NGS, Un nuevo sistema de cultivo hidropónico - Ani Lauren

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NGS®: Un nuevo sistema de cultivo hidropónico
J. M. Durán, N. Retamal y R. Moratiel
Departamento de Producción Vegetal: Fitotecnia
Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos
Universidad Politécnica de Madrid
BREVE RESEÑA HISTÓRICA
En los últimos años se esta experimentando una sustitución gradual de los sistemas
tradicionales de cultivo por sistemas hidropónicos, ya sean puros o con sustrato. Las principales
razones de crecimiento de estos sistemas son la salinización, enfermedades, agotamiento de
los suelos, aumentos de producción, calidad y precocidad de las cosechas, mejora de la
eficiencia energética referida a peso de cosecha. A todas estas ventajas se debe incorporar
el ahorro de agua; sobre todo en los sistemas hidropónicos cerrados. La Tabla 1 muestra la
eficiencia del uso de agua en agricultura y ganadería y la situación de la hidroponía.
NGS® representa una nueva forma de cultivo hidropónico cerrado, desarrollado
completamente en España (Almería), por NEW GROWING SYSTEM, S.L. Desde su aparición
en 1991 (Patente: 2.221.636/7), se ha extendido por más de veinte países, dentro de los
cuales destacan: Brasil, Chile, Ecuador, Francia, Grecia, Italia, Reino Unido y México.
Fiel a su lema de “Innovación Permanente”, NGS® está incorporando constantemente al
sistema nuevas tecnologías, lo que ha permitido adaptarlo a las necesidades del mercado,
a las exigencias de los productores, a nuevos cultivos hidropónicos y finalmente, a los nuevos
sistemas de producción integrada. La Tabla 2, resume los acontecimientos más significativos
que se han producido en torno al sistema NGS®.
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
El sistema NGS® es una modalidad de cultivo hidropónico caracterizado por la ausencia
de sustrato; es decir, se trata de un cultivo hidropónico puro, en el que las raíces se desarrollan
en una disolución nutritiva recirculante (DNR) que discurre por un circuito cerrado, lo que
permite un ahorro muy significativo de agua y fertilizantes y da a este sistema un carácter
ecológico y de respeto al medio ambiente.
La DNR discurre por el interior de un conjunto de láminas de polietileno (PE) superpuestas
en forma de “V” (Fig. 1A). La disposición de las láminas se hace de tal forma que, la disolución
nutritiva, después de recorrer un tramo más o menos largo según los diferentes modelos,
pasa o cae a la lámina siguiente por medio de unos agujeros o taladros, troquelados en la
parte inferior o en las caras laterales de dichas láminas.
Desde el momento en que es liberada por el sistema de goteo (Fig. 1B), hasta que alcanza
la última lámina (colectora), la disolución nutritiva recorre un largo camino; es a lo largo de este
camino, cuando la DNR pone a disposición de las raíces agua, nutrientes y oxígeno. Al mismo
tiempo, la DNR retira de la capa límite que rodea las raíces (rizosfera) los iones no asimilados
o los compuestos excretados por las raíces y contribuye a renovar los gases que participan en
la respiración radical (O2 y CO2). En el caso de que se emplee una DNR calentada (invierno)
o refrigerada (verano), la DNR facilita el intercambio de calor con el sistema.
Las raíces, una vez han superado el cepellón en el que se encuentran cuando se realiza
el trasplante, alcanzan la primera capa; guiadas por el movimiento del agua a favor de la
pendiente, son conducidas hacia un agujero que les permite descender a la capa inferior. Este
proceso se repite tantas veces como capas interiores tiene la bolsa; de este modo, el sistema
se adapta fácilmente a diferentes cultivos (Fig. 2A).
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La DNR es recogida al final de cada línea de cultivo mediante un embudo conectado a
un colector que conduce, por gravedad, los drenajes hacia un depósito de recogida ubicado
en el cabezal de riego. En este depósito es donde se repone el agua y los nutrientes consumidos
por la planta. El sistema NGS® es un sistema de cultivo que aprovecha al cien por cien los
drenajes producidos (Fig. 1D).
PRINCIPALES VENTAJAS DEL SISTEMA NGS®
El sistema NGS® ofrece una gran cantidad de ventajas que se resumen en: Precocidad,
calidad, rendimiento y respeto al medio ambiente. De forma más detallada, estas ventajas son:
1. Es un sistema hidropónico puro que no precisa de ningún sustrato; además, es
económico, fácil de instalar y se adapta a cualquier tipo de explotación.
2. Permite obtener altas producciones de excelente calidad y mayor precocidad. Las
plantas trabajan de forma eficiente desde el mismo día de su instalación en el sistema.
3. Ha sido desarrollado para trabajar en circuito cerrado ahorrando agua y nutrientes,
permitiendo reutilizar el cien por cien de los drenajes; además, el movimiento continuo
de la disolución nutritiva reduce el riesgo de salinidad que aparecen cuando se utilizan
aguas de mala calidad.
4. Mantiene el sistema radicular perfectamente aireado y admite la incorporación de
cualquier sistema de desinfección de DNR: Biocidas, H2O2, hidrólisis salina, vapor de
agua, radiación ultra-violeta (UV-C) u ozono (O3).
5. El sistema resulta atractivo por varias razones: a, Permite la inspección rápida de la
raíz; b, conduce a un proceso de producción limpio; c, permite realizar el cambio de
cultivo con gran rapidez e higiene y d, se adapta a cualquier tipo de explotación o
cultivo hortícola u ornamental.
ELEMENTOS DEL SISTEMA
De forma similar a otros sistemas hidropónicos que trabajan en circuito cerrado, el sistema
NGS® requiere de una instalación auxiliar que, normalmente, está formada por un cabezal de
riego, la red de tuberías que conduce la disolución nutritiva, desde el cabezal de riego hasta las
plantas y una red de tuberías de drenaje, que conducen la solución nutritiva hacia el depósito
de almacenamiento. Una instalación típica NGS® se compone de los siguientes elementos:
El cabezal de riego -que puede ser común a otros sistemas- normalmente está formado por:
El depósito de recogida de drenajes, situado junto al grupo de impulsión. Se localiza en
la parte más baja de la explotación y su función es recibir por gravedad los retornos de la
DNR. A él van a parar las tuberías de alimentación (agua y fertilizantes) y de retorno (drenajes).
Un grupo de impulsión provisto de una unidad de filtrado.
Una caldera de calefacción opcional. En lugares donde las diferencias de temperatura
entre el día y la noche son grandes, se puede instalar una unidad de calefacción para la DNR;
esta unidad permite mantener el cultivo dentro de unos intervalos óptimos de temperatura.
Uno o más tanques para fertilizantes, equipados con sus respectivos agitadores de aire
(soplantes), lo que permite mantener disueltos los fertilizantes y homogeneizar la solución
nutritiva recirculante antes de enviarla al cultivo.
Un grupo electrógeno, preferiblemente con arranque automático, para los momentos en
los que puede faltar el suministro eléctrico. La potencia del grupo electrógeno debe ser
calculada en función de la demanda eléctrica necesaria para atender las necesidades mínimas
del sistema en caso de que falle la corriente eléctrica.
Y, de forma opcional, un ordenador para fertirrigación, basado en el control del pH y la
conductividad eléctrica (CE25) de la SNR.
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Red de riego. Tiene como misión conducir la DNR desde el cabezal de riego hasta cada
una de las plantas que constituyen el cultivo.
Tuberías de distribución. Constituyen el entramado de tuberías que circulan enterradas,
normalmente de PE negro, desde el depósito de recepción hasta el punto en el que un gotero,
una cinta de riego o un “microtubo”, permiten descargar la DNR y la ponen a disposición de
las raíces.
Red de drenaje. El agua y los nutrientes que las plantas no consumen discurren por la
última lámina del sistema NGS®, hacia los puntos de evacuación (embudos) que están
conectados a la tubería de drenaje. La tubería de drenaje lleva la DNR sobrante al depósito
de recepción; desde donde es nuevamente impulsada por el equipo de bombeo y recirculada.
Las tuberías de drenaje suelen ser de policloruro de vinilo (PVC) de baja presión, ya que el
aguadiscurre por ellas sin presión.
EL SOPORTE PARA EL SISTEMA NGS®
La bolsa de cultivo NGS® puede ser instalada de diferentes formas: 1, Mediante el empleo
de postes, alambre acerado y tensores ó 2, celosías de sección triangular, similares a las que
se utilizan para la construcción de forjados. Esta estructura de alambre ó celosía (Fig. 1C)
puede adoptar la modalidad de pirámide truncada ó plano alto; en el primer caso se utiliza
una estructura metálica sencilla en forma de pirámide y en el segundo caso el cultivo se
mantiene en un plano elevado, fijo o móvil, a cierta altura. Con esta nueva técnica se ha
puesto en marcha experiencias de cultivo de fresa en Huelva, obteniéndose densidades
superiores a 250,000 plantas·ha-1, frente a la densidad tradicional, que permite alcanzar
alrededor de 80,000 plantas·ha-1. El cultivo tuvo un desarrollo vegetativo bueno, una alta
precocidad, una producción media superior a 350 g·planta-1 y una calidad y homogeneidad
de la fruta muy buena.
MANEJO DEL SISTEMA
La composición química de la disolución nutritiva recirculante (DNR), la desinfección de
la misma y el empleo de riegos intermitentes, son tres aspectos básicos que deben ser
cuidadosamente manejados cuando se trabaja con el sistema NGS®.
Preparación de la SNR
Para cada cultivo, variedad y estado fenológico, la solución nutritiva debe aportar a la
planta todos los macronutrientes (NO3-, H2PO4-, K+, Ca2+, SO42- y Mg2+) y micronutrientes
(Fe, Mn, B, Zn, Cu, Mo) necesarios para su desarrollo. Es importante no olvidar que las
condiciones ambientales tienen una influencia decisiva en la asimilación de nutrientes y la
capacidad productiva del cultivo; por ello, una solución nutritiva bien formulada, bajo
condiciones ambientales desfavorables, no conseguirá los resultados esperados.
Es necesario conocer la calidad del agua disponible para formular correctamente la SNR.
El análisis del agua nos permitirá conocer, entre otros, los siguientes aspectos:
• Concentración y calidad de las sales disueltas.
• Nutrientes presentes en el agua.
• Problemas de fitotoxicidad.
• Concentración de sodio.
• pH y conductividad eléctrica (CE25)
Conociendo estos aspectos y aplicando los criterios que permiten caracterizar la calidad
del agua de riego, podemos calcular el aporte de fertilizantes que debemos realizar para
elaborar la disolución nutritiva requerida para cada cultivo.
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El pH se controla mediante un pH-metro, tratando de mantener un valor comprendido
entre 5.5 y 6.5. Este intervalo permite la correcta asimilación de los nutrientes presentes en
la DNR; valores inferiores pueden causar daños en el sistema radicular y valores más altos
disminuyen la asimilación de fósforo y algunos micronutrientes.
La conductividad eléctrica (CE25) de la DNR depende de la calidad del agua disponible, del
cultivo y de las condiciones ambientales. En general suele oscilar entre 1.0 y 3.0 mS·cm-1. No
debemos olvidar que valores elevados de CE25 someten a la planta a una mayor presión
osmótica, lo que normalmente acarrea una disminución del rendimiento. En condiciones de
baja iluminación, la CE25 puede aumentar y viceversa. Por lo tanto, siempre que sea posible,
a medida que aumenta la iluminación, la CE25 debería disminuir; de esta forma, se facilita
la asimilación de nutrientes.
Desinfección de la DNR
El sistema NGS® admite cualquier tipo de desinfección. Seguidamente presentamos
algunos de los más interesantes:
Tratamiento térmico. Consiste en hacer pasar la DNR por dos intercambiadores de calor
acoplados en serie, mantenidos de tal forma que, a la salida del segundo intercambiador se
alcance la temperatura eficaz de desinfección. En la práctica, para garantizar la eliminación
de patógenos, se recomienda llegar a 95 ºC, durante 30 s. La DNR, una vez desinfectada,
se dirige al primer intercambiador, donde toma contacto con el agua que entra en el proceso
y se enfría; de esta forma se consigue un ahorro energético en el intercambiador de
precalentamiento.
Radiación ultravioleta. La radiación ultravioleta (UV) es una radiación electromagnética
cuya longitud de onda se halla comprendida entre 100 y 400 nm, siendo la longitud de onda
más eficaz -como germicida- la de 254 nm. Su acción desinfectante se debe a las alteraciones
que produce en el ADN de los microorganismos, pudiendo llegar a producir su muerte. La
instalación consta de una cámara de PVC o de acero inoxidable que alberga las lámparas de
luz ultravioleta (de mercurio a alta o baja presión), la DNR atraviesa la cámara, siendo sometida
a la acción de la radiación germicida. Es importante disponer de un buen sistema de prefiltración
que evite que las impurezas queden depositadas sobre la superficie radiante de la lámpara,
disminuyendo así la eficacia del proceso.
Filtración lenta en lecho de arena. En un sistema basado en métodos físicos y biológicos,
gracias a la acción separador a de la arena y la actividad de los microorganismos presentes
en la parte superior del filtro.
Ozono. El poder desinfectante del ozono se debe a su gran capacidad como oxidante.
Se trata de un gas de acción rápida que no deja residuos. Es eficaz frente bacterias, virus,
parásitos y esporas, actuando como donador de electrones a otras sustancias, mientras se
reduce a oxígeno. Durante el tratamiento es muy importante mantener un pH ácido en la
solución a tratar ya que la acidez del medio va a determinar la estabilidad del agente
desinfectante en el agua.
Agua oxigenada o peróxido de hidrógeno (H2O2). Es un agente oxidante con gran poder
germicida. Es menos oxidante que el ozono, por lo que se necesita emplear una dosis o un
tiempo de tratamiento mayor. Puede ir acompañada de perácidos, plata (Ag+) coloidal y un
inhibidor de la catalasa, la enzima que descompone el agua oxigenada.
Productos fitosanitarios. Mediante aplicación de funguicidas o agentes desinfectantes
(biocidas) autorizados para hidroponía, respetando en todo momento las dosis de aplicación,
los plazos de seguridad y el límite máximo de residuos permitidos.
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Riegos intermitentes
Aplicar riegos intermitentes, con cortes más o menos prolongados según la época del
año y la hora del día, contribuye a mejorar la producción y la calidad de la cosecha. El riego
intermitente, debido a la mejor oxigenación que ofrece a las raíces, no sólo permite un
considerable ahorro de energía eléctrica, agua y fertilizantes, sino que contribuye a mejorar
la absorción de nutrientes durante el período de circulación.
Dependiendo del cultivo, los sistemas de riego utilizados en NGS® son:
• Goteros que atienden de forma independiente a cada planta mediante un “macarrón”
y una “lanceta”.
• Cinta de riego incorporada a la bolsa de cultivo NGS®.
• “Microtubo” dispuesto en la parte más alta de la bolsa liberando libremente la SNR que
circula por gravedad hasta el final de la misma.
Referencias
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Canovas, F.; Boukalfa, A.; Magán, J.J. (1999). Cultivos sin suelo: Técnicas de Producción de
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Cooper, A. 1996. The ABC of NFT Nutrient Film Technique. Casper Publications Narrabeen
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Urrestarazu, M. 2004. Tratado de cultivo sin suelo. Mundi Prensa, Madrid, 914 p. ISBN: 84-
8476-139-8.
Tabla 1. Eficiencia absoluta y relativa del uso del aguaen Agricultura y Ganadería.
1 Eficiencia absoluta: m3 de agua necesaria para elaborar una determinada cantidad del producto que se
indica, equivalente a 100 dólares australianos. Según Porter (Practical Hydroponics Greenhouses, 2004:
78, 32-35).
2 Eficiencia relativa del uso del agua respecto a los cultivos hidropónicos.
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Tabla 2. Resumen de los acontecimientos más significativos que se han producido desde el
nacimiento del sistema NGS®.
Figura 1. A, Doblado preliminar de la bolsa NGS®; B, sistema de cultivo NGS® con el emisor, la planta, la
primera y segunda capa de PE y la lámina colectora; C, estructura utilizada para el soporte del sistema NGS®
y D, esquema del sistema de cultivo NGS®.
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Figura 2. A, Detalle del desarrollo radicular del cultivo en el sistema NGS®; B, línea de cultivo NGS® dedicada
a la producción de tomate Cherry en Almería.