El cambio climático y el crecimiento de la población conllevan una mayor necesidad de alimentos frescos y cultivables en ambientes controlados. La aeroponía es una técnica adaptable de cultivo sin suelo. La integración de tecnologías de automatización y control inteligente la hacen una técnica conveniente para el cultivo de autoconsumo.
Introducción
El mundo experimenta un incremento en la frecuencia de sequías debido al cambio climático global. Asimismo, la urbanización, la sobreexplotación de tierras y la reducción de recursos hídricos para uso agrícola en ciertas regiones de México están contribuyendo a la disminución de campos cultivables. Lo anterior dificulta a la agricultura convencional proveer alimentos frescos a una creciente población, que se espera alcance aproximadamente 10 mil millones de personas en 2050. La aeroponía es una técnica alternativa de cultivo que se puede adaptar en ambientes controlados, lo cual permite reducir el consumo de agua, optimizar los nutrientes necesarios para las plantas e incrementar la densidad de estas comparado con los cultivos tradicionales, lo que incrementa la producción por área cultivada [1].
Productos como la caña de azúcar, el arroz y otros tipos de granos reciben mayores incentivos para su producción por parte de los gobiernos; sin embargo, las frutas, las hortalizas y las legumbres generalmente reciben menos apoyos, desalentando su cultivo y haciendo costoso su consumo [2]. Por lo anterior, cobra importancia el uso de técnicas adaptables como la aeroponía, con las cuales es posible hacer más accesible el cultivo de hortalizas y legumbres de una manera local y urbana en ambientes controlados.
En este contexto, los invernaderos o granjas urbanas se proponen como una solución viable, involucrando el uso de tecnologías y automatización para la optimización de los recursos utilizados para el cultivo, proporcionando un incremento significativo de la productividad y reduciendo la huella de carbono y pesticidas [3].
La Técnica de Cultivo Aeropónico
En esta técnica de cultivo, las raíces están suspendidas en el aire y son asperjadas con una solución nutritiva cada cierto tiempo. La palabra proviene del griego “aeros”, que significa aire, y “ponía”, que significa trabajo. Esta técnica presenta ventajas en comparación con los cultivos agrícolas tradicionales, tales como la reducción del consumo de agua y nutrientes aplicados a través de sistemas de recirculación, el aumento de la tasa de crecimiento, el incremento de la densidad de plantas en un determinado espacio (puede cultivarse de manera horizontal o vertical), y, por lo tanto, permite incrementar la productividad de la cosecha. Su principal desventaja es la dependencia de energía eléctrica por parte del sistema de irrigación, siendo susceptible a fallas eléctricas, ya que la falta de sustrato (tierra) en las raíces de las plantas no permite la conservación de humedad y nutrientes, por lo tanto, las hace propensas al estrés e inclusive a morirse por falta de irrigación. Esto hace necesario un monitoreo continuo de la operación del sistema de irrigación que incluye las bombas, tubería, filtros y aspersores. Asimismo, como es un sistema recirculante, también es necesario una medición continua del consumo y el nivel de la solución nutritiva. El pH (medida de la acidez o la alcalinidad) y la conductividad eléctrica de la solución nutritiva son parámetros determinantes para la nutrición del cultivo [4].
Avances Tecnológicos en la Aeroponía
La aeroponía consiste esencialmente en cultivar en invernaderos o ambientes controlados. Estos entornos pueden caracterizarse por su eficiencia al utilizar agua reciclada, agua de lluvia o agua proveniente de una planta desaladora. Además, su climatización e iluminación controlada son alimentadas con energía renovable obtenida a través de paneles solares.
En la actualidad, diversos trabajos de investigación proponen avances en la automatización, monitoreo y control de los sistemas aeropónicos. Se han desarrollado sistemas que emplean plataformas de software y hardware libre para implementar una red de sensores que abarca diversos parámetros como temperatura, pH, conductividad eléctrica, flujo y nivel de líquidos, luz, entre otros. Estos sensores interactúan con actuadores, como bombas, controlados por tarjetas con microcontroladores y utilizan tecnologías inalámbricas para la comunicación entre ellos. Los datos medidos se supervisan y almacenan de manera remota y en tiempo real, a través de una página web, mediante la implementación de tecnologías de Internet de las Cosas (IoT, Internet of Things). Incluso, el sistema es capaz de diagnosticar el desarrollo del cultivo y detectar fallos mediante algoritmos de inteligencia artificial, lo que proporciona al operador una comprensión más profunda del crecimiento de las plantas y un mayor control sobre el sistema aeropónico. La idea detrás de estos avances es mejorar la eficiencia y la viabilidad económica de los sistemas aeropónicos a través de la automatización y el control inteligente. Estos sistemas se integran en el concepto de agricultura de precisión, que busca optimizar el manejo de los cultivos para lograr una producción sostenible y rentable [5].
Investigación de las Raíces en Cultivos Aeropónicos
Los avances tecnológicos han hecho posible la implementación de sistemas aeropónicos que brindan un control más preciso del crecimiento de las plantas al dosificar cantidades exactas de nutrientes y agua, permitiendo además el control de diversos parámetros del sistema. Esto convierte a la aeroponía en una técnica relevante para llevar a cabo investigaciones directamente en las plantas. Por esta razón, la aeroponía ha contribuido significativamente a múltiples avances y desarrollos en diversas áreas de estudio relacionadas con las raíces de las plantas. Proporciona oportunidades excepcionales para llevar a cabo investigaciones sobre el comportamiento de las raíces en respuesta a la falta de agua, los efectos de las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono en su desarrollo, la aplicación de microorganismos, su reacción ante la presencia de hongos, así como su respuesta a diferentes dosis y tipos de nutrientes, entre otros aspectos.
Conclusión
La técnica de la aeroponía ofrece múltiples ventajas que la hacen adaptable en áreas urbanas para su aplicación agrícola. Su potencial para ser implementada en espacios reducidos sin suelo, su bajo consumo de agua y nutrientes, así como la posibilidad de introducir nuevas tecnologías de automatización, monitoreo y control, la convierten en una técnica de gran relevancia para el cultivo de alimentos frescos y fomento de la práctica de la agricultura de autoconsumo.
Referencias:
- DOI: https://doi.org/10.1080/17429145.2018.1472308
- FAO, 2022. El estado de la seguridad alimentaria y la nutrición en el mundo. https://www.fao.org/3/cc0640es/cc0640es.pdf
- DOI: https://doi.org/10.1080/15487733.2017.1394054
- DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/850/1/012003
- DOI: https://doi.org/10.1109/CCSII.2012.6470485
Autores:
- Dr. Fernando Daniel Von Borstel Luna
- Investigador Titular A
- Correo electrónico: fborstel@cibnor.mx
- Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, S.C.
- Dr. Joaquín Gutiérrez Jagüey
- Investigador Titular A
- Correo electrónico: joaquing04@cibnor.mx
- Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, S.C.
- Dra. Alejandra Nieto Garibay
- Investigadora Titular B
- Correo electrónico: anieto04@cibnor.mx
- Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, S.C.
