Vías hacia un riego de costo óptimo y emisiones netas cero en Estados Unidos

Alimentar a la población protegiendo el planeta

Los agricultores dependen del riego para mantener los cultivos cuando la lluvia falla, pero bombear todo ese agua suele quemar muchos combustibles fósiles. Este estudio plantea una pregunta sencilla con grandes consecuencias: ¿cómo puede Estados Unidos regar sus campos de manera asequible para los agricultores y mucho más limpia para el clima, y qué se necesitaría realmente para alcanzar emisiones netas cero en el riego?

Por qué importa la energía del riego

La mayor parte de las tierras agrícolas del mundo sigue dependiendo de la lluvia, lo que deja las cosechas vulnerables a la sequía y al cambio del clima. Los campos irrigados pueden producir más alimentos y resistir mejor el calor y los periodos secos, pero a un coste. Mover agua desde ríos o acuíferos profundos hasta los cultivos ya consume cerca del 90% de las extracciones de agua a escala global y libera cientos de millones de toneladas de dióxido de carbono cada año, principalmente por el diésel y la electricidad de la red usada para accionar las bombas. En Estados Unidos, las emisiones asociadas a la energía del riego dependen de los cultivos, su ubicación, la profundidad del nivel freático y si las bombas funcionan con diésel o electricidad. A medida que el cambio climático reduce la disponibilidad de agua, resulta esencial para la seguridad alimentaria y los objetivos climáticos encontrar formas más limpias de alimentar el riego.

Probando caminos más limpios para bombear agua

Los autores combinan dos mundos que rara vez se integran: modelado detallado de sistemas energéticos y gestión del agua. Analizan 774 condados de EE. UU. que en conjunto representan el 98% de las extracciones de riego del país. Para cada condado reconstruyen cuánto agua se bombea, cuánta energía requiere, en qué momentos del día se necesita agua y cuánta radiación solar está disponible para alimentar paneles. Luego construyen un modelo de optimización que elige entre bombas diésel, bombas eléctricas, electricidad de red, paneles solares en la granja, baterías y depósitos de agua. El modelo busca la combinación de equipos y operaciones de menor coste que cubra las necesidades horarias de agua, y también puede imponerse límites crecientes de emisiones de carbono hasta un sistema totalmente neto cero.

Más barato y más limpio sin grandes esfuerzos

En comparación con las prácticas actuales, los resultados muestran que el riego en EE. UU. está lejos de ser eficiente. En un escenario de “business as usual”, las bombas diésel y eléctricas existentes siguen funcionando como ahora, con un coste anual de alrededor de 3.800 millones de dólares y emisiones de unas 9,9 millones de toneladas de dióxido de carbono. Cuando el modelo puede elegir la configuración de coste óptimo sin restricción climática, elimina casi por completo el diésel en favor de bombas eléctricas más eficientes y despliega alrededor de 6,6 gigavatios de energía solar. Sorprendentemente, esto no solo reduce las emisiones en un 39% sino que también baja los costes anuales totales en un 23%, ahorrando aproximadamente 890 millones de dólares. Empeñarse en recortes mayores de emisiones sigue siendo relativamente barato: reducir alrededor del 85% de las emisiones aumenta los costes totales en menos del 1% respecto al escenario habitual, lo que sugiere que grandes beneficios climáticos están disponibles con un sacrificio financiero modesto.

La cuesta empinada hacia el riego neto cero

Alcanzar emisiones estrictamente netas cero en el riego es posible en el modelo, pero mucho más caro. Para evitar cualquier emisión procedente de la red, el sistema debe pasar totalmente a la generación solar en la propia finca, ampliar drásticamente la capacidad de bombas eléctricas y añadir grandes cantidades de baterías y almacenamiento de agua para suavizar las variaciones diarias de luz y demanda de agua. La capacidad solar tendría que saltar de 6,6 gigavatios en el caso de coste óptimo a más de 42 gigavatios, y el volumen de almacenamiento de agua superaría al del mayor embalse de Estados Unidos. Estas adiciones más que duplican los costes anuales respecto al escenario habitual. La carga no sería uniforme: estados como California, Arkansas, Nebraska e Idaho concentran una gran parte de los costes y sufrirían cambios importantes al eliminarse el diésel y dominar la energía solar.

Límites, decisiones locales y opciones futuras

El estudio también explora la sensibilidad de los resultados a entradas inciertas como el precio de los paneles solares, la eficiencia de las bombas y las emisiones futuras de la red. El coste de la tecnología solar emerge como el factor más importante: un solar más barato hace que el riego bajo en carbono resulte aún más atractivo, mientras que costes mucho mayores frenan la adopción y elevan las emisiones. En contraste, las incertidumbres en los precios del diésel y el coste de las bombas casi no cambian las decisiones óptimas, confirmando que el diésel es un mal competidor en un amplio rango de supuestos. Los autores señalan que su análisis se basa en los patrones actuales de riego, no incluye los costes de llevar nuevas líneas eléctricas a campos remotos y trata cada condado como un sistema único y grande, lo que puede subestimar las complicaciones reales en granjas individuales.

Qué supone esto para agricultores y clima

Para un público no especializado, la conclusión principal es que un riego más limpio no es solo una cuestión climática, sino también económica. Simplemente reemplazar bombas diésel ineficientes por eléctricas y añadir una cantidad moderada de energía solar puede ahorrar dinero a agricultores y a la sociedad, mientras reduce drásticamente las emisiones del riego. Llegar al neto cero es mucho más difícil y costoso, exigiendo inversiones importantes en paneles solares, baterías y depósitos de agua y un uso cuidadoso de tierra y materiales. El trabajo sugiere una vía práctica: aprovechar los grandes recortes de emisiones y de bajo coste disponibles hoy mediante electrificación y riego solar, mientras se planifica con criterio si y cuándo tiene sentido el empujón final hacia el neto cero en distintas regiones.

Cita: Späte, J., Mingolla, S. & Rosa, L. Pathways to cost-optimal and net-zero emissions irrigation in the United States. Nat Commun 17, 4504 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71122-7

Palabras clave: energía para riego, bombeo solar, emisiones agrícolas, gestión del agua, agricultura con emisiones netas cero