Cómo las nuevas herramientas digitales pueden reducir el uso de agroquímicos

La intensificación agropecuaria ha expandido el consumo de fertilizantes y fitosanitarios. La digitalización ofrece herramientas para reducir el consumo de dichos insumos, incrementando, por tanto, la sostenibilidad de los servicios de abastecimiento de los ecosistemas. 

El aumento de la población que se ha registrado en los últimos siglos ha llevado a incrementar la capacidad de carga del planeta. En este sentido, durante el siglo XIX, comenzaron a surgir teorías asociadas a la incapacidad de los ecosistemas de suministrar suficientes recursos para alimentar a una población que se encontraba en crecimiento expansivo. 

Una de las más famosas fue la teoría de Malthus. El demógrafo inglés pronosticó que para finales del siglo XIX existiría una hambruna masiva que podría llevar a un empobrecimiento masivo y a la extinción de la población humana. Los incrementos de productividad que experimentaron los campos evitaron el cumplimiento de dicha teoría, debido a que mejoraron el rendimiento de este tipo de servicios de abastecimiento de los ecosistemas. 

Uno de los principales revoluciones que experimento la agricultura fue la Revolución Verde, que surgió a partir de la mitad del siglo XX. 

Norman Ernest Borlaug ayudó a incrementar la productividad de los principales cultivos que se necesitan para alimentar a la población humana. Para ello, fueron necesarias la mejora genética de dichas especies, el mayor consumo de agroquímicos (fertilizantes y fitosanitarios), la motorización del campo y la expansión del consumo en energía.

Según la FAO, el consumo mundial de fertilizantes aumentó un 547,7 % en el periodo 1961-2020

Inestabilidad ecosistémica

El aumento que experimentó la producción de alimentos tuvo una consecuencia, y fue la intensificación agropecuaria. Adicionalmente, la presión ejercida sobre los ecosistemas aumentó, obteniéndose graves impactos medioambientales tanto en su flora como en su fauna y que, en cierto modo, contribuye a los efectos del cambio climático. 

En agricultura, se puede destacar como principales impactos medioambientales la pérdida de diversidad genética, la degradación de las masas de agua superficiales y subterráneas o la degradación y contaminación de los suelos. En este sentido, los efectos de la producción de alimentos han podido ayudar a degradar la capa de ozono del planeta.

El bromuro de metilo, un desinfectante de suelo que era ampliamente usado en agricultura durante el siglo XX, fue prohibido a comienzos del siglo XXI por contribuir a la degradación de la capa de ozono

Los efectos comentados con anterioridad, en combinación con los causados por el resto de las actividades antropogénicas, han llevado a desarrollar una mayor conciencia medioambiental en algunos estados y en ciertos estratos de la sociedad. Por ello, la Organización de las Naciones Unidas (ONU) definió el concepto de desarrollo sostenible en 1992. 

Se espera que durante el siglo XXI la temperatura terrestre ascienda 1,5 ºC

Este principio, se han articulado las políticas a escala internacional desde su definición. En la actualidad, a través de la Agenda 2030 de la ONU y los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), se ha acelerado la transición ecológica para evitar los efectos del cambio climático, y que el aumento de la temperatura terrestre no sea excesivo. 

A partir del ODS 12: Consumo y Producción Sostenibles, se ha indicado que los países deben realizar una gestión eficiente en el uso de los recursos naturales. Para ello están postulando cambios en el actual sistema económico basado en ‘usar y tirar’, por otros que son respetuosos con el medioambiente, donde la gestión sostenible de los agrosistemas y sus insumos es un objetivo capital. 

La Unión Europea ha fundamentado la transición ecológica en un modelo basado en la economía circular, donde la digitalización puede fomentar su implantación 

En este sentido, la revolución digital trae consigo herramientas que permiten aplicar una gestión sostenible de los insumos. En materia agroalimentaria, uno de los conceptos que se ha puesto de moda en el último tiempo es el de Agricultura 4.0, el cual es la continuación de la agricultura de precisión, y hace referencia a la activación de las tareas agrícolas tras el tratamiento y análisis de información específica que es recolectada in situ de los campos a través de herramientas y tecnologías avanzadas. 

Con la Agricultura 4.0 se espera hacer frente al rento planteado por la actual situación demográfica, donde se prevé que la población humana aumente hasta los 9.700 millones de habitantes para 2050, según las estimaciones de la ONU. 

En este contexto, aparte de una mejor gestión de los insumos, es necesario volver a incrementar la productividad de los campos agrícolas para poder cubrir la demanda de alimentos y fibras. Sin embargo, el principio de producción debe ser contrario al empleado en las anteriores revoluciones agrícolas. 

Uso sostenible de agroquímicos

En este sentido, el Diagnóstico y Análisis de la Situación de Partida realizado por el Observatorio para la Digitalización del Sector Agroalimentario Español identifica algunas de las nuevas tecnologías en materia de aplicación de agroquímicos. Las cuales se recogen a continuación.

En materia de aplicación de fitosanitarios se han desarrollado aplicadores inteligentes accionados mediante sensórica. Con ello se consigue una aplicación selectiva y dirigida de fitosanitarios, pudiendo llegar a un nivel de precisión de hasta una planta individual o áreas de cultivo.

La precisión comunicada por los aplicadores selectivos de fitosanitarios puede variar desde un 72 % hasta un 95 %

En cultivos extensivos de porte herbáceo, los aplicadores son capaces de detectar las malas hierbas a través de visión computacional (por ejemplo, detección con sensores ultrasónicos u ópticos) y aplicar sobre ella una cantidad de herbicida individualizada, lo cual es extensible a la aplicación de formulados empleados para luchar contra las plagas y enfermedades.

En cultivos frutícolas, los aplicadores detectan el volumen ocupado por el follaje del árbol y ajustan de manera individual los requerimientos de caldo para cada uno de ellos, pudiendo segmentar el cuerpo del vegetal en distintas alturas para aplicar una cantidad de producto diferente entre estas. Además, suprimen la aplicación de biocida en los espacios existentes entre los árboles dentro de las líneas de plantación.

El ahorro en agroquímicos puede variar desde el 35 % hasta el 65 % de la cantidad aplicada por el método tradicional

En los invernaderos se han identificado dos enfoques para automatizar esta operación: robots que se mueven utilizando el sistema de tuberías de calefacción del invernadero y robots que navegan de manera autónoma por los pasillos de este. 

La pulverización selectiva requiere un sistema de detección preciso y, por lo tanto, es necesario montar sensores avanzados en el robot. Finalmente, el sistema de pulverización (boquillas) podría montarse directamente en una plataforma o en un brazo robótico con varios grados de libertad.

En materia de aplicación de fertilizantes, las innovaciones son similares. Así, se han desarrollado abonadoras capaces de depositar los fertilizantes en el área de influencia de las raíces de los árboles (ya sea en superficie o en profundidad) a través de la detección de su tronco. 

Por otro lado, a través del uso de sensores ópticos también se pueden detectar cambios in situ en el follaje de las plantas, imperceptibles al ojo del ser humano, y variar la dosis de aplicación en función de este parámetro, lo cual puede verse complementado a través de mapas realizados mediante teledetección y el sistema de navegación por posicionamiento.

Actualmente, también se están desarrollando e implementado sondas a las abonadoras. Estas son capaces de detectar variaciones en los elementos nutritivos del suelo y, con ello, realizar ajustes en la dosificación de los fertilizantes.

Libre de fitosanitarios

Existen sistemas alternativos a la aplicación fitosanitarios. Los sistemas desarrollados incluyen escardado mecánico, arrancando, quemado o cortado de la mala hierba. La precisión varía de entre 6 a 30 mm y su eficiencia oscila entre el 65 % y el 90 %. El elemento más crítico es la detección de la mala hierba y su destino principal son los cultivos extensivos.

Una tecnología disruptiva en este campo es el uso de láseres de alta potencia con capacidad de eliminar las malas hierbas tras ser identificadas mediante inteligencia artificial. Además, se han instalado en vehículos guiados de forma autónoma.

Reflexión final 

La situación medioambiental y demográfica actual conduce a utilizar diferentes herramientas para producir más alimentos con menos insumos, a la vez que se encuentran adaptados a las necesidades de los productores. Principios que son distintos a los utilizados en otras revoluciones, cuyo incremento de la productividad iba asociado a una expansión de la demanda de productos como los fertilizantes y los fitosanitarios. 

Asimismo, la revolución digital agroalimentaria ostenta diversas herramientas que posibilitan reducir la demanda de fertilizantes y fitosanitarios, con tasas de reducción de hasta 65 % de la cantidad del producto. Además, se encuentran en desarrollo diversas tipologías de instrumentos que pueden permitir suprimir la totalidad de productos fitosanitarios.

Por ello, la digitalización puede ser la herramienta que articule la implantación de la sostenibilidad del sector agroalimentario y que favorezca la mejor adhesión de otras técnicas de producción que se enmarquen en el ODS-12 de la Agenda 2030.