El campo que se riega de forma inteligente con agua sostenible

La población pide alimentos, los cultivos piden agua y la tierra se seca. El escenario apunta a la necesidad imperante de optimizar el uso de los recursos hídricos y, sí, hay opciones. Sistemas de supervisión y automatización del riego, fertilización inteligente, teledetección del estado hídrico y uso de fuentes alternativas de agua son algunas de las técnicas y avances para hacer frente a los retos de la gestión del agua en la agricultura a favor de la sostenibilidad.

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El agua es esencial para la existencia de organismos vivos. Por eso, en la exploración espacial es uno de los hallazgos principales que los científicos luchan por encontrar: huellas hídricas, que a su vez puedan ser la constatación de que hay o ha habido vida. Pasa con el planeta rojo, donde los descubrimientos de los últimos años constatan la existencia pasada del valioso líquido.

Unida al agua va la posibilidad de cultivar. En la película Marte (2015), Matt Damon lo consigue -con dudosa fiabilidad científica- en un invernadero sobre tierra marciana, pero si hubiera habido agua las posibilidades hubieran sido mucho más realistas gracias al método de la hidroponia.

El cultivo hidropónico se realiza directamente en una disolución mineral y no en suelo agrícola. En él, la eficiencia del agua y los nutrientes es mayor. La siguiente revolución que se estudia es la aeroponía, en la que las plantas se cultivan directamente en un entorno aéreo.

Todo lo que se investiga para la exploración espacial puede tener su aplicación en la Tierra, pero si volvemos a poner los pies en el suelo, el mayor desafío al que nos enfrentamos en el planeta azul tiene que ver precisamente con la escasez de lo que se busca en el espacio.

El 70% del agua dulce que se extrae en el mundo se destina a agricultura - es el sector que más consume -. Si atendemos al crecimiento demográfico y al consiguiente aumento de la demanda de alimentos (los expertos apuntan a cerca de un 60% más para 2050), el gasto de agua para cultivo se disparará.

Mientras, en la actualidad, casi una cuarta parte de la población mundial vive en zonas con estrés hídrico extremo, según el Instituto de Recursos Mundiales (WRI, por sus siglas en inglés). España está dentro de la categoría de estrés hídrico alto, pero la visión a futuro, con los efectos del cambio climático incrementándose, no augura un escenario halagüeño a menos que se empiecen a tomar medidas.

La parte positiva es que hay herramientas. La tecnología, la innovación y la ciencia pueden ayudar a que la palabra sequía no ronde los grifos de los agricultores. Antes de mirar al espacio, analicemos las soluciones en la Tierra.

 

 

 

Visión constructiva: sí, se puede

¿Realmente se puede hacer actualmente un uso 100% eficiente del agua en la agricultura? "En lo que se refiere a los cultivos, podríamos decir que sí. Ya hay herramientas lo suficientemente robustas que permiten determinar las necesidades hídricas de los cultivos y adoptar un riego de precisión. Esto ayuda a aportar la cantidad de agua adecuada en el momento y lugar adecuados", afirma el investigador del Programa de Uso Eficiente del Agua en la Agricultura del Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias (IRTA), Joaquim Bellvert.

Con esta optimización, no solo se consigue "maximizar la eficiencia del uso del agua", también "su productividad, es decir, producir más con la menor cantidad de agua posible", añade Bellvert.

Productividad es un término que aparece en repetidas ocasiones en las conversaciones sobre este tema. "Uno de los retos, además de hacer frente a la escasez de agua derivada del cambio climático, es la necesidad cada vez más creciente de alimentos ante una población que aumenta demográficamente", indica Elena Campos, responsable de Depuración en el Área Técnica de Sacyr Agua.

¿Hasta dónde podemos producir? "Con los sistemas agrícolas avanzados se pueden conseguir productividades muchísimo más altas de las que se alcanzan con los convencionales. Por ejemplo, si en un invernadero tradicional de tomate se obtienen 50.000 kilos por hectárea, con un sistema avanzado de agua de excelente calidad esta producción se puede llegar a multiplicar por 4 y 5", explica la experta.

Además, "el estrés hídrico afecta a la disponibilidad de agua tanto en cantidad como en calidad. Necesitamos soluciones inteligentes para producir más con menos", añade Manuel Martín, director de Proyectos y Marketing en Agbar Agriculture.

Tanto para eficientar el uso del preciado líquido como para aumentar la productividad, la solución pasa por obtener un agua a la carta para cada cultivo en cada momento.

 

"El estrés hídrico afecta a la disponibilidad de agua tanto en cantidad como en calidad. Necesitamos soluciones inteligentes para producir más con menos", destaca Manuel Martín, director de Proyectos y Marketing en Agbar Agriculture.

 

 

Nuevas fuentes de agua

La primera opción debe ser buscar la posibilidad de utilizar recursos hídricos alternativos al agua dulce convencional. "Lo ideal es hacer una mezcla con todas las opciones posibles, especialmente en zonas donde las fuentes de agua tradicionales, como los acuíferos o las aguas superficiales, son muy escasas", indica Elena Campos de Sacyr Agua.

 

"Lo ideal es hacer una mezcla con todas las opciones posibles, especialmente en zonas donde las fuentes de agua tradicionales son muy escasas", afirma Elena Campos, responsable de Depuración en el Área Técnica de Sacyr Agua.

 

La reutilización es una pieza fundamental. "En Murcia se reutiliza de forma directa más del 95% de agua, prácticamente toda el agua depurada", señala Campos.

Pero donde más esfuerzos se concentran es en la desalación; España es el país de mayor utilización de agua desalada para agricultura. "Hace ya 30 años que se empezaron a usar otros recursos, sobre todo aguas salobres, y a principios de los 2000 despuntó la construcción de desaladoras, muchas destinadas a la agricultura", cuenta la experta. Por ejemplo, en Águilas (Murcia) está una de las mayores desaladoras de Europa, que produce gracias a la ósmosis inversa agua desalada (210.000 m3 de agua al día) para la agricultura de alto rendimiento para Murcia y Almería.

Para los procesos de osmosis se usan membranas; en el caso de la compañía química LG Chem, abanderan las membranas nanocompuestas de película fina (TFN) para la desalación de uso agrícola.

"Tenemos membranas en muchas plantas desaladoras de agua de mar que dedican el 100% del agua a fines agrícolas. Aquí, el problema principal a resolver es el boro, un quebradero de cabeza para la agricultura", explica Álvaro Lagartos, ingeniero de aplicaciones sénior en LG CHEM. "Hay cultivos muy exigentes que necesitan niveles de ese elemento químico muy bajos. Con las membranas TFN puedes alcanzar un rechazo muy alto de boro", afirma.

 

Instalación piloto del proyecto Deseacrop. Foto: Sacyr

 

En esa búsqueda de los efectos del boro, desde Sacyr Agua trabajan en el proyecto SOS-AGUA-XXI junto a la Universidad Politécnica de Cartagena para ver cuál es el efecto del elemento en el agua desalada para riego. "Por ejemplo, los cítricos son cultivos muy sensibles que lo acumulan. En los hortícolas no suele haber problemas", ejemplifica Campos.

También en esta línea de calidad del agua desalada y sus efectos sobre los cultivos han trabajado desde Sacyr Agua en el proyecto LIFE Deseacrop, donde compararon los efectos en el cultivo del tomate según el tipo de agua de riego: agua desalada, de pozo y mezcla de las dos aguas. "Los resultados fueron muy satisfactorios. No obtuvimos ningún efecto negativo, todo lo contrario: con agua desalada aumentaba la productividad de los cultivos", indica Patricia Terrero, responsable de I+D+i en Sacyr Agua.

No se trata solamente de eliminar el boro: el agua desalada en general tiene menos calcio, magnesio, sales y otros nutrientes necesarios para el cultivo. "A veces el coste de fertilización puede incrementarse ligeramente, pero el déficit se puede suplir con una fertilización a la carta", indica Terrero.

 

 

Por otro lado, las membranas de osmosis tienen una vida útil finita (en torno a 5 u 8 años), así que en Sacyr Agua buscan cerrar el trazo de la economía circular y no desecharlas. "Con el proyecto Life Transfomem desarrollamos un proceso para transformar las membranas de osmosis inversa que ya no sirven y reutilizarlas en otros procesos de tratamiento de aguas. Actualmente continuamos con esta línea de investigación, validando las membranas recicladas para distintas aplicaciones, como tratamiento de aguas salobres, aguas residuales o pretratamiento de agua de mar", explica Terrero.

En cualquier caso, a medida que se mejora la calidad del agua desalada, la flexibilidad para alcanzar diversas calidades aumenta. "Hay que insistir en la desalación y la reutilización de aguas: necesitamos fuentes alternativas porque la situación del cambio climático está afectando", concluye Lagartos de LG CHEM.

 

"Hay que insistir en la desalación y la reutilización de aguas: necesitamos fuentes alternativas porque la situación del cambio climático está afectando", destaca Álvaro Lagartos de LG CHEM.

 

 

Arsenal de posibilidades tecnológicas

Una vez que se tiene escogida el agua para el riego, lo idóneo y cada vez más imperante es optimizar su uso y eficientar los procesos agrícolas. El listado de opciones tecnológicas es vasto y creciente.

La directora de consultoría de INCATEMA Consulting & Engineering, Ana Romero, destaca las herramientas de recogida y análisis de datos para una agricultura resiliente:

• Las tecnologías big data permiten desarrollar modelos predictivos. A medida que se vaya aportando información sobre los procesos agropecuarios, los modelos predictivos podrán anticipar la evolución de los sistemas agrícolas y permitirán mitigar los posibles efectos negativos del cambio climático.
• Las nuevas tecnologías de gestión de la información y la robotización han disparado la capacidad de adquisición de datos. El reto actual es generar un conocimiento útil para los productores, especialmente en las zonas más sensibles al cambio climático.
• En la gestión del agua agrícola destaca la aplicación del 4G a la automatización del riego, que ya no necesita sistemas de control por presión de agua. Estos sistemas permiten programar los riegos en función de las necesidades hídricas de cada sector de la parcela, mejorando así la eficiencia en el uso del agua de riego, y minimizando las pérdidas por infiltración.

El investigador del Programa de Uso Eficiente del Agua en la Agricultura de IRTA, Joaquim Bellvert, señala los avances que hacen posible el riego de precisión.

• Las tecnologías disponibles hasta el momento para tomar decisiones de riego se basan en el uso de sensores de suelo y planta, teledetección, estaciones meteorológicas, etc. El verdadero potencial radica en la integración de todas estas tecnologías: la conectividad a internet de los dispositivos del campo lo facilita.
• El internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés), hace que los dispositivos incluidos en sistemas de monitoreo de suelos y cultivos puedan interactuar entre sí y con otros dispositivos externos, como son los programas de riego. Todo de forma automatizada.
• La asimilación de los datos adquiridos en campo mediante sensores o imágenes de satélites en modelos de balance hídrico no solo permiten determinar la cantidad de agua adecuada para cada cultivo en cada momento: también posibilitan una fertilización inteligente.

La tecnología se está adoptando de forma cada vez más extensa, "pero se debe recordar que una herramienta digital de riego no tiene porqué sustituir el asesoramiento agronómico por parte de un experto, sino que sería un instrumento complementario", cierra Bellvert.

 

 

 

Unir la eficiencia hídrica y la energética

¿Y si la energía con la que se impulsan los sistemas de riego fuera renovable? Pues 2x1 en eficiencia. En Agbar Agriculture estudian, diseñan y ejecutan soluciones integrales en agricultura. Uno de sus proyectos son las instalaciones de energía solar fotovoltaica para la alimentación energética de los bombeos y elementos eléctricos de las producciones agrícolas.

"Gracias a los nuevos métodos de riego, como el goteo o aspersión, se ahorra agua, pero necesitan un equipo de bombeo y energía. La solución es la incorporación de la energía renovable como fuente energética, en particular, la solar fotovoltaica", explica Manuel Martín de Agbar Agriculture. "Como así solo podríamos regar de día, podemos buscar una fuente alternativa como los grupos electrógenos", añade.

Con este tipo de ideas, se puede tanto reducir la huella hídrica como la huella de carbono. De esto resulta un tipo de cultivo con menos impacto que cada vez demandan más los consumidores. "Las tendencias con energía renovable y tecnología se están instaurando a más velocidad en los cultivos leñosos de alto valor, como el almendro, el olivar, el pistacho, el nogal, los cítricos y el aguacate", enumera Martín.

Desde Danfoss España también buscan reducir el consumo de energía y agua en el sector de la agricultura. "Hay un gran potencial para unir fuentes renovables y gestión hídrica. En España, muchos de nuestros cultivos necesitan agua en la época de verano cuando hay más sol disponible", explica Rafael Ramos, director de Desarrollo de Negocio de Danfoss para España y Portugal.

 

"Hay un gran potencial para unir fuentes renovables y gestión hídrica. En España, muchos de nuestros cultivos necesitan agua en la época de verano cuando hay más sol disponible", destaca Rafael Ramos de Danfoss.

 

Ante la intermitencia de las renovables, el experto apunta que en una planta industrial de agua se pueden usar múltiples opciones de energía para encontrar la mejor solución en cada momento: "El escenario ideal es tener un parque de aerogeneradores cerca, una red eléctrica, hidrógeno o cualquier fuente de energía para, en función de nuestro criterio, nuestro cultivo y nuestro día a día, elegir una fuente u otra".

También sugiere seleccionar las soluciones que menos energía necesitan: "El riego por nebulización necesita una quinta parte de agua que el riego por aspersión. A nivel de energía, también mejora: no es lo mismo impulsar 10 litros que 2 litros", ejemplifica Ramos.

Igualmente, se debe buscar el ahorro energético en la desalación y la depuración. "Se suelen instalar bombas de presión y variadores de velocidad, y se usan sistemas híbridos de energía para abastecer la planta", indica el responsable de Danfoss.

Por su parte, desde Sacyr Agua llevan a cabo el proyecto Life HyReward, financiado por la Comisión Europea, en el que investigan un nuevo proceso de desalación combinando ósmosis inversa y electrodiálisis inversa, con una meta energética en mente.

 

"A partir del gradiente salino de la salmuera que generamos en el proceso de ósmosis podemos obtener energía eléctrica totalmente renovable y sostenible", afirma Patricia Terrero de Sacyr Agua.

 

"A partir del gradiente salino entre la salmuera que generamos en el proceso de osmosis y el agua residual tratada podemos obtener energía eléctrica totalmente renovable y sostenible, sin emisiones ni consumo de reactivos químicos", explica Patricia Terrero de Sacyr Agua. Una idea que ayuda a reducir el consumo energético global de todo el proceso y hacer el uso de agua desalada en agricultura una opción aún más viable.

 

Soluciones de riego. Foto: Agbar

 

La voz del campo

Las soluciones tecnológicas y los proyectos innovadores no pueden estar desvinculados de los protagonistas que, en el día a día, se enfrentan al reto de regar un campo del que depende la alimentación de la población.

"Las comunidades de regantes juegan un papel muy importante en la gestión del agua porque tienen que ajustar la demanda hídrica de los cultivos con los suministros", afirma Joaquim Bellvert de IRTA.

Desde Fenacore, la Federación Nacional de Comunidades de Regantes de España, transmiten sus necesidades e inquietudes: "El regadío es la joya de la corona, lo que más valor añadido produce y lo que más a la vanguardia va. Por eso, demandamos la modernización de regadíos por el lado de la demanda, la oferta y la gestión", indican.

También son conscientes de los retos que esto implica: "El sector agrario no es el industrial, nunca ha estado en la vanguardia de la adquisición de tecnología y lo conforma sobre todo gente mayor de edad, más reacia a la innovación". Precisamente, la modernización puede ser una herramienta para atraer a gente joven.

En esa modernización, desde Fenacore apuntan a multitud de herramientas: regar de forma inteligente, optimizar las dosis de fertilización, controlar el uso del agua mediante sondas y tensiómetros, aplicar drones y teledetección para medir los índices climáticos de los cultivos y telegestionar el riego desde el móvil para que el agricultor no tenga que ir un domingo por la tarde a regar.

 

"Las comunidades de regantes juegan un papel muy importante en la gestión del agua porque tienen que ajustar la demanda hídrica de los cultivos con los suministros", afirma Joaquim Bellvert de IRTA.

 

Con ellas, el agricultor se vería impulsado y apoyado, también para poder decidir de forma más objetiva y técnica. "Lo que tenemos que hacer es ayudar tanto a los regantes como a las comunidades de regantes a implementar en sus sistemas de toma de decisiones nuevas herramientas que actualmente ya existen", afirma Bellvert.

Por ejemplo, ilustra, en un caso hipotético en el cual se tengan que tomar restricciones hídricas en algunas zonas de España debido a una sequía extrema, hay que conocer muy bien cuánta agua potencial necesitan los cultivos de una determinada comunidad de regantes y ajustar las dotaciones a esa demanda. "Para ello, tecnologías mencionadas como el uso conjunto de la teledetección y modelos de predicción meteorológicos son idóneas para estimar los consumos de agua a lo largo de una campaña de riego", añade.

En lo que al origen del agua se refiere, desde Fenacore explican las limitaciones que hay en base a las circunstancias económicas: "Se suele seguir un formato de mezclas de aguas convencionales con desalada y reutilizada, pero no todos los agricultores pueden pagar el agua desalada; hay cultivos cuyos precios no lo soportan. El agricultor va adaptándose a la demanda hasta que no puede más".

Tanto para poder decidir qué agua utilizar como para hacer un mejor uso de ella, los expertos coinciden en que modernizar e implementar nuevas tecnologías en las comunidades de regantes ayudará a mejorar la eficiencia del agua agrícola.