La empresa lituana de tecnología agrícola Freya Cultivation Systems se ha asociado oficialmente con el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) para desarrollar conjuntamente sistemas avanzados de producción de alimentos para su uso en el espacio. La colaboración se centra en misiones orbitales y lunares con el objetivo de superar las principales limitaciones de los primeros sistemas aeropónicos de la NASA mediante la aplicación de la tecnología de riego por ultrasonidos patentada por Freya.
"Mientras que los primeros trabajos de aeroponía de la NASA en los años 90 sentaron las bases, la infraestructura mecánica, como bombas, filtros y obstrucción de boquillas, seguía siendo un reto crítico", afirma Lukas Bartusevicius, CEO de Freya. "Junto con el DLR, ahora estamos abordando estas limitaciones utilizando e-boquillas ultrasónicas controladas por software que producen niebla sin presión, en cualquier orientación".
Jess Bunchek, astrobotánico y candidato al doctorado en el Instituto de Sistemas Espaciales del DLR, añade: "Los recursos son muy limitados en el espacio, por lo que buscamos métodos innovadores de riego de precisión para producir alimentos de alta calidad con menos agua y energía. La asociación del DLR con Freya está trabajando hacia este objetivo, con la esperanza de que los resultados de nuestra investigación también mejoren la forma en que se cultivan los alimentos aquí en la Tierra."
© Freya Cultivation Systems
Lukas Bartusevicius (izquierda) y Jess Bunchek (derecha)
Fiabilidad de ingeniería, de los invernaderos a la órbita
Aunque la colaboración abre una nueva frontera en la agricultura fuera del planeta, la tecnología básica de Freya ya se utiliza comercialmente a través de su plataforma Aeroframe, diseñada para duplicar la superficie de cultivo por metro cuadrado y reducir los costes de producción hasta en un 60%.
El núcleo del sistema Aeroframe es una plataforma de riego por ultrasonidos que no se atasca y que funciona con boquillas electrónicas de titanio. Estas boquillas utilizan la vibración, no la presión, para atomizar la solución nutritiva en gotas de un tamaño entre 30 y 70 micrómetros. El equipo de Freya ha validado este rango de gotitas para fomentar el desarrollo de finos pelos radiculares y maximizar la absorción de nutrientes y oxígeno. Como el sistema no tiene orificios internos diminutos y no requiere filtros ni bombas, elimina los riesgos de obstrucción que históricamente han afectado a los sistemas aeropónicos comerciales.
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Cada unidad de riego lleva de 15 a 20 de estas boquillas, todas ellas controladas y conectadas digitalmente. Si una boquilla funciona mal, las demás pueden compensarlo en tiempo real mientras el sistema avisa al operador. Este nivel de redundancia y adaptabilidad es fundamental tanto en entornos orbitales como terrestres. "Cada boquilla es un dispositivo digital y todo el sistema se adapta mediante software", explica Bartusevicius. "Se trata de una fiabilidad de nivel aeroespacial aplicada al crecimiento comercial".
El diseño físico del Aeroframe es una estructura triangular en forma de A que crea dos metros cuadrados de cubierta por cada metro cuadrado de invernadero. Es a la vez modular y móvil, lo que permite a los productores adaptar la infraestructura existente o diseñar nuevos diseños con una gran eficiencia de espacio. El sistema está optimizado para cultivos compactos de alto valor, como fresas, verduras de hoja verde y hierbas aromáticas, y elimina la necesidad de utilizar sustratos de un solo uso, como turba, fibra de coco o lana de roca.
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Beneficios cuantificables en todos los cultivos
Los ensayos internos de Freya han demostrado mejoras de calidad en múltiples cultivos. En fresas, el sistema alcanza sistemáticamente 12 BRIX, en comparación con el valor de 8,1 que figura en la ficha técnica del obtentor para la variedad Sonsation. La concentración de vitamina C se mide en 74 miligramos por cada 100 gramos, la materia seca alcanza el 13,6% y la vida útil se prolonga entre siete y once días. En un invernadero de baja tecnología se registran rendimientos anuales de entre 20 y 28 kilogramos por metro cuadrado en distintas variedades de fresa.
Las verduras de hoja verde cultivadas en el sistema presentan un contenido elevado de polifenoles, un aroma más rico y un mejor sabor. Freya informa de que el coste de producción por kilogramo de verduras de hoja verde puede reducirse hasta en un 60 por ciento gracias a la eliminación del sustrato y a la duplicación del rendimiento frente a los costes fijos del clima.
En los ensayos realizados en EE. UU., el sistema también se ha adaptado al cannabis, donde los productores estadounidenses informan de una mejor expresión de terpenos y una mayor uniformidad en las cosechas, y a los cultivos de raíces, como patatas, cebollas y azafrán, mediante una variante denominada Aerotable. Esta estructura alternativa da cabida a cultivos con hábitos de crecimiento más grandes al tiempo que mantiene la misma lógica aeropónica sin obstrucciones.
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Los pilotos de África Oriental demuestran su resistencia bajo presión
El primer gran despliegue internacional de Freya se está llevando a cabo en África Oriental. En colaboración con la empresa canadiense Boundless Haven Solutions (BHS), está instalando sistemas en Nairobi, Kenia y Yibuti. La colaboración se basa en más de dos años de pruebas técnicas, incluido el trabajo en un proyecto respaldado por el Banco Mundial centrado en la agricultura sostenible en entornos con recursos limitados. "Estas regiones son ideales para sistemas de cultivo de alta eficiencia", afirma Bartusevicius. "Se enfrentan a escasez de agua, altos costes energéticos y muy poca tierra cultivable. Los sistemas aeropónicos tradicionales tendrían dificultades para funcionar allí, pero nosotros construimos el nuestro a prueba de fallos".
Los controles de riego de Freya están programados con protocolos de redundancia integrados y ajustes de contingencia de bajo consumo. Cuando se producen cortes de energía, el sistema ajusta automáticamente la frecuencia de riego para conservar los recursos hasta que se estabilizan las condiciones de la red. No es necesario cambiar los filtros y el tiempo de inactividad por mantenimiento queda prácticamente eliminado. Según BHS, los primeros resultados en la producción de tomates cherry demuestran un importante ahorro energético, ciclos de cultivo más rápidos y una mejora de la calidad de los productos.
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Escalable, basada en software y ahora basada en el espacio
Aunque la plataforma Aeroframe está diseñada para un valor comercial inmediato, las lecciones aprendidas a través de la colaboración de Freya con el DLR están dando forma directamente a la próxima generación de agricultura en entornos controlados. La ingeniería espacial se traduce en durabilidad en el mundo real, control de software y flexibilidad multicultivo.
Freya está ampliando activamente su red piloto en Europa, África y Norteamérica. La empresa introducirá en breve un sistema automatizado de cultivo de lechugas que pretende reducir en un 50% el coste de producción por kilogramo, junto con una plataforma de cannabis específica para EE. UU. centrada en la reproducibilidad lote a lote. Todos estos sistemas se basan en la misma filosofía de diseño que se está probando en el espacio: alta precisión, baja tolerancia a los fallos y mínimo desperdicio de insumos.
"El espacio nos obliga a diseñar con disciplina", afirma Bartusevicius. "Queremos que los productores se beneficien de esa misma mentalidad aquí en la Tierra. Si es lo bastante fiable para la órbita, está hecho para durar en cualquier invernadero".
Para más información:
Freya Cultivation Systems 
Lukas Bartusevicius, CEO
[email protected]
www.freyacultivation.com