Vertical Green en sector Agro 2.0

Indicadores y procesos de mejora

La tecnología de Vertical Green está dirigida al sector agrícola para la producción de vegetales en entornos controlados, reduciendo drásticamente el consumo energético, el impacto medioambiental y el consumo hídrico, logrando producción sostenible de alta densidad en espacios reducidos.

Esta innovación cubre tres aspectos fundamentales en la producción de vegetales: Cañón fotónico (eficiencia energética para la fotosíntesis), Aeroponía de alta presión (eficiencia en la irrigación) y Machine Learning (inteligencia en la gestión del entorno)

1- Cañón fotónico: es un concentrador solar de lentes fresnel capaz de aumentar x8.000 el flujo de fotones del sol transmitiendo luz natural mediante fibras flexibles de cristal fotónico hasta las bandejas/tubos de cultivo a una distancia de 100 metros. Permite un ahorro del 64% del consumo energético con un panel híbrido “LED + luz solar” gestionada por una plataforma IoT en función a los requerimientos del cultivo (potencia y espectro lumínico). Ahorra un 100% de energía para producciones que utilicen solo luz diurna. Está disponible también para producir fotosíntesis en fondos marinos transmitiendo flujo de fotones hasta 30 metros de profundidad.

2- Aeroponía de alta presión: se desarrolló un sistema de cultivo vertical indoor en contendores autoinstalables y apilables con rieles industriales “sin fin” con tubos de cultivo móviles e irrigación aeropónica de alta presión por efecto “Venturi” reduciendo el consumo hídrico en un 95%, con un bajo coste de mantenimiento y reducción del volumen hídrico desplazado y en consecuencia de la energía requerida para la irrigación. El agua se obtiene de la humedad del medio ambiente a través de condensadores produciendo una media de 40 litros/día.

3- Machine Learning: sensorización IoT y actuadores que alimentan un sistema de machine learning neural para obtener las curvas adecuadas de iluminación, irrigación, gases y nutrientes para el óptimo crecimiento de vegetales según estadio y especies de cultivo. Los datos que alimentan el sistema de machine learning provienen de sensores espectrofotométricos (calidad del cultivo y evolución), pH, presión, temperatura y electro-conductividad del agua, potencia y espectro luminoso (PAR), temperatura, humedad, CO₂ y movimiento del aire y gestión de micro y macronutrientes.

Cuantificación/Estimación reducción consumo

El mayor impacto lo obtenemos por la reducción del consumo de energía para las luminarias logrando un 64% de ahorro de electricidad para el cultivo vertical.

Por otro lado, alcanzamos un 95% de eficiencia en el consumo de agua frente al cultivo tradicional (tierra) lo que se traduce en menor requerimiento de m³ de agua y reducción de consumo energético al desplazar menores volúmenes hídricos.

Cuantificación/Estimación reducción emisiones CO2

Vertical Green es una tecnología CO₂ negativo, consumiendo y fijando el gas del medio ambiente a la producción de vegetales.

Pero también impacta positivamente en la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero por la eficiencia en la logística, ya que las soluciones de vertical farming están destinadas a producir alimentos en entornos urbanos y periurbanos (food miles), disminuyendo el transporte desde los centros de producción hasta los de consumo.

Finalmente, la reducción del consumo energético por los cañones fotónicos reduce el consumo de energía de la red y, con ello, la energía proveniente de ciclos combinados y, en el mejor de los casos, utilización de energías renovables según en emplazamiento.

Si consideramos la generación indirecta de CO₂ a través de la infraestructura, tuberías, empaquetado, etc. la ecuación sigue siendo muy favorable.

Aunque es difícil cuantificar el impacto total hasta que no se despliegue una base relevante de sistemas de cultivo vertical, se estima que el impacto de esta tecnología, comparada con la misma superficie de cultivo tradicional, la reducción de emisiones de CO₂ superaría el 82%. Para una superficie de 2,5 hectáreas, la reducción de emisiones de CO₂ será de 1.200 toneladas por año.

En el caso del cultivo de lechugas, la reducción de emisiones pasaría de 540 kg CO₂eq/ton en agricultura tradicional a 98 kg CO₂eq/ton en cultivo vertical.

Innovación aplicada y buenas prácticas

Descripción de los aspectos más innovadores y/o buenas prácticas que puedan servir de ejemplo a seguir por otras organizaciones o se estén impulsando.

La innovación en este sector viene acompañada por un cambio en el paradigma de la agricultura tradicional donde la inversión en nuevas tecnologías debe ajustarse a una forma diferente de producción agrícola.

Vertical Farming es sinónimo de producción de alimentos en zonas urbanas y periurbanas acercándose a los centros de consumo reduciendo la logística y complejidad de la intermediación. La producción orgánica, sostenible y energéticamente eficiente debe contrarrestar los costes de la cadena desde el productor hasta el consumidor.

Por ello, la innovación de Vertical Green se centra en la eficiencia energética que representa hasta un 70% del coste total de la cosecha indoor.

El uso de nuevas tecnologías hace más eficiente la producción (aumentando la densidad y cosechas anuales), reduce las pérdidas por factores externos (climáticos, patógenos, plagas, etc.) y mejora la calidad del alimento producido (reducción del tiempo entre cosecha y consumo), son los elementos claves para el crecimiento del sector.

Con los sistemas de cultivo vertical se hace más eficiente cada m² de producción consumiendo menos agua y la innovación debe estar al servicio de la reducción del consumo energético. Éste es y será el objetivo fundamental de Vertical Green.

Usabilidad de Tecnologías de la Información y Comunicaciones

El sistema de Vertical Green está basado en la automatización del proceso de producción agrícola utilizando sensores y plataforma IoT que controla y gestiona los parámetros adecuados para los diferentes tipos de cultivos.

Son unidades conectadas a servidores centrales a través de redes de datos independientemente de su ubicación física a través conectividad gestionada (Kite Platform).

Los servidores centrales analizan y optimizan, mediante algoritmos y machine learning, las curvas más adecuadas de nutrientes, radiación fotosintética, irrigación y valores atmosféricos óptimos para cada cultivo y estadio de producción.

Una base de datos que ayuda al productor a mejorar los ratios de producción orgánica sin necesidad de utilizar fitosanitarios, agroquímicos o fertilizantes.

En los emplazamientos de gran envergadura (Green Factory) con superficies superiores a 10.000 m² y 20 metros de altura, los sistemas interconectados permiten mantener una homogeneidad en el entorno de producción donde cada módulo de 27 m² es capaz de gestionar sus propios parámetros independientemente de la ubicación física. En los sistemas abiertos de producción esto resulta virtualmente imposible.

Finalmente, los lineales de producción cuentan con brazos robóticos conectados a la plataforma IoT dotados de elementos de manipulación y cámara espectrofotométrica para el movimiento de plantines, cosecha y estado de salud de la plantación.