Agricultura Cultivos y Semillas Estados Unidos

Mejora de los rendimientos de los cultivos al tiempo que conserva los recursos


Cuando se trata de la salud del planeta, la agricultura y la producción de alimentos juegan un papel enorme. Según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, aproximadamente el 37 por ciento de la tierra en todo el mundo se utiliza para la agricultura y la producción de alimentos, y el 11 por ciento de la superficie terrestre de la Tierra se utiliza específicamente para la producción de cultivos. 


Mary Beth O’leary, Instituto de Tecnología de Massachusetts

Encontrar formas de hacer que la agricultura sea más sostenible y eficiente es crucial no solo para el medio ambiente, sino también para el suministro mundial de alimentos.

Julia Sokol creció lejos de cualquier granja. Nacida en Rusia, Sokol y su familia se mudaron cuando ella tenía 10 años a la ciudad de Nueva York, donde su padre trabajaba para las Naciones Unidas. En estos días, sin embargo, Sokol, un Ph.D. Estudiante de ingeniería mecánica, pasa mucho tiempo pensando en la agricultura. Durante los últimos dos años, Sokol ha estado trabajando en un proyecto de riego por goteo en el Laboratorio Global de Investigación e Investigación (GEAR) del MIT.

Después de obtener su licenciatura en ingeniería mecánica en la Universidad de Harvard, Sokol pasó algún tiempo en la industria, primero como asistente de investigación en Schlumberger, y luego trabajando en una pequeña empresa de consultoría de sostenibilidad. Queriendo una base técnica más fuerte, ella solicitó MIT para la escuela de posgrado.

Durante su programa de maestría, Sokol tomó el curso 2.76 (Ingeniería Global), que fue impartido por el profesor asociado e investigador principal del laboratorio GEAR, Amos Winter. Habiendo desarrollado un interés en temas relacionados con el agua , Sokol aprovechó la oportunidad para trabajar con Winter en el proyecto de riego por goteo de GEAR Lab con eficiencia energética .

«Estaba muy emocionado de unirme al proyecto», dice Sokol. «Combina perfectamente mi pasión por la sostenibilidad con mi interés en la investigación fundamental en mecánica de fluidos y diseño de sistemas».

En lugar de irrigación por inundación, en la que se bombea agua desde una fuente para inundar un campo, la irrigación por goteo tiene una bomba central que mueve el agua a través de una red de tuberías. Los emisores conectados a las tuberías liberan el agua de manera uniforme en todo el campo, lo que resulta en un mayor rendimiento de los cultivos y un menor consumo de agua en comparación con el riego por inundación.

«El objetivo del riego por goteo es proporcionar agua a una velocidad de flujo suficientemente baja para que las raíces comiencen a absorberla de inmediato, en lugar de que se evapore o se filtre hacia un acuífero», explica Sokol.

Los emisores utilizados en el riego por goteo dispersan el agua de manera uniforme, a diferencia del riego por inundación , que a menudo hace que los cultivos se queden sin agua. «Estos emisores de goteo deben proporcionar una tasa de flujo uniforme en todo el campo para que todos los cultivos obtengan la misma cantidad de agua», agrega Susan Amrose, científica investigadora del laboratorio GEAR.

Mejora de los rendimientos de los cultivos al tiempo que conserva los recursos.
En un sitio de riego de aguas residuales tratadas en Jordania, Julia Sokol instala un registrador de datos y sensores para registrar datos de presión y flujo en tuberías de riego. Crédito: Susan Amrose

El equipo de investigación primero se centró en las características geométricas de estos emisores. Desarrollaron un modelo matemático que describe cómo las características geométricas interactúan con las membranas dentro de ellas. Basados ​​en este modelo, optimizaron los emisores para obtener la presión más baja posible para garantizar que el agua fluya hacia los cultivos a la tasa correcta.

Los emisores comerciales requieren una presión de activación mínima de 1 bar para proporcionar un caudal constante para los cultivos. Gracias a los cambios que hizo el equipo dentro del emisor , bajaron la presión de activación a solo 0.15 bar. Esta reducción en la presión necesaria para activar los goteros reduce la potencia necesaria para operar la bomba central por la mitad.

«Reducir la presión reduce el costo del sistema en general, lo que es beneficioso para el agricultor y, por supuesto, también ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero», dice Sokol.

Para los sistemas de riego por goteo fuera de la red que funcionan a través de la energía solar, el uso de los nuevos emisores podría reducir los costos para el agricultor en un 40 por ciento. «Para los agricultores de los países en desarrollo, este ahorro de costos reduce la barrera para una tecnología de conservación de agua y de aumento de rendimiento», agrega Amrose.

El equipo ha realizado una serie de ensayos de campo en Marruecos y Jordania, donde trabajan con ONG asociadas y agricultores privados para probar los emisores de nuevo diseño y el sistema de riego optimizado.

«La conclusión más importante de estas pruebas de campo fue cuánto nuestro sistema redujo la energía y los costos al tiempo que proporcionaba una alta uniformidad de flujo a los cultivos», explica Sokol.

Según Amrose, Sokol ha sido fundamental en el desarrollo y prueba de estos emisores. «Ella trae todo el paquete: es una excelente diseñadora, puede estar en el hardware de reparación en el campo, y también es increíblemente buena en teoría, trabajando con modelos», dice Amrose.

Sokol y el equipo de GEAR Lab continuarán realizando mejoras en el diseño de los emisores que reducen los costos, conservan los recursos y mejoran el rendimiento de los cultivos.

«La población mundial sigue creciendo, por lo que necesitamos una mayor productividad agrícola», agrega Sokol. «Ese es nuestro enfoque: hacer que eso suceda, especialmente en áreas en desarrollo».

Proporcionado por: Massachusetts Institute of Technology


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