La fruticultura es un importante factor económico para las zonas rurales. Sin embargo, como las exigencias en torno a la protección del medio ambiente, la calidad de los alimentos y la sostenibilidad son cada vez mayores, mientras que las superficies, los recursos fósiles y, sobre todo, los trabajadores cualificados son limitados, el sector se enfrenta a retos cada vez mayores. Fraunhofer pretende responder a dichos retos desarrollando tecnologías agrícolas inteligentes, como el uso de soluciones digitales y procesos automatizados en la agricultura, utilizando sensores o vehículos autónomos, por ejemplo.
Con ayuda de la inteligencia artificial, las cámaras multiespectrales e hiperespectrales detectan los primeros síntomas de enfermedades o plagas en las plantas de fresa. Se trata de una solución de agricultura inteligente desarrollada por los Institutos Fraunhofer IGD e IGP.
Karls es uno de los mayores productores de fruta de Mecklemburgo-Pomerania Occidental y un importante empleador de la zona. En colaboración con Karls, el Instituto Fraunhofer de Investigación de Gráficos por Ordenador IGD y el Instituto Fraunhofer de Grandes Estructuras en Ingeniería de Producción IGP están desarrollando diversas tecnologías de agricultura inteligente para salvaguardar el cultivo de la fresa en la zona durante los próximos años.
Ya se están utilizando prototipos de estos desarrollos en la temporada de fresas de este año. "En Fraunhofer, nuestra investigación está orientada a la práctica, lo que significa que siempre se orienta a las necesidades muy específicas de quienes más tarde trabajarán con nuestros desarrollos. Para nosotros, tanto la aportación concreta de nuestros socios como la cuestión de cómo podemos transferir de forma significativa los descubrimientos de la ciencia a la práctica desempeñan un papel fundamental", explica Philipp Wree, director de departamento del Fraunhofer IGD. Las tecnologías desarrolladas y probadas para las fresas también pueden utilizarse en otras empresas frutícolas y hortícolas o en otros sectores agrícolas.
Tecnología inteligente para la fresa: de los plantones Frigo a las berries al aire libre
La plantación de plantones Frigo, es decir, plantas jóvenes congeladas con cepellón, ha sido hasta ahora una tarea puramente manual: cavar un hoyo, introducir la planta y recolocar la tierra. Esta temporada, el primer prototipo del Fraunhofer IGP ayudó a plantar una carpa de plástico completa: las cajas para la plantación se llenaron de sustrato en la estación, y ocho perforadoras de espiral cavaron los agujeros.
Aunque los plantones tenían que introducirse a mano, la forma especial de las perforadoras eliminó la necesidad de presionar la tierra manualmente, lo que supuso que el tiempo de plantación se redujese a la mitad, incluso en la fase inicial de desarrollo. Además del enorme ahorro de tiempo, otra ventaja del proceso automatizado es el aumento de la calidad, que se consigue gracias al espaciado idéntico entre las plantas, y a una profundidad y densidad uniforme del sustrato. En el futuro, el robot de plantación se hará cargo de todos los pasos que se harían a mano al plantar los plantones de fresa en las hileras.
Una vez que los plantones han llegado al túnel, la tarea consiste en comprobar continuamente si presentan plagas o enfermedades. Para ello se utiliza la tecnología de medición de Fraunhofer IGP y la experiencia de Fraunhofer IGD en computación visual, es decir, informática basada en imágenes. El software basado en IA detecta los primeros síntomas de enfermedades fúngicas como la fitóftora y el oídio o los daños causados por la alimentación de orugas en imágenes de cámaras especiales multi e hiperespectrales incluso antes de que sean visibles para el ojo humano. De este modo, las plantas infectadas pueden tratarse antes de que se produzca una propagación generalizada.
Cuando las fresas se plantan al aire libre, quedan expuestas a las condiciones meteorológicas sin protección. Cuanto mayor es la superficie cultivada, más difícil resulta para los operarios vigilarla e iniciar medidas específicas para la zona, como el riego o la fertilización. El Fraunhofer IGD está probando actualmente una red de sensores a gran escala para registrar los parámetros del suelo y el aire basados en la tecnología inalámbrica Mioty® en los terrenos de Karls junto con la start-up Agvolution. Mioty fue desarrollada originalmente por el Instituto Fraunhofer de Circuitos Integrados IIS para su uso en infraestructuras industriales, y permite la transmisión de datos a varios kilómetros de distancia con un consumo de energía muy bajo. En agricultura, puede utilizarse para registrar el microclima a larga distancia. Un escenario concreto de aplicación basado en esta tecnología sería, por ejemplo, la alerta de heladas en tiempo real.
"La colaboración entre Karls y los Institutos Fraunhofer IGD e IGP está dando sus frutos en nuestro caso en el sentido más estricto de la palabra", afirma Thomas Hahmann, director de proyectos de Karls Strawberry Farm. "El espíritu innovador, la flexibilidad y la rapidez a la hora de poner en práctica nuevas ideas y planteamientos de soluciones son rasgos sobresalientes que caracterizan a esta asociación. La significativa vinculación de la teoría y la práctica es especialmente destacable en este caso".
Conocimientos especializados: creación de redes en el estado y en todo el país
Los equipos de investigación colaboran estrechamente con los agricultores de Mecklemburgo-Pomerania Occidental, cuyas ideas y comentarios constituyen una valiosa aportación para futuros desarrollos. Fraunhofer forma parte de una infraestructura muy sólida en el campo de la investigación agrícola, que incluye la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad de Rostock, la Universidad de Greifswald (que trabaja mucho en turberas y protección de turberas), el Instituto de Investigación de Biología de Animales de Granja de Dummerstorf, las granjas experimentales de Tellow y Dummerstorf, el Instituto Julius Kühn de Plantas Cultivadas, las universidades de Neubrandenburg y Stralsund, y las estaciones experimentales estatales. Fraunhofer está conectado con todos estos agentes e intenta traducir los descubrimientos científicos en soluciones concretas.
Los dos institutos de Rostock, Fraunhofer IGP y Fraunhofer IGD, forman parte de la Iniciativa Fraunhofer para la Creación de Valor Biogénico y la Agricultura Inteligente. En asociación con tres institutos Fraunhofer de Baviera, los equipos de investigación trabajan en investigaciones orientadas a la aplicación en todas las áreas de la alimentación y la agricultura, como el cultivo de plantas, la cría de animales o la utilización de páramos. Los equipos interdisciplinarios aportan una amplia experiencia en los campos de la robótica y la automatización, sensores, análisis, reguladores, IA y Big Data, así como en diseño, producción e ingeniería de procesos. Su objetivo es desarrollar nuevas tecnologías para la producción y el procesamiento sostenibles de productos agrícolas: desde la semilla hasta el producto refinado. Con tecnologías altamente personalizadas, automatizadas y sostenibles, la iniciativa contribuye a la seguridad y sostenibilidad a largo plazo de la agricultura regional y la producción de alimentos. Las necesidades financieras de la iniciativa se cubren con 40 millones de euros del Ministerio Federal de Investigación y 20 millones de euros de los Ministerios de Ciencia de los estados alemanes de Mecklemburgo-Pomerania Occidental y Baviera.
Para más información: www.igd.fraunhofer.de