El mundo actual enfrenta importantes desafíos socioambientes debido al cambio climático, elevado uso de agua, crecientes niveles de contaminación, baja productividad, alto crecimiento demográfico, elevada demanda de alimentos y materias primas de la población mundial y demás, cuyos aspectos afectan directamente la producción agrícola global, por tal motivo  se ha intensificado la investigación para la búsqueda de nuevos sistemas de producción agrícola. Existen diversas estrategias para resolver esta encrucijada, entre ellas se encuentra la fusión entre la agricultura y los avances realizados en las áreas de climatización, sistemas de información geográfica, tecnologías de la información y comunicación, instrumentación, control, entre otros, para obtener instalaciones de producción altamente eficientes bajo ambientes controlados.

En este contexto ha llegado para quedarse los sistemas conocidos como “cultivos verticales ó plant Factory” siendo una de las soluciones planteadas para el problema del déficit alimentario y de las altas emisiones de gases de efecto invernadero causadas por la producción desenfrenada de alimentos en nuestra época. Estos funcionan, como su nombre lo indica, de manera vertical, lo que permite que se encuentren en lugares urbanizados y no ocupen el mismo espacio que un cultivo tradicional, a su vez el proceso ocurre con la incorporación de  iluminación artificial que se utiliza para el cultivo agrícola pudiendo ser a su vez de varios tipos, según su diferente costo, eficiencia y productividad, principalmente: los tubos incandescentes y fluorescentes, las luces HID (o de alta intensidad de descarga) y las luces LED. La luz juega un papel fundamental en el cultivo agrícola ya que de ello va a depender fundamentalmente que las plantas puedan hacer la fotosíntesis para producir frutos. La calidad de esta es determinante en su apariencia, propiedades y productividad, entendida como la composición espectral de sus diferentes longitudes de onda en el rango de “luz visible”, es decir, aquellos fotones que son absorbidos por los pigmentos de las plantas (clorofilas, citocromos y carotenoides, entre otros) encargados de los distintos procesos.

Sin embargo hay varias desventajas en el uso de este tipo de agricultura, incluyendo no solo sus aspectos de producción, sino su impacto energético, climático y a nivel social.

En primer lugar, los cultivos verticales que se dan en espacios interiores podrían estar desperdiciando la luz solar. Para quien no conozca los procesos biológicos de las plantas, el desperdicio de un recurso que no puede acabarse no representa ningún problema. Sin embargo, es importante aclarar que las plantas necesitan una cantidad específica de luz para poder convertirla en materia orgánica, completando así la fotosíntesis. Por ende, si la planta no recibe suficiente luz solar, será necesario el uso de luz artificial para que esta pueda sobrevivir y cumplir con su objetivo biológico.

Uno de estos casos es el jardín vertical ideado por una compañía japonesa llamada Spread. Este cultivo de lechugas, que se encuentra en funcionamiento pero cuya actualización terminaría en el año 2017, cuenta una marcada reducción en el uso de pesticidas por encontrarse en un espacio cerrado y controlado. Sin embargo, estas mismas condiciones hacen necesario el uso de luz artificial para que funcione correctamente.

Otro caso es el de la granja creada por Shigeharu Shimamura, establecida dentro de una antigua fábrica de semiconductores donde se hace necesario el uso de luces LED para la producción masiva de lechugas. Estas condiciones suelen levantar sospechas, muchas veces sin fundamento, sobre si lo cultivado en este entorno puede ser peligroso para la salud. No hay evidencia sobre posibles efectos perjudiciales para la salud que se haya demostrado.

Actualmente existe a nivel mundial gran interés comercial en utilizar este tipo de instalaciones aplicando conceptos como el de la agricultura vertical, agricultura urbana e hidroponía, para dar respuesta a las necesidades planteadas. El número de empresas que hacen uso de sistemas de agricultura tecnificados en el ámbito urbano, se ha ido incrementado en los últimos años, presentando un gran crecimiento en ciudades como Singapur, Tokio, Chicago, New York y Montreal, en donde se cuenta con fábricas de plantas, invernaderos verticales, invernaderos de alta tecnología o cuartos climatizados inmersos en las ciudades y dedicados la producción de vegetales a nivel comercial

A pesar de las ventajas que se han identificado en estos sistemas, su implementación no se ha realizado en forma generalizada, particularmente en los países menos desarrollados. En la comunidad científica aún no ha establecido consenso respecto a dichos sistemas, algunos lo consideran “la agricultura del futuro”; mientras que otros estiman que este tipo de agricultura no es factible a nivel energético y económico. Aun así el uso de estos sistemas se está extendiendo a nivel mundial, por lo que se hace necesario realizar estudios y desarrollos propios que den respuesta a los interrogantes planteados respecto a la viabilidad de la aplicación a nivel comercial de estos sistemas de producción agrícola, en las condiciones propias de países con menor desarrollo relativo y con climas tropicales. La agricultura bajo ambientes controlados usa tecnología de punta en las áreas de: biotecnología, riegos, climatización, instrumentación y control, entre otras. Las investigaciones más avanzadas a nivel no comercial se encuentran en la implementación de biosferas artificiales y cultivos en ambientes tan agrestes como la Antártida, el desierto y aplicaciones espaciales. El grupo de investigación interfacultades trabajará en todos los aspectos que tienen que ver con este tipo de agricultura para el siglo XXI. En él se integra el trabajo de físicos, ingenieros físicos, agrónomos, ingenieros agrícolas, arquitectos, ingenieros mecánicos y demás con el fin de resolver problemas propios de investigación en estas áreas.