Inventores turcomanos hacen frente a la escasez de agua

Diciembre de 2020

Por R.A. Karliev, abogado especializado en propiedad intelectual, Asjabad (Turkmenistán)

A pesar de que el 70% de la superficie de la Tierra se compone de agua, el agua dulce necesaria para hacer posible la agricultura, la industria y los servicios municipales solo representa una parte muy reducida de los recursos hídricos del planeta. Por esta razón, es indispensable idear nuevas maneras responsables de utilizar los sistemas de abastecimiento de agua dulce y buscar más fuentes de agua dulce.

Debido a las condiciones áridas de Turkmenistán, para mejorar las capacidades agrícolas del país es imprescindible contar con tecnologías innovadoras para el ahorro del agua. (Fotografía: Dusan Popovic / iStock / Getty Images Plus)

En países como Turkmenistán, con amplias extensiones de terreno árido, el desarrollo agrícola se ve obstaculizado por los elevados niveles de salinidad del suelo y la grave escasez de agua dulce. La mayor parte de los cultivos no toleran los suelos salinos. Unos niveles de salinidad elevados pueden tener como consecuencia un bajo rendimiento o incluso la pérdida de la cosecha. La escasez de agua dulce también desincentiva el saneamiento de nuevas tierras para la producción agrícola. En Turkmenistán, solo el 11,5% de la superficie terrestre del país se utiliza para el desarrollo agrícola. Solo si se utilizan los recursos hídricos del modo más eficiente se podrá destinar al cultivo el 20% del territorio.

Hasta el 80% de las tierras de regadío del país están situadas cerca de aguas subterráneas salinas situadas entre uno y dos metros por debajo de la superficie. A esta profundidad, el suelo se saliniza con mucha rapidez. El agua asciende a través de las capilaridades del suelo hasta llegar a la superficie de la tierra y se evapora, lo que produce la concentración de sal dentro del suelo y en su superficie. Como resultado, el suelo pierde fertilidad.

En Turkmenistán, solo el 11,5% de la superficie terrestre del país se utiliza para el desarrollo agrícola.

La salinidad del suelo crea un entorno favorable para la maleza hidrófila, insectos y otras plagas. En Turkmenistán, esas dificultades se agravan aún más a causa de los terremotos, que son bastante frecuentes. En un intento de superar esos desafíos, algunos inventores turcomanos han ideado varias soluciones ingeniosas para reducir el nivel de las aguas subterráneas, desalinizar la tierra y garantizar fuentes alternativas de agua dulce.

Una herramienta rentable para la desalinización del suelo

Inventores como Gennady Galifanov y Victor Vavilov observaron que el exceso de sal de los ladrillos de arcilla utilizados en la construcción provocaba la formación de una capa invisible en el exterior de los edificios –un proceso denominado “eflorescencia”– que dificultaba el mantenimiento de las paredes de las construcciones. El mismo proceso de eflorescencia se produce en las tierras situadas sobre fuentes de aguas salinas subterráneas.

Sedimento de sal en el desierto de Karakum (Turkmenistán). Los elevados niveles de salinidad del suelo plantean desafíos considerables para la producción agrícola en Turkmenistán, puesto que afectan gravemente a la fertilidad del suelo y al rendimiento de las cosechas. (Fotografía: Arterra Picture Library / Alamy Stock Photo).

Intrigados por ese proceso, Gennady Galifanov y Victor Vavilov dieron con un modo de convertir esa salinización natural en una herramienta de desalinización. De esta manera, han creado varios dispositivos tecnológicos para extraer la sal del suelo y, al mismo tiempo, recoger agua para el riego mediante un proceso de condensación. La tecnología se creó hace 30 años, entre 1988 y 1989, y se protegió mediante los certificados de autor N.º1547789, N.º1634641, N.º1638110, N.º1654261 y N.º1761681 emitidos en la URSS en aquella época, que tenían los mismos efectos jurídicos que una patente.

Los certificados de autor

Los certificados de autor, que existieron durante el período de la antigua Unión Soviética, tienen los mismos efectos jurídicos que una patente. A diferencia de las patentes, las invenciones protegidas mediante certificados de autor eran propiedad del Estado y podían ser utilizadas por cualquier persona sin la autorización del autor. El inventor o autor recibía un pequeño porcentaje de los ingresos anuales generados por la invención.

A diferencia de los métodos tradicionales de desalinización de la tierra, esos dispositivos ofrecen una solución rentable para eliminar los residuos de fertilizantes y plaguicidas del agua superficial. El proceso de desalinización es 80 veces menos costoso que los métodos convencionales y el costo de recoger el agua para el riego es cinco veces menor que con los métodos tradicionales. El proceso también permite cosechar hasta 13 toneladas de sales secas y 800 metros cúbicos de agua dulce por hectárea.

Varios proyectos piloto han demostrado el enorme potencial de esas invenciones en la recuperación de tierras. La tecnología es bastante sencilla. En las tierras donde las aguas subterráneas se hallan entre 1,3 y 2 metros por debajo de la superficie, mediante una zanjadora de cadena se abren surcos (de 20 a 30 cm de anchura y de 1 a 1,7 metros de profundidad) cada 10 a 20 metros. Las franjas de tierra situadas entre cada surco se cubren con mantillo para reducir la evaporación de la humedad superficial. Con esta técnica, la humedad se traslada verticalmente mediante las capilaridades del suelo y se evapora cuando alcanza la superficie, donde se deposita el mineral salino prácticamente libre de impurezas.

Nuestro planeta y el agua

¿Lo sabía usted?

  • Un kilómetro cúbico de nubes contiene cerca de 2.000 toneladas de agua.
  • Todos los años se evaporan de la superficie de la tierra y precipitan 520.000 kilómetros cúbicos de agua. Esta cantidad es comparable al volumen del mar Negro (492.600 km3 de agua).
  • La humedad de la atmósfera cambia 40 veces en un año, es decir, cada nueve días en promedio.
  • El 70% de toda la humedad atmosférica se concentra en los primeros 3,5 km de la superficie de la tierra, y los 5 primeros kilómetros contienen el 90% del total de vapor de agua.
Fuente: The World of Water, de Vladimir Derpgolts

El mecanismo de desalinización de la tierra que se muestra en el gráfico 1 ha inspirado varias otras tecnologías que extraen agua dulce y, al mismo tiempo, cosechan las sales secas a partir del agua salada. A diferencia de las plantas desalinizadoras tradicionales, estas tecnologías no generan subproductos perjudiciales para el medio ambiente. Funcionan con energía solar y pueden producir cerca de 2.000 litros anuales de agua dulce por metro cuadrado de tierra, lo que representa más del doble de las plantas tradicionales.

El 99% de la biomasa radicular de las plantas agrícolas se sitúa a una profundidad del suelo de 60 a 120 centímetros, donde extraen la humedad y los nutrientes necesarios para su desarrollo.

Los costos de producción también son significativamente menores que los de las técnicas convencionales. Las tecnologías pueden utilizarse tanto en plantas fijas como en unidades móviles y pueden tratar aguas con cualquier grado de concentración salina a fin de producir sales secas para la industria química. Lamentablemente, hasta la fecha, los inventores no han conseguido la inversión necesaria para comercializar sus invenciones en Turkmenistán o en otros países.

Tecnologías para una gestión óptima del agua dulce

En Turkmenistán, contar con una tecnología de riego
innovadora que permita un uso eficiente de los
recursos hídricos es fundamental para que se
dediquen más tierras al cultivo.
(Fotografía: Cortesía de R.A. Karliev)

El 99% de la biomasa radicular de las plantas agrícolas se sitúa a una profundidad del suelo de 60 a 120 centímetros, donde extraen la humedad y los nutrientes necesarios para su desarrollo. Por lo tanto, para que las plantas prosperen, el agua de los sistemas de riego debe penetrar en el suelo a esa profundidad. Sin embargo, la penetración del agua a niveles inferiores a la profundidad mencionada puede tener como consecuencia la lixiviación de los nutrientes del suelo y el desperdicio de agua dulce.

Para solucionar este problema, Gennady Galifanov y Victor Vavilov han elaborado varios dispositivos de señalización del riego que garantizan que los sistemas de riego optimicen el crecimiento de las plantas y, al mismo tiempo, reduzcan al mínimo la pérdida de agua. Cuando la capa de las raíces cuenta con la humedad suficiente, el dispositivo envía una señal al operador para que detenga el riego. Cuando la humedad del suelo desciende a límites críticos, el dispositivo indica la necesidad de volver a activar el riego. El proceso se repite periódicamente a medida que crecen los cultivos. El ingenioso dispositivo evita que se pierdan agua o nutrientes más allá de la zona radicular y reduce la carga de drenaje por ingeniería.

El exceso de agua se canaliza fuera de la zona de riego mediante un sistema de tuberías instalado entre 2 y 2,5 metros bajo la superficie del suelo que conforma un sistema de drenaje cerrado. La otra posibilidad es utilizar un sistema de drenaje abierto con canales enterrados a una profundidad de 3 a 4 metros. El agua que se filtra de la capa radicular a través de un sistema de drenaje cerrado se traslada a una red de drenajes abiertos y, posteriormente, pasa por una red de canales de drenaje de mayor tamaño (colectores) y se almacena en depósitos naturales o artificiales (o cuencas). Esas soluciones de drenaje, en la medida en que previenen el anegamiento y la salinización de las tierras de regadío, permiten gestionar mejor los recursos de agua dulce y aumentar la productividad agrícola mediante una utilización más eficiente de los fertilizantes y los plaguicidas.

Los dispositivos se han sometido a pruebas con resultados satisfactorios en algodonales de Turkmenistán y están protegidos en varios países de la región mediante una variedad de certificados de autor y patentes, a saber: certificados de autor N.º1680019, N.º1681772, N.º1743480, N.º1757533, N.º1787373 y N.º1804751, patente de la Federación de Rusia N.º2050117 y patente euroasiática N.º027647.

Optimizar los canales profundos de riego por infiltración

Gráfico 1: A diferencia de los métodos tradicionales de desalinización,
este dispositivo respetuoso con el medio ambiente y otros mecanismos
inventados por Gennady Galifanov y Victor Vavilov ofrecen soluciones
rentables para eliminar del agua superficial los residuos de fertilizantes
y plaguicidas.

En los canales profundos de riego por infiltración, instalados en suelos arenosos y recubiertos de bloques de hormigón, se pierde hasta un 35% de agua dulce. Las juntas de dichos bloques son un punto débil de esos sistemas. Las variaciones de temperatura con frecuencia debilitan y destruyen los empalmes y, de este modo, reducen significativamente la capacidad de filtración de los canales.

Para solucionar el problema, Gennady Galifanov, Shabanova Larisa, Ata Annaniyazov y otros inventores han creado unas juntas que soportan el deterioro térmico y biológico. De nuevo, los inventores han protegido su solución innovadora mediante derechos de PI en forma de certificados de autor y patentes (certificados de autor N.º1541339, N.º1708933, N.º1715941, N.º1715942, N.º1723236, N.º1728339, N.º1730340 y N.º1788130, y patentes de la Federación de Rusia N.º2012707, N.º2029821 y N.º2031194).

Con la excepción de la patente euroasiática N.º027647, todas las invenciones objeto de derechos de PI mencionados son de dominio público. En Internet puede consultarse una descripción detallada de esas tecnologías. Asimismo, los inventores proporcionan a quien lo solicite copias de la documentación relativa a los certificados de autor y las patentes.

En los canales profundos de riego por infiltración, instalados en suelos arenosos y recubiertos de bloques de hormigón, se pierde hasta un 35% de agua dulce.

Los inventores desean que sus tecnologías se utilicen en beneficio de la sociedad. Esperan que se reconozca el valor de sus logros y que estos sirvan de base para elaborar otras tecnologías patentables que puedan seguir mejorando la rentabilidad y la eficacia de la gestión de los recursos de agua dulce en Europa Central y Oriental y en otras regiones.

Lamentablemente, por motivos ajenos a su control, los inventores de esas tecnologías no han conseguido que sus soluciones rentables y respetuosas con el medio ambiente sean más que una experimentación con buenos resultados, y desearían tener la oportunidad de entablar posibles asociaciones comerciales. Motivados por el deseo de mejorar la situación ecológica de las tierras de regadío en las zonas áridas, están dispuestos a compartir su conocimiento, su experiencia y su consejo para la aplicación práctica de sus tecnologías respetuosas con el medio ambiente que permiten ahorrar agua.

El dramaturgo irlandés George Bernard Shaw dijo: “Si tú tienes una manzana y yo tengo otra, y las intercambiamos, ambos seguiremos teniendo una manzana. Pero si tú tienes una idea y yo tengo otra, y las intercambiamos, ambos tendremos dos ideas”. Ese es el valor de las ideas y el motivo por el que se deben promover las oportunidades de que los científicos, los inventores y los encargados de formular las políticas intercambien sus ideas para allanar el camino hacia otros avances tecnológicos.

Nuestra capacidad para extraer la humedad de la atmósfera aún está en ciernes. Sin embargo, mediante la ingeniosidad de los inventores y científicos y un entorno normativo que los apoye y promueva la comercialización de sus resultados, será posible hallar modos eficientes y poco costosos de reducir e incluso eliminar la escasez de agua y dar con otras maneras respetuosas con el medio ambiente de aprovechar los ingentes recursos de la naturaleza.

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