Enriquecimiento con CO₂ para cannabis: ajustar las ppm a su PPFD

La respuesta en 60 segundos

El carbono es el 45 por ciento de la materia seca de una flor, y cada gramo tiene que salir del aire. Con aire ambiente, un dosel en producción despoja a su propia sala de carbono en menos de una hora, y por eso una sala sellada sin enriquecer pasa parte de cada fotoperiodo con hambre de carbono. El enriquecimiento resuelve eso. Lo que no hace es salvar un plan de luz débil, y tampoco vuelve más fuertes las flores: compra biomasa, no potencia.

Las cifras de ppm de la última columna vienen de dos fuentes: la guía de buenas prácticas de CO₂ publicada por AHDB Horticulture y la guía de producción en invernadero de Ontario. Las bandas de PPFD de la primera columna son las que publicamos en nuestra guía de PPFD y DLI, de modo que las dos páginas se leen como una sola especificación.

Qué compra el CO₂ y qué no compra

La horticultura de invernadero lleva décadas enriqueciendo, así que el tamaño del efecto está bien medido en hortalizas y flores de corte, y bastante menos medido en cannabis. Separar los dos tipos de afirmación es todo el trabajo, porque la versión de marketing de este tema promete más peso y además más potencia, y solo una de las dos cosas resiste.

Lo que compra: materia seca. Los rangos publicados son coherentes cuando se separan las dos estrategias de operación. Mantener la sala apenas en el fondo, para que el cultivo no consuma su propio carbono, suele devolver entre 5 y 15 por ciento más de rendimiento comercializable. Operar el enriquecimiento todo el año en la parte alta de la banda devuelve del orden de 20 a 30 por ciento en hortalizas de fruto y flores de corte, con ensayos puntuales en túnel que informan 20 a 32 por ciento en pepino, zapallo y tomate. El límite superior honesto viene del campo abierto y no de las cámaras: un metaanálisis de quince años de experimentos de enriquecimiento a cielo abierto, sobre 124 trabajos y 40 especies, encontró que los rendimientos de cultivos C3 suben alrededor de 17 por ciento a 550 ppm, bastante por debajo de lo que habían pronosticado los estudios en recinto cerrado.

Lo que compra gratis: agua. Esta es la parte que los productores subestiman. En mediciones foliares de cannabis, subir el CO₂ desde el nivel ambiente de la época, 350 ppm, hasta 750 ppm recortó la transpiración un 29 por ciento y la conductancia estomática un 42 por ciento, mientras la eficiencia en el uso del agua más que se duplicó. Una sala que transpira menos es una sala que condensa menos, y el equipo de deshumidificación se dimensiona exactamente contra esa cifra.

Lo que compra en tolerancia al calor: esos mismos experimentos de aire libre encontraron que la captación de carbono saturada de luz subía un 19 por ciento por debajo de 25 °C pero un 30 por ciento por encima. El enriquecimiento vale más en una sala cálida que en una fresca, y esa es la fisiología detrás de las consignas más altas con las que se operan las salas enriquecidas.

Lo que no compra: potencia. Aquí nos separamos de casi todas las páginas que rankean para este tema. El mayor ensayo controlado de luz en interior con cannabis, realizado en la Universidad de Guelph y publicado en Frontiers in Plant Science en 2021, llevó la intensidad de dosel de unos 120 a 1.800 µmol/m²/s y encontró que el rendimiento seco de inflorescencia sube en línea recta de 116 a 519 gramos por metro cuadrado, con la concentración de terpenos alrededor de un 40 por ciento más alta. La potencia de cannabinoides no se movió. Una revisión de 2024 sobre la literatura de fitocannabinoides señala lo mismo desde otro ángulo: una mayor asimilación de carbono no se traduce automáticamente en más cannabinoides, porque la planta puede derivar ese carbono extra a tallo, hoja y raíz en lugar de resina, y se sabe que el enriquecimiento desplaza el perfil de metabolitos secundarios de maneras que todavía no están bien mapeadas. Decida gastar en CO₂ porque quiere más gramos en la misma sala. No gaste esperando flores más fuertes.

Por qué su nivel de luz fija el objetivo de ppm

La fotosíntesis consume dióxido de carbono y lo devuelve por respiración y fotorrespiración, y el equilibrio entre ambas es lo que la sala tiene que sostener. Si usted empuja más fotones contra una hoja, su concentración interna de carbono cae, porque la enzima que fija carbono trabaja más rápido de lo que el aire puede reponerlo a través de los estomas. En los trabajos de intercambio gaseoso en cannabis, el CO₂ intercelular y la relación entre el CO₂ intercelular y el ambiente bajaron de forma sostenida a medida que subían tanto la intensidad de luz como la temperatura, y esa caída solo se atenuó por encima de unos 1.500 µmol/m²/s. Esa medición es el mecanismo detrás de todo lo demás en esta página: un dosel luminoso es un dosel corto de carbono.

El mismo estudio le pone un número a la carencia. Pasar de 350 ppm, la concentración ambiente cuando se realizó, a 750 ppm elevó la tasa de fotosíntesis un 50 por ciento y recortó la transpiración un 29 por ciento. Léalo como una afirmación sobre lo que vale el aire ambiente para un cultivo de alta luz, no como un objetivo: 750 ppm es más o menos la mitad de lo que opera una sala comercial sellada.

Así que la pregunta por las ppm es en realidad una pregunta en pareja, y la pareja se lee en las dos direcciones. En una dirección: elija el PPFD de dosel que pretende operar y la tabla de arriba le da la banda de CO₂ que evita que el carbono se vuelva el límite. En la otra: si la sala no se puede sellar, o el suministro de gas no puede sostener una cifra, entonces el techo honesto de PPFD es el del aire ambiente, y comprar luminarias dimensionadas para la banda enriquecida significa comprar fotones que el cultivo no puede usar. Nuestra guía de PPFD y DLI lleva los dos techos completos y el presupuesto de fotones de toda la temporada que va con ellos.

El presupuesto diario de carbono

Las ppm dicen qué está haciendo el aire en este segundo. No dicen qué comprar, porque un cilindro, un tanque a granel y un quemador se venden por cuánto carbono pueden entregar a lo largo de un día. Convertir el objetivo a kilogramos es una aritmética corta, y se puede hacer de dos maneras que se controlan entre sí.

Ruta uno: desde el cultivo que usted espera. Tome una sala que corre a 900 µmol/m²/s en un fotoperiodo de 12 horas, en el medio de la banda comercial de floración. El ensayo de Guelph midió el rendimiento seco de inflorescencia contra la intensidad de dosel en todo el rango que probó y lo encontró en línea recta, desde 116 gramos por metro cuadrado en la intensidad más baja probada, 120 µmol/m²/s, subiendo unos 0,24 gramos por metro cuadrado por cada µmol/m²/s adicional, de modo que 900 µmol/m²/s apuntan a unos 303 gramos por metro cuadrado por ciclo. La flor seca es alrededor de 45 por ciento carbono, así que ese cultivo fija unos 136 gramos de carbono por metro cuadrado, que son 500 gramos de CO₂ una vez que se cuenta la masa del oxígeno que arrastra. En un ciclo de 70 días eso es 7,1 gramos de CO₂ por metro cuadrado por día, y en una sala de 9,1 por 12,2 metros, 111,5 metros cuadrados de dosel, es 0,80 kilogramos por día, solo en las flores.

Las flores no son toda la planta. Tallos, hojas y raíces se construyen con la misma corriente de carbono, y en un cultivo cosechado por su inflorescencia la fracción de flor es la parte menor de lo que fijó el dosel. Los índices de cosecha publicados para flor de cannabis suelen quedar alrededor de un tercio, lo que ubica la fijación de la planta entera cerca de 2,4 kilogramos de CO₂ por día en esta sala.

Ruta dos: desde la hoja. Las mediciones foliares de cannabis bajo CO₂ elevado y unos 1.500 µmol/m²/s informan una tasa fotosintética máxima cercana a 38 micromoles de CO₂ por metro cuadrado por segundo. El dióxido de carbono pesa 44 gramos por mol, así que eso son 6,0 gramos por metro cuadrado por hora en el pico. Un dosel tridimensional nunca corre en su pico foliar en todas partes: las hojas interiores sombreadas, la capa límite sobre cada superficie y la caída entre luminarias empujan el promedio del dosel hacia abajo. Tome entre 30 y 40 por ciento del máximo foliar como cifra de trabajo del dosel y un día de 12 horas entrega de 21,7 a 28,9 gramos de CO₂ por metro cuadrado, o 2,4 a 3,2 kilogramos por día en la sala.

Las dos rutas se construyeron a partir de mediciones distintas y no comparten ningún dato de entrada: una parte del rendimiento que usted espera y del contenido de carbono de ese rendimiento, la otra del intercambio gaseoso de una hoja y un descuento de dosel. Llegan al mismo lugar. Esa coincidencia es la razón por la que citamos un consumo del cultivo de2 a 3 kilogramos de CO₂ por día para una sala de floración de 111,5 metros cuadrados a 900 µmol/m²/s, y es la cifra que conviene retener cuando un proveedor le dimensione un sistema.

Qué domina la factura: alimentar o mantener

Ahora el número que sorprende. El consumo del cultivo no es lo que usted paga.

La práctica hortícola dimensiona el suministro de gas contra una cifra de capacidad y no contra una cifra de cultivo, porque la sala tiene fugas. Los números de trabajo de la práctica en invernadero son 70 a 130 kilogramos de CO₂ por hectárea por hora para sostener 900 ppm con las ventanas cerradas, y 190 a 580 kilogramos por hectárea por hora cuando las ventanas empiezan a abrirse. Convertido a un metro cuadrado, eso es 7,0 a 13,0 gramos por hora, y en nuestra sala de 111,5 metros cuadrados son 0,78 a 1,45 kilogramos por hora, o 9,4 a 17,4 kilogramos por día a lo largo de un fotoperiodo de 12 horas.

Ponga eso al lado de los 2 a 3 kilogramos que el cultivo realmente consume y el cuadro se aclara: sostener la cifra cuesta entre tres y ocho veces más gas que alimentar al cultivo. El cultivo es la línea menor. La envolvente de la sala es la mayor.

La primera carga es más chica todavía, y aquí es donde la mayoría de las calculadoras engañan. Subir nuestra sala de 420 a 1.200 ppm es un cambio de 780 ppm, y una ppm de CO₂ pesa 1,80 miligramos por metro cúbico, así que una sala de 340 metros cúbicos, el volumen que ocupa un espacio de 30 por 40 pies bajo un techo de diez pies, necesita 477 gramos: alrededor de medio kilogramo, cerca del 3 a 5 por ciento de la demanda de un solo día. Una calculadora que se detiene en la primera carga está respondiendo una pregunta que nadie hizo. Lo que usted compra es un caudal de suministro, sostenido, contra una tasa de fuga que todavía no midió.

Lo cual significa que lo primero que hay que arreglar no es la consigna. Selle la sala y después mida a qué velocidad devuelve el gas. Nuestra página términos de sala de cultivo cubre la tasa de renovación de aire, el descuento que un filtro de carbón y los codos de conducto imponen al caudal de un ventilador, y por qué el enriquecimiento y el extractor continuo son mutuamente excluyentes por construcción. Enriquecer una sala con un plan de extracción abierto es una suscripción al aire de afuera.

Sensores: por qué su lectura de ppm puede estar mal

Cada número de esta página depende de un instrumento, y el instrumento que usa la mayoría de las salas está configurado en silencio para mentir exactamente en la situación de la que trata este artículo. Los sensores de dióxido de carbono basados en absorción infrarroja son exactos cuando están bien referenciados. El problema es lo que muchos hacen para mantenerse así.

El supuesto de la línea base. La mayoría de los módulos NDIR económicos vienen con una rutina automática de corrección de línea base, a veces rotulada ABC o ASC. La lógica es que a lo largo de una o dos semanas el espacio medido verá en algún momento aire exterior fresco a unas 400 ppm, y el módulo reancla en silencio su lectura más baja a ese valor. Ese supuesto es cierto en una oficina, un dormitorio o un aula. Es falso en una sala de cultivo sellada y enriquecida, que puede no volver a ver 400 ppm en todo el ciclo de floración. Bajo un supuesto falso la corrección no es una corrección: es una deriva lenta hacia abajo, de modo que una sala que está realmente en 1.200 ppm informa algo más bajo y sigue bajando. El sensor no está roto y el error no se anuncia solo.

Cómo revisar el suyo. Lleve el sensor afuera, a aire en movimiento, lejos de cualquier escape o rejilla, y déjelo funcionar de veinte a treinta minutos. Debería estabilizarse entre 400 y 420 ppm. Si no lo hace, o la línea base derivó o la rutina automática ya desplazó la referencia, y la solución es desactivar la corrección automática y hacer una calibración manual contra aire exterior. En una sala sellada, la corrección automática de línea base debe estar apagada. Es el único ajuste que vale la pena revisar antes de confiar en cualquier lectura de este artículo, y también es la razón por la que una sala enriquecida se beneficia de una segunda medición independiente durante la puesta en marcha en lugar de un solo número de panel.

Cuidado con los sensores que no miden CO₂ en absoluto. Varios módulos económicos populares informan lo que sus fabricantes llaman CO₂ equivalente, derivado de compuestos orgánicos volátiles y no de la absorción de luz infrarroja. Reaccionan al alcohol, a la cáscara de cítricos y a los productos de limpieza saltando cientos o miles de ppm. Si una lectura se dispara cuando alguien limpia una mesa de trabajo, usted está mirando una estimación de COV, no una medición de dióxido de carbono, y ninguna calibración la va a convertir en un instrumento de caudal.

Montar bien importa más que la ficha técnica. Un sensor en el medio de la sala, a la altura del pecho, informa la sala, no el dosel, y las dos cosas no son el mismo número. Mantenga las sondas fuera de los flujos de suministro y de extracción, lejos de fuentes de calor y de luminarias que calientan la carcasa, y lejos de donde se para y respira una persona. Deje que la unidad se estabilice antes de creerle: los módulos infrarrojos derivan de forma notable en sus primeros minutos en frío, así que conviene esperar antes de que las lecturas alimenten una decisión de control. El diseño de la carcasa también importa, porque la celda óptica necesita aire circulando por dentro: un gabinete hermético, o una sonda enterrada bajo barniz protector, lee lo que quedó atrapado adentro. Los intervalos de calibración típicos son de seis a doce meses, y más cortos en una sala húmeda, polvorienta o con actividad química.

Dónde está realmente el carbono

El consejo de CO₂ más repetido en la literatura de cultivo es que el gas es más pesado que el aire y por lo tanto se acumula en el piso. Es más pesado: la molécula pesa 44 gramos por mol contra unos 29 del aire, una relación cercana a 1,5. La conclusión igual está casi siempre mal, y el error lleva a poner equipos en lugares inútiles.

El aire de una sala de cultivo en operación no está quieto. Las luminarias entregan cientos de vatios por metro cuadrado, las plantas transpiran y cada ventilador agita el volumen muchas veces por hora. En una sala mezclada, la convección térmica domina sobre la sedimentación por densidad, así que el gradiente que realmente importa no es el que va del piso al techo: es la capa límite quieta de aire húmedo que se apoya sobre cada hoja, y las zonas muertas entre el dosel y debajo de él, donde el aire simplemente no se mueve. Es el mismo modo de falla que describe nuestra guía de VPD para la humedad, y tiene la misma solución, que es mover aire a través del cultivo y no a lo ancho de la sala.

La consecuencia práctica es sobre dónde medir y dónde inyectar. Medir en el sensor y declarar la sala conforme es la versión en carbono de leer un punto de PPFD bajo una luminaria y llamarlo promedio de dosel. Los puntos de inyección deben distribuirse para que el gas llegue al dosel y no al techo ni a una esquina, y la lectura que importa se toma donde están las flores. Una sala puede sostener 1.200 ppm en el panel de la pared mientras las flores están en aire que ya entregó su carbono.

Generador o botella: una cuestión de carga térmica

La elección entre un suministro comprimido y un generador de combustión suele discutirse por el precio del gas. La diferencia mayor es física, porque un quemador es un artefacto de calefacción que además produce CO₂, y sus subproductos caen directamente en el cálculo de carga que usted ya hizo para la sala.

La estequiometría es fija y fácil de verificar. Al quemar propano, C₃H₈ más cinco O₂ dan tres CO₂ y cuatro H₂O. Un kilogramo de propano es, por lo tanto, 2,99 kilogramos de CO₂ más 1,63 kilogramos de vapor de agua, lo que significa que cada kilogramo de CO₂ que usted produce llega con unos 0,55 kilogramos de agua: 1,2 libras, o 1.200 BTU de carga latente que la deshumidificación tiene que condensar. Súmele el calor de combustión, a 46,35 megajoules por kilogramo de propano, y cada kilogramo de CO₂ arrastra unos 15.900 BTU de carga: alrededor de 1,3 toneladas-hora de refrigeración para extraer. Una sala que consume 10 kilogramos de CO₂ por día desde un quemador carga así 159.000 BTU diarios extra, cerca de 13 toneladas-hora, que un suministro embotellado no habría agregado en absoluto.

Eso no es automáticamente un argumento contra los generadores. En un clima frío, el calor que hay que sacar en julio es calor que de otro modo se compraría en enero, y la corriente de escape se entrega directamente al dosel, donde sirve. En un clima cálido, o en una sala sellada con un presupuesto ajustado de refrigeración, el mismo quemador le cobra dos veces: una por el combustible y otra por la electricidad de volver a sacar el calor. El agua es la parte que se olvida, y es la que aparece después como un deshumidificador más grande. Nuestra página de términos de sala desarrolla la relación de calor sensible y la carga latente de esa misma sala, que es donde corresponde esta aritmética. El suministro embotellado o líquido a granel no arrastra calor ni agua, y tampoco riesgo de monóxido de carbono por combustión incompleta.

Aclimatación: por qué la ganancia se desvanece

El enriquecimiento suele describirse como si la respuesta fuera permanente. En la investigación en invernadero no lo es, y el efecto tiene nombre. La aclimatación fotosintética es la pérdida gradual de la ventaja del enriquecimiento a lo largo de semanas de exposición continua, y está bien documentada en tomate, pepino y otros cultivos de invernadero.

El mecanismo es un desajuste. El suministro de carbono deja de ser el límite, pero la inversión de la planta en la maquinaria que fija carbono no se mantiene constante: el contenido de Rubisco baja en algunos cultivos bajo exposición prolongada, las hojas acumulan almidón y azúcares de maneras que interfieren con la función del cloroplasto, y la relación carbono-nitrógeno dentro de la hoja se desplaza. En casos severos las hojas se vuelven cloróticas, se deforman o se enrollan, y quedan quebradizas. Las concentraciones más altas traen la aclimatación más rápido.

De esa misma literatura salen dos respuestas prácticas. Primero, la nutrición nitrogenada importa: los cultivos con nitrógeno generoso muestran menos aclimatación que el mismo cultivo con menos, lo que significa que el enriquecimiento y un plan de fertilización escaso trabajan uno contra el otro. Segundo, la respuesta se recupera cuando se interrumpe el gas, y una pausa de unos pocos días alcanza para restaurar la ventaja. Eso convierte el enriquecimiento de una configuración de fondo en un plan con horario: las salas que corren la parte alta de la banda de forma continua durante todo un ciclo están pagando por una respuesta que se desvanece, y podrían sostener una banda más baja la mayor parte del tiempo y gastar el extremo alto donde el cultivo realmente puede aprovecharlo.

Operación: consignas, horarios y la señal de luces apagadas

Cuatro reglas de operación cubren la mayor parte de lo que sale mal.

• Enriquezca solo con las luces encendidas. La captación de carbono requiere fotosíntesis activa, así que el gas liberado en la oscuridad simplemente se ventila. La mayoría de los controladores atan la válvula de gas al horario de iluminación por esta razón.
• Lea la subida nocturna como prueba de sellado. Con la fotosíntesis detenida, el cultivo respira y la sala debería ganar CO₂ durante la noche. Una sala que sube rápido en la oscuridad está reteniendo su gas; una sala cuya lectura nocturna apenas se mueve tiene fugas, y ninguna consigna va a arreglar eso. Haga esta prueba antes de la puesta en marcha.
• Espere una consigna más cálida, y entienda por qué. Las salas enriquecidas se operan habitualmente varios grados más cálidas que las de aire ambiente, y eso no es un error: la fotorrespiración, la reacción derrochadora que le cuesta carbono a una hoja cálida, se suprime cuando el CO₂ abunda, que es también la razón por la que los datos de aire libre muestran una respuesta mayor al enriquecimiento por encima de 25 °C que por debajo. Calentar la sala y enriquecer el aire son una sola decisión, no dos.
• Suba el objetivo de humedad junto con el CO₂. Estomas parcialmente cerrados significan menos transpiración, así que una sala enriquecida opera cómodamente con un déficit de presión de vapor más alto que una de aire ambiente. Nuestra guía de VPD lleva el desfase y el razonamiento; el punto aquí es que un controlador debería guardar dos especificaciones de clima, una ambiente y una enriquecida, en lugar de una que se ajusta a ojo.

Un detalle de programación contraintuitivo: el objetivo de enriquecimiento debería bajar cuando la luz es baja. La demanda de carbono cae con el suministro de fotones, y el cierre estomático en condiciones nubladas es más marcado que con tiempo despejado, así que una sala que sostiene su objetivo completo durante una tarde gris está gastando gas en nada. Un controlador que sigue la luz en lugar del reloj gastará menos y no perderá nada.

Seguridad: qué son 1.200 ppm y qué son 5.000 ppm

Esta sección existe porque una afirmación muy repetida sobre este tema es simplemente falsa. Varios sitios de cultivo sostienen que el CO₂ por encima de 1.500 ppm es peligroso para las personas. No lo es, y los límites publicados son fáciles de verificar.

Entre un objetivo de trabajo y el primer límite laboral hay un margen de más de tres a uno, así que el peligro en una sala enriquecida no es la consigna. Es la pérdida de control: una válvula que quedó abierta, un regulador que se golpeó y se salió de un cilindro, un controlador que falla en el estado equivocado, o el recorrido de escape de un quemador que cambia. Los efectos humanos reportados empiezan en el rango de 20.000 a 40.000 ppm, donde la frecuencia respiratoria aumenta, y progresan hacia presión arterial elevada y mareo a concentraciones mayores. Una sala de trabajo no está ni cerca de esos números, pero una falla sí puede estarlo.

• Monitoree y alarma. Una sala que enriquece debería tener una lectura de CO₂ que alguien mire, con una alarma por encima de la banda de trabajo. Esto protege a las personas y también protege el presupuesto de gas.
• Ventile antes de entrar, y no trate una sala enriquecida como puesto de trabajo. La ocupación prolongada en una sala sellada y enriquecida es el escenario de exposición para el que están escritos los límites laborales.
• Trate el CO₂ generado como escape de combustión. Un quemador que no quema limpio produce monóxido de carbono, que no tiene olor y no aparece en absoluto en un sensor de CO₂. La integridad de la llama y el recorrido del escape pertenecen a un plan de mantenimiento.
• Recuerde que el gas es invisible. Ni el CO₂ ni el CO tienen olor. Todo lo anterior depende de instrumentos, lo que devuelve al lector a la sección del sensor: un monitor que ha derivado hacia abajo es un dispositivo de seguridad que está, en silencio, sin funcionar.

Errores comunes que vemos

• Perseguir una cifra de ppm con una sala con fugas. Una sala que no puede retener su gas gasta su presupuesto en el aire de afuera. Selle primero, después fije un objetivo, después dimensione el suministro.
• Dimensionar el suministro desde la primera carga. La carga para llevar una sala de 420 a 1.200 ppm son unos cientos de gramos. La demanda diaria son kilogramos. No son la misma pregunta.
• Dejar activada la corrección automática de línea base. El sensor se reajusta contra una referencia exterior de 400 ppm que nunca ve, y el error corre hacia abajo sin ningún aviso.
• Tomar una lectura promedio de sala como valor de dosel. El número de la pared y el número dentro del cultivo son mediciones distintas, y solo una de ellas describe las flores.
• Agregar CO₂ a una sala que siguió con un plan de ventilación. La extracción continua y el enriquecimiento se anulan, y el gas se va con el aire que debía enriquecer.
• Subir el gas en lugar de subir la luz. El enriquecimiento eleva el techo de luz que el cultivo puede usar. No eleva la luz, y una sala a 500 µmol/m²/s obtiene muy poco de una atmósfera rica.

Preguntas frecuentes