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Etiqueta: acuaponía

CIENCIA Y TECNOLOGÍA AL SERVICIO DE LA AGROINDUSTRIA SOSTENIBLE

Johann Osma | Profesor asociado de los departamentos de Ingeniería Eléctrica y Electrónica y de Ingeniería Biomédica |  Universidad de los Andes | [email protected]|

Mayo de 2023
Las universidades de la Andes y de Ibagué unieron fuerzas para desarrollar un laboratorio que permite experimentar, de manera controlada y a una escala productiva, sobre el cultivo de plantas y de peces a través de la acuaponía y realizar transferencia de conocimiento al sector agro.

En un planeta en el que es urgente garantizar la seguridad alimentaria para sostener la creciente población mundial, que se estima superará los 9.500 millones para 2050, según la ONU, la producción agrícola sostenible toma un papel protagónico para alcanzar el equilibrio entre la supervivencia humana y la ambiental.  

Esto, porque de acuerdo con el organismo multilateral, la agricultura es responsable del 70% del consumo mundial de agua y el sector de los alimentos representa alrededor del 30% del consumo total de energía del planeta y un 22% de las emisiones de Gases Efecto Invernadero (GEI). 

Una de las iniciativas más prometedoras frente al tema es la acuaponía, un sistema de cultivo sostenible que utiliza un 70% menos de agua que la agricultura convencional y no produce los mismos niveles de residuos y emisiones GEI. 

La acuaponía es precisamente la protagonista del proyecto de investigación en el que trabajan, de manera conjunta, las universidades de Los Andes y de Ibagué a través del laboratorio Acuaponía del Co – Laboratorio de Investigación en Bioeconomía Regional – Colibrí. 

En este lugar hay un espacio especializado, de más de 600 metros cuadrados, inaugurado en diciembre de 2022, que permite que los estudiantes, docentes y representantes de la comunidad tolimense y del país en general, experimenten de manera controlada, en una escala productiva, sobre el potencial de cultivo de diversas plantas y peces en el agua, con el fin de hacer más competitiva y rentable esta agroindustria y tecnificar un método ancestral.  

La génesis del Colibrí  

Los antecedentes del laboratorio de Acuaponía en la Universidad de Ibagué se encuentran en el campus de la Universidad de los Andes, y en iniciativas privadas de diversos países latinoamericanos. “Un precedente es el AgroLab, un laboratorio que cuenta con la participación de profesores y estudiantes de arquitectura, ingeniería y medicina, y que tiene distintos sistemas demostrativos de producción agrícola para identificar tecnologías, metodologías de cultivo, pero en una escala que no es productiva”, explica Johann Osma, profesor asociado de los departamentos de Ingeniería Eléctrica y Electrónica y de Ingeniería Biomédica de la Universidad de los Andes y líder del proyecto desde Bogotá.  

Y en este lugar es fácil entender el método que, de acuerdo con el profesor, ayuda a ahorrar 70% del agua del proceso de producción que se debe a que la acuaponía es la integración de la acuicultura (cultivo de peces) y la hidroponía (cultivar plantas sin suelo).  

Como explica el profesor Osma, este método permite que el agua del tanque de los peces circule a través de filtros hacia las camas de crecimiento de las plantas y regrese a los peces. A través de filtros mecánicos se remueven los desechos sólidos y, luego, con biofiltros de bacterias, se procesan las fecas.  

De esta manera, el amoniaco, tóxico para las plantas, se convierte en nitrato, que es abono para ellas. Al tiempo, las plantas purifican el agua al asimilar estos nutrientes para que vuelva al estanque. Así se da un proceso circular y sostenible.  

De acuerdo con el profesor, si se piensa en una producción agropecuaria con bajo consumo de agua, de energía, en cualquier condición climática y un producto de alta calidad, con sellos de garantía, que se pueda incluso exportar a cualquier mercado, se debe tener en cuenta esta tecnología.  

“La producción agropecuaria debe tener ciencia y tecnología de por medio para avanzar en el mejor uso de los recursos. Este laboratorio es un proyecto estratégico que les da a las universidades de Los Andes y de Ibagué ventajas en investigación y desarrollo sobre cómo hacer cultivos más sostenibles”, explica.  

Además, es el lugar propicio para desarrollar compuestos que favorezcan el crecimiento de las plantas, realizar estudios del agua en todas sus dimensiones, desarrollar biofiltros y sistemas mecánicos y de energía que hagan más eficiente la producción acuapónica.  

De hecho, en su fase inicial, comenta el profesor, se “innovó en el diseño, la estructura, la distribución del invernadero, los sellos para los biofiltros, se creó un simulador que permite establecer cultivos adecuados de acuerdo a la región en la que se encuentre y se desarrolló un juego para facilitar su apropiación por parte de las comunidades”. 

¿Cómo potenciar su uso?  

Y como Colombia transita un camino para producir mejores alimentos y fortalecer al sector agro como política de Gobierno, se necesita realizar una tarea de apropiación tecnológica con la industria. 

“Queremos que el productor agropecuario pueda hacer ajustes, cambios y pueda investigar lo que necesite sobre los cultivos acuapónicos. Pensando en esto, diseñamos un juego que no es competitivo, sino que ayuda a la gente a aprender individual y colectivamente de una forma muy sencilla”, comenta el docente. 

Este juego, que hace parte del proceso de innovación del laboratorio, se llama Acuaponics, y está diseñado para que, en un periodo muy corto de tiempo, 15 a 20 minutos, una persona inexperta aprenda los principios básicos de funcionamiento de la acuaponía. “Se está trabajando en versión de mesa y digital, y se ha probado con más de 500 personas para analizar la apropiación y romper las barreras frente al uso de esta tecnología”, señala.  

Tras poner en funcionamiento el laboratorio, el siguiente paso es abrirlo a proyectos de investigación con el fin de que la industria y la comunidad puedan sacarle provecho. En Los Andes, este proceso se lleva a cabo a través del Centro de Investigación y Desarrollo en Sistemas Agroalimentarios, desde el cual canalizan las interacciones y se amplía la visión para tener mayor participación de profesores, estudiantes y los sectores interesados en la acuaponía.  

“Este es un proyecto de largo aliento para que Los Andes tenga una posición importante dentro de la sociedad colombiana en la producción limpia, de calidad y sostenible. Los interesados en participar pueden acudir a nosotros para probar y aprender de modelos experimentales. No solamente ofrecemos un servicio técnico sino un programa de investigación industrial de alto desempeño para la agroindustria”, concluye el profesor Osma. 

Diferentes disciplinas en la Universidad de los Andes convergen en la acuaponía para reflexionar sobre la seguridad alimentaria.

ALIMENTOS CON-CIENCIA, UN PROYECTO CON MÚLTIPLES ARISTAS

 

Un sistema acuapónico articula este proyecto, que reúne profesionales de diferentes disciplinas para reflexionar sobre la producción de alimentos, la seguridad alimentaria y, al mismo tiempo, el trabajo en equipo.

Mayo de 2020
“¿Qué sabes tú?, ¿qué sé yo?, ¿cómo implementamos lo que sabemos a un trabajo, una oportunidad o un problema? Y, a partir de esos dos conocimientos, ¿cómo creamos uno nuevo? Eso es trans-disciplinariedad”, explica el profesor del Departamento de Diseño, Freddy Zapata sobre una de las principales cualidades de Alimentos Con-Ciencia, proyecto que lidera.

A través del diseño, se reúnen profesores, estudiantes y profesionales de múltiples disciplinas como medicina, ingeniería electrónica, ingeniería mecánica, ingeniería de sistemas y computación y zootecnia. Alimentos Con-ciencia fundamenta la investigación a partir de procesos metodológicos y de trabajo colaborativo entre diferentes disciplinas, para generar espacios de discusión y de creación. En este caso, en torno a la producción de alimentos y a la educación sobre seguridad alimentaria, mediante el estudio de un problema común: un sistema acuapónico.

 

 

Un tablero interactivo en cuatro niveles

“En lo que concierne al diseño y montaje del sistema acuapónico, junto con Freddy Zapata y Leonardo Parra-Agudelo —también profesor del Departamento de Diseño— pensamos en cómo motivar la interacción con el sistema y cómo analizar la interacción que éste tendrá con las personas a su alrededor”, señala el profesor del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación, Pablo Alejandro Figueroa.

Como resultado de esta reflexión y discusión con el equipo multidisciplinar de trabajo, parte del equipo se centró en el desarrollo de una estructura de experiencia de usuario aplicada a un tablero educativo interactivo.

Esta es una herramienta que permite visualizar en tiempo real toda la información del acuapónico —alojada en un servidor en la nube—, luego de haber sido captada por los sensores y las cámaras implementadas en el sistema. Estos datos son recolectados por un computador RaspBerry Pi que emplea algoritmos de inteligencia artificial, basados en técnicas de redes neuronales entrenadas para medir el crecimiento y desarrollo de las plantas y los peces. A mediano plazo, el objetivo del software es usar esta información para implementar un plan de pedagogía y de concientización alrededor del tema de la seguridad alimentaria.

“En los procesos de educación es clave establecer un sistema escalonado, en el cual la gente —dependiendo del nivel de interés o de sus necesidades— pueda acceder a unas cosas u otras”, señala Parra sobre el tablero, cuyo diseño está planteado en cuatro niveles:

El primero incluye una pequeña introducción a los acuapónicos y sus posibles beneficios. Le permite al usuario entender de manera muy general para qué sirven y cómo funcionan. El segundo presenta visualizaciones de datos sencillos sobre los peces y las plantas. En el tercero brinda datos más complejos que permiten observar el estado actual de los peces y de las plantas, en comparación con el crecimiento que han tenido. Y el cuarto ofrece una comparación entre el crecimiento de peces y plantas, en relación con el tiempo, para monitorear el funcionamiento del sistema y sacar conclusiones.

 

 

“Alimentos Con-ciencia no se trata solo de crecer y cosechar, sino de que encuentres información, mediante el uso de tecnologías, y entiendas cómo ésta genera diferentes interacciones con las personas”, resalta Zapata.

El montaje del sistema acuapónico, junto con el desarrollo del tablero interactivo, es apenas una de las fases necesarias para seguir adelante con Alimentos Con-ciencia. Una vez lista, el paso siguiente es desarrollar diferentes investigaciones que hagan uso del tablero y los demás componentes del sistema acuapónico.

“Por ejemplo, nos interesa tratar de ver porcentajes de crecimiento en tiempo; si podemos identificar por qué crecen, o no, las plantas; si ese crecimiento lo podemos correlacionar con la humedad o con la presión… Con más información, pueden hacerse análisis que crean otras oportunidades. Desarrollar el software no es la investigación. Ésta se dará cuando empecemos a ver qué pasa con el sistema acuapónico”, puntualiza Figueroa.

Pablo Figueroa

Ph.D. de la Universidad de Alberta.
[email protected]