La agricultura en ambiente controlado ( ACE ), que incluye la agricultura de interior (AI) y la agricultura vertical , es un enfoque basado en la tecnología para la producción de alimentos. El objetivo de la ACE es brindar protección contra los elementos exteriores y mantener condiciones óptimas de crecimiento durante todo el desarrollo del cultivo. La producción se lleva a cabo dentro de una estructura de cultivo cerrada, como un invernadero o una fábrica de plantas . [1]
Las plantas se cultivan a menudo en un medio sin suelo para suministrar las cantidades adecuadas de agua y nutrientes a la zona de las raíces , así como iluminación complementaria para garantizar una iluminación diaria suficiente. La CEA optimiza el uso de recursos como el agua, la energía, el espacio, el capital y la mano de obra. Las tecnologías de CEA incluyen la hidroponía , la aeroponía , la acuicultura y la acuaponía . [2]
Existen diferentes técnicas para cultivar alimentos en la agricultura en ambientes controlados. Actualmente, la industria de invernaderos es el componente más grande de la industria de la agricultura en ambientes controlados, pero otro segmento de rápido crecimiento es la industria de la agricultura vertical . La agricultura en ambientes controlados tiene la capacidad de producir cultivos durante todo el año, con la posibilidad de aumentar el rendimiento al ajustar la cantidad de carbono y nutrientes que reciben las plantas. [3]
En lo que respecta a la agricultura urbana , la CEA puede existir dentro de estructuras reutilizadas, estructuras construidas a tal efecto o en sótanos y espacios subterráneos. [4] La tendencia está creciendo cada vez más hacia redes alimentarias alternativas, a medida que los empresarios y los hogares buscan satisfacer la creciente demanda de productos alimenticios frescos. [5]
Variables controlables:
Ambiental:
Cultural:
Las instalaciones de CEA pueden variar desde sistemas cerrados de circuito cerrado con control ambiental del 100% hasta invernaderos automatizados con controles informáticos para el riego, la iluminación y la ventilación. Las soluciones de baja tecnología, como las campanas o películas de plástico sobre cultivos cultivados en el campo y los túneles cubiertos de plástico, se conocen como agricultura de entorno modificado.
Los métodos de CEA se pueden utilizar para cultivar literalmente cualquier cultivo, aunque la realidad es que un cultivo tiene que ser económicamente viable y esto variará considerablemente debido a los precios del mercado local y los costos de los recursos. Actualmente, los tomates , las verduras de hoja y las hierbas son los cultivos económicamente más viables. [6]
Los cultivos se pueden utilizar para aplicaciones alimentarias, farmacéuticas y nutracéuticas . También se pueden utilizar para cultivar algas para la alimentación o para biocombustibles.
Los métodos de CEA pueden aumentar la seguridad alimentaria al eliminar las fuentes de contaminación y aumentar la seguridad del suministro, ya que no se ven afectados por las condiciones ambientales externas y eliminan la estacionalidad para crear un precio de mercado estable, lo que es bueno tanto para los agricultores como para los consumidores. El uso de software de monitoreo y automatización puede reducir en gran medida la cantidad de mano de obra humana necesaria.
El CEA se utiliza en la investigación para poder aislar un aspecto específico de la producción mientras que el resto de las variables permanecen invariables. Por ejemplo, el uso de vidrio tintado para invernaderos podría compararse de esta manera con el uso de vidrio transparente durante una investigación sobre la fotosíntesis. [7]
Un artículo de febrero de 2011 en la revista Science Illustrated afirma: "En la agricultura comercial, la CEA puede aumentar la eficiencia, reducir las plagas y enfermedades y ahorrar recursos... Reproducir una granja convencional con computadoras y luces LED es costoso, pero resulta rentable a largo plazo, ya que produce hasta 20 veces más productos de alta calidad y libres de pesticidas que una parcela de tierra de tamaño similar. Catorce mil pies cuadrados de plantas monitoreadas de cerca producen 15 millones de plántulas al año en la fábrica alimentada con energía solar. Estas fábricas serán necesarias para satisfacer la creciente demanda de frutas y verduras de calidad en las zonas urbanas de China". [8]
Ventajas de la CEA sobre la agricultura de campo tradicional: [9]
Según las conclusiones de un taller del USDA en 2018:
A mediados de 2021, se informó que había 16,55 millones de pies cuadrados (380 acres/154 hectáreas) de granjas de interior en funcionamiento en todo el mundo. El informe anual State of Indoor Farming sugiere que esta cifra aumentará a 22 millones de pies cuadrados (505 acres/204 hectáreas) para 2022. [12] (En comparación, el USDA informó que había 915 millones de acres (38 millones de hectáreas) de tierras de cultivo solo en los Estados Unidos en 2012). [13]
En 2018, se estima que existen 40 granjas verticales de interior en los Estados Unidos, algunas de las cuales producen productos comercializables y otras que aún no se venden a los consumidores. [14] Otra fuente estima que en 2018 se crearon más de 100 nuevas empresas . [15] En Asia, la adopción de la agricultura de interior ha sido impulsada por la demanda de calidad de los consumidores. [16] La Recirculating Farms Coalition es una organización comercial estadounidense para agricultores hidropónicos. [17]
Una encuesta de 2020 sobre agricultura de interior en los EE. UU. [18] encontró que la producción de interior era:
AeroFarms, fundada en 2011, recaudó 40 millones de dólares en 2017 y, según se informa, abrió la granja de interior más grande del mundo en Newark, Nueva Jersey, en 2015; [19] en 2018 construyó su décima granja de interior. [19] En junio de 2023, AeroFarms solicitó protección por bancarrota del Capítulo 11 citando "vientos en contra significativos en la industria y el mercado de capitales". [20]
La economía de la agricultura de interior ha sido un desafío, con una alta inversión de capital y costos operativos de energía [11] —particularmente el precio de la electricidad— y varias empresas emergentes cerraron como resultado. [21] Una encuesta estadounidense de 2018 encontró que solo el 51% de las operaciones de agricultura de interior son rentables. [22] Un enfoque para superar las limitaciones de costos de energía de CEA es combinarlo con la generación de electricidad agrovoltaica de bajo costo . [23] [24] Esto se ha hecho cuando Food Security and Structures Canada [25] desarrolló un agrotúnel agrivoltaico, que utiliza: (1) aislamiento de alto valor R para un edificio dedicado al cultivo vertical, (2) iluminación de diodos emisores de luz de alta eficiencia , (3) bombas de calor y (4) energía solar fotovoltaica (PV) para proporcionar costos eléctricos conocidos durante 25 años. [26]
Una encuesta estadounidense de 2020 determinó que los cultivos agrícolas de interior típicos, por libra de rendimiento, consumían entre 0,47 dólares estadounidenses (para las hortalizas de hoja verde) y 1,38 dólares estadounidenses (para los microvegetales ) en insumos (especialmente semillas, medios de cultivo y nutrientes), aunque se informó que los tomates costaban 0,06 dólares estadounidenses por libra. Los costos de mano de obra para las granjas en contenedores se informaron en 2,35 dólares estadounidenses por libra. Sin embargo, la misma encuesta señaló que la agricultura de interior produce más ingresos por libra que la agricultura de campo convencional. [27]
En la región de Asia y el Pacífico , donde el creciente crecimiento demográfico entra en conflicto con los crecientes requisitos de espacio para que la agricultura alimente a la población, se espera que la agricultura de interior tenga una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 29%, creciendo desde un valor de 0,77 mil millones de dólares en 2021 a un valor de 2,77 mil millones de dólares en 2026. [12]
Los avances en iluminación LED han sido uno de los avances más importantes para mejorar la viabilidad económica. [14] [12] El alto costo financiero de invertir en CEA presenta un desafío que solo se puede superar mediante investigación y desarrollo para innovar prácticas sostenibles. El potencial de producción de estas redes agrícolas justifica la inversión en valor de infraestructura y contribuye a los ODS 2030 para combatir la huella de carbono. [5]
En 2017, la Junta Nacional de Normas Orgánicas de Estados Unidos votó para permitir que los productos cultivados hidropónicamente se etiqueten como orgánicos certificados . [17]