Cosechar agua del aire: innovación para la autosustentabilidad de los cultivos hidropónicos

La creciente crisis climática, ha puesto en jaque sectores productivos como la ganadería y la agricultura. Un ejemplo claro, la escasez de pasturas debido a las intensas heladas en la región cundiboyacense. Frente a esta problemática, el forraje verde hidropónico —alimento para el ganado obtenido mediante la germinación de semillas sin necesidad de suelo— ha surgido como una alternativa innovadora.

Sin embargo, su adopción aún enfrenta importantes desafíos, como los altos costos de implementación, la gran cantidad de agua requerida, la falta de conocimiento técnico entre los productores y problemas de humedad que favorecen la proliferación de hongos.

En este contexto, la ingeniera electrónica Ingrid Zulay Casallas Rodríguez, diseñó un generador de agua atmosférico portátil y de bajo costo para capturar la humedad del aire y convertirla en agua líquida mediante condensación.

El desarrollo de este dispositivo lo inició Casallas Rodríguez en su trabajo de pregrado en Ingeniería Electrónica y posterior trabajo de maestría en Ingeniería del Internet de las Cosas de la Pontificia Universidad Javeriana, junto a los profesores Carlos Iván Páez y Arturo Fajardo.

Forraje verde hidropónico, solución a la escasez de pastos causada por el cambio climático

La ganadería es una de las principales fuentes de contaminación ambiental, siendo responsable del 14,5% de las emisiones anuales de metano a nivel mundial. Además, según la FAO, el aumento de la población humana ha impulsado un crecimiento del consumo de carne en los últimos 15 años, con un incremento del 28,5% en Latinoamérica y del 14,8% a nivel global. Para satisfacer esta creciente demanda, la ganadería se ha industrializado, lo que ha llevado al uso masivo de tierras y a la deforestación.

Quien siembra vientos, cosecha tempestades. Por ello, la crisis climática, impulsada en parte por la ganadería descontrolada, ha afectado profundamente el crecimiento de los pastos. Los fenómenos climáticos cada vez más extremos, secan y encharcan el suelo haciéndolo inútil para el crecimiento del forraje y por ende para el consumo vacuno. Como consecuencia, la industria ganadera ha tenido que implementar múltiples estrategias de adaptación alimentaria.

El Forraje Verde Hidropónico (FVH) se presenta como una solución innovadora para la producción de alimento destinado al ganado, abordando de manera eficiente los desafíos de la ganadería tradicional. Esta técnica aprovecha sistemas de cultivo vertical, optimizando el uso del espacio disponible.

Además, puede implementarse en áreas urbanas o en terrenos previamente no aptos para la ganadería, lo que reduce la necesidad de grandes extensiones de pastizales. Al producir forraje en entornos controlados, se logra un uso más eficiente de recursos como el agua y los nutrientes.

La producción de FVH consiste en germinar semillas de cereales o leguminosas y permitir su crecimiento en condiciones controladas de luz, temperatura y humedad, sin necesidad de utilizar suelo. Este proceso se completa en un plazo de 12 a 15 días, dando lugar a un forraje vivo de alta digestibilidad y calidad nutricional. El cual, es ideal para la alimentación de los animales, contribuyendo así a una ganadería más sostenible y resiliente.

No obstante, el FVH enfrenta una serie de desafíos que han limitado su uso. Ejemplo de ello es el proyecto llevado a cabo por Casallas en Pacho, Cundinamarca, donde a pesar de los esfuerzos de algunas organizaciones para fomentar el cultivo de FVH, la experiencia fue negativa. Según Fajardo “Uno de los inconvenientes fue el alto consumo de agua requerido, lo que implicaba costos elevados. Además, se necesitaba agua con características específicas para evitar la proliferación de hongos, lo que generó cierta frustración”.

Generador de agua atmosférico de bajo costo mejora la respuesta del forraje verde hidropónico

En el ciclo de vida de las plantas, más del 90% del agua se convierte en vapor y no es absorbida. Para aprovechar este recurso, el proyecto ha trabajado en un sistema (es decir, generador de agua atmosférica de bajo costo) que permita la conversión del agua atmosférica a su estado líquido. “En su estado gaseoso, ni humanos ni animales pueden aprovecharla. Lo que pretendemos es convertirla a estado líquido para que eventualmente pueda ser reutilizable en otros cultivos o para consumo animal en zonas desérticas, por ejemplo”, señala Páez.

El proceso se fundamenta en enfriar el vapor mediante el método Peltier, una tecnología que emplea una celda termoeléctrica, un dispositivo que, cuando pasa electricidad por él, hace que un lado se caliente y el otro se enfríe, lo que permite condensar el vapor en agua de manera eficiente, llevándolo a su estado líquido. Según Páez, “como el cultivo se da en un ambiente cerrado, se acumula todo el vapor de agua permitiendo, por medio de electrónica, su aprovechamiento llevándolo al estado líquido”.

Además, se implementó un sistema IoT (Internet de las cosas) al cultivo, que monitoriza ciertas variables optimizando todo el proceso. Afirma Fajardo que, este sistema IoT “muestra el estado del cultivo, que sirve para programar que tanto riego se necesita, permite saber que eficiencia está teniendo el generador atmosférico, cuantos mililitros se están generando”.

En el proyecto de Casallas se logró un ahorro de agua del 30%, lo que significa que por cada litro que necesita el cultivo, se generaron hasta 300 mililitros de agua. Sin embargo, En condiciones ideales, el generador atmosférico puede producir hasta el 55% del agua necesaria para regar un kilogramo de forraje verde hidropónico durante siete días.

En cuanto a la calidad nutricional del forraje producido para el ganado, se alcanzaron niveles importantes de proteína, (15%), fibra detergente neutra, que mide la cantidad de fibra que los animales no pueden digerir pero que les ayuda en la digestión (53%), y digestibilidad, que es la facilidad con la que los animales aprovechan los nutrientes de la comida (64%). Estos indicadores muestran que el forraje tiene una calidad nutricional promedio, cumpliendo con los estándares necesarios para una alimentación adecuada de los animales.

El desafío, según Ingrid Zulay Casallas, consiste en expandir el proyecto mediante la automatización de todas sus variables, optimizando el tratamiento del agua y aumentando la autonomía energética del sistema al incorporar paneles solares al generador de agua atmosférica.

Esto permitiría lograr una autonomía tanto hídrica como energética, mejorando la eficiencia del generador y asegurando la coherencia en todo el proceso de cultivo. De esta manera, se podría avanzar hacia un modelo de ganadería que, en lugar de deteriorar los recursos del planeta, contribuya de manera óptima a la soberanía alimentaria.