Aqu @teach: Torres en crecimiento
Las torres de crecimiento son tubos verticales a través de los cuales el agua rica en nutrientes se difunde desde la parte superior, generalmente a través de un emisor de goteo, creando así «lluvia» dentro de la torre mientras gotea sobre las raíces de las plantas que están suspendidas en el aire. Las torres, o columnas, pueden ser huecas o rellenas con un sustrato que proporciona apoyo a las raíces y ayuda en la dispersión del agua. En su forma más simple, una torre en crecimiento puede ser una sección de tubería de PVC con agujeros cortados en los lados. En su estudio comparativo de lechuga cultivada en un sistema de torre hidropónica y un sistema NFT horizontal convencional, Touliatos et al. 2016 encontró que el sistema de torre producía 13,8 veces más cultivo que el sistema horizontal, calculado como una relación de rendimiento a la zona del piso ocupado. Sin embargo, el peso fresco medio de las lechugas cultivadas en el sistema horizontal fue significativamente mayor que el de las lechugas cultivadas en el sistema vertical. Si bien la productividad de los cultivos era uniforme en el sistema horizontal, el peso fresco de los brotes disminuyó desde la parte superior hasta la base de la torre, muy probablemente como resultado de los gradientes de disponibilidad de nutrientes e intensidad luminosa. Se han notificado gradientes ligeros similares en otros ensayos de invernadero que utilizan sistemas de torres hidropónicas (Liu et al. 2004; Ramírez‐Gómez et al. 2012 . Las fresas cultivadas en torres verticales de PVC rellenas de perlita a una densidad de planta de 32 plantas/m2 produjeron un rendimiento comercializable de 11,8 kg/m2 ; sin embargo, el rendimiento por planta se redujo en 40 g con cada disminución de 30 cm en la altura de la torre, como resultado de condiciones de luz subóptimas en el secciones inferiores de la torre (Durner 1999). El diámetro de las torres también tendrá un efecto en el crecimiento de las plantas. Los valores de contenido de agua en torres altas y estrechas serán menores que en torres más cortas y anchas que tengan un volumen igual de medio de crecimiento por unidad de longitud, y las raíces de las plantas estarán sujetas a mayores variaciones de temperatura diarias que pueden afectar la absorción de nutrientes y alterar el metabolismo de los carbohidratos en la raíz, lo que resulta en un crecimiento inhibido (Heller et al. 2015).
El sistema aeropónico Tower Farms (Figura 1) es modular: una torre de tres metros de altura podría cultivar 52 hojas verdes, hierbas o cultivos fructíferos, o 208 microgreens. Cada torre de PVC apto para uso alimentario está equipada con una pequeña bomba de 50 W y un temporizador que enciende la bomba durante 3 minutos y se apaga durante 12 minutos en un ciclo continuo. Aunque técnicamente cada torre tiene una huella de menos de 1 m², 2 m² por torre incluirían espacio suficiente para las torres, la estación dosificadora, el espaciado del pasillo y el área del banco de propagación. En Europa el sistema Tower Farms es distribuido por Ibiza Farm.
Figura 1: El sistema Tower Farm https://ibiza.farm/
En su encuesta a los productores acuapónicos comerciales, Love et al. (2015) señaló que casi un tercio de estos utilizan torres de cultivo. Sin embargo, faltan datos comparativos sobre los rendimientos de los sistemas de torres acuapónicas y los sistemas acuapónicos horizontales convencionales. ZipGrow es una tecnología hidropónica vertical diseñada para la producción de cultivos verticales de alta densidad por Bright Agrotech, que opera un sistema acuapónico vertical de 400 torres en Laramie, Wyoming (Figura 2). Su densidad de separación es de una torre por cada 0,7 m2. El cultivo se planta en un canal que recorre la longitud de un lado de cada tubo cuadrado de PVC rígido resistente a los rayos UV. Las plantas crecen en el medio de cultivo patentado de la compañía llamado Matrix Media, que está hecho de botellas de agua recicladas y un aglutinante de óxido de silicona. El medio de cultivo, que se irriga desde la parte superior con goteros, proporciona muchos beneficios al sistema aquapónico. En primer lugar, tiene una superficie biológica extremadamente alta de unos 82-88 m2/m3, lo que permite que el sistema tenga tasas de nitrificación muy altas y fomente el crecimiento saludable de las plantas. En segundo lugar, tiene una relación de vacío del 91% debido a su naturaleza fibrosa. Esta alta porosidad crea un ambiente altamente aeróbico para las raíces de las plantas y el enriquecimiento de oxígeno del agua nutriente que fluye a través de la torre, y también permite altas tasas de percolación. Además, debido al ambiente aeróbico, los sólidos pueden acumularse y descomponerse en los medios sin crear un microambiente anaeróbico (Michael 2016). En Europa, el sistema ZipGrow es distribuido por Refarmers. Una torre estándar de 152 cm (5 pies) proporciona filtración mecánica y biológica para 0,7 a 1,1 kg de peces maduros. Se recomienda una densidad de almacenamiento de entre 12 kg y 15 kg por m3 .
Figura 2: El sistema ZipGrow https://www.greenlifeplanet.net/product-page/zipgrow-tower
Como se señaló anteriormente, la mayoría de los sistemas de torre experimentan mucha pérdida de luz. Esto es especialmente cierto en los sistemas de 4 lados, que experimentan casi un 90% de pérdida de luz desde la parte delantera superior de la masa de la torre hasta la parte posterior inferior de la masa de la torre, incluso cuando están espaciados generosamente. Sin embargo, cuando las torres ZipGrow están agrupadas y gestionadas correctamente, la pérdida de luz es muy baja, incluso a 0.5-0.8 metros cuadrados por torre. Hay tres configuraciones que un cultivador puede usar, dependiendo de sus instalaciones y tipos de cultivo: configuración masiva, configuración de línea y pasillos orientados. Los cultivadores también pueden conservar la luz mediante el uso de recortes transportadores (Figura 3).
Figura 3: Configuraciones y regímenes de recorte para torres ZipGrow https://info.brightagrotech.com/hubfs/blog-files/Infographics/ZipGrow_Tower_Spacing_Guide_ - Bright\ _Agrotech.pdf
Una torre ZipGrow de 1,5 metros puede cultivar 8-10 plantas del tamaño de lechuga o 5-8 plantas del tamaño de albahaca, dependiendo de la variedad. Las configuraciones masivas de torres que cuelgan en filas en un bastidor suelen ser la mejor opción para los productores comerciales que buscan altos rendimientos. Cuando las torres están agrupadas y gestionadas adecuadamente, 0,7 m2 por torre es más que suficiente para obtener buenos cultivos con luz natural. 50 cm de espacio entre filas permite acceder a las torres. Las torres también se pueden montar en paredes (Figura 4).
Figura 4: Sistema ZipGrow montado en la pared < https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Urban_Vertical_Farm_With_Woman_%26_Child.jpg >
El sistema ZipGrow se utilizó en GrowUp Box, una granja acuapónica de la comunidad de contenedores de transporte con un invernadero en la azotea en el centro de Londres (Figura 5). El GrowUp Box tiene una huella de sólo 14 metros cuadrados y puede producir más de 435 kg de ensaladas y hierbas y 150 kg de pescado anualmente.
Figura 5: La caja de GrowUp < https://www.timeout.com/london/things-to-do/growup-box-tours >
En los Estados Unidos, NaturePonics ha desarrollado BooGardens (Figura 6), un sistema vertical que utiliza bambú cultivado en Indonesia y Filipinas que puede utilizarse para aplicaciones acuapónicas, hidropónicas o aeropónicas residenciales y comerciales. El bambú cosechado para hacer que las torres se reanuden y se puede recosechar tres años después, convirtiéndolo en el sistema de torres de crecimiento más sostenible actualmente en el mercado.
Figura 6: Unidad acuapónica comercial de BooGardens < http://www.natureponics.net/boo-gardens/ >
Una variación de las torres de cultivo es el sistema de macetas apiladas, como el producido por Verti-Gro para el cultivo hidropónico. Las macetas EPS de cinco litros, que proporcionan aislamiento para mejorar el crecimiento de las raíces, se pueden apilar hasta diez macetas de alto, cada maceta proporciona suficiente espacio para cuatro plantas. Las macetas están montadas en placas de rotación en un elevador de PVC, lo que significa que se pueden girar fácilmente para una recepción uniforme de la luz (Figura 7). El sistema, patentado en 1994, ha sido objeto de una serie de evaluaciones científicas. Se encontró que las pilas de 6 macetas tenían un rendimiento significativamente mejor que las de 7 u 8 macetas, tanto en términos de biomasa, rendimiento y calidad del fruto, porque la composición de la solución nutritiva cambió a medida que pasaba por la columna y afectó negativamente el crecimiento de la planta en la sección inferior (Al-Raisy et al. 2010). La luz también puede ser un problema: la intensidad de la luz solar que llega al dosel de la planta en la parte inferior de una torre de siete macetas era sólo el 10% de la que llegaba a la cima, y las condiciones de luz subóptimas en las secciones media e inferior afectaron negativamente el crecimiento de la planta de fresa y el rendimiento del fruto. Las plantas de estas secciones no desarrollaron un número óptimo de coronas de ramas, y posteriormente produjeron menos frutos en comparación con las plantas de la sección superior (Takeda 2000). La calidad del fruto también está influenciada por la posición de las plantas en la torre, con las del nivel superior con sólidos solubles totales (SST) más altos y acidez titulable menor en comparación con las producidas en niveles inferiores (Murthy et al. 2016). Un estudio comparativo de la producción hidropónica de fresas utilizando pilas de cuatro macetas Verti-Gro y dos tipos de sistemas horizontales encontró que la menor intensidad lumínica en la base de la torre, y la consiguiente menor tasa fotosintética, resultaron en menores cantidades de frutos, menores pesos de frutos y menos comercializables frutas en comparación con los sistemas horizontales. Los bajos niveles de luz causan esterilidad por estambre y mala calidad del polen, y por lo tanto una reducción en la tasa de fertilización, lo que puede contribuir a la producción de frutos mal formados (Karimi et al. 2013).
Los beneficios de poder cultivar altas densidades de plantas en torres de crecimiento deben equilibrarse con la cantidad de espacio que se requiere para proporcionar una difusión uniforme de la luz, así como el espacio de fila requerido para la gestión y el mantenimiento. El ancho de fila debe garantizar que los productos no se vean comprometidos por el movimiento de artículos tales como carros y elevadores de tijeras. Las luces de crecimiento impedirán los movimientos de las personas y por lo tanto necesitan ser parte de la estructura en crecimiento, o retráctiles o móviles para que los trabajadores puedan emprender tareas fácilmente, o las estructuras de plantación tendrán que ser movibles y las luces permanecen estáticas.
Figura 7: Sistema Verti-Gro https://www.vertigro.com/Verti-Gro-4-Tower-System-Automatic-p/vgk-16agp.htm
Los sistemas de macetas apiladas son los más adecuados para el cultivo de plantas grandes y pesadas, como cultivos de fructificación. Crecer con el flujo granja acuapónica en Denton, Nebraska, utiliza torres hechas de macetas apiladas para cultivar tomates y pepinos, así como hierbas (Figura 8).
Figura 8: Torres crecientes en el invernadero acuapónico Crecer con el Flujo < https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vertical_Tower_Aquaponic_System.jpg >
*Copyright © Socios del Proyecto Aqu @teach. Aqu @teach es una asociación estratégica Erasmus+ en educación superior (2017-2020) dirigida por la Universidad de Greenwich, en colaboración con la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zúrich (Suiza), la Universidad Técnica de Madrid (España), la Universidad de Liubliana y el Centro Biotécnico Naklo (Eslovenia) . *