Construcción, automatización y evaluación de una minifábrica de plantas con iluminación artificial

Abstract

En México, se proyecta una población de 150 millones de habitantes para el año 2050. Para satisfacer la creciente demanda de alimentos en zonas urbanas y periurbanas, con una disponibilidad de recursos cada vez menor y frente a condiciones ambientales impredecibles, una alternativa es la producción de cultivos en interior con fábricas de plantas con iluminación artificial (PFAL). El objetivo de este trabajo fue construir, automatizar y evaluar una mini-PFAL para producción de lechuga. El diseño de la mini-PFAL se realizó considerando su adaptabilidad a diferentes cultivos en términos de densidad, espaciamiento y altura de las plantas. Se instaló un sistema de cultivo Nutrient Film Technique (NFT) de cuatro niveles y para proporcionar luz a las plantas se instalaron nueve lámparas LED de luz blanca en cada nivel. Haciendo uso de microcontroladores Arduino y plataformas del internet de las cosas (IoT) se desarrolló un sistema de monitoreo de variables fisicoquímicas de la solución nutritiva y ambientales, y de control automático dentro de la mini-PFAL. El sistema desarrollado permite la visualización en tiempo real mediante un smartphone de las mediciones de los sensores para conocer la condición real de la mini-PFAL, así como accionar de manera remota distintos actuadores para controlar los componentes dentro de la misma. La mini-PFAL se evaluó en tres ciclos de un cultivo de lechugas (Lactuca sativa L.), en cada ciclo se cultivaron 96 lechugas. El peso fresco y seco que alcanzaron las lechugas es comparable a lo reportado en la literatura para PFAL. El sistema desarrollado fue capaz de mantener de manera automática la humedad relativa y el pH de la solución nutritiva en el rango establecido. La miniPFAL construida permite producir lechuga que pueden usarse como fuente de alimentos para autoconsumo, o bien, escalarse como un modelo de producción semi-comercial.