteorológicas dentro de la estructura del ambiente: temperatura y humedad relativa, radiación líquida y global, concentración CO 2  (dióxido de carbono), entre otros.

 

Los experimentos iniciados en abril, se están realizando en el laboratorio de agricultura con ambiente controlado de hortalizas EMBRAPA, una estructura de 90 m 2  compuesta por dos contenedores acoplados y modificados con paredes fabricadas en placas termopainel para aislamiento térmico y totalmente equipadas con sensores para monitorear las condiciones ambientales. En todo el mundo, este modelo de cultivo de  interior  se conoce como  agricultura de ambiente controlado  o el acrónimo CEA.

 

El principal objetivo de la investigación es definir sistemas de producción de hortalizas de hoja, como lechuga y rúcula; hortalizas de frutas, como tomates, fresas y pimientos; condimentos vegetales, como albahaca, cilantro y perejil; y en una segunda etapa, un sistema para el cultivo de brotes o microvegetales. Desde el punto de vista del mercado, la elección de especies cultivadas es una etapa importante de la investigación científica, ya que hortalizas de alto valor agregado y ciclo productivo más corto, con varias cosechas al año, garantizan la viabilidad económica de la empresa.

 

“Nuestra propuesta es aplicar el conocimiento científico sobre la fisiología de los cultivos hortícolas para modificar factores del medio interno y maximizar la producción”, explica el coordinador del proyecto  Ítalo Guedes , investigador del área de nutrición vegetal y cultivo protegido y libre de suelo en Embrapa. La investigación considerará la productividad a un solo nivel o capa, en lo que se entiende como  fábrica de plantas , el modelo más adecuado para el cultivo de frutas hortalizas, y la productividad del cultivo escalonado, conocido como granja vertical, el formato más recomendado para frondosas y frondosas. Condimento.

Conceptos de agricultura interior

La agricultura en un ambiente controlado ( ambiente controlado agricultura ): la forma de cultivo en el entorno cerrado en el que optimiza artificialmente todos los factores ambientales que afectan a la producción y el crecimiento del cultivo (nutrientes, agua, temperatura, humedad relativa, la iluminación, la composición del aire). También conocido como cultivo de interior.

Agricultura de techo ( cultivo en azotea ): cultivo, generalmente sin suelo, que se realiza en el techo de edificios como rascacielos y centros comerciales, aprovechando la iluminación natural. La plantación puede ser abierta o protegida.

Agricultura vertical (agricultura vertical ): cultivo de plantas en capas verticales iluminadas en cada capa. Por lo general, se utilizan lámparas de menor potencia. La agricultura vertical se puede llevar a cabo en edificios de una sola planta, como almacenes, o en varios pisos. El edificio se llama granja vertical .

Plant fábrica : entorno agrícola en un ambiente controlado en el que el cultivo se realiza en una sola capa con la iluminación artificial en el techo. Normalmente se utilizan lámparas de mayor potencia

Nutrientes vía agua o vapor.

Hidroponía ( hidroponía ): cultivo de plantas sin suelo, en el que los nutrientes minerales esenciales para las plantas se disuelven en agua, denominada solución nutritiva.

Aeroponía ( aeroponía ): sistema de cultivo sin suelo, en el que la solución nutritiva se suministra a las raíces en forma de spray o neblina, formada al pasar la solución a través de microaspersores  o nebulizadores tipo  fogger . Mientras la planta se sostiene en un soporte, el sistema de raíces permanece en una cámara oscura y cerrada.

 

 

Para la evaluación del desempeño productivo de los sistemas de producción, el equipo de investigación monitorea periódicamente las especies cultivadas para seguir parámetros como: altura de planta, diámetro de tallo, productividad total y comercial, producción por planta, peso promedio de fruto o peso de la masa de hojas frescas. “La agricultura en un ambiente controlado permite la reproducción de condiciones climáticas ideales para el cultivo de cada especie de hortaliza. Uno de los focos de nuestra investigación es incrementar la productividad y, en este sentido, la producción vertical es importante para el máximo aprovechamiento de cada metro cuadrado ”, señala Guedes.

 

Economía de insumos y producción optimizada

Los experimentos también están evaluando cuál es el mejor sistema de cultivo sin suelo, basado en dos posibilidades de manejo de la nutrición y el riego (fertirrigación) de vegetales: hidroponía y aeroponía. Ambas técnicas utilizan la misma solución nutritiva, con nutrientes minerales solubles en agua, pero hay una diferencia en la forma de aplicación. En hidroponía, la solución de nutrientes corre por el fondo de las canaletas, mientras que en aeroponía la solución de nutrientes se inyecta a presión con un equipo tipo nebulizador que rocía la niebla de la solución directamente en las raíces de la planta.

 

La hidroponía es ya una técnica conocida por ahorrar agua y nutrientes que, en relación al cultivo en suelo y campo abierto, puede reducir hasta un 90% el uso de agua y hasta un 70% el uso de fertilizantes. En el caso de la aeroponía, en comparación con la hidroponía, el ahorro de agua y nutrientes puede llegar hasta un 30%, dependiendo del cultivo.

 

"Casi el 100% del agua se reutiliza"

 

“Además, estamos recolectando evapotranspiración dentro del ambiente, utilizando deshumidificadores y, así, hemos logrado reutilizar casi el 100% del agua aplicada en el sistema de producción. No es solo la totalidad porque parte del agua es absorbida por la planta y pasa a formar parte de la estructura de sus tejidos ”, explica Guedes.

 

El ahorro de insumos en los modelos de agricultura de interior es una ventaja importante, especialmente para los grandes centros urbanos ubicados en regiones semiáridas que enfrentan problemas de sequía y escasez de agua. Las granjas verticales y otros ejemplos de agricultura en un ambiente controlado pueden hacer posible producir vegetales de calidad en lugares que no tienen suelo o clima favorables o agua disponible.

 

Las pruebas preliminares realizadas con fresas y algunas hortalizas de hoja fueron prometedoras, pero los investigadores enfatizan que formatear un sistema de producción para estas condiciones de agricultura en un ambiente controlado es todo un desafío, incluso con la experiencia previa del equipo con cultivos protegidos en invernaderos y invernaderos.

 

En comparación con el cultivo en campo abierto, por ejemplo, hay varios factores nuevos que deben evaluarse como tipos de lámparas LED, diferencias en el espectro electromagnético visible (frecuencias que van desde la luz roja a la luz violeta), tiempo de exposición de las plantas a luz (fotoperiodo), cantidad de intercambio de aire dentro de la estructura, homogeneidad de temperatura en el ambiente, entre otros.

 

“En analogía con las computadoras, podemos decir que los contenedores y su infraestructura funcionan como el  hardware , y que estamos en la etapa de desarrollar el  software  necesario para el funcionamiento de todo el sistema. Por eso, los experimentos buscan respuestas para que tengamos las instrucciones y técnicas que den como resultado la producción optimizada de vegetales en un ambiente controlado ”, comenta la investigadora, quien agrega:“ Está mal que quien piense que es posible producir sin estas instrucciones, porque la tecnología resultados sólo si van acompañados de un sistema de producción compatible ”.

Agua, nutrientes, luz y ... ¡acción!

Para el éxito de la producción de hortalizas en un ambiente controlado, es necesario monitorear las plantas en todo momento para que reciban el agua y los nutrientes necesarios para su pleno desarrollo. Por ejemplo, la verificación de los nutrientes en la solución se realiza cada dos días, así como el análisis de la calidad del agua y el flujo de inyección y drenaje de la solución nutritiva.

 

En los primeros meses de investigación, los agrónomos observaron que las plantas presentan un desarrollo más acelerado y precoz dentro del contenedor, en un ambiente interno totalmente controlado. Los estudios iniciales con verduras de hoja, por ejemplo, dieron como resultado una reducción en el ciclo de producción. Las variedades de lechuga alcanzaron el punto de cosecha 25 días después del trasplante de las plántulas, un período diez días más corto que el del cultivo protegido en invernadero.

 

“La precocidad es deseable porque impacta en la optimización de la productividad de los cultivos. Sin embargo, el desarrollo más acelerado de las plantas en el ambiente  interior  resultó en síntomas de deficiencia de nutrientes como el calcio y el boro, que provocan quemaduras en el borde de las hojas ”, dice el agrónomo  Juscimar da Silva , investigador en el campo de la nutrición vegetal. Según él, el desafío ahora es ajustar el suministro de nutrientes a la planta, ya sea aumentando la concentración en la solución de nutrientes o reduciendo la frecuencia de los flujos de fertirrigación. Es decir, es necesario alimentar las plantas en el momento exacto y en la cantidad correcta para maximizar la producción.

 

El equipo de investigadores también estima que el crecimiento más rápido de las plantas, en comparación con el cultivo en campo abierto, se debe a la intensidad luminosa del entorno controlado. “Observamos que es posible modular los espectros de luz para inducir la precocidad en las plantas, pero este ajuste debe considerar que los nutrientes y otros factores de producción también deben estar en equilibrio para tener la máxima eficiencia productiva”, observa Silva.

 

Además del agua, los nutrientes y la luz, entre los ingredientes esenciales para el desarrollo de los vegetales se encuentra el dióxido de carbono (CO 2 ), sustancia primordial para la fotosíntesis de las plantas. Por ello, la modelización de un sistema de producción de hortalizas en un ambiente controlado debe considerar el aporte y la concentración de CO 2  en la atmósfera interna y los investigadores están estudiando la mejor forma de suministrar dióxido de carbono para que las plantas se desarrollen bien.

 

“A la intemperie, es raro que el CO 2  sea ??motivo de preocupación, ya que es uno de los principales gases de efecto invernadero y ha aumentado constantemente en las últimas décadas. En un ambiente cerrado, donde la reposición del volumen de aire es lenta o parcial, los niveles de CO 2  pueden caer rápidamente y limitar la fotosíntesis y la producción de alimentos ”, reflexiona Guedes.

 

Alta calidad y cero residuos.

Los sistemas de producción que están desarrollando los investigadores de Embrapa, en alianza con el equipo técnico de la empresa 100% Free, prevén un modelo de marketing B2C ( business to consumer ), es decir, las hortalizas se venderán directamente al cliente final listas para consumo, sin necesidad de saneamiento. Por tanto, los factores relacionados con la seguridad y la calidad de los alimentos son muy importantes.

 

Cada tres días, por ejemplo, se realiza una inspección aleatoria de las hojas para detectar plagas y, para evitar la aparición de enfermedades, el equipo recolecta mensualmente muestras de plantas de la zona cultivada y, en caso de presentar algún síntoma, se aíslan y remitido al laboratorio para un diagnóstico preciso.

 

Este seguimiento periódico es fundamental porque los sistemas de producción propuestos para el modelo de agricultura interior, físicamente aislado del mundo exterior, prescinden de cualquier aplicación de pesticidas, lo que garantiza hortalizas libres de residuos y seguras para el consumo.

 

Además, el equipo pretende definir un protocolo de acceso y flujo de las rutinas de trabajo para evitar la contaminación por agentes externos al contenedor. El diseño del plan de finca vertical se basa en estándares internacionales de calidad, como ISO 22000, que establece estándares para la producción de alimentos seguros.

 

La estructura, por ejemplo, cuenta con una antecámara de descontaminación de trabajadores y visitantes antes de ingresar a las áreas de producción para evitar la entrada de insectos y microorganismos que pudieran ser dañinos para los vegetales. “La producción deberá obedecer aspectos de higiene y manejo para garantizar el suministro de vegetales limpios, libres de pesticidas y sin contaminación biológica”, pondera Guedes, quien además enumera los atributos de calidad que serán analizados, como apariencia, textura, sabor. , aroma y valor nutricional.

 

 

 

 

Asociación para la innovación

La investigación sobre producción de hortalizas en ambiente controlado fue posible gracias a una asociación público-privada (APP) firmada entre Embrapa Hortaliças y una empresa 100% Libre, que ya está construyendo una finca vertical en la ciudad de São Paulo con previsión de entrar en Operación hasta noviembre de este año.

 

“Nuestro programa inicial es cultivar hojas y especias, pero con cada ciclo de investigación en Embrapa, la propuesta es expandir nuestras operaciones. En el laboratorio, los investigadores realizan pruebas del modelo de cultivo vertical a pequeña escala en términos de viabilidad técnica y, a medida que se obtienen resultados exitosos, logramos ponerlo en práctica a una escala mucho mayor, a nivel comercial ”, comenta Diego Gomes. , socio fundador de la empresa.

 

En opinión del emprendedor, la mayor ganancia de la alianza es la complementariedad de la visión, ya que las investigaciones enfocadas en aspectos agronómicos y los estudios de viabilidad económica de la producción proporcionan una base para el desempeño de la empresa con el público consumidor. “Nuestro principal objetivo es entregar practicidad y conveniencia, con vegetales nutritivos y de calidad, libres de pesticidas o contaminación y listos para el consumo”, dice Gomes, enfatizando que la finca vertical no está limitada por el clima, la temperatura o la estacionalidad. 

 

Guedes comenta que la alianza público-privada para esta área de estudio es pionera en el país e incluso en el mundo. En Japón, según él, hay varias iniciativas agrícolas verticales que operan comercialmente, especialmente por el incidente nuclear en Fukushima, que resultó en la contaminación de suelos y fuentes de agua, aunque los productores siguen modelos empíricos, ya que no existe un acercamiento a las universidades. y empresas de investigación.

 

“Es un campo nuevo, con poca literatura científica y conocimiento consolidado, por lo tanto, cada avance que hemos hecho en los últimos meses es un paso hacia la innovación con el sello de la investigación pública brasileña”, celebra. Otras empresas ya han mostrado interés en asociaciones de investigación en agricultura en un entorno controlado como la israelí Juganu, que donó un conjunto de lámparas LED de alto rendimiento para ser probadas en la producción de hortalizas.

 

Los resultados de las primeras plantaciones a escala comercial en São Paulo servirán de parámetro para los planes de la empresa de expandirse a otras ciudades y capitales del país, como Río de Janeiro. “Solo estamos dando el primer paso en el modelo de producción controlada, pero somos muy optimistas y tenemos una perspectiva, en el mediano y largo plazo, de expansión a otros frentes, como el cultivo de especies medicinales”, anticipa Gomes.

 

Foto: Diego Gomes

 

 

 

 

 

Ciudades sostenibles: ¡llueva o truene!

La producción de hortalizas en campo abierto, en general, depende mucho de las condiciones climáticas ideales para tener éxito. En Brasil, el predominio del clima tropical es un factor que impide el cultivo de diversas especies vegetales originarias de regiones con un clima más suave y templado, aunque los esfuerzos de investigación en el área de mejoramiento genético para obtener cultivares más adaptados a las condiciones brasileñas minimizan este problema.

 

Con proyecciones futuras de cambio climático, como un aumento de la temperatura promedio o mayor intensidad y frecuencia de lluvias en algunas regiones del país, es un consenso que los centros tradicionales de producción de hortalizas --incluidos los cinturones verdes-- pueden, en las próximas décadas, encontrar dificultades para mantener sus niveles de productividad, viéndose obligados a migrar a zonas con condiciones ambientales más favorables.

 

En agricultura de  interior , existe total independencia de producción en relación a las condiciones de temperatura, humedad del aire o precipitación. “Con el tiempo, la adopción de tecnologías ha cambiado el perfil de la agricultura brasileña y, ante el riesgo de desabastecimiento en los centros urbanos por la distancia entre los centros de producción y los lugares de consumo, los modelos de cultivo en un ambiente controlado están ganando fuerza, aún más para las verduras, que son alimentos frágiles y muy perecederos ”, dice Guedes. También enfatiza que la agricultura de  interior  es solo otra forma de cultivar hortalizas, un nicho de mercado que no pretende reemplazar la agricultura convencional y orgánica o el cultivo protegido en invernaderos e invernaderos.

 

Con la propuesta de ahorrar insumos, aprovechar espacios urbanos subutilizados y eliminar gastos con logística (y combustibles fósiles) para transportar la producción desde el sitio de siembra al centro de consumo, la agricultura  interior  en las metrópolis también gana puntos porque facilita el acceso a alimentos frescos. y calidad.

Las verduras producidas en una granja vertical se pueden consumir en unas pocas horas o incluso minutos después de la cosecha. Cuando el propio lugar de producción se convierte en lugar de venta e incluso de consumo, se elimina la alta incidencia de hojas y frutos dañados y las pérdidas poscosecha que, para algunas hortalizas, pueden llegar hasta el 50% del volumen. cosechado.

 

La propuesta de un modelo de producción de hortalizas frescas y nutritivas, al alcance inmediato de los consumidores y ubicado en grandes centros urbanos, se alinea así con algunos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de Naciones Unidas, incluido el ODS No. 11, que se ocupa de ciudades y comunidades más resilientes y sostenibles.

 

Pero está principalmente en línea con el ODS No. 12, que habla de patrones de producción y consumo sostenible, con metas en cuanto al uso eficiente de los recursos naturales; reducir el desperdicio y las pérdidas de alimentos a lo largo de las cadenas de producción y suministro; y reducir el uso de productos químicos que son dañinos para el medio ambiente y la salud humana.

 

“El interés ahora no está solo en la cantidad y calidad de los alimentos, sino en cómo esta producción impacta el medio ambiente, los recursos naturales y el futuro del planeta. La agricultura  interior  es una alternativa para hacer que nuestras ciudades sean más resilientes y sostenibles, en respuesta a los crecientes desafíos de la escasez de recursos, la presión demográfica y el cambio climático ”, dice Guedes, al señalar que en los países desarrollados la agricultura urbana representa casi una cuarta parte del producción de hortalizas y frutas.

 

En países con climas tropicales, las experiencias con producción de hortalizas en un ambiente controlado son bastante escasas, por lo tanto, la necesidad de investigación científica para desarrollar y mejorar sistemas de producción de alimentos basados ??en nuestras especificidades, especialmente en lo que respecta a adaptaciones reducción de los costos de producción que permitan ampliar el acceso a hortalizas de calidad para porciones cada vez más importantes de la población.

Traducido del portugués.

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