Smart Agrar: Agricultura vertical e interior – Espacios interiores para el cultivo de productos agrícolas – Sistema automatizado de cultivo de plantas

🌱🚜🤖 La economía agrícola se enfrenta a una transformación fundamental. Las innovaciones tecnológicas, como la agricultura interior y vertical, están revolucionando la forma en que producimos alimentos. Estas técnicas no sólo prometen una mayor eficiencia y sostenibilidad, sino que también podrían proporcionar una solución a los desafíos apremiantes del siglo XXI, particularmente en relación con la alimentación de una población mundial en crecimiento.

🌆🌿 El futuro de la agricultura urbana

La agricultura de interior y vertical, es decir, el cultivo de plantas en espacios cerrados y en capas dispuestas verticalmente, ha pasado de ser un sector de nicho a convertirse en un sector importante en los últimos años. Según las previsiones, el mercado de la agricultura vertical podría alcanzar un volumen de hasta 24 mil millones de dólares en 2030. Esta previsión de crecimiento destaca el potencial de estas tecnologías para hacer una contribución significativa a la producción mundial de alimentos.

🏙️🍽️ Urbanización e inseguridad alimentaria

Se espera que para 2050 alrededor de dos tercios de la población mundial viva en zonas urbanas. Este desarrollo plantea grandes desafíos para la agricultura global: ¿Cómo podemos alimentar de manera sostenible a una población urbana tan grande? La agricultura vertical podría ofrecer una respuesta aquí al reducir la necesidad de tierras agrícolas y acortar la distancia entre el punto de producción y el consumidor. "La agricultura vertical podría proporcionar una forma sostenible de alimentar a esta creciente población urbana", dijeron los expertos.

¿Resolver la urbanización y la inseguridad alimentaria con la agricultura vertical e interior? – Imagen del símbolo: Xpert.Digital

Acortar las cadenas de suministro cultivando en áreas urbanas tiene numerosos beneficios: los productos frescos pueden ir casi directamente de la granja al consumidor, lo que no solo aumenta la calidad sino que también reduce significativamente la huella de carbono de la producción de alimentos. La integración de estos métodos agrícolas en la infraestructura de las ciudades modernas también podría crear una nueva dimensión en la calidad de vida urbana.

🌳🔋 Sostenibilidad en el foco: eficiencia energética y conservación de recursos

A pesar de todas las ventajas, la cuestión de la eficiencia energética sigue siendo un gran desafío para la agricultura vertical. El funcionamiento de los sistemas de iluminación y aire acondicionado necesarios consume mucha energía. Sin embargo, estos costos basados ​​en la energía podrían compensarse con varios factores: la eliminación de agroquímicos, menores costos de transporte y minimizar el deterioro y el desperdicio ayudan a garantizar que la agricultura vertical aún pueda ser económicamente viable.

En la actual crisis energética, la generación de electricidad sostenible se está convirtiendo en un factor clave para el éxito de la agricultura vertical. El uso de energías renovables, como la solar o la eólica, podría reducir la dependencia de los combustibles fósiles y mantener estables los costes del suministro de energía. Los avances en la tecnología de baterías y la mejora de la eficiencia de las luces LED también desempeñan un papel crucial. "La generación de energía sostenible y un mejor almacenamiento de energía serán fundamentales para la viabilidad económica de la agricultura vertical", dijeron analistas de la industria.

🤖📈 Automatización y digitalización: el futuro del fitomejoramiento

Otro aspecto importante de la agricultura moderna es la creciente automatización y digitalización de los procesos de producción. Los sistemas automatizados de fitomejoramiento que monitorean y controlan el cultivo, el cuidado y la cosecha de las plantas permiten un uso preciso y eficiente de los recursos. Estos sistemas no sólo pueden optimizar el uso de agua y fertilizantes, sino también reducir los costos de mano de obra y maximizar los rendimientos.

Mediante el uso de inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático, estos sistemas pueden analizar datos continuamente y ajustar sus parámetros operativos para garantizar condiciones de crecimiento óptimas. “La integración de la IA en la agricultura permitirá lograr una producción más precisa y eficiente”, afirma un estudio. Este desarrollo podría ayudar a reducir la dependencia del trabajo humano y al mismo tiempo aumentar la producción.

🏔️🚧 Retos y perspectivas

A pesar del enorme potencial de la agricultura vertical y de interior, todavía quedan algunos desafíos por superar. Las elevadas inversiones iniciales y los costes operativos continuos representan una barrera para muchas empresas. Además, la aceptación de estas nuevas tecnologías en la sociedad aún no es completa. Se necesita más investigación y educación para superar los prejuicios y preocupaciones sobre estos métodos agrícolas.

La colaboración entre los gobiernos, el sector privado y el mundo académico será crucial para avanzar en el desarrollo y la difusión de la agricultura vertical. Los programas de financiación y los marcos de políticas que apoyen la agricultura sostenible podrían allanar el camino para estas tecnologías.

La agricultura vertical es una forma prometedora de abordar los desafíos globales de la producción de alimentos en el siglo XXI. Con el apoyo tecnológico y político adecuado, este método agrícola innovador no sólo podría ayudar a alimentar a la creciente población mundial, sino que también haría una importante contribución a la protección del clima y al desarrollo sostenible.

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🌱🌍 Agricultura vertical: una forma de asegurar el suministro de proteínas para la creciente población mundial

Los desafíos globales en el área del suministro de alimentos se ven exacerbados aún más por el cambio climático, las crecientes presiones ambientales y las condiciones climáticas impredecibles. Ante estas amenazas, los científicos buscan soluciones innovadoras para garantizar el suministro futuro de proteínas alimentarias. Una tecnología particularmente prometedora es la agricultura vertical, que permite producir alimentos en espacios interiores urbanos controlados. Como parte del proyecto emblemático de Fraunhofer " FutureProteins", seis institutos Fraunhofer están trabajando en el desarrollo y optimización de sistemas de cultivo en interiores que puedan cultivar fuentes de proteínas alternativas como pasto de trigo, alfalfa y patatas. La pregunta central es: ¿Cómo se pueden cultivar estas plantas de manera eficiente sin suelo y bajo iluminación artificial para garantizar no sólo la sostenibilidad ecológica sino también la viabilidad económica?

🌆🌿 La importancia del cultivo vertical para la agricultura urbana

La agricultura vertical ofrece un método revolucionario para trasladar la producción agrícola de áreas agrícolas tradicionales a espacios urbanos verticales. Esta tecnología permite cultivar plantas en entornos controlados de múltiples capas, independientemente de las condiciones climáticas externas. Un buen ejemplo de la aplicación de esta tecnología es el sistema automatizado de cultivo de plantas OrbiPlant®, desarrollado en Fraunhofer IME. Utilizando un innovador sistema de cinta transportadora ondulante, OrbiPlant® maximiza el uso del espacio limitado en entornos urbanos, haciendo posible cultivar una variedad de especies de plantas en un espacio pequeño, independientemente de la estación o la hora del día.

💰⚡ Perspectivas económicas y eficiencia energética en la agricultura vertical

A pesar de las inmensas ventajas que ofrece la agricultura vertical, la viabilidad económica de esta tecnología sigue siendo uno de los mayores desafíos. Las previsiones indican que el mercado agrícola vertical podría alcanzar un volumen de hasta 24.000 millones de dólares en 2030. Para aprovechar este potencial, es crucial reducir los altos costos operativos, particularmente los costos de aire acondicionado e iluminación. Aunque estos sistemas permiten una producción continua e independiente de las condiciones climáticas, también provocan importantes emisiones de CO2 y costes energéticos. Por lo tanto, la selección de la ubicación y el diseño del sistema de suministro de energía juegan un papel crucial en la viabilidad económica de los sistemas.

Fraunhofer IWU aporta al proyecto "FutureProteins" su amplia experiencia en producción energéticamente eficiente y en la integración de energías renovables. El desarrollo de soluciones de suministro de energía personalizadas para diferentes ubicaciones garantiza que la agricultura vertical sea ambientalmente sostenible y económicamente viable.

🔋🌍 Optimización energética mediante escenarios personalizados para diferentes ubicaciones

Las condiciones de ubicación para la agricultura vertical pueden variar mucho según la región, lo que requiere una adaptación flexible de la tecnología. En Fraunhofer IWU se desarrollaron escenarios energéticos para distintos lugares, entre ellos Berlín, Islandia, Burkina Faso e India. Estos lugares representan una amplia gama de desafíos climáticos: desde los largos y oscuros inviernos de Dalvík, Islandia, hasta las condiciones cálidas y secas de Kongoussi, Burkina Faso, y la escasez de agua en Chennai, India.

Cada uno de estos escenarios requiere soluciones individuales de suministro de energía. En Berlín, una combinación de energía solar y almacenamiento en baterías podría ser la solución más eficiente, mientras que en Islandia tendría sentido el uso de energía geotérmica. En regiones con redes eléctricas inestables, como Burkina Faso, almacenar energía en forma de hidrógeno ofrece una solución prometedora. El exceso de energía se convierte en hidrógeno mediante electrólisis, que puede reutilizarse en sistemas de pilas de combustible si es necesario.

🏭🌬️ Avances tecnológicos en Chemnitz: la central eléctrica H2

Un ejemplo destacado de la implementación exitosa de estas tecnologías es la central eléctrica de H2 en Chemnitz. Esta central eléctrica compacta de hidrógeno permite almacenar hasta 2,5 MWh de energía verde, suficiente para suministrar energía continua a una instalación agrícola vertical de 1.500 m² durante un día entero. Este tipo de tecnología es particularmente importante en regiones con altos precios de la energía o redes eléctricas poco confiables y podría ser clave para la optimización económica y ambiental de los sistemas agrícolas verticales.

🌱📈 Perspectivas de futuro e importancia global de la agricultura vertical

El desarrollo continuo y la optimización de tecnologías agrícolas verticales, respaldados por proyectos como FutureProteins, tiene el potencial de revolucionar la agricultura global. Al utilizar tecnologías energéticamente eficientes y adaptarse a las condiciones locales, la agricultura vertical no sólo puede ayudar a asegurar el suministro mundial de proteínas, sino también abordar los desafíos ecológicos y económicos de la agricultura moderna. La integración de energías renovables y sistemas de almacenamiento innovadores, como los que se están desarrollando en Fraunhofer IWU, son de crucial importancia.

La agricultura vertical no es sólo una respuesta a los desafíos del cambio climático y la creciente población mundial, sino que también abre nuevas oportunidades para una agricultura urbana sostenible. A medida que la tecnología avanza y la sociedad se vuelve más aceptada, la agricultura vertical podría convertirse en una parte central de nuestra seguridad alimentaria global en el futuro cercano.

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💡 ¿Y si cultiváramos plantas en vertical?

Se espera que para 2050, dos tercios de la población mundial vivan en zonas urbanas. La agricultura vertical podría proporcionar una forma sostenible de alimentar a esta creciente población urbana al reducir la necesidad de tierras agrícolas y acortar la distancia entre la producción y el consumo de alimentos.

La agricultura vertical es la práctica de producir alimentos en capas apiladas verticalmente o en superficies inclinadas sin tierra ni luz solar. Los alimentos cultivados se componen principalmente de hortalizas de hojas, frutas y hierbas como: B. Lechuga, espinacas, col rizada, tomates, pimientos, fresas y albahaca, pero no de cereales ni legumbres como trigo, arroz, maíz o soja. Las plantas se cultivan en sistemas hidropónicos o aeropónicos, lo que significa que están suspendidas en agua o aire/neblina y reciben todos los nutrientes a través de este medio. Los sistemas acuapónicos combinan hidroponía y acuicultura. Los métodos de Agricultura de Ambiente Controlado (ACE) se utilizan para controlar la humedad, la temperatura, los gases, la luz (cantidad y longitud de onda), los nutrientes, la acidez, el dióxido de carbono, el agua y los patógenos.

La promesa de la agricultura vertical es múltiple: producción predecible durante todo el año, independientemente del tiempo, la estación o el clima (y por lo tanto del cambio climático) y, por lo tanto, sin grandes fluctuaciones estacionales de precios. Una cadena corta entre productor y consumidor reduciría drásticamente los kilómetros recorridos por alimentos y daría lugar a productos más frescos y nutritivos. La agricultura vertical podría lograr mayores rendimientos con un uso significativamente menor de agua y menos pesticidas o herbicidas. Incluso es posible alterar el contenido nutricional y el sabor de las plantas controlando el medio de cultivo.

Los obstáculos que frenan la adopción total de las granjas verticales son los altos requisitos de energía y los problemas ambientales asociados, la eficiencia del uso de la luz por parte de la planta y los altos costos de puesta en marcha y escalamiento. ¿Será el cultivo vertical de alimentos una característica distintiva de la arquitectura urbana del futuro?

🌍 Posibles impactos y desarrollos

La agricultura vertical está relacionada con las iniciativas de agricultura urbana. La idea de cultivar alimentos en capas apiladas se está probando en todo el mundo, desde Nueva Jersey (EE.UU.), Bélgica, Dubái y Japón. Los investigadores también están estudiando la eficiencia de la agricultura vertical. Los desarrollos futuros podrían conducir a granjas verticales del tamaño de un gabinete de cocina para jardineros domésticos o departamentos de cultivo vertical en los supermercados locales. A mayor escala, la agricultura vertical podría desempeñar un papel en la reutilización de áreas industriales mediante la reutilización de almacenes, fábricas y plantas vacías, lo que tal vez requiera primero la remediación de tierras contaminadas.

Aunque en teoría es posible cultivar prácticamente cualquier planta verticalmente, los cultivos de rápido crecimiento con pocas o ninguna parte no comestible, como raíces y tallos, y un alto valor de mercado son los más rentables. Las tecnologías que permiten este tipo de cultivo sin suelo en entornos estrictamente controlados incluyen iluminación, sistemas de riego y gestión de residuos, el uso de energías renovables, sensores de todo tipo y otros dispositivos inteligentes para el control autónomo y el ajuste de los parámetros ambientales. El aprendizaje automático y la automatización se utilizan para optimizar las condiciones de cultivo y gestionar las instalaciones. Por ejemplo, la empresa Infarm, financiada parcialmente por la UE, ha conectado sus extensas granjas de “punto de venta” a una plataforma central que aprende de los datos de crecimiento de cada granja para ajustar las condiciones y optimizar el crecimiento.

Las granjas verticales consumen mucha energía. Algunos de los costos relacionados con la energía pueden compensarse mediante ahorros en la no utilización de productos químicos agrícolas, una reducción significativa de los costos de transporte, almacenamiento y distribución, y una reducción del deterioro y el desperdicio. Pero la actual crisis energética podría tener graves consecuencias para el sector. La generación de energía sostenible, las mejoras en el almacenamiento de baterías y la eficiencia de la iluminación LED serán fundamentales para la sostenibilidad y la viabilidad económica de la agricultura vertical.

🌆 Elaboración de políticas anticipadas

La agricultura urbana, incluida la agricultura vertical, tiene el potencial de contribuir a la producción sostenible de alimentos, la gestión sostenible de los recursos naturales, la acción climática y el desarrollo territorial equilibrado. En marzo de 2020, la Comisión Europea adoptó un nuevo plan de acción de economía circular, con los alimentos, el agua y los nutrientes como una de las cadenas de valor clave. La agricultura vertical podría contribuir a estos objetivos al reducir el uso de agroquímicos y agua en la agricultura y contrarrestar la degradación del suelo, la deforestación y la eutrofización del agua (aumento de la carga de nutrientes).

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