Cómo mantener vivos los cultivos en un mundo más cálido y seco

Bloomberg — Cada semana, la Universidad de Nebraska-Lincoln, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica y el Departamento de Agricultura de EE.UU. actualizan el America’s Drought Monitor (monitor de sequía de EE.UU., en inglés), un mapa que ilustra las partes del país que sufren actualmente escasez de agua, y en qué medida.

En el Oeste y las Altas Llanuras, que comprenden 15 estados con algunas de las tierras más productivas del país, las noticias de los últimos 20 años no han sido buenas. Las condiciones de sequía han prevalecido en más del 15% del Oeste durante 1.138 de las últimas 1.144 semanas. California ha pasado ocho de los últimos 10 años con más de la mitad de sus tierras bajo tensión. Hasta el 8 de febrero, el 95% del Oeste se consideraba “anormalmente seco”.

Los agricultores se llevan la peor parte. En California, donde se encuentra la región agrícola más rentable del país -el Valle de San Joaquín-, las temperaturas en la estación cálida han aumentado 1,4ºC (2,5ºF) desde la década de 1970, y se prevé un aumento de otros 2ºC para mediados de siglo. Para la vegetación, una diferencia media de 1ºC puede ser significativa.

Dado que es poco probable que el calentamiento global disminuya pronto, la Cuarta Evaluación del Cambio Climático de California (publicada en 2019) citó las nuevas tecnologías como medio de mitigación y adaptación de los cultivos al persistente estrés hídrico.

La oportunidad no ha pasado desapercibida para los inventores, ni para los inversores. Las empresas emergentes, desde Los Ángeles hasta Suiza, han lanzado sus productos. El valor de las transacciones en la industria de la tecnología agrícola ha aumentado cada año en la última década, casi cuadruplicándose desde 2016. El año pasado, las empresas del sector recibieron inversiones por valor de US$7.800 millones.

Pero si la nueva tecnología funciona como se anuncia, el que sea asequible y suficientemente escalable sigue siendo una cuestión abierta.

Según Naciones Unidas, unas 155 millones de personas se enfrentaron a una crisis alimentaria en 2021, frente a las 135 millones del año anterior. Esto significa (como mínimo) que un hogar está sufriendo de desnutrición grave o que sólo puede satisfacer las necesidades alimentarias básicas agotando los bienes esenciales. Entre las causas más importantes se encuentran las perturbaciones climáticas, como las condiciones meteorológicas extremas provocadas por la aceleración de la subida de las temperaturas, las inundaciones, la sequía y los desplazamientos de población relacionados con ellas.

Ariel Ortiz-Bobea es profesor asociado y miembro del Centro Atkinson para la Sostenibilidad de la Universidad de Cornell. Dijo que una investigación reciente de su equipo muestra que “el cambio climático antropogénico ya ha frenado el crecimiento de la productividad agrícola a nivel mundial”, perdiendo los últimos 7 años de crecimiento contra los últimos 60.

“La agricultura mundial, aunque es más productiva con el paso del tiempo, no está aumentando su resistencia a las altas temperaturas”, dijo. “Un futuro sostenible de la agricultura en un mundo con una población global y un nivel de vida crecientes requiere que mejoremos la productividad”. Más tierra, mano de obra y productos químicos no son opciones sostenibles, dijo. Así que la respuesta es invertir en investigación y desarrollo.

Opti-Harvest, que se autodenomina como una “empresa de innovación agrícola”, afirma que se ha tomado muy en serio esta lección. Sus productos tratan de compensar la falta de agua disponible acelerando el crecimiento de las plantas. La empresa de Los Ángeles produce tubos, paneles y conos de polímero especialmente coloreados que se colocan sobre, encima o alrededor de los árboles u otros cultivos. El objetivo es hacer llegar más luz solar a las hojas que de otro modo no verían ninguna, al menos no directamente. Además, el mecanismo también manipula el espectro hacia longitudes de onda más orientadas al crecimiento, según la empresa.

El crecimiento acelerado puede hacer que los cultivos necesiten menos agua. “Básicamente, estamos regando con fotones”, dijo el director ejecutivo de Opti-Harvest, Jonathan Destler.

La “unidad de dosel” de Opti-Harvest parece un enorme recipiente para mezclas situado encima de un cubo de basura. El dispositivo enfoca la luz hacia un tubo rojo, que tiene pequeños agujeros para permitir que la luz reflejada llegue por debajo de la copa del árbol, donde normalmente hay sombra. Las longitudes de onda en la parte roja del espectro luminoso favorecen el crecimiento, explicó Destler. Así que Opti-Harvest dijo que colaboró con el gigante químico BASF para dar con el pigmento rojo adecuado, ajustando la geometría para recoger y dispersar la luz (si es demasiada, la planta se sobrecalienta).

En su desarrollo también participaron expertos en fisiología vegetal, horticultura y física óptica del Ministerio de Agricultura de Israel y del Instituto Weizmann de Ciencias, un centro de agrotecnología situado en las afueras de Tel Aviv, explicó Destler. Según Opti-Harvest, las pruebas aleatorias realizadas en una granja experimental de California demostraron que el mecanismo estimulaba la producción de cítricos y aumentaba el rendimiento de los frutos secos hasta en un 24%.

John Bushoven es director del departamento de ciencias hortícolas de la Universidad Estatal de Fresno. Cuando se enteró de lo que hacía la empresa, dijo que su primera reacción fue “ya es hora de que alguien lleve el invernadero al exterior”.

Bushoven habló desde un huerto de pistachos en la granja de investigación de 36 acres de Fresno State, donde está investigando el desarrollo de las raíces como parte de un contrato con Opti-Harvest. Su experiencia consiste en utilizar un radar de penetración terrestre para medir los sistemas radiculares.

Los pistachos y los almendros, cultivos de gran valor que requieren años de inversión y mucha tierra y agua, son especialmente vulnerables a las fluctuaciones de temperatura y a la sequía. Las raíces que llegan a mayor profundidad pueden acceder a más agua, lo que a su vez requiere menos riego, dijo.

Aunque no hay suficiente agua para todos (especialmente para cultivos como las almendras y los pistachos), también se utilizan demasiados fertilizantes. Entre otros inconvenientes, el nitrato de amonio, un fertilizante sintético de uso común, conlleva efectos negativos sobre los gases de efecto invernadero. Aunque ya existen dispositivos que leen los niveles de nutrientes en el suelo para orientar mejor el uso de los fertilizantes, la empresa Vivent, con sede en Suiza, afirma que puede hacer algo mejor.

El producto de la empresa, PhytlSigns, consta de electrodos que se introducen en la planta y miden las señales eléctricas. Los sensores y el aprendizaje automático determinan cómo reacciona una planta a los insumos agrícolas -fertilizantes, nutrientes, agua, pesticidas- o incluso si está siendo atacada por plagas, según Vivent.

“Somos culpables”, dijo la directora de sostenibilidad de Vivent, Marina Martin Curran, “de torturar a muchas plantas de tomate”.

Los algoritmos pueden indicar a los usuarios qué tipo de estrés está experimentando la planta y qué hacer al respecto: añadir o reducir el aporte de fertilizantes, aplicar más agua o pesticidas. La falta de nitrato produce un tipo de señal diferente al de la falta de agua, por ejemplo. “Esas señales varían según el estado de salud de la planta”, explica Curran. Sea cual sea el factor de estrés, “se verán datos útiles mucho antes de que las hojas empiecen a caer”.

La empresa dijo que se ha centrado en los cultivos de alto valor, como los tomates y el cannabis, debido al elevado coste de desarrollo de la tecnología. Pero Curran añadió que “estamos muy interesados en apoyar los cultivos básicos”.

Vivent dijo que ha probado PhytlSigns en el maíz en el laboratorio, y en la soja y las patatas en el campo. Sin embargo, al aire libre, las señales son más difíciles de leer, lo que supone un obstáculo para la escalabilidad. El maíz “está más sujeto al viento y a otros estímulos físicos, lo que puede afectar a la señal”, explica Daniel Tran, investigador de Agroscope, una rama de la Oficina Federal de Agricultura de Suiza que realiza actividades de investigación y desarrollo para la industria alimentaria.

Y cuanto más grande es el campo o la granja, la topografía hace más difícil elegir una planta para “leer” que represente toda la zona. No obstante, Tran dijo que su investigación demuestra que PhytlSigns tiene el potencial de funcionar en todos los cultivos, independientemente de la escala.

En noviembre de 2021, la empresa recibió 1,8 millones de euros (US$2 millones) en concepto de financiación de riesgo de ePlant Inc, una autodenominada startup de tecnología vegetal, y del inversor de impacto Astanor Ventures. Vivent dijo que gran parte del dinero se destinará a desarrollar un sistema inalámbrico para desplegar su tecnología, que la empresa espera que sea rentable y escalable.

“Tenemos la esperanza de poder ofrecer a los agricultores la oportunidad de reducir drásticamente la cantidad de fertilizantes que usan o darles más información sobre los nutrientes específicos que necesita una planta”, dijo Curran.

A medida que los agricultores necesitan ser más resistentes al calentamiento global, un segmento creciente de la industria se centra en reducir las emisiones de gases de efecto invernadero empleando microbios para hacer el trabajo de los fertilizantes. Se trata de la fijación del nitrógeno.

Ciertos microbios que viven en el suelo pueden producir nitrógeno, reduciendo la necesidad de añadir fertilizantes. Pero si los microbios detectan nitrógeno en su entorno, dejan de producirlo. Las legumbres han desarrollado lo que es esencialmente una casa segura para los microbios, donde viven protegidos del ambiente circundante y así continúan fabricándolo. (Esta es una de las razones por las que la soja es un popular cultivo de cobertura: al no necesitar fertilizantes, es barato de cultivar).

Pivot Bio, con sede en Berkeley (California), ha desarrollado una forma de reprogramar los microbios para que produzcan nitrógeno independientemente de lo que ocurra a su alrededor. La compañía lideró el ranking de inversiones de la industria agrotécnica el año pasado con US$430 millones, según PitchBook.

Como los precios de los fertilizantes sintéticos subieron en 2021 hasta más del doble de su media de cinco años, Pivot dijo que sus productos se han vuelto más atractivos (aunque declinó revelar cuánto cuestan). Otras empresas en el espacio de la agricultura microbiana incluyen New Leaf Symbiotics de St. Louis y Joyn Bio, una empresa conjunta con sede en Boston de Gingko Bioworks y Bayer AG.

“La fijación del nitrógeno es el santo grial de los cereales”, dijo el director ejecutivo de Pivot, Karsten Temme.

Ortiz-Bobea, de Cornell, dijo que tecnologías como las propuestas por Opti-Harvest, Vivent y Pivot Bio -aunque tengan éxito y sean escalables- no son una panacea. Son sólo nuevas herramientas entre muchas otras, que deben utilizarse si se quiere mitigar el efecto de la crisis climática en la producción mundial de alimentos.

“Lo más importante es que los inversores tengan incentivos para invertir”, dijo. “Los gobiernos y las organizaciones internacionales tienen un papel que desempeñar para fomentar un marco que catalice esto”.

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