La Energía en la producción de Alimentos

09 de diciembre de 2021

¿Qué incidencia tiene la energía en los Sistemas alimentarios? ¿Qué papel tiene la cuantificación energética en los elementos de la producción? El avance de la eficiencia de la energía junto con la mitigación y adaptación al cambio climático son imprescindibles para la mejora de los Sistemas Alimentarios. FAO 2018.

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Los alimentos se producen principalmente mediante el proceso de la fotosíntesis que gracias a la energía solar convierte el agua y los nutrientes absorbidos desde el suelo por las raíces en el crecimiento y fructificación de los cultivos. Las plantas pueden, en su caso, alimentar a los animales para su conversión en carne, leche, huevos y otros alimentos. Tan solo un 2% de la energía absorbida por las plantas se transforma en alimentos y únicamente un 11 % de la energía de los alimentos consumida por el ganado se convierte en productos comestibles.


El carácter básico de la agricultura es que desarrolla una actividad biológica al aire libre con una estrecha dependencia del medio natural concretamente del clima, agua, suelo y tipología de la vegetación. Por tratarse de una transformación biológica, requiere un ciclo productivo largo con un proceso en el que se realizan actividades diversas a lo largo del tiempo y que desemboca en una oferta económica estacional de los alimentos. Su dependencia directa del suelo, unida a una baja producción por unidad de superficie, entrañas prácticas culturales con grandes desplazamientos y observación especializada de los seres humanos que trabajan en el campo. Se puede afirmar que la agricultura constituye un sistema productivo muy extenso y con una vinculación permanente al transporte de mercancías, equipos y personas. Aspectos estos últimos que también definen a las cadenas de suministro de los alimentos desde el campo y el mar de los agricultores, ganaderos y pescadores hasta el plato de los consumidores. En síntesis, cabe afirmar que los sistemas alimentarios entrañan actividades humanas consumidoras de grandes cantidades de energía y a mayor abundamiento una clara dependencia de la energía fósil.

Los Sistemas Alimentarios consumen en la actualidad el 30 % de la energía disponible en el mundo, haciendo constar que en la primera etapa de producción de cultivos, ganadería y pesca se consume un 6,6 % de la energía mundial disponible.
Para hacer un análisis de los consumos energéticos derivados, por una parte, de los insumos de la producción como fertilizantes, productos fitosanitarios, herbicidas, electricidad para riego, etc. y por otra, del conjunto de actividades en las etapas de los Sistemas Alimentarios puede ser interesante hacer unas consideraciones sobre las diferentes unidades energéticas existentes en aras de facilitar una mayor comprensión de los lectores. Obviamente, acompañadas de las equivalencias correspondientes. Mientras que en los trabajos técnicos y científicos de una cierta entidad se utilizan los MegaJulios (MJ), es decir un millón de Julios, en el campo del consumo de alimentos se utilizan las kilocalorías. La ratio de conversión es que 1 MJ equivale de 238,9 kilocalorías. Adicionalmente, teniendo en cuenta que la dieta media de una persona asciende 2600 kilocalorías, cabe afirmar que lo que comemos al día supone 10,9 MJ.

Algunos ejemplos de cuantificación energética en componentes y actividades de la producción de alimentos

En Europa una explotación agraria de tecnología avanzada que cultiva un cereal de invierno consume una energía por hectárea es del orden de 3400 MegaJulios(MJ) de los que corresponderían 800 MJ al laboreo de tierras y 650 MJ a la cosecha. Cifras que equivalen a la energía de 312, 73 y 60 dietas medias de alimentación per cápita, respectivamente. El consumo de energía en otras operaciones como la preparación del terreno, la siembra, la inyección y dispersión de los abonos, y la siembra de forraje para los cultivos se aproxima a los 400-500 MJ, mientras que la huella energética del rociado de productos fitosanitarios y herbicidas, el transporte interno de la explotación y las operaciones de empacado de paja no son muy significativos. En términos de uso final de la energía en la explotación, los principales consumidores serían los motores, (sobre todo los dedicados al bombeo y distribución de agua para el riego), la maquinaria y el transporte dentro de la explotación.
Por otra parte, la producción de los diferentes insumos (inputs) de la explotación requieren un consumo importante de energía. Así por ejemplo, el consumo de energía para producir un Kilo de nitrógeno (N2), fosfato (P2O5) y fertilizante potásico (K2O) es de 34 MJ, 8MJ y 6 MJ respectivamente. Llama la atención el importante consumo energético de los abonos nitrogenados, 4 veces más que los fosfóricos y 6 veces mayor que los potásicos. Se puede afirmar que el consumo energético para fabricar los abonos sintéticos y los productos químicos de productos fitosanitarios y herbicidas requieren entre un 30 y un 50% del consumo energético total de la explotación agraria.
En los aspectos relacionados con el consumo energético de los productos ganaderos se hacen las siguientes consideraciones referidos a toda la cadena de alimentos que va desde la cuna al plato (cradle to fork) del consumidor. Mientras que la carne de vacuno requiere el mayor consumo energético de 75 MJ/ por kilo, cifra que equivale a 17.294 kilocalorias o también a 6,9 dietas per cápita, el consumo para la producción de un kg de carne de pollo es de algo menos de la mitad 35 MJ o también 3,2 dietas per cápita. Las producciones de carne de ovino y porcino demandan consumos energéticos de 43 MJ y y 40 MJ por kilo equivalentes de 10.270 y 9554 kilocalorías por Kilo respectivamente.
Por todo ello la transición hacia una agricultura sostenible requiere una mejor utilización de la materia orgánica del suelo, una producción agroecológica y el desarrollo de una agricultura climáticamente inteligente como la promovida por la FAO en su programa Energy Smart Food (ESF) y finalmente en el uso más eficiente de la Energia.

La coproducción de Alimentos y Energía

Aproximadamente 1600 millones de hectáreas, el 11 por ciento de la superficie de la tierra en el mundo, se usa para la producción de cultivos. Y existe una competencia creciente entre la bioenergía y la agricultura. De cara a un crecimiento importante de la demanda de energía y a las condiciones de deterioro climático existente, la bioenergía mantiene una expectativa de suministro de energía para la mitigación de gases de efecto invernadero. Pero el cambio del uso del suelo provocado por el desarrollo de la bioenergía amenaza a la biodiversidad y a la seguridad alimentaria. En los últimos cinco años la superficie agrícola útil dedicada a la bioenergía ha pasado de 4 a 35 millones de hectáreas, lo que supone un 6% del área total dedicada al trigo el maíz, la caña de azúcar y las semillas oleaginosas
En torno a un 20-30 % del coste de producción de los alimentos es imputable a los costes energéticos. Por ello, el precio de los alimentos es altamente dependiente de los precios del petróleo crudo y del gas natural.
Una referencia a un pasado reciente permite hacer las siguientes consideraciones. Debido a distintas causas, los precios del petróleo se multiplicaron por más de cinco veces entre 2003 y 2008 cuando alcanzaron un máximo de 146 US$ el barril. Tal inestabilidad se reflejó también en la volatilidad global de los precios de los productos agrícolas, acentuando de esta manera los elevados riesgos e incertidumbres a los que están expuestos los agricultores.
Muchos países industrializados han otorgado importantes subvenciones para la producción de etanol y biodiesel de primera generación, fabricados a partir de alimentos como maíz, soja y aceite de palma. En el 2007, se desviaron aproximadamente 100 millones de toneladas de cereales para la producción de biocombustible con lo que se contribuyó a que se produjera una escasez de grano para uso alimentario, especialmente de maíz, lo que desencadenó una elevación de los precios internacionales de los cereales. En consecuencia, el gran desafío para la agricultura sigue siendo disminuir su alta dependencia de los combustibles fósiles y de esta manera amortiguar su sensibilidad a los precios del petróleo reduciendo al mismo tiempo la emisión de GEI.


Por consiguiente, es importante cultivar biomasa adaptada a tierras no cultivables por la agricultura y a las condiciones de clima y suelo para reducir la competencia con la seguridad alimentaria y el cambio climático. Por ejemplo, la biomasa del Salix (sauce) puede contribuir a la generación de bioenergía y electricidad ya que se cultiva en terrenos arenosos de escasa calidad sin necesidad de fertilizantes y fitosanitarios y adaptadas a unas condiciones de clima húmedo que le permite sostener su producción.

Tecnología Agrovoltaica

Adicionalmente, la necesidad básica de superficie y uso del suelo para las energías renovables como la eólica y la fotovoltaica es coincidente con la que demanda la agricultura y la ganaderia. En ambos aspectos es imprescindible el suelo para su desarrollo. Durante las últimas décadas hemos observado con frecuencia que en suelo agrícola de secano se han establecido polígonos de energía fotovoltaica con el cambio de uso y renuncia a la producción agraria. Sin embargo, en la actualidad cobra cada vez más importancia la combinación de ambas tecnologías en el mismo suelo en un proyecto de usos múltiples que ya se conoce como “Agrofotovoltaica” o también para simplificar “Agrovoltaica”. Este proceso ofrece la posibilidad de una cogeneración de energía y alimentos sin perjudicar la producción de los cultivos. Esta tecnología, además de mejorar la productividad del suelo como soporte físico, permite que la humedad desprendida por las plantas enfríe los paneles incrementados su rendimiento energético. Además, los paneles protegen a las plantas de fenómenos meteorológicos extremos y pueden moderar la insolación de las plantas, circunstancia que por ejemplo puede mejorar la calidad de los vinos. Esta tecnología se está investigando y comenzando a aplicarse en centros de investigación y empresas especializadas en USA, India, China, Corea del Sur, Holanda, Francia, Italia etc. 


En conclusión, cabe afirmar que es imprescindible un avance de la eficiencia de la energía junto con la mitigación y adaptación al cambio climático para la mejora de los Sistemas Alimentarios.

 

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