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Evaluación ambiental de

sistemas de producción de

hortalizas en el Oriente

Antioqueño a partir de análisis

de ciclo de vida

Julieta Mejía Trujillo

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Minas, Departamento de Geociencias y Medio Ambiente

Medellín, Colombia

2016

Evaluación ambiental de

sistemas de producción de

hortalizas en el Oriente

Antioqueño a partir de

análisis de ciclo de vida

Julieta Mejía Trujillo

Trabajo de investigación presentado como requisito para optar al título de:

Magister en medio ambiente y desarrollo

Director: Claudio Jiménez Cartagena

Ph.D. en Ingeniería, M.Sc. En Ciencias Básicas Biomédicas,

Químico Farmacéutico

Codirector: Lina María Berrouet Cadavid

M.Sc. Medio Ambiente y Desarrollo, Ingeniera Forestal

Universidad Nacional de Colombia

Departamento de Geociencias y Medio Ambiente

Medellín, Colombia

2016

Dedicatoria

A mis padres y hermanos por ser mi inspiración

A mis primos Ana Sofía, María Camila, Adrián y Julián quienes me demuestran

el significado de tenacidad.

Agradecimientos

A mis padres y hermanos, por su comprensión, apoyo en mi formación como

profesional, sus enseñanzas son motivación para luchar por ideales.

A los doctores Claudio Jiménez Cartagena y Julián A. Londoño Londoño, los

directores de los grupos de investigación GAMA y GRIAL por la confianza

otorgada en este proceso, sus enseñanzas y paciencia para llevar a cabo el

trabajo de investigación.

A la profesora Lina Berrouet Cadavid por su valioso aporte a la realización de

esta investigación.

Compañeros de oficina de proyectos, quienes siempre nos animamos unos a

otros a dar un término feliz a estos procesos de formación profesional.

Especialmente a mis compañeros y amigos María Victoria Álvarez y Juan

Camilo Vélez Taborda, por apoyarme tanto y con dedicación en tantas

inquietudes.

A la Ingeniera Catalina Areiza, por la capacitación en el manejo del Software

Umberto ® 5.5

Un agradecimiento muy especial a cada uno de los agricultores que

permitieron el acceso a la información requerida, por su amabilidad y

enseñanzas de lo que se vive en el campo, a la Gobernación de Antioquia y su

Secretaría de Agricultura, y las unidades de agricultura del Oriente

Antioqueño.

Resumen

La producción de alimentos, como cualquier actividad supone implicaciones

sobre la calidad ambiental, agotamiento de recursos, degradación del suelo,

emisiones a la atmósfera, contaminación de fuentes hídricas, generación de

residuos, son ejemplos de las afectaciones asociadas a esta actividad

productiva. Por lo anterior, esta investigación realizó una identificación de los

impactos ambientales potenciales asociados a un caso de estudio de sistemas

de producción de hortalizas, en el oriente del departamento de Antioquia

mediante análisis de ciclo de vida -ACV-, esta herramienta permite la

identificación de puntos críticos del proceso productivo, para proponer

acciones de mejora referente a la reducción de materias primas, ahorro de

energía, minimización de la contaminación, consiguiendo con ello reducción en

costos y mejorar la imagen en el mercado.

Adicionalmente es importante entender, como diferentes formas de

producción, en este caso de hortalizas, pueden contribuir o no a la reducción

de esos efectos ambientales, consecuente con esto, esta investigación empleó

el ACV como una herramienta para realizar esta comparación; para ello se

analizaron dos sistemas de producción de tomate bajo condiciones protegidas:

uno con prácticas agrícolas convencionales y otro bajo prácticas orgánicas,

este tipo de cultivo es representativo en cuanto a formas de producción y

empleo de insumos, de otros cultivos de hortalizas en la zona de estudio.

El análisis realizado se hizo bajo el enfoque de la cuna a la puerta excluyendo

el transporte de los insumos, con una unidad funcional de 1 tonelada de

tomate. Se incluyó información primaria dada por los agricultores sobre las

prácticas agrícolas desarrolladas, los insumos y dosificaciones. La evaluación

de los impactos de dichos sistemas se realizó por medio del software Umberto

NXT LCA®. Como resultados principales, se obtuvo, que las categorías de

mayor afectación fueron cambio climático con una carga de 122,32 Kg CO2

equivalente en el sistema convencional y para el sistema orgánico 79,69 Kg

CO2 equivalente, derivado por los insumos para fertilización en el sistema

orgánico y en el sistema convencional por la etapa de preparación del suelo y

fertilización. La segunda categoría con mayor afectación fue la toxicidad

humana, ésta asociada a la etapa del montaje de invernadero, debido a los

procesos de extracción y fabricación de los materiales para esta etapa, siendo

mayor en el sistema orgánico respecto al convencional, dado que el sistema

orgánico requiere una área mayor para la producción de una tonelada de

tomate.

Por último, se realizó un análisis de sensibilidad con escenarios de mejora, en

el caso del sistema convencional se propuso una reducción del 50% en la

VI Evaluación ambiental de sistemas de producción de hortaliza (convencional y orgánico) en el

Oriente Antioqueño a partir de análisis de ciclo de vida (ACV).

utilización de carbonato de calcio y en el sistema orgánico se propuso una

disminución del 50% en el uso de los insumos para la fertilización, observando

la reducción en las cargas ambientales de las categorías de impacto

evaluadas.

La identificación de las cargas ambientales en este estudio servirá como punto

de referencia en evaluación los impactos ambientales potenciales y puntos

críticos que se pueden generar en los sistemas de producción de hortalizas en

la región. En el caso del Oriente Antioqueño particularmente, esta información

mostró la importancia de un acompañamiento más específico a los

agricultores, por parte de expertos en el sector agrícola, con el fin de realizar

mejoras en sus sistemas productivos.

Palabras Claves: Impactos ambientales potenciales, agricultura, sostenibilidad

Abstract

Food production, like any activity, implies implications about environmental

quality, resources depletion, soil degradation, emissions to the atmosphere,

contamination of water sources, generation of waste, are examples of the

effects associated with this productive activity. Due to the above, this research

identifies the potential environmental impacts associated with a case study of

vegetable production systems, in the eastern part of the department of

Antioquia through life cycle analysis - ACV -, this tool allows the identification of

Critical points of the production process, in order to propose improvement

actions regarding the reduction of raw materials, energy savings, minimization

of the pollution, thereby reducing costs and improving the image in the market.

In addition, it is important to understand how different forms of production, in

this case of vegetables, may or may not contribute to the reduction of these

environmental effects, consequently, this research used the LCA as a tool to

make this comparison; For this, two systems of tomatoe´s production under

protected conditions were analyzed: one with conventional agricultural

practices and another under organic practices, this type of crop is

representative in terms of production and use of supplies, other vegetable

crops in the area study.

The analysis was done under the cradle-to-door approach excluding the

transport of supplies, with a functional unit of 1 tonne of tomatoe. Primary

information given by farmers on developed agricultural practices, supplies and

dosages was included. The evaluation of the impacts of these systems was

carried out using Umberto® software. As main results, it was obtained that the

categories most affected were climate change with a load of 122.32 kg CO2

equivalent in the conventional crop and for the organic crop 79.69 kg CO2

equivalent, derived by the supplies for fertilization in the Organic system and in

the conventional system by the stage of preparation of the soil and fertilization.

The second category with the highest impact was human toxicity, associated

with the stage of the greenhouse assembly, due to the extraction and

manufacturing processes of the materials for this stage, being higher in the

organic crop compared with the conventional one, since the culture Organic

requires a larger area for the production of one tonne of tomatoe.

Finally, a sensitivity analysis was performed with improvement scenarios. In

the case of conventional system, a 50% reduction in the use of calcium

carbonate was proposed and in organic system a 50% decrease in the use of

the supples for fertilization, observing the reduction in the environmental loads

of the impact categories evaluated.

VIII Evaluación ambiental de sistemas de producción de hortaliza (convencional y orgánico) en el


The identification of environmental loads in this study will serve as a

benchmark in assessing the potential environmental impacts and critical points

that can be generated in vegetable production systems in the region. In the

case of Oriente Antioqueño in particular, this information showed the

importance of a more specific accompaniment to the farmers, by experts in the

agricultural sector, in order to make improvements in their productive systems.

Keywords: Potential environmental impacts, agriculture, sustainability.

Contenido IX

Contenido Resumen .......................................................................................................... V

Contenido........................................................................................................ IX

Lista de figuras ............................................................................................... XI

Lista de tablas ............................................................................................... XII

Introducción..................................................................................................... 1

Capítulo 1. Marco Teórico .............................................................................. 5

1.1 Marco Conceptual ............................................................................... 5

1.1.1 Agricultura ..................................................................................... 5

1.1.1.1 Revolución verde .................................................................... 6

1.1.1.2 Agricultura orgánica ................................................................ 7

1.1.2 Herramientas de evaluación del perfil energético y ambiental. ...... 8

1.1.3 Análisis de Ciclo de vida .............................................................. 13

1.1.3.1 Etapas para la realización de un ACV de acuerdo con la ISO

14040 2006 ........................................................................................... 14

1.1.3.2 Métodos de evaluación de impacto ambiental en ACV ......... 19

1.1.3.3 Impacto real e impacto potencial ........................................... 21

1.1.3.4 Carga ambiental .................................................................... 21

1.1.3.5 Análisis de ciclo de vida en agricultura ..................................... 21

1.2 Estado del arte .................................................................................. 23

Capítulo 2. Materiales y Métodos ................................................................. 28

2.1 Área de estudio ...................................................................................... 28

2.1.1 Selección de la Muestra .................................................................. 29

2.2. Análisis de Ciclo de Vida ...................................................................... 32

2.2.1. Definición del objetivo y alcance del ACV ...................................... 32

2.2.2 Análisis de inventario ...................................................................... 33

2.2.3 Análisis de impacto ......................................................................... 35

2.3. Software y base de datos. .................................................................... 37

Capítulo 3. Resultados y discusiones ......................................................... 38

3.1 Diagnóstico de los sistemas productivo ................................................. 38

3.1.1 Sistema de Producción Convencional ............................................. 38

3.1.2 Sistema de Producción Orgánico .................................................... 40

3.2 Análisis del inventario ............................................................................ 41

3.2.2 Consumo de Energía ...................................................................... 43

3.3 Análisis de evaluación del impacto ambiental ........................................ 43

X Evaluación ambiental de sistemas de producción de hortaliza (convencional y orgánico) en el


3.3.1 Análisis del Impacto ........................................................................ 46

3.4 Análisis de sensibilidad .......................................................................... 49

Capítulo 4. Conclusiones y recomendaciones. .......................................... 52

Capítulo 4. Conclusiones y recomendaciones. .......................................... 52

Anexos I. Modelo de entrevista .................................................................... 54

Anexos II. Sistema Orgánico ........................................................................ 61

Anexos III. Sistema Convencional ............................................................... 63

Bibliografía..................................................................................................... 65

Contenido XI

Lista de figuras Figura 1. Etapas metodológicas del ACV ........................................................ 13

Figura 2. Terminología relacionada con el alcance de un ACV ....................... 14

Figura 3. Elementos de la Fase EICV ............................................................. 16

Figura 4. Esquema de la clasificación y caracterización en la fase de AICV .. 18

Figura 5. Región Oriente Antioqueño .............................................................. 28

Figura 6. Ubicación de las fincas que suministraron información .................... 31

Figura 7. Límites del sistema dentro del Ciclo de Vida. ................................... 33

Figura 8. Cargas ambientales por unidad funcional de los sistemas de

producción. ...................................................................................................... 44

Figura 9. Contribución de las etapas del sistema convencional a las categorías

de impacto. ...................................................................................................... 45

Figura 10. Contribución de las etapas del sistema orgánico a las categorías de

impacto. ........................................................................................................... 46

Figura 11. Cargas ambientales en la categoría de calentamiento global en

sistema orgánico y sistema convencional ....................................................... 47

Figura 12. Cargas ambientales en la categoría de toxicidad humana en

sistema orgánico y sistema convencional ....................................................... 48

Figura 13. Cargas ambientales en la categoría de ecotoxicidad ecosistemas

marinos en sistema orgánico y sistema convencional ..................................... 49

Figura 14. Comparativo de sistema convencional evaluado y sistema

convencional con 50% de disminución en el uso de la cal. ............................. 50

Figura 15. Comparativo de sistema orgánico evaluado y sistema orgánico con

50 % de disminución en el uso de insumos para fertilización. ........................ 51

XII Evaluación ambiental de sistemas de producción de hortaliza (convencional y orgánico) en el


Lista de tablas

Tabla 1 Herramientas para medir el perfil energético y ambiental. Aplicados a

casos del sector agricultura. .............................................................................. 9

Tabla 2. Implementación del ACV en el sector agrícola .................................. 24

Tabla 3. Producción de hortalizas priorizadas zona altiplano del Oriente

Antioqueño ...................................................................................................... 29

Tabla 4. Unidad muestral agricultores convencionales ................................... 30

Tabla 5. Vida útil de los materiales del montaje del invernadero .................... 33

Tabla 6. Categorías de impacto CML 2001 ..................................................... 35

Tabla 7. Entradas de materiales y energía por unidad funcional (1 ton de

tomate) en los sistemas analizados ................................................................ 42

Tabla 8. Cargas ambientales de los sistemas de producción por unidad

funcional .......................................................................................................... 44

Introducción 1

Introducción

La dinámica mundial del mercado de las hortalizas es creciente conforme las

estadísticas de la Organización de la Naciones Unidas para la Alimentación y

la Agricultura (FAO), durante el año 2011 se registraron una producción

mundial de hortalizas de 1.027.644 millones de toneladas. Ésta experimentó

un aumento a una tasa anual del 3% (muy superior al índice de crecimiento de

la población mundial) (FAO, 2014).

Respecto a la producción de hortalizas en Colombia, durante el año 2012, se

registró una producción de 1.244.496 toneladas de hortalizas como arveja

(Pisum sativum), cebolla de rama (Allium fistulosum), zanahoria (Daucus

carota), tomate (Solanum lycopersicum), haba (Vicia faba), acelga (Beta

vulgaris var. Cicla), repollo (Brassica oleracea var. capitata L.), brócoli

(Brassica oleracea itálica), berenjena (Solanum melongena), ahuyama

(Cucurbita máxima), pepino (Cucumis sativus) , pimentón (Capsicum annuum),

entre otras (SIPSA; MinAgricultura; DANE, 2014). Para el año 2010, las

hortalizas con mayor volumen de producción correspondieron al tomate (30%),

cebolla cabezona (17%), zanahoria (15%), cebolla larga (9%) y repollo (5%),

constituyendo el 78% de la producción total en ese año. En términos

geográficos, los departamentos con mayor producción de hortalizas, para ese

mismo año, fueron: Boyacá (26%), Cundinamarca (20%), Antioquia (11%),

Norte de Santander (11%) y Nariño (6%), los cuales sumados produjeron el

74% de la producción de las hortalizas en el país (Delegatura de Protección de

la Competancia, 2012). A nivel departamental, el caso de Antioquia, la región

del Oriente Antioqueño se destaca por ser una región estratégica en el sector

agrícola, siendo así una despensa de hortalizas, frutas, productos lácteos,

flores, café, caña, entre otros productos factibles de exportación (Cámara de

Comercio del Oriente Antioqueño, 2014).

En términos generales la producción de hortalizas en las regiones de

Colombia, plantea grandes retos para la agricultura y la investigación,

relacionados con la alta incidencia de plagas y enfermedades, el uso

indiscriminado de agroquímicos, las incorrectas prácticas de manejo, el

deterioro de los recursos naturales, la deficiente infraestructura y los altos

costos de producción (Osorio, 2001). Adicionalmente, la actividad agrícola,

dependiendo de su nivel y forma de producción, puede llegar a afectar otros

usos del suelo y actividades económicas. Un caso particular de la región del

Oriente Antioqueño se ubica en el sector del embalse La Fe, donde se cultivan

hortalizas como repollo, zanahoria, remolacha, brócoli, coliflor, lechuga,

pimentón, tomate y arracacha, entre otras (Agudelo C, Soto V, Pérez O,

Jaramillo G, & Moreno, 2011); perturbando el carácter de reserva natural y los

servicios ecosistémicos que de este sistema ecológico sustenta como: el agua

2 Evaluación ambiental de sistemas de producción de hortaliza (convencional y orgánico) en el Oriente Antioqueño a partir de análisis de ciclo de vida (ACV).

para consumo a nivel local y a la población del Valle de Aburrá (Herrera A,

2010). En general las prácticas mencionadas, riñen con criterios de

sustentabilidad, por lo cual han surgido enfoques alternativos para la

agricultura como agricultura orgánica y prácticas agroecológicas. Estos

enfoques se sustentan en prácticas de manejo ambiental que además de

permitir la provisión de alimentos, garantizan el mantenimiento de la integridad

ecológica (Herrera Huerta, Muñoz Alvear, & Montalba Navarro, 2012).

Para la ejecución de mejores prácticas en los sistemas productivos, se

requiere de herramientas que ayuden a identificar y evaluar los posibles

impactos, con el fin de establecer estrategias que permitan prevenirlos,

mitigarlos, corregirlos, o compensarlos, de forma que la actividad productiva

esté en avenencia con la conservación de los recursos naturales.

En este contexto, el análisis de ciclo de vida (ACV) se ha considerado una

herramienta que permite la evaluación de los impactos ambientales

potenciales generados por los sistemas productivos, mediante la colección de

un inventario de intercambios medioambientales asociados al producto a lo

largo de su ciclo de vida y la evaluación del potencial de los impactos

ambientales de esos intercambios (Bazrgar, Soltani, Koocheki, & Zeinali,

2011). Esta herramienta permite realizar un direccionamiento hacia la

reducción de materias primas, ahorro de energía, minimización de la

contaminación, consiguiendo con ello reducción en costos y mejoramiento de

la imagen en el mercado, con aplicaciones directas de diseño y mejora de

productos, planificación estratégica y marketing.

Los ACV se desarrollaron, en un principio, para el estudio de procesos

industriales. Dentro de la industria, se han empleado, tradicionalmente, en el

desarrollo de productos menos contaminantes; se han utilizado, igualmente,

para mejorar la política ambiental en las empresas. Así mismo, ha resultado un

instrumento eficaz en el desarrollo de los criterios necesarios para el

ecoetiquetaje (Anton Vallejo, 2012). En el caso de la agricultura, el ACV, ha

sido implementado con el fin de realizar un análisis integral y comparativo, de

los sistemas de producción agrícola, que permitan la identificación de puntos

críticos ambientales y las posibilidades de mejoras de las prácticas agrícolas

(Hayashi, 2012).

La importancia de este trabajo de investigación, se basó en la generación de

un análisis de las cargas ambientales de dos sistemas de producción de

hortalizas, con aplicación a un caso de estudio en el Oriente Antioqueño,

mediante la metodología de ACV, con la que se obtuvo una identificación de

los impactos ambientales potenciales generados en dichos sistemas,

permitiendo identificar y evaluar puntos críticos en las etapas del proceso de

producción de cada sistema, para los cuales se pudo establecer estrategias de

Introducción 3

reducción de impactos ambientales y mejoras en la demanda de insumos de

producción.

Este trabajo se ha estructurado en cuatro capítulos: El primer capítulo se

definen los principales conceptos de distintas temáticas: la agricultura, sus

impactos y los cambios que han venido aconteciendo, herramientas para la

evaluación del perfil ambiental o energético aplicados a la agricultura y

finalmente, con la explicación de la metodología de ACV y su aplicación en

sistemas productivos. En el segundo capítulo se presenta la metodología

implementada, el área de estudio, materiales y métodos involucrados en la

investigación. El tercer capítulo comprende los resultados de la evaluación de

los impactos de nuestro estudio de caso y por último en el capítulo cuatro se

describen las conclusiones que se obtuvo de la evaluación de los impactos de

los sistemas productivos evaluados.


OBJETIVOS

Objetivo General

Evaluar el comportamiento ambiental de dos sistemas de producción de

hortalizas (convencional y orgánico) desde el enfoque del Análisis de Ciclo de

Vida (ACV). Caso de estudio Oriente Antioqueño.

Objetivos específicos Determinar los límites de los sistemas para la aplicación del Análisis de

Ciclo de Vida.

Identificar las interacciones de los sistemas de producción sobre los

componentes ambientales.

Evaluar los impactos ambientales asociados a cada sistema productivo

(convencional y orgánico).

Realizar un análisis comparativo de las cargas ambientales a partir de

los resultados obtenidos.

Capítulo 1 Marco teórico 5

Capítulo 1. Marco Teórico

En el presente capítulo se hace una revisión del marco conceptual y estado

del arte de los temas que conforman la presente investigación. En la primera

parte se presenta información sobre la agricultura y los cambios que han

ocurrido a lo largo de la historia, luego se identifican algunas herramientas de

evaluación del perfil ambiental o energético en el sector productivo. Finalmente

se realiza una explicación sobre la metodología de Análisis de ciclo de Vida

(ACV) y casos en los que se ha implementado.

1.1 Marco Conceptual

1.1.1 Agricultura

A través del tiempo los europeos colonizaron otros continentes, desplazando

poblaciones indígenas e introduciendo la actividad agrícola, la cual permitió

alimentar a una población mucho más densa, sustentado en la

conceptualización de progreso y la eficiencia; obteniendo productos

alimenticios de forma segura y abundante, esto dio pie a que se extendieran

las áreas de cultivos agrícolas (Gross, 2013).

La agricultura se puede entender como la manipulación que hacen los seres

humanos de la energía, usando los agroecosistemas para capturar y convertir

energía solar, en alguna forma particular de biomasa que puede ser empleada

como alimento o combustible (Garcés Jaramillo, 2010). Es así, como Palm,

Blanco-Canqui, DeClerck, Gatere, & Grace (2014), manifiestan que el aumento

de la producción de alimentos a expensas de los ecosistemas, puede socavar

la sostenibilidad de éstos y finalmente afectar la producción de cultivos.

Según información del Fondo Internacional de Desarrollo Agrícola (FIDA), para

el año 2011, existían alrededor de 500 millones de pequeños agricultores en

todo el mundo, los cuales constituyen el sustento para más de 2,000 millones

de personas; por su parte, la Organización para la Agricultura y la

Alimentación de las Naciones Unidas (FAO), manifiesta que aproximadamente

la mitad de las personas que sufren de hambre en el mundo, son comunidades

de pequeños agricultores, quienes viven de lo que logran obtener de las tierras

marginales, propensas a ser afectadas por desastres naturales como sequías

o inundaciones (Programa mundial de alimentos (WFP), 2016). No obstante,

alrededor de 840 millones de personas no tienen acceso continuo a alimentos

suficientes para satisfacer sus necesidades básicas de energía (Lewis,

Mazoyer, Roudart, & Membrez, 2008).


Dadas las anteriores carencias en la producción de alimentos, se han

generado estrategias para satisfacer éstas necesidades, tal es el caso de la

revolución verde que implementó sistemas productivos extensivos, para

garantizar una producción suficiente para cubrir la demanda creciente de

alimentos.

1.1.1.1 Revolución verde

A principios de 1940, la Fundación Rockefeller colaboró con el gobierno

mexicano para ampliar la producción de trigo, maíz y frijoles, dado que,

durante esta época, México importó casi la mitad de su trigo para el consumo

interno. En un corto lapso de diez años, el programa piloto dirigido por el Dr.

Norman Borlaug, desarrolló variedades de alto rendimiento de semillas de trigo

en combinación con la utilización intensiva de insumos modernos, tales como

fertilizantes inorgánicos para aumentar drásticamente la producción lo que

permitió a este país lograr la autosuficiencia. Esto marcó el comienzo de la

llamada "Revolución Verde" (Harwood, 2009; Chaifetz & Jagger, 2014).

Posteriormente entre los años 1950 y 1960, en la mayor parte de Asia y África

se enfrentaron a periodos de sequía y escasez de alimentos. Frente a esta

condiciones alimentarias, se replicó el éxito del trigo mexicano con la

cooperación Dr. Borlaug y la Fundación Ford a dichos continentes (Zeigler &

Mohanty, 2010).

La Revolución Verde hizo hincapié en una mayor productividad agrícola de los

granos básicos, y logró un nivel de éxito en la disminución de la desnutrición y

la reducción de los precios de los alimentos. Entre 1970 y 1990, el precio de

los alimentos básicos (arroz, trigo) disminuyó en relación con el precio de los

alimentos ricos en macronutrientes (verduras, legumbres) en gran parte de

Asia (Gómez et al., 2013). Estas prácticas de la revolución verde, por

desgracia, han generado el agotamiento de acuíferos de agua, degradación de

ecosistemas, acidificación del perfil del suelo y la descomposición general de

la materia orgánica del suelo, debido al uso excesivo de insumos externos

como los agroquímicos (van der Laan, Bristow, Stirzaker, & Annandale, 2017),

causando así no solo daños a la biodiversidad, si no también riesgos para la

salud humana.

Ante estas afectaciones generadas por la agricultura convencional y teniendo

en cuenta los objetivos de crecimiento sostenible de la producción de

alimentos, para atender las crecientes necesidades de la población mundial y

el alivio de la pobreza, se requiere ayudar a los pequeños productores a

desarrollar sistemas agrícolas que sean más productivos, rentables, con

recursos eficientes y respetuosos con el medio ambiente (Dogliotti et al.,


2014). Por lo anterior, se han realizado esfuerzos de investigación colectiva en

la transición de la agricultura convencional a la agricultura sostenible.

1.1.1.2 Agricultura orgánica

El grupo interdepartamental de trabajo de la FAO sobre agricultura orgánica, la

define como un sistema de gestión de la producción integral que evita el uso

de fertilizantes sintéticos, pesticidas y organismos genéticamente modificados,

a fin de minimizar impactos como la contaminación del aire, suelo y agua

garantizando también la salud de los seres vivos (Nelles, 2011). Dada la

singularidad de la agricultura orgánica, se le atribuyen bondades como la

protección del medio ambiente, así como la seguridad alimentaria y la

reducción de la pobreza; se presume que las prácticas orgánicas evitan daños

a los recursos naturales, mejoran la biodiversidad y mitiga los efectos del

cambio climático (Nelles, 2011). Blesh & Drinkwater (2013), explicaron que la

rotación de cultivos empleada en la agricultura orgánica, contribuye al

equilibrio ecológico, la rehabilitación de la biodiversidad y el aumento de la

materia orgánica del suelo.

Es así, como durante los últimos 15 años la agricultura orgánica ha ido en

aumento; pero a pesar de este crecimiento y el aumento de la investigación en

este campo, la agricultura orgánica certificada ocupa cerca del 1% de las

tierras cultivadas con 37.2 millones de hectáreas, de las cuales un 23% se

encuentran en América Latina (de Ponti, Rijk, & van Ittersum, 2012; Martínez

Bernal, Bello Rodriguez, & Dominguez, 2012).

Sin embargo, se tienen algunas inquietudes sobre el papel de la agricultura

orgánica, como su rentabilidad financiera y si puede llegar a ser

económicamente competitiva; lo anterior depende de su productividad, la

demanda de sus productos y canales de comercialización (de Ponti et al.,

2012). Otra inquietud es a cerca de la relación entre el tipo de la agricultura y

la biodiversidad, puesto que alimentar al mundo con la agricultura orgánica

puede requerir más extensión de tierra que la agricultura convencional (Lauer

et al., 2014); esta necesidad de mayor área se traduce en repercusiones sobre

los ecosistemas, la tala y ampliación de la frontera agrícola, entre otros.

Por esto, relacionando las implicaciones que traen consigo las prácticas de los

diferentes sistemas productivos (convencional u orgánico), se hace necesario

la aplicación de herramientas que evalúen el perfil ambiental o energético de

sistemas productivos, con el fin de prevenir los posibles impactos negativos de

este tipo de actividades productivas sobre los recursos y la implementación de

acciones de mejora.


1.1.2 Herramientas de evaluación del perfil energético y

ambiental.

En la Tabla 1 se relacionan algunos estudios que han implementado

herramientas de perfil energético y ambiental en la agricultura, el propósito de

este resumen, fue comprender y comparar los métodos, enfoques de

evaluación y las ventajas de estos, con el fin de analizar e identificar las

posibilidades de implementación, alcances y ajuste al estudio de caso que se

desee analizar.

Como se aprecia en la tabla 1, las herramientas que miden el perfil ambiental

permiten identificar impactos ambientales asociados a los sistemas

productivos, con lo que se puede lograr proponer acciones de mejora. En el

caso en el que se utilicé una herramienta para medir el perfil energético de un

sistema, esta servirá para identificar y optimizar la eficiencia energética del

sistema en su conjunto.

Hay que tener presente que una sola herramienta no proporciona respuestas

completas, a todas las preguntas sobre las posibles afectaciones de un

proceso o actividad. Estas deben seleccionarse a partir de una valoración

apropiada sobre los datos disponibles, análisis e interpretación de resultados y

asegurar que se incluyen los factores ambientales pertinentes.

Es así como el enfoque de ACV, tiene una gran ventaja frente a la aplicación y

análisis de resultados, dada la capacidad de retroalimentar cada etapa del

proceso productivo con información e interpretación, además de que esta

metodología ayuda no solo a realizar la identificación de impactos

ambientales, sino también pueden incluir medidas de direccionamiento hacia

alternativas, tales como los cambios en productos, procesos, materia prima,

consumo y gestión de residuos (Finnveden et al., 2009). Por lo tanto el ACV,

junto con otros enfoques, ofrece información fiable y completa para los

responsables políticos, productores y consumidores en la selección de

productos sustentables y procesos de producción.


Tabla 1 Herramientas para medir el perfil energético y ambiental. Aplicados a casos del sector agricultura.

Método Área de estudio Autor, Año Propósito Fortalezas

Balance Energético

El estudio se realizó a cultivos de Tomate

de invernadero en la provincia Ricaurte

Alto Boyacá, Colombia. Se calculó el perfil

de energía, a 126 unidades productivas.

(Bojacá,

Casilimas, Gil, &

Schrevens, 2012)

Se aplicó para caracterizar el balance

energético de los sistemas agrícolas y

poder analizar la variabilidad

encontrada en el sistema de cultivo y,

así establecer categorías de eficiencia

que se pueden utilizar para mejorar el

balance energético del sistema. Este estudio de caso también buscó

contribuir en el análisis de la

eficiencia energética de los sistemas

agrícolas en los países en desarrollo,

donde todavía existe una escasez de

investigación en este tema.

La caracterización puede

indicar vías para optimizar

la eficiencia energética del

sistema en su conjunto.

Gestión del riesgo

La región de Tesalia, Grecia, se

caracteriza por un paisaje muy variable,

representa aproximadamente el 10,6% de

Grecia. Tesalia es considerada una de las

principales regiones agrícolas del país.

Igualmente se caracteriza por la

vulnerabilidad de la agricultura por los

eventos hidrometeorológicos extremos,

tales como inundaciones, granizo y

sequías son muy comunes en la cuenca,

pero también debido al déficit de agua

existente para la agricultura.

(Dalezios, Blanta,

Spyropoulos, &

Tarquis, 2014)

Identificación de riesgos de la sequía

agrícola dentro del marco de gestión

de riesgos. La identificación del riesgo

de la sequía agrícola implica la

cuantificación de la sequía, el

monitoreo incluyendo la alerta

temprana, así como la inferencia

estadística.

Identificación del riesgo se

consideran bastante

satisfactorio dado que

ofrece un potencial

pronóstico y vigilancia.

Evaluación cuantitativa de

sequía agrícola, así como

el cálculo de características

espaciotemporales.



Análisis por envoltura

de datos

61 Granjas de Cultivos de la cuenca

hidrográfica del río East Anglian, Reino

Unido se utilizaron como base para el

análisis. Entre los cultivos, están: papas,

remolacha dulce, cereales.

(Gadanakis,

Bennett, Park, &

Areal, 2015)

Permitió la identificación de

tecnologías y prácticas agrícolas

apropiadas para cada explotación y,

por tanto, indica mejoras específicas

que se pueden realizar.

Se ha utilizado para evaluar

conjuntamente la mejora

económica y ambiental

potencial de los sistemas

de producción

Modelos de transporte

Se diseñó un experimento virtual, es decir,

un experimento numérico lo más cerca

posible a las condiciones ambientales en

La cabecera de la cuenca Ror (1,95

kilometros2), esta cuenca se encuentra en

la meseta suiza. La mayor parte de la

cuenca está bajo la agricultura (90%) y

una parte más pequeña está cubierta por

bosques.

(Gassmann,

Olsson, Stamm,

Weiler, &

Kümmerer, 2015)

Simular las zonas de origen críticos

para los plaguicidas y productos de

transformación o subproductos

● Analizar las fuentes difusas

que se incorporan a los

cuerpos de agua a lo largo de

una red fluvial, enfatizando a

las generadas por actividades

agrícolas. Con este análisis

en dichas zonas de origen

crítico, puede ser una medida

eficaz para reducir la

exposición de agroquímicos

de corrientes afectadas por

actividades agrícolas.



Multicriterio y modelo

de optimización

Se realizó el análisis de esta herramienta,

para el cultivo de caña de azúcar, fue un

análisis de la metodología.

(Aguilar-Rivera,

N ; Houbron, J. E ;

Espinoza-Lopez,

2014)

El modelo clasifica las tierras de

diferente aptitud en una tipología

(zonificación), en función de su

capacidad para establecer proyectos

de diversificación. El método se llevó a cabo con la

construcción de la estructura

jerárquica, la normalización de los

factores, la ponderación y

combinación con sus pesos, el diseño

de la matriz de Saaty (matriz de

comparación por pares), la

determinación del índice de

diversificación y por último la

generación de mapas de

caracterización de la zona de abasto

cañero y de aptitud o índice de

diversificación.

● La identificación de

alternativas factibles

involucradas directamente en

la capacidad de

diversificación de territorios o

regiones.

● La construcción de criterios

mediante una estructura

jerárquica.

● La evaluación del desempeño

de cada alternativa o factor

con respecto a cada criterio; y

la agregación de los

resultados

Índice de desempeño

ambiental

El estudio deriva índices de eficiencia

ambiental para diversos tipos de sistemas

de riego a través de diecisiete regiones

dentro de la cuenca del Murray-Darling,

Australia. Deben compararse a una

misma unidad de referencia esto permite

comparar el desempeño ambiental relativo

de las unidades de producción

consideradas entre las regiones

(Azad & Ancev,

2014)

Permitió medir el equilibrio entre las

presiones ambientales creadas por la

agricultura de regadío y su

rendimiento económico.

● Medir las compensaciones

económicas y ambientales en

la agricultura de regadío.



Análisis de Ciclo de

Vida

Fueron analizados dos sistemas de

producción de lechuga en el norte de

Grecia, un sistema orgánico y uno

convencional, para evaluar los impactos

ambientales potenciales de cada sistema,

(Foteinis &

Chatzisymeon,

2016)

Evaluar la sostenibilidad ambiental de

dos sistemas de producción de

lechugas diferentes.

Tiene en cuenta toda la

historia del sistema

productivo, analizando las

interacciones en conjunto

Permite realizar

comparación entre

diferentes sistemas de

producción.

La identificación de puntos

críticos, lo cual permite

realizar un

direccionamiento hacia

acciones de mejora.

Fuente: Elaboración Propia


1.1.3 Análisis de Ciclo de vida

El análisis de ciclo de vida (ACV) estudia los aspectos ambientales y los

impactos potenciales a lo largo del ciclo de vida de un producto o de una

actividad. El ciclo de vida de un producto considera la “historia” del producto,

desde su origen como materia prima hasta su final como residuo. Se tiene en

cuenta todas las fases intermedias como transporte y preparación de materias

primas, manufactura, transporte a mercados, distribución, uso, etc. (Anton,

2004).

Los propósitos de un ACV según lo describe Roy et al., (2009), son:

1) La comparación de productos alternativos, procesos o servicios.

2) La comparación de los ciclos de vida alternativos para un determinado

producto o servicio.

3) La identificación de las etapas del proceso productivo del ciclo de vida

donde se pueden evidenciar las acciones de mejoras.

La metodología del ACV, se basa en identificar y analizar los procesos de

producción, como un conjunto de elementos interrelacionados entre sí y el

medio ambiente; se emplea un sistema de fases interrelacionadas, es un

proceso que se retroalimenta y se enriquece a medida que se desarrolla (De

León Cifuentes, 2009). La ISO 14040 2006 plantea cuatro etapas para el ACV

como se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Etapas metodológicas del ACV

Fuente: NTC-ISO-14040, 2007.

14 Evaluación ambiental de sistemas de producción de hortalizas (convencional y orgánico) en el Oriente Antioqueño a partir de análisis de ciclo de vida (ACV).

1.1.3.1 Etapas para la realización de un ACV de acuerdo con la ISO

14040 2006

a. Definición de objetivos y alcance

En el objetivo del ACV, se define el propósito del estudio y la aplicación

prevista. El alcance se define en términos de cobertura temporal, geográfica y

tecnológica (Guinée et al., 2004), dentro del alcance se incluyen los siguientes

puntos: el sistema del producto a estudiar, los límites del sistema y la unidad

funcional. Los límites del sistema definen los procesos unitarios a ser incluidos

en el sistema (NTC-ISO-14040, 2007).

Cuando se tienen en cuenta los procesos unitarios desde la extracción de

materias primas, transformación de las materias primas, transporte,

elaboración de producto o actividad productiva, transporte a la

comercialización, uso y disposición final, este tipo de ciclo de vida se le

denomina comúnmente “de la cuna a la tumba”. Cuando el alcance del

sistema a estudiar se limita desde la obtención de las materias primas hasta

que el producto está listo para ir al mercado, se le denomina “de la cuna a la

puerta”. Cuando el enfoque contempla solo los procesos unitarios del sistema

productivo se le llama “de la puerta a la puerta” (Cadavid Marín, 2014).

Figura 2. Terminología relacionada con el alcance de un ACV

Fuente: (IHOBE, 2009).

El propósito de la unidad funcional es proporcionar una unidad de referencia a

la cual se relacionan las entradas y salidas (NTC-ISO-14040, 2007). La unidad

funcional describe la función principal del sistema (Anton Vallejo, 2012).


b. Análisis del Inventario (ICV)

El análisis del inventario implica la recopilación de los datos y los

procedimientos de cálculo para cuantificar las entradas y salidas de un sistema

producto.

La realización de un análisis del inventario es un proceso iterativo, a medida

que se recopilan los datos y se aprende más sobre el sistema, se pueden

identificar nuevos requisitos o limitaciones; de tal manera que se puedan

realizar cambios en los procedimientos de recopilación de datos y cumplir con

los objetivos del estudio(NTC-ISO-14040, 2007)..

Uzcátegui Ponce (2012), explica que existen dos tipos de datos dentro de un

inventario. Los datos de primer plano, son aquellos datos específicos que se

requieren para modelar un sistema y son datos no genéricos que aplican a un

determinado proceso y lugar.

Los datos de segundo plano, son aquellos datos genéricos que se pueden

encontrar a través de fuentes de información secundaria.

c. Evaluación del impacto (EICV)

La fase de evaluación de impacto de un ACV, tiene como propósito evaluar la

significancia de los impactos ambientales potenciales, utilizando los resultados

del inventario de ciclo de vida (ICV). En general, este proceso implica la

asociación de los datos de inventario con categorías de impactos ambientales

específicas y con los indicadores de esas categorías, para entender estos

impactos (NTC-ISO-14040, 2007).

Acorde a la figura 3, la evaluación de impacto consta de 6 fases. Selección de

las categorías, clasificación, caracterización (aspectos obligatorios),

normalización, agrupación y ponderación (aspectos opcionales).


Figura 3. Elementos de la Fase EICV

Fuente: NTC-ISO-14040 (2007).

Diferente autores explican de forma detallada esta etapa del análisis de ciclo

de vida, entre estos, Udo de Haes et al. (1999), Finnveden et al., (2009),

Pennington et al., (2004). En específico Udo de Haes et al. (1999), toman en

cuenta las definiciones listadas a continuación, para contextualizar esta etapa.

Intervenciones ambientales, se refiere a actividades de extracción

particular o emisiones al ambiente.

Mecanismo ambiental, sistema de procesos físicos, químicos y

biológicos para una categoría de impacto dada, que vincula los

resultados del análisis del inventario del ciclo de vida con indicadores

de categoría y con puntos finales de categoría.

Categoría de impacto: una clase que representa las cuestiones

ambientales de interés en las que se pueden asignar los resultados del

inventario. Las categorías de impacto, se pueden clasificar bajo dos

tipos de enfoques: categorías de puntos medios o categorías de punto

final. Estas últimas se refieren a nivel de áreas de protección, en tanto

que las categorías de punto medio indican impactos entre la emisión y

el punto final en el mecanismo ambiental.

Áreas de protección, son aquellos receptores de punto final que tienen

un valor representativo para la sociedad. contemplan las siguientes


áreas: entorno natural, salud humana, recursos naturales y ambiente

construido por el hombre.

Indicador de categoría, una representación cuantificable de una

categoría de impacto.

Factor de Caracterización: Factor que surge de un modelo de

caracterización, que se aplica para convertir el resultado del análisis del

inventario del ciclo de vida asignado a una unidad común del indicador

de categoría.

Ante estas definiciones, se precisan las acciones que se realizan en cuanto a

las fases obligatorias de la fase de evaluación del ciclo de vida.

Clasificación: El procedimiento consiste en identificar y correlacionar todas las

intervenciones ambientales a una o más categorías de impactos potenciales

(De Carvalho Filho, 2001).

Caracterización: Consiste en la modelización, mediante factores de

caracterización de los datos del inventario para cada una de dichas categorías

de impacto.

En este contexto explica Anton (2004) que cada categoría de impacto, por

ejemplo acidificación precisa de un indicador de categoría, en este caso la

emisión de ácido equivalente. La suma de diferentes intervenciones

ambientales, para una misma categoría, se hará en la unidad del indicador,

mediante los factores de caracterización, también llamados factores

equivalentes. Para el desarrollo de estos factores de caracterización, es

necesario la elaboración de estudios y modelos. La figura 4 representa el

desarrollo y aplicación de los factores de caracterización en el ACV.


Figura 4. Esquema de la clasificación y caracterización en la fase de AICV

Ejemplo para la categoría de Acidificación.

Fuente:Anton (2004).

Existen otros tres pasos considerados opcionales, todos ellos de igual

importancia para el análisis final del perfil ambiental del producto o proceso

analizado. Como se mencionó anteriormente son normalización, agrupación y

ponderación. La normalización, es la fase en donde se determina la magnitud

de cada categoría de impacto caracterizada, teniendo en cuenta un indicador

de referencia (De Carvalho Filho, 2001). El objetivo de esta fase es ubicar los

resultados de la evaluación de impacto en un contexto, mediante un ajuste de

los resultados a través de dimensiones comunes, con el fin de facilitar la

interpretación de los resultados (Pennington et al 2004).

La agrupación es el proceso cualitativo, en el cual las categorías de impacto

se agregan en uno o más conjuntos. El agrupamiento puede resultar en una

clasificación amplia o jerarquía de categorías de impacto con respecto a su

importancia. Finalmente, la ponderación (también denominada "valoración"

en algunos círculos de ACV), se refiere al uso de factores numéricos basados

en opciones de valor para facilitar la comparación entre los indicadores de

categoría de impacto (o resultados normalizados).

d. Interpretación

Es la fase en la que se combinan los resultados del análisis del inventario, con

la evaluación de impacto, de acuerdo con el alcance y objeto del estudio. Los

resultados de esta interpretación pueden adquirir la forma de conclusiones y

recomendaciones para la toma de decisiones. Además, permite determinar en

qué fase del ciclo de vida del producto o actividad, se generan las principales

cargas ambientales y por lo tanto, qué puntos del sistema pueden o deben

mejorarse.


1.1.3.2 Métodos de evaluación de impacto ambiental en ACV

Por ahora no existe un consenso común sobre qué método de evaluación es el

más adecuado. En diversos estudios se ha decidido seleccionar varios

métodos, para realizar un contraste de los resultados obtenidos con cada uno

y que éstos tuvieran un cierto nivel de fiabilidad, ya que la reducción del

inventario del ciclo de vida a un único valor puede ocultar mucha información

(Uzcátegui Ponce, 2012). Alguno de estos métodos más utilizados y

explicadas por Cámbara Villanueva (2012) son:

CML 2001

La metodología CML 2001 (Guinée et al., 2002), es una actualización del CML

1992. Su objetivo es proporcionar las mejores prácticas para indicadores del

tipo puntos medios, de acuerdo al estándar ISO 14040. La metodología incluye

los pasos de caracterización y clasificación. La coherencia en el tratamiento de

los diferentes impactos en la caracterización, se garantiza para cada indicador

mediante el cálculo por separado de los factores de caracterización.

Ecoindicador 99

El método Eco-indicador 99 puede resolver el problema de la contribución

mutua de un producto dentro del ciclo de vida a una determinada categoría

ambiental mediante el uso de coeficientes de ponderación. Esto permite

calcular un solo valor para el impacto ambiental total basado en los efectos

calculados.

El Eco-indicador 99 tiene una etapa de evaluación de daños. Lo que significa

que los indicadores de impacto que resultan, se calculan en la etapa de

caracterización, y se añaden formando las distintas categorías de daños, se

agrupan en las mismas categorías de daño todas aquellas categorías de

impacto que tiene la misma unidad, es decir, el método Eco-indicador 99

permite hacer una evaluación de daños, en la que engloba los resultados de la

caracterización en las tres categorías finales.

TRACI

Es una metodología que ha sido desarrollada por la EPA de EEUU, a nivel

midpoint que representa las condiciones medioambientales de EEUU en su

conjunto o por estado. Esta metodología, con validez geográfica centrada en

EEUU, permite la caracterización de los potenciales efectos ambientales, entre

los cuales se incluyen: calentamiento global, acidificación, eutrofización,

formación smog, ecotoxicidad, efectos cancerígenos y no cancerígenos sobre

salud humana, agotamiento de combustibles fósiles e incluye la categoría de

efectos uso del suelo. Tiene la particularidad de que ha sido desarrollado para


su aplicación en EEUU en lo que respecta a localización geoespacial, y para

ello ha utilizado las mejores metodologías para cada categoría de impacto,

después de haber realizado una revisión del estado del arte y de la literatura

existente.

IMPACT 2002+

Con base científica en los trabajos de: Crettaz et al., 2002; Jolliet et al., 2004;

Pennington et al., 2005; Rosenbaum et al., 2007 y 2006. Fue originalmente

desarrollada por el Instituto Federal de Suiza Tecnología de Lausanne. La

metodología IMPACT 2002+ propone una implementación que combina

midpoint y orientación al daño causado, relacionando los resultados del

inventario del ACV con 14 categorías de midpoint y cuatro categorías de daño.

Si bien para la concepción de IMPACT 2002+ se desarrollaron nuevos

métodos y conceptos, ha sido construido aprovechando las mejores

aproximaciones existentes para asegurar que se ajuste lo más posible el valor

final al daño real. Como singularidad dentro del daño humano se diferencia

entre el causado por factores cancerígeno y no cancerígenos.

ReCiPe

Se trata de la actualización de las metodologías Eco-indicator99 y CML 2002.

Integra de forma consistente las metodologías endpoint y midpoint. Recipe

establece 18 categorías de impacto a nivel midpoint. Estas categorías se

convierten y agregan hasta quedar reducidas a tres categorías de impacto a

nivel endpoint (Salud humana, Calidad del ecosistema, recursos naturales).

Dando la posibilidad de seleccionar diferentes perspectivas: individualista,

igualitaria o jerárquica

LIME

Desarrollada en Japón con la colaboración de expertos de todo el mundo y

optimizándola en su desarrollo para su aplicación precisada para Japón, con

soporte científico aportado por Itsubo et al., 2004, Hayashi et al., 2000,

Hayashi et al., 2004, Hayashi et al., 2006. Es una combinación de metodología

midpoint y endpoint, haciendo un pesaje adaptado a las condiciones

medioambientales y de entorno de Japón, con lo cual en su aplicación a aquel

país se logra una mayor exactitud de los resultados.

Ecopoints 2006

El método Ecopoints 2006 (Brand et al., 1998, Müller-Wenk, 1994, Ahbe et al.,

1990, Frichknecht, 2006) ha sido desarrollado para el caso de Suiza bajo la

metodología a nivel endpoint y por indicadores distancia al objetivo de políticas

gubernamentales en temas medioambientales. Si bien está desarrollado para

Suiza, existe alguna versión adaptada a otra localización geográfica, como la

JEPIX para el caso de Japón.


Algunos conceptos importantes y que se emplean a menudo en los estudios

de ACV son impacto potencial y carga ambiental.

1.1.3.3 Impacto real e impacto potencial

Se debe distinguir entre el impacto real, aquel que probablemente ocurrirá y el

impacto potencial es aquel que podría darse si coincidieran una serie de

circunstancias, no siempre probables, que así lo pudieran provocar.

Los métodos de análisis de impacto fueron originalmente desarrollados para

analizar los impactos potenciales. Sin embargo, recientemente ha existido un

cierto interés en desarrollar métodos que tenga en cuenta factores como por

ejemplo, la localización del impacto, con el objeto de acercarse más a la

realidad (Anton, 2004).

1.1.3.4 Carga ambiental

Se define como la salida o entrada de materia o energía de un sistema

causando un efecto ambiental negativo. Por ejemplo emisiones de gases,

efluentes de aguas, residuos sólidos, consumo de recursos naturales, etc,

(Anton, 2004).

1.1.3.5 Análisis de ciclo de vida en agricultura

En los últimos años ha crecido la conciencia sobre esquemas de producción

sostenible en la agricultura, así como el desarrollo de estudios científicos para

la mejora ambiental de dichos procesos productivos. En este contexto, el

análisis de ciclo de vida –ACV- ha sido una metodología ampliamente utilizada

para el conocimiento y manejo de los mismos (Ricardo, 2013).

Dentro de su relevancia en la producción agrícola, la aplicación de esta

metodología puede aportar información útil para los siguientes aspectos de los

modelos de negocios: a) los consumidores demandan productos más

amigables con el medio ambiente y están dispuestos a pagar más por ellos, b)

los productores que no puedan demostrar que sus productos se cultivan de

manera sostenible, podrían tener dificultades para acceder a mercados

importantes, y c) los criterios ambientales se agregaran poco a poco en los

modelos de consumo de diferentes países, acorde con sus necesidades en la

producción agrícola (Ruviaro, Gianezini, Brandão, Winck, & Dewes, 2012).

Ruviaro et al., (2012) en un estudio de recopilación de información sobre la

tendencia mundial de la implementación del ACV en la agroindustria,

encontraron trabajos realizados en productos lácteos, tomates, manzanas,

cítricos, patatas, aceitunas, trigo, arroz, soja, maíz, caña de azúcar, biodiesel,


biometanol, forrajes, carne de res, pescado, cerdos, aves de corral, ovejas,

huevos, bosques y madera. Roy y Colaboradores (2009) indican que debido al

reciente desarrollo de esta metodología y programas de difusión por los

organismos internacionales y locales, el uso de ACV está aumentando

rápidamente en los productos alimenticios agrícolas e industriales.


1.2 Estado del arte

El Midwest Research Institute (MRI), se considera pionero en la aplicación del

ACV, en el año 1969 realizó un estudio para Coca-Cola Company con el

objeto de determinar las cantidades de energía, materiales e impactos

ambientales asociados a lo largo del ciclo de vida de envases, desde la

extracción de materias primas hasta su disposición final. A este trabajo se le

denominó “Análisis del perfil ambiental y de recursos” (Chacon, 2008).

Posteriormente, en los años 70, el sector energético continúo con la ejecución

de la metodología de ACV, como consecuencia de la reducción de los

recursos disponibles en el mercado a causa de la crisis energética y del

encarecimiento del petróleo (De León Cifuentes, 2009).

En el año 1993, la Sociedad de Química y Toxicología Ambiental (SETAC),

formuló el primer código internacional: Código de prácticas para el ACV (Code

of Practice for Life Cicle Assesment), a partir de los diversos estudios, con el

fin de sugerir un protocolo para la aplicación de esta metodología (Sanes

Orrego, 2012). Posteriormente, la Organización Internacional para la

Estandarización (ISO) desarrolló el marco de referencia ISO 14040, con el fin

de establecer una estructura de trabajo, homogenizar los métodos, los

procedimientos, la terminología a utilizar, y necesidades básicas para realizar

un estudio de ACV (NTC-ISO-14040, 2007).

Los ACV son ampliamente aplicados en el sector industrial, para mejorar sus

procesos, en el 2003 se realizó el primer foro canadiense de ACV, que reunió

a representantes de la academia, industria, gobierno, ONG, consultores, etc.;

una de las conclusiones a las que se llegó es que se requiere incorporar a

otros sectores de la economía, como la agricultura, la producción de

alimentos, pesca, al campo de las actividades sobre ACV que se han venido

trabajando en anteriores foros (Chacon, 2008).

A continuación, se presenta un resumen en la tabla 2, de algunos estudios en

donde se han evaluado la producción agrícola a través de ACV. En esta tabla

se da cuenta de los productos agrícolas analizados, los objetivos y

conclusiones de las investigaciones.


Tabla 2. Implementación del ACV en el sector agrícola

País Productos

Agricultura Área de Estudio Autor, año Objetivo Conclusión

Perú Leche

Análisis del Ciclo de Vida (ACV) se aplicó a dos sistemas

de producción de leche de pequeña escala en Perú con

el fin de evaluar la carga ambiental de la leche producida

en cada uno. Un sistema de producción de leche ubicado

en el altiplano andino, donde la alimentación del ganado

se limita a pastos, por su parte el sistema costero el

ganado es alimentado con maíz y concentrado

comprado. Los datos para el sistema de las tierras altas

fueron recolectados en una encuesta a 26 agricultores.

En los sistemas de producción de leche en la zona

costera los datos relativos a la alimentación y a la

producción de leche se tomaron mediante entrevista a 51

agricultores miembros de una asociación de productores

de leche en pequeña.

(Bartl,

Gómez, &

Nemecek,

2011)

Examinar el ciclo de vida de la leche

producida en dos sistemas de

pequeños productores lecheros

peruanos, con el fin de cuantificar y

comparar los impactos ambientales

potenciales.

El agua de riego y la energía se usó en mayor

proporción en las fincas de la costa, que en las

fincas en la zona de montaña. Las categorías

de calentamiento global, acidificación y

eutrofización fueron mayores para los sistemas

de montaña referente a la unidad funcional de

1 kg. Sin embargo, la acidificación y la

eutrofización se estimaron en promedio 6 y 4

veces mayor en la costa frente a las tierras

altas cuando se expresa por las unidades

funcionales de 1 ha y 1 animal.

Irán Remolacha

Se analizaron 93 granjas de cultivos de remolacha en 26

localidades de la región de Khorasan en el este de Irán.

Se consolido la información mediante una encuesta

directamente en las zonas de cultivo en la cual se

realizaba preguntas relacionado con: la siembra, la

cosecha, operaciones de campo y uso de combustible y

otros insumos utilizados.

(Bazrgar et

al., 2011)

Evaluar el perfil ambiental de las

emisiones del cultivo de remolacha

azucarera, producida en diferentes

sistemas de cultivo que incluyen

sistemas con mayor mecanización,

semi-mecanizadas y tradicional en

Khorasan (este de Irán) utilizando la

metodología ACV, y establece la base

para la producción sostenible de

remolacha azucarera.

Se demostró que, en la mayoría de sistema de

cultivo tradicional, los agricultores aplican

cantidad excesiva de insumos que dieron lugar

a un exceso de emisiones al medio ambiente,

lo cual requiere de la implementación de

buenas prácticas agrícolas. También se

concluyó que la remolacha producida en los

sistemas de cultivo con mayor mecanización,

puede ayudar a reducir las emisiones

ambientales por unidad funcional,

posiblemente por el alto rendimiento de su

producción. Comparando los diferentes

sistemas de cultivo en cada lugar evaluados

en el estudio, sólo el 19,7% de la producción

de remolacha azucarera en Khorasan, tuvo un

buen desempeño desde el punto de vista de

las emisiones de metales pesados al agua y al

suelo.


País Productos


Chile Trigo

El estudio se realizó en el Campo experimental

Maquehue., se evaluaron dos sistemas de producción de

trigo convencional y orgánico. La información fue

suministrada por el administrador de la finca

convencional y la finca orgánica, y se combinó con la

información publicada por Gonzáles et al. (2000). Los

datos incluyen la extracción y producción de los insumos

y combustible, los cuales se obtuvieron de la base de

datos Ecoinvent utilizando el software SimaPro 7.3.

(Herrera

Huerta et al.,

2012)

Evaluar y comparar en términos

ambientales dos sistemas de

producción de trigo, convencional y

orgánica, utilizando la metodología

del ACV.

Los resultados de la comparación de la

evaluación de los impactos ambientales

potenciales dieron como resultado que el

cultivo convencional generó mayor impacto

referente al orgánico, siendo las categorías de

acidificación, agotamiento de recursos

abióticos, el cambio climático y la eutrofización

las de mayor afectación. En el sistema

orgánico el uso de maquinaria, afectó

principalmente a las categorías de

agotamiento de los recursos abióticos y el

cambio climático

Colombia Frutas

Se realizó el estudio a ocho especies de frutas que se

cultivan en Colombia El análisis llevado a cabo era sólo

basado en el cultivo existente, las frutas se cultivaron en

monocultivos. Se adoptó un enfoque "de la cuna a la

puerta de la finca" como el límite del sistema, que incluye

la producción de los insumos y las emisiones de salida

del sistema. Fueron seleccionaron dos unidades

funcionales en el estudio, 1 ha y 1 ton de fruto

(Graefe,

Tapasco, &

Gonzalez,

2013)

Cuantificar y comparar el uso de

recursos y emisiones de gases de

efecto invernadero (GEI) en cultivo de

ocho especies de frutas tropicales

cultivadas en Colombia.

Se obtuvieron las emisiones de gases de

efecto invernadero de los ocho sistemas de

producción de frutas, las más altas en función

de hectáreas fue para el tomate de árbol y la

uchuva, mientras que las emisiones más bajas

se encontraron para mango, aguacate y mora.

Cuando el análisis se realizó por 1 tonelada de

producto cosechado en este caso, se

obtuvieron las emisiones más bajas de mango,

y maracuyá, mientras que las mayores

emisiones se obtuvieron para lulo y tomate de

árbol. La variabilidad en el uso de los insumos

entre los productores de la misma especie fue

alta, lo que indica la necesidad de mejorar la

capacidad de gestión a nivel de finca.

Colombia Tomates

Los datos primarios utilizados para la etapa de inventario

se colectaron a través de entrevista personal con 117

agricultores de los municipios de Sáchica, Santa Sofía,

Sutamarchan, Tinjaca y Villa de Leyva. Los

entrevistadores visitaron al azar granjas que participan

(Bojacá,

Wyckhuys, &

Schrevens,

2014)

Determinar los impactos ambientales

potenciales asociados con la

producción de tomate de invernadero

colombiano representado por el

sistema de producción principal, el

municipio de Alto Ricaurte.

El principal contribuyente al impacto ambiental

fue la etapa de infraestructura, que incluye los

materiales y procesos requeridos para el

montaje del sistema invernadero, por lo tanto,

se debe considerar la mejora de la vida útil de

los materiales tales como la cubierta de


País Productos


activamente en la producción de tomate en términos de

superficie, los entrevistadores encuestaron 30 hectáreas

que representan el 13,6% de la superficie plantada en

Boyacá. Los datos de la producción de fertilizantes se

tomaron de la base de datos LCAFoods, para la

información de los otros procesos la base de datos

utilizada fue la Ecoinvent v. 2.0.

polietileno, el uso de materiales alternativos

(por ejemplo, policarbonato).

Grecia Vegetales

Fueron analizados dos sistemas de producción de

lechuga en el norte de Grecia, un sistema orgánico y uno

convencional, para evaluar los impactos ambientales

potenciales de cada sistema, se realizó dicha evaluación

teniendo en cuenta dos unidades funcionales 1 ha de

cultivo y 1 ton de lechuga. La evaluación fue realizada

mediante el software SimaPro 8.

(Foteinis &

Chatzisymeo

n, 2016)

El objetivo de este estudio fue

investigar la sostenibilidad de los

sistemas de cultivo de lechuga

convencional y orgánico mediante la

evaluación de ciclo de vida. Para este

propósito, se tomó un cultivo

convencional y un cultivo de orgánico

de lechuga ambos sistemas a campo

abierto

Las principales cargas ambientales de cultivo

orgánico fueron el riego seguido por el uso de

maquinaria. Los puntos críticos en el cultivo

convencional fueron la etapa de riego y la

aplicación de fertilizantes. Se encontró que el

cultivo orgánico es más amigable con el medio

ambiente que el convencional cuando los

resultados son expresados por unidad de

superficie (1 ha), mientras que cuando los

resultados son referidos por unidad de

producto (1 tonelada), la agricultura

convencional tiene un mejor desempeño

ambiental.

Colombia Flores

Este estudio realizó el análisis de los impactos

ambientales potenciales de la cadena de suministro del

Crisantemo, producido en la zona del Oriente Antioqueño

y exportados a dos distintos destinos Londres y Miami.

Se evaluaron dos sistemas de producción de crisantemo,

uno con certificación y otro sin certificación. El enfoque

fue de la Cuna a la Tumba

(Ricardo

Hernandez,

2013)

Evaluar e interpretar los impactos

ambientales potenciales de la cadena

de suministro de Crisantemo

(Dendranthema grandiflora) bajo

diferentes sistemas de producción

con certificación y sin certificación.

La exportación a Londres generó mayores

impactos ambientales frente a la exportación a

Miami, especialmente en la categoría de

cambio climático, debido a la mayor distancia

hacía Londres. Al considerar solo las fases

previas a la exportación, el sistema sin

certificación generó mayores impactos que el

sistema con certificación, lo cual respondió a la

aplicación de mayor cantidad de fertilizantes

nitrogenados y plaguicidas en la fase de

cultivo de estos sistemas productivos.

Fuente: Elaboración propia


En los estudios expuestos en la tabla 2, se puede apreciar que la metodología

de ACV se aplica en los sistemas productivos para generar escenarios

alternativos de mejora en sus sistemas de producción, otros casos se centran

en la comparación entre sistemas de producción orgánicos y convencionales.

Se encontraron estudios a nivel de regional, en los que se realizaron

encuestas a varios sistemas productivos y se obtenía un ponderado entre los

inventarios del ACV, otras investigaciones hicieron estudios de caso de una

región, para ser específicos en las cargas ambientales asociadas al sistema

productivo evaluado.

Se destacan varios enfoques en los estudios mencionados, pero teniendo más

fuerza el alcance de la cuna a la puerta, en el que se toman los datos del

sistema de producción, contemplando las cargas ambientales de los procesos

de fondo que son indirectos a las etapas de producción, estos son los

asociados a la extracción y elaboración de los insumos.

En general se muestra que las conclusiones de estas investigaciones, sirven

para la identificación de puntos críticos y poder elaborar estrategias que

generen acciones de mejorar en los sistemas productivos, entre las acciones

más recomendadas estaban la disminución en la aplicación de insumos y el

mejoramiento en la tecnología.

28 Evaluación ambiental de sistemas de producción de hortaliza (convencional y orgánico) en el oriente Antioqueño a partir de análisis de ciclo de vida (ACV).

Capítulo 2. Materiales y Métodos

En este capítulo se presenta de manera detallada los materiales y métodos

utilizados para alcanzar los objetivos propuestos en la presente investigación.

2.1 Área de estudio

La presente investigación, realizó una evaluación ambiental de dos sistemas

productivos de hortalizas (convencional y orgánico), con aplicación a un caso

de estudio en la zona altiplano del Oriente Antioqueño. Esta subregión está

conformada por los municipios: Marinilla, El Santuario, Rionegro, La Ceja, El

Carmen de Viboral, Guarne, La Unión como se ilustra en la figura 5. Las

altitudes de esta zona oscilan entre los 1.900 y 2.400 msnm con una

temperatura media de 16-18 °C. La topografía de esta zona está dada por

pequeñas colinas de cimas redondeadas, igualmente se presentan algunos

sistemas de cerros de mayor altura. La precipitación promedio anual varía

entre 1.800 - 2.500 mm, sus suelos son derivados de cenizas volcánicas con

alta resistencia a la erosión. Estas características biofísicas hacen de esta

zona del Oriente Antioqueño, una región excelente para el cultivo de

hortalizas, fique, flores y plantas medicinales, entre otros (Fonnegra-Gomez &

Villa Londoño, 2011).

Figura 5. Región Oriente Antioqueño

Fuente: Fonnegra-Gomez & Villa Londoño, 2011

Estos municipios han sido seleccionados por el Programa: “Fortalecimiento de

la cadena de hortalizas del departamento de Antioquia a través de la

Capítulo 2 Materiales y Métodos 29

generación de un sistema de trazabilidad e innocuidad y de aprovechamiento

de residuos para potenciar su productividad y competitividad”, con siete

productos priorizados como lo son: brócoli, coliflor, lechuga, tomate, pimentón,

repollo, zanahoria, como caso piloto para la cadena de productores y

comercializadores de hortalizas.

Como se mencionó previamente, el Oriente Antioqueño, se considera una

zona de importancia en la producción de hortalizas, a nivel departamental, en

la tabla 3, se presenta la producción de hortalizas procedentes de los

municipios mencionados, según el anuario estadístico del sector agropecuario

2013.

Tabla 3. Producción de hortalizas priorizadas zona altiplano del Oriente Antioqueño

Hortalizas Producción

(Ton/año)

Coliflor 950

Brócoli 3,870

Tomate 41,315

Lechuga 9,502

Pimentón 11,828

Repollo 29,615

Zanahoria 64,950

2.1.1 Selección de la Muestra

Los datos de identificación de cada una de las actividades, uso de recursos y

demanda de insumo en los procesos productivos, se tomaron mediante

entrevista a los productores responsables de los cultivos (Anexo I formato de

entrevista). Las visitas de campo se realizaron entre julio de 2015 y febrero de

2016; se visitó en primera instancia las Secretarías de Agricultura, Secretarías

de Ambiente o a la Unidad Municipal de Asistencia Técnica Agropecuaria

(UMATAS) de los municipios, para identificar los posibles agricultores objeto

de estudio, se obtuvieron los contactos de 25 agricultores convencionales para

proceder los acercamientos, de los cuales al realizar las visitas, se encontró

que algunos de esos productores no tenían producción de hortalizas, estaban

cultivando otros productos o no mostraron interés en suministrar la

información.

De esta muestra inicial se obtuvo apoyo de 15 agricultores de producción

convencional como se puede observar en la tabla 4, los cuales brindaron la

información necesaria sobre cada uno de los sistemas productivos.


Tabla 4. Unidad muestral agricultores convencionales

Finca Municipio Observaciones

1 La Unión Aceptó

2 La Unión No tenía cultivos de hortalizas

3 La Unión Acepto

4 La Ceja Aceptó

5 La Ceja Aceptó

6 La Ceja Aceptó

7 Rionegro Aceptó

8 Rionegro Aceptó

9 Rionegro No tenía cultivos de hortalizas

10 Marinilla Aceptó

11 Marinilla Aceptó

12 Marinilla No aceptó participar en la investigación

13 Marinilla No aceptó participar en la investigación

14 El Santuario Aceptó

15 El Santuario No tenía cultivos de hortalizas

16 El Santuario Aceptó



19 Guarne Aceptó

20 Guarne Aceptó

21 Guarne Aceptó

22 Guarne Aceptó

23 Carmen de Viboral No tenía cultivos de hortalizas

24 Carmen de Viboral No tenía cultivos de hortalizas

25 Carmen de Viboral No aceptó participar en la investigación

Respecto a la información de productores orgánicos, se ubicó una empresa

que comercializa dichas hortalizas, que cuenta con 15 agricultores que

abarcan los mercados de estos productos en línea, y suministra los insumos y

asistencia técnica quincenal en cada una de las unidades productivas. Se

realizaron visitas a las parcelas en compañía de la ingeniera agrónoma

encargada, y se observó un manejo estandarizado del proceso por parte de la

empresa en las diferentes fincas, en cuanto a las prácticas e insumos

utilizados. Es por ello que una sola unidad productiva puede considerarse

como referencia para todo el sistema orgánico de la empresa en la región. En

la figura 6, se observa la ubicación de las fincas que colaboraron con este

estudio.


Figura 6. Ubicación de las fincas que suministraron información

Fuente: Georreferenciación por May Maps Google

En las visitas a los cultivos convencional y orgánicos, se observó que, para los

casos considerados, se podían identificar procesos o prácticas agrícolas

similares, esto permitió identificar las siguientes etapas en el sistema

productivo: (1) preparación de suelos, (2) siembra, (3) fertilización y (4) control

de plagas, tanto para los sistemas bajo producción invernadero, como para

sistemas a campo abierto. Si bien los procedimientos del sistema productivo

convencional se ajustan a estas etapas, difieren en dosificación y composición

de los insumos utilizados entre unidades productivas.

Dada la variabilidad en el uso de insumos y en las dosificaciones empleadas

en los cultivos convencionales, se seleccionó para la evaluación del impacto,

una unidad productiva entre quince unidades caracterizadas en el sistema

convencional y una finca de los sistemas orgánicos. Se realizó la selección de

estas dos fincas teniendo en cuenta que tuvieran las mayores similitudes en

cuanto a condiciones climáticas, suelos, y sistema de siembra, estas variables

inciden en el rendimiento, sucesos de enfermedades de los cultivos, por

consiguiente en los insumos a recurrir. La selección de una sola unidad, dada

la similitud de procesos sirve como punto de partida para la evaluación de los

impactos ambientales potenciales y puntos críticos que se pueden generar en

los sistemas de producción de hortalizas en la región.

Las dos unidades evaluadas son productoras de tomate sembrado bajo

condiciones protegidas (invernadero), y es por ello que cuentan con mayor

control en el registro de materias primas en comparación con los sistemas a

campo abierto.


Las unidades productoras están ubicadas en el municipio de La Ceja, en la

vereda Fátima. La finca orgánica cuenta con un pH de suelo 5,57, y está

localizada en coordenadas: 5° 57´24.7” N – 75° 26´ 41.4” W, mientras que la

finca convencional se localiza en coordenadas 5° 58´19.3” N – 75° 26´ 30.9” W

y cuenta con un pH en el suelo de 5,47. Su ubicación geográfica cercana hace

que las condiciones climáticas (temperatura, pluviosidad, velocidad del viento)

sean semejantes, y además la medida de pH en el suelo muestra valores muy

cercanos, este valor de pH indica unos requerimientos o necesidades de

nutrientes en el suelo que son similares para ambos cultivos.

2.2. Análisis de Ciclo de Vida

2.2.1. Definición del objetivo y alcance del ACV

El objetivo de este estudio de ACV fue evaluar el comportamiento ambiental a

nivel de la finca, de dos sistemas de producción de hortalizas (convencional y

orgánico), lo cual permitió evidenciar puntos críticos para posibles acciones de

mejora en su sistema productivo, esta información se hace pública para

entidades gubernamentales, entidades privadas y personas naturales que

hagan parte o que tengan interés en las actividades de producción de

hortalizas.

El enfoque del ACV seleccionado fue de cuna a puerta, teniendo en cuenta la

etapa de producción (montaje de invernadero, preparación del suelo, siembra,

fertilización y control de plagas). Adicional se contempla los procesos de fondo

que son los indirectos a las etapas de producción, estos son asociados con la

extracción y elaboración de los insumos utilizados en la producción, se

excluyen el transporte de los insumos a la finca. El límite de este estudio se

observa en la figura 7.


Figura 7. Límites del sistema dentro del Ciclo de Vida.

Fuente: Elaboración Propia.

Paralelamente se definió la unidad funcional, según Anton Vallejo (2004) en el

caso de sistemas de cultivos, su función principal es la producción, por tanto la

unidad funcional de este estudio es tonelada de tomate producida.

2.2.2 Análisis de inventario

Se elaboró un formato para la recolección de la información de cada una de

las unidades productoras objeto de estudio, con el fin de realizar el inventario

de materia y energía de las prácticas agrícolas de los cultivos de hortalizas.

Ver Anexo 1. Las preguntas realizadas a los agricultores, se relacionaron con

las prácticas e insumos en la producción como: preparación de suelos,

insumos de fertilización, incidencia de plagas e insumos para control de

plagas, consumos de agua y sistemas de riego, uso de maquinaria.

Para la evaluación del impacto de la estructura del invernadero se tuvo

presente realizar las asignaciones respecto a la vida útil de cada elemento

para el montaje de este, las asignaciones se realizaron como se presenta en la

tabla 5.

Tabla 5. Vida útil de los materiales del montaje del invernadero

Materiales Vida Útil

Plástico: Polietileno de baja densidad 3 años

Madera: (Guadua) 10 años

Alambre 15 años

Referente a la etapa de preparación de suelo el agregado de carbonatos a los

suelos, en forma de cal conduce a emisiones de CO2, ya que las cales se


disuelven y liberan bicarbonato (2HCO3-), que se convierte en CO2 y agua

(H2O) (IPPC, 2006). Para determinar las emisiones de este insumo se tuvo

como referencia las directrices del Grupo Intergubernamental de Expertos

sobre el Cambio Climático (IPPC, 2006).

Para la estimación de emisión por el uso de combustible en la bomba

estacionaria utilizada para el riego, se tuvo presente el consumo de agua, el

consumo de combustible y se calculó su emisión por medio de los factores de

emisión de FECOC-UPME, (2016). Este método facilita el cálculo de

emisiones de CO2 generados por el aprovechamiento energético de los

combustibles que actualmente hacen parte importante de la canasta

energética colombiana.

La emisión de nutrientes a causa de los fertilizantes tendrá importancia en las

categorías en que se contabilizan las emisiones de NH3, N2O, NOx al aire NO3

al agua, emisión de P en el suelo y al agua. Para la emisión de Amoniaco

Audsley (1997) recomienda un valor promedio de 2% de los fertilizantes

sintéticos aplicados.

La estimación de emisiones de N2O se realizó por medio de las directrices de

del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático IPPC,

2006. Del total de emisiones de N2O se considera que un 10% será emisiones

de NOx. El cálculo de la fracción de N que se pierde por lixiviación resulta muy

complejo, pues son numerosos los factores que intervienen (época del año,

gestión de riego, tipo de sustrato, etc.), para este trabajo se tomó como base

el estudio realizado en cultivo de tomate cultivado bajo invernaderos en el

departamento de Boyacá, el cual indica que las emisiones potenciales de NO3

a los sistemas acuáticos son 30% del N total después de descontar las

emisiones de N en el aire (Bojacá et al., 2014)

Respecto a las emisiones de la roca fosfórica, éstas poseen una composición

química extremadamente variable y pueden contener elementos tales como

los metales pesados, entre estos el más evaluado es el cadmio (FAO, 2007).

Por tanto, se tomó la información de Bonomelli, C ; Bonilla, C ; Valenzuela,

(2003), en el cual se indica un contenido de Cadmio de 6g por kilogramo de

roca fosfórica.

Para determinar las emisiones de la fermentación anaeróbica de estiércol se

tuvo en cuenta lo reportado por Kumar, Ajay; Li, Jianzheng; Zhang, Liguo; Ban,

Qiaoying; Jin (2013), quienes indican que a partir de la fermentación

anaeróbica de 1 Kg de estiércol, se producen 38 L de CH4 en un periodo de 63

días.


En relación con los pesticidas para estimar las emisiones reales de uso, se

siguió el modelo adaptado a las condiciones de cultivos con invernadero según

lo propuesto por Anton (2004). Este modelo estima la distribución de

plaguicidas una vez aplicada en el invernadero, teniendo en cuenta la cantidad

de producto aplicado, las propiedades físico-químicas de los pesticidas y de

las condiciones climáticas. Los datos de las propiedades de plaguicidas se

tomaron de la base de datos de las propiedades de los pesticidas – PPDB

(University of Hertfordshire, 2007).

2.2.3 Análisis de impacto

Por medio de la base de datos Ecoinvent 3.3 se tomó la información de los

procesos de fondo de cada insumo requerido. Después de haber obtenido en

la etapa del inventario, la masa de las emisiones de los insumos, esta se

clasificó según la categoría afectada y se multiplicó por el factor de

caracterización correspondiente. Estos se tomaron de Anton, (2004) y las base

de datos que soportan los métodos de análisis Usetox, CML y ReCIPe. El

procesamiento de los datos y la realización de los balances de materia y

energía se realizaron en el software Umberto NXT LCA.

El modelo para la evaluación del impacto es el desarrollado por el Center

Enviromental Science (CML-2001). Este modelo contempla la determinación

de impactos de punto medio y cuenta con mayor conceso internacional y

solidez científica (IHOBE, 2009). Las categorías de impacto bajo este modelo,

se relacionan en la tabla 6 y se definen a continuación según información de

De León Cifuentes (2009).

Tabla 6. Categorías de impacto CML 2001

CATEGORÍA DE IMPACTO UNIDAD DE MEDIDA

Agotamiento de Recursos Abióticos Kg Sb eq

Cambio Climático Kg CO2 eq

Agotamiento de Ozono Estratosférico Kg CFC -11 eq

Toxicidad Humana Kg 1,4 DB eq

Ecotoxicidad Acuática Kg 1,4 DB eq

Ecotoxicidad Marina Kg 1,4 DB eq

Ecotoxicidad Terrestre Kg 1,4 DB eq

Potencial de Oxidación Fotoquímica Kg C2H4 eq

Acidificación Kg SO2 eq

Eutrofización Kg PO4 2- eq

Fuente: De León Cifuentes, 2009


a) Agotamiento de Recursos Abióticos: Consumo de recursos del planeta tales

como petróleo, gas natural y Uranio, etc.

b) Cambio Climático: Aumento de la temperatura media del planeta a

consecuencia del efecto invernadero ocasionado por el aumento de la

concentración de gases principalmente el vapor de agua, el CO2 y otros gases

como CH4, NO2, O3 y CFC. Estos gases absorben parte de la radiación

infrarroja que emite la superficie terrestre, de manera que el balance

energético entre la radiación incidente del sol y la emitida por la tierra queda

desequilibrada, con consecuencias sobre el clima como un probable aumento

de la temperatura.

c) Agotamiento de Ozono Estratosférico: Es consecuencia, principalmente de

la presencia de compuestos halogenados en las capas altas de la atmósfera

(estratosfera). Los principales causantes de este efecto son los gases

cluorofluorocarburos (CFC) que poseen átomos de cloro y flúor, además de

una elevada estabilidad en la atmósfera. Esta estabilidad le permite llegar a la

estratosfera, donde los CFC experimentan una fotólisis, liberando átomos de

cloro, que intervienen en procesos catalíticos de destrucción del ozono.

d) Toxicidad: En muchos procesos industriales modernos se utilizan

sustancias peligrosas o tóxicas para las personas y/o para los ecosistemas

acuáticos y terrestres. La toxicidad de una sustancia depende de sus

características fisicoquímicas, pero también de la vía de administración o

exposición, la dosis, la manera como se aplica o administra, etc. Es muy difícil

agrupar todos los posibles efectos tóxicos en un solo impacto. Generalmente

se distinguen entre toxicidad para las personas, toxicidad los ecosistemas

acuáticos (de agua dulce y marinos) y ecosistemas terrestres, ya que las vías

de exposición entre cada uno de los casos son muy diferentes. Esta categoría

de impacto afecta a las áreas de protección la salud humana, entorno natural y

recursos naturales.

Estas categorías son aquellas para los cuales el factor destino y

especialmente el transporte, a través de diferentes medios, tiene más

importancia, puesto que un contaminante no permanece en un mismo

compartimento ambiental (entiéndase aire, suelo, agua superficial, agua

subterránea) en que es emitido, sino que puede desplazarse y alcanzar otros

compartimentos que serán a su vez contaminados. Una determinada sustancia

puede incluso ser más dañina en un medio diferente al de su emisión.

e) Potencial de Oxidación Fotoquímica: Bajo la influencia de la radiación solar,

los óxidos de nitrógeno, (NOx), reaccionan con los compuestos orgánicos


volátiles (VOCs) para producir ozono troposférico. La presencia de monóxido

de carbono puede igualmente contribuir a la formación de ozono.

Estos oxidantes fotoquímicos pueden resultar perjudiciales para la salud

humana, los ecosistemas y la agricultura.

f) Potencial de Acidificación: La acidificación consiste en la deposición de

ácidos resultantes de la liberación de óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y

ácido clorhídrico, etc. en la atmósfera, en el medio edáfico y en el medio

hídrico, dónde puede variar la acidez del medio, lo cual que afectará a la flora

y fauna que habita en él. Además, la acidificación tiene consecuencias graves

sobre el funcionamiento de los ecosistemas, como la pérdida de nutrientes del

suelo o la movilización de sustancias tóxicas. Afecta por lo tanto a las cuatro

grandes áreas de protección: salud humana, entorno natural, entorno

modificado por el ser humano y recursos naturales, las unidades de

acidificación se miden en kilogramos equivalentes de SO2.

g) Potencial de Eutrofización: El enriquecimiento de nutrientes como el

nitrógeno y el fosforo puede causar un cambio indeseable en la composición

de las especies y una producción elevada de biomasa en ecosistemas

acuáticos. Además, las altas concentraciones de nutrientes también pueden

hacer inaceptables las aguas superficiales como fuente de agua potable. En

los ecosistemas acuáticos el aumento de la producción de biomasa puede

conducir a la disminución de oxígeno, debido al consumo adicional de

oxígeno en la descomposición de biomasa (medida como DBO, demanda

biológica de oxígeno) (Guinée et al., 2004).

2.3. Software y base de datos.

UMBERTO NXT LCA trabaja bajo la metodología ISO 14040 y 14041 para

Análisis de Ciclo de Vida y cálculo de huellas ambientales. Posee una interfaz

gráfica que permite modelar los diferentes sistemas a analizar mediante la

generación de diagramas Sankey, los cuales están basados en la ilustración

de los flujos de materiales o energía según el modelo a analizar (IFU

HAMBURG, 2015). Adicionalmente, este software tiene enlazadas las bases

datos mundiales más grandes dentro de las cuales se encuentran Ecoinvent.

Ecoinvent, es la base de datos para análisis ambiental más robusta coherente

y transparente de datos de calidad reconocida, ofrece una base científica,

industrial, evaluación del ciclo de vida internacional (LCA) y la gestión del ciclo

de vida de los datos y servicios (LCM). (IHOBE, 2009).


Capítulo 3. Resultados y discusiones

En este capítulo se presentan los resultados de lo inventariado en las 2 unidades

que se evaluaron una convencional y una orgánica, la información recolectada del

inventario y los datos obtenidos de la evaluación de los sistemas productivos

mediante el software Umberto.

3.1 Diagnóstico de los sistemas productivo

3.1.1 Sistema de Producción Convencional

En las visitas a las diferentes unidades productivas se observó que estas

unidades se caracterizan por los siguientes aspectos: cultivos de tamaños

pequeños (menores a 2000 m2), altos costos de producción, mercado inestable y

variable, carencia de tecnología apropiada, manejo poscosecha deficiente y

debilidad empresarial y gremial.

Para los diferentes tipos de hortalizas que se observaron (tomate, lechuga y

zanahoria), se observó las mismas prácticas agrícolas. En el caso de las fincas

en las que se sembraban distintos tipos en la misma unidad productiva, el manejo

e insumos eran los mismos para cada tipo de especie hortícola; en cuanto al

producto a utilizar para el manejo de plagas se podía encontrar cierta diferencia

dependiendo de la enfermedad que se requiera atacar; cada tipo de hortaliza

tiene un ciclo productivo y un sistema de siembra particular, lo que incidirá en la

cantidad total de insumos a recurrir. Entre las prácticas agrícolas que se realizan

para la producción de hortalizas y las posibles emisiones generadas están:

Preparación de Suelos: la preparación de suelos en su mayoría se hace de

forma manual, limpieza de malezas, se definen los sistemas de siembra, eras,

curvas de nivel, camas, terraza o invernadero, igualmente se realizan las

zanjas de drenaje. El insumo a utilizar en esta etapa es la cal agrícola, cal

dolomita o carbonato de calcio. De este insumo se atribuyen emisiones de

CO2. Sin embargo, esta aplicación se realiza respecto a sus apreciaciones,

dado que ninguno de los 15 agricultores entrevistados realiza análisis de

suelos.

Siembra: Dentro de las unidades productivas se realizan dos tipos de siembra,

de acuerdo a la naturaleza de los cultivos, los cuales son: directa (en surcos) o

Capítulo 3 Resultados y discusiones 39

indirecta (Trasplante), en los dos tipos de siembra los agricultores calculan las

distancias que deben ir cada semilla. Algunos agricultores en el momento de

la siembra realizan una aplicación de abono orgánico como la gallinaza, y

otros con abonos sintéticos. De estos abonos se estima emisiones de N2O.

Riego: El factor hídrico es indispensable para que los cultivos obtengan un

buen desarrollo, en la mayoría de las fincas encuestadas el riego que se

realiza es por aspersión o mediante la utilización de bomba de espalda o

bomba estacionaria. En los sistemas de campo abierto, no son cuantificados

los riegos, los agricultores consideran las necesidades de riego dependiendo

del estado de clima, las aguas lluvias etc., los sistemas bajo invernadero tiene

más control en los volúmenes de aguas que se utilizan. El uso de maquinaría

para el riego, empleando combustibles para su funcionamiento, genera

emisiones de CO2.

Fertilización: Los agricultores hacen uso de fertilizantes químicos (granulados

y/o foliares), algunos casos utilizan además fertilizantes orgánicos (gallinaza

es el más común dentro de los agricultores encuestados). Los productores

encuestados revelan, que necesitan fertilizantes de acción inmediata

(químicos) por los periodos cortos de los cultivos de hortalizas. Los

agricultores indican que las aplicaciones se realizan basados en la experiencia

obtenida en el tiempo de trabajo en el campo, existiendo variabilidades entre

unidades productivas tanto en la cantidad de producto a dosificar como en la

frecuencia de aplicación. Estos fertilizantes generan emisiones de NH3, N2O,

NOx al aire NO3 al agua, emisión de P en el suelo y al agua.

Control de plagas y enfermedades: Esta etapa al igual que en la de

fertilización hay variabilidad en los productos que se utilizan, según la plaga o

enfermedad que los cultivos presenten o tengan riesgo a presentar. La

aplicación, dosificación y frecuencia son en su mayoría por sus apreciaciones,

se apoyan en las instrucciones de las etiquetas de los productos. Se registró

el uso de pesticidas de categoría Tipo I en dos agricultores entrevistados, los

cuales son altamente tóxicos, aun cuando el uso de estos agroquímicos está

controlado o restringido, el resto de los agricultores entrevistados utilizan

pesticidas de categorías de toxicidad bajas (III y IV).


3.1.2 Sistema de Producción Orgánico

Se ubicó una empresa que realiza la asistencia técnica a 15 productores de

producción orgánica de hortalizas, sus productos son comercializados por medio

de plataforma virtual. Para cada una de las hortalizas que se cultivan en estos

sistemas, las prácticas agrícolas son las mismas, el uso de los insumos no tiene

diferencias significativas entre tipo de hortalizas, solo diferenciando el consumo

total que se requiere por cada especie, los cuales variaran según el tiempo de

ciclo productivo.

Preparación de Suelos: Se realizan operaciones manuales de limpieza de

malezas y definición de los sistemas de siembra y las zanjas de drenaje que

en los cultivos. El insumo que se utiliza para esta etapa es cal dolomita

generando emisiones de CO2.

Siembra: Los mismos procedimientos que se realizan en los sistemas

convencionales tipo de siembra directa (en surcos) o indirecta (trasplante). En

el momento de realizar la siembra los agricultores orgánicos aplican la

siguiente mezcla: Cenizas de cascarilla de arroz, roca fosfórica y tierra. La

combustión de la quema de la cascarilla de arroz es aprovechada y

condensada, por lo que no se genera emisión en este proceso, el producto de

esta condensación es aprovechado como un insumo para control de

enfermedades, no se tuvo en cuenta este insumo dado que no se tiene

información técnica del mismo. La roca fosfórica puede contener metales

pesados, entre estos el más evaluado es el Cadmio.

Riego: En los agricultores orgánicos se observó realizan el riego por medio de:

bomba de espalda o manguera, las cantidades de uso de agua no son

cuantificados por la mayoría de los agricultores a campo abierto, igualmente

son variables dependiendo del sistema de cultivo (campo abierto o

invernadero) siendo muy versátil en los sistemas a campo abierto que tienen

variables como el agua lluvia, la permeabilidad del suelo, condiciones

climáticas que hará requerir diferentes volúmenes de agua.

Fertilización: Los fertilizantes utilizados para los productos orgánicos en su

mayoría son elaborados por ellos mismos, bajo el acompañamiento de la

ingeniera agrónoma de la empresa, lo que se busca con estos biopreparados

es devolver al sustrato las propiedades fundamentales de forma natural y no

sintética. Los insumos que se utilizan en esta etapa es la mezcla que se utiliza


para la siembra, y adicional un biopreparado que contiene estiércol, leche,

calcio y agua. La fermentación del estiércol produce emisiones de CH4 y CO2.

Control de plagas y enfermedades: Estos productos para el control de plagas

son igualmente elaborados por los productores, adicional a esto, hacen uso de

barreras o trampas para atrapar plagas. Entre los biopreparados para esta

etapa están: mezcla a base de cenizas, jabón y agua; el otro insumo está

elaborado a base de extractos botánicos (cebolla, pimentón, hinojo), vinagre,

leche y agua.

3.2 Análisis del inventario

La información suministrada por los agricultores acerca de los insumos utilizados

en la producción de hortalizas bajo los sistemas convencional y orgánico, se

puede observar en la tabla 7. Al comparar el uso del suelo de los dos sistemas,

se observa que el orgánico requiere un 46,7% más de área para la producción de

tomate, por tanto, hay mayor consumo en los materiales necesarios para la

construcción del invernadero. Esta situación de mayor área para la producción

orgánica también se presentó en el trabajo de Braschkat, Patyk, Quirin, &

Reinhardt (2003) en la producción de trigo en la cual la producción convencional

requería el 65% de la superficie que se necesita para cultivar trigo orgánicamente.

Así mismo Mattsson & Wallén, (2003) para sistemas de patatas, reportan una

necesidad de mayor área para el sistema orgánico respecto al convencional.

Por otra parte, se puede evidenciar una diferencia de 2280 L de agua, entre los

dos sistemas analizados, el sistema convencional utiliza 33700 L, mientras el

orgánico 31420 L. Comparando con otros estudios, por ejemplo, Torrellas et al.,

(2012) reporta un consumo de agua de 28880 L por tonelada de tomate; Medina,

A., Cooman, A., Parrado, C.A. y Schrevens, (2006) indican un consumo de

28000 L, lo que indica que se pueden realizar acciones de mejora, mediante la

implementación de tecnología apropiada para la disminución del consumo de

agua en los sistemas evaluados. Sin embargo, De Pascale y Maggio (2005),

señalan que en los cultivos de tomate en invernaderos mediterráneos sin

calefacción utilizan 40000L/ton (Medina et al, 2006).

En términos de consumo de gasolina, la finca convencional tiene un gasto de 14,8

Kg/Ton debido al uso de bomba estacionaria para las labores de riego y de

fumigación, mientras que la finca orgánica no hace uso de este tipo de

herramientas. En la preparación del suelo, el sistema convencional, utilizó un

58,3% más de cal con respecto al sistema orgánico. Este procedimiento es


realizado bajo las apreciaciones o experiencias de los agricultores, quienes

expresaron que no realizan análisis de suelo previo a la adición de cal.

Tabla 7. Entradas de materiales y energía por unidad funcional (1 ton de tomate) en los sistemas analizados

Insumos Sistema

Convencional Sistema

Orgánico Unidades

Montaje Invernadero

Madera 18,88 34,6 Kg

Plástico 5,3 8,7 Kg

Alambre 0,4 0,7 Kg

Preparación del Suelo

Carbonato de calcio 60 ---- Kg

Cal Dolomita ---- 25 Kg

Siembra

Gallinaza 8 ---- Kg

Ceniza ---- 10 Kg

Roca Fosfórica ---- 5 Kg

Suelo ---- 62,5 Kg

Fertilización

Fertilizantes Sintéticos

Kg

N 2,72 ---- Kg

P2O5 5,74 ---- Kg

K2O 3,32 ---- Kg

Bioprerados Orgánicos

Ceniza ---- 30 Kg

Roca Fosfórica ---- 15 Kg

Suelo ---- 187,5 Kg

Estiércol ---- 180 Kg

Leche ---- 185,4 Kg

Calcio ---- 0,45 Kg

Control de plagas

Pesticidas de Síntesis Química

Fungicida 0,36 ---- Kg

Biopreparados para control de plagas

Ceniza ---- 9 Kg

Jabón ---- 0,9 Kg

Chile ---- 1 Kg

Cebolla ---- 1 Kg

Pimentón ---- 1 Kg

Leche ---- 1,95 Kg

Vinagre ---- 1,9 Kg

Uso de suelo 53,3 100 m2


Agua 33700 31420 L

Gasolina 14,84 0 Kg

Energía Total 2175,71 962,26 MJ

3.2.2 Consumo de Energía

En la tabla 7, se presentan los consumos de energía total que requiere los

sistemas de producción, observando un consumo del 55,77% superior en el

sistema convencional. Debido a los procesos de manufactura que se requieren

para la fabricación de materiales de construcción para el invernadero,

fertilizantes, plaguicidas y enmiendas, además del consumo de gasolina que se

utiliza en diferentes actividades.

En el estudio de tomates bajo invernadero en la sabana de Bogotá realizado por

Medina y col, (2006), se muestra que el consumo de energía fue de 1108,7 MJ/

tonelada; inferior al encontrado en esta investigación para cultivos convencionales

sin embargo cercano al sistema orgánico. Si bien el alcance de los estudios fue

similar (de la cuna a la puerta, excluido el transporte de insumos y la gestión de

residuos). Esto se debe al uso de combustibles fósiles, para el riego en el

sistema convencional, además del mayor uso de insumos, lo cual se traduce en

más energía para su producción.

3.3 Análisis de evaluación del impacto ambiental

En la tabla 8, se muestran los resultados de la caracterización y las cargas

ambientales determinadas para cada una de las categorías de impacto. La

categoría de cambio climático (GWP 100a), presentó los mayores valores de

impacto para ambos sistemas productivos. En el sistema convencional presentó

una carga ambiental de 122,324 kg CO2-eq por tonelada de tomate; en tanto

que, para el sistema orgánico la carga fue 79,699 kg CO2-eq. En segundo lugar

se observó los impactos a la categoría de impacto toxicidad humana (HTP). Para

esta categoría el sistema orgánico genera una carga de 76,18 kg 1,4 DCB -eq,

mientras que en el sistema convencional fue 59,90 kg 1,4 DCB -eq. La tercera

categoría corresponde a la ecotoxicidad en ecosistemas marinos (MAETP),

siendo el impacto más relevante en el convencional con un valor de 30,76 kg 1,4

DCB -eq y en el orgánico de 11,28kg 1,4 DB -eq. Por su parte, las categorías

restantes no presentaron valores considerables en el ciclo productivo total, por lo

cual no se observan las cargas ambientales en las diferentes etapas de los

sistemas.


Tabla 8. Cargas ambientales de los sistemas de producción por unidad funcional

Categoría de impacto

Sistema Orgánico

Sistema Convencional

Unidad de medida

Acidificación AP 0,271 0,760 kg SO2-Eq

Cambio Climático GWP 100ª

79,699 122,324 kg CO2-Eq

Eutrofización EP 0,169 0,402 kg PO4-Eq

Ecotoxicidad a ecosistemas acuáticos

FEATP 5,866 4,809 kg 1,4-DCB-Eq

Toxicidad Humana HTP 76,180 59,901 kg 1,4-DCB-Eq

Ecotoxicidad ecosistemas marinos

MAETP 11,283 30,767 kg 1,4-DCB-Eq

Formación de oxidantes fotoquímicos

POCP 0,015 0,040 kg C2H4-Eq

Agotamiento de recursos abióticos

ADP 0,325 0,900 kg Sb –Eq

Agotamiento de ozono estratosférico

ODP 2,19E-06 1,66E-05 kg CFC-11-Eq

Ecotoxicidad a ecosistemas terrestres

TAETP 0,884 0,271 kg 1,4-DCB-Eq

Las cargas ambientales de las categorías de impacto para cada uno de los

sistemas evaluados, convencional y orgánico, se evidencian en la figura 8.

Figura 8. Cargas ambientales por unidad funcional de los sistemas de producción.

Respecto a la contribución relativa de las cargas ambientales de las diferentes

etapas del sistema convencional. Se observa en la figura 9 que la etapa de más

aporte es la fertilización, con una contribución máxima en la categoría


ecotoxicidad a ecosistemas terrestres (TAETP) con un 91,71%. Seguido de los

cargas a ecotoxicidad a ecosistemas acuáticos (FAETP) (74,61%), eutrofización

(EP) (58,98%), y acidificación (AP) con el 56,53 %. Por su parte, la preparación

del suelo aporta principalmente, a la categoría de calentamiento global con el

42,39%. La etapa de riego es la mayor aportante a las categorías agotamiento de

ozono estratosférico (ODP) y agotamiento de recursos abióticos (ADP), con el

57,42 % y 44,99%, respectivamente. La etapa de montaje de infraestructura del

invernadero, es la mayor contribuyente a la categoría toxicidad humana (35.76%).

Finalmente, la etapa de siembra y control de plagas, presentaron las menores

cargas ambientales en las categorías de impacto analizadas.

Figura 9. Contribución de las etapas del sistema convencional a las categorías de

impacto.

Para el sistema orgánico, las etapas con mayor contribución al impacto son

construcción del invernadero, control de plagas y fertilización (figura 10). La etapa

de construcción de invernadero tiene la mayor carga ambiental en cinco de las

categorías analizadas, ecotoxicidad a ecosistemas marinos (63,16%),

agotamiento de ozono estratosférico (58,41%), toxicidad humana (52,51%),

acidificación (51,53%) y formación de oxidantes fotoquímicos (40,44%). Por su

parte, el control de plagas para el sistema orgánico es responsable en un 95,61%,

a los aportes en ecotoxicidad terrestre, además del 42,84% en ecotoxicidad a

ecosistemas marinos, 34,22% en eutrofización y 28,34% en agotamiento de

ozono estratosférico. La fertilización contribuye como mayor carga en cambio

climático (61,24%). En tanto que las etapas de siembra y preparación de suelo

tienen bajos aportes en las categorías analizadas.


Figura 10. Contribución de las etapas del sistema orgánico a las categorías de

impacto.

3.3.1 Análisis del Impacto

La categoría con mayores cargas ambientales en el ciclo de vida de la producción

de tomate, bajo el alcance evaluado, fue la de cambio climático para los dos

sistemas (figura 8). Los aportes específicos de las diferentes etapas en esta

categoría, son analizados a continuación. Acorde con la figura 11, en el sistema

convencional las etapas de fertilización y preparación del suelo tienen los

mayores aportes a esta categoría. Aspecto que está relacionado principalmente,

con el procesamiento y uso de insumos como el carbonato de calcio (cal) y los

fertilizantes (tabla 7). En este sistema se presenta un alto consumo de cal y

según el IPPC (2006), las entradas de carbonatos a los suelos en forma de cal,

conduce a emisiones de CO2, ya que la cal se disuelve y libera bicarbonato

(2HCO3-), para luego ser convertido en CO2 y agua (H2O). Por lo cual se pueden

proponer acciones de mejora en la aplicación de este insumo, ya que el uso de

estos productos se realiza bajo la experiencia del agricultor, sin consultar un

análisis de suelo que determine los verdaderos requerimientos de los insumos.

Otros estudios, también llaman la atención de los efectos de la elaboración y

aplicación de fertilizantes sintéticos y consideran que estas actividades pueden

generar la máxima carga en la categoría de calentamiento global, como se

presenta en la investigación de Bojacá et al., (2014) para tomates en Colombia,

Ricardo (2013), para crisantemos en Colombia cuando se evalúa solo el sistema

de cultivo y Foteinis & Chatzisymeon (2016) para lechuga convencional en

Grecia.


En cuanto al sistema orgánico, la etapa con mayores aportes al calentamiento

global es la fertilización. Acorde con el inventario (tabla 7), para esta etapa están

asociados los procesos de extracción de roca fosfórica y las cargas asociadas a

la producción y uso de leche y la fermentación de estiércol en la preparación de

insumos para aporte de nutrientes. En general, las actividades ganaderas se

consideran responsables importantes en las emisiones de gases de efecto

invernadero (Bett et al., 2017).

Figura 11. Cargas ambientales en la categoría de calentamiento global en

sistema orgánico y sistema convencional

En cuanto a la categoría toxicidad humana (segunda en carga ambiental), la

etapa de mayor contribución en los dos sistemas fue el montaje del invernadero

(figura 12). Lo anterior está asociado con la extracción de recursos no renovables,

el uso de combustibles fósiles y los procesos de conversión del etileno en

polietileno de baja densidad, en los cuales se hace uso de insumos como el

etano, butano y propano (Czaplicka-Kolarz, K ; Burchart-Korol, D; Krawczyk,

2010). En el sistema orgánico, el impacto es mayor en comparación con el

convencional, ya que, el menor rendimiento por unidad de área en estos sistemas

orgánicos hace necesario, el uso de mayor área para alcanzar la tonelada de

tomate y por tanto, entradas superiores en polietileno de baja densidad y otros

insumos.


Figura 12. Cargas ambientales en la categoría de toxicidad humana en sistema orgánico y sistema convencional

La figura 13, muestra los aportes de las diferentes etapas de los sistemas a la

categoría ecotoxicidad a ecosistemas marinos (tercera en impacto). Los aportes

están relacionados con la extracción de rocas y materias primas para los

procesos de elaboración de cal y fertilizantes en el sistema convencional. En

tanto que, en el sistema orgánico, las cargas se encuentran asociadas a los

procesos de extracción y elaboración de materiales para la fabricación de

polietileno de baja densidad Czaplicka-Kolarz, K  et al, (2010), explican en su

estudio de ACV del polietileno de baja densidad, que en la fabricación se generan

emisiones de metanol, propanol y butanol al agua. Los efectos de los procesos

productivos, sobre los ecosistemas marinos, están relacionados la teoría sobre la

migración de los contaminantes. Esto quiere decir que una sustancia que sale del

sistema productivo no permanece en el compartimento ambiental en que es

emitido (aire, suelo, agua superficial, agua subterránea), sino que puede

desplazarse y alcanzar otros lugares que serán a su vez contaminados. De

hecho, una determinada sustancia puede incluso ser más perjudicial en un medio

diferente al de su emisión (De León Cifuentes, 2009).


Figura 13. Cargas ambientales en la categoría de ecotoxicidad ecosistemas

marinos en sistema orgánico y sistema convencional

Con respecto a las cargas ambientales relativas de cada etapa, la fertilización en

el sistema convencional tiene mayor aporte en las categorías de acidificación y

eutrofización. De manera similar lo reportan Foteinis & Chatzisymeon (2016), en

su estudio de lechuga en Grecia y Khoshnevisan, Rafiee, Omid, Mousazadeh, &

Clark (2014), en cultivos de tomates en Irán. Esto se debe a la lixiviación de

nitratos y fosfatos que aumenta el riesgo de causar acidificación y eutrofización

en suelos y aguas. Mientras que, para la etapa de riego el consumo de gasolina

es el mayor aportante a la categoría agotamiento de recursos abióticos.

En el sistema orgánico, después de la etapa del montaje del invernadero, el

control de plagas aporta impacto ambiental en las categorías de la ecotoxicidad a

ecosistemas terrestres, ecosistemas marinos y eutrofización. Lo anterior está

relacionado, específicamente con los procesos de elaboración de vinagre y la

producción de leche, insumos necesarios en esta etapa. En este sentido,

Uzcátegui Ponce (2012), concluye que la producción de leche genera efectos

negativos en el ambiente aportando en categorías de eutrofización, ecotoxicidad

a ecosistemas terrestres, acuáticos y marinos.

3.4 Análisis de sensibilidad

Una vez identificadas las categorías de impacto con mayor carga ambiental y los

puntos críticos del sistema productivo, se realizó un análisis de sensibilidad para

determinar posibles escenarios de disminución de dichas cargas ambientales en

el ciclo de vida de la producción de tomates. Se logró identificar que entre los

responsables de impacto más importantes en diferentes categorías, se


encuentran el uso de la cal, y el aporte de fertilizantes en el sistema convencional.

Para el sistema orgánico la mayor carga ambiental se origina por la producción de

los materiales para el montaje de la infraestructura de invernadero y los

fertilizantes. Con base en lo anterior, se simularon escenarios en los cuales los

agricultores disminuyan un 50% del uso de cal en el sistema convencional,

tomando como referencia que este es el insumo de mayor consumo en la

preparación del suelo. Mientras que en el sistema orgánico la reducción del 50%

de los insumos utilizados se hacen en la etapa de fertilización.

En la figura 14, se presentan los resultados de la simulación del sistema

convencional en contraste con los datos de inventario, lo cual representa una

disminución del 21,20% en emisiones de CO2 Eq. La reducción corresponde a la

diferencia de 122,32 Kg CO2 Eq en el modelo evaluado a 96,39 Kg CO2 Eq en el

modelo simulado. Para la categoría de toxicidad humana se encontró una

disminución de 5,66% con respecto al modelo real y en la categoría ecotoxicidad

a ecosistemas marinos pasaría de aportar una carga ambiental de 30,76 kg 1,4-

DCB-Eq a 25,88 kg 1,4-DCB-Eq, lo cual significa una disminución del 15,87% y

en la categoría de formación de oxidantes fotoquímicos la reducción sería de

13,04 %.

Figura 14. Comparativo de sistema convencional evaluado y sistema

convencional con 50% de disminución en el uso de la cal.

En la figura 15 se observa el comportamiento que se tendría en el sistema

orgánico con la reducción del 50% en el uso de los insumos para fertilización. En

primer lugar una disminución del 32,53% a la carga sobre cambio climático,

20,45% sobre ecotoxicidad de ecosistemas acuáticos y 15,82% en la carga

ambiental a toxicidad humana.


Este análisis de sensibilidad sugiere que el uso eficiente de insumos en

diferentes prácticas agrícolas, contribuye a una reducción en las cargas

ambientales del sistema productivo.

Figura 15. Comparativo de sistema orgánico evaluado y sistema orgánico con 50

% de disminución en el uso de insumos para fertilización.


Capítulo 4. Conclusiones y recomendaciones.

El consumo de energía fue superior en el sistema convencional en un 55,77%,

debido a los procesos de manufactura de los insumos utilizados y al uso de

combustibles fósiles para el riego, es por ello que la implementación de

maquinaria que utilice energías más limpias como la eléctrica, permitirá una

disminución considerable en este factor. Respecto al consumo de agua, se

presentó un consumo mayor de 2280 L en el sistema convencional; para ambos

sistemas la utilización de medidores de consumo de agua, permitiría llevar en

mejores condiciones las etapa de cultivo, proporcionando una aplicación segura,

que dependa de los requerimientos del cultivo.

Respecto al análisis de las prácticas agrícolas de los dos sistemas de producción,

se encontraron que las categorías de mayor carga ambiental fueron cambio

climático, toxicidad humana y ecotoxicidad a ecosistemas marinos. El sistema de

producción convencional generó mayor afectación de impacto en siete de las diez

categorías evaluadas, la de mayor carga ambiental fue cambio climático debido a

la etapa de preparación del suelo y fertilización, sin embargo, se pudo observar

un alto consumo de carbonato de calcio, insumo para la preparación del suelo, de

un 58,3% respecto al consumo que se presenta para el sistema orgánico; esta

carga a esta categoría se da por las emisiones generadas en su aplicación en el

campo y a los procesos de extracción y fabricación de estos insumos, a esto se

agrega, la no realización de análisis del suelo por parte del agricultor, para

estimar los requerimientos necesarios tanto para la preparación del suelo como

para la fertilización. Esta situación tendría una amplia diminución del impacto si se

realiza la utilización de los insumos según las necesidades reales de cada cultivo.

Al establecer un análisis de sensibilidad en el que se dé una disminución del 50%

en el empleo de cal, se obtendría una reducción del 21,20% en la categoría de

cambio climático.

El sistema orgánico afecta en mayor proporción, respecto al sistema

convencional, las categorías de toxicidad: toxicidad humana, ecotoxicidad a los

ecosistemas acuáticos y ecotoxicidad a ecosistemas terrestres. La etapa del

montaje del invernadero es la principal responsable de la afectación a la toxicidad

humana, dado los procesos de elaboración y transformación de materias primas

en el polietileno de baja densidad, elemento indispensable en el montaje del

invernadero. En esta etapa es mayor el impacto en el sistema orgánico en

comparación que el sistema convencional, dado que el área de este sistema es

un 46,7 % mayor respecto al convencional para la unidad funcional establecida.

Capítulo 4. Conclusiones y recomendaciones.


La categoría de cambio climático fue la segunda categoría de mayor carga para el

sistema orgánico, debido a los procesos para elaboración y aplicación de

fertilizantes, al evaluar una disminución del 50% de dosificación de cada uno de

los insumos utilizados en esta etapa se observa una disminución de 32,53 % en

la carga ambiental de esta categoría

Para las categorías de ecotoxicidad a los ecosistemas acuáticos y terrestres, es

mayor su afectación en el sistema orgánico respecto al convencional, este efecto

se da por la etapa de control de plagas, principalmente por las cargas asociadas

al ciclo de vida de los procesos para la obtención de la leche, insumo utilizado

para esta etapa.

Por otra parte, mediante la revisión bibliográfica se concluyó que la aplicación de

la metodología de ACV en el sector agrícola en Colombia es escasa. Sería de

interés para la economía del país, promover el uso de estas técnicas para la

evaluación de los impactos ambientales potenciales, para satisfacer la creciente

demanda de respuestas a las preguntas sobre la sostenibilidad de la producción

agrícola en función de las exportaciones de alimentos, con la ayuda de los

convenios institucionales entre universidades, industrias y el sector productivo;

para promover la ciencia y la innovación hacia una producción agrícola

sostenible. Ante esto se necesitan esfuerzos tanto de adaptar las metodologías

de ACV a las particularidades y especificidades del país. Por esto, como reto para

futuras investigaciones se ve de gran interés ampliar los límites del estudio y

aumentar las unidades productivas a evaluar, con el propósito de determinar

puntos críticos dentro del sistema productivo.


Anexos I. Modelo de entrevista

Anexos 55

Anexos 57

Anexos 59

Anexos 61

Anexos II. Sistema Orgánico

Anexos 63

Anexos III. Sistema Convencional

Anexos 65

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