Proyecto LIFE-DESEACROP: Desalación de agua de mar para uso agrícola

La desalación, junto con la reutilización, se han convertido en complementos necesarios en la planificación hidrológica, especialmente en países como España donde existen regiones caracterizadas por un déficit hídrico significativo.

Actualmente, según datos recientes de la International Desalination Association (IDA), existen unas 18.000 desaladoras en el mundo que producen más de 100 millones de metros cúbicos al día de agua desalada. Aproximadamente un 60% proviene de agua de mar y un 40% proviene de aguas salobres de distinto origen (ríos, lagos, aguas subterráneas, agua residual, etc.) (IDA, 2019).

A escala mundial, el uso del agua desalada para la agricultura es una actividad prácticamente irrelevante, pues representa aproximadamente solo  el 2% del total de los usos (IDA, 2015). Sin embargo, España es el país de mayor utilización de agua desalada para agricultura, donde más del 21% se destina a uso agrícola 21% (Zarzo et al., 2013).

Evolución del suministro de agua de mar desalada para uso agrícola en el sureste español para diferentes plantas desaladoras ubicadas en el litoral del arco mediterráneo español. Haciendo distinción entre plantas desaladoras públicas y privadas, presenta un crecimiento exponencial en los últimos años gracias principalmente a la construcción y puesta en marcha de las desaladoras públicas propiedad de Acuamed.

Producción de agua desalada de las desaladoras de Acuamed según los usos desde su puesta en marcha en 2005 hasta 2019.  Estas plantas han producido un total de 1.705 Hm3 de agua desalada, representando un uso agrícola medio de un 48% de esta producción. Puede observarse cómo la proporción de agua desalada para uso agrícola ha ido creciendo, llegando a suponer hasta el 67.7% de la producción en 2019.

El sureste de España, a pesar de ser la región europea con mayor tendencia al estrés hídrico y  sufrir un notable déficit estructural de agua, posee un agricultura intensiva muy productiva debido principalmente a su tecnificación y a las excelentes condiciones edafoclimáticas.

Este déficit hídrico estructural ha llevado a Comunidades de Regantes y empresas agrícolas del levante español a contar con la desalación como parte de sus recursos hídricos (aguas superficiales procedentes de trasvases, aguas subterráneas, agua reutilizada y agua desalada (salobre y de mar)) y llevar a cabo una gestión integrada de los  mismos. Esta eficiente gestión en las mezclas permite alcanzar costes hídricos razonables  y asumibles en gran medida por los usuarios finales; los agricultores. Es de destacar que, los retornos de inversión más elevados asociados a los cultivos de invernadero, altamente tecnificados con productos “fuera de temporada”, hacen que el coste del agua desalada sea asumible dentro de los costes de producción para este sector de productos de alta calidad.

Entre las técnicas actuales de producción agrícola bajo invernadero, destacan los sistemas de cultivo hidropónicos cerrados, que han experimentado un importante auge en todo el mundo ligado al desarrollo y abaratamiento de los plásticos, y a las ventajas de este sistema de cultivo. Actualmente, se estima que, en el sur y sureste de España, el 15% de las tierras de regadío bajo invernadero se encuentran bajo sistema sin suelo. Este sistema agrícola se presenta como una buena alternativa frente al cultivo tradicional en suelo gracias a sus beneficios medioambientales y económicos. Además, a diferencia de los cultivos tradicionales en suelo, estos sistemas pueden permitir una gestión eficiente de los drenajes agrícolas reduciendo así la contaminación de suelos y acuíferos. Estos drenajes agrícolas frecuentemente presentan elevadas concentraciones de nutrientes derivadas de las prácticas de fertilización y, por lo tanto, se hace necesaria y en ocasiones indispensable su gestión al objeto de preservar el medioambiente.

Objetivo

Con el fin de demostrar la viabilidad de la gestión sostenible del agua de mar desalada para la producción de cultivos en sistemas cerrados sin suelo y del posterior tratamiento y gestión de los drenajes generados en el riego los cultivos, nace el proyecto LIFE-DESEACROP: DEsalinated SEAwater for alternative and sustainable soilless CROP production. El proyecto LIFE DESEACROP (LIFE16 ENV/ES/000341 DESEACROP) ha fortalecido la resiliencia de estos sistemas como clave productiva, económica, social y respetuosa con el medio ambiente en la región mediterránea.

Materiales y métodos

El proyecto ha sido coordinado por la Universidad Politécnica de Cartagena y Sacyr Agua Concesiones, junto con la universidad de Almería y la Comunidad de Usuarios Campo de Níjar han participado como socios. El proyecto se ha enmarcado dentro de la convocatoria LIFE+: instrumento financiero de la Unión Europea dedicado, de forma exclusiva, al medio ambiente, cuyo objetivo general es contribuir al desarrollo sostenible y al logro de los objetivos y metas de la Estrategia Europa 2020 y de las estrategias y planes pertinentes de la Unión en materia de medio ambiente y clima.

La fase experimental se ha llevado a cabo en el Campo de Prácticas de la Universidad de Almería “Catedrático Eduardo Fernández” de la Fundación UAL-ANECOOP, donde se han realizado los ensayos para comparar la productividad y el rendimiento del cultivo de tomate (principal producto de la zona) utilizando aguas de distintos orígenes y mezclas. Además, se ha comparado el sistema de cultivo convencional de la zona (en suelo enarenado) con el cultivo sin suelo.

El invernadero utilizado en la experimentación ha sido del tipo “Almería”, orientado E-O y con una superficie total de 1.454,2 m2. Para la experimentación, el invernadero se ha dividido en 18 parcelas demostrativas; 9 parcelas de cultivo en suelo (SC) y 9 sin suelo (HS). En dichas parcelas se han aplicado tres tratamientos de riego en tres repeticiones en cultivo en suelo y tres tratamientos de riego en tres repeticiones en cultivo sin suelo.

Para cada tipo de cultivo se han utilizado tres tratamientos de riego diferentes:

• T1: riego de precisión con agua marina desalinizada (conductividad ≈ 0.5 dS/cm)

• T2: riego de precisión con una mezcla sintética de agua al 50% de agua marina desalinizada y agua subterránea sintética (conductividad ≈ 1,5 dS/cm),

• T3: riego de precisión con agua subterránea sintética (conductividad ≈ 3.0 dS/cm)

Por otra parte, con el fin de evitar el impacto ambiental de los drenajes agrícolas en el cultivo sin suelo y aumentar la eficiencia en el uso del agua, se han recogido y tratado los drenajes del cultivo sin suelo para su posterior reutilización. Para ello se ha instalado una planta piloto contenerizada incluyendo membranas recicladas de ultrafiltración (desarrolladas por Sacyr Agua dentro del proyecto LIFE TRANSFOMEM, www.life-transfomem.eu) y un sistema de desalación por ósmosis inversa. Todo el sistema de tratamiento de drenajes se alimenta con energía solar fotovoltaica para reducir al máximo la huella de carbono y las emisiones de CO2.

Resultados

Con respecto a los resultados obtenidos en la parcela experimental, el cultivo sin suelo (HS) obtuvo una producción de tomate por superficie de invernadero (kg/ha) hasta un 31% superior que la de los cultivos en suelo (SC) aunque con  una eficiencia del uso del agua (kg/m3) ligeramente superior en el tratamiento HS. Esto fue sin embargo compensado con el tratamiento y reutilización de los drenajes (HS100%DSWDR), lo cual ha generado un ahorro del 20% en el consumo de agua.

Con respecto al tipo de agua de riego, el riego con agua desalada (DSW) aumentó la producción de los cultivos en suelo (SC) un 14% y hasta un 46% en el caso de los cultivos sin suelo (HS), comparado con el riego con agua salobre (UGW).

Otros resultados importantes revelaron un uso más eficiente de los fertilizantes en tratamientos con agua de baja salinidad (T1), un menor contenido en azúcar (grados Brix) relacionado con la maduración y grado de dulzura, y en ausencia de daños en el crecimiento de las plantas (Fito-toxicidad) producida por la aspersión de una mezcla de determinados compuestos (datos no mostrados).

Además de los estudios experimentales en parcela, se ha realizado un estudio de transferibilidad de los resultados en el cual se estudiaron diferentes regiones dentro de la región mediterránea europea con estrés hídrico. Para ello se analizaron:datos de identificación de la zona o región, los recursos hídricos disponibles, las características agronómicas de suelo – cultivo – riego, el estado de situación del mercado agrícola, los precios y costes locales, las restricciones de los recursos hídricos, la estacionalidad y los datos de programas y acciones específicas de desarrollo y financiación, entre otros. Además del sudeste español, se estudiaron datos de zonas de interés de Islas Canarias, Portugal, Italia, Malta, Grecia y Chipre.

Para realizar el estudio de transferibilidad, se diseñaron planes de negocio hipotéticos para la explotación de una finca tipo y para la explotación de una desaladora de agua de mar para agricultura. Las regiones de transferencia seleccionadas fueron: el campo de Cartagena en el sureste de España, la región de Puglia en Italia y la zona costera de Malta. Los planes de negocio diseñados incluyeron: especificación del servicio, plan de inversiones necesarias, plan comercial y previsiones de ventas, aspectos económicos, cuenta de resultados y retornos.   

La opinión generalizada, y la de los propios agricultores que usan el agua desalada, es que el agua desalada es cara. En realidad, es evidente que solo ciertos productos pueden permitirse el uso de agua desalada como única fuente de suministro (por el precio del producto y por el porcentaje que representa el agua en sus costes de producción) y hay algunos productos para los que resultaría totalmente inviable. Sin embargo, numerosas experiencias y casos de éxito muestran la bondad del uso del agua desalada para agricultura, no solo dando garantía de suministro de agua sino también, como se ha demostrado, incrementando la productividad y la calidad de los productos.

Conclusiones

El riego con agua desalada contribuye notablemente a la sostenibilidad de los cultivos en invernadero de Almería. Además, actualmente es la herramienta más potente para contrarrestar la sobreexplotación de acuíferos y su salinización.

El sistema propuesto en el proyecto LIFE DESEACROP, que consiste en el uso de sistemas cerrados sin suelo con riego con agua desalada, recirculación de soluciones nutritivas y tratamiento de drenajes, es una técnica muy adecuada para optimizar el uso de agua y fertilizantes y reducir los impactos ambientales del riego. Además, el uso de energías renovables para el tratamiento de los drenajes permite minimizar la huella de carbono del proceso y las emisiones de gases de efecto invernadero.