Oasis artificiales con agua de mar

Hay sueños y soñadores que permiten a la humanidad salir adelante y alcanzar cotas de desarrollo que nunca podríamos imaginar el resto de los mortales. En esta línea están Charlie Paton, y su empresa Seawater Greenhouse, Ltd., o los hermanos Hauge y su proyecto SFP (Sahara Forest Project), compartiendo ambos una misma visión:

Convertir las áridas tierras del desierto en auténticos vergeles en los que sea posible cultivar una amplia variedad de hortalizas, frutas o flores.

Y esta visión es hoy en día una realidad gracias a una serie de "Invernaderos de agua marina" que consiguen, sólo mediante la captura de agua de mar y el aprovechamiento de la energía solar, convertir zonas desérticas en auténticos oasis en mitad del desierto.

Foto de alegri, en 4freephotos.com

Los beneficios de la implantación de este tipo de “invernaderos de agua marina” son increíbles:

Se pueden desarrollar cultivos de una gran variedad de frutas, hortalizas o flores, en zonas áridas y abandonadas donde nunca nadie pensó que pudiese crecer nada, con una eficiencia incluso superior a la alcanzada en un invernadero tradicional.
Producen agua pura destilada, que no requiere de ningún tratamiento posterior, y que puede utilizarse para regar las plantas, sin necesidad de ningún consumo exterior de agua dulce para este fin. Este aspecto es importante si se tiene en cuenta que la agricultura consume entre el 60% y el 80% del agua dulce y estos sistemas permiten superar incluso el autoabastecimiento.
Mantienen un ambiente interior libre de organismos patógenos para las plantas, lo que permite reducir considerablemente el uso de pesticidas hasta prácticamente eliminarlos.
Tiene un consumo nulo o muy reducido de combustibles fósiles y de energía, ya que aprovechan como principal fuente de energía la del propio sol.
Tiene un coste de operación mucho menor que el de sus equivalentes tradicionales, entre un 10% y un 25% menos, lo que hace que su coste global sea menor.
Permite además recuperar como subproducto las sales minerales existentes en la salmuera, que quedan como resto del usuo del agua marina en los paneles, y que pueden ser vendidas en el mercado o recuperadas parcialmente como nutrientes para los cultivos.
El aire de salida de los "Invernaderos de agua marina", con un alto contenido de humedad y temperaturas inferiores a las del exterior, termina por generar un microclima en el exterior de los invernadero.

Además, su combinación con otras técnicas ambientales, como las energías renovables, hacen aún más prometedor su futuro, tal y como ya está demostrando el “Sahara Forest Project”, con plantas como la que ya está produciendo a pleno rendimiento en Qatar.

Principio de funcionamiento.

El inventor de los "Invernaderos de agua marina" es el diseñador Charlie Paton. Al igual que la mayoría de los genios a lo largo de la historia, encontró en la naturaleza y en la sencillez de su funcionamiento su propia inspiración, desarrollando unos invernaderos que reprodujesen el ciclo hidrológico natural dentro de sus instalaciones, adoptando y adaptando tecnologías preexistentes a su diseño.

Así, Paton sustituye dos paredes de un invernadero tradicional por unas “paredes especiales” formadas por paneles celulósicos con estructuras de celda, que hacen las funciones de unos paneles de humidificación evaporativa, una a barlovento (en contra de la dirección del viento) y otra a sotavento.

Sobre la pared situada a barlovento, un sistema de bombeo satura el panel evaporativo con agua de mar, que en contacto con el aire caliente procedente del exterior (aire del desierto), se evapora, enfriando así el aire y cargándolo de humedad, lo que crea unas condiciones excepcionales para el cultivo.

El sistema es más eficiente cuanto más crudo es el desierto en el exterior del invernadero, dependiendo de la temperatura exterior y de la humedad relativa. Un "Invernadero de agua marina" de unos 500 metros cuadrados puede evaporar algo más de 2 toneladas de agua, con humedades exteriores próximas al 70%, mientras que incrementa esta evaporación a más de cinco toneladas y media de agua, si la humedad está en torno al 20%, disminuyendo la temperatura del aire hasta tres veces más.

En un clima desértico extremo, como el del desierto del Sahara, con temperaturas de 50ºC y humedades del 10% en pleno mes de Agosto, un "Invernadero de agua marina" puede mantener temperaturas interiores inferiores a los 30ºC con altas humedades, todo ello gracias a la evaporación de agua de mar.

Además, esta misma evaporación, debido al contenido salino del agua utilizada, tiene un potente efecto biocida, "desinfectando el aire" y eliminando así la mayoría de los organismos patógenos que podrían afectar a los cultivos, lo que permite reducir considerablemente, e incluso eliminar en muchos casos, la utilización de pesticidas.

Además, las bajas temperaturas y altas humedades del invernadero tienen otra interesenta peculiaridad en los cultivos, reducen considerablemente la transpiración de las plantas, lo que permite incrementar la tipología de cultivos aptos para estas instalaciones, reduciendo a su vez considerablemente las necesidades de consumo de agua de los cultivos, que llegan a ser más de un 85% inferiores a las experimentadas en el exterior.

Tras atravesar todo el invernadero, el aire se encuentra con el lado a sotavento, donde existe otro panel evaporativo que se satura, en esta ocasión, con agua de mar recalentada en los techos del invernadero, aprovechando la energía térmica del sol del desierto. Esta agua recalentada aumenta la temperatura del aire de salida del invernadero, que ya se ha ido calentando mientras atravesaba el mismo, y lo satura con más agua todavía.

Así, justo cuando el aire caliente y saturado de humedad va a salir del invernadero, se le hacer pasar por un enfriador, cuyas tuberías de polietileno se alimentan con agua marina fría a través de unas aberturas en el techo del invernadero. Esto lo que consigue es condensar parte de la humedad que transporta, generándose así un importante flujo de agua pura perfectamente útil para el riego de las plantas.

El sistema es tan eficiente que ha llegado a generar hasta los 20 litros al día de agua dulce por metro cuadrado de invernadero, lo que es mucho más de lo que los cultivos del invernadero pueden consumir. Así, los "Invernaderos de Agua Marina" se convierten además en sistemas generadores de agua pura con un impacto mucho menor que otros, como las desalinizadoras, que se utilizan comúmente en este tipo de zonas.

Esquema básico de presentación del sistema Seawater Greenhouse. Fuente: Elaboración propia.

Un poco de historia.

Los "Invernaderos de agua marina" no son en realidad lo que podríamos denominar una novedad tecnológica. Hace ya más de 20 años que su inventor, el diseñador británico Charlie Paton, esta luchando por implantarlos a escala internacional. Chalie Paton dio a luz al concepto en 1991, y ya en 1992 consiguió desarrollar el primer "invernadero piloto" en España, en la isla canaria de Tenerife, como parte de un proyecto de investigación europeo con una dotación cercana al millón de euros.

Esta primera experiencia en España confirma la viabilidad técnica de la idea, y la obtención de grandes resultados. Esto anima a Paton a continuar buscando nuevas experiencias en entornos más extremos para comprobar el comportamiento del sistema y sus variables de funcionamiento. Estas nuevas experiencias se llevan a cabo en 2000, en Abu Dhabi, en los Emiratos Árabes Unidos, y en 2004, en Oman, con la colaboración con la Universidad del Sultan Qaboos.

Fue precisamente este último invernadero, el de Oman, donde se comprobó por primera vez uno de los efectos más impresionantes de los "invernaderos de agua marina": el microclima generado por el aire de salida, cargado de humedad y a bajas temperaturas, termina por ocasionar una reforestación autóctona de la zona. En Oman, en menos de dos años, donde sólo había dunas, acabó por generarse de forma natural una revegetación que las hizo desaparecer.

Lamentablemente los proyectos piloto de Tenerife y Abu Dhabi han caído ya en el más profundo abandono y desuso, y tan sólo el de Oman continua produciendo hoy en día, dentro de lo que ya es un inmenso oasis en medio del desierto.


Fotografía compuesta del Proyecto Seawater Greenhouse en Oman durante su primera recolección. Fotos originales del "Buckminster Fuller Challenge", procedentes de la publicación "The Sahara Forest Project - A proposal for ameliorating the causes and effects of Climate Change" publicado en 2008.

Tras estas primeras experiencias, Charlie Paton encuentra en su camino a otros visionarios que aportan a su proyecto nuevas ideas para proporcionar un desarrollo tecnológico que va más allá del propio “Invernadero de Agua Marina”. Entre Charlie Paton, Frederic Hauge (presidente de Bellona Foundation), Michael Pawlyn (fundador de Exploration Architecture) y Bill Watts (un ingeniero de estructuras) fundan un proyecto denominado “Sahara Forest Project”.

Al contrario que Charlie Paton, que continua siendo una persona prácticamente anónima a pesar de los múltiples premios y reconocimientos recibidos, el “Sahara Forest Project” si que está alcanzando una buena proyección internacional y grandes cotas de desarrollo y popularidad.

El primer contrato comercial de los “invernaderos de agua marina” se cierra en Australia, en 2009, junto con Philipp Saumweber, fundador y CEO de Sundrop Farms, que es la actual propietaria de las instalaciones.

Allí, en el desierto de Port Augusta, a tres horas de Adelaida, se comenzó la construcción en 2010 de un invernadero de 2.000 metros cuadrados, que consiguió cosechar sus primeros tomates a finales de ese mismo año.

En la actualidad, este invernadero está produciendo ya toneladas de tomates, pimientos y pepinos de gran calidad, que están encontrando una espléndida acogida en los mercados locales, y que están aportando unos muy buenos resultados al proyecto.

De hecho, los resultados son tales que ya se ha aprobado la construcción de un nuevo mega-proyecto, con mas de 16 hectáreas de invernaderos (80 veces superior al actual), que comenzará a construirse en agosto de este mismo año.

Además, el Sahara Forest Project comienza a realizar sus primeros contactos con Jordania en junio de 2010, tras su éxito de presentación en la Cumbre del Clima de 2009 en Copenhague. Los contactos realizados terminan finalmente con la firma de un acuerdo, en enero de 2011, para construir una primera planta de demostración en Aqaba, con 4 hectáreas de invernaderos y otras 16 hectareas de cultivos al aire libre, reflectores solares e instalaciones adicionales. Si el proyecto, ahora en fase de construcción, demuestra su viabilidad, el gobierno de Jordania ya prevé la ampliación con otras 200 hectáreas adicionales.

Sin embargo, Qatar se adelanta a estos planes. En febrero de 2012 se firma un acuerdo entre el Primer Ministro de Noruega y el de Qatar, y se encarga al SFP (Sahara Forest Project) la construcción de un proyecto con "invernaderos de agua marina", generación de energía mediante concentradores solares, desalinizadoras, zona exterior de revegetación y cultivo, áreas para la producción de halofitas, e instalaciones para la producción de algas. El proyecto, de 6 millones de dólares, se patrocina por el propietario final del complejo, la Compañía de Fertilizantes de Qatar (QAFCO), y la compañía de agroquímicos noruega Yara Internacional, y su apertura se hace coincidir con la Cumbre del Clima que precisamente tuvo lugar en Diciembre de 2012 en Doha.

A pesar de esta cadena de exitosos proyectos, en 2012 Charlie Paton abandona el Sahara Forest Project, y se desvincula de los proyectos que estaban llevando de forma conjunta, debido a diferencias esenciales en los principios de ejecución del proyecto con la dirección.

Mientras que Charlie Paton defiende su idea de condensación con agua de mar, evitando así el uso de desalinizadoras, cuyo impacto ambiental sobre los mares semiabiertos es cada vez más preocupante, los problemas técnicos que el sistema original presenta y los mayores rendimientos alcanzados por las desalinizadoras tradicionales, han llevado a los hermanos Hauge a decantarse por estas últimas. Una diferencia de criterios que ha resultado irreconciliable.

El Concepto SFP (Sahara Forest Project).

El "Sahara Forest Project" es una organización que surge de combinar el trabajo de los mejores expertos en ingeniería, arquitectura, energías renovables y nuevas tecnologías, comandada por los hermanos Hauge, Frederic Hauge (presidente de la Fundación Bellona) y Joakim Hauge (actualmente CEO del Sahara Forest Project), que son el espíritu y motor de esta organización.

La idea original con la que surgía el SFP era unir los "Invernaderos de agua marina" con las Plantas de generación de Concentración Solar (CSP), dos compañeros que se han demostrado con el tiempo inseparables ya que con su combinación las plantas son autónomas e incluso excedentarias en la generación de agua y energía. La simbiosis es así perfecta:

El CSP se alimenta del agua generada por los "Invernaderos de agua marina" para la limpieza de los espejos y la refrigeración de circuitos.
Los "Invernaderos de agua marina" obtienen de las plantas de generación la energia necesaria para el funcionamiento de las instalaciones.
Los propios invernaderos y su efecto de revegetación exterior, sirven de protección contra la degradación de los campos de espejos, que en una zona con semejantes radiaciones solares son excepcionalmente productivos.

Sin embargo, el espíritu inquieto e innovador de sus fundadores, junto con la aportación de un buen número de expertos y científicos que progresivamente se han ido sumando al proyecto desde sus orígenes, han terminado por generar auténticos proyectos faraónicos en los que los "invernaderos de agua marina" son sólo el corazón de un gran laboratorio de creación e investigación.

Así, las plantas que actualmente desarrolla el SFP cuentan con una base fundamental formada por la combinación de:

Plantas de concentración solar (CSP), utilizadas para generar la energía necesaria para todas las instalaciones, y que utilizan los techos de los invernaderos para disipar el calor producido en el circuito de refrigeración durante la generación eléctrica.
Los "Invernaderos de Agua Marina", de los que ya hemos hablado extensamente.
Una zona de evaporación exterior, donde se destina el flujo de agua residual proviniente de los invernaderos, con contenidos en sal cercanos al 10%, para que se evapore sobre paredes evaporación, y contribuya a la revegetación de la zona.

Pero además de esta tecnología básica, fundamento de los proyectos desarrollados por SFP, las plantas incluyen instalaciones adicionales que se han ido sumando poco a poco al proyecto original, tales como:

Desalinizadoras tradicionales que pueden aprovechar la energía generada por las plantas de generación CSP para incrementar la producción de agua dulce.
Salinas, destinadas a capturar el agua de la zona de evaporación, ya con concentraciones próximas al 30% y a producir sal para su uso comercial.
Fotobioreactores (PBRs) y estanques al aire libre para el cultivo y maduración de microalgas.
Zonas de cultivo de plantas halofitas, que soportan grandes indices de salinidad.
Piscifactorias.
Instalaciones fotovoltáicas.
Pequeñas granjas de producción animal.

Este artículo (mega-post) ha sido posible gracias a la inestimable ayuda, colaboración y asesoramiento del propio Charlie Paton, al cual debo gran parte de la inspiración y documentación para el mismo... Thank you Charlie.

Además he utilizado las siguientes fuentes de información que pueden ser de interés para el lector: