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¿Cómo aumentar el suministro de agua para alcanzar una mayor seguridad alimentaria?

Los agricultores deben desarrollar nuevos enfoques para que puedan mantener los cultivos productivos en la medida que los abastecimientos de agua disminuyen.

Un capítulo de este análisis se titula El Flujo de la Tecnología, y fue escrito por Catherine Bourzac, quien enfoca diferentes situaciones tecnológicas que pueden aplicarse en distintas regiones.

EL FLUJO DE LA TECNOLOGÍA

Los datos satelitales muestran que en el Valle Central de California, la región agrícola más productiva en los Estados Unidos, los niveles de agua en los acuíferos se han reducido en más de 20 milímetros al ano entre 2003 y 2012. El volumen total de agua que se pierde en ese período fue de alrededor de 30 mil millones de metros cúbicos ? casi lo mismo que la capacidad del embalse más grande de Estados Unidos, el Lago Mead en Nevada. Las cuencas de los ríos que alimentan los acuíferos están disminuyendo a sí mismos, a causa de una reducción de la fusión de la nieve de las montanas de la Sierra Nevada de los alrededores.

"California enfrenta una crisis de agua de proporciones épicas", advierte James Famiglietti, director de la Universidad de California Center for Modelación Hidrológica en Irvine. Si las tendencias actuales continúan, dice, el Valle Central se agotará en 60 a 100 anos.

Esta región está lejos de ser única. Desde 2002, cuando se lanzaron los primeros satélites de monitoreo de agua, Famiglietti ha trazado una disminución de las reservas de agua subterránea en todo el mundo. Sus estudios muestran, por ejemplo, que en los estados indios de Rajasthan, Punjab y Haryana, 109 millones de metros cúbicos de agua se perdieron 2002?2008, y en las cuencas de los ríos Tigris y Éufrates, compartidos por Turquía, Siria, Irak e Irán occidental 144 mil millones de metros cúbicos de agua se perdieron entre 2003 y 2009.

La agricultura representa alrededor del 70% del uso de agua dulce del mundo. Gran parte del agua de riego proviene de reservas subterráneas. Pero el agua se está convirtiendo en un recurso cada vez más escaso en muchas áreas, el cambio climático dará lugar a sequías más frecuentes. La disminución de las lluvias creará una necesidad aún mayor para el riego. Los agricultores de todo el mundo tendrán que encontrar formas de aumentar el suministro de agua o reducir su uso si se pretende alcanzar el objetivo de una mayor seguridad alimentaria.

Alimentación por goteo.

Las partes del mundo con una larga historia de la escasez de agua podrían servir de modelo. En Israel, por ejemplo, el uso innovador de agua en la agricultura es una cuestión de supervivencia, dice Alon Ben?Gal, científico ambiental en el Centro de Gilat, que forma parte de la Organización de Investigación Agrícola de Israel. La mayor parte de la tierra cultivada del país es semiárida, con una precipitación anual de unos 500 milímetros. "Apenas tenemos suficiente agua para beber", dice Ben?Gal. "Si queremos tener agricultura, no tenemos mucho de un remedio que abrazar las nuevas tecnologías." Este virtuosismo es ampliamente reconocido. "Israel hace lo imposible para que cada gota de agua cuente", dice Famiglietti.

No todo el riego es igual. El riego por surcos, como la que se encuentra en los huertos de California, es el 64% eficiente en conseguir agua para la transpiración y el crecimiento de las plantas, en lugar de ser perdida por evaporación o por infiltración profunda en el suelo. Los rociadores son un poco más eficientes, en torno al 75%. La mejor manera, con una eficiencia del 90%, es el micro?riego, que utiliza un tubo de plástico con goteo de agua en la base de las plantas de una manera regulada.

La mayor parte del agua absorbida por las plantas simplemente pasa a través de ellas sin ser utilizada. Con el fin de disminuir la cantidad de agua que la planta pierde, los científicos, incluyendo a Ben?Gal están tratando los tiempos de la aplicación de gotas de riego localizado para que coincida con el uso de agua real de la cosecha. El mismo cultivo puede requerir 3?4 veces más agua en un lugar caliente y seco de lo que sería en un lugar fresco, húmedo. Ben?Gal ha demostrado que el riego por goteo casi continuo mejora la eficiencia de la absorción de agua por las raíces de los girasoles, uno de los cultivos principales de Israel, en comparación con la aplicación de la misma cantidad total de agua una vez cada 8 días, una vez cada 2 días, o incluso 8 veces al día.

Sistemas solares.

En Israel, el 70% de la agricultura depende del riego. En el otro extremo del espectro, los agricultores de subsistencia en los países en desarrollo carecen incluso de las tecnologías más básicas de manejo del agua. En África subsahariana, por ejemplo, sólo el 4% de las tierras agrícolas son de regadío y la mayoría se concentra en cuatro países: Madagascar, Nigeria, Sudáfrica y Sudán. La región sudanesa y del Sahel, en África subsahariana tiene importantes reservas de agua subterránea, pero los agricultores de subsistencia carecen de la infraestructura y los recursos para bombear hacia la superficie.

Los agricultores rurales en Benin, un pequeno país en el Sudán?Sahel, suelen crecer una o dos hectáreas de cultivos básicos como el maíz, el mijo o tubérculos, confiando en la lluvia que cae durante una temporada de lluvias de entre tres y seis meses. Esta dependencia impone un patrón estacional de la pobreza y la desnutrición. Todos los agricultores están en el mismo esquema, por lo que si las lluvias se concentran, la venta de los mismos cultivos ocurre al mismo tiempo y la creación de exceso de oferta deprime los precios. Si las lluvias fallan, ninguno de ellos tiene cultivos para vender y todos ellos pasan hambre.

Un proyecto piloto para ajustar los sistemas de riego por goteo con energía solar para los agricultores rurales del distrito Kalalé en el norte de Benin muestra cómo se podrían superar estos problemas. En 2007, la Solar Electric Light Fund, una organización no gubernamental con sede en Washington, dio las bombas de agua fotovoltaicas a los agricultores de la región, a un costo de alrededor de 400 dólares por agricultor. Los sistemas de bomba de agua funcionan a una velocidad determinada por el sol. En los días soleados, cuando las plantas utilizan más agua, los sistemas fotovoltaicos producen más poder y más gotas de agua sobre los cultivos.

La estabilización del acceso de los agricultores al agua y la reducción al mínimo de su vulnerabilidad a la sequía tiene un efecto dominó positivo, dice Jennifer Burney, científico ambiental en la Universidad de California en San Diego, que ha estado estudiando el programa de Benin. Burney dice que las bombas de riego permiten a los agricultores sembrar cultivos en épocas del ano cuando no hay lluvia. Esto elimina el problema de todos los agricultores que tratan de vender los mismos cultivos al mismo tiempo. Lo que es más, los agricultores con estas bombas están creciendo en una mayor diversidad de cultivos, incluyendo los vegetales verdes, mejoran su nutrición y su situación financiera.

Hasta el momento, el equipo de Burney ha publicado los resultados de sólo los dos primeros anos del proyecto. En su estudio inicial, los hogares con bombas aumentaron su consumo de verduras por 3?5 porciones por persona por día (donde una porción es aproximadamente 150 g). Estas familias también eran menos propensas a sentirse crónicamente inseguras alimentariamente. A largo plazo, dice, "las familias con las bombas están utilizando mayores ingresos para comprar más alimentos, y para invertir en activos como la ganadería y la matrícula escolar." El programa se ha ampliado a 10 aldeas en Benin.

Otras alternativas a las bombas de energía solar incluyen las bombas de mano las y bombas de diesel, que ofrecen beneficios similares a un costo menor. Sin embargo, ambos tienen sus inconvenientes: las bombas manuales son muy laboriosas y las a diesel requieren un continuo acceso y gasto en combustible, dice Burney. Pero no importa cómo funcionan estos sistemas, los agricultores rurales que viven con menos de 1 dólar al día no pueden darse el lujo de pagar los costos iniciales de los sistemas de riego y la necesidad del acceso al sistema financiero en forma de microcréditos para apoyar estas inversiones.

Reducir el consumo.

Otras tecnologías más complejas pueden ayudar en algunas partes del mundo donde el uso del agua se enfrenta a un problema bastante diferente. En el medio oeste de Estados Unidos, el cambio climático se considera que es un problema más científico que político. La región sufrió una sequía en 2012 que algunos climatólogos la veían como un adelanto de lo que podría venir con el cambio climático. El acuífero de Ogallala, que es la base de ocho estados de la región, es muy usado. A menos que las demandas sobre el acuífero cambien, su extensión hacia el sur, en el norte de Texas, puede secarse en tan sólo 30 anos, dijo Famiglietti. Aquí, las presiones económicas promueven el uso excesivo de agua y los ingenieros de riego esperan hacer una diferencia al armar a los agricultores con datos.

Puede ser difícil para los agricultores decidir cuánto regar. El bombeo no es caro, y esto puede conducir a un exceso de riego, dice Freddie Lamm, un ingeniero de la irrigación en la Universidad Estatal de Kansas en Colby. Su precio es de $ 10 para bombear cada centímetro adicional de agua sobre una hectárea de maíz, dice Lamm. El riego adicional puede mejorar el rendimiento y aumentar los beneficios, y hay poco desincentivo para modificar esta conducta. Así que los agricultores a menudo lo hacen, sólo para asegurarse de que hay suficiente agua para sus cultivos.

Los principales cultivos de esta región son los productos básicos como el maíz y la soja, regadas por grandes rociadores o tuberías elevadas equipados con mangueras de agua que llegan hasta el suelo. El riego por goteo, que utiliza menos agua y tiene menos desperdicio de la evaporación, permitiría ahorrar agua, pero los sistemas son más costosos y requieren más mantenimiento. El riego por goteo es apropiado para cultivos de alto valor, tales como las frutas y verduras cultivadas en Israel, pero es demasiado caro para el uso de los cereales de los productos básicos que dominan la agricultura en el medio oeste, dice Lamm. Sin embargo, si una tecnología de ahorro de agua tiene un precio justo, es fácil de instalar, mantener y utilizar, y hace predicciones tan confiables que los agricultores confían en él para asegurarse de que no se limita el agua, entonces Lamm cree los agricultores la adoptarían.

Susan O'Shaughnessy, una ingeniera agrónoma en el departamento de servicio de investigación de la agricultura en Bushland, Texas, EE.UU., está desarrollando una tecnología de monitoreo que cree tendrá el precio adecuado. Ella está estudiando el uso de redes de sensores para monitorear el estrés de la planta y la humedad del suelo a nivel local en tiempo real, por lo que el agua se puede suministrar con precisión cuándo y dónde sea necesaria. Los sensores de temperatura infrarrojos son montados para tomar la temperatura de las plantas, con equipos de riego, durante todo el día. Si las plantas tienen la misma temperatura que el aire o el enfriador, ellas están bien. Si están más calientes que el aire del ambiente, especialmente temprano en la manana, están estresadas y necesitan agua. En los estudios realizados por el grupo de O'Shaughnessy, utilizando monitores de temperatura guardan 500 metros cúbicos de agua por hectárea durante un ano para algodón y sorgo sin afectar el rendimiento.

Los investigadores Bushland están colaborando con fabricantes de equipos Valmont (en Omaha, Nebraska) para integrar estos sensores en los rociadores de pivote central. La idea es que la integración en algo a los que utilizan los agricultores, resultarían mucho menos costoso que la venta de sistemas separados. Además, la proliferación de dispositivos tales como los teléfonos móviles ha hecho bajar el precio de los componentes de sensores inalámbricos. O'Shaughnessy espera que estos sistemas integrados sean lo suficientemente baratos para ser usados en cultivos de productos básicos.

O'Shaughnessy dice que en una década más o menos, los sensores integrados serán generalizados en las granjas. Los sensores en los sistemas de riego, tractores y otros equipos reunirán datos sobre la salud de los cultivos y la ganadería, las precipitaciones locales, la humedad del suelo y otros factores. Esta información local se integrará con los datos de los servicios meteorológicos y satélites de vigilancia de agua. Los agricultores serán entonces capaces de controlar los datos en detalle o recibir senales de alerta cuando algo no está bien. "Algún grado de automatización puede ayudar a los productores a optimizar los insumos: agua, fertilización, nutrición y salud del ganado ?. En definitiva, la información podría ser utilizada en el seguimiento de la información de los consumidores o la comercialización". Pero el resultado más importante de toda esta tecnología sería simple: la preservación del agua.

Usar el agua del mar.

No importa lo bien que se gestionan las reservas de agua existentes, puede no ser suficiente para mantener los sistemas agrícolas actuales y alejarlos del colapso. Por lo tanto, la agricultura sostenible necesitará nuevas fuentes de agua. Afortunadamente, vivimos en un planeta cuya superficie es 71% cubierto de agua, prácticamente ninguno de ellos se utiliza actualmente para la agricultura. "Aprovechando el agua de mar es la única opción disponible, sobre todo en la región del Golfo, el norte de África y Australia", dice Nidal Hillal, que estudia la desalación en la Universidad de Swansea, Reino Unido.

Por el momento, el desalado produce 75 millones de metros cúbicos de agua al día, que se utiliza principalmente para beber y para uso industrial. Las tecnologías de desalado más antiguas, que trabajan esencialmente por agua hirviendo, utilizan 20?25 kilovatios hora para producir 1.000 litros y son sólo prácticos en lugares pobres en agua ricos en petróleo como Arabia Saudita. Las últimas tecnologías, que utilizan membranas la filtración, utilizan sólo 3?4 kilovatios hora por cada 1.000 litros, y los científicos de materiales, tales como Hillal están tratando de reducir aún más los costos. La energía utilizada para bombear y presurizar el agua durante el proceso representa más del 40% del costo de la desalinización.

Cuando el agua se hace más escasa, las membranas de desalinización mejoran y los ingenieros se esfuerzan en ver cómo acoplar la desalinización de las fuentes de energía renovables, tales como plantas de energía solar térmica y la desalinización para la agricultura, que puede ser más atractiva y tal vez necesaria, dice John Lienhard, director del Centro para el agua limpia y energía limpia en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge. Se estima que, en función de la salinidad inicial del agua, la energía mínima requerida para la desalinización es de aproximadamente 1 kilovatio hora por cada 1000 litros de agua.

Espana ya utiliza alrededor de una quinta parte de su agua desalinizada para la agricultura. Israel también ha estado experimentando con el uso para el riego, aunque con resultados mixtos. La desalinización elimina las sales de sodio y cloruro que pueden limitar el crecimiento de las plantas, pero estos no son los únicos iones a considerar. El agua desalinizada también carece de magnesio, calcio y sulfatos, y la sustitución de estos requiere la fertilización adicional. Se ha encontrado que los altos niveles de boro, que está naturalmente presente en el agua de mar y retenido en el agua desalada puede reducir los rendimientos de tomate y cacahuate en la región de Negev árido de Israel. Tales consecuencias no deseadas se están descubriendo a medida que se utiliza más agua desalinizada, dice Ben?Gal.

La tecnología debe ser utilizada, sin embargo, porque los suministros de agua subterránea son finitos y la sequía es cada vez más común en las zonas agrícolas. Como los agricultores de lugares como el Valle Central de California bombean agua de las reservas cada vez más profundos para inundar sus campos y huertos, nadie sabe lo que van a encontrar ? esta agua también puede tener sustancias nocivas disueltas en ella, ya que ha estado reposando durante mucho tiempo.

Las opciones disponibles son las tecnologías más eficientes del riego, la mejora del control del uso del agua y la búsqueda de nuevas fuentes de agua dulce, dice Lienhard. Pero, ¿cuál es la mejor solución? "Todas las anteriores", dice.

Fuente: El Flujo de la Tecnología. Catherine Bourzac