¿Cómo podemos incrementar la eficiencia hídrica del sector agrícola español?

¿Cómo será la agricultura hídricamente eficiente del futuro? (foco de atención: hortalizas)

Reto 2.2

Dentro y fuera del ámbito

Fuera del ámbito:

• Regulaciones • Campañas de sensibilización

Dentro del ámbito: • Sustitución del suelo (por ejemplo, con la hidroponía)• Tipos de invernadero

• Nuevos mercados (como la agricultura vertical)

• Tecnologías facilitadoras (como riego por goteo o iluminación LED)

Fuera del ámbito:Soluciones rudimentarias

Resultados previstos

Identificar lagunas:Desafiantes y relevantes

Crear conjuntamente ideas/soluciones:Integrales y factibles

Plan de acción:Formular un plan para una campaña sostenible que reduzca el derroche de alimentos

Especificar plazos, lugar/zona, funciones y responsabilidades y función/compromiso personal

Presentación para el Comitéa los Expertos

Uso agrícola del agua en España

§ España es el país más árido de Europa y el que consume uno de los mayores volúmenes de agua per cápita después de EE.UU. e Italia, con un total aproximado de 2.300 m³/cápita/año.

§ La sequía es un importante riesgo económico y medioambiental que actualmente afecta a España y empeorará debido al cambio climático.

§ Los agricultores explotan cada vez más los acuíferos subterráneos, cambian de cultivo o abandonan la agricultura presionados por la sequía.

§ Se calcula que entre el 50 % y el 70 % del agua extraída se pierde a causa de la evaporación y las fugas, entre otros motivos. Según algunos expertos, estas pérdidas pueden reducirse hasta el 15 % mediante la agricultura protegida y, sobre todo, con invernaderos activos.

Agricultura protegida

§ La agricultura protegida (AP) se define como una “modificación del entorno natural para lograr un crecimiento óptimo”.

§ Por lo general, incluye soluciones que facilitan la Agricultura en Ambientes Controlados (AAC).

• Los invernaderos activos controlan:

• La temperatura del aire y de la raíz

• El agua

• La luz

• La humedad

• Los niveles de dióxido de carbono

• Las condiciones del suelo y el estado nutricional de las plantas

• Protegen las plantas de las plagas

§ En el futuro, también podrían utilizarse plantas relevantes a nivel farmacológico e incluso cultivos de bajo valor.

MÓDULO DE POLEA DE AGUA AGRICULTURA VERTICAL

70 % GLOBALAGUA DULCE UTILIZADA EN AGRICULTURA EN SUELO

50-­80 % DE LA CUAL SE PIERDE DEBIDO A LA EVAPORACIÓN Y LAS FUGAS

70-­95 % MENOSAGUA DULCE UTILIZADA EN AGRICULTURA VERTICAL

UTILIZANDO HIDROPONÍA O ACUAPONÍA COMO MÉTODO DE CULTIVO

2.400 KMDE MEDIA, LOS ALIMENTOS VIAJAN ENTRE 2.400 Y 4.000 KM HASTA LLEGAR A NUESTROS PLATOS

LOCALLA AGRICULTURA VERTICALHACE MENOS NECESARIO EL TRANSPORTE DE LARGA DISTANCIA, REDUCIENDO EL USO DE COMBUSTIBLES FÓSILES Y ASEGURANDO LA CALIDAD

Beneficios de la agricultura protegida

§ Mejoran enormemente la eficiencia hídrica (de 109 l en cultivos en campo abierto a 4 l/kg de tomates en invernaderos en los Países Bajos)

§ Mejoran la huella de carbono (reducción del transporte debido a la producción regional)

§ Aumenta la disponibilidad durante todo el año (gracias a lo cual los agricultores pueden beneficiarse de la estacionalidad del mercado y obtener precios más altos)

§ Protegen la agricultura con vistas al futuro (teniendo en cuenta el aumento de la urbanización, la degradación del suelo y la reducción de las superficies de cultivo)

§ En el futuro, también podrían utilizarse plantas relevantes a nivel farmacológico e incluso cultivos de bajo valor.

"Hay dos maneras de poder ganar dinero con el cultivo protegido. Una es un volumen alto y, la otra, un alto valor”.

Dr. Dean Kopsell, Departamento de Botánica, Universidad de Tennessee.

Tecnologías existentes: invernaderos destinados al cultivo de hortalizas

En España, la mayoría de los casos son explotaciones familiares que realizan bajas inversiones de capital. Tamaño promedio: 1 ha

Nuevas tecnologías: agricultura vertical

La agricultura vertical es el cultivo de plantas en superficies inclinadas verticalmente.

Su finalidad es desplazar la agricultura hacia la producción regional. Ventajas:§ Reducción de los costes de transporte y de las emisiones de CO2

§ Flexibilidad temporal (todo el año)

§ Flexibilidad en cuanto al lugar (condiciones extremas)

§ Flexibilidad en cuanto al trabajo (control remoto)

§ Elevada eficiencia hídrica (posibilidad de reciclado)

§ Alta eficiencia: aproximadamente 100 veces más que los cultivos en campo abierto

Agricultura vertical: ejemplos

Oportunidades de la agricultura vertical en España§ España carece de recursos hidrológicos

§ La legislación del país no es tan estricta

§ Excedente de edificios en las principales ciudades, muchos inmuebles económicos

Singapur § “A-­Go-­Gro” § 1 tonelada de hortalizas/día con un coste adicional de 10-­20 céntimos en supermercados.

Chicago § FarmedHere: 0,8 ha de espacio destinados al cultivo acuapónico con peces y cofinanciado por WholeFoods.§ Perejil orgánico, coles rizadas, repollo y microhortalizas con hasta 15 veces más ciclos de cultivo anuales en comparación con la agricultura tradicional destinados a suministrar a 80 comercios en Chicago.

Kameoka, Japón § Con 0,5 ha, la explotación produce hasta 30.000 cabezas de lechuga diarias utilizando LED que generan luz con una longitud de onda adaptada al crecimiento de la planta.

§ Reducción del consumo eléctrico hasta un 40 %, aumento del rendimiento de las cosechas en un 50 %.

Tecnologías facilitadoras: hidroponía y acuaponía

Hidroponía§ Cultivo de plantas en un medio sin tierra o un entorno de tipo acuático.

§ Facilita el riego y el suministro de nutrientes.

Acuaponía§ Combinación de hidroponía y acuicultura en la que se crían peces u otros animales acuáticos junto con las hortalizas.

§ Los animales se alimentan de los residuos de las plantas y estas consumen residuos animales como fertilizante rico en nitrógeno.

§ Este sistema hace recircular el agua, por lo que utiliza un 90 % menos agua que la agricultura tradicional.

§ Supone un ingreso doble para los agricultores.

Tecnologías facilitadoras: aeroponía

Aeroponía§ La niebla aeropónica ofrece a las raíces los nutrientes, la hidratación y el oxígeno necesarios de forma más eficiente, creando ciclos de crecimiento más rápido y más biomasa que en otros modelos.

§ AeroFarms: diseño de un sistema modular de bucle cerrado dentro del cual se hace recircular la solución nutriente.

§ Usa un 95 % menos de agua que el cultivo en campo abierto y no utiliza pesticidas.

§ Ciclos de cultivo más rápidos, de 12 a 16 días, y entre 22 y 30 cosechas al año.

§ Soporte de tela para la siembra, germinación, cultivo y cosecha.

Iluminación LED

Verduras de hoja

Niebla aeropónica

Soporte de tela

Cámara con la solución

Tecnologías facilitadoras: torres de cultivo

Agricultura vertical§ Sky Greens: sistema vertical impulsado por agua con baja emisión de carbono para cultivar hortalizas tropicales de forma vertical en los trópicos.

• La tecnología “A-­Go-­Gro” permite cultivar hortalizas en torres en forma de “A” de seis metros de altura.

• Las plantas no sufren daños debido al sol, y al mismo tiempo reciben todos los nutrientes a través del agua.• Huella de carbono muy reducida: la energía necesaria para alimentar una torre en A equivale a la de una bombilla de 60 vatios.

Tecnologías facilitadoras: tecnología LED

Tecnología LED§ Primera aplicación comercial a gran escala de la explotación vertical de interior del japonés Shigeharu Shimamura

• Utiliza LED que generan luz con longitudes de onda que estimulan el crecimiento de la planta durante todo el proceso de cultivo.

• Las plantas crecen el doble de rápido.

• Un 40 % menos de energía, un 80 % menos de desperdicios de alimentos y un 99 % menos de agua que los cultivos en campo abierto.

Tecnologías facilitadoras: gestión de la información

§ El Internet de las Cosas (IoT) ha añadido una capa de infraestructura en el sector agrícola:• Medidas para mejorar la eficiencia, como la optimización del control ambiental en cultivos de interior con luz artificial (fuentes de luz, temperatura, humedad, densidad de CO2, niveles de pH, etc.).

• Generación de una enorme cantidad de datos para conocer al detalle la eficiencia de la producción de alimentos.

• Redes de sensores que no se limitan al terreno, sino que también incluyen sensores en los camiones que transportan los alimentos, los almacenes, los comercios e incluso los hogares.

• Creación de un sistema de bucle cerrado que ayuda a los agricultores a saber cuándo, dónde y cómo producir alimentos de un modo más eficaz.

Tecnologías facilitadoras: gestión de la información

§ El IoT está dando lugar a invernaderos conectados interna y externamente:• Internamente, pequeños sensores en el suelo o conectados a cada planta informan al sistema de control sobre la cantidad de luz, agua y nutrientes necesarios para obtener cosechas más sanas y productivas.

• Externamente, los invernaderos estarán conectados a otras redes y sistemas de información, como bases de datos que estudian la demanda local.

n Por ejemplo, los restaurantes locales pueden indicar cuándo necesitan reponer alimentos frescos;; la IoT podría ayudar a reducir el derroche y la sobreproducción.

n Las explotaciones verticales pueden conectarse a la red eléctrica utilizando sus ventanas como paneles solares que alimentan el sistema, estableciendo un estrecho bucle de realimentación entre el suministro de alimentos, la red eléctrica y los consumidores.

n Stringify y otras startups de Silicon Valley, junto con empresas consolidadas como John Deere, trabajan para digitalizar la agricultura protegida con más sensores inteligentes y el Internet de las Cosas.

Problemas pendientes de solución

§¿Cuáles son las soluciones más sostenibles económica, social y medioambientalmente para la agricultura protegida?

§ ¿Cuáles son las innovaciones más prometedoras en este ámbito y cómo pueden introducirse en el mercado?

§ ¿Cómo será el invernadero español del futuro?

§ ¿Cómo puede beneficiarse toda la cadena de producción siendo más eficiente hídricamente?

§ ¿Cómo podemos hacer que la agricultura protegida dé un paso hacia adelante?

Fuentes

Todas las imágenes son propiedad de BASF o fotografías libres de derechos. El resto pertenecen a:

§ Pág. 7 -­ JL Palacios on flickr.com

§ Pág. 11 – Ryan Griffis on flickr.com

§ Pág. 12 -­ Courtesy of AeroFarms, all rights reserved

§ Pág. 14 – NASA Marshall Space Flight Center

§ Pág. 17 – right: Designs by Chris Jacobs http://www.chrisjacobs.com, and Rolf Mohr. 3d Modeling and rendering, Dean Fowler http://www.machinefilms.com on Wikipedia;; left: Courtesy of AeroFarms, all rights reserved