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Jun 22, 2023

Nueva tecnología de árboles: corte

2 de agosto de 2023 por Mongabay Deje un comentario Por Claire Asher Esta historia es el tercer artículo de una miniserie de cuatro partes de Mongabay que explora las últimas soluciones tecnológicas para apoyar la reforestación.

2 de agosto de 2023 por Mongabay Deja un comentario

Por Claire Asher

Esta historia es el tercer artículo de una miniserie de cuatro partes de Mongabay que explora las últimas soluciones tecnológicas para apoyar la reforestación. Lea la primera parte, la segunda parte y la cuarta parte.

Vastas extensiones de bosque han sido taladas por la tala, degradadas por una variedad de otras actividades humanas, consumidas por incendios forestales y devastadas por insectos invasores. Restaurar estos bosques es crucial para frenar el cambio climático global y rescatar a las especies silvestres del borde de la extinción. Pero la magnitud del desafío que tenemos ante nosotros es enorme y el tiempo apremia.

Aunque algunos bosques pueden recuperarse naturalmente con la protección y el apoyo adecuados, otros necesitan una ayuda más intensiva en forma de replantación. Esta necesidad ha generado proyectos de plantación de árboles muy promocionados que abordan el desafío manualmente, enviando a miles de voluntarios al campo para plantar árboles jóvenes a mano, uno por uno.

Si bien estos esfuerzos son inspiradores, también requieren mucha mano de obra y son difíciles de organizar, y no pueden llegar a tierras degradadas que son inaccesibles por carretera o donde hay pocos voluntarios. Más importante aún, no pueden lograr la reforestación a escala planetaria o en el plazo necesario para abordar las crisis climática y de biodiversidad y cumplir los objetivos internacionales de reforestación.

Claramente, cualesquiera que sean los métodos que adopte la humanidad para restaurar millones de hectáreas de bosques perdidos y degradados en el siglo XXI, requerirá un esfuerzo hercúleo. Pero a falta de Hércules, parece que los robots pueden estar a la altura del trabajo.

La siembra aérea con drones que utiliza lo último en tecnología robótica (entrega de semillas directamente a los sitios donde se necesitan) es una solución de alta tecnología que está ganando impulso.

Los primeros diseños requerían que cada dron sembrador fuera controlado remotamente por un piloto experimentado de drones. Los drones más nuevos pueden dejar caer semillas de forma autónoma a lo largo de una ruta predefinida y trabajar juntos en un “enjambre” guiado por un único supervisor humano. Este avance en inteligencia artificial cambia las reglas del juego para la reforestación de sitios remotos e inaccesibles.

Empresas de siembra aérea (algunas diseñando versiones patentadas de tecnología robótica aérea, otras adaptando diseños disponibles comercialmente) están apareciendo en los países industrializados, aunque el uso de drones de siembra aún no se ha afianzado realmente en los trópicos y en otras partes del mundo en desarrollo.

Mast Reforestation, una empresa con sede en Seattle, Washington, está centrando su programa de siembra con drones en los bosques de coníferas devastados por los incendios de América del Norte. Cada incendio forestal a gran escala es “un enorme paso atrás”, afirma el vicepresidente de investigación y desarrollo de Mast, Matthew Aghai. Y "todavía no tenemos herramientas escalables para abordarlos". Mast se ve a sí mismo como parte de ese proceso de ampliación.

Cuando se fundó la empresa en 2015, entonces llamada DroneSeed, no había drones disponibles comercialmente adecuados para el trabajo. Entonces la empresa creó su propio diseño de dron. "Construimos aviones personalizados que son enormes", recuerda Aghai. De hecho, eran tan grandes y sofisticados en su diseño que la compañía necesitaba asociarse con la Administración Federal de Aviación de EE. UU. para desarrollar regulaciones que garantizaran que las operaciones de siembra con drones se desarrollaran sin problemas y de forma segura.

En 2022, Mast Reforestation combinó la siembra con drones y la plantación manual de plántulas en el proyecto de reforestación de Henry Creek, que reforestó aproximadamente 121 hectáreas (300 acres) en el oeste de Oregón, EE. UU. La compañía predice que el proyecto eliminará más de 200.000 toneladas métricas de carbono del atmósfera durante los próximos 200 años.

En Australia, AirSeed Technologies tiene como objetivo restaurar los bosques naturales talados por la tala, los incendios forestales y las inundaciones. "Hay una enorme cantidad de tierra en Australia que está lista para ser restaurada", dice Charlotte Mills, jefa ecologista de AirSeed. Sin embargo, “los enfoques [manuales] estándar son insuficientes para enfrentar el desafío de la escala”.

La empresa ha desarrollado drones sembradores especializados equipados con capacidades de inteligencia artificial para acelerar y ampliar el proceso de reforestación. Los drones de AirSeed pueden plantar semillas 25 veces más rápido que plantar plántulas manualmente, dejando caer hasta 40.000 vainas de semillas por día en áreas remotas, peligrosas e inaccesibles. El objetivo de la empresa es producir 100 millones de vainas de semillas al año hasta 2024.

AirSeed colaboró ​​recientemente con el MidCoast Council de Australia para restaurar el hábitat de los koalas perdido por los incendios forestales en los humedales de Cattai, Nueva Gales del Sur. Utilizando sus drones, dejaron caer semillas de caoba de pantano, una importante planta alimenticia nativa para estos marsupiales vulnerables. También están poniendo a prueba su tecnología para regenerar bosques dañados por las inundaciones en Lismore, Nueva Gales del Sur.

Empresas y ONG de todo el mundo están utilizando la siembra con drones para reforestar tierras degradadas. La empresa de tecnología medioambiental Dendra Systems, con sede en el Reino Unido, utiliza drones para arrojar semillas de forma más rápida y segura en zonas remotas. Recientemente, se asoció con WWF-Australia, el gobierno australiano y la Turner Family Foundation para reforestar más de 20.000 hectáreas (casi 50.000 acres) de bosques degradados en Australia.

En África, World Vision Kenya, en asociación con Kenya Flying Labs, está utilizando drones para resembrar tierras degradadas en el condado de Tana River con árboles autóctonos. La empresa de reforestación con drones Seedcopter es pionera en la siembra con drones para restaurar los bosques de la India, y en Canadá, Flashforest está utilizando drones para restaurar bosques devastados por incendios forestales. Dronecoria, una organización española sin fines de lucro, produce tecnología forestal de código abierto, incluidos drones sembradores y máquinas recubridoras de semillas.

Los esfuerzos de siembra aérea aún están en sus inicios, pero algunos empresarios esperan que los drones revolucionen los esfuerzos de reforestación. Los investigadores y las empresas ya han logrado grandes avances para hacer que estas tecnologías robóticas sean más efectivas y rentables, pero existen enormes desafíos para ampliar aún más estas operaciones.

Es necesario abordar especialmente las principales cuestiones de logística e infraestructura. Para cualquier proyecto de plantación de árboles, pero especialmente para proyectos de siembra aérea que tienen que superar bajas tasas de germinación, se deben encontrar o crear fuentes para grandes toneladas de semillas provenientes de diversas especies nativas. Éste es sólo el primer paso de una larga y compleja cadena de suministro de reforestación. Las semillas, una vez recolectadas, deben almacenarse adecuadamente y luego transportarse sin daños al punto de lanzamiento.

La disponibilidad de semillas sigue siendo un obstáculo importante para la reforestación a gran escala, ya sea mediante la siembra con drones o la plantación manual de plántulas. “La semilla es un recurso limitado; lo mejor es utilizarlo de forma conservadora”, explica Mills.

Se necesitan enormes volúmenes de semillas para reforestar a escala. Las estimaciones sugieren que para reforestar alrededor de 10 millones de hectáreas (aproximadamente 25 millones de acres) de bosque perdido y degradado en el oeste de Estados Unidos se necesitarían entre 8 mil millones y 45 mil millones de semillas. En todo Estados Unidos, los bancos de semillas públicos y privados designados para la reforestación general tienen "entre tres y cinco años de semillas antes de que se nos acaben", dice Aghai.

Destaca el papel clave que debe desempeñar la recolección de semillas de calidad a gran escala en un esfuerzo global de reforestación: “Todo comienza con las semillas, porque ese es su material genético”, señala Aghai.

Si bien construir una cadena de suministro de semillas bien desarrollada es vital para la plantación con drones a gran escala, también lo es la preparación cuidadosa de los sitios de reforestación. Una vez que se selecciona un lugar para plantar, el equipo de AirSeed de Australia visita el sitio para mapear el terreno, determinar la calidad del suelo y la vegetación existente, y capturar imágenes aéreas del paisaje de alta resolución, todo lo cual ayuda a la empresa a desarrollar un plan de replantación. "Estas imágenes cartográficas iniciales son cruciales para planificar nuestras misiones de plantación", señala Mills.

Semilla por semilla, los robots todavía no son tan efectivos como un voluntario entusiasta con una pala. La tasa de éxito de las semillas lanzadas por drones u otros vehículos aéreos es mucho menor que la de las plántulas plantadas manualmente.

"Uno de los grandes desafíos [para la siembra aérea] es la baja tasa de germinación", dice Lining Yao, ingeniero mecánico de la Universidad Carnegie Mellon. Una tasa de germinación deficiente puede deberse a muchos factores, incluida la caída de semillas en suelos pobres, la depredación por aves e insectos y el almacenamiento o manipulación inadecuados de las semillas antes de plantarlas.

Otro gran desafío: la necesidad de dispersar simultáneamente semillas de una amplia variedad de especies de plantas para lograr un bosque más biodiverso y natural. “Crear diseños [de siembra aérea] que puedan plantar todo el espectro de tipos de semillas es un gran desafío”, explica Mills. Existe "una enorme variación en el tamaño, la forma, la masa y las características externas de la semilla que producen estas plantas". Es necesario reunir muchos tipos de semillas antes de plantarlas, y es probable que cada especie tenga diferentes requisitos de manipulación.

La logística previa a la siembra de semillas también dificulta la siembra con drones, porque muchas semillas tienen requisitos de latencia específicos, y a veces complejos, para lograr una germinación exitosa. Por ejemplo, muchas plantas de clima templado producen semillas que caen del árbol en otoño y pasan el invierno antes de germinar en primavera.

Para simular estas condiciones naturales, las empresas de siembra con drones, los científicos y los profesionales de la restauración deben desarrollar “una intervención mecánica, o una intervención química, o un período de estratificación en el que se tiene una latencia morfofisiológica que requiere [estándares] de humedad y temperatura durante un período de tiempo para volver a despertar”. la semilla”, dice Aghai.

"Queremos aumentar la probabilidad de que cualquier [semilla] individual se convierta en una plántula establecida", dice Aghai. "Ese es un ejercicio de biomimética". Inicialmente, Mast Reforestation adaptó sus métodos de siembra a los requisitos específicos de germinación de especies nativas y ecológicamente importantes de los bosques templados del oeste de EE. UU., donde trabaja la empresa, como el pino ponderosa y el abeto Douglas.

El momento de dispersión de las semillas también es crucial. En el oeste de Estados Unidos, por ejemplo, la temporada óptima para la siembra de coníferas es a finales de otoño, cuando habrá precipitaciones suficientes para que las semillas rompan su letargo, germinen y prosperen, aunque ese momento podría alterarse a medida que se desarrolle el cambio climático.

Después de recolectar semillas, Mast Reforestation realiza un período de inactividad simulado y luego carga cuidadosamente las semillas preparadas en cápsulas de semillas hechas a medida que la empresa llama "discos". Cada disco contiene semillas junto con una mezcla de fibras naturales comprimidas, minerales y otros nutrientes diseñados "para crear un microambiente adecuado... muy similar al lugar donde caería una semilla y germinaría de manera óptima", explica Aghai.

Los discos se transportan al lugar de lanzamiento de la reforestación junto con los drones y el equipo de plantación, que incluye pilotos profesionales de drones y observadores visuales. "Parece un equipo de boxes de Fórmula Uno", bromea Aghai, "excepto que estamos en la ladera de una montaña con una cicatriz de quemadura gigante".

Cada dron despega, cargado con discos, los deja caer en una ruta predefinida y luego regresa para recargarlos. Cuanto más rápido pueda recargar el equipo, más eficiente será el proyecto de plantación. "Es toda una orquestación", añade Aghai.

Los estudios del sitio con drones ya completados permiten al equipo crear un plan de vuelo que siguen los drones sembradores. "Básicamente, salen armados con un plan de misión para ir y dejar estos discos en un lugar muy específico basándose en una receta escrita por un profesional de la restauración", explica.

AirSeed también ha diseñado transportadores personalizados para dar a las plántulas una ventaja en la vida. "La biotecnología de vainas de semillas de AirSeed incorpora productos con propiedades microbianas, de nutrientes y de almacenamiento de carbono", dice Mills. Cada ingrediente puede adaptarse a la especie, para garantizar "las mejores posibilidades de germinación... y las mejores posibilidades de supervivencia de las plántulas resultantes". El peso adicional de la vaina de semillas también reduce la posibilidad de que el viento la lleve fuera del sitio.

Algunos robots aéreos ahora incluso tienen un toque extra: las cápsulas de AirSeed contienen una carga útil de carbono, que se deposita en el suelo al aterrizar. "Esto significa que nuestra solución [de siembra] tiene la capacidad única de frenar el daño a la Tierra [mediante el secuestro de carbono] y curar [el daño que] ya se ha causado" a los bosques, explica Mills.

Los científicos están diseñando enfoques novedosos para aumentar la tasa de germinación de las semillas lanzadas por drones. Yao y su equipo de la Universidad Carnegie Mellon han desarrollado un transportador de semillas autoenterrable que, después de ser dispersado por un dron, puede perforar suavemente cada semilla en el suelo. Inspirado en la estructura de las semillas de las plantas Erodium, el transportador no requiere batería; la acción de soterramiento se genera por la forma de los propios materiales.

"El cuerpo enrollado se extenderá bajo la lluvia, lo que crea una fuerza de empuje hacia abajo que permite que la punta se autoenterre en el suelo", explicó Yao. Enterrar la semilla, en lugar de dejarla encima del suelo, puede protegerla “del viento, la sequía o los pájaros”, afirma. Aunque este sistema aún no está listo para la producción en masa, el diseño ha producido resultados prometedores en pruebas de laboratorio y de campo.

El monitoreo se vuelve crucial después de la siembra, ya que proporciona datos de crecimiento que pueden mejorar la tecnología y los resultados de la siembra con drones. Sin embargo, realizar observaciones detalladas a largo plazo a escala sigue siendo un desafío presupuestario y logístico formidable, particularmente en los lugares remotos donde la siembra con drones es más efectiva. Cada una de las cápsulas de AirSeed está etiquetada con GPS, lo que permite al equipo regresar a una ubicación precisa para monitorear las plántulas desde la siembra hasta la madurez.

El desarrollo de drones ha avanzado a un ritmo notable, superando muchos obstáculos técnicos y convirtiendo a los vehículos aéreos en una solución viable para proyectos de reforestación a gran escala. “Los drones son una parte clave del conjunto de herramientas de restauración”, declara Mills, y ponen a nuestro alcance el objetivo de “restaurar y reforestar todas las tierras degradadas”.

Por supuesto, aún quedan grandes desafíos, y los defensores de los drones coinciden en que la siembra aérea no es la solución adecuada para todos los proyectos de reforestación. “En mi opinión, el propósito de la siembra aérea no es crear una solución mágica como 'Jack y las habichuelas mágicas', [sino] agregar otra herramienta a la caja de herramientas del profesional de la reforestación o la restauración”, dice Aghai.

Lo importante, añade, es “medirse extraordinariamente [y centrarse] en dónde las tecnologías realmente se pueden aplicar [con éxito hoy]”. Por este motivo, hasta ahora Mast ha centrado sus esfuerzos principalmente en los bosques templados de coníferas de América del Norte.

Según los expertos, aplicar esta tecnología robótica a la reforestación en países en desarrollo con climas tropicales, con su alucinante complejidad de especies de árboles y su infraestructura a veces limitada, es extremadamente desafiante. Las operaciones de siembra de precisión a gran escala con drones como las de Mast son “realmente una solución industrial para el mundo desarrollado”, dice Aghai, y requieren una amplia capacitación, infraestructura energética y acceso a mecánicos profesionales de drones.

A esto se suma la falta de conocimiento de la humanidad sobre la mayoría de las 73.000 especies de árboles del mundo, una brecha de conocimiento especialmente amplia en los trópicos, donde la deforestación es galopante y la necesidad de reforestación es urgente. Se estima que sólo en la cuenca del Amazonas hay 12.500 especies de árboles.

Generar los gigantescos recursos de semillas y la infraestructura necesarios para suministrar vastos escuadrones de drones para repoblar los bosques devastados en todo el mundo sigue siendo una tarea hercúlea fuera de nuestro alcance por ahora. Aunque considerando los avances ya realizados, es concebible que inversiones a gran escala por parte de naciones industrializadas, corporaciones y ONG puedan algún día llevar robots a los cielos tropicales para restaurar las selvas tropicales de la Tierra.

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Esta publicación se publicó anteriormente en news.mongabay.com y bajo una licencia Creative Commons CC BY-ND 4.

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Crédito de la foto: iStockPhoto.com

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