La meta era desarrollar un tipo de invernadero totalmente nuevo. En la industria agrícola de hoy en día, esto parece algo difícil de lograr, ya que la oferta tecnológica existente es de por sí vanguardista. Pero el Dr. Pedro Ponce Cruz del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey/Campus Ciudad de Mexico (ITESM-CCM) lo veía posible en base a un aspecto de la automatización de muchos invernaderos que deja mucho que desear: los sistemas lineales.
Esto significa que a través de ciertos parámetros, computadoras y dispositivos pueden controlar dosificación de nutrientes, temperatura y humedad, por citar algún ejemplo, pero se rigen por reglas fijas, y una máquina no puede comunicarse con sus plantas a través de reglas rígidas y lineales.
Entonces, Ponce y sus colegas desarrollaron unas técnicas de control inteligente e ingeniería ecológica capaz de:
1) recibir información de las plantas
2) instalarse en restaurantes, casas, o ejidos, por su estructura portátil
3) sustentarse a través de energía renovable
4) conservar el agua a través del reciclaje
5) producir productos de alta calidad para vender a cadenas de supermercados
Todo esto es posible con su invernadero debido a la flexibilidad e inteligencia de este sistema innovador. La tecnología se llama “lógica difusa” y “red neuronal.”
Lógica difusa y redes neuronales
Explicado de una manera sencilla, la lógica difusa es un sistema tecnológico que responde a un estímulo variado con respuestas más inteligentes que las que uno esperaría de una máquina. En vez de calcular su respuesta basándose sólo en reglas introducidas por el ser humano, un sistema con lógica difusa puede establecer conexiones razonables entre los parámetros.
El invernadero inteligente en cuestión trabaja con 27 reglas (establecidas por expertos de la agricultura protegida), todas ellas organizadas por una red neuronal. Es este último aspecto el que le convierte en una construcción realmente “inteligente,” porque estas reglas se organizan como una red de neuronas del cerebro humano. Así que va reajustando su respuesta al estímulo según dictan las relaciones entre las reglas, y no las puras reglas.
Entonces, entre la lógica difusa y la organización neuronal, esta máquina de control puede recibir los mensajes de las plantas a través de muchos sensores que miden todo lo que necesita la planta para crecer de manera ideal. El sistema las procesa y responde de manera razonable, con las dosis o acciones correctas según la información que recibe de las plantas.
Efectivamente, esta relación es algo mucho más dinámico, y por tanto más eficiente y ecológico que el sistema lineal que muchos invernaderos manejan en la actualidad.
Cualidades del macroprototipo
Una vez que el Dr. Ponce obtuvo resultados exitosos con respecto a la automatización con el prototipo de invernadero pequeño, tomó la decisión de construir un prototipo más grande. El concepto de incluir la sustentabilidad surgió como requisito, junto con el respaldo de un modelo de negocios sólido. Entonces, Dr. Ponce, en colaboracion con MSc. David Romero Díaz, también del ITESM, y de otros colegas y estudiantes, inició la construcción de un prototipo del invernadero de unos 100 m2.
Instalaron un sistema en el que, según Romero, “la única pérdida del agua fue la misma absorción de la planta o la que se pudiese dar por evaporación.” El agua es reciclada continuamente a través de un sistema de tuberías, y en consecuencia su uso es altamente eficiente.
En materia de automatización, se instalaron electroválvulas, con tanques para manejar los nutrientes y los ácidos para las distintas necesidades de las plantas. Se utilizaron sensores de CE, pH, intensidad luminosa, temperatura, humedad, y otros aspectos críticos, que reciben la información necesaria de la planta, para optimizar su ambiente durante todo su ciclo de vida. En cuanto la planta se ve en la necesidad de cualquiera de estos insumos o acciones, los sensores lo percutan y el sistema de control hace el ajuste basado en la lógica difusa y la red neuronal.
Apoyo para el pueblo mexicano
En términos de invernaderos como herramientas agrícolas, hay ciertas zonas más idóneas que otras, dependiendo de los recursos disponibles en la región. Romero y su equipo querían ampliar las posibilidades de la oferta de este invernadero inteligente para que fuera accesible a todo tipo de personas, sean cuales sean sus recursos económicos, ambientales y sociales. Como la mayoría de las comunidades que se podrían beneficiar de este sistema cuentan con pocos recursos, uno de los medidores de la sustentabilidad sería económico.
Romero afirma que el sistema ha de ser lo suficientemente eficiente para elevar la producción de los cultivos, “para que un ejido pueda tener varios invernaderos y producir suficiente alimento para consumo propio, manejar un trueque entre los mismos miembros de esa comunidad ejidal y vender un porcentaje excedente para generar ingresos que cubran los costos del mantenimiento de los invernaderos.”
Debido a la alta calidad de las hortalizas que serán producidas por estos invernaderos ecointeligentes, compañías de supermercados como Wal-Mart y otras organizaciones las pagarían a precios más elevados.El hecho de abastecer un producto orgánico de manera constante, eficiente y de origen local, convertiría a estos ejidos en generadores de capital para su comunidad.
En términos energéticos, han desarrollado la función de producir energía eólica o solar, dependiendo de la ubicación geográfica del invernadero y del ejido.
“Lo que inicialmente empezó como un estudio netamente tecnológico, para automatizar un invernadero y aplicar las ventajas de la lógica difusa, se transformó en un proyecto con una visión más sustentable, pensando cómo podemos utilizar la tecnología en beneficio del campo mexicano, con impactos económicos, sociales y desde luego considerando el cuidado del medio ambiente,” concluye Romero.
Quizá el recurso más valioso conservado sería el tiempo. Al contar con un sistema tan automatizado, los jóvenes de las familias que trabajan con estos invernaderos tendrían más tiempo para realizar estudios superiores. Y, quién sabe, a lo mejor se inclinarían por una carrera en Ingeniería Sustentable.
Esta innovación tecnológica requiere de sensores muy precisos. Una tarea importante y difícil en el campo es defoliar —quitar hojas de cultivos—. Hay un robot defoliador o podador de hojas, que cuenta con un sistema de visión en tercera dimensión que detecta, con una precisión impresionante, el punto exacto donde hay que cortar la hoja.