La agricultura mira al sol para aumentar su producción y reducir emisiones

• Ante una mayor demanda de alimentos y energía, la agrovoltaica podría ser una solución creciente en los próximos años.

Una mezcla de hierbas aromáticas y flores se está cultivando en un parque fotovoltaico en Grecia continental. En España, la alcachofa y el brócoli están compartiendo campos con paneles solares. En Bélgica, se han instalado paneles justo encima de perales y remolachas azucareras.

Estos son ejemplos de agrovoltaicos, una nueva solución sostenible que está ganando terreno. Están surgiendo proyectos piloto en toda Europa para arrojar luz sobre cómo aprovechar la luz solar en las granjas podría ser beneficioso para la agricultura, especialmente para los pequeños agricultores que buscan formas de aumentar los rendimientos utilizando menos energía y agua.

Según Naciones Unidas, el nexo agua-alimentos-energía es clave para que nuestras sociedades puedan desarrollarse de manera sostenible. La demanda de los tres está aumentando, impulsada por el aumento de la población mundial, la rápida urbanización, los cambios en la dieta y el crecimiento económico. Los datos de las Naciones Unidas también revelan que el mayor consumidor de recursos de agua dulce del mundo es ahora la agricultura, y más de una cuarta parte de la energía utilizada a nivel mundial se gasta en la producción y el suministro de alimentos.

El mundo será el hogar de la asombrosa cantidad de 10 mil millones de personas en los próximos 30 años. No solo es mucha gente, también hay muchas bocas que alimentar, demasiadas para que las granjas actuales las satisfagan. De hecho, alimentar a esta población futura requerirá que de alguna manera produzcamos el doble de alimentos que producimos hoy, una propuesta que está plagada de desafíos.

Primero, está el desafío de dónde sembrar más cultivos. De los 13 mil millones de hectáreas de tierra en este planeta, solo el 38% está disponible para la agricultura. Aumentar esa área probablemente significaría convertir los bosques, incluidas las selvas tropicales, en tierras de cultivo, lo que resultaría en una gran pérdida de biodiversidad. Y debido a que los árboles juegan un papel esencial en la lucha contra el cambio climático, dicha deforestación también conduciría a un aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero.

Además de la deforestación, también existe el desafío de la contaminación, ya que la agricultura es responsable de al menos el 10 % de las emisiones de gases de efecto invernadero del mundo. Éstos se deben en gran medida al metano producido por el ganado, el uso por parte del sector de fertilizantes a base de nitrógeno (que producen óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero, 300 veces más potente que el dióxido de carbono) y la maquinaria agrícola y el transporte que dependen de los combustibles fósiles.

La agrovoltaica podría ser la respuesta

A pesar del objetivo de la UE de producir el 30% de su energía a partir de energías renovables para 2030, casi todas las etapas de la producción de alimentos actualmente dependen del gas y el petróleo. Siendo ese el caso, cualquier aumento en la producción de alimentos seguramente significaría un aumento en el uso de combustibles fósiles y, como resultado, en las emisiones de gases de efecto invernadero.

La agrovoltaica podría ser la respuesta. Teniendo en cuenta que los cultivos necesitan luz solar para crecer, las granjas pueden usar la luz solar para impulsar sus procesos de producción. Después de todo, los campos de cultivo tienden a ser grandes espacios abiertos que están expuestos a mucha luz solar. Entonces, ¿por qué no instalar paneles solares?

«Lamentablemente, los paneles solares ocupan espacio», respondió Ilse Lenaerts, quien administra la instalación de ciencia, ingeniería y tecnología TRANSfarm que apoya a los grupos de investigación de KU Leuven. «Como este espacio ya no se puede usar para cultivar, pueden disminuir el rendimiento general de una granja».

Pero no todo está perdido. «La agrovoltaica tiene como objetivo permitir que la producción de alimentos continúe en la misma tierra utilizada para los paneles solares», explicó Lenaerts.

Con el apoyo del proyecto HyPErFarm ,el equipo de KU Leuven está trabajando para avanzar en el uso de la agrovoltaica, convirtiéndolo de un concepto innovador en una solución de mercado viable. «Queremos presentar un caso comercial indiscutible de por qué los agricultores deberían producir y usar energía renovable en sus granjas, y por qué la agrovoltaica es la mejor manera de hacerlo», dijo.

En cuanto al componente de producción, el proyecto ha desarrollado una técnica única para instalar paneles solares en campos agrícolas. En lugar de colocar los paneles en el suelo, HyPErFarm los instala sobre los cultivos, como una especie de dosel, o al lado de los cultivos, como un parabrisas protector.

«Al colocar los paneles solares sobre los cultivos, no se pierden tierras de cultivo, lo que significa que se puede producir energía solar sin afectar los rendimientos», señaló Lenaerts. ‘Los paneles también brindan a los cultivos sombra y protección contra condiciones climáticas adversas, las cuales también pueden contribuir a aumentar los rendimientos’.

Con los paneles solares en su lugar, los agricultores pueden producir la energía necesaria para alimentar gran parte de las operaciones de su granja (por ejemplo, luces, calefacción y refrigeración). Esto, a su vez, reduce los costos y las emisiones de carbono. HyPErFarm también está explorando formas de usar esta energía solar para producir hidrógeno limpio, que luego podría usarse para alimentar maquinaria y equipos agrícolas.

‘Los sistemas agrovoltaicos abren la puerta a la electrificación completa de las granjas’, añadió Lenaerts. «Esto no solo beneficiará a los agricultores en términos de tamaño de producción y costos, sino que también garantiza que la agricultura haga su parte para ayudar a Europa a alcanzar sus objetivos climáticos».

Deja que pase el sol

Si bien los paneles solares son excelentes cuando se usan en campos abiertos, tienen un uso limitado para los invernaderos. «Debido a que los paneles solares están destinados a absorber la luz solar, generalmente son opacos, incluso negros», dijo el Dr. Nick Kanopoulos, director ejecutivo de Brite Solar. «Sin embargo, debido a que los invernaderos necesitan maximizar la cantidad de sol que brilla, los paneles solares son bastante poco prácticos».

Eso es desafortunado, ya que la agricultura basada en invernaderos produce 10 veces la cantidad de alimentos que se cultivan en campo abierto. “El problema es que producir esta cantidad de alimentos requiere 10 veces más energía que la que necesita un campo al aire libre”, agregó.

El CEO de Brite Solar cree que la clave para disminuir el uso de energía de un invernadero es aumentar su uso de energía solar. Y para ello, su empresa, con el apoyo del proyecto PanePowerSW , ha inventado lo que llama vidrio solar: un panel transparente para invernaderos que parece una ventana normal y que puede dejar entrar la luz del sol y producir energía solar al mismo tiempo.

El secreto de la doble función del vidrio solar es un innovador recubrimiento nanoestructurado. «El nanorrevestimiento solo absorbe la luz ultravioleta, que es inútil para las plantas y las células solares», explicó Kanopoulos. «El recubrimiento luego transforma esta luz ultravioleta en lo que se llama el espectro de luz roja, que las plantas usan para crecer y las células solares usan para producir energía».

Para demostrar cómo de revolucionaria es esta aplicación, Brite Solar construyó un invernadero de 1000 metros cuadrados para un viñedo en Grecia. Completamente cubierto con células solares recubiertas de nanoestructuras, el invernadero puede producir 50 kW de energía, suficiente para satisfacer casi todas las necesidades energéticas del invernadero. «Por primera vez en la historia de la agricultura, reportamos una huella negativa de dióxido de carbono por kilogramo de cultivos producidos», dijo.

Pero el invernadero de demostración es algo más que producir energía. También se trata de aumentar los rendimientos. De hecho, su objetivo era duplicar el rendimiento del viñedo con respecto a lo que se puede lograr con un viñedo al aire libre de tamaño similar.

Aquí, los invernaderos tienen una ventaja particular sobre los campos de cultivo: pueden producir cultivos durante todo el año. Por ejemplo, el viñedo de invernadero en Grecia está produciendo dos cosechas, una en otoño y otra durante el invierno. Esta es una forma excelente y relativamente fácil de aumentar los rendimientos sin tener que crear más tierras de cultivo, lo que en última instancia podría significar menos deforestación.

«Todo esto tiene profundas implicaciones ambientales y apunta a una nueva forma de agricultura: una que sea completamente eléctrica, funcione con recursos renovables y sea capaz de producir de manera sostenible los alimentos que necesitamos para alimentar el futuro», concluyó Kanopoulos.

Al hacerlo, proyectos como PanePowerSW y HyPErFarm respaldan políticas de la UE tan importantes como la iniciativa Farm2Fork, acelerando la transición de Europa hacia un sistema alimentario sostenible.

Fuente: Este artículo fue originalmente publicado en Horizon, the EU Research and Innovation magazine