Los invernaderos más ecológicos prometen una capacidad de cultivo más eficiente en energía
El cultivo de frutas y verduras en invernaderos pronto podría volverse más ecológico gracias a la investigación financiada por la UE.
16 de julio de 2024, por Bárbara Pinho
En la provincia de Almería, en el sureste de España, los agricultores cultivan entre 2,5 y 3,5 millones de toneladas de frutas y verduras cada año en lo que se ha conocido como el "mar de invernaderos" de Almería. En esta región, los invernaderos se extienden hasta donde alcanza la vista, cubriendo un área de más de 40.000 hectáreas (400 kilómetros cuadrados).
Es en parte gracias a esta producción que los consumidores de todo el continente pueden disfrutar de alimentos como pepinos, tomates y melones durante todo el año. Pero hay un problema, estos invernaderos no siempre son muy sostenibles en términos de uso de energía o agua.
Serena Danesi es investigadora asociada en el Instituto de Sistemas Energéticos e Ingeniería de Fluidos (IEFE) en Zúrich, Suiza. Se especializa en ingeniería térmica y recuperación de calor y, durante los últimos cuatro años, ha liderado el proyecto TheGreefa, que recibió financiación de la UE para desarrollar un nuevo sistema más eficiente en energía y respetuoso con el medio ambiente para controlar tanto la temperatura como la humedad en los invernaderos.
Si Europa quiere cumplir con sus objetivos climáticos y establecer el estándar para la producción alimentaria sostenible, un objetivo establecido en la estrategia de la UE "De la Granja a la Mesa" adoptada en 2020, entonces mejorar la sostenibilidad de la agricultura en invernadero será una preocupación clave.
"Si queremos comer pepinos, tomates y sandías durante todo el año, debemos ser conscientes de que su cultivo consume mucha energía y agua", dijo Danesi.
Control del clima
Los cambios en las condiciones climáticas y la necesidad de tener un mayor control sobre el entorno de crecimiento de los cultivos han llevado a una rápida expansión del cultivo comercial en invernadero en toda Europa.
Se estimó en 2018 que Europa tenía unos 210.000 hectáreas (2.100 kilómetros cuadrados) de invernaderos, con concentraciones particularmente altas en España (70.000 ha), Italia (42.800 ha), Francia, los Países Bajos y en Europa Central y Oriental.
Sin embargo, las necesidades energéticas de los invernaderos difieren según su ubicación. TheGreefa reúne a investigadores de Italia, Francia, Alemania, España, Suiza, Polonia y Túnez para investigar cómo funciona su sistema propuesto en diferentes zonas climáticas.
"Los invernaderos en Europa Central necesitan calor porque hace frío allí. Por otro lado, en España, necesitan refrigeración en verano", dijo Danesi. "Así que hay diferentes problemas para diferentes partes de Europa."
Además de la temperatura, el control de la humedad también es un problema. A medida que el agua se evapora de las plantas en un proceso conocido como "transpiración", los niveles de humedad aumentan y pueden volverse peligrosamente altos. Una alta humedad puede causar enfermedades fúngicas, que pueden propagarse fácilmente y destruir un cultivo. Además, si la humedad es demasiado alta, la planta no podrá transpirar normalmente y morirá.
Calor de la humedad
La ingeniosa solución propuesta por los investigadores de TheGreefa permite a los propietarios de invernaderos utilizar la humedad liberada naturalmente por las plantas para generar calor. También permite recuperar agua pura del exceso de humedad, ahorrando así tanto agua como energía.
Una solución salina absorbe la humedad aumentada en el invernadero, liberando calor en el proceso a través de una reacción termoquímica.
"Podemos deshumidificar el aire y crear calor al mismo tiempo", dijo Danesi.
Un beneficio adicional es que este proceso de absorción elimina la necesidad de ventilación, reduciendo drásticamente la cantidad de calor perdido cuando es necesario abrir las ventanas para deshacerse del exceso de humedad.
Una vez que la solución salina ha absorbido toda el agua que puede, se puede regenerar utilizando el calor de bajo nivel producido por el exceso de energía solar. Esto separa la sal y el agua, dejando la solución salina lista para ser almacenada y reutilizada cuando sea necesario.
El efecto deshidratante creado por la solución salina también se puede utilizar para secar productos frescos como hierbas y frutas para prolongar su vida útil. Debido a que funciona a bajas temperaturas, cualidades como el olor y el sabor permanecen intactas.
La tecnología fue probada en invernaderos en Suiza y Túnez. En Suiza, el enfoque estaba en la calefacción y el almacenamiento estacional, mientras que en los países del sur el enfoque estaba en la eficiencia energética y la recuperación de agua.
"Ahora estamos evaluando los resultados y hemos visto algunos ahorros de energía", dijo Danesi. "En el invernadero suizo, nuestro sistema redujo los requisitos de energía térmica en un 50%."
Aunque prometedora, la aplicación generalizada de esta tecnología en invernaderos comerciales todavía está lejos. Las pruebas piloto, por el momento, continuarán en entornos de menor escala antes de pasar a una escala mayor.
La agricultura se vuelve solar
Otra forma en que los invernaderos podrían volverse más sostenibles sería aprovechando el hecho de que estas estructuras ocupan grandes áreas bañadas por el sol. Esto pone a los invernaderos en una posición única para usar la luz solar y generar electricidad limpia.
Sin embargo, un desafío es que los paneles solares tienden a ser opacos, por lo que no se pueden colocar sobre los cultivos, de lo contrario, estos no crecerán. Este fue el desafío que el ingeniero eléctrico Nick Kanopoulos decidió abordar en un proyecto de tres años financiado por la UE llamado PanePowerSW, que finalizó en 2021.
Nick Kanopoulos es CEO de la empresa emergente Brite Solar con sede en Tesalónica, Grecia, especializada en tecnología solar de nueva generación.
"Queríamos construir un panel solar adecuado para la agricultura para que, en la misma tierra, pudiéramos producir tanto cultivos como energía sin que uno impida al otro", dijo.
Kanopoulos y su equipo desarrollaron un panel solar recubierto con nanomateriales que absorben partículas de luz en el rango UV de la luz solar, que no son útiles ni para los paneles fotovoltaicos ni para el crecimiento de las plantas. Luego los retransmite en los rangos rojo y azul del espectro visible, que son útiles para ambos.
La luz visible, por lo tanto, puede pasar a través de los paneles mientras aumenta tanto la producción de electricidad como la fotosíntesis, lo que hace que la tecnología sea ideal para su uso en invernaderos.
Beneficios de la energía limpia
El equipo probó los paneles en invernaderos en Grecia, España, Estados Unidos y Singapur, y en cultivos al aire libre en Alemania, Francia, los Países Bajos y Rumanía. Se realizaron pruebas en diferentes cultivos, incluidos tomates, arándanos, flores ornamentales y perales. Sus resultados mostraron que los agricultores pueden reducir significativamente su huella de dióxido de carbono al generar energía limpia mientras cultivan.
Además de que los agricultores puedan producir su propia energía, la innovadora estructura del invernadero ofrece más ventajas. Recoge el agua de lluvia para su uso en los cultivos y proporciona protección contra las inclemencias del tiempo. También reduce la evaporación del agua, lo que resulta en una caída significativa, alrededor del 20-40%, en el agua necesaria para el riego.
El equipo de Kanopoulos ahora se está expandiendo y construyendo una fábrica en Grecia para automatizar y acelerar la producción de vidrio solar. Dijo que con esta fábrica, la empresa podrá combinar la aplicación de nano-recubrimiento con el ensamblaje de paneles solares, todo en una línea de producción.
Esto les ayudará a llegar a más clientes, tanto pequeños como grandes agricultores, en un esfuerzo por hacer que el sector agrícola sea más sostenible.
"Creemos que el uso generalizado de esta tecnología descarbonizará en gran medida la agricultura y contribuirá a una producción de alimentos sostenible", dijo Kanopoulos.
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La investigación de este artículo fue financiada por el programa Horizon de la UE. Las opiniones de los entrevistados no reflejan necesariamente las de la Comisión Europea. Si te gustó este artículo, considera compartirlo en las redes sociales.
