En busca del invernadero sostenible usando humedad ambiental

La Universitat Oberta de Catalunya (UOC) y la empresa barcelonesa LENIUM han puesto en marcha una investigación conjunta para diseñar un sistema de riego que, en un contexto de sequía como el actual, puede suponer una contribución relevante para fomentar una agricultura más sostenible y adaptada al cambio climático. El proyecto, financiado con el programa Nuclis para proyectos I+D en el ámbito de cambio climático del año 2023 de la Agencia para la Competitividad de la Empresa (ACCIÓ) de la Generalitat de Cataluña, está enfocado en el cultivo en invernaderos y tiene como objetivo la creación de un dispositivo para la captación y retención de agua procedente de la humedad ambiental que, después, se aprovechará para regar los cultivos del invernadero en función de las necesidades que determine una red de sensores soterrados.

El proyecto Sistema Eficiente de Riego a partir de Humedad Ambiente (SER HUMÀ) tiene una duración de tres años, el último de los cuales se dedicará a pruebas de cultivo real en un invernadero de 250 metros cuadrados en las instalaciones del Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias (IRTA) en Cabrils. Joan Melià, profesor de los Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación e investigador del grupo de investigación Wireless Networks (WINE), del Internet Interdisciplinary Institute (IN3), lidera la participación de la UOC. Como experto en identificación por radiofrecuencia, será el responsable de diseñar el sistema de sensores del invernadero para controlar su grado de humedad. 

Ondas de radiofrecuencia para interpretar la humedad

 "Trabajaremos con dispositivos de identificación por radiofrecuencia a ultra alta frecuencia (UHF RFID) similares a los de las etiquetas de inventariado que llevan las prendas  en las tiendas. Es una tecnología estándar que se comunicará con una serie de antenas adaptadas o diseñadas expresamente para el proyecto", explica Melià. Dado que la presencia de agua interfiere en el funcionamiento de las antenas, gracias a un software específico y al conocimiento adquirido en anteriores investigaciones, los investigadores de la UOC podrán interpretar propiedades de las ondas que comunican los sensores con las antenas y traducirlas en valores de humedad del suelo. En concreto, se fijarán en aspectos como la intensidad y la fase de la señal o la frecuencia y el canal de lectura, entre otros.

"La ventaja de estos sensores es que no tienen baterías y funcionan de forma pasiva con la energía de las ondas de radiofrecuencia que le envía el equipo lector. Unas cuantas antenas pueden alimentar decenas de sensores que, además, son reutilizables y tienen un coste muy bajo, de pocos céntimos de euro. En caso de demostrar su viabilidad, nos permitiría hacer un seguimiento muy preciso y económico de los cultivos", apunta el investigador de la UOC.

El control del grado de humedad de los suelos de cultivo será un aspecto crucial del proyecto, puesto que la cantidad de agua que producirá el proceso de deshumidificación será limitada, de modo que deberá hacerse un uso del agua lo más eficiente posible. A pesar de que el proyecto está vinculado a un clima mediterráneo porque se pondrá a prueba en un invernadero del Maresme, los investigadores creen que, si se demuestra su éxito, será fácilmente adaptable a otras ubicaciones con climas relativamente húmedos.

Tecnología en pruebas la próxima primavera

El proyecto prevé que hacia la primavera del año próximo empezará la fase de validación de la tecnología con una prueba real de cultivos de tomate, calabacín o judía, en función de la época del año. Esta fase de la investigación determinará, entre otros factores, si es más beneficioso instalar los captadores de humedad dentro o fuera de los invernaderos y si se obtiene suficiente agua. Los sensores de humedad en el suelo desarrollados por la UOC se compararán en condiciones de cultivo soterrados a diferentes profundidades —10, 20 y 40 cm— en relación con los valores que indiquen otros sensores que ya hay en el mercado y que utilizan otras tecnologías.

El riego en el invernadero será por goteo y la dosis se calculará en función de la demanda evaporativa de las plantas según los datos climáticos, y ajustada dependiendo del contenido de agua del suelo que determinen los sensores. El proyecto también prevé controlar el rendimiento de los diferentes cultivos para calcular los kilos producidos por agua de riego aportada y determinar si este sistema se acerca a la autosuficiencia y, por lo tanto, también a poder ser considerado como un invernadero sostenible.

Colaboración universidad-empresa

Esta investigación de la UOC se lleva a cabo junto con LENIUM, una empresa especializada en el desarrollo y financiación de proyectos de energías renovables y economía circular con grandes consumidores, principalmente en las regiones del norte de África y del Sahel. LENIUM también dedica parte de su actividad a la investigación y desarrollo, y tiene como foco el campo de la agrovoltaica —la producción de energía solar en el campo al tiempo que se mantiene la actividad agrícola o ganadera— y la obtención de agua mediante energías renovables en zonas áridas o con estrés hídrico. Este proyecto es un paso adelante hacia el diseño de un invernadero sostenible y autosuficiente en el ámbito energético e hídrico para el cultivo de vegetales. Mientras su equipo de investigación trabaje en la creación del dispositivo con paneles absorbentes y adsorbentes para retener el agua cuando la humedad relativa supere el 30 %, los investigadores de la UOC implementarán el sistema de sensórica. 

Con el apoyo de ACCIÓ.

Esta investigación favorece los objetivos de desarrollo sostenible (ODS) de la ONU: 2. Hambre cero, 12. Producción y consumo responsables y 13. Acción por el clima.

UOC R&I

La investigación e innovación (I+i) de la UOC contribuye a solucionar los retos a los que se enfrentan las sociedades globales del siglo XXI mediante el estudio de la interacción de la tecnología y las ciencias humanas y sociales, con un foco específico en la sociedad red, el aprendizaje en línea y la salud digital.

Los más de 500 investigadores e investigadoras y más de 50 grupos de investigación se articulan en torno a los siete estudios de la UOC, un programa de investigación en aprendizaje en línea (e-learning research) y dos centros de investigación: el Internet Interdisciplinary Institute (IN3) y el eHealth Center (eHC).

La universidad impulsa, también, la innovación en el aprendizaje digital a través del eLearning Innovation Center (eLinC), y la transferencia de conocimiento y el emprendimiento de la comunidad UOC con la plataforma Hubbik.

Los objetivos de la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas y el conocimiento abierto son ejes estratégicos de la docencia, la investigación y la innovación de la UOC. Más información: research.uoc.edu.