A eficiência energética no cultivo e transformação de cannabis medicinal exige uma grande estabilidade das condições ambientais, tendo em conta os requisitos associados ao crescimento e à transformação da planta. Este controlo é indispensável para garantir a consistência da composição dos diferentes canabinoides e permitir que o produto final seja considerado um medicamento com propriedades específicas.
Na maioria dos casos, o custo energético da produção de cannabis medicinal constitui uma das principais despesas e pode determinar a própria rentabilidade da exploração industrial. Uma conceção eficiente das instalações permite melhorar diretamente a rentabilidade, reduzindo simultaneamente a pegada de carbono e acrescentando valor a estes produtos de origem vegetal.
Contexto da conceção das instalações
A maioria das medidas que permitem otimizar o controlo e a estabilidade das condições ambientais, melhorando simultaneamente a eficiência energética, exige um investimento inicial mais elevado. No entanto, este investimento tem muitas vezes de ser decidido e realizado antes mesmo da obtenção da licença, o que torna a tomada de decisão mais complexa quando o retorno do investimento se prolonga por vários anos.
Por um lado, o aumento dos custos da energia leva-nos a conceber instalações que privilegiem a eficiência e a poupança energética. Por outro, as incertezas que envolvem o mercado da cannabis medicinal, volumes, preços, entre outros fatores, bem como a complexidade do produto e do seu processo de produção, aconselham prudência.
Não existe, por isso, uma solução de conceção «standard» que seja ideal para todos os casos. Cada instalação deve ser concebida à medida, em função de vários fatores:
- A localização, condições de temperatura e humidade e número de horas de exposição solar.
- A dimensão da exploração, a dimensão dos lotes e possíveis futuras ampliações.
- O destino do produto final, consumo direto ou extração.
Neste artigo, identificamos os diferentes aspetos a analisar para implementar soluções técnicas que permitam melhorar a eficiência energética das instalações. Os resultados desta análise deverão posteriormente ser integrados no cálculo da rentabilidade de cada projeto, tendo em consideração as diferentes soluções de otimização possíveis.
Eficiência aplicada ao cultivo de cannabis medicinal
No cultivo de cannabis medicinal, a eficiência deve ser otimizada. Existe um consenso no setor: qualquer melhoria na estabilidade e no controlo das condições ambientais de cultivo contribui para melhorar o rendimento e a qualidade do produto e, consequentemente, a rentabilidade da exploração.
Localização
A localização é um dos fatores mais importantes devido ao seu considerável impacto económico. É importante escolher um local com um clima adequado às necessidades do cultivo e um número suficiente de horas de exposição solar.
É igualmente necessário garantir o acesso a água de qualidade e à rede elétrica, fatores que terão impacto na conceção, no investimento inicial e nos custos de operação.
Iluminação
A iluminação dos cultivos pode ser natural, artificial ou combinar ambas. A utilização de luz natural permite reduzir o consumo energético, mas o seu aproveitamento depende, nomeadamente, do tipo de envolvente escolhido para a instalação.
As envolventes em película oferecem uma maior transmissão da luz solar, mas apresentam menor estanquidade e isolamento térmico em regiões ou durante noites frias. Nestes casos, pode ser necessário instalar telas black-out, que também contribuem para melhorar o isolamento térmico.
Outras soluções, como o policarbonato ou o vidro, melhoram o isolamento térmico, mas reduzem a transmissão solar e exigem um investimento mais elevado.
As regiões próximas do equador beneficiam das melhores condições de luz natural ao longo de todo o ano. À medida que nos afastamos do equador, se pretendermos manter um fluxo luminoso estável, torna-se necessário instalar iluminação complementar ou mesmo um sistema capaz de fornecer toda a iluminação necessária.
Nestas situações, recomenda-se a utilização de LED de potência variável, de forma a fornecer apenas a quantidade de luz necessária como complemento da luz natural e, assim, controlar o consumo energético.
Nas instalações com envolventes opacas, como os painéis sandwich, a iluminação é totalmente artificial e independente da estação do ano. Quando a instalação está ligada à rede elétrica, uma solução interessante para controlar os custos consiste em utilizar a iluminação durante a noite.
Na ausência de ligação à rede, a instalação de painéis fotovoltaicos e baterias de armazenamento pode permitir alimentar a iluminação durante o dia e prolongar o fotoperíodo até 12 horas, ou mesmo durante mais tempo na fase vegetativa e para as plantas-mãe.
Isolamento exterior
O isolamento exterior permite reduzir o consumo energético associado à regulação e ao controlo da temperatura e da humidade dos cultivos.
No entanto, o isolamento da cobertura e das paredes pode reduzir a transmissão da luz solar e, consequentemente, aumentar o consumo associado à iluminação. Cada projeto deve, por isso, ser analisado individualmente para encontrar o equilíbrio adequado.
Com exceção das regiões que beneficiam de condições climáticas particularmente favoráveis, o isolamento do pavimento constitui geralmente um investimento adequado. Uma laje de betão colocada sobre uma camada isolante e uma barreira de vapor permite assegurar simultaneamente um bom isolamento e uma inércia térmica adequada durante as noites frias. Esta solução é particularmente interessante na zona inferior da planta, onde se encontram as raízes e onde se pretende manter uma temperatura ligeiramente mais elevada.
Condições ambientais interiores
A manutenção das condições de temperatura e humidade, tanto de dia como de noite e ao longo de todo o ano, representa outro importante fator de consumo energético. Algumas localizações ou soluções técnicas podem inclusivamente ser excluídas logo na fase de estudo do projeto devido a níveis de humidade demasiado elevados ou a condições térmicas desfavoráveis.
O principal desafio consiste em controlar a humidade gerada pelas plantas. Durante o dia, estas transpiram praticamente toda a água absorvida pelas raízes. A solução mais económica para reduzir esta humidade interior consiste em renovar o ar da estufa com ar exterior mais seco. Dependendo do seu nível de humidade, este ar pode inclusivamente ser arrefecido de forma adiabática, uma das soluções mais eficientes do ponto de vista energético.
No entanto, como as condições exteriores nunca podem ser totalmente garantidas, é necessário prever sistemas de desumidificação e arrefecimento capazes de gerir a humidade gerada pelas plantas, bem como as cargas térmicas internas, nomeadamente a iluminação, e externas.
A eficiência energética dependerá, em grande medida, da qualidade do sistema de controlo, que deverá permitir reduzir os custos de operação quando as condições exteriores forem favoráveis.
Durante a noite, em regiões frias, é particularmente importante:
- Reduzir ao mínimo a renovação do ar, garantindo simultaneamente o fornecimento de oxigénio necessário.
- Reforçar o isolamento térmico através de telas black-out, cortinas que criem uma camada de ar, entre outras soluções.
- Aquecer prioritariamente as zonas próximas das raízes, mesmo que as zonas superiores da estufa arrefeçam.
Dióxido de carbono (CO₂)
Para melhorar o rendimento dos cultivos, é comum aumentar durante o dia a concentração de CO₂ acima dos níveis ambientais. No entanto, esta prática implica custos adicionais e uma pegada de carbono que devem ser analisados para verificar a sua rentabilidade.
Trabalhar com concentrações mais elevadas de CO₂ exige manter um equilíbrio preciso entre o fornecimento de nutrientes e a quantidade de luz disponível. Caso contrário, não será alcançada a melhoria de rendimento pretendida, enquanto os custos aumentarão e a qualidade do produto final poderá mesmo ser afetada.
O enriquecimento com CO₂ é pouco rentável quando os caudais de ar novo são elevados. É, por isso, recomendado principalmente em cultivos indoor ou em estufas com uma boa estanquidade.
Nas grandes explorações que dispõem de processos de combustão destinados à produção de energia ou água quente, os gases de combustão podem ser aproveitados para aumentar a concentração de CO₂, desde que seja implementado um sistema adequado de filtração, armazenamento e arrefecimento.
Eficiência na produção de frio e calor
Os processos de climatização, desumidificação e secagem exigem uma produção eficiente de frio e calor. Recomendamos privilegiar sistemas de produção centralizados que, apesar de exigirem um investimento inicial mais elevado, apresentam várias vantagens:
- Os equipamentos de maior potência oferecem geralmente um melhor controlo, condensação, variadores de velocidade, entre outros, compressores com melhor desempenho e, consequentemente, uma maior eficiência energética.
- Podem produzir simultaneamente frio e calor, melhorando a eficiência global, uma vez que as zonas de cultivo e de processo apresentam frequentemente necessidades simultâneas de frio e calor.
- A quantidade necessária de fluidos frigorigéneos é reduzida, a manutenção é mais fácil de controlar e trata-se de máquinas industriais concebidas para funcionar continuamente.
Para a distribuição de frio e calor, recomenda-se a utilização de circuitos de água quente e água fria. Neste tipo de instalação, as redes de caudal variável são particularmente interessantes devido às grandes variações das necessidades de frio e calor entre o dia e a noite e ao longo das diferentes estações do ano.
Eficiência nas salas de transformação GMP
As soluções de eficiência energética aplicadas às salas de transformação GMP baseiam-se em princípios habitualmente utilizados nos sistemas de climatização. Apresentamos algumas recomendações para os adaptar às particularidades da transformação da cannabis.
Zonamento das unidades de tratamento de ar
É importante diferenciar as várias zonas em função das suas necessidades ambientais e da sua organização operacional.
O controlo da humidade será necessário apenas nas salas onde o produto já se encontra seco e exposto ao ambiente, nomeadamente durante o trimming a seco, a cura e o acondicionamento.
Nas zonas onde o produto ainda está húmido, desfolha e trimming em verde, a temperatura necessária será mais baixa. Pode, por isso, ser interessante que a unidade de tratamento de ar que serve estas zonas funcione de forma independente.
Numa mesma instalação, a maioria das salas funcionará durante um ou dois turnos e, enquanto a exploração não atingir a sua capacidade máxima, algumas permanecerão desocupadas. Por outro lado, outros equipamentos, como os túneis de secagem, funcionarão 24 horas por dia.
É, por isso, importante que as unidades de tratamento de ar possam ser sectorizadas, desligadas ou funcionar em regimes reduzidos de temperatura e caudal quando as necessidades forem menores.
Eficiência na gestão da água
A qualidade e a quantidade de água disponível são fatores determinantes na escolha da localização de uma exploração. Embora nem sempre sejam decisivos por si só, devem ser considerados vários aspetos:
- O sistema de irrigação será geralmente hidropónico, preferencialmente com as águas de drenagem controladas e recolhidas, permitindo a sua eventual reutilização noutras culturas menos sensíveis a uma condutividade elevada, na rega de espaços verdes, entre outras utilizações.
- A água da chuva e os condensados provenientes dos sistemas de desumidificação podem ser recuperados e encaminhados para os depósitos de segurança destinados à irrigação. Como estes depósitos estão presentes em todas as instalações, o investimento necessário para esta recuperação é limitado e permite dispor de uma fonte de água de elevada qualidade.
- A água rejeitada pelo sistema de osmose pode ser aproveitada para operações de limpeza fora do ambiente GMP, autoclismos das instalações sanitárias, entre outras utilizações.
Conclusões
As soluções técnicas que permitem melhorar a eficiência energética existem e são bem conhecidas. No setor da cannabis medicinal, a principal dificuldade reside na sua avaliação, sobretudo devido à falta de dados que permitam medir com precisão o seu impacto na quantidade e na qualidade do produto.
Com base na nossa experiência, consideramos essencial começar por uma conceção robusta que garanta a qualidade do produto. Depois de estabilizada a atividade, a monitorização e a análise contínuas realizadas por profissionais especializados permitirão otimizar progressivamente a eficiência energética e a rentabilidade da instalação, respeitando simultaneamente os requisitos das boas práticas de fabrico GMP.