Tendencias que impulsan la automatización agrícola

la industria de la agricultura está bajo presión. Los drásticos aumentos de costos de los insumos y la mano de obra están poniendo en riesgo la rentabilidad de los agricultores. A nivel mundial, los agricultores informan que los precios de insumos como fertilizantes y productos químicos para la protección de cultivos han aumentado entre un 80 y un 250 % en los últimos años.1David Fiocco, Vasanth Ganesan, Maria Garcia de la Serrana Lozano, and Hussain Sharifi, "Agtech: Breaking down el dilema de la adopción de los agricultores", McKinsey, 7 de febrero de 2023. El cambio climático también está reduciendo las ganancias. Un clima más cálido está dando como resultado una mayor variabilidad climática, eventos climáticos agudos más frecuentes, sequías más prolongadas y nuevos cultivos y plagas invasoras, todo lo cual reduce los rendimientos. En el suroeste de Estados Unidos, por ejemplo, una megasequía en curso es tan severa que las últimas dos décadas han sido las más secas de la región en al menos 1200 años. New York Times, 14 de febrero de 2022.

Para superar estos desafíos y seguir siendo económicamente viables, los agricultores deben encontrar soluciones innovadoras. La automatización muestra una promesa considerable para reducir el impacto de la agricultura en el cambio climático y ayudar a los productores a adaptarse a su impacto financiero. Las soluciones agrícolas autónomas existen en un espectro que requiere varios niveles de soporte del operador. Esto abarca desde la tecnología semiautomática ampliamente adoptada en la actualidad (p. ej., dirección asistida) hasta sistemas completamente automatizados (p. ej., robots de desbroce). Las tecnologías de próxima generación utilizan una combinación de sensores, análisis, robótica y equipos para ayudar a los agricultores a tomar decisiones más inteligentes en el campo y hacer más con menos. Además, los desarrollos recientes en IA generativa presentan oportunidades futuras para automatizar la toma de decisiones utilizando grandes conjuntos de datos que ya existen. Los ejemplos potenciales incluyen ayudar a los agricultores a desarrollar planes estratégicos sobre qué insumos (fertilizantes, protección de cultivos y semillas) aplicar, en qué momento y qué dosis, para respaldar mejor la rentabilidad y las prácticas sostenibles de una granja. La tecnología automatizada puede ofrecer un valor significativo tanto a los productores de cultivos en hileras como de cultivos especiales. Por ejemplo, los casos de uso totalmente autónomos en huertos y viñedos pueden generar más de $400 por acre por año en valor, duplicando o cuadruplicando los retornos de la inversión de los agricultores en automatización. datos del sistema de fumigación no tripulado (GUSS); EBITDA de $400 por acre basado en supuestos de aumento de rendimiento y ahorro de costos en viñedos de California que abarcan casos de uso de automatización (por ejemplo, fumigación, cosecha, poda y deshierbe); Cálculo del ROI basado en el potencial de aumento de EBITDA y los costos informados de las soluciones de automatización (paquete Automate de Monarch $ 699 / mes y máquinas GUSS $ 298,000).

Estos son todavía los primeros días para la autonomía. La Encuesta Global Insights de agricultores de 2022 de McKinsey revela que menos del 5 % de los agricultores de Asia, Europa, América del Norte y América del Sur utilizan esta tecnología de próxima generación, en comparación con el 21 % que utiliza software de gestión agrícola.4David Fiocco, Vasanth Ganesan, Maria Garcia de la Serrana Lozano y Hussain Sharifi, "Agtech: Breaking down the farmer adoption dilemma", McKinsey, 7 de febrero de 2023. Hemos observado dos tendencias que probablemente impulsen la adopción: las presiones sobre la economía agrícola y el impulso hacia tecnologías más sostenibles. prácticas de agricultura. En este artículo, echamos un vistazo más profundo a estas tendencias y cómo están posicionadas para cambiar el futuro de los equipos agrícolas y las operaciones agrícolas.

La automatización agrícola puede ayudar a abordar dos problemas que han afectado a los agricultores durante varios años: el aumento de los costos de los productos químicos y los desafíos laborales.

Las interrupciones en la cadena de suministro y los desafíos geopolíticos han hecho subir los precios de los fertilizantes de uso generalizado (por ejemplo, la urea, el fosfato diamónico y la potasa) en más del 15 % anual durante los últimos cinco años (Gráfico 1). En una encuesta de McKinsey del año pasado, los agricultores de EE. UU. clasificaron los costos de los insumos como el riesgo número uno para su rentabilidad, siendo el precio de los fertilizantes y los productos químicos para la protección de cultivos el que más aumentó (Gráfico 2).5 Encuesta McKinsey US Farmer Insights, verano de 2022, n = 222.

La automatización puede ayudar a reducir estos costos al permitir que los agricultores usen pesticidas y fertilizantes de manera más eficiente. Por ejemplo, la fumigación de precisión automatizada habilitada por sensores y datos de campo (tanto almacenados como en tiempo real) puede detectar brechas entre cultivos y ajustar el volumen y el tiempo del químico rociado en consecuencia, usando menos químicos. Algunas tecnologías de aplicación de herbicidas utilizan la visión artificial para pulverizar selectivamente las malas hierbas y evitar los cultivos. En grandes fincas de maíz de EE. UU., se ha demostrado que estas soluciones reducen los costos de los herbicidas en un 80 por ciento, creando un valor de $30 por acre y un período de recuperación de dos años.6Bernstein: "The Long View: Green bytes: the impact of Cobertura de productos químicos y maquinaria". De manera similar, los robots de aplicación de fertilizantes habilitados con sensores pueden controlar la cantidad de fertilizante que se aplica directamente a las semillas individuales durante el proceso de siembra. Esto puede ahorrar más de 93 millones de galones de fertilizante de arranque anualmente solo en las granjas de maíz de EE. UU.

El trabajo también es un punto de dolor persistente para los agricultores. Los trabajadores agrícolas corren un alto riesgo de lesiones y tienen la tasa más alta de lesiones ocupacionales fatales en los Estados Unidos.8 "Resumen del Censo de lesiones ocupacionales fatales, 2021", Oficina de Estadísticas Laborales de EE. también se suma a la percepción del trabajo agrícola como difícil y peligroso.9 "Operaciones agrícolas", Departamento de Trabajo de los EE. 2022 debido a la escasez de trabajadores para recoger cultivos. 10 Megan Durisin, "La escasez de trabajadores del Reino Unido deja £ 60 millones de alimentos para pudrirse en los campos", Bloomberg, 15 de agosto de 2022. Tal escasez de mano de obra y demandas de los trabajadores para ser compensados ​​​​por el trabajo adverso Las condiciones han acelerado un aumento en los salarios de los trabajadores agrícolas. En los Estados Unidos, los salarios aumentaron un 4 % anual entre 2015 y enero de 2022, en comparación con menos del 1 % anual entre 2000 y 2014 (Gráfico 3).

La automatización puede ayudar a aliviar estos desafíos de varias maneras. Puede mejorar las condiciones de trabajo en la granja, disminuir las habilidades operativas requeridas por los trabajadores y reducir los costos de mano de obra de una granja. Por ejemplo, la tecnología semiautomática, como los sistemas de dirección asistida, guían los tractores para reducir la superposición entre pasadas, lo que hace que la operación del equipo sea menos exigente físicamente. El equipo totalmente autónomo lleva esto un paso más allá. En lugar de sentarse en una cabina para realizar actividades peligrosas, como rociar, los operadores de máquinas pueden servir como administradores de flotas que supervisan varias máquinas. Esto también mejora la productividad de los trabajadores y reduce los costos laborales. En un escenario en el que la automatización permite que un trabajador en una granja de maíz de EE. UU. administre cuatro máquinas, los ahorros ascienden a $ 15 a $ 20 por acre, lo que puede desbloquear hasta alrededor de $ 1.5 mil millones en valor anualmente en todas las granjas de maíz de EE. UU. 11 Los datos de maíz de EE. UU. muestran aproximadamente 1,200 horas de equipo utilizadas durante la temporada, lo que se traduce en un promedio de alrededor de $24 por acre en gastos operativos de equipo en maíz (suponiendo $15 por hora y 725 acres por granja). Para obtener más información, consulte "La superficie plantada de maíz disminuyó un 4 % desde 2021, la superficie de soja aumentó un 1 % respecto al año pasado", Servicio Nacional de Estadísticas Agrícolas, 30 de junio de 2022; escala en aproximadamente 82 millones de acres de maíz cosechado: consulte Ganesh C. Bora, John F. Nowatzki y David C. Roberts, "Energy Savings by Adopting Precision Agriculture in Rural USA", Energy, Sustainability and Society, 2012, volumen 2, Número 22. Para los cultivos especiales de EE. UU., para los cuales la mano de obra es un factor de costo mayor, el valor potencial para los productores es aún mayor. Por ejemplo, en el mismo escenario en el que un trabajador maneja cuatro máquinas, el deshierbe y la siega automatizados por sí solos podrían generar $30 por acre en ahorros de mano de obra en los viñedos de EE. UU. La automatización también podría ayudar a reducir los costos de los herbicidas y al mismo tiempo mantener los rendimientos debido a la capacidad de completar el deshierbe mecánico con mayor frecuencia si se requieren menos mano de obra (ahorros de $100 por acre).

A diferencia de los costos de los insumos, que son un impulso inmediato para la adopción, las presiones de sostenibilidad aún no se han realizado por completo y se espera que se vuelvan materiales en un futuro cercano. Sin embargo, en unos pocos años, la acción en dos frentes, los reguladores y los consumidores, podría ser un acelerador aún mayor para las tecnologías de automatización.

En todo el mundo, muchos gobiernos han establecido objetivos ambiciosos para prácticas ambientalmente más sostenibles (Gráfico 4). El Acuerdo Verde Europeo, por ejemplo, exige una transformación de la agricultura europea para 2030, incluida una reducción del 50 por ciento en el uso de pesticidas, en comparación con los niveles de 2020. Además, el plan busca la transición de una cuarta parte de todas las tierras agrícolas a la agricultura orgánica para reducir el uso de fertilizantes y herbicidas sintéticos. De manera similar, Canadá quiere que los agricultores usen un 30 por ciento menos de fertilizantes para 2030 que en 2020. Los productores canadienses que no cumplan con el objetivo correrán el riesgo de perder el acceso a $1100 millones en ayuda y subvenciones del gobierno para la compra de equipos agrícolas más ecológicos.12Jim Wiesemeyer , "La nueva política obliga a los productores canadienses a reducir los fertilizantes", Farm Journal, 22 de agosto de 2022.

La automatización representa una palanca importante para cumplir con estos requisitos. Mediante el uso de equipos automatizados de fumigación de precisión combinados con soluciones automatizadas para cortar o desmalezar, los agricultores pueden reducir drásticamente el uso de pesticidas y fertilizantes o potencialmente eliminarlos por completo. Además, debido a que el equipo automatizado registra digitalmente lo que se ha aplicado a los cultivos, los agricultores pueden recopilar datos sin problemas y mantener registros de sus operaciones. Esto facilita que los agricultores participen en los programas actuales, como la certificación orgánica y GLOBALG.AP Más adelante, también podría ayudar a los agricultores a cumplir con los requisitos de informes de programas como el Pacto Verde Europeo.

El interés de los consumidores en un sistema alimentario más sostenible está creciendo, con compradores motivados que ejercen presión sobre los agricultores para que cambien la forma en que producen alimentos. Un estudio de consumidores de McKinsey US de 2023 descubrió que las marcas sostenibles ya están experimentando un progreso en el mercado, debido a un mayor interés entre los consumidores. Los productos que hacen afirmaciones relacionadas con el medio ambiente, la sociedad y la gobernanza (ESG) promediaron un crecimiento acumulativo del 28 % en los últimos cinco años, en comparación con el 20 % de los productos que no hacen tales afirmaciones. Los productos que hacen múltiples tipos de afirmaciones de ESG, como la sostenibilidad ambiental y los métodos de agricultura orgánica, crecieron aproximadamente el doble de rápido que los productos que solo hicieron una afirmación.13Sherry Frey, Jordan Bar Am, Vinit Doshi, Anandi Malik y Steve Noble, "Consumers se preocupan por la sostenibilidad y la respaldan con sus billeteras", McKinsey, 6 de febrero de 2023.

En respuesta a la demanda de los consumidores, las empresas de bienes de consumo empacados (CPG, por sus siglas en inglés) han estado asumiendo activamente una variedad de compromisos ambientales, incluida la forma en que se obtienen y cultivan las materias primas y los ingredientes que se utilizan en sus productos (Anexo 5). Nestlé, por ejemplo, se comprometió a lograr cero emisiones netas para 2050, mejorar la trazabilidad de sus materias primas y reducir el uso de productos químicos en las granjas para 2030.14Creating shared value and Sustainable Report 2021, Nestlé, marzo de 2022. Mayor adopción de la sostenibilidad por parte de los consumidores Es probable que los productos orientados a acelerar los viajes ESG de las empresas.

Las soluciones de software, incluidas las plataformas de medición, informe y verificación (MRV) de granjas, así como los sistemas de gestión de granjas, ya ofrecen vías para que los agricultores comiencen a brindar a los consumidores trazabilidad de la granja a la mesa. Esto incluye la agregación y el almacenamiento de datos sobre las ubicaciones de plantación, el tiempo de crecimiento y el uso de fertilizantes y productos químicos para la protección de cultivos. Los equipos autónomos con cámaras y sensores pueden llevar esto un paso más allá al recopilar y transmitir datos completos y estandarizados con un mínimo esfuerzo por parte de los agricultores. Esto puede ayudar a los agricultores a corroborar las prácticas agrícolas sostenibles que las empresas de CPG desean cada vez más, incluidas la reducción de la aplicación de productos químicos, un riego más eficiente y mejores condiciones de cosecha.

La adopción de equipos agrícolas automatizados se verá influenciada por muchos factores, que incluyen la madurez y el rendimiento tecnológicos, las condiciones macroeconómicas, la dinámica geopolítica, las decisiones regulatorias y los cambios ambientales. A medida que dan forma a sus ofertas, las empresas agrícolas pueden querer considerar varias palancas:

Si la economía agrícola y la sustentabilidad continúan ejerciendo presión sobre los agricultores, anticipamos que la adopción de tecnología automatizada se acelerará dramáticamente. A medida que más productores se den cuenta de la triple victoria que puede representar la automatización agrícola (mayor productividad y ganancias agrícolas, mayor seguridad agrícola y avances hacia los objetivos de sostenibilidad ambiental), se extenderá el entusiasmo por estas tecnologías.

Rob Blandes socio senior en la oficina del Área de la Bahía de McKinsey,Vasant Ganesanes socio en la oficina de Nueva York, yevania hongyjulia kalanickson consultores en la oficina de Chicago.

Los autores desean agradecer a Ryan Lee y Sarah Lee por sus contribuciones a este artículo.