La Universidad Loyola y el Ifapa estudian un modelo controlador predictivo de riego

EL sector agrario consume aproximadamente el 70% del agua total disponible, siendo esta una gran preocupación especialmente en zonas dónde el agua es escasa o con un coste elevado, ya que su uso exacerbado puede modificar el potencial de dicho ecosistema agrícola.

La creciente demanda de alimentos derivada del aumento de población y consumo obliga a buscar soluciones de compromiso entre asegurar la producción y optimizar el uso de insumos para garantizar la sostenibilidad.

La agricultura es un sector principalmente tradicional, aunque con la ayuda de los avances tecnológicos el ritmo de la innovación comenzó a acelerarse en las últimas décadas. Según FAO para ser sostenible, la agricultura debe satisfacer las necesidades de las generaciones presentes y futuras, y al mismo tiempo garantizar la rentabilidad, la salud ambiental, y la equidad social y económica. A pesar de estos lineamientos, existen aún sistemas agrícolas con sobreriegos cercanos al 200% representando un gran desafío y responsabilidad dentro del mundo científico.

En Andalucía el sector agrícola enfrenta enormes desafíos derivados en parte al cambio climático: el aumento de costos de los suministros de energía eléctrica, la escasez de agua, el aumento en la temperatura y la exigencia del consumidor, el cual centra paulatinamente su preferencia hacia productos más amigables en el uso y gestión de los recursos, como apuntan los Objetivos de Desarrollo Sostenible 2030 (ODS).

En este sentido, la UE ha intensificado su apoyo a los agricultores de toda Europa creando estrategias tecnológicas y programas de financiación para el desarrollo de una agricultura inteligente y sostenible que afronte los desafíos presentes y futuros en la producción de alimentos. Algunas de estas potentes iniciativas son la “Farm to Fork” o el “Pacto Verde Europeo”, que centra sus esfuerzos en optimizar el uso del agua.

Dentro del ámbito empresarial, se están dando soluciones tecnológicas que permiten a los agricultores maximizar el rendimiento de sus cultivos teniendo en cuenta parámetros de importancia en esa aplicación (humedad del suelo, radiación solar, temperatura, entre otros) para su recopilación y gestión de esos datos para la optimización de los recursos a través de la automatización.

En paralelo, a nivel de investigación, científicos de todo el mundo están buscando activamente procedimientos y soluciones tecnológicas para satisfacer las necesidades actuales y futuras de producción y protección del medio ambiente.

En este contexto, el grupo de investigación “Optimization and Control of Distributed Systems” de la Universidad Loyola trabaja desarrollando dispositivos IoT (Internet of Things, Internet de las Cosas) de bajo coste y, algoritmos de estimación y control para contribuir a la sostenibilidad, productividad y digitalización de la agricultura. El reto es transferir estos al sector agrícola, implementándolos en fincas reales en operación.

Recientemente fue publicado un estudio que propone el uso de un controlador predictivo de riego que, recogiendo datos de humedad en distintas capas del suelo mediante sensores basados en IoT; utilizando modelos de la dinámica del agua en el suelo; y, por último, teniendo en cuenta la transpiración del cultivo, los costes de energía eléctrica y agua; consigue reducciones significativas en el consumo de agua y electricidad sin afectar el rendimiento del cultivo.

Costes

El objetivo es gestionar cuánto y en qué momento regar los cultivos, con el fin de minimizar el consumo del agua y el coste eléctrico asociado al bombeo, evitando extraer más agua de la necesaria de las distintas fuentes y teniendo en cuenta las horas en el que el coste eléctrico es más bajo.

Aunque sí existen investigaciones utilizando técnicas de control predictivo en el riego, éste se diferencia por considerar el drenaje total de agua, es decir el volumen de agua que no es absorbido por las raíces de las plantas, dato necesario para minimizar el agua utilizada para el riego y adicionalmente el consumo eléctrico considerando el coste por hora.

Estos avances en la investigación pueden cambiar las reglas del juego para los agricultores, ya que se podrá producir más alimentos por unidad de agua, por tanto, el impacto de la sequía será menor. Teniendo en cuenta las fluctuaciones de los costes eléctricos actuales, se podrá obtener el mejor resultado y regar en horarios dónde sean los costes menores. De esta manera, se busca lograr paliar el impacto negativo que puede causar estos factores.

La tecnología, parte indispensable

Poco a poco, la tecnología se está convirtiendo en una parte indispensable en el proceso productivo agrícola y con la investigación e innovación acompañado de un enfoque que integra tanto a los agricultores e ingenieros y técnicos agrónomos, como otros perfiles que incluyen a ingenieros informáticos, de control, robótica y otras profesiones afines.

Estas profesiones, cuyo entorno laboral ha sido tradicionalmente el de las grandes ciudades por la aparente incompatibilidad del binomio agricultura-tecnologías TICs, van a poder colaborar y como resultado aumentar la resiliencia de los medios de vida de los agricultores, buscando alcanzar los objetivos del desarrollo sostenible.

La agricultura ya ha recorrido un largo camino, pero hay mucho más en el horizonte. Con cada paso adelante que da la investigación, se está marcando los próximos hitos en la historia de la que podemos estar orgullosos.