Vehículos autónomos, drones, riego inteligente, big data y robots para recolección dibujan la nueva agricultura
En la agricultura actual, los robots y los drones pueden monitorear los campos, los sensores de temperatura y humedad pueden automatizarse para satisfacer las necesidades de los cultivos, y una serie de otros sistemas y dispositivos hacen que las granjas sean más eficientes, conscientes de los recursos y rentables. El uso de la agricultura de precisión, como se conoce colectivamente a estas tecnologías, ofrece importantes ventajas. Sin embargo, debido a que la tecnología puede ser costosa, sigue estando fuera del alcance de la mayoría de los agricultores del mundo.
Susan Amrose,
“Muchos de los pobres de todo el mundo son pequeños agricultores de subsistencia”, dice Susan Amrose, científico investigador del Laboratorio de Investigación e Ingeniería Global (GEAR) en el MIT. «Con la intensificación de las necesidades de producción de alimentos, el empeoramiento del suelo, la escasez de agua y parcelas más pequeñas, estos agricultores no pueden continuar con sus prácticas actuales».
Según algunas estimaciones, la demanda mundial de agua dulce superará la oferta hasta en un 40 por ciento para finales de la década. Casi el 80 por ciento de los 570 millones de granjas del mundo están clasificadas como pequeñas granjas, y muchas de ellas están ubicadas en regiones con escasez de recursos y escasez de agua. Dado que el rápido crecimiento demográfico y el cambio climático aumentan la demanda de alimentos, y con una mayor presión sobre los recursos naturales, es vital aumentar la adopción de prácticas agrícolas sostenibles entre los pequeños agricultores.
Amrose, que ayuda a liderar proyectos de desalinización, riego por goteo, agua y saneamiento para GEAR Lab, dice que estos pequeños agricultores necesitan pasar a prácticas más mecanizadas. «Estamos tratando de hacer que sea mucho, mucho más asequible para los agricultores utilizar el riego con energía solar y tener acceso a herramientas que, en este momento, no tienen precio», dice. «Más cosecha por gota, más cosecha por área, ese es nuestro objetivo».
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Los sistemas de riego por goteo liberan agua y nutrientes en volúmenes controlados directamente a la zona de las raíces del cultivo a través de una red de tuberías y emisores. Estos sistemas pueden reducir el consumo de agua entre un 20 y un 60 por ciento en comparación con los métodos convencionales de riego por inundación.
Carolyn Sheline
“La agricultura utiliza el 70 por ciento del agua dulce que se utiliza en todo el mundo. La adopción a gran escala y la gestión correcta del riego por goteo podrían ayudar a reducir el consumo de agua dulce, lo cual es especialmente crítico para las regiones que experimentan escasez de agua o agotamiento de las aguas subterráneas”, dice Carolyn Sheline .SM ’19, estudiante de doctorado y miembro del grupo de riego por goteo del GEAR Lab equipo. “Muchas tecnologías de riego se desarrollan para granjas más grandes que pueden invertir más dinero en ellas, pero que sean económicas no tiene por qué significar que no sean tecnológicamente avanzadas”.
GEAR Lab ha creado varias soluciones de tecnología de riego por goteo hasta la fecha, incluido un emisor de goteo de baja presión que ha demostrado reducir la energía de bombeo en más del 50 por ciento en comparación con los emisores existentes; un modelo de optimización a nivel de sistemas que analiza factores como las condiciones climáticas locales y la distribución de los cultivos, para reducir los costos operativos generales del sistema hasta en un 30 por ciento; y un controlador de riego de precisión de bajo costo que optimiza el uso de energía y agua del sistema, lo que permite a los agricultores operar el sistema en un cronograma ideal según sus recursos, necesidades y preferencias específicas. Recientemente se ha demostrado que el controlador reduce el consumo de agua en más del 40 por ciento en comparación con las prácticas tradicionales.
Para desarrollar estas tecnologías nuevas y asequibles, el equipo aprovechó una fuente de conocimiento fundamental: los propios agricultores.
«No solo creamos tecnología de forma aislada: también avanzamos en nuestra comprensión de cómo las personas interactuarían con esta tecnología y la valorarían, y lo hicimos antes de que la tecnología se hiciera realidad», dice Amos Winter .SM ’05, PhD ’11, profesor asociado de ingeniería mecánica e investigador principal del MIT GEAR Lab. «Recibir afirmaciones de que los agricultores valorarían lo que haría la tecnología antes de que la termináramos fue increíblemente importante».
El equipo celebró “Días de campo para agricultores” y entrevistó a más de 200 agricultores, proveedores y profesionales de la industria en Kenia, Marruecos y Jordania, las regiones seleccionadas para albergar sitios de pruebas piloto de campo. Estos sitios específicos fueron seleccionados por una variedad de razones, incluida la disponibilidad de energía solar y la escasez de agua, y porque todos eran excelentes mercados candidatos para una eventual adopción de la tecnología.
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«La gente suele comprender muy bien sus propios problemas y son muy buenos para encontrar soluciones», dice Fiona Grant.’17, SM ’19, también candidato a doctorado en el equipo de riego por goteo de GEAR Lab. «Como diseñadores, nuestro papel realmente es brindarles un conjunto diferente de experiencia y otra vía para que obtengan las herramientas o los recursos que necesitan».
El controlador, por ejemplo, recibe información meteorológica, como la humedad relativa, la temperatura, los valores de velocidad del viento y las precipitaciones. Luego, utilizando inteligencia artificial, calcula y predice la exposición solar del área para el día y las necesidades de riego exactas del agricultor, y envía información a su teléfono inteligente. La cantidad o la poca automatización que utiliza un sitio individual depende del agricultor. En su primera temporada de funcionamiento en un sitio de prueba marroquí, la tecnología GEAR Lab redujo el consumo de agua en un 44 por ciento y la energía en un 38 por ciento en comparación con una granja vecina que utiliza la práctica tradicional de riego por goteo.
«La forma en que se opera un sistema tendrá un gran impacto en la forma en que se diseña», dice Grant. “Obtuvimos una idea de lo que los agricultores estarían dispuestos a cambiar, o no, con respecto a las interacciones con el sistema. Descubrimos que lo que podíamos cambiar y lo que sería aceptable cambiar no eran necesariamente lo mismo”.
Georgia Van de Zande
Georgia Van de Zande, alumna de GEAR Lab’15, SM ’18, PhD ’23, está de acuerdo. «Se trata de algo más que ofrecer un sistema de menor costo, también se trata de crear algo que quieran usar y en quien quieran confiar».
En Jordania, los investigadores de una granja de pruebas a gran escala están operando un sistema de goteo alimentado por energía solar con un prototipo del controlador y reciben comandos de teléfonos inteligentes sobre cuándo abrir y cerrar las válvulas manuales. En Marruecos, el controlador funciona en una granja de investigación con un sistema hidráulico totalmente automatizado; Los investigadores están monitoreando el riego y realizando tareas agronómicas adicionales. En Kenia, donde la agricultura de precisión y el riego inteligente aún no se han adoptado mucho, una versión más simple del controlador sirve para proporcionar información educativa y de capacitación, además de ofrecer capacidades de programación y control.
El conocimiento es poder para los agricultores y también para los diseñadores e ingenieros. Si un ingeniero puede conocer los requisitos de un usuario, dice Winter, es mucho más probable que cree una solución exitosa.
“La herramienta más poderosa que puede tener un diseñador es la perspectiva. Tengo una perspectiva (la de las matemáticas, la ciencia y la innovación tecnológica), pero no sé nada sobre cómo es vivir cada día como agricultor en Jordania o Marruecos”, dice Winter. “No sé qué obstruye los filtros ni quién corta el agua. Si puedes ver el mundo a través de los ojos de las partes interesadas, detectarás requisitos y limitaciones que de otro modo no habrías percibido”.
Winter dice que la tecnología que su equipo está desarrollando es apasionante por muchas razones.
“Estar en una situación en la que el mundo dice: ‘tenemos que lidiar con el estrés hídrico, tenemos que lidiar con la adaptación al clima, y tenemos que hacer esto particularmente en países con recursos limitados’, y estar en una posición en la que podemos hacer algo al respecto y producir algo de tremendo valor y eficacia es increíble”, dice Winter. «Resolver el problema adecuado en el momento adecuado, a gran escala, es emocionante».
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