Energía y agricultura

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Queridos lectores,

Poco después de publicar el anterior post, Gabriel Anz me hizo llegar este otro, el cual se puede considerar su continuación. ¿Cuánta energía consume nuestro sistema agrícola? Quédense con nosotros y descúbranlo.

Salu2,
AMT

 

Factor energético en la Agricultura y la Ganadería

Aquí les acerco lo que considero otro necesario aporte “documental” (Fuente: www.eurosur.org.), que a mi juicio es necesario para entender la intrincada relación entre la energía y la producción de alimentos y el uso del agua.

Ante la inminente crisis energética, podríamos acostumbrarnos y adaptarnos a formas de vida sin automóviles, sin aviones, sin camiones, sin electricidad, etc., como desde siempre lo ha sido; pero nadie se acostumbra ni aprende jamás a vivir sin agua ni comida. Entonces mi gran preocupación, es encontrar formas de intentar garantizar la provisión de alimentos para la mayor cantidad de personas posibles.

Gabriel Anz – Técnico Agrónomo

ENERGÍA Y AGRICULTURA

La evaluación de la productividad de un sistema agrícola debe tomar en cuenta no sólo las salidas energéticas en términos de productos, pérdidas por factores climáticos u otros derivados del estrés a que es sometida la planta y que le obliga a canalizar energía para resistirlo, sino que también a los insumos o entradas energéticas complementarias a la del flujo de radiación solar, es decir, los subsidios energéticos que recibe un determinado cultivo ya sea para mejorar su productividad biológica y económica, así como los requeridos para mantener su estructura biológica y su funcionamiento.

El funcionamiento de los agro-ecosistemas actuales se basa en dos flujos energéticos: el natural que corresponde a la energía solar y un flujo «auxiliar», controlado directamente por el agricultor que recurre al uso de combustibles fundamentalmente fósiles, ya sea directamente o en forma indirecta, a través de los insumos industriales que emplea en el proceso productivo. El primer flujo es el propio o natural de funcionamiento del ecosistema, es una energía abundante, gratuita y limpia; el segundo flujo corresponde a energía «almacenada», sus existencias son finitas, es relativamente cara y, por lo general, no es limpia en el sentido que su uso da origen a fenómenos de contaminación.

La producción del agro-ecosistema consiste a su vez en energía incorporada en la producción económica o comercial, vegetal y animal destinada al mercado y valorada en términos monetarios, más una parte que se pierde en el ambiente en forma de compuestos gaseosos (por ejemplo, los originados en la volatilización y los procesos de desnitrificación), otra parte que se incorpora a las aguas fluviales, subterráneas y lacustres a través de compuestos solubles en agua (por ejemplo, nitratos), o transportados como materia en suspensión en el sistema hidrológico (metales pesados, compuestos orgánicos) o, por último, incorporados en organismos o materia orgánica que abandona el agro-ecosistema.

La capacidad de los cultivos para utilizar energía solar se puede medir valorizando en términos de energía incorporada, la biomasa acumulada en los campos, multiplicando su peso seco por su contenido energético que para los vegetales es de alrededor 20KJ/g de materia seca y relacionándola como porcentaje del insumo de energía solar por el cultivo correspondiente en el periodo de su época de crecimiento. El valor obtenido corresponde a la eficiencia fotosintética del cultivo, es decir a su capacidad de conversión de energía solar en biomasa vegetal que aún para los casos más eficientes raramente supera 1%.

El flujo de energía auxiliar se introduce en el agro-ecosistema a través de los trabajos mecánicos, la fertilización, el uso de plaguicidas, etcétera. Se ha demostrado que este flujo auxiliar influye sobre la eficiencia con la cual los cultivos utilizan la luz solar interceptada. Los trabajos mecánicos, el riego y la adición de fertilizantes mejoran el estado del suelo por una mayor disponibilidad de elementos nutritivos asimilables y, por lo tanto, mejora la capacidad de asimilación, organización y acumulación de biomasa vegetal. Por eso, se suele señalar que los sistemas agrícolas llegan a ser más eficientes que los naturales no intervenidos en la utilización de la radiación solar interceptada.

Uno de los aspectos más importantes del proceso de artificialización del ecosistema natural es que la actividad productiva agrícola recurre cada vez más al flujo de energía auxiliar, y se hace, por consiguiente, cada vez más intensiva en el uso de la energía. Leach y Pimentel han destacado que el uso de energía en el sector agrícola, sobre todo en los países industrializados, ha crecido más rápidamente que en cualquier otro sector.

Pimentel  señala que 25% de la energía fósil mundial se emplea para producir alimentos y subraya que, mientras la población mundial se duplicó en treinta años, el consumo de energía se duplicó en apenas una década, la de los sesenta.

La agricultura norteamericana absorbe 6% de toda la energía consumida en Estados Unidos. Si a ello se agrega que las fases de procesamiento de alimentos consumen una cifra similar y que otro 5% se consume en sus etapas de distribución y preparación, se llega a la conclusión de que el sistema alimentario de Estados Unidos usa 16% de toda la energía empleada en el país. Curiosamente, tal porcentaje es muy similar al porcentaje del ingreso que se gasta en alimentos que es 16%. Son muy parecidas las cifras de los países europeos: Leach ha calculado el mismo porcentaje de consumo energético en el sistema alimentario inglés, y Olsson señala que en Suecia fluctúa entre 10% y 20%. Pimentel opina que los factores fundamentales de producción en la agricultura moderna son energía, trabajo y tierra y que, dentro de ciertos límites, son sustituibles entre sí. Por ejemplo, la energía fósil puede reducir las necesidades de mano de obra; la utilización intensiva de energía en forma de fertilizantes, sistemas de riego y mecanización exige menos tierras.

Los trabajos de Pimentel sobre los consumos energéticos para los cultivos de maíz muestran que en términos de 1.000 kilocalorías por hectárea, en 1920 se usaban 1.302 para producir, siempre en términos de kilocalorías por hectárea, 7.520 de maíz, con lo cual la relación entre producto e insumos en términos de energía consumida y producida era de 5.8. En 1950, las necesidades energéticas habían aumentado a 3.107 y la producción había aumentado a 9.532, reflejando por consiguiente una caída de la relación producción-insumos energéticos a 3.1. En 1970, la relación se había reducido nuevamente a 2.7, resultante de una producción, en términos de energía producida y consumida por hectárea de 20.230 y 7.544 respectivamente.

Los datos para 1975 son de una producción 20.230 MKcal/ha producidos frente a un consumo de 8.315 siendo por lo tanto la relación de 2.5. Esta relación se mantiene constante hasta 1983 con una producción de 26.000 y un insumo energético de 10.537 MKcal/ha. Sin duda las crisis petroleras de la década de los setenta, y los consiguientes aumentos de precios de la energía han influido. La subvaluación del petróleo previa a los setenta estimuló procesos energéticamente intensivos, al aumentar el precio del petróleo se incentivó la búsqueda de una mayor eficiencia energética.

Los principales consumidores de energía en la agricultura moderna son la mecanización, los fertilizantes y en menor medida los pesticidas y el riego. En el periodo 1972-1973 la mecanización, tanto en su fase de manufactura como en la operación de la misma, fue el mayor consumidor de energía de la agricultura con 51% del total mundial de energía utilizada en la agricultura, con valores que oscilan entre un mínimo de 8% en el extremo Oriente y 73% en Oceanía. Los fertilizantes son el segundo responsable por el consumo de energía por la agricultura mundial que representó, en el periodo señalado, alrededor de 45%, nuevamente con fuertes variaciones entre un máximo de 84% en el Oriente y un mínimo de 26% en Oceanía. Sin embargo, para los países en desarrollo el consumo de fertilizante es el principal usuario de energía.

Tanto estos últimos como los fertilizantes nitrogenados se obtienen a partir de petróleo y gas natural, respectivamente, cuyo consumo se ha expandido con gran rapidez. La FAO, señalaba que entre 1950 y 1970 el consumo de fertilizantes minerales se había cuadruplicado, pasando de 22 millones de toneladas de nutrientes a 112 millones en el periodo 1979-1980, si bien notando su gran desigual distribución, aspecto examinado en páginas anteriores. En ese periodo los países en desarrollo pasaron de representar 10% del consumo mundial de fertilizantes a 20%, siendo las mayores alzas las registradas en Asia, mientras que en África el consumo se mantenía a niveles insuficientes aun para restituir los nutrientes extraídos por lo cultivos.

Otra dimensión de la desigualdad como se utilizan los fertilizantes lo revela el hecho que más de 50% de los fertilizantes aplicados en la agricultura de los países en desarrollo lo son en cultivos de exportación, tales como caucho o té. Según la CEPAL (Comisión Económica para América Latina y el Caribe), entre 1951 y 1972, el consumo de fertilizantes aumentó en América Latina en 13.9%, notando que su empleo se concentraba en determinados cultivos, en tanto que otros quedaban prácticamente marginados de su uso.

Estudios de 1972 indicaban que el consumo energético para la producción mundial de cereales era de 7.9x109 joules por hectárea y 9.9x109 joules por trabajador agrícola. Como es lógico suponer, la intensidad energética varía apreciablemente entre países desarrollados y en desarrollo. Así, en circunstancias que los primeros consumían 24.8x10⁹ joules por hectárea y 107.8x10⁹ por trabajador agrícola, los valores en los países en desarrollo eran respectivamente 11 y 49 veces más bajos: 2.2x10⁹ joules tanto por hectárea como por trabajador agrícola.

Dentro de los países industrializados, el mayor consumo de energía por hectárea se da en Europa Occidental; 27.9x10⁹ joules comparados con 20.2x10⁹ joules en Norteamérica; sin embargo, este último tiene un consumo energético por trabajador agrícola muchísimo mayor; 555.8x10⁹ joules comparado con 82.4x10⁹ en Europa Occidental.

En los países en desarrollo, los mayores consumos energéticos, tanto por unidad de superficie cultivada como por trabajador agrícola, se daban en América Latina 4.2x10⁹ joules y 8.6x10⁹ joules, respectivamente, comparados con 1.7x10⁹ joules por hectárea y 1.4x10⁹ joules por trabajador en el Lejano Oriente. Los consumos energéticos más bajos se registraban, siempre en 1972, en África: 0.8x10⁹ joules tanto por hectárea como por trabajador.

Si bien el desequilibrio entre países industrializados y en desarrollo, en lo que respecta al consumo energético para la producción de cereales, es muy grande, él es apreciablemente menor en términos de producción. En efecto, mientras la producción cerealera por hectárea en los países industrializados era de 3 100 kg por hectárea y 10.508 kg por trabajador, en los países en desarrollo era de 1.255 kg por hectárea y 877 kg por trabajador. En síntesis, si bien los consumos energéticos en los países industrializados son 11 y 49 veces mayores por hectárea y trabajador, respectivamente, que en los países en desarrollo, sus producciones son respectivamente sólo 2.46 veces y 12 veces más altas.

Si se examina en términos de países, se nota que el rendimiento por trabajador en Norteamérica es de 67.882 kg/ha, comparado con 5.772 kg/ha en Europa Occidental, un promedio de 877 kg/ha en los países en desarrollo, de 1.856 kg/ha en América Latina, 1.386 kg/ha en el Lejano Oriente y 538 kg/ha en África. Mientras que los desequilibrios son mucho menores en términos de producción por unidad de superficie: en Norteamérica es de 3.457 kg/ha, en Europa Occidental de 3.163, el promedio de los países en desarrollo es 1.255, siendo en América Latina de 1.440, en Asia 1.335 y en África de 829 kg/ha. Es decir, los insumos energéticos o la intensificación energética en el cultivo de cereales, tiende a ser más eficiente en relación con la mano de obra que en relación con la tierra. Es decir, hay límites naturales más allá de los cuales, cualquiera que sea el subsidio energético, el rendimiento por unidad de tierra cultivada se estabiliza, y puede aun disminuir como se ha visto para el caso de la aplicación de fertilizantes a las variedades de alto rendimiento. Por otro lado, también se puede concluir que la disponibilidad de uno u otro factor de producción, tierra o trabajo, influye en los esfuerzos de intensificación energética. En las grandes planicies norteamericanas, la intensificación energética se da fundamentalmente en términos de mecanización, lo que permite abarcar mayores áreas por unidad de trabajo aplicado, en cambio en Europa, donde la tierra es mucho más limitada, los mayores esfuerzos se orientan a aumentar la rentabilidad del suelo, llevando a un sobre consumo de fertilizantes: los consumos de energía por hectáreas son poco diferentes, el de Europa es 1.3 veces el de Norteamérica, pero el consumo energético por trabajador es, en Norteamérica más, de 6.7 veces el de Europa Occidental. Sin embargo, pese a que los insumos energéticos europeos por hectárea son superiores, su producción por hectárea es inferior a la de Norteamérica, mientras que con insumos energéticos 6.7 veces más por trabajador, la producción norteamericana logra 11.7 veces la producción por trabajador europea.

Si bien las magnitudes son muy diferentes, sucede algo similar en los países en desarrollo; así, el consumo de energía por unidad de superficie cultivada con cereales es muy similar en América Latina y el Lejano Oriente: 4.2x10⁹ joules y 3.8x10⁹ joules, respectivamente, y su producción por hectárea también lo es: 1.444 kg/ha y 1.335 kg/ha, respectivamente. Pero los insumos energéticos por trabajador son como se ha visto, prácticamente el doble en América Latina, diferencias que no se traducen, sin embargo, en diferenciales de productividad de la misma magnitud: 1.856 Kg/ha en América Latina y 1.386 kg/ha en el Lejano Oriente, respectivamente, es decir, con casi el doble de consumo de energía por trabajador la producción de cereales por trabajador en América Latina solo logra una mayor producción de 1.3 veces la del Lejano Oriente. La tierra es más escasa en Asia que en América Latina, en esta última los aumentos de producción agrícola se han dado, hasta muy avanzada la década de los sesenta, en gran parte, por incorporación de tierras a los cultivos, en cambio en Asia, habiéndose alcanzado antes la frontera agropecuaria, es la tierra el factor limitante para los aumentos de productividad.

Lo anterior permite hacerse una idea de la magnitud de los requerimientos energéticos, sólo en términos de fertilizantes que se requerirían si los países en desarrollo tratarán de adoptar un patrón de producción agrícola similar al de los países industrializados. Por otra parte, habida cuenta de la diferente dotación de factores productivos, cabría preguntarse sobre la conveniencia de la búsqueda de un patrón tecnológico propio.

La intensificación energética de la agricultura se debe en parte al patrón tecnológico dominante, pero también está determinada por los patrones de consumo, que se materializan en demandas por ciertos productos y variedades de productos: proteína animal por sobre proteína vegetal, y preferencias de cierta proteína animal en relación con otra.

En los países desarrollados se ha dado un proceso, que aún continúa, de aumento de consumo de proteína, conjuntamente con una sustitución del consumo de proteína vegetal por proteína animal, mientras que en los países del Sur la relación entre consumo de proteína animal y consumo de proteína vegetal se mantenía prácticamente constante, con la excepción de América Latina. Sin embargo, como en América Latina la tendencia era a un menor consumo de proteína, su incidencia en las características promedio de consumo de proteína del Sur no se alteraba.

Desde la inmediata posguerra hasta 1980, tanto los países europeos como Japón tenían patrones dietéticos inferiores a Estados Unidos y Canadá, pero pari passu con el incremento del ingreso per capita, se daba una tendencia a igualarlos. Se observa así, que en el periodo de diez años que medió entre 1966-1968 y 1975-1977, el consumo de proteína de América del Norte aumentó, manteniéndose prácticamente constante la proporción entre sus componentes animal y vegetal. Sin embargo, en los países europeos y Japón, en circunstancias que el consumo de proteína vegetal se reducía, aumentaba el de proteína total.

El consumo de proteína animal aumentó, por lo tanto, no sólo para permitir el aumento del consumo total, sino que también para compensar la disminución en el consumo de proteína vegetal que se calculaba en 4%. Como en ese entonces, los países europeos no producían la cantidad necesaria de alimentos que demandaban, su mayor consumo debía abastecerse con importaciones. En efecto, a comienzos de la década de los setenta, Japón, el Reino Unido y la, en ese entonces, República Federal Alemana absorbían 41% de las importaciones mundiales de cereales. Como ese consumo tendía a aumentar más en su componente de proteína animal, había una presión mundial para convertir sistemas de producción de proteína vegetal a proteína animal, con los consiguientes aumentos de intensificación energética. A vía de ejemplo cabe recordar que, entre 1968 y 1972, el consumo de carne per capita de Japón aumentó 50%. El consumo de carne por persona en Francia que era en 1900 de 40 kg por año, aumentó a 44 kg en 1930 y a 110, 3 kg en 1980, además otras proteínas animales también aumentaron substancialmente, en 1959-1960 se consumían 10.5 kg de huevos por persona al año y en 1980 había aumentado a 13.1 kg en lo que respecta al queso, en el mismo periodo, se pasó de consumir 8.8 kg por persona al año a 18.8 kg por año.

Esto tiene implicaciones ambientales, ya que ese patrón de consumo significa una presión extra sobre el sistema productivo de alimentos, la tierra, en términos de requerimientos de suelos y energía.

Respecto de las calorías requeridas para producir una caloría de alimentos, Pimentel señala que la producción de tres calorías en términos de maíz requiere insumos de energía equivalentes a una caloría de combustibles fósiles. Según parece, en términos de energía consumida, el maíz es uno de los productos de mayor eficiencia. El mismo Pimentel señala que en el caso de las naranjas y las manzanas se requieren casi dos calorías de combustibles fósiles para producir una caloría de fruta. En algunas verduras la relación aumenta a cinco calorías por una producida. La producción de alimentos más ineficiente en términos de energía es la de proteína animal.

Pimentel ha señalado que de 10 a 90 kilocalorías se requieren para producir una kilocaloría de proteína animal, dependiendo de su tipo (gallinas, cerdos, vacuno). Para producir dos kilocalorías de trigo se necesita menos de una caloría en términos de energía fósil, mientras que para producir una caloría en términos de carne de vacuno se necesitan 25 kilocalorías de energía fósil y se producen 20 veces más proteínas por cultivo de soya, que por la producción de carne de cerdo. En otras palabras, los insumos energéticos por unidad de proteína de soya son un veinteavo de los necesarios para producir una caloría de carne de cerdo.

Las equivalencias comúnmente aceptadas señalan que, para producir una kilocaloría de leche o de huevos se necesitan 4.5 kilocalorías de vegetales; los requerimientos son mayores para las aves; 5.6 kilocalorías de insumos vegetales para obtener una kilocaloría de pollo, y se elevan drásticamente si se quiere una kilocaloría de proteína de vacuno; producirla requiere insumos equivalentes a nueve kilocalorías vegetales.

Los animales son ineficientes en el proceso de transformación de proteína vegetal en proteína animal, de allí que la preferencia por ese tipo de proteína se traduce en mayores requerimientos: a) de tierra fértil para pastizales; b) de insumos energéticos, en términos de fertilizantes y pesticidas; c) de agua, y d) mayores inversiones.

Una tendencia clara, tanto en el mundo desarrollado como en el mundo en desarrollo, y en particular en América Latina, es hacia el mayor consumo de proteína animal. Esto se traduce en intensificación energética y conversión del uso de la tierra a cultivos para la producción de proteína animal. Del total de energía consumida por la agricultura francesa 68% corresponde a la producción vegetal destinada a la alimentación animal y 32% para producir vegetales para uso humano directo. Tomando en cuenta lo anterior y agregándole la energía necesaria para la cría ganadera (calefacción, preparación de alimentos balanceados, etc.) resulta que la producción animal representa 73% del gasto energético total de la agricultura francesa.

El balance energético de la agricultura francesa señala que, en 1975 para producir 32.5 millones de toneladas equivalente de energía (Tep) de productos vegetales, destinados a la alimentación animal fueron necesarios insumos equivalentes a 5.95 millones de Tep, es decir, se dio una eficiencia en la conversión energética de alrededor de 5.5. A su vez, para producir 2.2. Millones de Tep en forma de productos animales (carne, leche, huevos), fueron necesarios insumos por un total de 8.9 millones de Tep (forrajes, alimentos balanceados, importaciones de soya, etc.), lo que se traduce en una eficiencia de 0.22, que se compara desfavorablemente con un coeficiente de eficiencia de 0.29 en 1960 y 0.60 en 1945.

La agricultura moderna, basada en la artificialización de sistemas naturales, exige insumos energéticos no sólo en términos de maquinaria, fertilizantes y pesticidas, sino también en términos indirectos por los requerimientos energéticos que es necesario cubrir para el riego, para contrarrestar o evitar los problemas de erosión, alcalinización, salinización y anegamiento, etc. Las técnicas existentes más en uso para preservar los cultivos de los problemas señalados son altamente intensivas en el uso de la energía. Los estudios de Pimentel muestran cómo este sistema tecnológico para la producción de alimentos, que responde al patrón de consumo típico de los países industrializados, requiere insumos energéticos todavía mayores en las fases sucesivas de comercialización y consumo.

Del análisis anterior, se desprende que la renovabilidad del recurso suelo está cada vez más condicionada por cuatro tendencias. Una es la asignación de tierra a usos alternativos irreversibles, que implican la pérdida neta del recurso tierra para fines de producción alimentaria. Otra tendencia deriva los estilos de vida y patrones de consumo que orientan la conversión y el uso del suelo a sistemas de producción alimentarios ineficientes, desde el punto de vista energético, y altamente demandantes con respecto al sistema natural, lo que a menudo se traduce en efectos negativos sobre este último. La tercera tendencia se relaciona con una práctica agrícola intensiva para maximizar la productividad económica y la extracción o cosecha de la productividad biológica, práctica que a veces asume un carácter predatorio. Las dos últimas tendencias se refuerzan mutuamente en una dinámica cada vez más exigente con respecto al sistema natural, mismo que se ve sometido a presiones crecientes. La consecuencia de estas tendencias es la mayor artificialización de los sistemas naturales y la intensificación energética de los agro-ecosistemas. Finalmente, la cosecha intensiva de la productividad biológica y los deterioros que sufre el suelo obligan a nuevas intervenciones antrópicas, en forma de prácticas y subsidios energéticos adicionales, ya sea para restituir al suelo su fertilidad o para compensar y corregir las alteraciones estructurales y funcionales que sufre por la mala gestión o las presiones a que se ve sometido. Con lo cual, la espiral de artificialización del sistema natural se acelera.

Fuente: http://www.eurosur.org

Energía para la agricultura

Los agricultores utilizan multitud de máquinas para labrar, sembrar, cosechar, elevar agua para riego, etc. Por esta razón, el precio del gasóleo es un factor tan importante para su negocio como lo fue la lluvia antaño.

La agricultura actual depende de gran cantidad de aportes de energía externa para forzar el crecimiento de los cultivos.

Hasta hace medio siglo, la agricultura en España producía energía, al captar la energía solar en forma de cosechas sin consumir apenas petróleo ni electricidad.

Actualmente, cada caloría de alimento cosechado requiere la inversión de gran cantidad de gasoil en la maquinaria agrícola, electricidad para los motores de riego, fertilizantes químicos fabricados con alto consumo de energía, pesticidas, etc. Por esta razón, se habla de “patatas hechas con petróleo”.

Los agricultores están volviendo los ojos a un modelo más racional de agricultura, con control biológico de plagas, uso de fertilizantes orgánicos, procedimientos de labranza menos agresivos, cultivos adaptados al clima local que requieren menos agua, etc. Este tipo de agricultura “ecológica” puede producir alimentos con un consumo de energía significativamente reducido.