Desde el siglo XIX la población mundial presenta un ritmo de crecimiento exponencial como consecuencia de los avances de la medicina, la higiene y el desarrollo tecnológico. Si al comienzo del milenio se superaron los 6000 millones de personas, para el año 2050 se estima que la población mundial ronde los 10 000 millones.
El aumento de la población conlleva un incremento de la demanda de alimentos. Si analizamos la cadena alimentaria humana es fácil entender que, como omnívoros, consumimos productos vegetales y de origen animal, cuyo proceso de obtención tiene como punto de partida productos vegetales tales como los pastos.
Así, la agricultura, cuya finalidad es la obtención de productos vegetales para consumo humano o animal, está condicionada por la disponibilidad de dos elementos clave: tierra y agua.
Recursos hídricos limitados
La demanda mundial de alimentos va a incrementarse a la par del crecimiento de la población. Así, para poder satisfacerla es necesario que, por una parte, aumente la superficie cultivable (pastos incluidos). Hay que tener en cuenta que la superficie cultivable está limitada a la extensión máxima de tierra potencialmente adecuada para usos agrícolas y ganaderos en el planeta. Igualmente, el volumen de recursos hídricos potencialmente utilizables del planeta tiene un valor máximo que no puede superarse.
En la actualidad, 70 % de los recursos hídricos de la Tierra se destina a producir alimentos. El escenario futuro de crecimiento de la población nos obliga a obtener más alimentos sin aumentar la cantidad de agua destinada a su producción. Para conseguirlo, además de lograr que se cultive la mayor extensión de tierra posible y de buscar cultivos más productivos, es decir, más toneladas por unidad de superficie, es imprescindible gestionar de forma óptima los recursos hídricos disponibles para poder obtener la máxima producción posible por cada gota de agua.
Para lograr que cualquier persona, viva donde viva, lo haga en condiciones dignas, es imprescindible que tenga garantizada su alimentación, que está directamente relacionado con el buen uso y gestión del agua. Así lo recogen los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) que ha fijado la Organización de la Naciones Unidas para el año 2030, en particular los ODS 2, 6, 12, 13 y 15.
Uso sostenible del agua para producir alimentos
Dada la estrecha relación entre la producción agrícola y el agua, el Grupo de Hidráulica y Riegos del Departamento de Agronomía de la española Universidad de Córdoba centra gran parte de su investigación en la aplicación de diversas metodologías para lograr un uso sostenible de los recursos agua y energía en el sector agrícola. Ambos recursos están estrechamente relacionados. Se necesita energía, independientemente de su origen, para conducir el agua desde sus fuentes hasta los cultivos, que son los consumidores finales.
El objetivo de esta línea de trabajo es el desarrollo de sistemas inteligentes de gestión del agua y la energía en la agricultura de regadío. Tales sistemas permiten que los cultivos reciban la cantidad precisa de agua que necesitan en el momento adecuado, evitando extraer más agua de la necesaria de las fuentes y reduciendo al mínimo los retornos de aguas contaminadas.
El ajuste de la cantidad de agua de riego a aplicar conlleva reducciones del consumo de energía (por ejemplo, reducción del tiempo de funcionamiento de las bombas) y, por tanto, la disminución de las emisiones de gases efecto invernadero. La instalación de estos sistemas en explotaciones agrícolas reales permite mejorar la sostenibilidad de sus procesos productivos.
Riego inteligente
Los sistemas de gestión inteligente del riego se basan en el análisis de la información registrada en tiempo real por distintos tipos de sensores a través de la internet de las cosas y mediante sensores remotos, por ejemplo, los instalados en satélites, que envían información cada cierto número de días.
La información se procesa mediante modelos matemáticos, que pueden incluir algoritmos de inteligencia artificial, para determinar cuándo, cuánto y cómo regar a escala de agricultor o a escala de asociación de agricultores. Y en los casos en los que el agua de riego sea agua residual regenerada, los modelos determinan si es o no necesario fertilizar para que se aplique solo la cantidad de abono que no se aporta mediante este tipo de aguas.
Al ser la energía necesaria para regar un factor clave en la sostenibilidad de la producción agrícola, que incluye la rentabilidad de los productores, estos sistemas permiten la gestión de distintas fuentes de energía, tanto convencionales como renovables. Ejemplo de ello es el sistema de riego solar inteligente.
Asimismo, enlazando la mejora de la rentabilidad de los productores con la disminución de las emisiones de CO₂, otra forma de optimizar el uso de la energía es la recuperación de los excesos de energía en las grandes redes de riego mediante microturbinas. Dicha energía puede destinarse para el funcionamiento de maquinaria asociada a la actividad agraria sustituyendo generadores diesel.
Todas estas complejas técnicas se gestionan desde aplicaciones web y en dispositivos móviles. De esta forma, pueden ser empleadas fácilmente por regantes y técnicos de las instalaciones hidráulicas.
La utilización de estos desarrollos tecnológicos en explotaciones agrícolas reales facilitará la gestión de los recursos agua y energía, haciendo que su uso sea más eficiente. Las nuevas tecnologías son clave para satisfacer las necesidades alimentarias de la creciente población mundial en las próximas décadas sin agotar nuestras reservas de agua dulce.
Pilar Montesinos, catedrática de Ingeniería Hidráulica de la Universidad de Córdoba.