Inyección de Bióxido de Carbono (CO2) en Invernadero


     

El bióxido de carbono (CO2), temperatura, humedad relativa y radiación solar, son los principales factores que determinan la velocidad del proceso fotosintético en las plantas, y por ende su crecimiento y productividad. La concentración actual de CO2 en la atmósfera es de 350 a 400 ppm, mientras que la concentración que permite tener la mayor tasa de fotosíntesis en las plantas es aquella que va de las 900 a 1000 ppm. Lo anterior habla de que la tasa de asimilación de carbono potencial está limitada por la concentración actual de este gas.

 Relacion de la concetracion de CO2

Figura 1. Relación de la concentración de CO2 con la tasa de fotosíntesis.

¿Por qué hacer inyección de CO2?

Es bien sabido que alrededor del 40 % de la materia seca que conforma a las plantas está compuesta por carbono (C), el cual proviene del CO2 y que se incorpora a través de la fotosíntesis; de ahí la importancia de un suministro adecuado. Dentro de los invernaderos la inyección se vuelve esencial, ya que distintos estudios han revelado que la concentración de CO2 dentro de los invernaderos durante gran parte del día se reduce entre  47 a 55 % respecto a la concentración atmosférica. Debe tomarse en cuenta que valores menores a 200 ppm de CO2  son limitantes para la producción, debido a que la tasa respiratoria es superior a la tasa de fotosíntesis.

Concetracion de Co2

De manera general, se ha observado que en invernaderos donde solo se dio ventilación natural de manera pasiva, las concentraciones de CO2 estuvieron entre las 250 a 300 ppm. En la práctica, la estrategia utilizada consiste en duplicar la concentración de CO2 (700 a 800 ppm) dentro de los invernaderos  cuando las ventanas permanecen cerradas; por el contrario, las concentraciones se mantienen cercanas a la atmosférica (350 a 375 ppm) cuando se abren dichas ventanas por exceso de humedad o temperatura (en verano una práctica común es abrir las ventilas).   

 anque de almacenamiento

Figura 2. Tanque de almacenamiento de CO2 puro en la parte externa de invernadero.

Foto: Antón et al., 2011.

La inyección de CO2 ha permitido incrementar la producción del tomate cherry en un 15 %, 17 % en judía, 17 % en pepino y 17 % en pimiento. Aunque el efecto conjunto CO2-Calefacción ha permitido incrementos de hasta un 50 % en pepinos.

Métodos de inyección de CO2

Para la inyección de bióxido de carbono se cuenta con distintos métodos, principalmente los siguientes:

Pasivo.  Emplea las ventilas cenitales y laterales del invernadero para el recambio de aire al interior. Su limitante más fuerte es que solo aporta las concentraciones del ambiente (300 a 400 ppm), las cuales no satisfacen al cultivo cuando este se encuentra en la mayor actividad fotosintética. Es el método más económico para la inyección de CO2.

Combustión. Se puede hacer de dos maneras: 1) Mediante quemadores distribuidos dentro del invernadero, donde se queman combustibles bajos en contenido de azufre (gas natural o propano), cuyo propósito es calentar e inyectar CO2 como producto de la combustión. Se debe tener cuidado con el contenido de oxígeno dentro del invernadero para poder llevar adecuadamente la combustión, ya que niveles insuficientes favorecen la producción de gases tóxicos (CO, NOx y SO2); la inyección de aire con ventilador evita estos problemas. Es un método poco preciso que puede ocasionar excesos de CO2; 2) Consiste en una caldera central donde se queman combustibles fósiles, los gases liberados se redirigen hacia el invernadero de manera homogénea. El aporte de CO2 y calefacción se puede separar, también se puede extraer el vapor de agua de los gases de combustión, evitando que lleguen al invernadero. La ventaja de este método es su menor precio comparado con la inyección de CO2 puro. 

 Sistema de distribucion

Figura 3. Sistema de distribución de CO2 mediante mangas flexibles

Foto: Antón et al., 2011.

     

CO2 puro. Es el método más idóneo para la aplicación de CO2, se puede aportar en cualquier momento y en la cantidad deseada, limitado solamente por la capacidad del tanque de almacenamiento, el cual se encuentra desvinculado de los demás sistemas del invernadero, permitiendo realizar un control individualizado de las aplicaciones. El suministro del gas es mediante una red de distribución que parte del tanque central, pero también puede aplicarse de manera directa o por medio del sistema de riego. El origen de este CO2 es de procesos industriales y en menor grado de procesos naturales o bioquímicos, el cual es purificado (99.9 %), concentrado y licuado. Es el método que requiere de una mayor inversión, debido principalmente al equipo que se requiere para su almacenamiento, transporte y distribución en relación con los otros métodos.

La elección del método más idóneo dependerá de su disponibilidad y distribución local, del grado de control climático necesario y de la rentabilidad económica del sistema. Por otro lado, el aporte del CO2 puede hacerse durante todo el día; sin embargo, por los costos muchas veces se limita a las horas centrales del día cuando la planta está en una gran actividad fotosintética. La concentración de CO2 se puede mantener constante (700-800 ppm) en invernaderos herméticos y sin limitación por altas temperaturas o humedad, aunque en la práctica se ha visto que es mejor la aplicación de pulsos cada 45 o 60 minutos para mantener un gradiente de concentración de entre 500 y 1000 ppm, lo que permite un mejor llenado y vaciado del floema, acorde con el flujo de nutrientes minerales.  Excesos en la inyección de CO2 pueden ocasionar clorosis o enrollamiento de hojas, por ejemplo en tomate causa el síndrome de la hoja corta. Además, la aplicación constante de CO2 puede ocasionar que la planta se adapte, de modo que los aumentos del CO2 no generan incrementos productivos.

Fuentes consultadas:

Castilla, N. 2005. Invernaderos de Plástico: Tecnología y Manejo. Mundi-Prensa. España. 417 p.

Lorenzo, P.  2012. El Cultivo en Invernadero y su Relación con el Clima. En Innovación en Estructuras Productivas y Manejo de Cultivos en Agricultura Protegida. J. C. López y  R, García Torrente (Coords). Fundación Cajamar. España. 23-44 p.

Antón, A.; Aranda, X.; Biel, C.; Herralde, F.; Montero, J.; Montero, J. I.; Morales, C; Muñoz, P.; Savé, R. 2011. Manual del Aplicador de CO2 en Cultivos Hortícolas.  IRTA. 34 p.

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Comentarios

Anónimo comentó:
Publicado: 2017-01-10 15:46:24
La referencia de la Figura 3 no es correcta. Un saludo. Diego Valera