Agricultura vertical: Opción de sustentabilidad y eficiencia hídrica

El aumento de la población, las variaciones en los hábitos alimenticios y el cambio climático que incide en que los recursos naturales sean más escasos, hacen que la agricultura tome retos y se enfrente a desafíos. Gracias a un enfoque no tradicional, con la llamada agricultura vertical es posible conseguir una opción de sustentabilidad y resguardo de los recursos como agua y tierra, al producir cultivos de manera indoor en un ambiente controlado.

A medida que las zonas urbanas aumentan y la cantidad de tierra cultivable disminuye, el ecosistema se estresa y la innovación hace que se desarrollen nuevas formas productivas en el agro, logrando que el futuro no sea un desconcierto total.

Según datos de la Organización de Naciones Unidas (ONU), en 1950 había en el mundo 2.600 millones de personas; en 1987  ya eran 5.000 millones; en 2011 se alcanzaron los 7.000; actualmente esta cifra asciende a más de 7.900 millones y para 2050 se espera que la población mundial sea de aproximadamente 9.700 millones, 2.000 millones más que en la actualidad.

Ante esto Víctor Escalona, ingeniero agrónomo chileno, profesor titular y director del Centro de Estudios Postcosecha (CEPOC) de la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Universidad de Chile, centro que tiene como objetivo la docencia, investigación y extensión en las disciplinas de manejo, calidad, conservación y fisiología postcosecha de productos frescos perecederos, señala que los desafíos de la agricultura actual es contar con nuevas formas de producir productos agrícolas, “el mundo necesita un aumento en producción de alimentos, éstos se harán cada vez más escasos y costosos de producir, lo cual sin duda es una amenaza a la seguridad y soberanía alimentaria, y la agricultura vertical puede ser una gran alternativa de producción agrícola, la cual en un inicio puede ser costosa, pero que bien guiada en lo profesional y administrativamente puede ser muy rentable”.

En los últimos cinco años, el académico ha dirigido junto a su equipo proyectos de concurso público de investigación, desarrollo y transferencia en las temáticas de producción forzada y manejo de hortalizas, así como también en procesamiento, conservación y transporte de frutas y hortalizas. A esto se suma el desarrollo de proyectos entre la universidad y empresas privadas sobre la aplicación de tecnologías postcosecha en fruta fresca.

En menos terreno, producir más

La agricultura vertical es una práctica donde las plantas son producidas en capas apiladas verticalmente y que permite cultivar, por ejemplo, hortalizas, frutas, hierbas, plantas florales, frutillas o fresas, bayas, berenjenas, tomates cherry, col, albahaca, cebollín, pimentones y menta, con gran optimización de espacio, con mayores rendimientos, con cultivos durante todo el año a pequeña o gran escala.  Permite trabajar con hidroponía, acuaponía o sustrato, con un costo energético controlado en el cultivo, que posee un ahorro de agua de hasta el 90%.

El concepto de agricultura vertical nació en 2011 en una clase de la Universidad de Columbia, Nueva York, en que el profesor Dickson Despommier incentivó a sus alumnos a encontrar una forma de producir alimentos dentro del perímetro de la isla de Manhattan. Y hoy gana terreno para enfrentar los impactos del cambio climático. Países como China, Emiratos Árabes, Qatar y el mismo EE.UU. están muy avanzados en cultivos de hortalizas dentro de la ciudad.

En Dinamarca existen experiencias de granjas verticales de gran escala, la compañía danesa Yes Health Group es uno de los máximos exponentes. El funcionamiento de sus cultivos verticales es a través de turbinas eólicas y su proyecto busca producir 1.000 toneladas de verduras al año.

En New Jersey, Estados Unidos, Aerofarms  tiene una granja de 6.000 metros cuadrados donde producen el equivalente a 130.000 metros cuadrados en agricultura tradicional, con una producción de 900 toneladas de verduras al año.

En mayo de 2023 se abrió otra granja vertical en Lituania, Leafood. Los productos que producen incluyen lechuga romana, lollo rosso, lechuga iceberg, espinacas, col rizada, hoja de roble verde, rúcula, albahaca, cilantro y menta.

A través de agricultura vertical una planta puede crecer en 30 a 25 días, en comparación con el tiempo que demora con agricultura convencional (al aire libre), donde puede tardar 50 días. Existe una eficiencia hídrica y también en el uso de nutrientes, a diferencia de la agricultura tradicional, en donde al regar no toda el agua es aprovechada por la planta porque se va a la tierra o se evapora con el calor.

Beneficios de la agricultura vertical

Víctor Escalona señala que la agricultura vertical posee grandes beneficios como conseguir buenos rendimientos en producción acompañados de buena calidad, un mínimo uso tanto de agua como de fertilizantes, se necesitan menos áreas de tierra fértil para producir, la mano de obra es menor pero debe ser capacitada, se pueden tener productos que cubran las necesidades de los consumidores todo el año, lo que permite planificar mejor el negocio y tener más rentabilidad.

Sin embargo, advierte que “la implementación de estos sistemas verticales de agricultura pueden resultar no tan económica al inicio, ya que se necesita infraestructura, cierta tecnología y personal más calificado, pero si técnicamente se trabaja bien la inversión se puede recuperar completamente en poco tiempo. La variedad de cultivo también será determinante, siendo más rentable por ejemplo en Chile las verduras de hoja, o microbrotes, por su rápido crecimiento y el espacio que ocupan”.

Agrega, que el desafío para este tipo de sistemas de producción indoor y de uso de LED, es optimizar la energía eléctrica, ya que se consume mucha y ésta no puede ser interrumpida. Y en relación a las plagas y enfermedades hay que estar más atento al cultivo, ya que la interconexión de las plantas es mayor. Sin embargo, Escalona señala que en general las probabilidades de riesgos son menores.

“Lo destacable con este tipo de cultivos bajo estas condiciones es que aseguro la cosecha. Como una fábrica, a los 25 o 30 días tendré determinada cosecha, me puedo comprometer y tener un volumen. En vez de sacar en un campo bien manejado, 45 mil lechugas por hectárea, 2.5 veces al año, con agricultura vertical se podría tener en 300 metros cuadros, 1.000 lechugas por día, que es aproximado 1 millón de lechugas al año”, explica.

La iluminación LED

La importancia del uso de iluminación LED en los cultivos en agricultura vertical, es que tiene un bajo consumo de energía y la posibilidad de manejar según sea la necesidad la salida espectral para emitir las longitudes de onda específicas. Además, no contribuye a generar exceso de calor ya que no lo producen, logrando controlar los espectros de color y nivel de luz. Este dinamismo hace que tengan, por ejemplo, hojas más verdes o manejar las coloraciones rojas.

El espectro de luz juega un papel importante en la regulación del crecimiento y desarrollo de las plantas, influyendo en la fotosíntesis y la fotomorfogénesis. El uso de LED es una forma eficiente de aumentar la capacidad lumínica, reducir el consumo de electricidad y manejar el calor y la luz de forma independiente entre sí.

A través de granjas se maximiza el espacio utilizando invernaderos o estructuras cerradas (indoor) bajo ambiente controlado. Los sensores electrónicos garantizan que los cultivos reciban la cantidad correcta de luz (luz LED), nutrientes y calor para crear un ambiente propicio para el desarrollo del cultivo: germinación, crecimiento vegetativo, desarrollo y floración de las plantas.

Con este sistema controlado, un productor puede manejar las características de la planta: sabor, el color, la textura, nivel de vitamina C y el contenido de nutrientes, etc.

Bajo este sistema de cultivo las plantas necesitan combinaciones particulares del espectro de la luz solar: ciertas frecuencias de luz. Al proporcionarles solo las frecuencias que necesitan mediante luces LED, la planta crece de manera más eficiente.

Víctor Escalona, ingeniero agrónomo chileno, profesor titular y director del Centro de Estudios Postcosecha (CEPOC) de la Facultad de Ciencias Agronómicas, de la Universidad de Chile.

Víctor Escalona, señala que el trabajar una producción controlada por la luz, en este caso luces LED, es muy importante porque genera la fotosíntesis. “En la agricultura vertical se tiene el control del ambiente, la temperatura, la humedad relativa, la sanidad, con el tiempo la tecnología disminuirá de precio, por lo mismo hay que prepararse debido a que hay que aumentar la producción mundial de alimentos en un 70%, cuidando los recursos naturales, especialmente el agua y al tener el control de esto también disminuye la necesidad de pesticidas para regular plagas o enfermedades (insectos, hongos), los fertilizantes se reutilizan y el producto es inocuo, lo cual también aumenta el valor de comercialización. Se puede producir cerca de los lugares urbanos, lo cual también disminuye el costo logístico y contribuye a reducir la huella de carbono”, explica.

Según informes de la ONU, el 68% de la población mundial vivirá en ciudades en 2050, lo que significará un aumento en el autocultivo de alimentos en sectores urbanizados.

La idea es trabajar en agricultura vertical para ir también en apoyo de los agricultores, a los pequeños, que son casi 100 mil en Chile y poseen alrededor de 70 mil hectáreas, es decir tienen menos de 1 hectárea y para vivir con eso es difícil, debe ser un cultivo muy rentable, pero la idea es trabajar indoor con un productor del nivel de Indap, que tiene un invernadero de 24 x 6 y empezar a cultivas de manera piramidal suplementados de luz.

Por ejemplo, en invierno el periodo de luz es más corto y la temperatura es menor, podría sacar lechugas en 30 días y no en dos meses, por tanto la rentabilidad es mayor y permite tener más control de la producción para lograr una comercialización más constante y con una trazabilidad plenamente identificable.

Actualmente Escalona busca producir plantas con menos energía, disminuir horas de luz, modificar la intensidad basado en el espectro y producir más kilos por kilo watt de energía. Para eso el profesor y su equipo de la Universidad de Chile postularon a un proyecto Fondef para trabajar en el desarrollo de cultivos en base a la suplementación de la luz.

 Experiencias chilenas de agricultura vertical

En Chile, la experiencia más avanzada se está realizando en un proyecto de la Universidad de Chile, a cargo del académico Víctor Escalona. Sin embargo, existen iniciativas en otras universidades como la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso y la Universidad de Talca.

También a nivel del sector privado está el trabajo de Cristián Sjögren y Pablo Bunster, de AgroUrbana, empresa de agricultura vertical que distribuye a través de suscripción a las comunas chilenas de Las Condes, Huechuraba, Lo Barnechea, Providencia, Vitacura y Ñuñoa. También se les puede encontrar comercialmente en Jumbo y Walmart.

La planta piloto tiene 300 metros cuadrados, producen el equivalente a lo que se cosecha en tres hectáreas de agricultura tradicional, ubicada en la zona urbana de Santiago (Quilicura) y el sistema de irrigación funciona con agua de sanitarias de concesión de la ciudad.

El próximo paso para ellos es llevar el modelo desde Chile a Latinoamérica, a las grandes capitales de la región.

Estos desafíos de agricultura vertical llevaron también a un grupo de amigos viñamarinos a fundar Farmtastica.

Maricruz Larrea, Eduardo Vásquez, Juan Pablo Manzur y Rodrigo Larrea se unieron para dar vida a esta startup chilena, que desarrolló un sistema de cultivo de vegetales reduciendo en hasta un 95% el consumo de agua y ahorrando un 95% en emisiones de CO2 en comparación a la agricultura tradicional.

A través de granjas modulares en un ambiente controlado, cultivan vegetales a escala comercial. Técnicamente son los módulos que parten de un sistema de torres de hidroponía vertical, luces led, bombas de aire y de agua, control de temperatura, humedad, uso de energía solar y un software que automatiza el proceso.

El modelo usa un software que controla los factores óptimos y específicos de crecimiento para distintas especies, lo que es un real aporte para ampliar los productos a cultivar y aportar a la escasez de tierra arable y de alimentos.

El equipo de Farmtastica ganó diversos fondos para la realización de sus prototipos y pilotos, uno está en la Municipalidad de Quinta Normal y  el otro lo utilizaron para demostrar los aspectos comerciales de esta tecnología. Además lograron hacer el pilotaje con Walmart y estuvieron un año en el Líder de La Florida, con un container en el parking del supermercado, produciendo a través de hidroponía vertical albahacas y lechugas.

“Nosotros hemos estado desarrollando el tema de I+D, apostamos a ser los desarrolladores de tecnología de clima controlado de agricultura más que a ser productores, en el camino hemos ido a mostrarles a nuestros potenciales clientes el objetivo como empresa de que los agricultores tengan una nueva forma de producir, de diversificar su negocio, no solo producir un tipo de lechuga sino muchos cultivos como rúcula, berro, mostaza, frutillas, tomate Cherry etc.”, señala Juan Pablo Manzur.

Eduardo Vásquez, cuenta que ganaron un fondo Corfo – Semilla – y otro de la Caja de Los Andes, para invertir en la automatización de su tecnología y así ir bajando los costos de inversión y mano de obra, para ser más productivo a corto plazo y tener un retorno adecuado, que le haga sentido a los cliente y a los inversores.

En febrero de 2023 Farmtastica, emprendimiento de granjas modulares, ingresó al programa de colaboración para startups de Microsoft. “Somos una empresa que requiere de los servicios de Microsoft, porque necesitamos controlar los factores para generar el ambiente óptimo, los que parametrizamos para el monitoreo, control y automatización del software para el funcionamiento de nuestro sistema. Este es un logro importante, porque nos fortalecerá técnicamente en nuestras actividades. Por lo tanto, creemos que el apoyo de Microsoft entrega credibilidad y confianza a nuestra empresa. También agradecemos el apoyo de The Ganesha Lab, quienes nos han ayudado a visibilizarnos y a tener el respaldo necesario para que nos consideren en el programa”, puntualizó su CEO, Maricruz Larrea.