Aqu @teach: Torres em crescimento

Torres em crescimento são tubos verticais através dos quais a água rica em nutrientes é difundida a partir do topo, geralmente através de um emissor de gotejamento, criando assim “chuva” dentro da torre à medida que escorre sobre as raízes das plantas que são suspensas no ar. As torres, ou colunas, podem ser ocas ou preenchidas com um substrato que fornece suporte para as raízes e ajuda na dispersão de água. Na sua forma mais simples, uma torre crescente pode ser uma seção de tubo de PVC com furos cortados nos lados. Em seu estudo comparativo de alface cultivada em um sistema de torre hidropônica e um sistema convencional horizontal NFT, Touliatos et al. 2016 constatou que o sistema de torre produziu 13,8 vezes mais culturas do que o sistema horizontal, calculado como uma razão de rendimento para a área ocupada. No entanto, o peso médio fresco das alfaces cultivadas no sistema horizontal foi significativamente superior ao das alfaces cultivadas no sistema vertical. Embora a produtividade da cultura tenha sido uniforme no sistema horizontal, o peso fresco dos rebentos diminuiu do topo para a base da torre, provavelmente como resultado de gradientes de disponibilidade de nutrientes e intensidade de luz. Foram relatados gradientes de luz semelhantes em outros ensaios com efeito de estufa utilizando sistemas de torre hidropônicos (Liu et al. 2004; Ramírez‐Gómez et al. 2012) . Morangos cultivados em torres verticais de PVC cheias de perlita a uma densidade de planta de 32 plantas/m² produziram um rendimento comercializável de 11,8 kg/m² ; no entanto, o rendimento por planta foi reduzido em 40 g com cada diminuição de 30 cm na altura da torre, como resultado de condições de luz inferiores no secções inferiores da torre [Durner 1999]. O diâmetro das torres também terá um efeito sobre o crescimento das plantas. Os valores de teor de água em torres altas e estreitas serão menores do que em torres mais curtas e largas com um volume igual de meio de crescimento por unidade de comprimento, e as raízes das plantas serão submetidas a variações de temperatura diárias maiores que podem afetar a absorção de nutrientes e perturbar o metabolismo de carboidratos em a raiz, resultando em crescimento inibido (Heller et al. 2015).

O sistema aeropônico Tower Farms (Figura 1) é modular: uma torre de três metros de altura poderia cultivar 52 folhas verdes, ervas ou frutificações, ou 208 microgreens. Cada torre de PVC de qualidade alimentar está equipada com uma pequena bomba de 50 W e um temporizador que liga a bomba durante 3 minutos e desliga durante 12 minutos num ciclo contínuo. Embora tecnicamente cada torre tenha uma pegada de menos de 1 m², 2 m² por torre incluiriam espaço suficiente para as torres, a estação de dosagem, o espaçamento do corredor e a área da bancada de propagação. Na Europa, o sistema Tower Farms é distribuído pela Ibiza Farm.

Figura 1: O sistema Tower Farm https://ibiza.farm/

Em sua pesquisa com produtores de aquapônica comercial, Love et al. (2015) observou que quase um terço desses usava torres de crescimento. No entanto, faltam dados comparativos sobre os rendimentos dos sistemas de torre aquapônica e dos sistemas aquapônicos horizontais convencionais. ZipGrow é uma tecnologia hidropônica vertical projetada para produção de culturas verticais de alta densidade pela Bright Agrotech, que opera um sistema aquapônico vertical de 400 torres em Laramie, Wyoming (Figura 2). Sua densidade de espaçamento é de uma torre por cada 0,7 m². A cultura é plantada em um canal que percorre o comprimento de um lado de cada tubo quadrado rígido de PVC resistente a UV. As plantas crescem no próprio meio de crescimento patenteado da empresa chamado Matrix Media, que é feito de garrafas de água recicladas e um aglutinante de óxido de silicone. O meio de crescimento, que é irrigado a partir do topo usando gotejadores, proporciona muitos benefícios ao sistema aquapônico. Em primeiro lugar, tem uma área de superfície biológica extremamente elevada de cerca de 82-88 m²/m³, o que permite ao sistema ter taxas de nitrificação muito elevadas e promove o crescimento saudável das plantas. Em segundo lugar, tem uma proporção vazia de 91% devido à sua natureza fibrosa. Esta alta porosidade cria um ambiente altamente aeróbio para as raízes das plantas e o enriquecimento de oxigênio da água nutriente que escorre pela torre, além de permitir altas taxas de percolação. Além disso, devido ao ambiente aeróbio, os sólidos podem se coletar e se decompor na mídia sem criar um microambiente anaeróbio (Michael 2016). Na Europa, o sistema ZipGrow é distribuído pela [Remarers]. (https://www.refarmshop.com/) Uma torre padrão de 152 cm fornece filtração mecânica e biológica para 0,7 a 1,1 kg de peixes maduros. Recomenda-se uma densidade de enchimento compreendida entre 12 kg e 15 kg por m³ .

Figura 2: O sistema ZipGrow https://www.greenlifeplanet.net/product-page/zipgrow-tower

Como mencionado acima, a maioria dos sistemas de torre experimenta muita perda de luz. Isto é especialmente verdadeiro para sistemas de 4 lados, que experimentam quase 90% de perda de luz da frente superior da massa da torre para a parte traseira inferior da massa da torre, mesmo quando espaçados generosamente. Quando as torres ZipGrow são agrupadas e gerenciadas corretamente, no entanto, a perda de luz é muito baixa, mesmo com 0,5-0,8 metros quadrados por torre. Há três configurações que um produtor pode usar, dependendo de suas instalações e tipos de culturas: configuração em massa, configuração de linha e corredores voltados. Os produtores também podem conservar a luz usando o corte do transportador (Figura 3).

Figura 3: Configurações e regimes de corte para torres ZipGrow https://info.brightagrotech.com/hubfs/blog-files/Infographics/ZipGrow_Tower_Spacing_Guide_ - Bright\ _Agrotech.pdf

Uma torre ZipGrow de 1,5 metros pode cultivar 8-10 plantas do tamanho de alface ou 5-8 plantas do tamanho basilar, dependendo da variedade. Configurações em massa de torres penduradas em fileiras em um rack geralmente são a melhor opção para produtores comerciais que procuram altos rendimentos. Quando as torres são agrupadas e geridas corretamente,^0,7m2 por torre é mais do que suficiente para obter boas colheitas com luz natural. 50 cm de espaço entre as fileiras permite o acesso às torres. As torres também podem ser montadas em paredes (Figura 4).

Figura 4: Sistema ZipGrow montado na parede < https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Urban_Vertical_Farm_With_Woman_%26_Child.jpg >

O sistema ZipGrow foi usado na GrowUp Box, uma fazenda aquapônica da comunidade de contêineres de transporte com uma estufa no telhado no centro de Londres (Figura 5). A GrowUp Box tem uma pegada de apenas 14 metros quadrados e pode produzir mais de 435 kg de saladas e ervas e 150 kg de peixe anualmente.

Figura 5: A caixa GrowUp < https://www.timeout.com/london/things-to-do/growup-box-tours >

Nos EUA, a NaturePonics desenvolveu BooGardens (Figura 6), um sistema vertical que utiliza bambu cultivado na Indonésia e nas Filipinas que pode ser usado para aplicações aquapônicas, hidropônicas ou aeropônicas residenciais e comerciais. O bambu colhido para fazer as torres crescerem e pode ser recolhido três anos depois, tornando-se o sistema de torres de crescimento mais sustentável atualmente no mercado.

Figura 6: Unidade aquapônica comercial BooGardens < http://www.natureponics.net/boo-gardens/ >

Uma variação das torres em crescimento é o sistema de potes empilhados, como o produzido pela Verti-Gro para o cultivo hidropônico. Os potes EPS de cinco litros, que fornecem isolamento para melhorar o crescimento das raízes, podem ser empilhados até dez vasos de altura, com cada vaso fornecendo espaço suficiente para quatro plantas. Os potes são montados em placas de rotação em um riser de PVC, o que significa que eles podem ser girados facilmente para a recepção uniforme de luz (Figura 7). O sistema, patenteado em 1994, foi submetido a uma série de avaliações científicas. As pilhas de 6 vasos apresentaram desempenho significativamente melhor do que as pilhas de 7 ou 8 vasos, tanto em termos de biomassa, rendimento e qualidade dos frutos, pois a composição da solução nutritiva mudou à medida que passou pela coluna e afetou negativamente o crescimento da planta na seção inferior (Al-Raisy et al. 2010). A luz também pode ser um problema: a intensidade da luz solar que atinge o dossel da planta no fundo de uma torre de sete vasos foi de apenas 10% do que atingiu o topo, e as condições de luz inferior nas seções média e inferior afetaram negativamente o crescimento da planta de morango e a produção de frutos. As plantas nestas secções não desenvolveram um número óptimo de coroas de ramos e, subsequentemente, produziram menos frutos em comparação com as plantas na secção superior Takeda 2000. A qualidade dos frutos também é influenciada pela posição das plantas na torre, sendo que as do nível superior possuem sólidos solúveis totais (TSS) mais elevados e menor acidez titulável em comparação com as produzidas em níveis inferiores (Murthy et al. 2016). Um estudo comparativo da produção de morangos hidropônicos usando pilhas de quatro potes Verti-Gro e dois tipos de sistema horizontal descobriu que a menor intensidade de luz na base da torre, e conseqüente menor taxa fotossintética, resultaram em menor número de frutas, menores pesos de frutos e menos comercializáveis frutos em comparação com os sistemas horizontais. Os baixos níveis de luz causam esterilidade estomacal e má qualidade do pólen e, portanto, uma redução na taxa de fertilização, o que pode contribuir para a produção de frutos malformados (Karimi et al. 2013).

Os benefícios de ser capaz de crescer altas densidades de plantas em torres de crescimento precisam ser equilibrados com a quantidade de espaço que é necessário para proporcionar uma propagação uniforme da luz, bem como o espaço de fileira necessário para a gestão e manutenção. A largura da linha deve garantir que a produção não seja comprometida ao mover itens como carrinhos e elevadores de tesoura. As luzes de crescimento impedirão os movimentos das pessoas e, portanto, elas precisam fazer parte da estrutura crescente, ou retráteis ou móveis para que os trabalhadores possam facilmente realizar tarefas, ou as estruturas de plantação terão de ser móveis e as luzes permanecem estáticas.

Figura 7: Sistema Verti-Gro https://www.vertigro.com/Verti-Gro-4-Tower-System-Automatic-p/vgk-16agp.htm

Os sistemas de potes empilhados são mais adequados para o cultivo de plantas grandes e pesadas, como culturas de frutificação. Grow with the Flow aquaponics fazenda em Denton, Nebraska, usa torres feitas de vasos empilhados para cultivar tomates e pepinos, bem como ervas (Figura 8).

Figura 8: Torres em crescimento na estufa aquapônica Grow with the Flow < https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vertical_Tower_Aquaponic_System.jpg >

*Copyright © Parceiros do Projeto Aqu @teach. Aqu @teach é uma Parceria Estratégica Erasmus+ no Ensino Superior (2017-2020) liderada pela Universidade de Greenwich, em colaboração com a Universidade de Zurique de Ciências Aplicadas (Suíça), a Universidade Técnica de Madrid (Espanha), a Universidade de Liubliana e o Centro Biotécnico Naklo (Eslovénia) . *