Debido a la deforestación, desertificación, pastoreo y uso intensivo de agroquímicos, la capa superficial del suelo se reduce gradualmente, y con ello, la cantidad de minerales y metales esenciales. Esto implica, que comparado con décadas anteriores, actualmente los suelos requieran más nutrientes artificiales mantener y/o aumentar su capacidad productiva. Debido al cambio climático, la salinización de suelos y alteración en los patrones de precipitación se prevén estragos en la seguridad y soberanía alimentaria. El sector agrícola constituye el mayor consumo de agua a nivel mundial, por tanto, lograr un uso eficiente, equitativo y sostenible del agua es necesario para abordar los enfoques de mitigación y adaptación al cambio climático.

El desarrollo de cultivos en invernaderos o suelo marino podrían significar una solución viable para la seguridad alimentaria. La técnica hidropónica incluye todas las formas de cultivar plantas sin el uso de suelo. Es poco común, sin embargo, es posible utilizar un sistema hidropónico que use agua salina. Nuevos diseños tecnológicos y científicos, permiten a granjas hidropónicas utilizar el agua de mar para cultivar. Estas investigaciones van desde la aplicación gradual de concentrados salinos en ciertos cultivos hasta un aprovechamiento de los suelos marinos y costeros. Por ejemplo, en 2017 un grupo de científicos chinos, encabezados por Liu Shiping, desarrollaron alrededor de 200 variedades de arroz que crecen al ser irrigados con agua salada. Este tipo de plantío ofrece soluciones en áreas propensas a inundaciones, incrementos del nivel del mar o con intrusiones salinas en los pozos costeros.

Recientemente, propuestas con instalaciones de bajo costo han permitido desarrollar cultivos en zonas áridas o de poca humedad. Los invernaderos de agua salada utilizan un proceso de enfriamiento y desalinización por evaporación para reducir el gasto de agua y energía utilizada en las cosechas. El uso de cultivos halófitos permite entender sus mecanismos de tolerancia a la sal y desarrollar procesos serán replicados a otro tipo de siembras. Las plantas halófitas son aquellas capaces de crecer con normalidad en suelos con alta concentración salina, como la salicornia, el arroz, el romero marino, el hinojo marino, y el junquillo de mar. La suaeda japonica makino, un tipo de romero japonés, acumula niveles muy altos de metales pesados si se siembra en suelos en lugar de agua marina. Estudios científicos reportan que un porcentaje de agua salada en los cultivos hidropónicos aumenta las concentraciones de ciertos nutrientes minerales en las plantas.

Uno de los proyectos más extraordinarios es el Jardín de Nemo (Nemo’s Garden, en inglés) en Noli, Italia. El Jardín de Nemo inició el funcionamiento de una planta piloto en 2023 que comprende de siete bioesferas y un arrecife artificial. El arrecife controla la velocidad de las corrientes marinas para producción de energía. Cada biosfera cuenta con alrededor de 100 cultivos, centrando su producción en plantas aromáticas como la menta, albahaca y tomillo. Su sistema de agricultura submarina presenta además una oportunidad para la reducción de agroquímicos, puesto que los ecosistemas cerrados de una biosfera evitan la propagación de pestes y enfermedades. Organizaciones como el OceanReefGroup, gestores del Jardín de Nemo, promueven investigaciones para desarrollar incluso fertilizantes a partir de algas de mar, brindando la completa sostenibilidad de cada biosfera.

Los factores clave a considerar para el crecimiento de cultivos en invernaderos o biosferas son la temperatura, iluminación, humedad y, en menor medida, presión. La temperatura y humedad deben ser reguladas, donde los sistemas de desalinización permiten mantener un balance de irrigación apropiado. Por otra parte, debido a que el nivel de profundidad de las biosferas en el Jardín de Nemo está entre los 5 y 10 metros, los cultivos reciben el calor del sol apropiado gracias a la claridad del agua (mayor a un 94%). La presión aumenta la rapidez del proceso de germinación y la concentración de los aceites esenciales.

A pesar del alto nivel de precipitación en nuestro país, Costa Rica se verían beneficiadas por iniciativas de hidroponía con agua salada. El aumento de salinización de los pozos y suelos, así como el déficit de agua potable en diversas zonas, afectará gravemente la seguridad y soberanía alimentaria de las comunidades costeras. Aunque tecnologías como las biosferas requieren una gran inversión y mantenimiento, otros diseños de invernaderos de aguas saladas podrían replicarse a pequeña y mediana escala sin gran inversión.

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