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Protegidas en una gran estructura de vidrio crecen cientos de plantas de tomate. Pero no se trata de un invernadero común.
Cada variable, desde el nivel de gases hasta el color de la luz, es monitoreada por sensores que envían la información a computadoras. Los datos alimentan algoritmos perfeccionados con inteligencia artificial.
El resultado es una producción hasta cinco veces mayor que la de un invernadero de baja tecnología en América Latina.
Las plantas se encuentran en el campus de la Universidad de Wageningen, (Wageningen University & Research o WUR) en los Países Bajos, un centro de referencia a nivel mundial por sus investigaciones en producción de alimentos.
La universidad está en el corazón del llamado Food Valley (o Valle de los Alimentos), un complejo de centros de investigación que ha permitido a los Países Bajos ser el tercer exportador mundial de alimentos (en valor monetario) con un territorio de apenas poco más de 41.000 km², 70 veces menor que el de Argentina.
¿Cómo lo ha logrado?
En BBC Mundo hablamos con expertos de la Universidad de Wageningen -incluidos investigadores latinoamericanos- sobre las innovaciones en la producción neerlandesa de alimentos, posibles aplicaciones en América Latina, y el gran desafío para los Países Bajos: reducir el uso de energía y aumentar la sostenibilidad.
Condiciones favorables
Tanto el clima como la posición geográfica favorecen a los Países Bajos, le dice a BBC Mundo el científico neerlandés Leo Marcelis, jefe del grupo de Horticultura y Fisiología de Plantas en la Universidad de Wageningen.
“Tenemos un clima razonable y suficiente agua. Tenemos un clima marítimo; el verano no es demasiado caluroso y el invierno no es tan extremadamente frío”.
El país tiene cerca a millones de potenciales consumidores europeos, agrega Marcelis.
Rótterdam es el mayor puerto de transbordo de Europa Occidental para el sector agrícola.
Entre las principales exportaciones están hortalizas, carne, lácteos, plantas ornamentales y flores. Los mayores mercados son Alemania, Bélgica, Francia y Reino Unido, entre otros.
También se importan grandes cantidades de materias primas para procesar y exportar.
Los Países Bajos son por ejemplo uno de los principales exportadores mundiales de cacao y el mayor importador de granos de cacao, que es transformado en productos semielaborados como pasta, manteca y polvo de cacao para la exportación.
Marcelis destaca que históricamente la producción agrícola en los Países Bajos ha estado marcada además por una tradición de apertura.
“Hay un aspecto muy importante que quizás nos diferencia de muchos otros países: la colaboración y la cooperación”.
Intercambiar experiencias entre agricultores es una tradición de décadas, presente en subastas de hortalizas y flores o cooperativas de productores.
“Los agricultores se reúnen a menudo semanalmente con otros agricultores. Visitan una granja para ver los cultivos y aprenden unos de otros”.
Y este intercambio lo facilitan las distancias cortas.
“Nuestro país es muy pequeño. Aquí en la universidad estamos un poco en el centro de la red. En dos horas en auto llegas al extremo sur del país o al extremo norte, al oeste no puedo conducir dos horas porque llegaría antes al mar; y hacia el este en media hora estás en Alemania”.
“Todo un ecosistema” de innovación
Pero más allá de las condiciones geográficas o las tradiciones, hay un aspecto clave del sistema neerlandés: la innovación constante.
“Aquí tenemos la universidad, pero también los spin offs o empresas derivadas de la universidad, a menudo de personas que trabajan en la universidad o estudiantes que comenzaron su propia compañía y quieren seguir conectados a Wageningen”, explica Marcelis.
“En el campus también tenemos los departamentos de investigación de grandes empresas como Unilever, o Friesland Campina, que es una de las grandes cooperativas lácteas. Así que te encuentras aquí con todo un ecosistema”.
La universidad recibe fondos del Consejo de Investigación nacional de los Países Bajos. Pero “muchos de los subsidios nacionales solo podemos obtenerlos si cooperamos con una empresa, que a su vez tiene que pagar parte de la investigación”.
“Eso significa que si investigamos algo, tiene que estar relacionado con lo que las empresas consideran relevante y eso de hecho nos obliga a colaborar con compañías para facilitar que los resultados lleguen a los agricultores. Claro que también tenemos financiación para investigación fundamental pura”.
Los proyectos, agrega Marcelis, requieren un acuerdo inicial con cada empresa.
“Se establecen reglas sobre qué tan abiertos o confidenciales serán los resultados, cuándo se pueden publicar, que es algo que como universidad nos interesa: hacer buena ciencia. Y por supuesto también hay acuerdos sobre los derechos de propiedad intelectual”.
Invernaderos con sensores
En ese ecosistema se han impulsado múltiples innovaciones en la producción agropecuaria neerlandesa, desde drones y escaneo de suelos para un uso inteligente de fertilizantes en plantaciones en campo abierto, hasta invernaderos de alta tecnología.
En invernaderos, “en Wageningen han desarrollado un sistema tan eficiente que permite tener rendimientos de hasta 100 kg de tomate por metro cuadrado por año”, le dice a BBC Mundo la científica mexicana Cristina Zepeda, profesora asociada en ciencia de las plantas en Wageningen.
“En un invernadero en México, sin mucha tecnología, quizás una malla sombra, la producción es de unos 20 kg por metro cuadrado por año”.
El científico brasileño Nilson Vieira Junior, profesor asociado en Wageningen especializado en fisiología vegetal y modelos computarizados de cultivos, señala a BBC Mundo que en los invernaderos de los Países Bajos “el uso del suelo prácticamente ha desaparecido”.
“Las plantas se cultivan en sustratos, lo que permite un mayor control del suministro de nutrientes y posibilita la reutilización casi total del agua de riego, aumentando significativamente la eficiencia en su uso y reduciendo drásticamente el impacto ambiental y la contaminación generada en la producción de alimentos”, indica.
“Estos sistemas permiten un control preciso de las condiciones ambientales a las que se exponen los cultivos, incluyendo la temperatura, los niveles de CO2 (dióxido de carbono), la humedad relativa y la radiación”.
Cada variable, como el color de la luz, es monitoreada por sensores, explica Zepeda.
“Tenemos luces LED de distintos colores que hacen que las plantas puedan producir más.
“Las plantas tienen ciertos pigmentos que perciben distintos colores como el rojo, el infrarrojo, el azul, y esos pigmentos dan la señal a ciertas moléculas para que empiecen a producir distintos compuestos”, expone.
“Con una luz más roja se activa, por ejemplo, la producción de pigmentos como antocianinas, o licopeno. Podemos moldear que la planta produzca los compuestos que nos interesan más. Hacemos mucha experimentación con luces de distintos colores y medimos cómo cambian los niveles de azúcares, licopeno o almidones con distintos porcentajes de luz azul o luz roja”.
Vieira señala que una de las principales áreas de investigación actualmente es la creación de sistemas autónomos.
“Estos sistemas combinan sensores que monitorizan las variables climáticas y el estado fisiológico de las plantas con modelos de simulación del crecimiento de los cultivos”, dice.
“Con el apoyo de la inteligencia artificial, estos sistemas no solo recomiendan estrategias de gestión más eficientes, sino que también controlan automáticamente el clima y el funcionamiento del invernadero”.
El gran cuello de botella: la energía
Marcelis afirma que el siguiente paso en el control de variables será no depender de un invernadero, sino de granjas verticales en ambientes cerrados, totalmente independientes de las condiciones exteriores o de la luz solar.
Estos sistemas serán más frecuentes en el futuro, agrega, pero al igual que los invernaderos, requieren grandes cantidades de energía.
“El consumo energético es el principal cuello de botella, por eso gran parte de nuestra investigación se centra en este aspecto”, afirma Marcelis.
Para la profesora Zepeda, “el desafío más grande aquí en Holanda es que se usa muchísima energía para calentar los invernaderos porque estamos en un clima muy frío. Entonces tenemos que quemar gas natural y prender luces adicionales”.
Y añade: “La horticultura en los Países Bajos representa el 10% del consumo nacional de gas. Es algo muy costoso, y el gobierno ya dijo que no se va a poder usar más gas para 2050. Todo tendrá que venir de recursos renovables”.
Zepeda investiga actualmente cómo reducir el uso de energía, haciendo que las plantas funcionen como “baterías”.
La energía renovable es fluctuante dependiendo de las condiciones del viento o la radiación solar, y el uso de energía en el invernadero también podría fluctuar, explica.
“Las plantas crecieron en la naturaleza con noches más frías o días más calientes, y pueden exponerse a cambios de temperatura y de luz sin perder tanto rendimiento. Y si hay por ejemplo exceso de producción de electricidad y es más barata, ahí es cuando decimos ‘ok, calentamos el invernadero’”.
“Hay que darle a la planta la oportunidad de que, si el día está muy soleado, haga su reserva de azúcares, y si predecimos que mañana va a estar un poco más frío, podemos forzar a la planta a usar esos azúcares”.
Usar las plantas como baterías requiere medir constantemente con sensores qué tanta fotosíntesis está haciendo la planta, qué tantos azúcares está produciendo, y modelos aún más avanzados de computación.
“Es donde nuestro grupo está haciendo ahora mucha investigación”.
La IA en la ganadería
Una de las innovaciones impulsadas por Wageningen en ganadería es la reducción de emisiones de metano de animales rumiantes como vacas y ovejas.
Este metano, un potente gas de efecto invernadero, se genera en la fermentación de alimento en el tracto digestivo y es liberado principalmente a través de eructos o emitido por el estiércol.
“Algunos animales producen más metano que otros, y esto se debe en parte a factores genéticos”, le dice a BBC Mundo el profesor Roel Veerkamp, jefe de Mejora Genética Animal y Genómica de la Universidad de Wageningen y líder de la iniciativa Global Methane Genetics, un proyecto con más de 50 socios en 25 países, incluidos programas en África y Latinoamérica.
“Seleccionar animales de bajas emisiones en los programas de cría para la próxima generación reducirá considerablemente las emisiones con el tiempo”.
De acuerdo a Veerkamp, una reducción de un 25% en las emisiones en 25 años es un objetivo realista.
Otra prioridad es mejorar el bienestar animal.
Veerkamp y sus colegas usan inteligencia artificial para interpretar imágenes y videos de los animales.
“Grabamos videos de pollos y vacas en grupos, o de vacas individuales caminando frente a una cámara. A partir de los videos utilizamos IA para monitorear su comportamiento: cuánto se mueven, si se mueven con normalidad o si tienen problemas en las patas, si descansan lo suficiente o si se mueven muy poco”, detalla.
“A partir de estos datos desarrollamos medidas para monitorear o mejorar el bienestar de los animales”.
De Wageningen a América Latina
Cada año personas de todo el mundo asisten a los cursos de la escuela de verano de Wageningen, incluyendo el de invernaderos de alta tecnología, que comenzará el próximo 31 de agosto.
Los invernaderos de los Países Bajos requieren una costosa inversión, pero Zepeda asegura que hay elementos de esa tecnología que sí se pueden aplicar en regiones como América Latina.
Uno de ellos es la hidroponía o riego por goteo. “Aquí en Holanda el problema no es el agua y en Latinoamérica sí”, señala.
Otro es el uso de luz adicional de diferentes colores para que las plantas puedan producir más.
Pero tanto Zepeda como Vieira coinciden en que las soluciones deben adaptarse a cada contexto.
“Es importante destacar que no se trata de un simple proceso de ‘copiar y pegar’”, afirma Vieira.
“Un claro ejemplo es el control climático en los invernaderos. En los Países Bajos el principal desafío es calentar el ambiente y proporcionar luz artificial para compensar la baja radiación solar durante el invierno.
“En Latinoamérica, especialmente en las regiones tropicales, el desafío es prácticamente el opuesto: reducir las temperaturas excesivas y mejorar el aprovechamiento de la alta disponibilidad de radiación solar”.
Una posible tecnología que podría trasladarse, según Zepeda, es el sistema de pared húmeda o active cooling, en el que la ventilación se logra haciendo pasar agua fría por láminas en un extremo del invernadero y colocando en el otro un extractor que hace recircular el aire frío.
Para Vieira, “el principal valor de las innovaciones desarrolladas en Wageningen no reside en su replicación directa, sino en su adaptación inteligente, que contribuya a sistemas agrícolas más eficientes, resilientes y sostenibles en Latinoamérica”.
En América Latina los mayores desafíos son otros.
“Con una población creciente habrá que incrementar la producción de alimentos, preservando al mismo tiempo los recursos naturales y promoviendo la inclusión socioeconómica de productores con diferentes perfiles, desde agricultores familiares hasta grandes productores”, señala Vieira.
“Uno de los principales retos será producir de manera más eficiente y rentable, sin necesidad de expandir las fronteras agrícolas para preservar la biodiversidad.
“Además, existe una creciente necesidad de promover sistemas agrícolas regenerativos que no solo minimicen los impactos ambientales, sino que también contribuyan a la recuperación de áreas degradadas”.
Zepeda señala que, si en el pasado el enfoque ha sido producir suficientes calorías, ahora la pregunta es: ¿cómo vamos a hacer posible que todos tengamos los nutrientes necesarios?
Con el cambio climático y las sequías, agrega, es mucho más difícil producir en campo abierto para proveer a la población de esos nutrientes.
“Nos estamos acabando el agua, el suelo y hay muchos eventos climáticos.”
La producción intensiva de los Países Bajos puede mostrar un camino.
“Veo que la horticultura tiene un valor inmenso”, dice Zepeda. “Porque con un invernadero puedes producir más en un área más pequeña y puedes proteger tu cultivo”, agrega.
“El desafío, claro, es cómo adaptar la tecnología a la situación de cada parte del mundo”.
Gráfico por Laís Alegretti, del equipo de periodismo visual de BBC News Mundo.
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