1. TECNOLOGÍA
DE INVERNADEROS
GreenSYS es un evento
siempre sorprendente y
novedoso y esta vez no
fue la excepción. Más de
200 participantes
acudieron al evento
organizado en Grecia por
la Universidad de
Thessaly y el Centro de
Investigación y
Tecnología-Thessaly, bajo
el auspicio de la ISHS. El
evento contó con el
auspicio de tres
empresas: Cycloptics
Technologies, una
empresa de EE.UU.
especializada en nuevos
sistemas de iluminación
para invernaderos;
Geothermiki, una
compañía griega de
invernaderos llave en
mano y Haifa Chemicals,
la compañía israelí de
fertilizantes de
especialidad. New Ag una
vez más fue seleccionado
como el medio oficial del
evento y pudimos
reportear de cerca las
principales novedades
mundiales en tecnologías
de invernaderos. Ron
Seligmann, editor
adjunto de New Ag, nos
entrega este informe
desde Grecia.
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¿Qué hay de nuevo en tecnologías
para invernaderos?
Todo sobre
GreenSYS2011
HACIA UN USO MÁS
EFICIENTE DE LOS
RECURSOS NATURALES EN
INVERNADEROS
no. Desarrollados en China a
mediados de los 80s, estos invernaderos se calefaccionan casi
exclusivamente con energía solar,
basados en un adecuado diseño y
una ubicación óptima para recibir
mayor radiación solar. Este sistema fue rápidamente adoptado por
agricultores en el norte de China.
También se exportó el concepto a
La era de la energía barata ha concluido y ha comenzado una nueva
era donde es imperioso ser más
eficiente en su uso. Y esto es clave
en el mundo de los invernaderos.
Así se vio en la primera conferencia magistral presentada por A.J.
Both del Departamento de Ciencias
Ambientales de la Universidad de
Rutgers, EE.UU. Both analizó
opciones de conservación de energía en invernaderos y dio como
ejemplo el invernadero solar chi-
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2. TECNOLOGÍA
DE INVERNADEROS
Manitoba, Canadá, donde ha tenido un cierto grado de éxito. Hoy se
encuentran diseños similares en
otros países como Kirguistán o la
India.
Otra forma de “extraer” energía
desde el sol es usando celdas fotovoltaicas. Pese a que tienen grandes virtudes, todavía siguen
siendo muy caras y ocupan mucho
espacio. Un proyecto en el Valle de
Napa, California (EE.UU.) encontró
una forma ingeniosa para usar celdas solares sin intervenir el paisaje de sus famosas viñas: ubicó los
paneles flotando sobre el reservorio de agua de las viñas. Se espera
que esa inversión se recupere en
12 años.
Una forma de combinar lo mejor
de estos dos mundos es la introducción de sistemas fotovoltaicos
semi-transparentes en el material
de cubierta de los invernaderos.
Aunque todavía son muy caros, es
sin duda una alternativa muy interesante para el futuro. Como en
cada edición de GreenSYS hubo
muchas presentaciones sobre
estos temas y es así como se ana-
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lizaron otras opciones como los
invernaderos que utilizan torres de
intercambio de calor, el invernadero basado en agua de mar y prototipos pequeños de invernaderos
que producen energía como el
“Fresnel” y “Elías”. También se
analizó el uso de otras fuentes de
energía como viento, generación a
partir de biomasa, hidroenergía y
el retorno del uso de la leña en
invernaderos. Otro tema interesante fue la reutilización de la energía
que descartan las grandes industrias en los países desarrollados
para calefaccionar invernaderos.
Un enfoque sistémico orientado a
reducir el consumo de energía fue
presentado por A. de Gelder
(Wageningen UR Greenhouse Horticulture, Holanda). En el sistema
se combina el uso de la energía
existente con un sistema que va
implementando paso a paso medidas para ahorrar energía. Los elementos considerados son: (1) uso
intensivo de pantallas térmicas en
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3. TECNOLOGÍA
DE INVERNADEROS
sistemas que reutilizan el agua,
capturan energía o aumentan la eficiencia del uso de CO2.
También ha habido progreso en el
desarrollo de herramientas para
diseñar invernaderos. Siempre hay
largas sesiones sobre CFD (Computacional Fluid Dynamics) donde
se muestra cómo estas tecnologías
computacionales permiten simular
el efecto de estructural (interna y
externa) y de los sistemas de ventilación en el microclima del invernadero. La principal conclusión:
todavía hay mucho espacio para
mejorar y optimizar las estructuras
actuales de los invernaderos.
INVERNADEROS
EXTREMOS: LUNARES Y
POLARES
conjunto con el control de la
humedad, (2) maximizar la eficiencia utilizando la capacidad de integración del cultivo, (3) lograr el
crecimiento en altas condiciones
de humedad, (4) mejorar la asimilación de CO2 reduciendo la ventilación. Este enfoque ya ha tenido
excelentes resultados en tomate y
el modelo se está aplicando en
otros cultivos.
TENDENCIAS EN EL DISEÑO
DE INVERNADEROS
M. Teitel del Instituto de Ingeniería
Agrícola de la Organización de
Investigación en Agricultura de
Israel se concentró en los efectos
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en el microclima de los invernaderos que pueden generar cambios
en la estructura y materiales de
cobertura. Analizó primero las
grandes tendencias en la última
década: generar invernaderos neutrales en el uso de la energía, consumir el mínimo de agua y tener el
menor impacto negativo sobre el
medioambiente, y todo esto obteniendo buenos resultados económicos. Es así como hemos sido
testigos del crecimiento de invernaderos de doble agua, materiales
de cobertura muy innovadores,
invernaderos cerrados y semicerrados, nuevos sistemas de ventilación laterales y en los techos y
todos los avances en el desarrollo
de invernaderos solares que cosechan energía para luego calefaccionar. Y recientemente se ha
desarrollado el uso de paneles
solares con el objetivo de usarlos
en el invernadero pero también
para traspasar parte de esa energía
a otros usos. En los climas cálidos
hemos visto el enorme crecimiento
de invernaderos a basa de mallas
(como las mallas sombra mexicanas) y de nuevas tecnologías de
mallas que evitan el ingreso de
insectos.
Los investigadores alemanes H.P.
Klaering y C. Becker presentaron el
concepto ZINEG de invernaderos
de bajo consumo de energía y también hubo presentaciones sobre
El término ET no significa solamente evapotranspiración, como
uno podría pensar en agronomía.
Para M. Kacira de Agriculture &
Biosystems Engineering de la Universidad de Arizona, EE.UU., ET
también significa extra terrestre.
Basados en el trabajo de la NASA,
comenzaron a visionar un invernadero que fuera capaz de revitalizar
la atmósfera en el espacio exterior,
asimilando dióxido de carbono y
liberando oxígeno, purificando
agua y generando alimentos para
humanos. El proyecto para crear
un prototipo de invernadero lunar
es un trabajo colaborativo, multidisciplinario y multinacional y ha
sido diseñado para ser liviano,
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4. TECNOLOGÍA
DE INVERNADEROS
que se puedan adaptar a los cambios estacionales del exterior.
Un paso importante para asegurar
la sustentabilidad de los sistemas
de invernaderos será generar el
sistema de cubierta adecuado para
cada zona geográfica y cultivo. Hay
mucha investigación en curso y
todos estos expertos se reunirán
en LightSym, el 7º Simposio Internacional sobre la luz en horticultura que se realizará en octubre del
2012 en Holanda.
MÁS ESTUDIOS SOBRE
MICROCLIMAS EN
INVERNADEROS
desarmable, modular (para poder
expandirlo) y que soporte un sistema hidropónico multicultivos. Ya
se han realizado ensayos con
lechugas, fresas, patatas dulces y
tomate.
Otra opción extrema es tener invernaderos en el Polo Sur. Del mismo
centro en Arizona, R.L. Patterson
ha desarrollado un prototipo para
ser usado en las estaciones en la
Antártica, basado en sistemas
automáticos y controles remotos.
El sistema no solo aporta alimentos sino que también ha aportado
mucha felicidad a los habitantes de
la Estación.
NUEVOS MATERIALES DE
CUBIERTA
Con el propósito de incrementar la
calidad y el rendimiento de los cultivos y para tener un sistema de
producción más predecible, se han
desarrollado una serie de productos de cubierta. Gracias a ellos se
protegen los cultivos de eventos
extremos como heladas y lluvias y
también de la incidencia de plagas
y enfermedades. Un gran desafío
en la actualidad es encontrar materiales que transmitan la luz y que
tengan buenas
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propiedades respecto a la condensación. Silke Hemming, de Wageningen
UR
Greenhouse
Horticulture, Holanda, expuso
sobre sus trabajos. Se esperan
mayores ganancias en rendimientos en invernaderos de tecnología
baja y media gracias al uso de
cubiertas foto selectivas en países
de climas fríos, pero todavía hay
mucho por investigar respecto a la
temperatura al interior del invernadero que se logra con esas tecnologías. Por ejemplo, todavía se
está investigando las aplicaciones
para productos que permiten reducir el ingreso de luz NIR al interior
del invernadero –en climas cálidos– con el objetivo de reducir la
temperatura interior.
En la producción en invernaderos
se necesitan materiales de alta
durabilidad y que tengan gran
capacidad de transmisión de luz. Y
en algunos casos esto se ha logrado utilizando productos nanotecnológicos. La investigación
también ha desarrollado vidrios
con coatings (recubrimientos)
especiales como el anti-reflejo o
los coatings que transmiten y
entregan luz difusa. De hecho, se
ha comprobado la importancia de
la luz difusa para incrementar la
producción. Para ahorrar energía,
se han investigado alternativas
como el doble vidrio con coating
de baja emisión y doble plástico.
También se investigan materiales
con propiedades especiales como:
anti-goteo, anti-polvo, bloqueadores de rayos UV. Otro aspecto interesante mencionado es que las
películas foto-selectivas que se
aplican a los vidrios de los invernaderos no solo tienen un impacto
en las plantas y el clima sino que
también se pueden usar para el
control de plagas y enfermedades.
S. White de la Universidad de Warwick (Inglaterra) expuso sobre
cómo la alteración de los rayos UV
afecta las plagas ya sea interrumpiendo sus procesos morfogénicos, dañándolos directamente o
interfiriendo en los vectores. Un
trabajo interesante.
Para Silke Hemming el principal
desafío de estas investigaciones ha
sido el mismo durante los últimos
años: encontrar el material de
cubierta adecuado que combine
alta transmisión de luz, bajo consumo de agua y energía, que genere el microclima ideal para que los
agricultores obtengan buenos
resultados económicos. Un desafío
para el futuro es generar materiales
Hubo largas sesiones sobre el uso
de CFD (Computer Fluid Dynamics) para caracterizar fenómenos
que ocurren dentro de los invernaderos. Se enfocan principalmente
en tres asuntos: (1) las características de los diferentes microclimas
que se generan dentro de grandes
invernaderos, (2) el modelamiento
CDF de geometrías muy intricadas
como pantallas tejidas o pads de
celulosa usados para enfriar y (3)
fenómenos complejos que involucran la combinación de tecnologías como la ventilación y uso de
foggers o la deriva de esporas de
hongos. Otra área de gran interés
es el modelamiento de transferencias radiativas dentro de los invernaderos.
LUZ ARTIFICIAL: LED
HÍBRIDO E ILUMINACIÓN
HPS
El uso de LED puede ser muy útil
en invernaderos. Pero antes de que
se adopten de forma masiva se
debe adquirir un mayor conocimiento sobre el impacto de la iluminación con LED en los cultivos.
Más aún, los agricultores deberán
aprender a cultivar usando iluminación LED y la eficiencia de los
LED debe aumentar. T.A. Dueck, de
Wageningen UR, presentó una
investigación que se realizó entre
el 2009 y 2010 en una pequeña
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5. TECNOLOGÍA
DE INVERNADEROS
producción de tomates. Se utilizaron cuatro invernaderos separados
y cada uno tenía su propio sistema
de iluminación: (1) luz cenital con
HPS, (2) luz cenital con LED, (3)
luz cenital con HPS y LED y (4) un
sistema híbrido con luz interior
(interlighting). La intensidad de la
luz (en PAR) fue la misma en cada
tratamiento y en los tratamientos
híbridos se dividió en partes iguales para cada sistema. El clima en
cada invernadero se adaptó a las
necesidades de los cultivos.
La operación de los diferentes sistemas de iluminación resultó en
diferentes climas en los invernaderos. Por ejemplo con la iluminación cenital solo con LED se
necesitó mayor calefacción, en
cambio el sistema que requirió
menor calefacción fue el sistema
híbrido con luz interior (interlighting). Con el sistema basado solo
en LED se generó un fuerte desarrollo del cultivo, por lo tanto para
mantener un balance adecuado del
cultivo se intervino y dejó mayor
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carga frutal y también los tallos
fueron más vigorosos que en los
invernaderos iluminados con HPS.
Las hojas de los tomates cultivados bajo HPS eran más delgadas y
envejecían más rápido que en los
otros tratamientos. Las hojas ubicadas en la parte baja de la canopia en los tratamientos híbridos o
solo con LED tenían una mayor
capacidad fotosintética en invierno
que aquellas solo iluminadas con
HPS. Las diferencias en producción fueron sutiles, aunque en los
sistemas iluminados con LED fueron menores. También hubo pocas
diferencias en la calidad de los
tomates.
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6. TECNOLOGÍA
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La cantidad de energía requerida
por kilo de tomate fue superior en
los tratamientos solo con LED o en
el tratamiento híbrido con luz LED
cenital. Esto se debe a que se
necesitaba una temperatura de aire
mayor y a que los LED debían ser
enfriados, lo que ayudó a aumentar
los requerimientos de energía.
TECNOLOGÍAS DE CONTROL
DE AMBIENTE PARA
MEJORAR CALIDAD DE LOS
PRODUCTOS
Varias investigaciones han demostrado que el medioambiente de un
invernadero puede ser adaptado
para mejorar aspectos de calidad
de los cultivos como pueden ser
un mayor vigor, mejor calidad
nutricional y mayor vida de postcosecha. En su presentación, C.
Kubota de la Universidad de Arizona (EE.UU.) demostró que la aplicación de un estrés salino a las
plantas de tomate puede aumentar
los sólidos solubles, licopeno y
otras concentraciones de antioxidantes en el fruto. En otras palabras, puede mejorar la calidad
interna, que incide en la salud de
los consumidores de ese tomate. Y
se demostró también que al incrementar los niveles de licopeno, se
aumentaba también los niveles de
licopeno en los consumidores de
esos tomates, un producto que es
considerado beneficioso para la
salud humana. También se mostró
que un tomate cultivado bajo
estrés salino ligero, tiene una
mayor vida de postcosecha.
AUTOMATIZACIÓN Y
ROBÓTICA
El costo de la mano de obra es uno
de los ítems más importantes en la
estructura de costos de un invernadero en Europa Occidental. Esto
sumado al fuerte crecimiento del
tamaño de los invernaderos y la
falta de personal calificado para
trabajar en invernaderos hace que
la investigación en la productividad de la mano de obra sea muy
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dades realizadas por los trabajadores y es aquí donde la automatización y la robótica pasan a ser un
tema en GreenSYS. Van Henten
describe varios sistemas automatizados que se utilizan en la actualidad en invernaderos. Para
mencionar algunos: una cosechadora automática de crisantemos,
un robot que cosecha fresas, una
cosechadora automática de tomates o una cosechadora de rosas.
EL FUTURO DE LA
PRODUCCIÓN AGRÍCOLA:
EL EJEMPLO DE PLANT LAB
importante en Holanda y Europa en
general.
E.J. van Renten de Wageningen UR
(Holanda) expuso sobre algunas
de las soluciones que hay que
implementar. En primer lugar, es
necesario hacer un rediseño de la
empresa para que sea más eficiente. Hay que rediseñar una programación de todas las labores del
invernadero considerando también
los insumos externos y la limpieza
de los sistemas. Otra medida
importante es considerar alternativas que reemplacen algunas activi-
M. Kers presentó la visión y las
aplicaciones prácticas de la
empresa holandesa PlantLab.
PlantLab tiene un sistema de producción patentado y que parte desde la perspectiva de la planta e
incluye todo el conocimiento acumulado sobre fisiología vegetal. En
estos viveros multicapas se utiliza
la más alta tecnología como luz
LED (Light Emitting Diodes), luz
infra roja (IR) y otras tecnologías
dependiendo del tamaño de la unidad productiva, controlando la
humedad del aire, la temperatura
del aire, la temperatura de las raíces, el flujo de aire, CO2, agua y
nutrientes. La empresa tiene un
nuevo centro de investigación y
desarrollo y dos unidades prácticas de producción de 100 m2 donde se pueden producir lechugas y
Fittonia (pequeñas plantas ornamentales) y ha demostrado que se
pueden producir plantas si luz
solar y de acuerdo a un calendario
de producción muy estricto. El
principal logro de PlantLab es que
las producciones que obtienen son
dos veces mayores que en invernaderos modernos de vidrio y al
mismo tiempo han reducido dramáticamente su huella hídrica y de
carbono.
Debido a la adecuada combinación
entre variedad y receta nutricional,
los valores de los nutrientes y fitosanitarios se pueden ajustar, lo
que permite cultivar alimentos y
hierbas medicinales 365 días al
año, sin necesidad de utilizar pesticidas.
Estas fábricas de plantas, cerradas
y no expuestas a la luz del sol, han
despertado un gran interés y han
abierto un interesante debate que
busca analizar la factibilidad de
estos sistemas a lo largo de varias
temporadas. Como es tradicional
en cada GreenSYS, siempre aparecen muchas nuevas ideas, de las
cuales varias se van incorporando
a los sistemas masivos de producción. s
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