Modelado y estrategias de control mediante datos fiables para la optimización de la producción de alimentos en invernaderos (CROP)

Uno de los principales problemas de la sociedad actual es la producción de alimentos debido a las perspectivas del incremento de la población mundial. Esto implica una presión sobre los medios naturales, requiriendo aumentar el uso de agua y energía, además de los efectos ambientales ocultos, como las emisiones de gases de efecto invernadero. Estos problemas acumulativos evidencian la necesidad del uso de estrategias holísticas para abordar las complejas interacciones entre el crecimiento de la población, el cambio climático y la escasez de recursos, lo que lleva al reconocimiento del nexo Agua-Energía-Carbono-Alimentación (AECA), identificado como un desafío crítico que la humanidad debe enfrentar para su desarrollo sostenible. En este marco, la agricultura bajo invernadero presenta una serie de ventajas, permitiendo proporcionar condiciones climáticas óptimas para el crecimiento de los cultivos, e incrementando el rendimiento de la producción en comparación con los sistemas en campo abierto. Para una gestión óptima de la producción de alimentación bajo invernadero, es imprescindible usar técnicas de modelado y control de las variables que afectan al crecimiento de cultivos, tales como clima, riego y aporte de nutrientes. La gestión adecuada de ellas incrementa la producción en alto grado y es posible aumentar la rentabilidad del agricultor, maximizando la diferencia entre los ingresos de venta por producción y los costes asociados, evaluando posibles riesgos a lo largo del ciclo del cultivo, y garantizando la sostenibilidad medioambiental. El objetivo principal de este proyecto es el desarrollo de estrategias de modelado, control y optimización del beneficio de la producción de alimentos bajo invernadero, buscando un compromiso entre producción y costes asociados, así como la planificación óptima de los recursos heterogéneos en este tipo de nexo, de forma sostenible y eficiente en el uso de la energía y el agua. El proyecto plantea dos líneas de trabajo: (1) diseño y validación de estrategias de control para las variables que influyen en el crecimiento de cultivos de manera más eficiente que las que se utilizan comercialmente y, (2) desarrollo de un optimizador del beneficio económico, fechas de recolección de cultivo y planificador de las fuentes de los recursos que son necesarios consumir en el nexo, considerando fuentes renovables. En este contexto, existe un problema adicional imprescindible de abordar y relacionado con la calidad de los datos, como soporte fundamental de la toma de decisión en estos sistemas. Se producen gran cantidad de eventos de comportamientos anómalos de sensores y sistemas de medida que afectan gravemente a la bondad de los procesos de optimización, modelado y control, y se deben desarrollar modelos formales que garanticen datos confiables. Los resultados de este proyecto representarán contribuciones significativas científico-técnicas, económicas y sociales en estos sistemas. Esta afirmación se corrobora por el interés despertado en instituciones (COEXPHAL y Fundación Cajamar), además de otras empresas interesadas en los resultados, esperando que éstos sean aplicables a corto plazo. La propuesta es continuación natural de proyectos anteriores, donde se adquirió una considerable experiencia en control jerárquico del control del crecimiento de cultivos bajo invernaderos, con numerosos artículos publicados en revistas de prestigio y relaciones con grupos de investigación relevantes nacionales e internacionales