Aeroponía – Todo lo que Necesitas Saber

¿Qué es la aeroponía?

Aeroponía es un método de cultivo que hace crecer las plantas sin necesidad de tierra. Forma parte de los métodos de cultivo “sin sustrato”, que también incluyen hidroponía y acuaponía.

Pero a diferencia de estos otros dos métodos, no utiliza ningún agregado ni sustrato. A veces, la planta puede mantenerse en su lugar con un sustrato muy ligero como el coco, con la raíz colgando sin soporte.

En su lugar, los nutrientes se entregan a la planta mediante gotas o una niebla pulverizada de agua aerosolizada que contiene los nutrientes disueltos.

Source: Modern Farmer

El objetivo principal de este método es ofrecer el mayor control posible sobre las condiciones de crecimiento de la planta, así como eliminar la mayor parte del medio que favorece las enfermedades (suelo y agua).

El tamaño del mercado de la aeroponía representa $2.7 mil millones en 2023 y se espera que crezca a $17.4 mil millones para 2033, con una CAGR del 20.5%.

La ciencia de la aeroponía

En la aeroponía, los nutrientes como fosfato, potasio y nitrógeno (“NPK”) así como los micronutrientes se disuelven en el agua, lo que permite una eficiencia casi del 100 % en el uso de fertilizantes. La diferencia con la hidroponía es que el agua no está siempre presente, sino que se pulveriza regularmente sobre las raíces.

La aeroponía puede dividirse en 2 diseños diferentes: sistemas de baja presión y sistemas de alta presión.

Sistemas de alta presión utilizan bombas potentes y boquillas altamente presurizadas para lanzar una niebla de alta presión directamente a las raíces. La presión puede alcanzar entre 60‑90 psi. La niebla está altamente oxigenada, lo que permite una absorción eficiente de los nutrientes.

Sistemas de baja presión emplean una niebla suave o gotas para regar las raíces de la planta. En este sistema, la niebla es una ligera pulverización de gotas, lo que permite una absorción lenta y regular de los nutrientes. Se prefiere a la alta presión para plantas sensibles cuyas raíces podrían dañarse con alta presión, o para un enfoque de baja tecnología. La baja presión a veces se llama “soakaponics” ya que las raíces se empapan con la niebla en lugar de ser impactadas por alta presión.

¿Qué se puede cultivar con aeroponía?

En teoría, casi cualquier planta puede cultivarse con aeroponía. Sin embargo, consideraciones de costo hacen que los cultivos cultivados en aeroponía sean mayormente los mismos que en hidroponía: cultivos de alto valor y alta calidad con demanda constante en todas las estaciones.

Así, los sistemas de aeroponía están especialmente adaptados para cultivar:

• Verduras de hoja (ensaladas, espinacas, etc.).
• Hierbas.
• Fresas.
• Tomates.
• Pimentón.
• Pepino.

Además de estos cultivos compatibles con hidroponía y aeroponía, la aeroponía puede cultivar cultivos de raíz que se pudren cuando están inmersos constantemente en agua. Por lo tanto, papas, zanahorias y otros tubérculos también pueden cultivarse.

Los cultivos donde la composición química es importante y, por tanto, requieren condiciones de crecimiento estables y predecibles, como el cannabis, también se benefician de los métodos aeropónicos.

Ventajas de la aeroponía

Algunas de las ventajas de la aeroponía son similares a las de otros métodos sin sustrato, que discutimos con más detalle en nuestros artículos “Hidroponía – Todo lo que Necesitas Saber” y “Acuaponía – Todo lo que Necesitas Saber”:

• Reducción del consumo de agua, entre el 80‑95 % respecto a la agricultura convencional.
• Casi el 100 % de uso de los fertilizantes, sin contaminación.
• No se necesita herbicida.
• Control sobre las condiciones de crecimiento.
• Uso maximizado del espacio, especialmente si se combina con agricultura vertical.

Además de estas, la aeroponía tiene algunas ventajas únicas.

Control de plagas y enfermedades

Al prescindir del sustrato, obviamente se elimina el riesgo de enfermedades transmitidas por el suelo. Sin embargo, la hidroponía sigue siendo vulnerable a enfermedades transmitidas por el agua, ya que las raíces están constantemente sumergidas en el mismo lote de agua.

Al haber mucho menos agua en el sistema, resulta más fácil monitorear el agua en busca de patógenos. También facilita la limpieza, filtrado o esterilización del agua si se detecta contaminación.

Como resultado, la aeroponía es un método agrícola que requiere mucho menos uso de pesticidas, incluso menos que la hidroponía.

Tener agua muy limpia y sin suelo también convierte a la aeroponía en uno de los métodos de cultivo más seguros para los consumidores, con poca posibilidad de contaminación por bacterias nocivas.

Crecimiento más rápido

Gracias al nivel extremo de oxigenación de las raíces, las plantas en condiciones aeropónicas pueden crecer entre 2‑3 veces más rápido que en hidroponía, que a su vez suele ser más rápido que en macetas en invernaderos o campos abiertos.

Esto puede hacer que la misma superficie de cultivo sea ultra‑productiva para cultivos de cosecha rápida como las verduras de hoja.

Cultivos de raíz

Como se mencionó antes, la aeroponía es el único método sin sustrato y de agricultura vertical compatible con el cultivo de raíces como papas, zanahorias, chirivías, etc.

Source: Cipotato 

Además, al estar las raíces colgando directamente para ser rociadas, es posible acceder a ellas directamente. Esto representa una ventaja sólida para cultivar cultivos de raíz en agricultura vertical, ya que la cosecha se vuelve mucho más práctica y sin suelo que limpiar de los tubérculos cosechados.

Desventajas de la aeroponía

Costos

Como ocurre con todos los métodos de cultivo sin sustrato, el costo es un problema, especialmente los costos iniciales. La aeroponía requiere instalaciones dedicadas, equipos, sensores, filtros, etc. Además de los sistemas hidroponicos, también necesita boquillas (de grado comercial para sistemas de alta presión) y bombas potentes, así como tanques de presión.

Monitoreo de pH y nutrientes

Esto no es exclusivo de la aeroponía, pero aquí es aún más sensible. Esto se debe a que el volumen de agua se reduce drásticamente, lo que hace que la concentración de nutrientes sea mucho mayor.

Esto también significa que los nutrientes no deben estar demasiado concentrados. Al no haber suelo o agua que actúe como amortiguador, la cantidad de nutrientes entregada a las plantas debe calcularse con precisión.

Esto lo vuelve mucho más complejo y demandante en conocimientos que otros métodos de cultivo, donde un pequeño exceso de nutrientes no tendría consecuencias.

Así, los sistemas aeropónicos están constantemente caminando en una delgada línea entre una concentración de nutrientes demasiado alta (causando estrés iónico y de pH a la planta) y una demasiado baja (provocando un crecimiento subóptimo).

Resiliencia

Los sistemas hidroponicos son, por naturaleza, más artificiales que los cultivos en campo abierto. Esto significa que dependen de que todo funcione sin problemas:

• Cadenas de suministro de piezas y componentes.
• Suministro eléctrico.
• Sistemas electrónicos conectados para operaciones altamente automatizadas y avanzadas.
• Mano de obra calificada capaz de realizar eficientemente el monitoreo y mantenimiento requeridos.

Si bien existen formas de mitigar estos riesgos, por ejemplo con redundancia de sistemas o mayor inventario (lo que aumenta los costos de instalación), o con suministro local de energía mediante generación renovable, la aeroponía nunca será tan resiliente como un cultivo regado por lluvia en campo abierto.

Todo lo anterior también podría decirse de la hidroponía. Pero es aún más crítico para la aeroponía, ya que las raíces necesitan una niebla constante para mantenerse hidratadas y no dañarse.

Por lo tanto, incluso unas pocas horas de interrupción por una bomba o suministro eléctrico defectuoso pueden descarrilar toda una cosecha aeropónica. Por esta razón, algunos sistemas aeropónicos cuentan con un respaldo hidroponico para inundar los cultivos en caso de una falla temporal de la aeroponía. Por supuesto, dichos respaldos solo aumentan los costos y la complejidad.

Complejidad

La complejidad es otro problema de la aeroponía. No solo el sistema necesita ser monitoreado por enfermedades y balance de nutrientes, sino que también contiene muchas más piezas que un sistema hidroponico. Cada raíz es rociada individualmente por una o varias boquillas que emiten la niebla. Estas boquillas pueden obstruirse o fallar. Cada una tiene su propio sistema de tuberías.

Cuantas más piezas, mayor la probabilidad de que algo salga mal, lo que convierte a la aeroponía en un sistema mucho más intensivo en mantenimiento y monitoreo y más complejo de instalar inicialmente.

Innovación en aeroponía

Iluminación LED

Las luces LED son una intervención tecnológica crucial en la aeroponía. Estas luces consumen mucho menos energía, emiten menos calor y duran más que otras fuentes de luz.

Además, no todo el espectro visible es útil para las plantas en la fotosíntesis, por lo que los LEDs dedicados sin luz verde pueden reducir aún más la electricidad consumida por la iluminación artificial.

Source: Agritecture

IoT y automatización basada en sensores

La disminución de costos de sensores y electrónica ha hecho posible el monitoreo continuo de temperatura, humedad, luz, niveles de pH y volumen de nutrientes.

Esta agricultura basada en sensores ayuda a rastrear y ajustar en tiempo real para que las condiciones permanezcan óptimas en todo momento. Considerando el nivel especialmente alto de monitoreo requerido por la aeroponía, los sensores baratos y potentes son aún más importantes para este método que para cualquier otro.

Tecnologías basadas en IA

Como se mencionó, la aeroponía requiere un monitoreo intenso del sistema de agua, enfermedades, niveles de nutrientes, etc.

La IA puede ayudar a optimizar las condiciones ambientales, incluyendo luz, humedad y niveles de nutrientes. La IA también ayuda a optimizar la inversión y reducir costos creando planes de crecimiento personalizados para cada tipo de planta.

También puede usar visión artificial o pruebas bioquímicas para advertir sobre patógenos antes de que lo haga un humano o para detectar si una planta no está recibiendo la cantidad adecuada de nutrientes.

Por último, con el auge de los robots agrícolas autónomos, podemos imaginar un sistema aeropónico donde la siembra, poda, cosecha y reemplazo de plantas sea totalmente automático.

Nebulizadores ultrasónicos

La aeroponía “tradicional” usa boquillas de baja o alta presión para crear una niebla con partículas más o menos grandes de agua aerosolizada.

Una alternativa es usar ultrasonido para crear gotas de agua ultra‑pequeñas, similares a la niebla. Las partículas pueden ser tan pequeñas como 10 micrones. Por esta razón, a veces se le llama “fogponics”.

Source: Trees.com

Un tipo de cultivo que se beneficia del uso de niebla son los plántulas y clones, que aún no tienen un sistema radicular desarrollado. Con la aeroponía, estas plantas podrían recibir muy poca agua y secarse o recibir demasiada y obstruir y ahogarse/pudrirse.

La fogponia ofrece una presión mucho menor, lo que es ideal para plantas frágiles. La niebla también puede distribuirse en un área mucho mayor, reduciendo la complejidad y el problema de tener demasiadas boquillas y sustituyéndolas por solo unos pocos nebulizadores.

También entrega menos nutrientes, lo cual es una ventaja para clones o plántulas, pero podría convertirse en un problema para plantas maduras y más grandes.

Sin embargo, el sistema tiene algunas limitaciones:

• Generación de calor: el atomizador puede sobrecalentarse y secar la niebla.
• Acumulación de sales: incluso más que con la aeroponía, un depósito de sales de los nutrientes puede acumularse y obstruir los atomizadores y tuberías. Puede ser necesario limpiarlos regularmente cepillando o disolviendo la sal en vinagre/ácido.

Source: Luttusgrow

Aeroponía basada en el espacio

Con una nueva carrera espacial en marcha y planes para instalar bases permanentes en la Luna y Marte por EE. UU., Rusia y China, la cuestión de cómo alimentar a decenas o incluso cientos de astronautas se vuelve más apremiante.

Cuantas más personas haya, menos sentido tendrá importar toda la comida desde la Tierra desde el punto de vista económico. Sin embargo, estos hábitats artificiales serán pequeños, y cada kilo/metrado cúbico de hábitat y eventual invernadero costará mucho construir y transportar al sitio.

Por lo tanto, producir alimentos localmente tiene sentido para reducir los costos de transporte, y producirá oxígeno y reciclará el aire como beneficio adicional, pero solo si es muy eficiente. Los costos y la escasez de espacio y agua hacen que los sistemas aeropónicos sean una muy buena opción para la producción de alimentos en el espacio, con el menor riesgo de enfermedades de plantas como otro argumento a su favor.

La posibilidad de cultivar cultivos de raíz muy densos en energía, como las papas, que también son fáciles de comer sin una cocción compleja (a diferencia de los cereales), también favorece a la aeroponía sobre otras soluciones.

Además, una niebla de agua probablemente será mucho más práctica que el agua líquida sin gravedad.

Y esto no es solo un concepto, el prototipo ya se probó en la EEI bajo el programa de demostración tecnológica eXposed Root On‑Orbit Test System (XROOTS).

Source: NASA

Construcción de una instalación aeropónica

En general, la hidroponía es más simple, más barata de construir y más fácil de mantener que la aeroponía.

Así que al planear construir una instalación aeropónica, una buena pregunta para responder es ¿por qué elegir la aeroponía sobre la hidroponía?

Sin embargo, existen muchos casos de uso donde tiene sentido preferir la aeroponía:

• Cultivar plántulas o clones.
• Cultivar cultivos de raíz en una configuración de agricultura vertical.
• Cultivar especies vegetales muy sensibles a enfermedades transmitidas por el agua.
• Limitaciones extremas de suministro de agua (ubicaciones desérticas), enfocándose en usar aún menos agua que la hidroponía.
• Un crecimiento más rápido agrega valor:
  • La disponibilidad de espacio es crítica, como en la agricultura urbana y la cultivación ultra‑local.
  • La demanda fluctúa rápidamente o es difícil de predecir, por lo que una rotación más rápida permite una respuesta ágil al aumento o disminución de la demanda.

En la mayoría de los casos, las operaciones comerciales usarán aeroponía, ya que es más complejo de instalar y operar que la hidroponía más sencilla.

Sin embargo, es posible usar sistemas caseros a menor escala, ya que proporcionarán una rotación rápida para un bajo volumen, permitiendo, por ejemplo, tener un pequeño sistema en una casa o apartamento donde el agua corriente y los tanques de hidroponía serían inconvenientes.

Conclusión

La aeroponía es una mejora poderosa sobre la hidroponía para ciertas condiciones, ofreciendo un rendimiento superior en velocidad de crecimiento, consumo de agua, riesgos de enfermedad y uso del espacio.
Sin embargo, es un sistema aún más complejo, costoso y difícil de mantener.

La abundancia de boquillas, o la acumulación de sales en el caso de la fogponía, requerirá atención constante para mantener el sistema afinado óptimamente. Y cualquier falla provocará rápidamente que la planta se marchite y muera.

Por lo tanto, la aeroponía probablemente sea un sistema adecuado para un proyecto de hobby pequeño, donde el espacio es la mayor limitación y se busca una rotación rápida, o para un equipo comercial de alta tecnología y gran experiencia listo para optimizar sus operaciones de agricultura interior.

Y podría ser que la aeroponía sea el futuro de la agricultura interior, gracias a una gama más amplia de cultivos que incluye cultivos de raíz, menor consumo de agua, menores pérdidas por enfermedades y una rotación de cultivos aún más rápida. Algo que incluso podría ser cierto cuando la humanidad se expanda al espacio exterior.