La disponibilidad de agua, como recurso finito, plantea uno de los principales desafíos para la agricultura, y con él el uso de tecnologías como los drones, con los que se pueden afrontar los efectos del calentamiento global en los cultivos. Ante el panorama, la formación de los futuros profesionales será crucial para la transición tecnológica en Colombia.

Los desastres naturales asociados con el clima han dejado en el mundo millonarias pérdidas y un impacto devastador en los sectores agrícolas de las economías en desarrollo. Por ejemplo, según un informe de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), la sequía es la culpable de más del 83 % de las pérdidas documentadas tanto en la producción agrícola y ganadera como en la silvicultura, la pesca y la acuicultura.

En el país, inundaciones y sequías provocan más del 80 % de las pérdidas de cultivos y ganado. Tal situación ha motivado que cada vez más los productores implementen estrategias para asegurar el suministro eficaz de agua.

Sin embargo, su tarea no es tan sencilla, incluso a pesar de que el Acuerdo de Paz reconoció la necesidad de generar infraestructura para asegurar el suministro de agua de riego en cultivos, ya que su escasez amenaza la productividad y la soberanía alimentaria.

Para dar respuesta a este desafío, el país debe apostar cada vez más por impulsar la ciencia y la tecnología a través del desarrollo de nuevas tecnologías y la formación de talento humano cualificado.

El profesor Enrique Alejandro Torres Prieto, del semillero de investigación “Uso y manejo eficiente del agua en la agricultura”, de la Facultad de Ingeniería y Administración de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, destaca que los drones se encuentran entre los aliados tecnológicos que ayudarían a tomar de decisiones informadas sobre el riego para maximizar la eficiencia del uso del agua y mejorar la productividad.

“Los drones permiten realizar un seguimiento del cultivo y obtener información precisa sobre el coeficiente de cultivo, el cual permite determinar la cantidad de agua requerida”, anota.

Con el uso de tecnologías como los drones, se pueden afrontar los efectos del calentamiento global en los cultivos.

Ventajas y limitaciones de los drones en la agricultura.

Mediante cámaras con diferentes longitudes de onda, los drones permiten visualizar aspectos que no son visibles a simple vista, lo que facilita el diagnóstico previo de las condiciones y enfermedades de los cultivos. Esto ayuda a optimizar el riego, evitando el uso excesivo de agua y reduciendo los costos asociados y los impactos ambientales negativos.

“Otra ventaja de los drones es la posibilidad que brindan de monitorear el estado de humedad del suelo y la temperatura de las hojas de los cultivos”, agrega el profesor Christian José Mendoza Castilblanco, del Departamento de Ingeniería Agrícola de la UNAL Sede Bogotá.

Los expertos hicieron un llamado para que en el país se determinen los criterios de operación básicos para el uso de drones en condiciones climáticas y ambientales específicas. Para el caso de la fumigación, estos incluyen el tamaño de la gota, el tipo de cultivo, y la velocidad y altura de vuelo, con el objetivo de calcular el área de cobertura real al realizar esta labor agrícola.

Una de las limitaciones asociadas con el uso de drones en la agricultura es la falta de personal técnico capacitado en esta área, y el otro es el costo de los equipos. Por tal motivo, el profesor Mendoza subrayó la necesidad de incluir más investigaciones y estudios localizados en el contexto colombiano en conjunto con la academia para optimizar el uso de drones en la agricultura.

En desarrollo de este propósito, 50 estudiantes de pregrado y posgrado de las asignaturas de máquinas agrícolas, agricultura digital y geomática aplicada a la zonificación en biosistemas, del programa de Ingeniería Agrícola de la UNAL Sede Bogotá, visitaron la Sede Palmira e intercambiaron experiencias con el profesor Torres y demás participantes del semillero de investigación.

En Colombia será crucial la formación de ingenieros agrícolas en el uso de drones para la transición tecnológica.

Fuente: UNAL
Imágenes: Helmuth Ceballos-Unimedios Palmira

Investigadores de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, desarrollaron un modelo robotizado para la automatización del proceso de análisis de las aguas residuales luego del tratamiento de los desagües sanitarios que aumenta la precisión de los resultados, con una disminución del empleo de solventes tóxicos y caros.

El referido trabajo se llevó a cabo en el Instituto de Química de São Carlos (IQSC-USP) durante el doctorado de Marcio David Bocelli, con el apoyo de la FAPESP y bajo la dirección de tesis del profesor Álvaro José Santos-Neto. Y sus resultados se publicaron en la revista Electrophoresis.

El objetivo del grupo de investigadores consistió en identificar en las muestras de agua tratada la presencia de parabenos, conservantes de vasta aplicación en productos alimenticios y de higiene personal.

Aparte de causar alergias en algunas personas, existen evidencias de que los parabenos puedan interactuar con receptores de hormonas y provocar una desregulación endócrina tanto en el organismo humano –contribuyendo presuntamente para el surgimiento de cánceres– cuanto en los de los animales acuáticos.

El trabajo se enfocó en los parabenos, compuestos potencialmente cancerígenos que se emplean en la industria como conservantes.

«El agua contaminada con estos compuestos pasa por la estación de tratamiento de desagües, pero cuando dicho tratamiento no remueve los parabenos, estos pueden contaminar ríos y manantiales. La técnica de análisis del agua en sí misma ya existe, pero es manual y depende sobremanera de la habilidad del analista. Algunos de nuestros alumnos tardan casi un año para dominarla, por eso apuntamos a la automatización del proceso«, explica Santos-Neto.

El grupo recurrió a una técnica a la que se conoce con el nombre de «microextracción en gota única«, con la cual se extraen contaminantes de las muestras con jeringas que en este caso funcionan automáticamente.

El robot y el dispositivo que hace posible la estabilización y la inserción de estas gotas en la muestra se encuentran en proceso de patentamiento. Esta herramienta permite realizar cada análisis con una sola gota de solvente. Aparte de achicar los costos, la misma aporta una mayor seguridad a quienes trabajan en los laboratorios.

«Hoy en día casi todos los análisis se realizan mediante la aplicación de métodos tradicionales, que requieren muchos litros de costosos solventes tóxicos. Para que este proyecto se haga una realidad, es necesario que haya un cambio de paradigma. Y esto depende de la óptica de las instituciones y de la iniciativa privada. Es necesario que entiendan los beneficios asociados a la miniaturización y a la robotización, fundamentalmente en lo referente a la disminución de costos y a la preservación del medio ambiente«, remarca Bocelli.

El robot y el dispositivo que hace posible la estabilización y la inserción de estas gotas en la muestra se encuentran en proceso de patentamiento.

El proceso de análisis

La investigación se concretó en el marco del Proyecto Temático intitulado «Cromatografía líquida en una gota y su acoplamiento con espectrometría de masas: estrategias instrumentales, desarrollo de materiales, automatización y aplicaciones analíticas«, coordinado por el profesor Fernando Mauro Lanças, también del IQSC-USP. Participaron Deyber Arley Vargas Medina, quien también es financiado por la FAPESP, y Julie Paulin García Rodríguez, ambos de la USP.

De acuerdo con Santos-Neto, uno de los principales objetivos del grupo es la creación de nuevos aparatos que ayuden en las rutinas de análisis químicos. Los parabenos constituyeron uno de los enfoques en razón de los posibles riesgos que revisten para la salud humana y animal.

Santos-Neto remarca que todavía es necesario avanzar en distintas áreas de la ciencia, a los efectos de demostrar la relación entre estas sustancias y el desarrollo de cánceres, pero el hecho es que los parabenos pueden actuar como contaminantes y, por ende, es necesario hallar alternativas con miras a disminuir su impacto en la naturaleza.

“Hay casos en los cuales los procesos de tratamiento remueven efectivamente los contaminantes. El agua sale descontaminada con respecto a una serie de microcontaminantes. Y existen también compuestos que se remueven parcialmente. ¿En qué media esto impacta? Esto es lo que se está procurando descubrir en los estudios. Existe un proceso de dilución muy grande cuando el agua tratada vuelve a los ríos. Pero la exposición de manera crónica, incluso a un nivel muy bajo, también puede causar problemas”, afirma Santos-Neto.

Las diferencias del sistema robotizado

Este aparato fue creado para ayudar a monitorear la calidad del agua, al determinar qué cantidades quedan aún del ya mencionado y de otros componentes en los desagües tras el tratamiento y poder extraerlos de las muestras que se analizarán. A tal fin, cuenta con un sistema automatizado desarrollado con base en un Arduino, una plataforma de prototipado electrónico de hardware libre. Según Santos-Neto, este mismo abordaje puede aplicarse al análisis de otros contaminantes.

Este aparato fue creado para ayudar a monitorear la calidad del agua, al determinar qué cantidades quedan aún

El prototipo del robot que extrae parabenos y otros componentes a escala de laboratorio está listo, pero serán necesarias nuevas inversiones tras la aprobación de las patentes que hagan posible su desarrollo comercial. “Pusimos a prueba el concepto y el robot funciona. Ahora necesitamos que las empresas se interesen”, destaca el director del trabajo.

Fuente: DICYT

El Consejo de Ministros, a propuesta del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico (MITECO), ha aprobado el Proyecto Estratégico para la Recuperación y Transformación Económica (PERTE) de Digitalización del Ciclo del Agua, una herramienta para transformar y modernizar los sistemas de gestión del agua en nuestro país, tanto en el ciclo urbano como en el regadío y la industria.

Según el comunicado emitido por el Gobierno, este proyecto impulsa el uso de las nuevas tecnologías de la información en el ciclo integral del agua, lo que permitirá mejorar su gobernanza y transparencia, aumentar su eficiencia, reducir las pérdidas en las redes de suministro y avanzar en el cumplimiento de los objetivos ambientales marcados por la planificación hidrológica y las normativas internacionales.

El PERTE para digitalizar el ciclo del agua, tercero de los impulsados por el MITECO tras el PERTE de Energías Renovables, Hidrógeno Renovable y Almacenamiento (ERHA) y el PERTE de Economía Circular presentado a comienzos de este mismo mes, movilizará en los próximos años 3.060 millones de euros en inversiones públicas y privadas, y activará la creación de cerca de 3.500 empleos de calidad, abriendo nuevos nichos profesionales en la gestión del agua.

El Gobierno da luz verde a este proyecto, que pretende apoyar el uso de las nuevas tecnologías en el ciclo integral del agua, mejorar su gobernanza y transparencia, y aumentar su eficiencia.

El Proyecto se aprueba en un momento crucial para el sector, que lleva años trabajando para mejorar la gestión y gobernanza de un recurso cada vez más escaso. España es uno de los países de la Unión Europea con mayor estrés hídrico. El último informe del IPCC resalta algo cada vez más evidente: el agua y el cambio climático están intrínsecamente vinculados. En los próximos años se prevén disminuciones de hasta el 25% del recurso en todo el país y del 40% en el sureste peninsular para finales de siglo.

Las mayores variaciones atmosféricas y climatológicas causadas por el cambio climático supondrán una mayor incertidumbre en la disponibilidad del recurso, por lo que conocer con exactitud las reservas, suministros, consumos actuales y demandas futuras resulta necesario para garantizar nuestra seguridad hídrica. En este sentido, “el uso de las nuevas tecnologías para conseguir una información precisa y actualizada en sectores como el ciclo urbano del agua, el regadío y la industria nos permitirán tener una mejor capacidad de control y gestión del recurso”, ha subrayado la vicepresidenta Teresa Ribera.

Contará con una dotación pública de 1.940 millones de euros y movilizará a más de 1.000 millones adicionales en capital privado.

Impulso en sectores estratégicos

La línea de actuación más potente de este PERTE desarrollará programas de ayudas para el impulso a la digitalización de los distintos usuarios del agua. El principal objetivo de estas subvenciones es avanzar en la protección del medio ambiente, la mejora de la gestión de los recursos hídricos y la lucha contra el cambio climático y el reto demográfico.

A lo largo de este año y en 2023 se lanzarán varias convocatorias de ayudas para administraciones y entidades competentes en el ciclo urbano del agua, la industria y para comunidades de regantes y de usuarios de aguas subterráneas. Esta línea de actuación cuenta con una inversión directa de 1.700 millones de euros, que arrastrará una movilización adicional de 1.120 millones de colaboración público-privada.

Nuevas tecnologías en el ciclo urbano e industrial

En España aproximadamente el 80,5% del agua utilizada se destina al regadío y los usos agrarios, seguido del abastecimiento del ciclo urbano, que representa alrededor del 15,5%. El PERTE de Digitalización del Ciclo del Agua presta especial atención al sistema urbano del agua y supone una gran oportunidad para mejorar la integración de nuevas tecnologías a lo largo de todo el ciclo, desde su captación, potabilización, distribución, telelectura, saneamiento, depuración, reutilización y su vuelta a la naturaleza.

El ciclo urbano del agua factura una media de 7.600 millones de euros anuales, aunque aproximadamente el 23% del agua potable ya tratada se pierde a través de redes de distribución. Reducir estas pérdidas en un 10%, como plantea la Agenda 2030, supondrá el ahorro de un volumen de agua significativo y un aumento en la facturación del orden de 700 millones de euros adicionales al año.

Este PERTE plantea dos convocatorias de ayudas, con un total de 1.200 millones de inversión, para que las ciudades o agrupaciones de municipios de más de 20.000 habitantes puedan aumentar la implantación, entre otros, de sistemas de medición como contadores inteligentes, sistemas de comunicación y plataformas de big data para analizar toda la información recogida. Esto permitirá a los ciudadanos y a las administraciones tener un mayor control sobre el agua urbana y facilitará la detección de pérdidas o fugas en las redes de captación y distribución, contribuyendo al cumplimiento de los objetivos que marca la agenda internacional.

También serán importantes los avances en sensorización, monitorización y telemando de las infraestructuras de saneamiento, que mejorarán la depuración de las aguas y permitirán una mayor reutilización del recurso, cerrando el círculo. Además de estas convocatorias de ayudas, se aprobará un reparto de fondos en Conferencia Sectorial de Medio Ambiente a las Comunidades Autónomas, por un importe de 200 millones de euros, para otros proyectos que refuercen la digitalización del ciclo urbano del agua.

Por su parte, el sector industrial en nuestro país se beneficiará de otra subvención de 100 millones de euros para financiar programas de digitalización con el doble objetivo de reducir insumos y mejorar la gestión de los vertidos.

La digitalización en la gestión y administración del agua permitirá ser más eficientes en los sistemas urbanos, industria y regadío.

Digitalización de regadíos

Por su parte, el regadío es uno de los pilares del desarrollo rural, el equilibrio territorial y la seguridad alimentaria en nuestro país. La superficie regada en España supone un 22,6% de la superficie cultivada, pero contribuye en un 65% a la producción final vegetal, además de suponer más del 3% del PIB y emplear al 4% de la población ocupada. Sin embargo, su potencial productivo tiene como contrapartida el uso de un importante volumen de agua.

Por eso, la digitalización en el regadío es esencial para mejorar la eficiencia de este recurso. Entre otras medidas, estas ayudas irán destinadas a aumentar la implantación de contadores en las tomas de agua y en parcelas, mejorar los sitemas de control de la humedad y conductividad del suelo, aumentar la medición de los aportes de fertilizantes o automatizar los sistemas de riego.

Los beneficiarios de las subvenciones, que ascienden en total a 200 millones de euros, deberán suministrar la información que obtengan a través de estas tecnologías y servirán de ejemplo para el resto de los programas de digitalización que se materialicen posteriormente. De esta forma, este proyecto complementa al PERTE Agroalimentario aprobado en Consejo de Ministros el pasado 8 de febrero, que tenía como objetivo incrementar la competitividad y la sostenibilidad del sector agrario ante los retos del cambio climático y la conservación ambiental.

Nuevas tecnologías y administración pública

Contar con una administración hídrica robusta y digital es fundamental para abordar los retos que presentan los nuevos escenarios climáticos en materia de agua. Con el fin de fortalecer este sector, el PERTE plantea una inversión adicional de 225 millones de euros para modernizar e impulsar la digitalización en los organismos de cuenca y los Sistemas Automáticos de Información Hidrológica.

Más allá de facilitar la digitalización de los trámites administrativos, el proyecto servirá para reforzar los programas de seguimiento y control de los vertidos mediante sistemas de monitorización en tiempo real. Por otra parte, el PERTE acelerará la implantación de herramientas digitales como el Registro de Aguas electrónico y de la Base Central del Agua, y plantea la elaboración del Libro Digital del Agua y el Registro Digital de Seguridad de Presas, Embalses y Balsas, todo ello para facilitar el acceso a esta información.

En relación con la gestión de los datos hidrológicos, el control de usos del agua y el cumplimento de los caudales ecológicos, el PERTE potenciará la tecnología de las redes de información hidrológica, fundamentalmente los sistemas automáticos de información hidrológica existentes.

El PERTE facilitará el cumplimiento de la Planificación Hidrográfica, aumentando la transparencia y mejorando la gestión de los recursos hídricos.

Adaptación del marco normativo y formación

La transición digital del sector del agua debe basarse en un marco normativo que acompañe a todos estos cambios. Con el objetivo de mejorar la gobernanza, el PERTE contempla una inversión de 10 millones para, entre otras medidas, una modificación de la Ley de Aguas que incluya los avances en digitalización y una actualización del Reglamento de Dominio Público Hidráulico que apueste por la teledetección en el control de los usos del agua y marque las condiciones tecnológicas para los nuevos aprovechamientos.

Además, se creará el Observatorio de la Gestión del Agua en España, una herramienta de gobernanza que permitirá mantener toda la infraestructura digital que se va a implantar y dará cobijo a la publicación de una plataforma web para aumentar la transparencia en el sector. De esta forma, aquellos concesionarios que remitan información periódica a la plataforma y que realicen una gestión del agua ejemplar serán galardonados con una distinción positiva a través de un nuevo sello para los usuarios del agua, equivalente, por ejemplo, a los actuales sellos de productos ecológicos.

El PERTE de Digitalización del Ciclo del Agua recoge una última línea de actuación, con otros 5 millones de euros, que tiene como objetivo impulsar el desarrollo de capacidades y competencias de todos los sectores y partes interesadas en la gestión del agua en España para asegurar una correcta implantación, uso y mantenimiento de todas estas tecnologías.

En este sentido, el PERTE incluye la elaboración de guías técnicas, recomendaciones y materiales divulgativos sobre el proceso de digitalización, programas de innovación y de formación para el personal implicado la gestión del agua y la puesta en marcha de proyectos concretos de I+D+i. La digitalización será clave para hacer frente al futuro hídrico en España, aportando resiliencia al sector y favoreciendo nuevos nichos de empleo.

Este proyecto prevé la creación de alrededor de 3.500 nuevos puestos de trabajo, destacando los profesionales de la ingeniería, tratamiento de datos, ciencia y telecomunicaciones.

Referencia:
Memoria descriptiva del PERTE sobre la digitalización del ciclo del agua (en PDF).
Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico – 24 de marzo 2022

«Garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible y el saneamiento para todos» es el Objetivo de Desarrollo Sostenible 6. En África subsahariana, el agua subterránea desempeña un papel fundamental para el suministro de agua potable, pero el porcentaje de pozos que encuentra agua es, en muchas ocasiones, menor del 30%.

A partir del uso de algoritmos y de la inteligencia artificial, un equipo de investigación liderado por la Universidad Complutense de Madrid (UCM) ha diseñado una herramienta que predice las zonas de mayor interés hidrogeológico para la explotación de las aguas subterráneas en regiones desfavorecidas. En sus primeras pruebas, ha sido capaz de predecir con una tasa de éxito cercana al 90% las zonas con mejor acceso a agua potable subterránea en África.

Los trabajos publicados en Hydrology and Earth System Science y Geocarto International describen las cartografías hidrogeológicas elaboradas mediante el software MLMapper en las regiones de Bamako y Koulikoro (Mali) y en la región de Ouaddaï (Chad), respectivamente.

Según informa Víctor Gómez-Escalonilla Canales, investigador del Departamento de Geodinámica, Estratigrafía y Paleontología de la UCM, “esto se debe principalmente al desconocimiento hidrogeológico, y la consecuencia práctica es la pérdida de millones de euros de ayuda humanitaria en perforaciones infructuosas”.

El geólogo, uno de los autores, añade que el principal aporte de estas investigaciones es la “utilización de técnicas de machine learning -aprendizaje automático- para la producción de mapas de potencialidad de recursos acuíferos en regiones remotas”.

Asimismo, considera que las aguas subterráneas son cruciales para el abastecimiento doméstico en esta parte, donde la importancia estratégica de los acuíferos aumentará en los próximos años debido al cambio climático.

«La utilización de técnicas de machine learning -aprendizaje automático- para la producción de mapas de potencialidad de recursos acuíferos en regiones remotas” (Gómez-Escalonilla)

Puntos de agua previos y variables explicativas, claves

Para llevar a cabo estos estudios, los investigadores han partido de dos tipos de fuentes: por un lado, una base de datos de puntos de agua con información sobre el éxito de los pozos y, por otro, variables como el tipo de roca o las características del terreno que pueden condicionar la presencia de pozos exitosos.

Los algoritmos de machine learning buscan los patrones de estas variables explicativas que conducen a un resultado u otro. Si el proceso de validación arroja resultados satisfactorios, es posible extrapolar estos patrones a zonas en las que se carece de información. De esta forma, se puede predecir si las condiciones hidrogeológicas son favorables o no en dichas regiones.

La tasa de éxito de los algoritmos de machine learning está cercana al 90% y permitiría a los organismos utilizar los mapas para elaborar planes de perforación de pozos más eficientes.

“Una de las ventajas de este tipo de investigaciones es que es posible realizar gran parte del trabajo desde el despacho de la facultad, si bien los resultados han de ser verificados en el terreno posteriormente. De esta forma se pueden disminuir tanto los gastos como los riesgos asociados a las campañas de prospección hidrogeológica en regiones remotas”, señala Gómez-Escalonilla.

“El siguiente paso de la investigación es tratar de predecir no solo zonas positivas y negativas para las perforaciones, sino intentar encontrar cuáles pueden ser las áreas más productivas, es decir, allí dónde cabría esperar un mayor rendimiento de los pozos«. Añade. Finalmente, recuerda que «esta investigación ya se está llevando a cabo en colaboración con investigadoras de la Universidad de Bamako”.

En el diseño de la herramienta también participó la Universidad de Neuchâtel (Suiza) y ambas investigaciones han sido llevadas a cabo con proyectos financiados por la Agencia de Cooperación Suiza y por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

Referencias bibliográficas

Gómez-Escalonilla, V., Martínez-Santos, P., and Martín-Loeches, M. (2022): Preprocessing approaches in machine-learning-based groundwater potential mapping: an application to the Koulikoro and Bamako regions, Mali, Hydrol. Earth Syst. Sci., 26, 221–243, DOI:10.5194/hess-26 221-1022.

Gómez-Escalonilla Víctor, Vogt Marie-Louise, Destro Elisa, Isseini Moussa, Origgi Giaime, Djoret Daira, Martínez-Santos Pedro & Holecz Francesco (2021): Delineation of groundwater potential zones by means of ensemble tree supervised classification methods in the Eastern Lake Chad basin, Geocarto International, DOI: 10.1080/10106049.2021.2007298.

Imagen. Pozo comunitario Beleko-Soba (Malí)
Crédito: Pedro Martínez Santos

El algoritmo del agua

El Proyecto ejecutado por el Centro de Excelencia en Geotermia de los Andes (CEGA) de la Universidad de Chile, se acaba de inaugurar en las Termas de Hipólito Muñoz, en Liquiñe, la comuna de Panguipulli, el primer invernadero calefaccionado con agua termal en Chile y el segundo en Sudamérica, lo que permitirá el cultivo de hortalizas durante todo el año.

El novedoso sistema toma el calor directo desde fuentes termales, lo que permitirá calefaccionar mediante tuberías un invernadero de 70 m2 y un secador de productos agrícolas y madera.

La zona cordillerana de la Región de Los Ríos, específicamente Liquiñe, en la comuna de Panguipulli, destaca por poseer un gran potencial geotérmico debido a decenas de surgencias con temperaturas que van desde 20°C hasta 82º C, lo que da origen a las reconocidas termas de esta localidad, fuente turística y principal ingreso económico de la zona.

Conscientes de ese gran potencial, la Corporación Regional de Desarrollo Productivo (CRDP) de Los Ríos se planteó el desafío de desarrollar una experiencia de uso directo de energía geotérmica, con enfoque en el desarrollo económico local.

El proyecto permitirá el cultivo de hortalizas durante todo el año y, de esta forma, romper la estacionalidad y generar autonomía alimentaria en la localidad de Liquiñe.

En un comunicado se explica que han sido 18 meses de trabajo, realizados por el Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, para llegar a construir el primer invernadero calefaccionado con agua termal en Chile y el segundo en Sudamérica. La obra de 70 m2, ubicada en las Termas de Hipólito Muñoz, permitirá el cultivo de hortalizas durante todo el año y, de esta forma, romper la estacionalidad y generar autonomía alimentaria a la comunidad local. Asimismo, se implementó un secador de productos agrícolas y de maderas.

Invernadero calefaccionado con agua termal

Energía geotérmica

Para el presidente del Consejo Regional, Juan Carlos Farías, “es muy satisfactorio ver en terreno cómo se materializa una inversión de $60 millones y que tiene mucho futuro. Con esta iniciativa podemos hablar, por ejemplo, de crear agricultura sustentable y de apoyar al desarrollo de la artesanía local, a través del secado de madera mediante la energía termal que aquí se genera y, que podría ser replicable para ir a mayor escala”.

Al respecto, el gerente de la CRDP, Ángel Beroiza, dijo que esta iniciativa permitirá “mostrar a la comunidad local otros usos y aplicaciones para la energía geotérmica, complementario al uso recreativo que se da a propósito de las termas, pero que identifica el potencial productivo que puede tener su uso racional en la agricultura y otros proyectos orientados a la mejora de la calidad de vida de los habitantes de esta zona cordillerana, como podría ser un futuro proyecto de calefacción distrital”.

El geólogo e investigador del CEGA, Diego Aravena, explicó que el proyecto consiste en tomar el agua que brota naturalmente a una alta temperatura, y hacerla circular por el interior del invernadero y secador. “Usamos una bomba hidráulica para distribuir el agua caliente a través de tuberías en el interior del invernadero. Luego, el agua pasará por un intercambiador de calor para calentar aire, el que será distribuido. Por último, el agua se descargará a una zona aledaña al río donde puede ser aprovechado para bañarse”.

El investigador también destacó el hecho de que de replicarse, podría ayudar a que en zonas aisladas puedan cultivar sus propios alimentos y tener un mínimo de autonomía e independencia local.

El gerente de la CRDP, Ángel Beroiza, destacó que esta iniciativa permitirá “mostrar a la comunidad local otros usos y aplicaciones para la energía geotérmica, complementario al uso recreativo que se da a propósito de las termas, pero que identifica el potencial productivo que puede tener su uso racional en la agricultura y otros proyectos orientados a la mejora de la calidad de vida de los habitantes de esta zona cordillerana, como podría ser un futuro proyecto de calefacción distrital”.

El representante de las Termas Hipólito Muñoz, Daniel Riquelme, expresó que “tenemos el sueño de incorporar un restaurante por el plus que le daría entregar todo fresco, cultivado y cosechado aquí mismo, a través de un proceso natural que es pionero en Chile”.

Esta iniciativa pertenece al Fondo de Innovación para la Competitividad Regional (FIC-R), del Gobierno Regional de Los Ríos y su Consejo Regional, y tiene una inversión total de $60 millones.

Documentación

La energía geotérmica ha sido usada a gran escala desde comienzos del siglo XX en Italia, y principalmente en áreas volcánicas tales como Islandia, Filipinas, Nueva Zelanda y algunas regiones de California, en donde los sistemas geotérmicos clásicos utilizan el agua natural que circula cerca de cámaras volcánicas calientes o cuerpos similares.

La ubicación de Chile en el llamado “Cinturón de Fuego del Pacífico” hace que sea una de las regiones de mayor actividad volcánica del mundo, lo que lógicamente supone un gran potencial para generar energía geotérmica. Los estudios geológicos de reconocimiento realizados en áreas del norte y sur de Chile, junto con estudios más detallados en áreas seleccionadas como El Tatio y Puchuldiza, han permitido una evaluación preliminar del potencial geotérmico del país, que sería del orden de 16000 MW durante al menos 50 años, de fluidos geotérmicos de temperaturas superiores a los 150°C, y localizados a profundidades menores de 3000 m. Sin embargo, hasta el momento, la Geotermia sólo ha sido utilizada en Chile para objetivos recreacionales.

En la actualidad existe consenso acerca de la necesidad nacional de incrementar y diversificar la matriz energética. Los efectos futuros del cambio climático en Chile predicen un aumento de la temperatura y una disminución en la precipitación en el norte, centro e incluso sur del país. Estos cambios tendrán un impacto profundo sobre sectores específicos productivos de la economía relacionados con los recursos hídricos y generación de energía.

Dentro de este contexto, el gobierno chileno reconoce el potencial significativo a largo plazo del desarrollo de energías renovables en Chile y recientemente ha adoptado un acercamiento amplio que incluye estudios de evaluación, una ley para el desarrollo de energía renovable no convencional, medidas específicas de apoyo financiero, y actividades de investigación y desarrollo.

Referencias:

El Mapa de Fuentes de Aguas Termales (Hauser, 2000), permitió identificar 244 fuentes termales distribuidas a lo largo y ancho del país, con dominio en torno a la zona andina, donde predominan ambientes geológicos y estructurales, fallas o megafallas de alcance regional.

Por su privilegiada situación geográfica las aguas subterráneas fluyen a altas temperaturas y variedad, que van desde emanaciones de agua tibia, hasta géiseres con agua hirviendo. De todas ellas, unas 32 son objeto de algún tipo de aprovechamiento comercial, instalaciones de hotelería y de infraestructuras en pequeñas pozas rústicas, a distinguidos centros termales reconocidos.

Hauser Y., Arturo SERNAGEOMIN. Mapa de fuentes de aguas termales de Chile, Escala 1:3.000.000 [monografías].
Santiago: SERNAGEOMIN, 2000: 1 map pleg.col (Documentos de Trabajo: n.16).
Revista online Termas World: www.termasworld.com/content/view/189/45/
La Cultura del Agua

Como si se tratara de la reforestación de un bosque, los arrecifes en las aguas del océano Pacífico que bañan Costa Rica han empezado a ser restaurados con una técnica novedosa especialmente diseñada para tal función por la Universidad de Costa Rica.

Los arrecifes de coral desempeñan funciones vitales para los ecosistemas marinos y costeros: «Evitan la erosión y son sitios con las condiciones adecuadas para la reproducción y crianza de múltiples especies que forman parte de nuestro consumo diario«, señalan desde la institución académica en una nota. Según los científicos, en los arrecifes de coral se forma la mayor parte de la biomasa de los organismos que habitan en el mar.

Sin embargo, el calentamiento global, la acidificación de los océanos, la presión pesquera y el desarrollo urbano son las principales acciones humanas que han contribuido al deterioro y muerte de los corales en las costas del mencionado país centroamericano y del resto del mundo.

Según datos del Centro de Investigación en Ciencias del Mar y Limnología (Cimar) de la Universidad de Costa Rica (UCR), la cobertura coralina viva en el Parque Nacional Isla del Coco pasó de un 40% a un 5 % a raíz del fenómeno El Niño, el cual en los años ochenta ocasionó el blanqueamiento masivo de corales y, posteriormente, una alta mortalidad.

El blanqueamiento ocurre cuando el individuo principal de los corales, el pólipo, expulsa el alga simbionte que le proporciona coloración y alimento cuando están sometidos a estrés. Si el problema persiste, les causa la muerte, explican las mismas fuentes.

Por esto, el Cimar desarrolla un proyecto de investigación sobre restauración coralina, el cual se inició en el 2016 con el estudio de Tatiana Villalobos, estudiante del postgrado de Gestión Integrada de Áreas Costeras Tropicales, en el Golfo Dulce. Este centro también apoya un trabajo de licenciatura de José Andrés Marín Moraga, estudiante de la Universidad Nacional, quien investiga el cultivo de corales fuera del mar.

La restauración de corales tanto dentro del mar como en los laboratorios, es una de las iniciativas que los científicos han creado para acelerar el proceso de recuperación de los arrecifes coralinos, que tanto beneficio aportan a la salud de los sistemas marinos.

«Lo que se busca con la restauración es acelerar lo que de forma natural un arrecife podría hacer, porque los corales se podrían recuperar por sí solos, pero en este momento tienen tanta presión del medio que ya eso no es posible«, matiza Tatiana Villalobos.

El vivero donde se cultivan las especies de corales tienen forma de árbol y están construidos con tubo PVC y fibra de vidrio (Tatiana Villalobos)

Proyecto pionero

El proyecto del Golfo Dulce, situado en el sur del país, se inició gracias al aporte de la científica estadounidense Joanie Kleypas, del Centro Nacional de Investigación Atmosférica, con sede en Colorado, quien colaboró con los investigadores del Cimar Jorge Cortés Núñez y Juan José Alvarado Barrientos. La estudiante de posgrado de la UCR se trazó como objetivo desarrollar una metodología para la restauración de corales dentro del mar, por eso, empezó a experimentar con varias técnicas y construcción de viveros hasta determinar los más adecuados para cultivar las especies.

La bióloga explicó que se escogió el Golfo Dulce para ejecutar la investigación porque los corales de este sitio se han recuperado, producto de prácticas de conservación en las áreas costeras aledañas, lo cual ha reducido la sedimentación que ingresa al Golfo, y a la pesca responsable que se ha implementado en este lugar. Se optó por un tipo de vivero creado por un científico en Florida, Estados Unidos.

Este consiste en una estructura con forma de árbol construida con tubo PVC y fibra de vidrio. En cada una de las ramas cuelgan los fragmentos de coral que miden entre 0,5 a 1,5 cm2. Estos viveros son hidrodinámicos, es decir, propician el flujo de las corrientes y que los sedimentos no se acumulen en los fragmentos de corales.

Tras varias expediciones, los investigadores identificaron las colonias de coral más saludables y resilientes o que mostraron mayor capacidad para recuperarse después del blanqueamiento.

Posteriormente, analizaron si los corales cultivados en los viveros crecían más rápido y si en el medio natural lograban aumentar la cobertura coralina de forma significativa. Villalobos trabajó con tres géneros de corales: Pocillopora, conocido como coral coliflor; Porites, el más abundante en el Golfo Dulce; y Pavona. El proceso inicia con la toma de pequeñas muestras de colonias de coral saludables o fragmentos quebrados del fondo marino para ser llevados a los viveros.

Según la experta, los viveros deben colocarse a una profundidad que permita la penetración de la luz y deben tener condiciones similares a las del sitio de procedencia de los corales. Otro factor que se debe mantener en los viveros es la limpieza. «Nosotros liberamos a los corales de los competidores que impiden su crecimiento, como macroalgas y otras especies«, detalló Villalobos.

Como parte de su trabajo, Villalobos definió una estrategia para involucrar en el proyecto a pescadores y otros miembros de las comunidades costeras, con el fin de que estos aprendan a trabajar en la restauración de corales, se apropien de la iniciativa y la amplíen con los debidos permisos por parte de las instituciones correspondientes.

Resultados

El porcentaje de sobrevivencia de las especies cultivadas fue bastante alto, según afirmó la investigadora. Pocillopora tuvo una sobrevivencia del 100 %, Pavona sobrevivió un 98 % y Porites solo un 57 %. Este último resultado se debió a una de las técnicas aplicadas que limitó la luz sobre los corales y los debilitó.

«Con Pocillopora encontramos que unos meses después se están empezando a ramificar como colonias individuales y se han empezado a crear hábitats en el sitio, ante la presencia de ciertas especies asociadas». Tatiana Villalobos.

Asimismo, el crecimiento de las especies fue muy rápido, al punto que se lograron algunos trasplantes a las colonias de origen y los resultados han sido positivos. La bióloga expresó su interés de impulsar la restauración de corales a gran escala. Para esto se propuso sembrar 1.000 corales en el Golfo Dulce en un plazo de un año y medio, con la participación de la población local.

«Se necesitan personas que se encarguen de limpiar los viveros, monitorearlos, seleccionar las muestras, trasladarlos al arrecife y darles seguimiento. Se podría medir también la restauración ecológica del sitio para medir el aumento de fauna asociada a los corales«, finalizó Villalobos.

Documentación

Costa Rica es un país que tiene la ventaja de encontrarse flanqueado por la costa del Caribe y la del Pacífico, y por lo tanto una alta diversidad de especies y sistemas arrecifales, como arrecifes de barrera o franqueantes, que pueden apreciarse en el Golfo Dulce, la zona de Manuel Antonio, la Isla del Coco, el Golfo Papagayo, Limón o Cahuita. En total se conocen unas 59 especies de corales a lo largo de su costa, lo que representa un 7,4% de la diversidad global; con 36 especies en el Caribe y 23 en el Pacífico. Pero en este tiempo la cobertura coralina se ha venido modificando por diferentes impactos

Actualmente, en el país se llevan a cabo 5 proyectos de restauración de corales a lo largo de su costa pacífica con el fin de mejorar estos ecosistemas tan diversos e importantes para la naturaleza. Los proyectos de jardinería de corales, con permiso de investigación, desde el de sur a norte de la costa pacífica son:

• Raising Coral y CIMAR en el Golfo Dulce, Península de Osa.
• Costa Rica Coral Restoration, Parque Nacional Marino Ballena, Uvita.
• Marine Conservation Costa Rica, en Quepos.
• Proyecto Corales, Playa Sámara.
• Raising Coral Papagayo y CIMAR, Bahia Culebra

Estos proyectos se fundamentan en los principios básicos de restauración ecológica a nivel mundial, que son:

• Asegurar e incrementar la integración ecológica de cada sitio. Incluye el buen conocimiento del ecosistema en el que se va a trabajar para poder generar un efecto positivo con la restauración.
• Conocer el pasado y el futuro. Conocer lo que ha acontecido con esas especies en cada lugar y la tendencia con la que evolucionan.
• Integración social. Ya que sin el apoyo de las comunidades locales, la restauración no sería sostenible ni continua a largo plazo.
• Sostenible a largo plazo. Se pretende que ese ecosistema logre ser sustentable y resiliente en el tiempo.

Recientemente, la Sociedad Internacional de Arrecifes Coralinos (ICRS), ha reconocido la trayectoria del Dr. Jorge Cortés Núñez como investigador de estos ecosistemas marinos y su conservación. Autor del trabajo “El arrecife coralino de Cahuita en el Caribe”, fue el primero en ser estudiado en la década de los años 70. Un estudio pionero de los arrecifes de coral que permitió descubrir que los sedimentos procedentes del río La Estrella estaban afectando al arrecife de Cahuita.

El Dr. Jorge Cortés, catedrático universitario y un referente para la comunidad científica internacional de la ciencia en Costa Rica, ha contribuido a lo largo de su carrera académica a la formación de cientos de profesionales e investigadores que hoy destacan a nivel nacional e internacional en el campo de las ciencias marinas.

Imágenes: Proyecto de restauración coralina
Créditos: Tatiana Villalobos
La Cultura del Agua

El golfo Dulce es un lugar único en el planeta. Esta masa de agua se encuentra ubicada en el sur de Costa Rica, en la provincia de Puntarenas. Sus aguas cristalinas de tonos verdes y azules son parte del océano Pacífico y bañan las costas de los cantones de Osa y Golfito. Tiene una longitud de 55 kilómetros y en esta extensión se concentra el 21,5 % de las especies de la costa pacífica del país.

Este lugar es un fiordo tropical formado como consecuencia de la fuerza de las placas tectónicas, es decir, debido a las transformaciones internas de la corteza terrestre, a diferencia de la mayoría de los fiordos que se crearon por la acción de los glaciares.

En el mundo existen cuatro fiordos tropicales: el golfo de Cariaco, en Venezuela; la bahía Darwin, en las islas Galápagos; la bahía de Kaoe, en Indonesia, y el golfo Dulce, en Costa Rica.

Este tipo de lugares se caracterizan por ser muy hondos. En golfo Dulce, el lecho marino mide 60 metros de profundidad cerca de la orilla y luego cae abruptamente hasta los 200 metros y forma una fosa. En sus profundidades es donde los secretos del Golfo comienzan a ser revelados.

“Lo que hace al golfo Dulce especial es que tiene unas características oceanográficas únicas. La parte interna es muy profunda y tiene un talud (inclinación del terreno) en la entrada”, explicó Eddy Gómez Ramírez, químico e investigador del Centro de Investigación en Ciencias del Mar y Limnología (CIMAR) de la Universidad de Costa Rica (UCR).

Dicha formación hace que el agua permanezca inmóvil en el fondo. Esto, sumado a la profundidad y a las características tectónicas del lugar, evita que el agua se mezcle con la de la superficie y crea una cuenca anóxica, es decir, que carece de oxígeno.

“Este es el único fiordo tropical con esta característica en el mundo, ya que durante todo el año el agua permanece inmóvil y sin oxígeno por debajo de los 100 metros”, detalló el especialista.

Gómez Ramírez ve al Golfo Dulce como un laboratorio cercano, accesible. Comenta que en los océanos, pese a que existen zonas sin oxígeno y su ubicación es bien conocida, se encuentran casi siempre a muchas millas de la costa y a una gran profundidad. «Es por ese motivo que este lugar ha atraído la atención de científicos nacionales y extranjeros para su estudio y mejor entendimiento«, puntualiza.

Principales descubrimientos

Hace 16 años, una investigación realizada por académicos de la Universidad del Sur de Dinamarca, en conjunto con Jenaro Acuña González, profesor jubilado de la UCR, demostró que golfo Dulce es el primer sitio de agua salada en donde se reporta la existencia de la oxidación anaerobia del ion amonio (Anammox, por sus siglas en inglés).

El proceso químico de la Anammox ya se conocía en el agua dulce y consiste en que, gracias a la mediación de bacterias, dos sustancias presentes de forma natural (el nitrito y el amonio) reaccionan en sistemas sin oxígeno. Por eso, se libera nitrógeno y crea una deficiencia de este elemento en las aguas.

En el 2016, se efectuó un nuevo estudio con la participación de los científicos daneses y Gómez como investigador del Cimar, en el que se observó que había metano disuelto en el fondo de la fosa, algo poco común en esas profundidades.

El metano es un gas de efecto invernadero. Es probable que este tipo de concentraciones haya llegado ahí debido a que se descompuso el material orgánico en el fondo del golfo. Según el químico, los procesos de descomposición en áreas sin oxígeno son distintos a los que se producen en presencia de este.

El grupo de investigación de ambas universidades también se dio cuenta de que se estaba liberando dióxido de carbono en esa misma zona. Por esto, decidieron buscar una correlación entre la presencia de metano y la liberación de dióxido de carbono.

Después de realizar análisis químicos complejos, los científicos descubrieron la existencia de bacterias que no necesitan oxígeno para sobrevivir. Estos microorganismos son los responsables de oxidar el metano hasta volverlo dióxido de carbono.

“Fue un descubrimiento bastante novedoso. El grupo de bacterias que realiza este proceso tampoco es muy conocido”, indicó Gómez.

¿Cuál es su importancia?

Pese a que el nitrógeno y el dióxido de carbono son gases que contribuyen a que el planeta se caliente, los procesos químicos que ocurren de forma natural en el golfo Dulce ayudan a entender lo que podría suceder en otras regiones oceánicas si estas se calientan mucho, por ejemplo, como consecuencia del calentamiento global.

Además, en el océano existen “zonas muertas” en donde no hay oxígeno. En ellas, únicamente habitan microorganismos que son capaces de sobrevivir sin la necesidad de este gas.

Diversos estudios indican que estos parches de mínimo oxígeno están haciéndose más grandes, debido a que con el calentamiento del planeta también sube la temperatura de los océanos y mientras más alta sea esta, más oxígeno pierden.

«La importancia de todos estos procesos es que podemos interpretar lo que puede pasar si aumentan las zonas de mínimo oxígeno en los océanos«. Eddy Gómez Ramírez. Investigador del Cimar.

Para Gómez, el golfo Dulce constituye un “laboratorio pequeño” muy importante, porque los procesos que pasan en este lugar ayudan a entender lo que podría ocurrir en otras regiones oceánicas si el agua se calienta más.

En la actualidad, el vínculo entre la Universidad del Sur de Dinamarca y la UCR, por medio del Cimar, continúa. Se enfoca en calcular la tasa de oxidación de metano y la producción de dióxido de carbono realizada por las bacterias.

Estos estudios son muy relevantes para poder hacer balances globales del ciclo del carbono. Además, se trabaja para entender por completo cómo es que este proceso ocurre a nivel bioquímico.

Imagen: Los procesos químicos que ocurren en el fondo del golfo Dulce
han llamado la atención de distintos grupos de científicos.
Foto: Anel Kenjekeeva
Fuente: UCR/DICYT

Para ampliar información:
Revista de Biología Tropical On-line versión ISSN 0034-7744.
«Rasgos oceanográficos en el Golfo Dulce, Pacífico de Costa Rica: una revisión para la toma de decisiones en conservación marina». Álvaro Morales-Ramírez; Jenaro Acuña-González; Omar Lizano; Eric Alfar; Eddy Gómez.

La Cultura del Agua

Un equipo de investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (ICE-CSIC) participa en la misión HydroGNSS, la segunda misión Scout de la Agencia Espacial Europea (ESA).

El proyecto, con un presupuesto de 30 millones de euros y una duración de tres años, incluye el desarrollo, lanzamiento y puesta en órbita de un nuevo satélite que medirá variables climáticas hidrológicas esenciales de la Tierra. Los datos que proporcione este satélite, denominado HydroGNSS, ayudarán a comprender y predecir los efectos del cambio climático en el planeta, Se trata de la segunda misión del Programa FutureEO de observación de la Tierra de la ESA, cuyo objetivo es demostrar la capacidad de los satélites pequeños para realizar ciencia con valor añadido.

HydroGNSS se encargará de medir variables climáticas hidrológicas clave. Entre ellas, la humedad del suelo, el estado de congelación del permafrost (la superficie del planeta permanentemente congelada), las inundaciones y humedales, así como la biomasa aérea. Los datos complementarán los obtenidos por la primera misión Scout, ESP-MACCS, centrada en entender y cuantificar los procesos de la atmósfera superior sobre los Trópicos.

“Estas variables ayudan a los científicos a comprender el cambio climático y contribuyen a la elaboración de modelos meteorológicos, al cartografiado ecológico, la planificación agrícola y las inundaciones”, señala Estel Cardellach, investigadora del ICE-CSIC y miembro del consorcio.

Para realizar las mediciones, el equipo utilizará una técnica denominada reflectometría GNSS (Sistema Global de Navegación por Satélite, por sus siglas en inglés). El satélite mide la señal reflejada en la tierra, el hielo y el océano de otras misiones GNSS existentes como Galileo y GPS y, aunque estas señales son débiles, pueden ser recogidas por un receptor de baja potencia integrado en un pequeño satélite en órbita terrestre haciéndolo compatible con una misión Scout.

HydroGNSS también abre el camino a una futura constelación de satélites asequible que pueda realizar mediciones con una resolución espaciotemporal.

“La misión presenta varias novedades con respecto a otras misiones en reflectometría, ya que por primera vez las señales se recibirán con dos polarizaciones diferentes y se recibirán grandes cantidades de datos a alta frecuencia de muestreo de forma casi continua para desarrollar nueva ciencia y productos mejorados”, detalla Cardellach.

Implicaciones en el futuro

El objetivo de las misiones Scout de la ESA es demostrar que los pequeños satélites con un presupuesto de menos de 30 millones de euros en un plan a tres años pueden jugar un papel importante en la observación de la Tierra y su ampliación a futuras misiones. “La escalabilidad es un aspecto importante de esta misión. El concepto detrás de HydroGNSS es extensible a constelaciones de más satélites, lo que supondría una forma efectiva y sostenible de densificar mediciones de variables climáticas esenciales”, señala Weiqiang Li, investigador del ICE-CSIC participante en el consorcio.

HydroGNSS también abre el camino a una futura constelación de satélites asequible que pueda realizar mediciones con una resolución espaciotemporal a la que los satélites tradicionales de teledetección no pueden acceder ya que ofrece la capacidad de supervisar fenómenos muy dinámicos y ayuda a llenar los vacíos en la monitorización de los signos vitales de la Tierra en el futuro.

Liderado por la compañía británica Surrey Satellite Technology Ltd, en la misión están implicados, además del ICE-CSIC, científicos de la Universidad de Roma La Sapienza, la Universidad de Roma Tor Vergata y el Instituto de Física Aplicada (IFAC) del Consejo Nacional de Investigación (CNR) en Italia; el Instituto Meteorológico Finlandés (FMI); y la Universidad de Nottingham y el Centro de Oceanografía Nacional (NOC) en el Reino Unido.

Imagen: Interpretación artística del satélite HydroGNSS en órbita / SSTL
Fuente: CSIC

Una nueva tecnología que utiliza microalgas ha sido empleada en la Universidad Monash para producir hidrógeno con menor impacto ambiental y consolidar esta alternativa a los combustibles fósiles.

Los resultados muestran que las emisiones de gases de efecto invernadero de la producción de hidrógeno utilizando RFV en microalgas son un 36% menos en comparación con el reformado con vapor de gas metano, la mejor práctica actual para la producción de hidrógeno.

Con procesos adicionales de energía renovable, como la hidroelectricidad, integrados con el proceso de producción de hidrógeno de los investigadores, las emisiones de carbono podrían caer hasta en un 87%.

La investigación, publicada en el Journal of Cleaner Production, también muestra que con el costo predominante del hidrógeno a $ 10 por kilo, y usando RFV para producir el gas, el período de recuperación de la inversión inicial fue de solo 3.78 años con una tasa interna del 22% de regreso.

El equipo dirigido por Monash es el líder mundial en tecnología y análisis de gasificación RFV. RFV es un proceso de gasificación que utiliza oxígeno y vapor que convierte biomasa o materiales de carbono basados en combustibles fósiles en gases.

El cultivo de microalgas para aplicaciones energéticas también podría proporcionar fuentes de ingresos adicionales para las comunidades rurales, haciéndolas potencialmente autosuficientes, dicen los investigadores.

Actualmente, la producción de microalgas no satisface la demanda comercial. Sin embargo, el cultivo de microalgas para aplicaciones energéticas también podría proporcionar fuentes de ingresos adicionales para las comunidades rurales, haciéndolas potencialmente autosuficientes, dicen los investigadores.

“El hidrógeno y el metano son fuentes limpias de combustible y síntesis química ecológica solo si se producen a partir de recursos renovables. En la actualidad, el 96% del hidrógeno y todo el metano se produce utilizando recursos no renovables”, dijo el profesor asociado Akshat Tanksale de la Universidad de Monash y coautor de la investigación.

«Las microalgas como materia prima son atractivas debido a su alta eficiencia de fijación de dióxido de carbono, tasa de crecimiento, eficiencia fotosintética, capacidad de crecer en aguas salobres, como ríos y lagos, y la capacidad de cultivarlas en tierras no aptas para la agriculturaW» explica.

«La integración de agua y electricidad renovable con la recolección de microalgas puede reducir los costos y aumentar la sostenibilidad de la producción de hidrógeno a partir de este proceso.»

Microalgas, las mejores candidatas

El Dr. Yogendra Shastri del Departamento de Ingeniería Química de la Academia de Investigación IITB-Monash, considera que las preocupaciones por el cambio climático han llevado a un impulso cada vez mayor por opciones de energía más limpia, y las microalgas podrían ser un candidato potencial para producir combustible renovable.

“El hidrógeno se reconoce como combustible limpio ya que no genera emisiones de gases de efecto invernadero cuando se utiliza. Sin embargo, la producción de hidrógeno también debe ser sostenible”, dijo el Dr. Shastri.

«La producción de biodiesel a partir de microalgas es limitada debido a la baja eficiencia de extracción de lípidos, menos del 20%, y al alto costo de recolección y secado de microalgas. Además, la producción de hidrógeno y metano a base de microalgas aún no se ha comercializado debido al costoso pretratamiento, como la recolección, el secado y la extracción de lípidos; baja eficiencia de conversión de carbono; y acumulación de alquitrán«.

Los investigadores realizaron la RFV de microalgas utilizando temperaturas que oscilan entre 550 y 650 ° C utilizando vapor como agente gasificante. Esto significaba que no era necesario deshidratar o secar las microalgas y reducir significativamente el consumo de energía.

Utilizando JSW Steel, con sede en India, (la agencia financiadora de esta investigación) como caso de estudio para su fuente de CO 2 para el cultivo de microalgas, el equipo de investigación estimó que poco menos de 12,800 kg por hora de microalgas estarían disponibles para la producción de hidrógeno a una tasa de 1240 kg / h.

Si bien los costos de desarrollar infraestructura para cultivar microalgas y luego refinarla en hidrógeno y metano son costosos, el retorno general de la inversión a largo plazo podría hacer que el hidrógeno y el metano sean fuentes de combustible rentables y ecológicas.

“Suponiendo un precio de mercado de 10 dólares / kg para el hidrógeno comprimido a una presión de 700 bar, el período de recuperación de la producción de hidrógeno fue de 3,78 años con casi un 25% de retorno de la inversión. Además, el impacto del cambio climático en el ciclo de vida fue de 7,56 kg de dióxido de carbono por cada kilogramo de hidrógeno producido”, dijo el Dr. Pratik Gholkar, estudiante de investigación de IITB-Monash Research Academy Mumbai.

Mayte Suárez Santos. Divulgadora científica

Referencia científica:
El estudio titulado: «Producción renovable de hidrógeno y metano a partir de microalgas: un estudio de evaluación tecnoeconómica y del ciclo de vida» puede descargarse siguiendo este enlace: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0959652620337719

Investigadores de la ETS de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad de Granada han diseñado, a petición de la Comunidad de Regantes de la Loma de las Vacas de Castril (Granada), un sistema de riego único en el mundo basado en energía solar, que les ha permitido abandonar por completo la dependencia del suministro de la red eléctrica comercial y desconectarse completamente de la misma.

Con el objetivo de lograr un ahorro en los actuales costes de bombeo, principalmente de los derivados del consumo de electricidad, la Comunidad se puso en contacto con la ETS de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de la UGR.

El equipo liderado por el profesor del departamento de Mecánica de Estructuras e Hidráulica de la Universidad de Granada, José Antonio Moreno, ha logrado desarrollar un sistema de bombeo con una central solar que es capaz de generar 235 kW. El sistema combina el diseño hidráulico y eléctrico, para conseguir un bombeo hasta un 20% más eficiente que los bombeos solares convencionales.

Energía fotovoltaica

La red de riego también presenta un rebombeo con las mismas premisas de diseño, logrando una cota final de bombeo situada en los 270 metros, para que el riego se realice en la demanda de 210 metros, que implicará un ahorro importante de agua y que, unido al uso de energía renovable, lo convierten en un sistema singular de riego con este tipo de energías alternativas.

“La comunidad se vio en la necesidad de explorar vías energéticas alternativas, ya que los costes con el suministro eléctrico convencional hacían inviable la continuidad de la actividad agrícola de la que dependían 25 familias de Castril”, indica Moreno.

“El principal problema que nos hemos encontrado es la gran cota que hay que superar, 210 metros de caída, por lo que la presión es importante«

La Comunidad de Regantes contaba con una concesión administrativa de aprovechamiento de aguas con una dotación media de 11 litros por segundo, procedentes de la depuradora de la localidad de Castril. El sistema de riego estaba constituido por dos estaciones de bombeo que elevaban el agua hasta una balsa de 24.000 metros cúbicos, tras superar una cota de 210 metros de altitud, y con un consumo energético cercano a los 50.000 euros al año. “En definitiva, la superficie regable de la que dependen 25 familias se encuentra en una zona de montaña con una cota muy elevada”, señala el profesor de la UGR.

Según indica el propio profesor Moreno, “el principal problema que nos hemos encontrado es la gran cota que hay que superar, 210 metros de caída, por lo que la presión es importante. Hasta ahora, con la energía solar no se había hecho un sistema que bombee este caudal a esta altura, por lo que se trata de un bombeo único en el mundo actualmente. Ha sido un reto de ingeniería para la Universidad el desarrollar este prototipo”.

La puesta en marcha de la nueva estación de bombeo ha satisfecho las necesidades de los agricultores, que ven en ella el cierre idóneo del ciclo del agua y además de forma totalmente ecológica, al usar aguas residuales depuradas y energía solar. Dadas las características tan particulares del sistema, ya ha sido visitado por profesores de universidades de países en desarrollo, como Benim, Argelia o Nigeria, para interesarse por él.

Imagen: Sistema de riego basado en energía solar en Loma de las Vacas de Castril (Granada).
Fuente: Universidad de Granada