Una Revisión: Tecnología y aplicación en las PFAL
DOI:
https://doi.org/10.18041/1794-4953/avances.2.8263Palabras clave:
Cultivos, Granjas Verticales, Luz Artificial (LED), PFAL, Smart FarmingResumen
En la actualidad, el crecimiento exponencial de la población humana genera un sinfín de inconvenientes, como lo es una mayor demanda de alimentos, energía, agua, entre otros. Diferentes soluciones se han propuesto con el fin de maximizar la producción de alimentos. La agricultura vertical ofrece una posible solución, en especial, aprovechando mejor el espacio de producción. De igual forma se han explorado técnicas para cultivos en ambientes urbanos controlando las variables agroclimáticas que afectan los procesos de crecimientos de las plantas. Por tanto, el objetivo de esta revisión es evidenciar los procesos tecnológicos que conlleva la realización de granjas verticales y los efectos en el crecimiento de diferentes plantas o cultivos.
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Referencias
Versión resumida de El estado de la seguridad alimentaria y la nutrición en el mundo 2021. FAO, FIDA, OMS, PMA y UNICEF, 2021. doi: 10.4060/cb5409es.
«En un mundo de siete mil millones, es fundamental luchar contra la pobreza y la desigualdad», UNDP. https://www1.undp.org/content/undp/es/home/presscenter/articles/2011/10/27/in-a-world-of-7-billion-fight-against-poverty-and-inequality-remains-critical.html (accedido oct. 14, 2021).
D. Despommier, «Farming up the city: the rise of urban vertical farms», Trends Biotechnol., vol. 31, n.o 7, pp. 388-389, jul. 2013, doi: 10.1016/j.tibtech.2013.03.008.
T. Kozai, Ed., Smart Plant Factory: The Next Generation Indoor Vertical Farms. Singapore: Springer Singapore, 2018. doi: 10.1007/978-981-13-1065-2.
M. Urrestarazu, S. Burés, y S. Kotiranta, «Artificial lighting in agriculture», mar. 2018.
Plant Factory. Elsevier, 2016. doi: 10.1016/C2014-0-01039-8.
E. Hayashi, «Selected PFALs in Japan», en Plant Factory, Elsevier, 2020, pp. 437-454. doi: 10.1016/B978-0-12-816691-8.00030-3.
R. Lomax, «PFAL - Plant Factory Artificial Light», 2017, doi: 10.13140/RG.2.2.16360.78087.
W. Liu, L. Zha, y. Zhang, «Growth and Nutrient Element Content of Hydroponic Lettuce are Modified by LED Continuous Lighting of Different Intensities and Spectral Qualities», Agronomy, vol. 10, n.o 11, p. 1678, oct. 2020, doi: 10.3390/agronomy10111678.
I. Haris, A. Fasching, L. Punzenberger, y R. Grosu, «CPS/IoT Ecosystem: Indoor Vertical Farming System», en 2019 IEEE 23rd International Symposium on Consumer Technologies (ISCT), Ancona, Italy, jun. 2019, pp. 47-52. doi: 10.1109/ISCE.2019.8900974.
M. I. H. bin Ismail y N. M. Thamrin, «IoT implementation for indoor vertical farming watering system», en 2017 International Conference on Electrical, Electronics and System Engineering (ICEESE), Kanazawa, nov. 2017, pp. 89-94. doi: 10.1109/ICEESE.2017.8298388.
V. S. Larner, K. A. Franklin, y G. C. Whitelam, «Photoreceptors and Light Signalling Pathways in Plants», en Endogenous Plant Rhythms, A. J. W. Hall y H. McWatterss, Eds. Oxford, UK: Blackwell Publishing Ltd, 2006, pp. 106-131. doi: 10.1002/9780470988527.ch5.
C. E. Wong, Z. W. N. Teo, L. Shen, y H. Yu, «Seeing the lights for leafy greens in indoor vertical farming», Trends Food Sci. Technol., vol. 106, pp. 48-63, dic. 2020, doi: 10.1016/j.tifs.2020.09.031.
T. Kozai, S. Sakaguchi, T. Akiyama, K. Yamada, y K. Ohshima, «Design and management of PFALs», en Plant Factory, Elsevier, 2020, pp. 357-375. doi: 10.1016/B978-0-12-816691-8.00025-X.
M. O. K. Azad et al., «The Evaluation of Growth Performance, Photosynthetic Capacity, and Primary and Secondary Metabolite Content of Leaf Lettuce Grown under Limited Irradiation of Blue and Red LED Light in an Urban Plant Factory», Agriculture, vol. 10, n.o 2, p. 28, ene. 2020, doi: 10.3390/agriculture10020028.
H. Dou, G. Niu, M. Gu, y J. Masabni, «Effects of Light Quality on Growth and Phytonutrient Accumulation of Herbs under Controlled Environments», Horticulturae, vol. 3, n.o 2, p. 36, jun. 2017, doi: 10.3390/horticulturae3020036.
P. H. Mashkov, H. I. Beloev, B. S. Gyoch, R. Y. Kandilarov, y T. G. Pencheva, «LED equipment for light influence on photosynthesis investigations», en 2017 XXVI International Scientific Conference Electronics (ET), Sozopol, sep. 2017, pp. 1-4. doi: 10.1109/ET.2017.8124352.
M. Rakhra y R. Singh, «Smart data in innovative farming», Mater. Today Proc., p. S2214785321003266, feb. 2021, doi: 10.1016/j.matpr.2021.01.237.
Y. Shao et al., «The effects of vertical farming on indoor carbon dioxide concentration and fresh air energy consumption in office buildings», Build. Environ., vol. 195, p. 107766, may 2021, doi: 10.1016/j.buildenv.2021.107766.
M. Balasubramaniyan y C. Navaneethan, «Applications of Internet of Things for smart farming – A survey», Mater. Today Proc., vol. 47, pp. 18-24, 2021, doi: 10.1016/j.matpr.2021.03.480.
A. Villa-Henriksen, G. T. C. Edwards, L. A. Pesonen, O. Green, y C. A. G. Sørensen, «Internet of Things in arable farming: Implementation, applications, challenges and potential», Biosyst. Eng., vol. 191, pp. 60-84, mar. 2020, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2019.12.013.
S. Goyal, R. Kumar, S. Tamta, y V. Vimal, «Smart Vertical Farming», ago. 14, 2020
S. Wolfert, L. Ge, C. Verdouw, y M.-J. Bogaardt, «Big Data in Smart Farming – A review», Agric. Syst., vol. 153, pp. 69-80, may 2017, doi: 10.1016/j.agsy.2017.01.023.
O. Visser, S. R. Sippel, y L. Thiemann, «Imprecision farming? Examining the (in)accuracy and risks of digital agriculture», J. Rural Stud., vol. 86, pp. 623-632, ago. 2021, doi: 10.1016/j.jrurstud.2021.07.024.
J. Lee y I.-T. Chuang, «Living Green Shell: Urban micro-vertical farm», en 2017 International Conference on Applied System Innovation (ICASI), Sapporo, Japan, may 2017, pp. 1087-1090. doi: 10.1109/ICASI.2017.7988181.
F. C. L. Belista, M. P. C. Go, L. L. Lucenara, C. J. G. Policarpio, X. J. M. Tan, y R. G. Baldovino, «A Smart Aeroponic Tailored for IoT Vertical Agriculture using Network Connected Modular Environmental Chambers», en 2018 IEEE 10th International Conference on Humanoid, Nanotechnology, Information Technology, Communication and Control, Environment and Management (HNICEM), Baguio City, Philippines, nov. 2018, pp. 1-4. doi: 10.1109/HNICEM.2018.8666382.
J. Bauer y N. Aschenbruck, «Design and implementation of an agricultural monitoring system for smart farming», en 2018 IoT Vertical and Topical Summit on Agriculture - Tuscany (IOT Tuscany), Tuscany, may 2018, pp. 1-6. doi: 10.1109/IOT-TUSCANY.2018.8373022.
M. Flores, E. Gonzalez, y V. Escalona, «Respuestas de las plantas frente al estímulo lumínico», Chile.
L. Liang, H. Tian, y P. Ning, «Artificial light LED planting system design», en 2017 14th China International Forum on Solid State Lighting: International Forum on Wide Bandgap Semiconductors China (SSLChina: IFWS), Beijing, nov. 2017, pp. 88-90. doi: 10.1109/IFWS.2017.8245981.
S. S. S. Yusof, N. M. Thamrin, Mohd. K. Nordin, A. S. Mohd. Yusoff, y N. J. Sidik, «Effect of artificial lighting on typhonium flagelliforme for indoor vertical farming», en 2016 IEEE International Conference on Automatic Control and Intelligent Systems (I2CACIS), Selangor, Malaysia, oct. 2016, pp. 7-10. doi: 10.1109/I2CACIS.2016.7885280.
X. Chen, Y. Li, L. Wang, y W. Guo, «Red and blue wavelengths affect the morphology, energy use efficiency and nutritional content of lettuce (Lactuca sativa L.)», Sci. Rep., vol. 11, n.o 1, p. 8374, dic. 2021, doi: 10.1038/s41598-021-87911-7.
Research Centre on Urban Environment for Agriculture and Biodiversity, Agricultural Sciences Department, Alma Mater Studiorum – University of Bologna, Bologna, Italy et al., «Sustainable use of resources in plant factories with artificial lighting (PFALs)», Eur. J. Hortic. Sci., vol. 85, n.o 5, pp. 297-309, oct. 2020, doi: 10.17660/eJHS.2020/85.5.1.
M. K. Shahwar, A. H. El-Ghorab, F. M. Anjum, M. S. Butt, S. Hussain, y M. Nadeem, «Characterization of Coriander ( Coriandrum sativum L.) Seeds and Leaves: Volatile and Non Volatile Extracts», Int. J. Food Prop., vol. 15, n.o 4, pp. 736-747, jul. 2012, doi: 10.1080/10942912.2010.500068.
A. Diederichsen, S. Banniza, C. Armstrong-Cho, y T. Sander, «Coriandrum sativum L. – Coriander», en Medicinal, Aromatic and Stimulant Plants, vol. 12, J. Novak y W.-D. Blüthner, Eds. Cham: Springer International Publishing, 2020, pp. 265-281. doi: 10.1007/978-3-030-38792-1_4.
L. Santiago Santos y A. Cedeño, «Efecto de la intensidad de la luz sobre la floración y crecimiento del culantro», 1995, p. 7, abr. 1995.
L. McAusland et al., «Growth Spectrum Complexity Dictates Aromatic Intensity in Coriander (Coriandrum sativum L.)», Front. Plant Sci., vol. 11, p. 462, may 2020, doi: 10.3389/fpls.2020.00462.
S.-G. Kong y K. Okajima, «Diverse photoreceptors and light responses in plants», J. Plant Res., vol. 129, n.o 2, pp. 111-114, mar. 2016, doi: 10.1007/s10265-016-0792-5.
M. T. Naznin, M. Lefsrud, V. Gravel, y X. Hao, «Different ratios of red and blue LED light effects on coriander productivity and antioxidant properties», Acta Hortic., n.o 1134, pp. 223-230, may 2016, doi: 10.17660/ActaHortic.2016.1134.30.
P. Melgarejo, «La iluminación en los invernaderos», Universidad Miguel Hernandez, Elche, España, 2005.
R. A. Yalçın y H. Ertürk, «Improving crop production in solar illuminated vertical farms using fluorescence coatings», Biosyst. Eng., vol. 193, pp. 25-36, may 2020, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2020.02.007.
S. Lin, «Fluorescent Lighting», en Computer Vision, K. Ikeuchi, Ed. Cham: Springer International Publishing, 2021, pp. 478-479. doi: 10.1007/978-3-030-63416-2_515.
F. Baumont De Oliveira y S. Ferson, «Methodology for a Risk Assessment Decision Support System in Vertical Farming», may 2019.
M. H. M. Saad, N. M. Hamdan, y M. R. Sarker, «State of the Art of Urban Smart Vertical Farming Automation System: Advanced Topologies, Issues and Recommendations», Electronics, vol. 10, n.o 12, p. 1422, jun. 2021, doi: 10.3390/electronics10121422.
T. Kozai y G. Niu, «Challenges for the Next-Generation PFAL», en Plant Factory, Elsevier, 2016, pp. 387-393. doi: 10.1016/B978-0-12-801775-3.00027-5.
F. Kalantari, O. M. Tahir, R. A. Joni, y E. Fatemi, «Opportunities and Challenges in Sustainability of Vertical Farming: A Review», J. Landsc. Ecol., vol. 11, n.o 1, pp. 35-60, ene. 2018, doi: 10.1515/jlecol-2017-0016.
T. Kozai y G. Niu, «Challenges for the next-generation PFALs», en Plant Factory, Elsevier, 2020, pp. 463-469. doi: 10.1016/B978-0-12-816691-8.00032-7.
A. Santini, E. Bartolini, M. Schneider, y V. Greco de Lemos, «The crop growth planning problem in vertical farming», Eur. J. Oper. Res., vol. 294, n.o 1, pp. 377-390, oct. 2021, doi: 10.1016/j.ejor.2021.01.034.
K. Al-Kodmany, «The Vertical Farm: A Review of Developments and Implications for the Vertical City», Buildings, vol. 8, n.o 2, p. 24, feb. 2018, doi: 10.3390/buildings8020024.
F. Kalantari, O. Mohd Tahir, A. Mahmoudi Lahijani, y S. Kalantari, «A Review of Vertical Farming Technology: A Guide for Implementation of Building Integrated Agriculture in Cities», Adv. Eng. Forum, vol. 24, pp. 76-91, oct. 2017, doi: 10.4028/www.scientific.net/AEF.24.76.
F. B. de Oliveira, H. Forbes, D. Schaefer, y J. M. Syed, «Lean Principles in Vertical Farming: A Case Study», Procedia CIRP, vol. 93, pp. 712-717, 2020, doi: 10.1016/j.procir.2020.03.017.
M. Bacco et al., «Smart farming: Opportunities, challenges and technology enablers», en 2018 IoT Vertical and Topical Summit on Agriculture - Tuscany (IOT Tuscany), Tuscany, may 2018, pp. 1-6. doi: 10.1109/IOT-TUSCANY.2018.8373043.
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