Por qué la agricultura en ambientes controlados (CEA, del inglés «Controlled Environment Agriculture») es el futuro de la agricultura

¿Qué es la CEA?

La CEA es un método para crear entornos totalmente controlados para el cultivo de plantas. A veces, también se conoce como «agricultura vertical» o «agricultura en interiores». Como su propio nombre indica, estas instalaciones están aisladas del entorno exterior. Todo lo que las plantas necesitan en sus diferentes etapas de crecimiento se suministra artificialmente, incluidos el agua, la temperatura, los niveles de humedad, la ventilación, la iluminación y el CO₂.

Dentro de una instalación de CEA, verá cómo se produce con luces LED de cultivo con sistemas hidropónicos (o acuapónicos) que proporcionan agua y nutrientes. Los calentadores, ventiladores, deshumidificadores, sistemas de enriquecimiento con CO₂, humidificadores y refrigeradores se utilizan para regular los climas de cultivo óptimos.

Estos miniecosistemas controlados y protegidos permiten el crecimiento de las plantas durante todo el año. Son seguros frente a la contaminación exterior (incluida la E. coli) y utilizan luz ultravioleta para eliminar bacterias.

Cuando puede eliminar los desafíos que conlleva la agricultura tradicional, las implicaciones en la producción, el ahorro de costes a largo plazo y el impacto medioambiental son enormes. Existe una necesidad significativamente menor de maquinaria pesada, pesticidas, herbicidas o fertilizantes, y utilizará mucha menos agua (la CEA nos permite producir cultivos con entre un 70 y un 95 % menos de agua de la necesaria para el cultivo normal).

La siguiente infografía muestra los principales ahorros de agua de la CEA (utilizando el cultivo de lechuga como ejemplo):

El ahorro más evidente es el uso de tierra. Cuando los cultivos se apilan verticalmente dentro de una instalación construida expresamente para ello, puede producir el equivalente de aproximadamente 4-6 acres (1,62-2,43 hectáreas) en un solo acre (0,40 hectáreas) interior.

Por supuesto, esto variará en función del cultivo. Si cultiva fresas, por ejemplo, la agricultura tradicional necesitaría 30 acres (12,14 hectáreas) para producir la misma cantidad que un acre (0,40 hectáreas) de espacio agrícola vertical.

Además, el rendimiento de los cultivos también es mayor en entornos controlados, ya que se reducen los efectos de la estacionalidad. Cada día es un día de verano perfecto, con un fotoperiodo lo suficientemente largo como para garantizar el máximo potencial de crecimiento.

Desventajas

• Tecnología emergente
• Costes iniciales elevados
• Costes de mantenimiento elevados
• Consumo energético significativo
• La polinización puede ser difícil

¿Cómo es la CEA en la actualidad?

A pesar de que las ventajas parecen una visión de futuro lejano, la CEA ya está demostrando ser fundamental para la producción de productos farmacéuticos. En particular, la producción de cannabis para suplementos médicos, cosméticos y sanitarios. A medida que más países introduzcan licencias y leyes de relajación, la industria del cannabis explotará, y se estima que el mercado europeo de CBD crecerá más del 400 % hasta 2023.

El cannabis es un cultivo de alto valor que necesita unas condiciones constantes y absolutas para producir un rendimiento que cumpla con los estándares requeridos. Los métodos de CEA están automatizando este nivel de control, maximizando la practicidad y la rentabilidad del cultivo de cannabis.

Configuraciones a pequeña escala

Algunas explotaciones agrícolas han podido beneficiarse de configuraciones de CEA a pequeña escala para diversificar sus productos. Las flores, las hierbas y las microensaladas son adecuadas para disposiciones de CEA, ya que el espacio se puede maximizar. Esto ha ayudado a reducir sus cadenas de suministro y a ofrecer a sus clientes productos uniformes y de alta calidad que son difíciles de obtener localmente.

El principal reto para la adopción de la CEA para los agricultores tradicionales y regionales es obtener el apoyo y la experiencia necesarios para establecer las instalaciones. Hay organizaciones que pueden ofrecer este apoyo, incluido el equipo necesario para instalar una instalación de CEA a pequeña escala.

«Cada vez es menos necesario comprar equipos de CEA a un único proveedor, como los que ofrecen unidades de contenedores totalmente equipadas o equivalentes», explica el Dr. William Stiles de Vertikit, una empresa que reúne las mejores tecnologías en un único centro de CEA y de agricultura vertical para apoyar el desarrollo de la industria.

«Cada vez más fabricantes se especializan en los componentes necesarios para crear un entorno controlado, como la iluminación o los equipos de control ambiental, en lugar de intentar vender soluciones completas».

«Esto permite a los agricultores seleccionar el dispositivo adecuado para sus propias necesidades específicas y les ofrece el potencial de cambiar la forma en que se desarrollará este mercado. La provisión de sistemas de solución completa ha sido un problema para la industria emergente, ya que la inversión de capital requerida para una solución personalizada es alta y la capacidad de diferenciar entre las opciones tecnológicas supone un reto».

Como cualquier tecnología nueva, es comprensible que la adopción de la CEA pueda cumplir con algo de escepticismo. La inversión inicial y la viabilidad económica son preocupaciones válidas. Sin embargo, existe un potencial a largo plazo para la diversificación de los productos, especialmente cuando existen subvenciones gubernamentales para aliviar la carga financiera de la creación de una instalación.

La agricultura en interiores ya está suscitando interés en supermercados, minoristas, empresas farmacéuticas e inversores. Pero lo que es más importante, puede ser el cambio que necesitamos para superar los desafíos de suministro de alimentos que nos esperan en el horizonte.

Agricultura para el futuro

La población mundial actual alcanza los 7800 millones, y se espera que para 2050 alcance los 9700 millones. La predicción actual es que tendremos que aumentar la producción mundial de alimentos hasta en un 70 % para que todo el mundo pueda alimentarse. Para empeorar aún más las cosas, necesitaremos un 20 % adicional de tierra para lograrlo utilizando las prácticas agrícolas actuales.

El cambio climático ya está afectando a agricultores de todo el mundo con patrones meteorológicos extremos, incluidas inundaciones y olas de calor, que aumentan tanto en frecuencia como en intensidad.

Además, una mayor dependencia de los herbicidas y pesticidas químicos no solo conlleva mayores costes para los agricultores, sino también para los ecosistemas naturales y la materia orgánica necesarios para mantener la calidad del suelo.

La CEA puede ayudar a dar pasos positivos hacia un futuro más sostenible y rentable al reducir el consumo de agua, la necesidad de intervención química, la logística y el uso de la tierra. De hecho, los agricultores de Arabia Saudí están utilizando la CEA para cultivar productos frescos en lugares en los que sería casi imposible debido a las abrasadoras temperaturas del país y resulta ideal debido a la abundancia de luz solar para la energía solar.

Según un informe del Boston Consulting Group (BCG),alrededor de un tercio de los alimentos producidos en todo el mundo se desperdicia, y gran parte de esa pérdida se produce a lo largo de la cadena de suministro global. En general, esto se traduce en 1600 millones de toneladas de alimentos, lo que equivale a 1200 millones de dólares estadounidenses.

La CEA permite que los productos de cultivo local puedan adquirirse y consumirse rápidamente allí donde se producen, con la trazabilidad e integridad que exigen las cadenas de suministro de alimentos.

En lugar de enviar sus productos a todo el mundo, los agricultores pueden utilizar la CEA para cultivar una mayor variedad de productos a nivel local. Esto beneficia a todos los involucrados en la cadena de suministro, desde el consumidor. Además de ofrecer una mejor selección de productos, la CEA permite ofrecer alimentos de calidad y cantidad homogéneas. Tampoco es necesario añadir conservantes ni recubrimientos de cera para que los productos frescos estén listos para su consumo.

Desde una perspectiva medioambiental, el Instituto WorldWatch descubrió que el sistema de distribución de alimentos convencional utiliza de 4 a 17 veces más CO2 que los sistemas locales y regionales.

¿Cuál es la oportunidad para los agricultores regionales?

Muchos de los cambios medioambientales e industriales mencionados anteriormente ya están afectando a los agricultores y agravando los problemas de seguridad alimentaria. El tiempo es esencial para implementar nuevas prácticas que ayuden a superarlos.

La CEA ha sido un tema candente durante los últimos años, y es un sector en rápido crecimiento: el mercado de agricultura vertical global se valoró en 3120 millones de USD en 2019 y se prevé que alcance los 16 770 millones de USD en 2027.

Sin embargo, para lograr una adopción generalizada, es importante mostrar cómo los métodos de CEA pueden beneficiar a los productores de alimentos hoy en día, así como en el futuro.

¿Cuáles son los beneficios tangibles para los agricultores regionales en este momento?

Maximizar el cultivo 365 días al año

La naturaleza es impredecible, pero con unas condiciones óptimas y constantes, puede garantizar la tasa de crecimiento y la calidad de los productos.

Controlar el crecimiento

Sincronice espectros de iluminación ideales, ingesta de nutrientes y transpiración con las diversas etapas de crecimiento de un cultivo para un rendimiento y una calidad óptimos.

Depender menos del trabajo manual

La gestión de cultivos puede ser automatizada o controlada por una sola persona mediante aplicaciones digitales.

Reducir la dependencia de los productos químicos

Al eliminar los cultivos de los entornos con plagas y malas hierbas, se reduce la necesidad de utilizar productos químicos caros y nocivos para mantenerlos seguros. Las luces ultravioleta también se pueden utilizar para controlar la contaminación.

Reducir el consumo de agua

El riego general utilizado en los métodos agrícolas tradicionales para regar las plantas tiene como resultado una necesidad de agua superior a la necesaria para una instalación de CEA.

Mejorar el uso de las instalaciones

Sin depender de un gran número de campos, la CEA permite un mayor cultivo por hectárea que la agricultura tradicional. Incluso puede convertir establos y edificios existentes en instalaciones de CEA.

Aprovechar al máximo los programas gubernamentales

En el Reino Unido y Europa, muchas decisiones agrícolas relacionadas con los cultivos se basan en las subvenciones gubernamentales disponibles en ese momento. En una medida para fomentar una gestión de la tierra más respetuosa con el medio ambiente, hay una serie de subvenciones disponibles para la CEA.

¿Es realmente factible la CEA?

Para hacer que la inversión sea más factible, una pequeña planta de CEA puede considerarse un equipo agrícola. Esto significa que puede enfocar la inversión de la misma manera que lo haría con una nueva maquinaria que aumente su producción, como, por ejemplo, una cosechadora.

Con la experiencia adecuada, los agricultores pueden empezar con una instalación a pequeña escala para probar el retorno de la inversión y minimizar la inversión inicial.

«Al comprar componentes de una explotación agrícola de CEA, en lugar de soluciones completas, es posible mejorar las operaciones hortícolas existentes o iniciar nuevas explotaciones agrícolas, de forma más sencilla y rentable», afirma el Dr. Stiles.

«Esto permite a los agricultores experimentar y desarrollar sistemas optimizados para sus cultivos, circunstancias y objetivos, sin las importantes barreras de entrada. En muchos sentidos, se trata de un desarrollo esencial para la industria de la CEA, ya que podría argumentarse que el sector existente se ha estado desarrollando de manera descendente en lugar de hacerlo de manera ascendente».

«Muchos de los primeros usuarios se esforzaron por perfeccionar los sistemas a gran escala de tipo fábrica desde el principio, algo necesario debido al coste prohibitivo de la tecnología. Pero esto eludió mucho aprendizaje necesario para perfeccionar sistemas como estos, razón por la cual han fallado tantos sistemas hasta la fecha».

Al introducir hierbas aromáticas, flores, productos de hoja y verduras que no crecen demasiado alto ni demasiado profundo en el suelo, se pueden apilar capas de plantas en un edificio. Y no siempre tiene que invertir en construcciones especializadas: es posible que pueda reutilizar establos y otros espacios vacíos para alojar capas de productos apiladas vertical u horizontalmente.

De hecho, los entornos de cultivo controlados se han alojado dentro de contenedores de transporte, garajes, túneles subterráneos e incluso pozos de mina abandonados. Esto dibuja una imagen mucho más realista que los rascacielos que aparecen en numerosos artículos sobre la CEA. Sin embargo, tanto desde el punto de vista de la construcción como de la ingeniería agrícola, la CEA siempre debe optimizarse para satisfacer las necesidades de los requisitos de producción específicos.

Todos los pasos de la cadena de suministro agrícola ya está reconociendo los beneficios de la CEA. Como se ha indicado anteriormente, el inicio a pequeña escala le permite probar el potencial de diversificación de sus productos in situ y estar mejor preparado cuando la CEA se normalice en el futuro. Estos son los principios básicos que hay que tener en cuenta antes de empezar:

Regulación de la humedad

Los deshumidificadores le permiten controlar activamente la ingesta de nutrientes de las plantas regulando la cantidad de agua de la atmósfera para una transpiración óptima.

Control de la temperatura

Además de afectar a los niveles de humedad relativa dentro de una instalación, se necesitan unidades de calefacción y ventilación para mantener unas condiciones constantes durante los meses más cálidos o más fríos y compensar el calor generado por la iluminación.

Luces de cultivo

Las luces LED de cultivo se utilizan para proporcionar a las plantas todos los nutrientes que recibirían del sol de forma natural. Esta iluminación totalmente controlada puede utilizarse para cambiar la forma en que crecen las plantas, cuándo florecen y cómo saben variando el espectro de luz utilizado en las distintas etapas de crecimiento.

Hidroponía

A diferencia del riego tradicional, la hidroponía distribuye una solución rica en nutrientes directamente a las raíces de las plantas.

Acuoponía

Como alternativa a la hidroponía, la acuoponía ofrece más oxígeno en la zona de las raíces para ayudar a las plantas a tener un mejor rendimiento. Las plantas reciben sus nutrientes de una bruma que contiene nutrientes y agua.

El éxito de la CEA reside en el uso de las configuraciones anteriores para optimizar el clima, la luz y el espacio:

«El núcleo de todos los sistemas de CEA debe ser comprender los requisitos de las plantas que se pretenden cultivar», explica el Dr. Stiles. «Si comprende lo que necesitan y qué condiciones ambientales son las más favorables para su crecimiento, entonces estas condiciones se pueden recrear en un entorno controlado».

«Además de esto, y quizás de un modo más sorprendente, también es ventajoso comprender el potencial de una planta. Es totalmente posible alterar la forma en que crecen las plantas o los fitoquímicos que producen, cambiando las condiciones ambientales. De esta manera, existen oportunidades para desarrollar nuevos productos alimentarios o farmacéuticos que utilicen esta tecnología, lo que puede ofrecer enormes oportunidades a los agricultores».

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