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Aurelio Bastida Tapia

Desarrollo y evolución de los invernaderos en el mundo

CAPÍTULO 2 DESARROLLO Y EVOLUCIÓN DE LOS INVERNADEROS EN EL MUNDO Aurelio Bastida Tapia La tripulación a Marte podría cultivar lechugas, tomates, cebolla, trigo y otros alimentos y reciclar el aire, el agua y los desechos sólidos. (Michel E. Long. Supervivencia en el espacio. 2001)

La finalidad de este capítulo es presentar un panorama general sobre el desarrollo de los invernaderos y la agricultura protegida en el mundo, como marco general para el estudio de estas nuevas herramientas de la producción agrícola, que nos ayude a entender las diferentes vías de evolución y desarrollo, de los invernaderos y otras estructuras, como herramientas de apoyo en la producción agrícola, además de exponer algunos datos sobre la situación mundial contemporánea de la agricultura bajo invernadero y las perspectivas de la producción de alimentos para una población de más de seis mil millones de personas.

2.1. Introducción.

La historia de los invernaderos como estructuras de protección a plantas cultivadas es relativamente corta y más corta es la historia de su aplicación al desarrollo de cultivos comerciales de alto valor en forma generalizada. Así, entre los primero usos prácticos que se les encontró fue para proteger las plantas exóticas llevadas a Europa de distintas regiones tropicales, después de los descubrimientos geográficos, conquista y colonización de muchas regiones del mundo. Plantas que se ubicaron en jardines botánicos y grandes palacios o castillos de personajes pudientes de los países que participaron en los eventos referidos. Muchos años después, se emplearon para la producción de plantas ornamentales y posteriormente en la producción de hortalizas y otros cultivos de alto valor económico. La expansión comercial de los invernaderos por todo el mundo data del último medio siglo, siendo en los países desarrollados de Europa y Asia donde actualmente se ubica la mayor superficie de estas estructuras y en menor medida en otras regiones del mundo. Los materiales, que hicieron posible este desarrollo, en un inicio, fueron las estructuras de acero negro con cubiertas de vidrio y en la actualidad son los perfiles estructurales de acero galvanizado utilizado en la construcción, así como los plásticos flexibles empleados en las cubiertas con menor participación de los plásticos semirrígidos y el vidrio.

2.2. Desarrollo histórico de los invernaderos.

Los anales de la historia no registran con precisión a quien o quienes corresponde el mérito de haber inventado el cultivo protegido de plantas. Algunos historiadores afirman que fueron los egipcios mientras que otros lo atribuyen a los romanos, aunque también existen referencias a estructuras y prácticas para proteger cultivos entre los griegos, los judíos, los chinos y otros pueblos de la antigüedad (López, 1998; Pinske, 1998; Enoch and Enoch, 1999; García y Serrano, 2005). Así, algunas referencias que señalan hace más de 3500 años en el antiguo Egipto se construían especie de invernaderos o estructuras para proteger plantas cultivadas cuando las condiciones ambientales exteriores eran adversas a su desarrollo. Mientras que otras fuentes apuntan que los romanos, durante el primer siglo de la era actual, cultivaban pepinos bajo placas de mica o “piedras transparentes”, cuyos frutos el emperador Tiberio consumía diariamente por prescripción médica. En este caso el cultivo se hacía en macetas montadas sobre plataformas con ruedas para transportarse fácilmente al sol y durante la noche o en los días invernales se protegían en sus abrigos transparentes (López, 1998; Pinske, 1998; Tesi, 2001; García y Serrano, 2005). Al respecto se dice que los egipcios ya sabían cómo fabricar vidrio unos 1500 años antes de nuestra era, tecnología que se conoció en Europa hasta unos mil quinientos a dos mil años después, en las postrimerías de La Edad Media. Por lo que los más probable es que los actuales invernaderos sean resultado de una de las tantas aplicaciones encontradas al vidrio, una vez que este se difundió en Europa, como una extensión de su empleo en los grandes ventanales de los palacios de reyes y monarcas, donde alguien observo que las plantas de las macetas colocadas tras esos ventanales crecían mejor que otras que no tenían las mismas condiciones de iluminación por estar más lejos de los ventanales (Jensen, 1997; Pinske, 1998). Las fuentes consultadas indican que en el siglo XVI ya se utilizaban técnicas para proteger los cultivos contra el frío, mismas que incluían linternas de vidrio, jarrones, campana, armazones y camas calientes cubiertas con vidrio. Mientras que para el siglo XVII ya se empleaban armazones portátiles de madera cubiertos con papel transparente aceitado para calentar el ambiente donde se desarrollaban las plantas. Por la misma época en Japón se usaron esteras de paja en combinación con papel impregnado de manteca para proteger a los cultivos de ambientes naturales severos. En ese mismo siglo, en Francia e Inglaterra, algunos invernaderos fueron calentados con estiércol y cubiertos con piezas de vidrio (Jensen, 1997).

Sin embargo, las referencias sobre el empleo de los invernaderos difieren, por ejemplo García y Serrano, (2005), escriben que se cuenta con información sobre modificaciones al jardín botánico de Papua, Italia, donde se indica que alrededor del año 1550 se modifica parte de su estructura para construir algunas partes de cristal, lo cual significa que dicho jardín conto con un invernadero al menos a partir de esa fecha. Mientras que otros autores indican que el primer invernadero con cubierta de vidrio, que se construyó en el año 1700 y sólo usó vidrio en uno de los costados a modo de techo inclinado. Así mismo se dice los primeros techos de cristal que dejaban pasar la luz hicieron su aparición en Inglaterra hacia 1717 y se fueron transformando hasta llegar a convertirse en los invernaderos Victorianos, exuberantes y extravagantes. A finales de ese siglo el vidrio ya se usaba en estructuras que se empleaban para el cultivo de melón, uvas, duraznos, fresas y cítricos. Algunos de ellos fueron verdaderos palacios de cristal, como el que se presentó en la Exposición Universal de 1851 en Inglaterra. (Jensen, 1997; Pinske, 1998; García y Serrano, 2005). Por su parte Tesi (2001), resume esta parte de la historia en la siguiente cita. “El invernadero comienza a forma parte del jardín botánico desde su aparición en la primera mitad del siglo XVI; en 1513 en los jardines Vaticanos de Roma, 1545 en Padua; 1549 en Pisa; 1569 en Bolonia, etc.” Algunas de estas estructuras originalmente se les denomino orangeries, y pertenecían a personas con el poder adquisitivo suficiente para ceder a su pasión por las plantas y frutas exóticas, mismas fueron populares en los palacios y las grandes fincas del norte de Europa. En esa época fueron famosos las orangeries de Versalles construidas bajo la dirección de La Quintinye durante el reinado de Luis XVII, a fines de 1600 (Pinske, 1998). El Palacio de Cristal de la Exposición Universal de 1851 en Inglaterra, fue un símbolo de la Revolución Industrial que caracterizo al siglo XIX por la construcción de grandes estructuras de acero y cristal, algunas de las cuales todavía están en uso albergando jardines botánicos, sobre todo en Europa.

Figura 2.1. El Palacio de Cristal de la Exposición Universal de 1851 en Inglaterra. (Fuente: Internet. Fecha ingreso: 16/09/10).

Figura 2.2. El Palacio de Cristal alrededor de 1910 (Fuente: http://www.alpoma.net/tecob/?p=485. Fecha ingreso: 16/09/10).

Así, las conquistas territoriales, los grandes descubrimientos geográficos y el advenimiento de la revolución industrial fueron factores determinantes para fomentar el desarrollo inicial de los invernaderos, desarrollo que tuvo su origen en los países europeos, sobre todo en aquellos en los que ocurrió la revolución industrial, así como en los países que participaron el descubrimiento y colonización del mundo. De esta forma empezó y se desarrolló la construcción de estructuras metálicas con cubiertas de vidrio destinadas a la aclimatación y el cultivo de las plantas traídas de latitudes y condiciones ambientales diferentes a las de Europa. Los materiales más usados en la construcción de esos invernaderos fueron el vidrio para las cubiertas y los metales para la estructura, sobre todo los perfiles angulares y las grandes vigas de acero para soportar tanto la estructura como el peso de la cubierta, aunque también se empleaban algunas piezas de madera. Posteriormente a finales del siglo XIX e inicio del Siglo XX, los invernaderos empezaron a utilizar en la producción comercial de cultivos como plantas ornamentales, flores de corte y hortalizas. Holanda fue el exponente más representativo de las nuevas tecnologías sobre la construcción de invernaderos empleando acero y cristal. Así, en el año de 1904, este país, contaba con 30 hectáreas de invernaderos cubiertos de vidrio y para el año de 1970 existían unas 7 000 hectáreas con estas características (López, 1998; Tesi, 2001). Sin embargo, los altos costos de los invernaderos de acero con cubierta de vidrio no permitieron un desarrollo mayor de la superficie con agricultura protegida, situación que frenó su expansión en regiones del mundo poco desarrolladas. Al respecto, Tesi, (2001), escribe. “Con anterioridad a 1940 este tipo de protecciones se les concebía como una

verdadera y adecuada protección de cristal”. Así mismo el uso más común de los primeros invernaderos comerciales fue el cultivo de plantas ornamentales, posteriormente, en las décadas de 1920 a 1940, se establecen las bases de producción hidropónica bajo invernadero. Sin embargo, la producción masiva de alimentos bajo invernaderos se estableció totalmente hasta la introducción de los plásticos flexibles como cubiertas, lo cual ocurrió después de la Segunda Guerra Mundial (Jensen, 1997; Resh, 1997; López, 1998). El primer invernadero con cubierta de plástico se estableció en 1948, cuando el Profesor Emery Myers Emmert de la Universidad de Kentucky, usó celofán para cubrir un pequeño invernadero, dando origen al uso de los plásticos en la agricultura, por ello se le considera como el padre de la plasticultura, ya que fue el primero que desarrolló mucho de los principios de las tecnologías plásticas con propósitos agrícolas a través de sus invernaderos de investigación (Jensen, 1997; Jensen, 2003). A mediados del siglo XX, después de la Segunda Guerra Mundial, con el advenimiento de los vuelos espaciales, surgen materiales más ligeros y resistentes para la construcción de estructuras en general e invernaderos en particular, desarrollo que da como resultado construcciones ligeras, resistentes y más económicas, situación que se complementó con la existencia de materiales plásticos, resultado de los avances en la industria petroquímica, mismos que se empezaron a emplear en las cubiertas de los invernaderos. Estos fueron los elementos que propiciaron una rápida expansión de los invernaderos, incrementándose notablemente la superficie dedicada a los cultivos protegidos. Los plásticos y los perfiles estructurales, permitieron la construcción de estructuras más baratas que las de acero y cristal e hicieron posible que las nuevas tecnologías de la agricultura protegida y los invernaderos estuvieran al alcance de un mayor número de productores, fomentando un rápido desarrollo de los cultivos protegidos en varias regiones del mundo.

2.3. Invernaderos para la producción comercial.

Actualmente existe una amplia gama de materiales para la construcción de estructuras y recubrimiento de invernaderos, así como para el desarrollo de la agricultura protegida en general. Materiales que comprenden desde la madera a los perfiles tubulares y ángulos de acero de diversos calibres, hasta el aluminio o concreto, elementos que son empleados en la fabricación de estructuras, mientras que en las cubiertas se emplean placas de plásticos rígidos y semirrígidos de diversos tipos, películas flexibles, mallas sombra, mallas protectoras y pantallas térmicas. Materiales, estos últimos, que han desplazado al vidrio como elemento único de recubrimiento de los invernaderos. Así, los invernaderos se ubican

como elementos centrales de la agroplasticultura, por el uso de diferentes tipos de plásticos como cubiertas de los mismos, práctica común en los últimos años en todas las regiones con agricultura protegida. De esta forma, el desarrollo y evolución de los invernaderos para la producción comercial de cultivos se aceleró a partir de la década de los años setenta, mediante tres vías determinadas por diferentes circunstancias económicas, sociales y tecnológicas bien definidas (López, 1998). La primera vía fue la continuación de las estructuras tradicionales, la cual se difundió poco por sus altos costos, que caracterizaban a los primeros invernaderos de acero con perfiles angulares, diseñadas para soportar el gran peso de las cubiertas de vidrio, en algunos casos incluyendo algunas partes de ladrillo o concreto. Estructuras a las que posteriormente se les incorporaron elementos metálicos como el aluminio para recibir y sujetar los materiales de las cubiertas, donde además del vidrio se empezaron a emplear placas de plásticos rígidos y semi rígidos. Estos tipos de estructuras se caracterizan por perfiles rectos y techos a dos aguas, aunque también los hubo con techos curvos, dando la curvatura en las uniones de las piezas. La segunda vía de evolución de los invernaderos, que inicio a mediados del siglo XX, se fomentó mediante la construcción de estructuras de bajo costo, realizadas artesanalmente, poco elaboradas y caracterizadas por un bajo nivel tecnológico. Muchos de estos invernaderos fueron manejados dentro de un esquema familiar, con la participación de productores de bajos ingresos, que se organizaron en sociedades y cooperativas con la finalidad de conseguir créditos y apoyo para construir sus instalaciones e iniciar sus empresas. Estas estructuras se construyeron de madera, tubos de hierro sin galvanizar y perfiles tubulares de acero negro, los materiales empleados en la cubierta fueron plásticos flexibles como los polietilenos y las láminas de fibra de vidrio. La tercera vía de desarrollo de los cultivos protegidos fue propiciada por la construcción de invernaderos ligeros, mismos que se fabrican en forma industrial empleando estructuras modulares de poco pesos. Los materiales empleados en estas construcciones son perfiles tubulares de acero galvanizado, en menor medida de aluminio, de diferentes calibres, mientras en las cubiertas destacan las películas o filmes plásticos, materiales que permiten la construcción de estructuras más ligeras y aerodinámicas, preferentemente modulares para instalarse en baterías de varias naves. Por esta vía está ocurriendo el principal desarrollo y expansión de los invernaderos modernos de la actualidad. Los mejores ejemplos sobre la evolución y desarrollo de los invernaderos; son Holanda, con los invernaderos de acero y cristal y España, en particular la región de Almería, con los

invernaderos de madera y perfiles tubulares con cubiertas de filmes plásticos flexibles (Tabla 2.1). Tabla 2.1. Evolución de los invernaderos en Holanda y España (hectáreas). Año 1904 1968 1994

España Nacional 30 0 6 946 546 10 640 42 426 Fuente: López, 1998; Varela et al, 1999. Holanda

Almería 0 30 25 000

De estos datos se infiere que Holanda, en medio siglo, incrementó la superficie de invernaderos de 30 a 6,946 hectáreas. Considerando sólo el período de 1968 a 1994, el incremento fue de 142 hectáreas al año en un período de 26 años. España, en el mismo período, experimentó un incremento a razón de más de 1,400 hectáreas de invernaderos por año. Actualmente se estima que en Almería existen más de 30 mil hectáreas de invernaderos.

Figura 2.3. Imagen de satélite de la región de Almería, España. (Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Almeria-Invernaderos.jpg. Fecha ingreso: 19/09/10)

Por otro lado en el extremo oriente, Japón es uno de los países con mayor desarrollo en invernaderos, donde según referencias, los cultivos protegidos se inician a finales del siglo XIX con la construcción de invernaderos de cristal para la producción de uva de mesa. Ya

para el año de 1982 se reportaba una superficie de un poco más de 27 mil hectáreas de las cuales casi 26 mil eran de cubierta de plástico (Resh, 1997). A partir de 1975, la plasticultura en el Japón genera una importante extensión de árboles frutales bajo estructuras protectoras y para 1993 se calculaba en 10800 hectáreas la superficie cubierta de invernaderos destinados a la producción de frutales, superando la superficie de invernaderos dedicada al cultivo de plantas ornamentales y hortalizas (Kamota, 1997). Actualmente China es el país que cuenta con la mayor superficie de invernaderos, que supera las 700 mil hectáreas. Holanda es el país con la tecnología más desarrollada en el sector y España se ubica con la mayor concentración de invernaderos en la región de Almería, aunque los expertos indican que el crecimiento en superficie se ha detenido en los últimos años, a cambio de una sustitución tecnológica de invernaderos de bajo nivel por estructuras más modernas. 2.4. Situación mundial contemporánea de los invernaderos. Aunque los datos estadísticos no son muy confiables y difieren notablemente de una fuente a otra, para 1980, se estimaba una superficie mundial de 100 mil hectáreas invernaderos, misma que para 1998 se estimaba que había alcanzado las 450 mil hectáreas, con un crecimiento continuo cercano del 20 % anual. De esa superficie en Asía estaba el 66 %, Europa contaba con el 26 %, mientras en América y África había un 4 % en cada región. Para el año de 1992 se reportaban unas 280 mil hectáreas de invernaderos con cubiertas de plástico en todo el mundo, de ellas en Europa se concentraban unas 127 mil, en el área oriental otras 140 mil, mientras que en el continente americano se reportaban otras 13 mil hectáreas cubiertas de plástico flexible. A mediados de la década pasada se calculaba que existían unas de 300 mil hectáreas de invernaderos y otro tanto de micro túneles, la mayoría de ellas con cubierta de plástico (Papaseit, et al, 1997; Cobos y López, 1998; Díaz et al, 2001). Tabla 2.2. Situación mundial de la plasticultura, por regiones a finales del siglo pasado. Región Asía Europa América África Total

Acolchados 350 000 380 000 200 000 15 000 945 000

Cubiertas flotantes Micro túneles 12 000 192 960 40 000 90 000 3 150 9 000 n. d. 11 050 55 150 303 010 Fuente: Papaseitet al, 1997

Invernaderos 192 000 86 080 10 000 27 000 315 080

Un estudio realizado en Europa entre 1996 y 1997, indica que de más de 93 mil hectáreas de invernadero que existían en la región, el 74 % tenían cubierta de plásticos y el 26 % de los mismos tenían cubierta de vidrio; de esta superficie destacaba Holanda y Dinamarca con un 98 %, Bélgica con 95 % Alemania (Oeste) con 90 %, Suiza con un 86 %, Inglaterra con un 85 % y Austria con el 80 % de invernaderos de vidrio (Elsneret al, 2000). Para inicios del siglo XXI, Tognoni (2000), señalaba que determinar la superficie que ocupan los invernaderos y otras estructuras propias de la agricultura protegida, era una tarea bastante difícil, por la falta de datos confiables y agregaba que se puede considerar con una razonable aproximación, que la superficie mundial de cultivos protegidos rondaba el millón de hectáreas, dado que en China se estimaban alrededor de 700 mil hectáreas y otras 80 mil que se cultivan en Corea del Sur, además de las que se tienen en Europa y América. Por su parte Núñez (2000), dice que existían unas 445 mil hectáreas en producción bajo invernaderos, de las que aproximadamente unas 300 mil están cubiertas por films de polietileno. Datos mas conservadores, se estimaba que a mediados de la década pasada existían más 600 mil hectáreas de invernaderos, con cubiertas de plásticos, de las cuales más de la mitad se ubican en China y Japón (Jensen, 2004; Sánchez, 2005). Por otro lado existe una superficie importante de invernaderos con cubiertas de vidrio, la cual se presenta en el anexo 2.2. De esta forma, en las dos últimas décadas, la plasticultura ha penetrado en casi todos los ámbitos de las actividades agrícolas, además de los invernaderos, casas sombra, túneles y acolchados, también se emplean productos de plástico para casi la totalidad de los sistemas de riego y en el empaque de productos hortícola, entre otras actividades donde los plásticos tienen un amplio uso. En el anexo 2.1, se presentan algunos datos sobre la superficie de invernaderos, túneles, acolchados y cubiertas flotantes, que se han registrado en diferentes regiones del mundo, el diferentes fechas y por diferentes autores. Tabla 2.3. Estimación de la situación delos invernaderos a inicios del presente siglo. REGION Norte de Europa Mediterráneo Continente Americano Continente Asiático Total

SUPERFICIE (HETAREAS) 17,000 95,000 16,000 468,000 367,000 China 596,000 Fuente: Jensen, 2004.

Entre los sistemas de mayor producción bajo invernadero están las hortalizas, tanto en el suelo como en hidroponía, la producción de flores de corte y la producción de plantas ornamentales en maceta, además de otros sistemas como la producción de plantas forestales, plántulas para hortalizas, especies aromáticas y cultivo de frutillas, sin descartar su uso en la acuacultura y la producción pecuaria. Actualmente el desarrollo de los invernaderos, presenta una amplia variabilidad de tipologías que nos permiten comparar las diversas situaciones nacionales y regiones, así como las diferentes posibilidades de control de los elementos climáticos. Por lo tanto en las condiciones climáticas más severas se encuentran los invernaderos más perfeccionados y las instalaciones de protección más sofisticadas. Así, en los países del centro y norte de Europa prevalecen los invernaderos de cristal con alto nivel tecnológico gestionados por ordenadores y de gran potencia productiva; como Holanda, mientras en los países mediterráneos, del norte de África y América predominan invernaderos de plástico y baja tecnología (Tesi, 2001).

2.5. Los invernaderos y el futuro de la humanidad.

Hacia el fin del siglo actual, la población humana sobre la Tierra alcanzará una cifra que oscila entre ocho y once mil millones de seres humanos; su supervivencia será difícil, sobre todo por lo que se refiere a la alimentación (De la Isla, 2009). Actualmente para alimentar a 6800 millones de habitantes con que cuenta el planeta, se dedican a la agricultura y a la ganadería extensiva, una superficie total equivalente a la de América del Sur. Para obtener nuestro sustento en tierras que antes estaban ocupadas por bosques y praderas estamos destruyendo al planeta e instaurando las bases de nuestra propia desaparición (Despommier, 2010). Lo anterior conlleva a que cada vez será más urgente desarrollar sistemas intensivos de producción de alimentos para asegurar el sustento para toda la humanidad, sistemas que a la vez sean menos agresivos con el ecosistema global, además de ser respetuosos con la biodiversidad vegetal y animal del planeta. El reto es grande e implica la conjunción de muchos esfuerzos y voluntades. Las tecnologías de la agricultura protegida; entre ellas la hidroponía y los invernaderos, no solo representan una posibilidad real de contribuir a intensificar la agricultura y producir los alimentos necesarios para una población mundial en pleno crecimiento, sino que también se perfilan para contribuir en la conquista espacial, dado que los invernaderos

aíslan a las plantas de las condiciones externas adversas mientras que proporcionan condiciones internas optimas de para su desarrollo y crecimiento. El tema de la colonización de otros cuerpos celestes ha sido tratado por varios autores, entre ellos el escritor norte americano Carl Sagan, quien, en su libro “Un punto azul pálido. Una visión del futuro humano en el espacio”, publicado en 1994, cuyo capítulo 19 se titula “Remodelar los planetas”, escribe sobre la posibilidad de hacer habitable el planeta Marte desarrollando estructuras en forma de cúpulas trasparentes para producir cultivos, manufacturar oxígeno a partir del agua y reciclar desperdicios (Sagan, 2000). Hoy el tema sobre la colonización de otros planetas del sistema solar es cosa cotidiana y se espera que en las siguientes generaciones ello sea posible. Pero antes que los seres humanos puedan viajar sin problemas a regiones distantes del espacio, en trayectorias que pueden durar varios años, se deben desarrollar estrategias y técnicas viables para la producción de alimentos en condiciones diferentes a las existentes bajo la atmósfera terrestre, para que el cultivo de plantas sea factible como soporte de la vida en otros cuerpos celestes. Los retos a vencer no son fáciles, por ejemplo en las condiciones de la atmosfera de Marte u otros cuerpos celestes, para ello ya se está investigando sobre determinados cultivos que se adapten a esas condiciones, buscando que las plantas a cultivar en los viajes espaciales sean altamente productivas para optimizar espacio, al mismo tiempo tanto el agua como los nutrientes deben ser reciclados. Hoy se sabe que en un invernadero en órbita, las plantas no sienten la constante fuerza de atracción de la gravedad, esto hace que sea más difícil que el agua y el aire lleguen en cantidad suficiente a las raíces, un aspecto que tendrá que ser superado para cultivar en ambientes con poca gravedad (Arano, 1998; Sagan, 2000). A continuación se describen algunos de los proyectos que apuntan a investigar, obtener y generar información para la producción de alimentos y generación de oxígeno en el espacio.

2.5.1. El Proyecto Biosfera II.

A unos 30 minutos de Tucson, Arizona, en medio del desierto se levanta el Centro Biosfera 2, una estructura de acero y cristal de 1.27 hectáreas, donde hace algunos años comenzó la investigación para colonizar otros planetas. Bajo esta estructura se reprodujeron biomas como el desierto, el bosque lluvioso, la sabana, los manglares y el océano con arrecifes. Después de una serie de problemas y dos misiones fracasada, la Universidad de Columbia se hizo cargo del sitio y las instalaciones se dedicaron al estudio de problemas ecológicos,

principalmente al calentamiento global, además de organizar visitas guiadas para turistas. (http://es.wikipedia.org/wiki/Biosfera_2. Fecha de ingreso: 13/09/10). En septiembre de 1986 inició el programa Biosfera 2, un ambicioso proyecto privado del Space Biosphere Ventures, en el que más tarde participarían departamentos de Agricultura de varias universidades e instituciones como el Goddard Spaceflight Center de NASA. Un experimento biológico consistente en recrear un ecosistema global cerrado idéntico a la Tierra, con enormes cúpulas acristaladas e interconectadas entre sí, abarcando una superficie de 1.30 hectáreas, con un volumen total de 204,000 metros cúbicos. La estructura cerrada más grande jamás construida, repleta de conductos mnemotécnicos, cableados eléctricos y miles de sensores electrónicos.

Fuente: http://pasaporteblog.com/wpcontent/uploads/2007/02/biosfera2.jpg. (Fecha ingreso: 13/09/10).

http://www.google.com.mx/images?hl=es&rlz=1 G1GGLQ_ESMX378&q=Bioafera%202&um=1 &ie=UTF-8&source=og&sa=N&tab=wi. (Fecha ingreso: 13/09/10).

Figuras 2.6 y 2.7. Dos vistas de las instalaciones del Proyecto Biosfera 2, en Tucson, Arizona.

En septiembre de 1991, un primero grupo de científicos se aisló en la estructura para una misión de dos años, un equipo de cuatro mujeres y cuatro hombres, con edades comprendidas entre 24 a 43 años, ingenieros, biólogos, bioquímicos y agrónomos se encerraron dentro de este pequeño mundo probeta para un periodo estimado de dos años. Con la única misión de reproducir un hábitat autosuficiente idéntico a La Tierra. El objetivo era encontrar las claves que permitieran a los humanos reproducir las condiciones semejantes a las del planeta Tierra, pero en sitios cerrados, como se esperaba fueran los hábitats para poblar otras regiones del Universo, Estos ocho biosferianos, aislados del mundo exterior, tenían que gestionar y regenerar su energía, la biomasa (agua, agricultura, alimentos), así como también, el control de su atmósfera (oxigeno, humedad y temperatura).

La dimensión humana del proyecto radicaba en analizar el comportamiento humano, los cambios en el carácter derivados de una prolongada convivencia del grupo en espacio reducido. Todos estos trabajos científicos y sus conclusiones se tendrían en cuenta para futuras bases en La Luna o en el inhóspito planeta Marte. Aventurarse en próximos viajes interplanetarios, o la muy futura tentativa de un viaje interestelar, conlleva que la selección del perfil psicológico de la tripulación resulta esencial para la larga convivencia de estos nómadas del espacio en módulos reducidos. Fue un experimento para recrear un ambiente artificial y autosuficiente, una especie de Arca de Noé habitada por un grupo de humanos junto a 3800 especies, entre animales y vegetales. El ecosistema Biosfera 2, tras varios intentos, nunca llegó a ser autosuficiente, los principales problemas que enfrento fueron; las repetidas caídas en el porcentaje de oxígeno, llegando al preocupante índice del 14 %, cuando en situación normal la molécula de oxigeno que respiramos ocupa el 21 % del aire. En este ambiente artificial colateralmente proliferaban nuevos microorganismos que también consumían oxígeno. En el ecosistema Biosfera 2 el oxígeno no se regeneraba al ritmo previsto, con lo que los responsables del proyecto se veían obligados a recurrir reiteradamente a los pulmones auxiliares para inyectar al sistema oxigeno nuevo, abandonando así, el objetivo inicial de autosuficiencia completa. También se detectaban altos niveles de óxido nitroso (gas hilarante), en nuestra atmósfera este gas nitroso es neutralizado por la radiación ultravioleta, pero allí, su propia estructura de vidrio bloqueaba esta radiación. Con esta enrarecida atmósfera los biosferianos padecían un agotamiento y fatiga similar al mal de altura. Otro importante problema fue la insuficiente producción vegetal destinada a la alimentación. Las plagas, tanto conocidas como nuevas, proliferaban con virulencia, mermando la producción vegetal. Algunos biosferianos registraron pérdidas de peso. (http://es.wikipedia.org/wiki/Biosfera_2. Fecha de ingreso: 10/09/10). No obstante lo anterior, el Biosfera 2 tuvo la virtud de llamar la atención del mundo y de la comunidad científica sobre los retos que plantea el recrear o reproducir ecosistemas similares a existente en la Tierra.

2.5.2. El Centro Epcot de Walt Disney World.

Otro proyecto que aborda el problema de la reproducción de ecosistemas terrestres es el Centro Epcot de Walt Disney World, en Orlando, Florida, donde se ha diseñado una muestra espacial llamada “Las Tierras” que simulan la producción de alimentos en el espacio. Antes que sea posible cultivar con éxito plantas en condiciones de atmósfera cero han de resolverse numerosos problemas. Uno de ellos es la necesidad de mantener el agua y

los nutrientes en las raíces de las plantas, sin que se dispersen flotando por todo el invernadero. Entre los métodos de cultivo de plantas en fase de ensayo se encuentra la práctica de plantaciones a través de pequeños orificios en grandes tubos de plástico. Estos tubos contienen en su interior las raíces de las plantas, de suerte que a través de ellas circulan nutrientes en intervalos regulares. En este cultivo llamado hidroponía no se usa suelo. Otra práctica agrícola experimental consiste en dejar las raíces vegetales expuestas al aire dentro de un recipiente cerrado. Sobre ellas se dispersa una “nube” de nutrientes en intervalos regulares. Esta práctica se conoce como cultivo aeropónico (Devere, 2000). Así, el Mundo Mágico de Walt Disney no deja de impresionar a grandes y chicos. El afamado parque de atracciones ha captado la imaginación de todo visitante por más de 30 años de productores de tomates incluidos. Un invernadero experimental en el Centro Epcot ha sido creado por la compañía Nestlé para Walt Disney. El invernadero es sede de la única planta en Estados Unidos cuyo rendimiento es de miles de tomates a la vez, todo en una sola rama. Hasta el momento ha producido más de 20,000 tomates con un peso total que supera 850 libras. Plantada en diciembre de 2004, la planta continúa creciendo y sus frutos tamaño bola de golf siguen surtiendo a los restaurantes del parque (RPH, 2006).

2.5.3. El Proyecto Edén.

El Proyecto Edén fue inaugurado en abril de 2201 y se ubica en una vieja cantera de caolín cerca de St Austell en Cornualles, en el sudoeste de Inglaterra. En un terreno de 50 hectáreas, que incluye jardines externos, y en él se construyó el invernadero más grande del mundo. Consiste de un sistema de varios invernaderos en forma de cúpulas de estructuras geodésicas, de acero y plástico, constituyendo los invernaderos más grandes del mundo. La cúpula más grande mide unos 200 metros de largo, 100 metros de ancho y 65 metros de alto, con una superficie de 1.55 hectáreas, en ella se estableció el ecosistema de las zonas húmedas de los trópicos, otros ecosistemas se encuentran en domos de 35 metros de alto, 65 metros de ancho y 135 metros de largo, con 650 metros cuadrados de superficie (http://www.amics21.com/canaymerich/eden/. Fecha ingreso. 13/09/10). Los domos fueron cubiertos con hexágonos con un promedio de nueve metros de largo cada uno, siendo el más grande de 11 metros, fabricados con ETFE (etileno, tetra flouro etileno copolimero) de tres capas, que es un material ultraliviano con peso del uno por ciento del cristal y una vida útil de más de 25 años. La idea de su creador, Tim Smit, fue de crear un inmenso jardín con todas las plantas del mundo entero. Así que unas de las cúpulas esta dedicada a las zonas tropicales, otra refleja el Mediterráneo, Sur de África y California con plantaciones de olivos y vinyas, otra área de 12 hectáreas abierta al clima, contiene plantas

locales, de Chile, Los Himalayas y Australia. Para ello se tuvieron que remover dos millones de toneladas de arcilla y se introdujeron 90 mil toneladas de tierra fértil.

Figura 2.8. Panorama general del Proyecto Edén. (Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Proyecto_Eden. Fecha ingreso: 13/09/10)

La razón por que las cúpulas se cubrieron con plástico, es que una estructura así no se puede construir en vidrio, ya que pesa demasiado, no es flexible y peligroso si cae encima de los visitantes. La solución fue el EFTE, fuerte, ligero, antiestático y, lo más importante, transparente a los rayos ultravioletas. Eso permitió la construcción de cúpulas geodésicas, con paneles del tamaño de un autobús. La resultante estructura es tan ligera que en el invernadero tropical pesa menos que el aire que contiene. Hasta el desafío de la falta de tierra en la cantera original se convirtió en otra ingeniosa invención. La vieja cantera estaba pelada de tierra fértil. El proyecto requería 90.000 toneladas de tierra, lo que obligo el desarrollo de una nueva manera de crear compostaje con residuos de arcilla. Pero lo más importante del Proyecto Edén es que trabaja dentro de la Agenda 21 de la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo. Como bien dice su declaración: "La misión del Proyecto Edén consiste en promover el entendimiento y la responsable gestión de la relación vital entre las plantas, la gente y los recursos, que nos lleve a todos hacia un futuro sostenible." Debido a su carácter singular, se han podido crear colaboraciones con el World Wildlife Fund, la Universidad de Reading, Cornwall College, los Jardines Botánicos Reales de Kew, el Instituto Internacional por el Medio Ambiente y Desarrollo.

2.5.4. La Estación Espacial Internacional y los Programas de la NASA.

La evolución de los invernaderos y los sistemas de cultivo sin tierra han permitido el desarrollo de plantas en condiciones insospechadas, generando la posibilidad de producir alimentos en ambientes distintos a la tierra, por lo tanto serán de gran importancia en la conquista espacial, así cuando los humanos viajen a La Luna o a Marte, probablemente llevarán plantas en sus viajes. Para ello investigadores financiados por la NASA están estudiando el funcionamiento de los invernaderos y desarrollando cultivos, simulando condiciones similares a las de otros planetas, en otras palabras, están experimentando y aprendiendo a cultivar plantas en espacios diferentes a los de la tierra. Con ello se pretende que en los futuros viajes espaciales las plantas no solo proveerán de alimento a los astronautas, y con ello ayudar a reducir el peso de las provisiones que necesitan enviarse fuera de la atmósfera terrestre, sino que también se emplearan para purificar el aire y hacerlo respirable, así como para potabilizar el agua, conviviendo con los humanos en un hábitat balanceado y autosuficiente. Este concepto de colonias autosuficientes en el espacio ha existido por varias décadas en las páginas de innumerables novelas de ciencia ficción. Los progresos logrados en La Estación Espacial Internacional (EEI) y en los programas de la NASA, sobre el cultivo de plantas en condiciones de poca gravedad, hace que esta visión actualmente se acerque más a la realidad (Arano, 1998). Los investigadores de NASA de los Centros Espaciales Kennedy (KSC) y Johnson (JSC) están investigando y estudiando las tecnologías que podrían emplearse en el cultivo de plantas en las naves espaciales creando "ecosistemas" en miniatura, con capacidad para sostener a los viajeros espaciales indefinidamente. Este tipo de soporte de vida sería completamente autosuficiente, creando un microcosmos ecológicamente confiable donde cada elemento sostiene y es sostenido por cada uno de los otros. En el programa del Sistema Ecológico Controlado de Soporte de la Vida del Centro Espacial Kennedy, desde mediados de la década de 1980 inicio actividades de investigación al respecto bajo la idea de utilizar las plantas para producir alimentos, producción de oxígeno, remoción de carbono y purificación del agua (Arano, 1998).

Aurelio Bastida Tapia

Figura 2.9. Lechuga creciendo en un domo a baja presión en el Centro Espacial Kennedy. (Fuente: http://ciencia.nasa.gov/science-at-nasa/2004/25 feb_greenhouses. Fecha de ingreso: 13/09/10)

Desarrollo y evolución de los invernaderos en el mundo

Figura 2.10. Diseño de robot invernadero que sería capaz de posibilitar el crecimiento de una planta de la Tierra en Marte. (Fuente: http://mundoastronomia.portalmundos.com/robots -invernaderos-en-marte/Diseño de un robot. Fecha de ingreso: 13/09/10.)

Por supuesto que aún no existen invernaderos en otros planetas del sistema solar, pero en viajes largos a Marte o a la Luna, los exploradores necesitarán cultivar plantas como alimento, para reciclarlas o para renovar el aire. Las plantas, sin embargo, no van a "comprender" este ambiente fuera de la Tierra por la falta de gravedad. Los prototipos de invernaderos selenitas y marcianos deben colocarse en lugares donde la presión atmosférica es, como máximo, menos del uno por ciento de lo normal en la Tierra. Estos son algunos de los muchos retos que la colonización espacial tiene que resolver.

2.6. La agricultura vertical y las granjas urbanas.

Tal vez antes que se construyan invernaderos en otros planetas, en la Tierra ocurra el desarrollo de la agricultura en edificios acristalados o granjas verticales, con sistemas de cultivos hidropónicos y aeropónicos, donde se produzcan alimentos en forma intensiva, empleando modernos sistemas de riego, que hagan un uso más eficiente del agua reciclándola e incluso purificando la aguas residuales de las ciudades, además de reducir drásticamente el uso de energía derivada de combustibles fósiles y la emisión de contaminantes. Sistemas en los que se espera que en 30 pisos de cultivo alzados sobre una hectárea se pueda producir tanto como en 500 hectáreas a cielo abierto. Ello podrían revolucionar nuestra alimentación y las de las generaciones futuras (Despommier, 2010).

Aurelio Bastida Tapia

Desarrollo y evolución de los invernaderos en el mundo

Fuente: ttp://erenovable.com/2007/04/04/granjasverticales (Fecha de ingreso: 10/03/2011)

http://elblogverde.com/granjas-verticalesrascacielos-verdes-para-solucionar-el-cambioclimatico/ (Fecha de ingreso: 10/03/2011

Figuras 2.11 y 2.12. Ilustraciones de una granja vertical.

Actualmente existen varias ideas sobre dichos proyectos, como el que se presenta en las imágenes anteriores y se explica a continuación (ttp://erenovable.com/2007/04/04/granjasverticales. Fecha de ingreso: 10/03/2011) 1. Paneles solares. La mayoría de las granjas verticales planteadas serían auto suficientes mediante su propio sistema energético. Los paneles solares rotatorios en dirección del sol (seguidores solares) instalados en la parte alta del edificio son una de las posibilidades. Además serviría para mantener el interior de la granja fresco. 2. Turbina de viento espiral. Una alternativa o un complemento es una espiral rotativa eólica. Estaría colocada también en la parte alta del edificio con el fin de generar energía eólica. 3. Paneles de cristal. Especiales para que el agua deslice lo mejor posible. De esta forma ensucia menos, permite mayor claridad y entrada de luz, y el agua que se recoge para su tratamiento es mayor que si se quedara adherida, ya que se evaporaría. 4. Sala de control. El edificio entero estaría controlado 24 horas por un equipo de especialistas. 5. La arquitectura. Con un diseño circular que permitiría aprovechar de forma más eficiente el espacio. Además permite una máxima iluminación natural en el centro.

6. Los cultivos. Los expertos estiman que un edificio de estas características podría proporcionar fruta, verdura, agua, pescado y carne para unas 50 mil personas. Toda una granja con cultivos y ganadería en un rascacielos. Si bien dichos proyectos enfrentan muchos obstáculos y todavía no son viables, apuntan a una solución futura para el problema de la alimentación humana en el futuro.

2.7. Bibliografía consultada y citada.

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