Innovador destacado

Universidad de Princeton

Nueva Jersey, EE.UU.

"Fluence fue capaz de proporcionar un sistema de iluminación que ha permitido una investigación precisa que no podría lograrse de otra manera".

- Doctor Paul Gauthier

Investigador asociado, Departamento de Geociencias, Universidad de Princeton
Investigación de la Universidad de Princeton: Cosechar conocimientos para una industria en crecimiento

En los últimos años, la agricultura vertical ha ganado adeptos como método sostenible de producción de alimentos para una población mundial cada vez más numerosa y escasa de tierras cultivables y recursos naturales. El cambio climático no sólo desplazará a personas en comunidades donde los recursos son cada vez más limitados, sino que también afectará a las especies vegetales y a su adaptación y resistencia a los cambios de temperatura, las limitaciones de agua y las plagas. El fisiólogo vegetal Dr. Paul Gauthier y sus estudiantes de la Universidad de Princeton han puesto en marcha varios proyectos para investigar cómo alimentar a una población creciente con la agricultura vertical, al tiempo que investigan la resistencia de las plantas ante las amenazas del cambio climático.

Proyecto de agricultura vertical

Como verdaderos científicos, el Dr. Gauthier y sus estudiantes están evaluando la complejidad de las aplicaciones de la agricultura vertical, desde la viabilidad de la técnica hasta el crecimiento y desarrollo de las plantas. Las granjas verticales consumen hasta un 95% menos de agua que las convencionales y eliminan las escorrentías de productos químicos que contaminan los arroyos, ríos y entornos en los que residen. En Princeton, al cultivar en su granja vertical, el consumo de agua para una cabeza de lechuga disminuyó de 50 galones de agua a sólo 0,5 galones de agua reciclada. Una fuerza impulsora en el crecimiento de la agricultura vertical también puede atribuirse al avance de la tecnología LED, que permite una iluminación controlada los 365 días del año, al tiempo que mitiga la incertidumbre de la luz solar debido al clima, las estaciones y la geografía. Sin embargo, a pesar de la reciente expansión de la agricultura vertical, los datos públicos sobre su aplicación siguen siendo limitados. Esto impulsó al Dr. Gauthier a poner en marcha el Proyecto de Cultivo Vertical hidropónico de Princeton. "Queremos crear nuevos conocimientos en este campo", afirma el Dr. Gauthier. "Queremos demostrar que esto es sostenible".

El Dr. Gauthier y sus estudiantes trabajan para responder a muchas de las preguntas del sector sobre la viabilidad a largo plazo de la agricultura vertical. Están evaluando el consumo de energía y agua, las optimizaciones medioambientales y la planificación financiera. Al trabajar con una variedad de cultivos distintos de las verduras de hoja verde, el Dr. Gauthier está evaluando cómo alimentar a las comunidades a mayor escala. "La razón por la que me centro en una variedad de cultivos distintos de las verduras de hoja verde es que no podemos alimentar al mundo sólo con lechuga. Para poder alimentar al mundo mediante la agricultura vertical, como mucha gente pretende, tenemos que ser capaces de cambiar el apetito de la gente. "dijo Gauthier.

White line art: water faucet over leaf container, for cannabis lighting technology.
Reducción del consumo de agua
White map pin over grid on orange square, symbolizing cannabis lighting tech.
Reducción del uso del suelo
White outline of power plug as flower above leaves on orange, symbolizing LED grow lights for cannabis cultivation.
Mayor eficiencia energética

Predecir el impacto del cambio climático en los ecosistemas vegetales

En el departamento de Geociencia, el Dr. Gauthier también pretende comprender mejor cómo las plantas mantienen el delicado equilibrio entre el almacenamiento de energía (fotosíntesis) y la liberación de energía (respiración) a medida que los cambios en la intensidad de la luz, la temperatura y los niveles de CO2 provocados por el cambio climático afectan al desarrollo. En el marco de esta investigación, el equipo desplegó sistemas de iluminación Fluence personalizados para aplicar varias intensidades de luz a las hojas de las plantas con el fin de promover la fotosíntesis. Mediante el análisis de los gases que entran y salen de la cámara, el equipo puede evaluar su capacidad general para captar y liberar carbono. El objetivo final es determinar las condiciones óptimas para cultivar alimentos en interiores y, al mismo tiempo, situar a la Universidad de Princeton a la cabeza de este sector en rápida expansión en cuanto a tecnología y formación de las generaciones futuras para cultivar de forma sostenible y eficiente.

Condiciones óptimas para el cultivo en interior

Al llevar a cabo la investigación bajo luces de cultivo LED, lo que más llamó la atención del Dr. Gauthier fue la incorporación de un amplio espectro en las soluciones de iluminación Fluence, esencial para una producción óptima de metabolitos secundarios. "Necesitamos una intensidad luminosa extremadamente precisa. Necesitamos poder aumentar o disminuir la luz en tan sólo un micromol. También necesitamos espectros muy precisos en el rango de luz visible (400 - 700 nm). Muchos LED son demasiado ricos en rojo o demasiado ricos en azul, cuando las plantas necesitan tanto el rojo como el azul en el equilibrio adecuado". La baja emisión de calor también es fundamental para sus estudios, "tenemos que asegurarnos de que la radiación térmica que llega a la hoja no sea demasiado grande. Poder controlar la temperatura de la hoja es un reto y limitar la radiación de calor es fundamental". Con los sistemas Fluence LED, pudieron superar estas barreras en comparación con las fuentes de luz convencionales.

Su objetivo es obtener la mejor cosecha con el menor consumo de recursos y, al hacer públicos los datos, otros investigadores podrán trabajar para cultivar alimentos de forma eficiente para alimentar a una población cada vez mayor. Al utilizar SPYDRx PLUS, el equipo observó mejoras significativas en la eficiencia energética, la calidad de los cultivos y el rendimiento. Al cultivar en su granja vertical, el consumo de recursos disminuyó y los estudiantes pudieron estudiar varios cultivos a la vez. No cabe duda de que las prácticas agrícolas evolucionan con la misma rapidez que nuestro entorno, pero aún quedan muchas preguntas por responder y las respuestas se descubren estudiando algo tan pequeño como el cuanto de luz. Manténgase al día de las últimas investigaciones y descubrimientos del laboratorio del Dr. Gauthier visitando https://scholar.princeton.edu/ppg.

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