Cómo se configuran los LED para revolucionar la agricultura de invernadero de alta tecnología

No será una sorpresa descubrir que los consumidores de todo el mundo desarrollado exigen cada vez más verduras de temporada durante todo el año, incluso cuando el clima local simplemente no permite ese tipo de crecimiento. Particularmente buscados son los tomates, pepinos y hortalizas de hoja. Es por eso que la agricultura de invernadero se ha convertido en un factor importante en el suministro de alimentos del mundo desarrollado.

En consecuencia, el número de invernaderos comerciales y el área que ocupan se está disparando. En los Países Bajos, por ejemplo, los invernaderos ocupan alrededor del 0,25 por ciento de la superficie terrestre de todo el país. Y los Países Bajos ni siquiera es el mayor productor de hortalizas de invernadero de Europa. Ese cargo lo ocupa España. Y el mayor productor de hortalizas de invernadero del mundo es ahora China.

Este tipo de agricultura tiene un impacto significativo en el medio ambiente. Los invernaderos comerciales deben iluminarse y calentarse de manera que se optimice el crecimiento. Y hasta el 35 por ciento del costo de los tomates de invernadero proviene de esta calefacción e iluminación.

Entonces, una pregunta importante es cómo minimizar la energía que se necesita para cultivar estos cultivos. Una respuesta obvia es convertir los invernaderos de la iluminación incandescente tradicional, generalmente lámparas de sodio de alta presión, a LED de mayor eficiencia energética.

Eso puede parecer una obviedad económica, pero la industria ha tardado en hacer este cambio debido al alto costo inicial de los LED. La pregunta sobre la que los agricultores han reflexionado es si alguna vez recuperarán el costo inicial de un nuevo sistema de iluminación.

Hoy, obtienen una respuesta gracias al trabajo de Devesh Singh y sus amigos del Centro Hannover de Tecnologías Ópticas de la Universidad de Hannover en Alemania. Estos chicos han comparado los costos del ciclo de vida de las lámparas de sodio de alta presión tradicionales con los de los LED para iluminación de invernaderos.

Y dicen que las ventajas son claras. Calculan que el costo acumulado de las lámparas de sodio de alta presión supera al de los LED después de solo siete años y que después de 16 años el costo acumulado de las lámparas de sodio de alta presión es más del doble del costo equivalente de los LED.

No es difícil ver de dónde proviene este ahorro. Aunque las lámparas de sodio de alta presión son individualmente más baratas que los LED, deben cambiarse cada año en comparación con cada 19 años para los LED. Y, por supuesto, los LED consumen mucha menos electricidad y desperdician poco como calor.

Pero la parte más interesante del análisis de Singh y compañía está en el potencial de los LED para cambiar la forma en que se cultivan las verduras. Las lámparas de sodio de alta presión emiten luz en toda la parte visible del espectro y hasta el infrarrojo, donde se pierde mucha energía en forma de calor. Por el contrario, los LED se pueden ajustar para emitir luz en partes muy específicas del espectro.

Los fisiólogos vegetales saben desde hace mucho tiempo que la clorofila se absorbe principalmente en las partes azul, verde y roja del espectro, pero absorbe un poco en las partes naranja y amarilla. Por lo tanto, tiene sentido producir luz solo en estas partes del espectro. Eso es fácil con los LED, por supuesto, pero imposible con las lámparas de sodio.

Al mismo tiempo, diversos investigadores han demostrado que los patrones de floración y germinación están influenciados por la luz verde y que la frecuencia de la luz también influye en la biomasa de determinadas plantas así como en su contenido nutricional.

Por ejemplo, niveles más altos de luz roja aumentan la producción de tomate y el contenido de vitamina C de la mostaza, las espinacas y las cebollas verdes. La luz verde también contribuye al crecimiento y desarrollo de las plantas, dicen Singh y compañía.

No se comprende bien exactamente cómo la luz de varias frecuencias influye en el crecimiento de las plantas, la biomasa y el contenido nutricional. Es por eso que los científicos de plantas de todo el mundo están estudiando este fenómeno en un esfuerzo por explotarlo en el futuro.

Por el momento, la estrategia para los productores de invernadero parece clara: convertir a la iluminación LED lo más rápido posible. La inversión debería amortizarse en unos pocos años y las ventajas que deberían ser posibles para influir en los rendimientos y la calidad de la producción deberían empezar a hacerse evidentes en los próximos años.

Este es un tema complejo con numerosas sutilezas. No faltan argumentos a favor de consumir alimentos cultivados localmente debido a los menores costos de transporte. Los invernaderos permiten una variedad más amplia de frutas y verduras para un clima determinado. Los LED brindan a los agricultores una mayor flexibilidad a un costo menor y una huella ambiental más pequeña. Seguramente estos son objetivos que vale la pena perseguir.

Ref: arxiv.org/abs/1406.3016 : LED para iluminación de invernadero de bajo consumo

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