Resumen

El proyecto aborda el uso ineficiente del agua en la agricultura urbana, proponiendo una solución mediante jardines verticales que maximizan el espacio y reducen el consumo hídrico. En México, gran parte del agua destinada a la agricultura se desperdicia por sistemas de riego obsoletos, lo que agrava la escasez hídrica. Inspirado en los beneficios estéticos y ambientales de los jardines verticales, este proyecto emplea técnicas como el riego por goteo para optimizar el uso del agua.

El diseño se basa en una estructura de tubos de PVC y botellas PET escalonadas, donde el agua fluye por gravedad desde las botellas superiores hacia las inferiores, reduciendo el desperdicio. Las plantas seleccionadas incluyen hortalizas, plantas aromáticas y medicinales, asegurando su adecuación al entorno urbano.

El proyecto logró optimizar el uso del espacio y reducir significativamente el consumo de agua en comparación con los métodos tradicionales. Además, promueve una agricultura sostenible en entornos urbanos, contribuyendo a la producción local de alimentos en espacios limitados como balcones y terrazas.

Este sistema ofrece una solución innovadora a la creciente demanda de alimentos y agua en las ciudades, respondiendo a la necesidad de encontrar alternativas sostenibles frente a los desafíos del crecimiento urbano y la crisis hídrica.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

El problema central que aborda este proyecto es el uso ineficiente del agua en la agricultura, particularmente en áreas urbanas y espacios limitados. En México, cerca del 70% del agua disponible para consumo humano se destina a la agricultura, sin embargo, un porcentaje significativo de este recurso se pierde debido a sistemas de riego obsoletos, que presentan fugas y tienen baja eficiencia. Estas pérdidas no solo se deben a las fallas en la infraestructura, sino también a la evaporación y el mal uso del agua en las prácticas agrícolas convencionales, lo que agrava la escasez hídrica en muchas regiones del país. (1)

Antecedentes

Historia de jardines verticales

Los jardines verticales, que permiten el crecimiento de plantas en muros y tejados sin necesidad de suelo, han sido utilizados a lo largo de la historia por diversas civilizaciones debido a sus beneficios estéticos y funcionales. Ejemplos tempranos incluyen los jardines ornamentales del antiguo Egipto, con sus estanques y plantas trepadoras, así como los legendarios jardines colgantes de Babilonia, construidos en el siglo VI a.C. para embellecer las terrazas del rey de los Caldeos. Los romanos también integraron la vegetación en su arquitectura, creando jardines en sus villas que combinaban belleza y utilidad, y en la Edad Media, los jardines se volvieron más simples y se recluyeron en monasterios y castillos.

Con el Renacimiento, se redescubrieron los modelos romanos, y la vegetación se incorporó nuevamente en la arquitectura, influenciando los estilos artísticos posteriores. En la era moderna, movimientos como el Jugendstil en Alemania y el Garden City en Inglaterra promovieron el uso de plantas trepadoras en edificios, aunque este uso disminuyó en los años 30 debido a preocupaciones sobre la estabilidad de las estructuras.

El botánico francés Patrick Blanc revolucionó el concepto de jardines verticales en la actualidad al diseñar un sistema hidropónico que permite el crecimiento de diversas especies exóticas en paredes. Su primera instalación fue en el Museo de Ciencia e Industria de París. Desde 2010, empresas como Vertical han desarrollado tecnologías que facilitan la instalación y mantenimiento de jardines verticales, integrándolos en proyectos de bioconstrucción para mejorar el entorno urbano.

Hoy en día, estos jardines no solo embellecen las ciudades, sino que también cumplen funciones ambientales cruciales. Francia ha sido pionera en legislar la obligatoriedad de cubrir tejados con vegetación en edificios nuevos, siguiendo el ejemplo de ciudades como Copenhague. Estos jardines ayudan a absorber el agua de lluvia, reducir la escorrentía, proteger la impermeabilización de los edificios, y mitigar el efecto de “isla de calor” en las zonas urbanas, contribuyendo así a un ambiente más sostenible. (2)

Plantas de consumo humano para espacios reducidos

Al planificar un huerto, es esencial considerar un balance entre las hortalizas que más consumimos, las que mejor se adaptan a nuestro clima, y aquellas que son más fáciles de cultivar. Esto nos ayudará a ahorrar, evitar cultivar plantas que no se desarrollen bien en nuestra región, y facilitará el inicio del huerto. A continuación, se describen los principales tipos de plantas que se pueden integrar en un huerto, así como la clasificación de las hortalizas según sus requerimientos nutricionales.

Tipos de Plantas

Hortalizas

Las hortalizas son un grupo amplio que incluye verduras, legumbres, y frutos o raíces de plantas herbáceas de diferentes familias, por ejemplo, ajo, cebolla, col, coliflor, rábano, brócoli, tomate, chile, berenjena, papa, calabaza, melón, pepino, frijoles, garbanzos, chícharos, acelga, espinaca, betabel, apio, hinojo, perejil y zanahoria entre otras.

Aromáticas

Las plantas aromáticas son conocidas por sus fuertes aromas y son fáciles de cultivar, incluso en macetas. Ocupan poco espacio y son muy útiles en la cocina. Algunas de las plantas aromáticas que se pueden integrar al huerto son: albahaca, lavanda, menta, cedrón, hierbabuena, toronjil, romero, hinojo, citronela y anís.

Medicinales

Las plantas medicinales son aquellas que se utilizan para tratar enfermedades y dolencias en las personas. Pueden utilizarse enteras o por partes específicas como hojas, flores, frutos, cortezas, tallos o raíces. Algunas plantas medicinales que se pueden cultivar en el huerto son: mostaza, caléndula, sábila, diente de león, manzanilla, perejil, zacate limón, estafiate, ruda, salvia, insulina, hierba maestra. (3)

Requerimientos Nutricionales de las Hortalizas

Las hortalizas tienen diferentes necesidades nutricionales, lo que es crucial al diseñar el huerto. Según sus requerimientos de nutrientes, las hortalizas se agrupan en tres categorías:

Muy Exigentes: Necesitan aportaciones abundantes de estiércol o composta, aunque sea parcialmente descompuesta, por ejemplo, tomate, chile, berenjena, papa, pepino, melón, calabaza.

Medianamente Exigentes: Requieren aportaciones medias a altas de estiércol o composta, bastante descompuesta para su pronta asimilación, por ejemplo, maíz, acelga, rábano, zanahoria, betabel, brócoli, fresas.

Poco Exigentes: Se conforman con aportaciones reducidas de composta; les sirven las aportaciones hechas a cultivos anteriores, por ejemplo, lechuga, espinaca, perejil, cilantro, cebollín, ajo, apio.

Al considerar estos factores, se puede optimizar un huerto, asegurándo que las plantas que se cultiven sean adecuadas para el entorno y las necesidades. Esto no solo hará que el huerto sea más productivo y fácil de manejar, sino que también contribuirá a un consumo más consciente y sostenible. (4)

Técnicas de riego eficientes para jardines verticales

Para un riego efectivo en un jardín vertical, se pueden emplear diferentes estrategias, dependiendo de las necesidades específicas del espacio y las plantas:

1. Sistemas de riego automático: Son convenientes para la mayoría de los jardines verticales. Estos sistemas pueden ser programados para liberar la cantidad exacta de agua necesaria para cada planta, asegurando una distribución uniforme y eficiente.
2. Riego por goteo: Esta técnica suministra agua directamente a la base de cada planta, lo que garantiza que reciban la cantidad adecuada, evitando problemas de sobre o subirrigación. Es una opción eficiente que promueve el ahorro de agua.
3. Retención de agua: La elección del sustrato es crucial, especialmente en jardines verticales con sustrato. Optar por mezclas que retengan bien la humedad ayuda a mantener una reserva de agua disponible entre riegos.
4. Frecuencia y consistencia: La frecuencia de riego debe ajustarse según el tipo de plantas, el clima y el sistema utilizado. Es esencial mantener un equilibrio para evitar tanto el exceso como la falta de agua. La observación y la adaptabilidad son clave.
5. Monitoreo continuo: En sistemas automatizados, los sensores de humedad pueden detectar cuándo las plantas necesitan agua, activando el riego automáticamente. Además, algunos sistemas también administran nutrientes y fertilizantes, manteniendo el equilibrio adecuado de pH y nutrientes en el agua de riego.

Mantener un monitoreo constante y hacer los ajustes necesarios asegura que las plantas del jardín vertical reciban el cuidado adecuado para su crecimiento y sostenibilidad. (5)

Objetivo

Objetivo

Diseñar e implementar un sistema de jardines verticales que maximice el espacio disponible y reduzca el consumo de agua en la agricultura urbana, promoviendo así un modelo de cultivo sostenible en entornos urbanos y permitiendo la producción de plantas de consumo en casa.

Objetivos específicos.

• Investigar y seleccionar los materiales y tecnologías más adecuados para la construcción de jardines verticales que minimicen el consumo de agua.
• Diseñar un sistema de riego eficiente que asegure el suministro óptimo de agua a las plantas en el jardín vertical.
• Construir el prototipo de jardín vertical.
• Evaluar y comparar el consumo de agua entre los jardines verticales y los métodos tradicionales de cultivo en la agricultura urbana.

Justificación

El creciente urbanismo y la expansión de ciudades hacen cada vez más difícil la producción de alimentos en áreas rurales, generando la necesidad de encontrar alternativas sostenibles para el cultivo en zonas urbanas. A medida que las ciudades crecen, los espacios verdes y las áreas de cultivo disminuyen, lo que dificulta la posibilidad de tener acceso a alimentos frescos y saludables producidos localmente. Además, la demanda de agua sigue aumentando debido al crecimiento poblacional, lo que presiona aún más los recursos hídricos.

Este proyecto de jardines verticales ofrece una respuesta a este desafío, proponiendo un enfoque que maximiza el uso de espacios reducidos y minimiza el consumo de agua. Los jardines verticales no solo permiten el cultivo de plantas en entornos urbanos, sino que también integran tecnologías de riego eficiente, como el riego por goteo, que distribuye el agua de manera controlada, evitando el exceso y reduciendo las pérdidas por evaporación. Al optimizar el uso del agua, se logra no solo una mayor eficiencia en el riego, sino también una producción más sostenible de alimentos en la ciudad.

En este contexto, los jardines verticales se perfilan como una solución viable para enfrentar los problemas derivados del mal manejo del agua y la falta de espacios cultivables en las ciudades. Al implementar sistemas que minimicen el desperdicio hídrico, se contribuye a mitigar los efectos de la escasez de agua, promoviendo una forma más sostenible de agricultura que responde a las necesidades actuales de conservación de recursos naturales y adaptación al cambio climático. (1)

Hipótesis

Se espera que la implementación de jardines verticales, en comparación con los jardines tradicionales, reduzca el consumo de agua en la agricultura urbana. Además, se espera que los jardines verticales maximicen la utilización del espacio disponible para el cultivo, permitiendo la producción de plantas de consumo en casa.

Método (materiales y procedimiento)

1. Diseño

El diseño del jardín vertical consistió en una estructura de tubos de PVC, formando una reja que sirve como soporte para las botellas PET. El sistema de riego aprovecha la gravedad, de modo que, al regar las botellas superiores, el agua gotea hacia las botellas inferiores, optimizando el uso del agua.

2. Preparación de la Estructura

Se prepararon los tubos de PVC para construir una reja. Los tubos se cortaron a la longitud adecuada, luego, se ensamblaron formando una cuadrícula, asegurando que la estructura fuera lo suficientemente resistente para sostener varias botellas PET.

3. Preparación de las Botellas PET

Las botellas PET fueron limpiadas y cortadas para ser utilizada como maceta. Se realizaron agujeros pequeños en el fondo de cada botella para permitir el paso del agua. Las botellas fueron acondicionadas para alojar las plantas de manera adecuada.

4. Montaje de las Botellas PET

Las botellas PET se fijaron a la reja de tubos de PVC en varias filas. Se colocaron de forma escalonada, asegurando que cada botella quedara debajo de la anterior, lo que permite que el agua que fluye de las botellas superiores caiga sobre las inferiores, creando un sistema de riego por gravedad.

5. Creación del Sistema de Riego

El riego del jardín se realizó de manera manual, iniciando desde la fila superior de botellas. El agua fluye desde las botellas de la parte superior hacia las inferiores, gracias a los agujeros realizados previamente. Este diseño garantiza una distribución uniforme del agua a lo largo de todas las plantas.

6. Plantación

Cada botella PET recibió sustrato adecuado para el crecimiento de las plantas. Se seleccionaron hortalizas, plantas aromáticas y medicinales, considerando las condiciones climáticas y el espacio disponible. Las plantas se colocaron con cuidado en las botellas, asegurando que las raíces tuvieran contacto directo con el sustrato para un crecimiento óptimo.

7. Montaje Final

Una vez ensamblada la estructura con las botellas y el sistema de riego por gravedad, el jardín vertical se ubicó en un lugar adecuado, asegurándose de que el sistema de riego funcionara correctamente. Se verificó que el agua fluía de manera uniforme desde las botellas superiores hasta las inferiores, y se ajustaron las conexiones de las botellas si era necesario.

8. Pruebas y Ajustes

Se realizaron pruebas de riego para asegurar que el flujo de agua fuera adecuado para todas las plantas. Durante varias semanas, se monitoreó el sistema para identificar posibles ajustes en la altura de las botellas o en la cantidad de agua utilizada. Se realizaron ajustes en las conexiones de las botellas y en la distribución de las plantas para garantizar el mejor aprovechamiento del agua y el crecimiento saludable de las plantas.

Galería Método

Resultados

Optimización del Espacio Urbano

El jardín vertical diseñado con una estructura de tubos de PVC demostró ser altamente eficaz para aprovechar el espacio en entornos urbanos. La disposición vertical de las botellas PET permitió cultivar una variedad de plantas en un área reducida, maximizando el uso del espacio disponible. Este enfoque se mostró adecuado para áreas urbanas con limitaciones de terreno, permitiendo la producción de alimentos en balcones, terrazas o patios pequeños.

Reducción del Consumo de Agua

El sistema de riego por gravedad redujo significativamente el consumo de agua en comparación con métodos tradicionales de riego. Al permitir que el agua fluya desde las botellas superiores a las inferiores, se minimizó el desperdicio y se aprovechó al máximo el recurso disponible. Las pruebas demostraron que, con una sola aplicación de agua en la fila superior, las plantas de todas las filas inferiores recibieron la cantidad necesaria para su crecimiento.

Selección de Materiales y Tecnologías

El uso de tubos de PVC y botellas PET recicladas fue una decisión acertada para este proyecto, no solo por su bajo costo y disponibilidad, sino también por su durabilidad y resistencia. Estos materiales permitieron crear una estructura funcional y económica, alineada con los principios de sostenibilidad. Las botellas PET, además de ser recipientes para las plantas, cumplieron la función de canalizar el agua eficientemente, lo que mostró el potencial de reutilizar materiales de desecho para fines agrícolas.

Impacto Educativo y Comunitario

El proyecto también tuvo un impacto educativo notable, mostrando a estudiantes y miembros de la comunidad la importancia de la agricultura urbana, el uso eficiente del agua y la sostenibilidad. El jardín vertical sirvió como una herramienta de aprendizaje para demostrar prácticas sostenibles que pueden implementarse fácilmente en casa, fomentando una mayor conciencia ambiental.

Resultados Comparativos

Comparado con otros métodos de cultivo urbano, como macetas tradicionales o huertos horizontales, el jardín vertical mostró claras ventajas en términos de eficiencia de agua y espacio. En términos de producción, las plantas en el jardín vertical crecieron de manera saludable, con un menor consumo de recursos y espacio.

Galería Resultados

Discusión

Este proyecto de jardín vertical demostró ser una solución viable para la optimización del espacio en áreas urbanas y para reducir el consumo de agua en la agricultura urbana. El uso de un sistema de riego por goteo basado en la gravedad mejoró la eficiencia del riego, permitiendo un uso más responsable de los recursos hídricos. Además, la selección de materiales reciclados, como las botellas PET, no solo contribuyó a la sostenibilidad del proyecto, sino que también mostró cómo los desechos pueden reutilizarse para fines útiles.

Conclusiones

El impacto educativo y comunitario del proyecto fue notable, ya que promovió prácticas sostenibles y concientizó sobre la necesidad de implementar tecnologías que optimicen los recursos naturales. Esto no solo beneficia a los individuos que participan directamente en el proyecto, sino que también puede ser un modelo replicable en otras comunidades urbanas, contribuyendo a la seguridad alimentaria y la sostenibilidad ambiental.

A futuro, se recomienda explorar tecnologías de automatización para el riego, como la programación de riego en función de la humedad del sustrato, y experimentar con diferentes tipos de plantas para evaluar la versatilidad del sistema. También se sugiere continuar monitoreando el rendimiento del jardín vertical a largo plazo para evaluar su durabilidad y sostenibilidad en diversas condiciones climáticas.

Bibliografía

• Miguel, M.-S. D. V. C.-M. (2022). ¿Cómo afecta la escases de agua a la producción de tus alimentos y qué estrategias agrícolas se han implementado para reducir su impacto? Digital Ciencia.
• Salvador, M. L. G. (s/f). Jardines Verticales. Universidad Nacional de Valencia. LÓPEZ – CSA-F0020 Jardines verticales.pdf (upv.es)
• Plantas que comemos. (s/f). https://ieb-chile.cl/wp-content/uploads/2019/02/plantas-que-comemos-1.pdf
• Gobierno del Estado de Veracruz, DIF Estatal Veracruz y el Huerto Agroecológico de la Facultad de Biología-Xalapa de la Universidad Veracruzana. (2020). Manual de iniciación al huerto casero. https://www.uv.mx/hab/files/2021/02/Manual-de-huerto-en-casa_HAB_DIF_2020.pdf?fbclid=IwAR0R_DkUaopKhma5M2VFnn9XbrUQshhjjI1cnlg24y407QLfUKiv443GGC0
• Riego Jardín Vertical. Todo lo que necesitas saber. (s/f). Paisajismo Urbano. https://paisajismourbano.com/riego-jardin-vertical/

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography