Módulo Antártico de Producción Hidropónica: Primeros resultados del cultivo en la Antártida Argentina

Abstract

Una forma de producir alimentos frescos de manera eficiente e intensiva en ambientes extremos es mediante técnicas hidropónicas. Asimismo, para obtener alimentos frescos en lugares con condiciones ambientales desfavorables los sistemas hidropónicos se complementan con tecnología de producción “Indoor”, que consiste en crear ambientes que proveen de manera artificial las condiciones necesarias para el crecimiento de las plantas, principalmente luz y temperatura apropiadas. La República Argentina sostiene su presencia en la Antártida desde el año 1904. Tal logro ha requerido de grandes esfuerzos logísticos, entre los cuales se destaca, por su complejidad, el abastecimiento de alimentos. La alternativa habitual para la provisión de alimentos a las Bases Antárticas Conjuntas (BAC) de Argentina es la utilización, por períodos largos de tiempo, de raciones deshidratadas, enlatadas en conserva o super congeladas. Esta alternativa impacta negativamente en la calidad nutricional y organoléptica de los alimentos y, en consecuencia, en la calidad de vida de las personas, en especial de aquellas con estadías prolongadas como las dotaciones permanentes (personal que reside un año o más en las Bases).El objetivo del presente proyecto denominado “Módulo Antártico de Producción Hidropónica” (MAPHI) fue el de diseñar e instalar un módulo de producción capaz de proveer verduras frescas para abastecer las bases antárticas argentinas, a fin de mejorar la alimentación del personal de dotación a través de la producción de alimentos frescos. El sistema MAPHI se basa en 4 pilares fundamentales: (i) un módulo productivo semiautomatizado, (ii) un programa de capacitación y apoyo remoto permanente para nuevas dotaciones, (iii) un panel de control remoto de datos críticos del sistema para asegurar seguimiento y construir una base de datos a través de tecnología Big Data e IoT (Internet of Things) necesaria para la generación continua de información orientada a la mejora del desarrollo y sus procesos, y (iv) una web informativa para comunicar estados y avances del proyecto, vínculo con la sociedad en temas relacionados a la producción de alimentos en el continente antártico. Para lograr el objetivo, se acondicionó un contenedor marítimo de 20 pies, y en su interior se instalaron dos sectores de producción con tres niveles cada uno. En cada nivel de producción se emplazaron 12 cajones de 10 litros con 4 perforaciones cada uno, que permiten el anclaje de 4 plantas por cajón, para obtener 240 plantas adultas por tanda. Cada sector de producción cuenta con un sistema de luces SAP (sodio de alta presión) que proveen la cantidad de luz necesaria en un ciclo de 8 horas de luz y 8 hs de oscuridad, encendiéndose intermitentemente en cada sector. Asimismo, el contenedor se calefacciona con un panel de bajo consumo de 620 W, que, sumado al calor que emiten las lámparas, le provee al lugar de producción una temperatura promedio de 26 °C. Las primeras plantas fueron sembradas el 17 de mayo de 2022 y se trasplantaron el 30 de junio al sistema de cajones hidropónicos. Las especies cultivadas en esta primera instancia fueron rúcula (Erucavesicariasp. Sativa) y lechuga (Lactuca sativa) variedad Grand Rapid. La primera cosecha se realizó el 16 de julio, obteniendo un total de 15,6 kg de lechuga (144 plantas) y 4,4 kg d rúcula (96 plantas), logrando todo el ciclo de cultivo en un lapso de 30 días. Consideramos que el presente trabajo es innovador ya que permite obtener cultivos frescos en un lugar extremo como es el continente Antártico, es factible de ser monitoreado a distancia mediante el uso de tecnología IoT y a su vez, y quizás lo más importante, contribuye a la soberanía alimentaria de la dotación invernante, al permitir mejorar la calidad de la alimentación de las personas que deben permanecer en las bases antárticas argentinas por largos períodos de tiempo.

One way to efficiently and intensively produce fresh food in extreme environments is through hydroponic techniques which have been widely used in the world, especially from the 1960s to the present. Likewise, to obtain fresh food in places with unfavorable environmental conditions, hydroponic systems are complemented by "Indoor" production technology, which consists of creating environments that artificially provide the necessary conditions for plant growth, mainly appropriate light and temperature. Argentine maintains its presence in Antarctica since 1904. This has required great logistical efforts, among which, due to its complexity, food supply stands out. This impacts negatively on nutritional and organoleptic quality of food and, consequently, on people's quality of life, especially those with prolonged stays such as permanent staff. The usual alternative for food provision in the Joint Antarctic Bases (BAC) of Argentina is the use, for long periods of time, of dehydrated, canned, preserved or super-frozen rations. The aim of this project called "Antarctic Hydroponic Production Module" was to install a production module capable of providing fresh vegetables to supply the Argentine Antarctic bases, in order to improve the nutrition of the staff.The system is based on 4 fundamental pillars: (i) a semi-automated production module, (ii) a training program and permanent remote support for new crews, (iii) a remote control panel for critical system data to ensure monitoring and build a database through Big Data and IoT (Internet of Things) technology necessary for the continuous generation of information aimed at improving development and its processes, and (iv) an informative website to communicate status and progress of the project, link with society on issues related to food production in the Antarctic continent.To achieve the objective, a 20-foot shipping container was conditioned, and two production sectors with three levels each were installed inside. At each production level, 12 10-liter boxes with 4 perforations each were placed, which allow the anchoring of 4 plants per box, to obtain 240 adult plants per batch. Each production sector has a SAP (high pressure sodium) lighting system that provides the necessary light in cycles of 8 hours of light and darkness, turning on intermittently in each sector. Likewise, the container is heated with a low-consumption 620 W panel, which, added to the heat emitted by the lamps, provides a main temperature of 26 °C. Plants were sown on May 17, 2022 and transplanted on June 30 to the hydroponic box system. The species cultivated were arugula (Erucavesicaria sp. Sativa) and lettuce (Lactuca sativa) variety Grand Rapid.Harvest was carried out on June 16, obtaining a total of 15.6 kg of lettuce (144 plants) and 4.4 kg of arugula (96 plants), achieving the entire crop cycle in a period of 30 days. We believe that this work is innovative since allows to obtain fresh crops in an extreme place such as the Antarctic continent, it is feasible to be remotely monitored through the use of IoT technology and the most importantly, contributes to sovereignty of the winter crew, by allowing to improve the quality of the diet of the people who must remain in the Argentine Antarctic bases for long periods of time.