El Departamento de Energía de Estados Unidos otorgó una subvención de US$ 3,3 millones a un equipo de investigación multidisciplinario de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign para desarrollar un sistema preciso para medir las emisiones de gases de efecto invernadero en cultivos comerciales destinados a la producción de bioenergía sembrados en el centro del Estado de Illinois.

El proyecto que tendrá tres años de duración buscará a través del Instituto para la Sostenibilidad, la Energía y el Medio Ambiente (iSEE) reducir las emisiones asociadas con el etanol y otros biocombustibles, al permitir el desarrollo de nuevas tecnologías para gestionar los cultivos bioenergéticos, mejorar el rendimiento, reducir la sobrefertilización y diseñar nuevas herramientas para «granjas inteligentes ”.

La gran cantidad de datos que serán recopilados estarán a disposición del público y algún día podrían generar recompensas financieras para los agricultores que reducen las emisiones a través del manejo sostenible de los cultivos.

Dirigido por Kaiyu Guan, profesor asistente de recursos naturales y ciencias ambientales (NRES) y profesor de aguas azules en el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación (NCSA), el equipo establecerá el Laboratorio de Cultivos de Bioenergía del Medio Oeste (MBC-Lab) para monitorear emisiones en tres campos de maíz y soja de 85 acres (35 has) en el condado de Champaign.

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Los proyectos se seleccionaron mediante un concurso y la mayoría son colaboraciones que involucran a investigadores de varias instituciones.

 

El maíz y la soja son los dos cultivos principales comercializados para la producción de biocombustibles, con más del 75 por ciento en el Medio Oeste. Pero las prácticas actuales para cultivar esos cultivos emiten  a la atmósfera óxido nitroso (N2O), dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4), todos gases de efecto invernadero (GEI) asociados con el calentamiento global. El N2O, que también degrada la capa de ozono de la Tierra, es un producto del uso excesivo de fertilizantes. Y la labranza anual airea el suelo, permitiendo que los microbios descompongan el carbono en el suelo y liberen CO2 al aire.

El bioetanol y otros biocombustibles podrían satisfacer hasta el 5 por ciento de la demanda energética de los Estados Unidos con emisiones netas cero, o incluso «negativas en carbono», secuestrando más carbono en el suelo de lo que emite el proceso de producción. Pero eso requerirá nuevas prácticas agrícolas que disminuyan las emisiones y mejoren el rendimiento, como la adopción de labranza cero o cultivos de cobertura para estabilizar el suelo o la aplicación de fertilizantes en el momento y la cantidad adecuados.

A través del programa Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E), el DOE ha financiado una serie de proyectos, incluido este, para medir el impacto de las prácticas de gestión de cultivos en el rendimiento y el medio ambiente, y para ayudar a crear incentivos de mercado para lograr mayor eficiencia en la producción de materias primas.

“En el futuro, la idea sería que aplicaríamos estas herramientas en el mundo real. Los agricultores obtendrían un beneficio financiero al almacenar carbono adicional en su suelo o reducir las emisiones de óxido nitroso, un servicio que estarían prestando a la sociedad», dijo el Director iSEE Baum, Evan H. DeLucia, co-investigador del proyecto. «Si incentivas a los agricultores a hacer esto, es bueno para el agricultor, es bueno para el medio ambiente».

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Los investigadores aún no tienen las herramientas para cuantificar los beneficios de emisiones que obtienen los agricultores, por lo que este proyecto sería un primer paso. El equipo recopilará grandes cantidades de datos de las tres granjas, incluido el clima, como la temperatura y la velocidad del viento; el uso de fertilizantes y de las prácticas de labranza; emisiones de GEI; y datos de teledetección de varias plataformas. Los miembros del equipo también medirán el crecimiento de las plantas, la humedad del suelo y la calidad del agua bajo diferentes sistemas de cultivo. Compararán sus hallazgos con 10 años de datos similares ya recopilados en la granja experimental de la Universidad de Illinois.

Con toda la información se generará un conjunto profundo de datos «en tiempo real». El equipo desarrollará protocolos para el procesamiento y almacenamiento de datos, creará un portal en línea para que accedan los productores y otros investigadores, y construirá la infraestructura cibernética para la visualización de datos en tiempo real. Los investigadores también compartirán hallazgos regularmente con las comunidades de agricultores en general en Illinois.

Otros científicos podrán usar los datos para calibrar sus instrumentos, y los proyectos futuros podrían desarrollar instrumentos y técnicas más fáciles de usar para medir qué tan bien los agricultores están reduciendo las emisiones.

«Illinois se encuentra entre las áreas agrícolas más productivas del planeta, con el clima y el suelo típicos del medio oeste de los Estados Unidos, y produce más de 30 millones de barriles (4,8 millones de metros cúbicos) de etanol combustible», dijo Guan. «Nuestro recién propuesto MBC-Lab será el banco de pruebas perfecto para medir las emisiones de la producción de biocombustibles, y la plataforma que desarrollaremos proporcionará datos y tecnología que se pueden aplicar a los mercados existentes y a una agricultura de producción más amplia para la ‘agricultura inteligente’ y la sostenibilidad ambiental».