No flanco occidental seco de ósos de Arizona, onde a cunca do río Colorado atopa o deserto de Mojave, sitúanse 11,000 hectáreas de alfalfa, sorgo, trigo e herba do Sudán pertencentes ás tribos indias do río Colorado (CRIT), todas destinadas a ser colleitadas e vendido para alimentación animal. Para que poida medrar algo aquí, o rego é imprescindible. Menos dun cuarto de centímetro de choiva caeu no que vai de ano, segundo Josh Moore, que xestiona a granxa en nome da súa tribo.
"A reserva configúrase nun sistema de rega por inundación bastante anticuado", di Moore. Unha rede de canles construída no século XIX entrega auga do río Colorado, un sistema que parecía unha idea mellor antes de que a conca hidrográfica entrase nun estado de seca persistente e cada vez máis grave. Aínda que as canles subministran auga suficiente para satisfacer as necesidades agrícolas de CRIT por agora, as tribos planean un futuro máis quente e seco. Esta tempada pódese ver tubos de plástico negro que cobran centos de filas de sorgo: un experimento co rego por microgoteo que podería reducir radicalmente as retiradas da granxa dunha conca hidrográfica sobreimpresa.
En todo o mundo, a maioría das colleitas dependen só da choiva para a súa auga, pero nos lugares onde as precipitacións non son suficientes, estamos obrigados a regar. A pesar de toda a innovación que se abriu paso na agricultura nos últimos anos, desde Tractores guiados por GPS para as mudas xeneticamente modificadas, o 85% de todo o rego aínda se fai liberando grandes cantidades de auga sobre a superficie dun campo, practicamente do mesmo xeito que se manexaba hai 4,000 anos en Mesopotamia.
O rego por inundación colgouse porque é barato en efectivo, pero desde a perspectiva dos recursos naturais é increíblemente caro. Ata o 70% da auga vai ao lixo, e os cultivos en exceso poden non alcanzar todo o seu potencial. O exceso de fertilizante lévase pola escorrentía, contaminando regatos, humidais e lagos.
Supoñíase que o rego por microgoteo solucionaría todo iso. Na década de 1930, un novo enxeñeiro chamado Simcha Blass notou unha árbore que medrara moito máis que as outras da mesma fila; cando mirou máis de cerca, descubriu que as súas raíces estaban sendo alimentadas por unha pequena fuga dun tubo de rego próximo. Anos despois, o israelí usou o concepto para crear un sistema de rego por goteo de plástico que pasou a venderse baixo a marca Netafim. Segue a ser o líder mundial no seu sector.
Hoxe en día hai centos de empresas de rega por goteo, pero a tecnoloxía estase a aplicar a menos do 5% de hectáreas regadas a nivel mundial, normalmente a cultivos de gran tamaño como améndoas, uvas de viño e tomates. O factor limitante é o custo. Como os sistemas están deseñados actualmente, empurrar a auga por centos de metros de tubo require moita forza, que os agricultores fornecen con bombas; as eléctricas se teñen enerxía nos seus campos, as versións diésel con carbono que non o fan. As liñas de pingueiras tamén son propensas a quedar obstruídas polas partículas de limo ou algas que se atopan na auga natural, polo que hai que filtralas, o que engade outro gasto. Toda a configuración ascende a polo menos 2,000 dólares o acre, máis as facturas de enerxía. Para cultivos de menor valor como o algodón ou a alfalfa, o rego por goteo simplemente non paga.
Non obstante, a configuración de microgoteo que están a empregar CRIT Farms custa menos de 400 dólares por hectárea e a presión requirida é subministrada por gravidade, que ten a vantaxe de ser libre e neutra en carbono. Para o observador casual, o sistema non lle parece moito. Pero para Moore, a idea de regar por goteo os cultivos para alimentación animal non é nada menos que revolucionaria. Supoñendo, por suposto, que realmente funciona.
"Cando o pozo está seco, sabemos o valor da auga", escribiu Benjamin Franklin nunha edición de 1746 O pobre Almanack de Richard. Non sabía a metade. A poboación mundial actual é 10 veces a que era daquela e as fontes de auga doce están en declive. O maior porco de auga con diferenza é a agricultura, que representa case tres cuartas partes do uso global.
Os signos de escaseza de auga están ao noso redor, cada vez máis alarmantes. En agosto, por primeira vez na historia, o río Colorado foi declarado polo goberno dos Estados Unidos nunha zona estado de escaseza, provocando cortes de subministración a algúns dos 40 millóns de persoas que dependen dela. Cinco millóns deles reciben a súa auga por cortesía do Central Arizona Project (CAP), unha utilidade pública que entrega auga do río por canle desde o bordo occidental de Arizona ata o 80% da poboación do estado.
Chuck Cullom, o xestor de programas do río Colorado en CAP, pasou a última década explorando opcións para aumentar o subministro de auga de Arizona, incluíndo tecnoloxías de tratamento de augas residuais e aparellos que axudan aos clientes urbanos a frear o seu uso. En 2019, nunha conferencia en Tel Aviv, Cullom coñeceu a un executivo dunha startup de rega israelí chamada N-Goteo, que estaba a desenvolver un sistema que prometía un aforro drástico de auga sen os custos prohibitivos. "Era superscéptico", di Cullom. "Parecía unha solución de unicornio".
Pero a agricultura representa a gran maioría do uso de auga doce de Arizona, polo que Cullom estaba disposto a probar N-Drip. En 2020, CAP proporcionou o sistema a CRIT Farms para o seu uso en 40 hectáreas de sorgo. Descubriron que reduciu a metade o consumo de auga, ao tempo que mellorou lixeiramente a calidade dos cultivos: un resultado asombroso, aínda que a unha escala moi pequena. Este ano, CAP ampliou o piloto a preto de 200 hectáreas de sorgo e algodón en toda Arizona e, se todo vai ben, espera despregar o sistema rexionalmente ata 2023, continuando cubrindo o custo do equipo para os agricultores que o instalan.
N-Drip é a creación de Uri Shani, profesor de física do solo na Universidade Hebrea de Xerusalén e ex presidente da autoridade da auga de Israel. Partiu hai sete anos de idear un sistema de rega por microgoteo o suficientemente barato como para ter sentido non só para leitugas e bagas, senón tamén para cultivos básicos como a soia e o millo, que constitúen a maior parte da produción agrícola mundial.
"A miña primeira reacción foi, por suposto, isto cambiaría o mundo, pero nunca funcionará"
Shani ten 72 anos, ten o pelo curto de sal e pementa, lentes con arame e un xeito avuncular. Naceu en 1950, nun kibbutz engordado cunha angustia propia da vida nun país árido comprometido coa autosuficiencia agrícola. “Meu pai era un enxeñeiro que traballaba principalmente na auga. Medrei pensando en auga e solucións de auga toda a vida ", di Shani, falando por Zoom desde a oficina de N-Drip en Tel Aviv.
Despois de completar o servizo militar cunha unidade de comando de elite, Shani pasou á Universidade Hebrea, a institución de investigación máis importante de Israel, e obtivo un máster en física do solo. Para o seu doutoramento. traballo, mudouse ao kibbutz Yotvata, no deserto do extremo sur de Israel. A área recibe menos dunha polgada de choiva cada ano e só ten auga subterránea salobre para fins de rega: os límites exteriores da agricultura. Comezou alí como estudante de graduación e acabou xestionando o kibbutz.
Máis tarde Shani converteuse en profesor e no 2006 foi elixido para converterse no primeiro xefe da recentemente creada autoridade da auga de Israel. O papel era complexo, abarcando enxeñaría, xestión, política e economía, e asumiuno co país que experimentou a súa peor seca. Investimento turbo de Shani en reciclaxe e desalinización de auga. Para pagalo, aumentou de xeito significativo e controvertido o prezo da auga.
"En todo o mundo, a razón pola que hai tantos problemas de auga é que poucos países están preparados para cobrar aos consumidores o prezo real", afirma Seth Siegel, director de sustentabilidade de N-Drip e autor dun best-seller do New York Times en 2015, Que haxa auga, que relata o ascenso de Israel como líder en conservación e tecnoloxía da auga. En 2012, Shani deixou o cargo con Israel nun superávit de auga doce. "Foi extraordinario o que sacou".
Un cidadán privado unha vez máis, Shani comezou a rumiar sobre a crecente ameaza de escaseza de auga en todo o mundo. Máis dunha cuarta parte da poboación mundial vive en países con estrés hídrico e as Nacións Unidas calculan que a escaseza de auga podería desprazar a 700 millóns de persoas a finais da década. Decidiu que a contribución máis significativa que podería facer sería axudar ao rego por goteo. Iso significaba inventar un sistema que funcionase sen filtros e bombas.
Para comprender o desafío de Shani, primeiro debes comprender o que está a suceder dentro destas humildes liñas de goteiro de plástico negro. Ao longo de cada un hai unha serie de buratos e, dentro de cada burato, hai un trebello de plástico do tamaño dun Tic Tac, chamado emisor. A auga móvese a través dunha canle extremadamente estreita, semellante a labirinto, dentro do emisor, regulada para que saia en gotiñas medidas. A resistencia producida por estes emisores é a razón pola que se require moita presión para mover a auga dun extremo dun campo ao outro nun sistema tradicional.
Shani concibiu un novo tipo de emisor, que ofrecía tan pouca resistencia que a presión da auga proporcionada só pola gravidade —acumulada durante o descenso de 1 a 2 metros desde a canle de rega ata o campo de abaixo— sería suficiente para impulsar a auga. baixando centos de metros de tubos e saíndo ao chan. En primeiro lugar, experimentou tecendo fibras plásticas e metálicas en varias estruturas enreixadas tridimensionais. Pero foi unha camiñata un día, segundo el, que chegou o avance: en vez dunha canle en zigzag, o seu emisor consistiría nunha vara suspendida dentro dun cilindro, coa auga que flúe a través do tubo formado entre eles. A diferenza dun emisor tradicional, agora ningunha partícula de detritos podería bloquear o fluxo de auga. "Boom", di Shani. “Estaba absolutamente convencido de que funcionaría. Despois desenvolvemos todas as matemáticas ".
Unha vez que afinou o concepto, Shani precisou comercializalo. Contactou con Eran Pollak, un antigo funcionario do ministerio de finanzas co que traballara estreitamente como presidente da auga, e díxolle a Pollak que inventara o rego por goteo que só usaba a gravidade. Pollak era escéptico. Tamén medrou nun kibbutz e sabía do rego; non había goteo a presión cero.
"A miña primeira reacción foi, por suposto, isto cambiaría o mundo, pero nunca funcionará", conta Pollak. Coñeceu a Shani na sede de N-Drip, que daquela era unha pequena oficina nun centro comercial nun barrio de Tel Aviv. Shani levouno a un galpón cara atrás. "Eran 20 metros de tubaxe, pegados manualmente, que escorrían auga no chan dunha pequena papeleira de plástico", di Pollak. "Foi na etapa máis elemental imaxinable, pero este foi o minuto no que entendín que podía funcionar". Pollak asinou como director executivo.
N-Drip instalou a súa primeira proba de campo oficial a finais de 2017, en cinco hectáreas de cana de azucre en Eswatini (antiga Swazilandia), sacando auga directamente dun río. Descubriron que o sistema non só funcionaba e empregaba menos auga senón que tamén aumentaba os rendementos do cultivo nun 30%. Con resultados alentadores na man, N-Drip pasou a ensaios máis grandes en Australia e Estados Unidos e desde entón expandiuse a 17 países, desde Vietnam ata Nixeria. Se a visión de Shani se esgota, N-Drip ten a oportunidade de modernizar millóns de granxas máis e transformar o consumo de auga doce a nivel mundial.
Ata a data, N-Drip recadou 25 millóns de dólares en financiamento e o seu sistema está a ser usado por centos de agricultores para 4,000 acres de cultivos, que van desde o algodón ata as patacas ata a soia. Pero Shani ten un longo camiño por percorrer se ten a intención de converter os 600 millóns de hectáreas irrigadas pola inundación da Terra e a estrada desde o cobertizo xardín ata a solución de rego global terá moitos obstáculos.
Debido a que N-Drip non usa a filtración, a maioría dos hipo ata agora tiveron que ver con todas as cousas inesperadas que se poden atopar na auga nunha granxa. No inicio dun xuízo, un produtor de California contactou con N-Drip aterrorizado para dicir que o seu sistema deixara de funcionar. Cando Shani chegou, atopou un peixe do tamaño do dedo índice tapando un dos tubos. Un grupo de algas verdes fixo algo semellante nunha granxa de Casaquistán. Agora, os depósitos de auga de N-Drip están equipados con redes de malla para capturar todo tipo de plantas e animais.
Ao sol de Arizona, nunha rexión con auga especialmente rica en minerais, as liñas de goteiros quedaron tan quentes que precipitou o carbonato cálcico, cubrindo os emisores en cal como o interior dunha teca británica. Isto levou a N-Drip a desenvolver protocolos para soterrar as liñas nun fino revestimento de terra para mantelas frescas e para usar suavizantes en augas duras.
David Midmore, profesor emérito de ciencias vexetais en Australia Universidade de Queensland Central e un experto en irrigación por microgoteo, di que se N-Drip realmente planea chegar aos 500 millóns de pequenos agricultores do mundo, e non só aos grandes produtores sofisticados, o éxito non só depende de deseñar a tecnoloxía axeitada, senón tamén de investir substancialmente en educación. e apoio. "É moi importante que se lles ensine aos produtores as formas correctas de regar por goteo, que teñan medidas simples de auga no chan e como non regar en exceso ou subregar", di. "Non só é adestramento, senón seguimento".
N-Drip insiste en que as pequenas granxas son unha parte crucial da súa misión. "Se un granxeiro rico en Australia aumenta o rendemento nun 47%, é fantástico, abre Champagne e tómate unhas vacacións máis afeccionadas ese ano", di Siegel, o xefe de sustentabilidade da compañía. "Pero se un agricultor de subsistencia aumenta o rendemento e ten máis comida para comer e máis comida para vender, transforma esa familia e esa comunidade".
Para iso, cando a pandemia Covid-19 se desenvolveu en 2020, deixando en marcha proxectos lucrativos en Estados Unidos e Australia, N-Drip pivotou na fabricación dun kit de 1 acre deseñado para estes usuarios. Este sistema de bricolaxe chega cunha ligazón a un vídeo de YouTube e sinxelos debuxos en liña Ikea-esque para guiar ao agricultor durante a instalación.
N-Drip tamén desenvolveu un sensor de solo propietario, chamado Conexión N-Drip, que controla as condicións das plantas e do solo e envía aos agricultores orientacións en tempo real a través dunha aplicación para teléfonos intelixentes sobre cando regar e fertilizar. O sensor retroalimentase tamén ao equipo agronómico da empresa para que poida controlar as condicións do campo.
Outro desafío para N-Drip seguirá sendo o económico. O sistema pódese instalar por unha fracción do custo dun sistema convencional de goteo a presión, sen ningún dos custos enerxéticos en curso, pero a auga é gratuíta ou está moi subvencionada para a maioría dos agricultores a nivel mundial. Aínda que algúns, como os produtores de algodón australianos, estarían dispostos a investir para protexer con urxencia un recurso que diminúe rapidamente, moitos dos pequenos agricultores do mundo non poderían cubrir nin un modesto gasto adicional.
"O mercado de pequenos propietarios é un mercado enorme e que pode beneficiarse máis do noso sistema, pero é moi difícil facer negocios se non tes un socio grande e ben posicionado", admite Pollak. N-Drip prevé proporcionar o seu sistema a estes agricultores principalmente a través de organizacións sen ánimo de lucro, axencias gobernamentais e grandes empresas que cumpran as promesas de sostibilidade. Os seus executivos din que a oportunidade, a curto prazo, pódese medir en centos de miles de hectáreas de terra agrícola.
Un dos primeiros exemplos deste tipo de asociación é PepsiCo Inc., que contrata directamente con 40,000 agricultores por ingredientes como millo, avea e patacas, e estableceu un obxectivo de mellorar a eficiencia do uso agrícola nun 15% para 2025. PepsiCo pilotou a tecnoloxía de N-Drip cun puñado de agricultores na India, Vietnam e Estados Unidos viron mellorados os rendementos dos cultivos con menos aporte de fertilizantes e un 50% menos de auga consumida fronte á irrigación por inundación.
Peter Gleick, o presidente emérito e cofundador do Instituto Pacífico, un instituto de investigación sen ánimo de lucro centrado en problemas de auga doce, subliña que cando se trata do futuro da rega, é fundamental que non perdamos de vista o panorama xeral. Converter os campos de algodón ou alfalfa en rego por goteo é un paso na dirección correcta, pero aparece unha pregunta máis grande: ¿Deberiamos estar cultivando eses cultivos en climas áridos? "Necesitamos manter unha conversa real sobre o que ten sentido medrar no Occidente escaso de auga, así como unha conversa sobre o crecemento do que eliximos para crecer de forma máis eficiente e máis coidada", di. "Esta tecnoloxía pode axudar na segunda pregunta, pero non vai axudar na primeira máis política".
Gleick sinala que unha cousa é obxectar en principio a usar auga potable para cultivar cultivos para alimentación animal e outra dicir aos agricultores que deixen de cultivar. De volta a CRIT Farms, Moore di que está feliz de contribuír á investigación que considera vital para o futuro da agricultura na rexión. O ano que vén planea usar o sistema de N-Drip en superficie adicional. Aínda que a reserva das tribos non reduciu a súa cota de auga, Moore sabe que un día chegará a escaseza para todos. "Necesitamos comezar a vivir coma se nos afectasen estes cortes para gañarnos un tempo", di. "Para sobrevivir como pobo e como empresa, necesitamos mirar tecnoloxías coma esta".