El laboratori d’agricultura urbana integrat en l’edifici ICTA-UAB
En aquest article tècnic es parla sobre la viabilitat del conreu d’aliments en àrees urbanes aprofitant els recursos locals com l’aigua de pluja o la llum natural
Dossier Tècnic 125 “Sistemes d’integració de vegetació en edificis: experiències a Catalunya”
Volem demostrar la viabilitat del conreu d’aliments en àrees urbanes aprofitant els recursos locals fins ara considerats residus o menys valorats. Ens hem fixat en els terrats com a espais infrautilitzats, l’aigua de pluja com a recurs no gestionat fins ara, en la radiació i en el nitrogen i el fòsfor com a principals nutrients per les plantes. Volem determinar que els conreus en les ciutats són segurs i a la vegada que els riscos que podrien comportar aquestes infraestructures verdes són mínims.
01. L’edifici
L’edifici de l’Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals (ICTA-UAB) al campus de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) a Cerdanyola del Vallès (Catalunya) compta amb un dels primers hivernacles en terrat integrat en el mateix edifici. La construcció d’aquest edifici finalitzà el 2014 i se li va atorgar la qualificació Or de la certificació LEED de compromís ambiental en l’edificació i ús. Des del maig de 2014 que s’hi estan fent activitats de producció d’aliments. L’edifici es caracteritza pels materials que l’envolten: una estructura de formigó armat i envoltat per panells de policarbonat corrugat. Aquests panells, segons les seves necessitats climàtiques, es poden obrir o tancar de forma automatitzada i generen un flux d’aire interior com si l’edifici tingués una doble pell. La distribució interior està construïda de forma modular principalment de material reciclat i renovable com l’OSB, que serveix de separació entre espais, laboratoris i oficines.
0.2 Climàtica
Els quatre espais centrals anomenats atris permeten que penetri la llum natural des de la part superior i, per tant, que les oficines i els despatxos rebin llum natural, i així es minimitza l’ús de llum artificial i el consum d’energia associat. Els atris també funcionen com a pati interior on es generen fluxos d’aire fred i calent, i on s’afavoreix l’intercanvi d’energia a través de l’edifici. La coberta al terrat està formada per làmines de policarbonat que també s’obren i es tanquen automàticament, per afavorir novament la bioclimàtica de l’edifici. Els fluxos d’aigua per a la climatització s’impulsen amb una bomba de geotèrmia que actua en el centenar de pous de 80 metres de profunditat cadascun. Aquest intercanvi d’energia disminueix les necessitats elèctriques i/o d’ energies no renovables en la climatització i calefacció. L’hivernacle ubicat al terrat fa la funció de captació d’energia solar, i així millora les estratègies bioclimàtiques de l’edifici gràcies a les temperatures de més de 20 graus de mitjana durant les hores de sol de tot l’any. Hi ha un tret diferencial clar entre tenir un hivernacle sobre el terrat (concepte clàssic) i dissenyar un hivernacle en el terrat integrat en l’edifici (i-RTG): en el segon els fluxos d’aire de l’hivernacle i l’edifici estan connectats, i els uns depenen dels altres.
0.3 Hivernacle tipus venlo
El terrat s’ha distribuït també en diferents espais, quatre dels quals poden ser utilitzats per l’agricultura urbana. Aquests petits hivernacles s’assemblarien als hivernacles tipus venlo. Actualment hi ha dos laboratoris actius amb una superfície útil de producció cadascun de 80 m2 , que anomenem LAU 1 i LAU2 com a acrònim de Laboratori d’Agricultura Urbana, ja que estan dedicats a la investigació i demostració.
“L’i-RTG és una tecnologia factible i permet produir 19,6 kg tomàquet/m2-any (2.540 kg durant l’avaluació)”
Foto 1: Conreus de cicle curt al laboratori d’agricultura Urbana 2 (LAU2). Foto: ICTA
Foto 2: Conreu de tomàquet. LAU1. Foto: ICTA
El LAU1 esta dedicat a la producció de plantes de cicle llarg, especialment tomaquet que utilitzem per a diversos experiments, com es la reducció de consum de recursos com aigua i nutrients.
El LAU2, d’altra banda, està dedicat a conreus de cicle curt com ara cultius de fulla, mongeta o aromàtiques entre altres, per a experiments de durada més curta com és la quantificació d’emissions de gasos amb efecte d’hivernacle com el N2O.
L’hivernacle està sent monitorat a través de diversos paràmetres amb més de 100 sensors distribuïts per tot el terrat, que ens permeten mantenir un control de les condicions en tot moment, a més de les cortines reflectores i lamel·les que permeten aprofitar millor la llum solar o aïllar-lo millor.
Només calen 0,7 m2 d’i-RTG i 1,84 m2 de zona de captació (recollida d’aigua de pluja) per atendre el consum de tomàquet d’una persona per any (Espanya).
Localització del Laboratori d’Agricultura Urbana (LAU) en l’edifici i el campus de la UAB. Foto: ICTA i UAB
0.4. Sistema de reg
El sistema de cultiu que fem servir és hidropònic, basat en la utilització d’un substrat inert i l’aplicació directa dels nutrients. El sistema de reg és gota a gota, amb la qual cosa és altament eficient i usem només l’aigua necessària. D’aquesta manera aconseguim reduir el pes que ha de suportar l’estructura del terrat (generalment la planta del terrat està dissenyada per només suportar la meitat de pes que les plantes de la resta de pisos d’un edifici); la fertirrigació permet un ús més eficient de l’aigua i els nutrients.
Ja des de 2018 la producció als dos hivernacles ha estat exclusivament amb l’ús d’aigua de pluja. Hi ha dos dipòsits subterranis de 100 i 30 metres cúbics per a la recol·lecció de l’aigua de pluja de la coberta de l’edifici i de l’edifici veí Eureka.
Reg per degoteig. LAU2. Foto: ICTA.
L’aigua de pluja arriba al LAU1 i LAU2 per després ser utilitzada als cultius. La instal·lació compta també amb els tancs de nutrients que són injectats a l’aigua de pluja amb l’ús de bombes injectores per fer un reg eficient i programat. L’aigua lixiviada del substrat es recull mitjançant un sistema de caiguda gràcies a les safates de cultiu. Es torna a bombar a un dipòsit addicional després de passar per diversos filtres, un de sorra i una làmpada d’ultraviolat per després ser reutilitzat en regs posteriors. D’aquesta forma s’assoleix reduir la petjada hídrica dels aliments que es produeixen.
L’ús de sistemes de recirculació d’aigua també permet reduir les emissions de nitrogen i fòsfor, així com els seus impactes ambientals.
0.5 El concepte Fertilecity
La idea de retornar l’agricultura a les ciutats no és nova. Des del grup de recerca Sostenipra portem quinze anys que hi treballem. Però no és fins l’any 2014 que posem en marxa el LAU al terrat de l’ICTA. Des de llavors, investigadors i investigadores de Sostenipra i de diferents grups de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) hem desenvolupat diferents projectes per demostrar la viabilitat de la proposta i a la vegada que l’agricultura urbana és segura i sana. El primer dels projectes és l’anomenat Fertilecity I, en el qual la producció d’aliments es basava a aprofitar al màxim la radiació solar i l’aigua de pluja, així com els fluxos residuals d’aire (aire de renovació procedent de l’edifici) (fig.1). D’aquesta manera, es minimitzaven els impactes ambientals i es mantenien les temperatures a l’hivern i l’estiu sense cap aportació d’energia externa. Després se n’han iniciat d’altres d’àmbit europeu com el GROOF i el FoodE.
Evolució dels principals projectes desenvolupats en agricultura urbana per Sostenipra des del Fertilectiy fins a la promoció de l’empresa de base tecnològica Tectum. Font: ICTA.
0.6. Integració bidireccional
L’any 2017 s’inicià el projecte Fertilecity II. Es prova la part de bidireccionalitat; és a dir, el retorn dels fluxos d’aire procedents de la part de l’hivernacle de producció agrícola cap a l’edifici. Al mateix temps s’ha demostrat que el retorn dels fluxos d’aire es pot fer de forma segura i no suposa cap risc aerobiològic.
0.7. Recursos locals
S’ha estudiat la utilització de nutrients procedents de les aigües residuals. En concret, per exemple, a partir d’estruvita, recuperada en depuradores d’aigües residuals; gràcies a la dissolució lenta, ens han permès reduir les emissions de fòsfor a l’aigua fins a un 90% en diferents conreus, com pebrots, mongeta verda i enciam, entre d’altres. En el projecte Binafet, iniciat el desembre de 2022, hem començat a treballar amb la recuperació del nitrogen procedents dels purins com a recurs alternatiu.
L’ús d’estruvita procedent de les aigües residuals combinat amb la inoculació de les plantes amb el bacteri Rhizobium, que fixa el nitrogen atmosfèric, és una bona estratègia per a la reducció dels impactes ambientals.
Figura 5. Representació gràfica dels fluxos que s’intercanvien mútuament la part del Laboratori d’Agricultura Urbana i l’edifici. Font: ICTA.
El Laboratori també s’ha utilitzat per mesurar les emissions constitutives/ fisiològiques de compostos orgànics volàtils durant un cicle de diferents cultius per esbrinar els nivells ambientals, i ha trobat valors per sota dels llindars de risc. Donat que la transmissió de la llum és un factor clau, s’han fet també experiments amb llum artificial (LED) i s’han esbrinat els punts claus en el balança ambiental.
Podem concloure que l’estruvita és un adob adequat i eficaç en sistemes de producció hidropònics, amb produccions iguals o fins i tot superiors a les dels mètodes de fertilització comercials, en cultius de mongetes verdes, enciams i pebrots.
Autors
Veronica Arcas Pilz
Investigadora Postdoctoral. Icta-UAB
Xavier Gabarrell Durany
Catedràtic Dept. Enginyeria Química, Biològica i Ambiental. Icta -UAB