Co2 para la productividad y la economía circular de los invernaderos

Co2 para la productividad y la economía circular de los invernaderos

Las plantas actúan como un sumidero de CO2, contribuyendo a contrarrestar el efecto invernadero, y como un generador de oxígeno que ayuda a mantener la calidad del aire

La gran contribución del reino vegetal a nuestro mundo consiste en que, a partir de componentes minerales sin valor nutritivo como el anhídrido carbónico o el agua, los vegetales son capaces de producir compuestos orgánicos esenciales para la alimentación del reino animal, constituyendo así la base de la pirámide alimentaria.

El motor de tan importante proceso es la fotosíntesis, mediante la cual las plantas son capaces de captar CO2 del aire, agua del suelo y energía solar para producir hidratos de carbono en una reacción química endotérmica que se puede representar como se indica a continuación.

6 CO2 + 6 H2O + Luz solar = C6 H12 O6 + 6 O2 

En términos prácticos, la expresión anterior significa que para producir un kg de hidratos de carbono la planta ha de absorber 0,6 litros de agua a través de sus raíces y captar 1,467 Kg de CO2 del aire través de sus hojas y recibir radiación solar suficiente que captura mediante los innumerables “paneles solares” que constituyen las hojas. Adicionalmente la planta devuelve a la atmosfera 1,067 Kg de oxígeno. Las frutas y verduras son esencialmente hidratos de carbono, pero también contienen una elevada proporción de agua, por lo que los ratios anteriores son diferentes para cada modalidad de cultivo.

Las plantas actúan, por tanto, como un sumidero de CO2, contribuyendo a contrarrestar el efecto invernadero, y como un generador de oxígeno que ayuda a mantener la calidad del aire. Como cualquier ser vivo, requieren una temperatura mínima que evite su muerte por congelación y, como en todo proceso químico, su ritmo de desarrollo depende de los factores limitantes, que en este caso son el CO2 y la radiación solar. Dentro de unos límites tolerables, a mayor radiación solar y mayor concentración de anhídrido carbónico mayor será la actividad de la planta y, por tanto, su velocidad de desarrollo y la productividad del cultivo. 

Estos principios constituyen los pilares del modelo productivo en invernadero en Andalucía. Un clima benigno y una alta radiación solar han sido las condiciones básicas para el desarrollo de la producción agrícola intensiva en las provincias de Almería y Granada, a los que se han ido sumando numerosas innovaciones tecnológicas y biológicas como el cultivo en enarenado, la implantación de los invernaderos, el riego por goteo, el cultivo en sustratos, la lucha biológica o la calefacción del invernadero. Una de las últimas técnicas que ha venido a mejorar el rendimiento de los invernaderos ha sido el enriquecimiento técnico de la atmosfera de cultivo con CO2, conocido también como fertilización carbónica. 

Instalación de CO2 licuado para  invernadero
Instalación de CO2 licuado para invernadero

Las ventajas del cultivo en invernadero con atmósfera enriquecida en CO2 es una técnica ya empleada en el sector, pero no suficientemente extendida en Almería por razones técnicas, económicas o culturales. En primer lugar, solo los invernaderos tecnológicamente avanzados permiten una aplicación eficiente de la fertilización carbónica, por lo que el sector debería acometer una transformación tecnológica generalizada para sustituir los invernaderos menos eficientes por instalaciones de alta tecnología, como medida necesaria para mejorar la productividad. El precio del CO2 es una barrera económica, ya que incrementa el coste de producción, aunque los beneficios que esta técnica reporta compensen el aumento de costes. Finalmente existen también razones culturales, porque los cambios en los modelos productivos requieren mentalización adecuada y evidencias claras para acometerlos. Por todo ello es conveniente una promoción activa de esta técnica que muestre los beneficios y contribuya a su desarrollo.

Existen actualmente dos modalidades de aplicación de enriquecimiento en CO2 de los invernaderos:

  • El empleo de los gases de combustión de las instalaciones de calefacción, después de su enfriamiento en la producción de agua caliente.
  • La utilización de CO2 industrial, mediante una instalación de almacenamiento de gas licuado y su correspondiente sistema de evaporación y distribución al invernadero. 

El uso de gases de combustión para el enriquecimiento del invernadero en CO2 requiere que esté en funcionamiento la caldera de la instalación, lo que le resta flexibilidad al sistema, ya que las necesidades de CO2 y de calefacción no son, normalmente, simultaneas. Este desfase se resuelve mediante grandes almacenamientos de agua caliente para su empleo cuando la temperatura ambiente es baja y no hay insolación, como puede ser el caso durante la noche. Por otra parte, existen épocas donde no se requiere calefacción por la bondad del clima, mientras que sí es deseable la fertilización carbónica para mejorar el rendimiento del invernadero. La ventaja de este sistema es que el CO2 no tiene coste de generación, pero sí requiere una inversión importante en la instalación de almacenamiento de agua.

LA VENTAJA DE ESTE SISTEMA ES QUE EL CO2 NO TIENE COSTE DE GENERACIÓN

La utilización de CO2 licuado entraña un coste adicional para la explotación, pero confiere total flexibilidad en el uso, permitiendo la aplicación al invernadero siempre que sea necesaria, que es durante las horas soleadas. El precio del CO2 es, por tanto, un factor clave para la implantación a gran escala de esta técnica.

En las horas de insolación se produce un elevado ritmo de absorción de gas carbónico por las plantas que ocasiona una disminución notable de la concentración promedio del gas en el interior de los invernaderos convencionales (sin aporte de CO2). El enriquecimiento de los invernaderos en CO2 reporta notables beneficios para la productividad y para la sostenibilidad:

  • Evita las disminuciones de producción que se producen en invernaderos convencionales al bajar la concentración en CO2 como consecuencia de la alta demanda de las planas. Este efecto puede disminuir la producción hasta en un 7%.
  • Una atmosfera enriquecida en CO2 respecto a la concentración normal – que ronda las 400 ppm – origina aumentos en la producción que pueden alcanzar el 16%.
  • Mejora de la calidad y la homogeneidad de los productos, lo que tiene también un beneficio en sus precios de comercialización.

Con respecto a los beneficios para la sostenibilidad del modelo productivo, la fertilización carbónica permite una menor necesidad de suelo para una producción determinada, al aumentar el ratio de productividad, y un menor consumo de agua en el invernadero por kg de producto, con lo que contribuye al uso más sostenible de estos dos recursos, factores limitantes para la producción en la región.    

La fertilización carbónica es, por tanto, una medida necesaria para el aumento de la productividad que contribuye a mejorar la competitividad de los invernaderos españoles frente a otros productores extranjeros con mejores rendimientos por innovaciones tecnológicas o menores costes de producción por los menores costes de los factores productivos en sus países. Existe por tanto un riesgo para la competitividad de los invernaderos de la región y una clara oportunidad de mejora de productividad de los mismos. 

Mar de plástico
Mar de plástico

Se da la paradoja de que, mientras en 2018 se emitieron 33.143 millones de toneladas de CO2 en todo el mundo, según la Agencia Internacional de la Energía, hay actividades que demandan CO2 en sus procesos productivos. Por otra parte la sociedad está comprometida a nivel mundial con la reducción drástica de emisiones para poder lograr una economía totalmente descarbonizada en 2050, que limite el aumento de la temperatura del planeta a 1,5º C y por ello el derecho a emitir CO2 tiene actualmente un precio cercano a los 30€/t, que algunas industrias deben soportar. La solución, económicamente, lógica y, ambientalmente, responsable es la captación de CO2 de las emisiones existentes y su aprovechamiento en aquellas actividades que lo demandan. Todo ello, naturalmente, sin perjuicio de la obligación de aplicar mejores técnicas disponibles a los procesos productivos para mejorar la eficiencia en el uso de los recursos y reducir las emisiones de CO2 y la generación de residuos. 

Aunque la mayor parte de las emisiones de CO2 provienen de sectores difusos, como el transporte o los edificios, existen sectores industriales donde la captación es viable y se garantiza un producto de calidad para su aprovechamiento en diferentes aplicaciones, contribuyendo así al mandato de la Unión Europea concretado en su estrategia de Economía Circular y, a su vez, a la lucha contra el cambio climático. 

La recuperación de CO2 de las emisiones industriales puede realizarse en sectores tales como la producción de energía en centrales térmicas, las refinerías, las siderúrgicas o las cementeras. El gas recuperado puede utilizarse en numerosas aplicaciones, como la recuperación de pozos petrolíferos agotados, la producción de combustibles sintéticos, la industria química o el uso en agricultura intensiva. 

EL GAS RECUPERADO PUEDE UTILIZARSE EN NUMEROSAS APLICACIONES, COMO LA RECUPERACIÓN DE POZOS PETROLÍFEROS AGOTADOS

Solamente los invernaderos de Almería con una extensión de unas 32.00 hectáreas que producen anualmente más de 3,5 millones de toneladas absorben más de 2,5 millones de toneladas de CO2, cantidad que podría verse incrementada en más de 0,4 millones de toneladas si se aplicara la fertilización carbónica a toda la extensión cultivada. 

Los invernaderos de la región, que constituyen el pilar más sólido de la economía de Almería, debieran continuar innovando para mejorar su productividad y lograr un modelo de producción más sostenible mediante prácticas de economía circular. En este proceso, el uso del enriquecimiento en CO2 de los invernaderos ha de jugar un papel esencial para aumentar la productividad de los cultivos.

El uso de gas carbónico obtenido de emisiones industriales actuales significaría un claro compromiso del sector agrícola con la economía circular, de la misma forma que también lo sería el aprovechamiento de los restos vegetales mediante el empleo de tecnologías innovadoras que eviten su eliminación en vertedero o una gestión desordenada de los mismos.

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