Por: Noé Aguilar-Rivera, Elda del Carmen Fernández-Juárez

Universidad Veracruzana. Facultad de Ciencias Biológicas y Agropecuarias. Amatlán de los Reyes, Veracruz. México. C.P.94945

naguilar@uv.mx

RESUMEN

En México, la agroindustria, y los productores de caña de azúcar se encuentran distribuidos en 15 estados, y en más de 230 municipios, aunque su presencia se localiza en varios municipios y localidades productoras de caña para alimento pecuario, trapiches, alambiques, fruta de temporada etc., lo cual incide en que la nación mexicana sea el sexto productor más grande en el mundo de sacarosa, elaborada 100% a base de caña de azúcar, lo cual conlleva a dimensiones significativas a sus distintos impactos socioeconómicos y ambientales. Por lo tanto, para alcanzar la competitividad basada en principios de sostenibilidad como la agenda 2030 de desarrollo sostenible o el acuerdo de Paris para la reducción de gases de efecto invernadero la agroindustria azucarera debe llevar a cabo evaluaciones periódicas que le permitan mejorar sus indicadores ambientales y no solo productivos. Aunque existen diversos estándares nacionales e internacionales, la literatura internacional recomienda evaluar las industrias, productoras de bienes y servicios a través del análisis de ciclo de vida. Este trabajo llevo a cabo una revisión de esta herramienta de análisis y toma de decisiones y su aplicación a la agroindustria azucarera.

Palabras clave: Agroindustria azucarera, estándares ambientales, ciclo de vida.

INTRODUCCIÓN

Actualmente la agroindustria de la caña de azúcar en México y en el mundo en su transitar hacia sistemas diversificados con la finalidad de reconvertirse y garantizar su sostenibilidad como sistema productivo debido al uso excesivo e insostenible de recursos naturales; requiere encontrar nuevas alternativas eficaces de producción para lograr ser sostenible desde el punto de vista energético y de conservación del medio ambiente.

La búsqueda del aumento de eficiencia tanto en la producción de caña, como de sacarosa extraída; ha puesto miras en la utilización de diferentes técnicas, metodologías y herramientas, con el propósito de lograr el adecuado uso de recursos, energía, aumento de calidad en sus procesos y productos, así como el medio ambiente (Figura 1).

Figura 1. Factores económicos de sostenibilidad y competitividad (adaptado de Aguilar, 2014 a.; Aguilar et al. 2011).

Este último existen diversas formas de medir la sostenibilidad como el estándar internacional BONSUCRO o estándares nacionales como el desarrollado por CONADESUCA denominado Sistema de Indicadores de Sustentabilidad

(https://www.siiba.conadesuca.gob.mx/SiCostosSustentabilidad/ConsultaPublica/IndicadoresPublico.aspx?app=sustenta), ZAFRANET (https://www.zafranet.com/2021/02/reporte-anual-indice-de-sustentabilidad-zafranet-2019-2020/) o el reportado por Aguilar, (2014 b), sin embargo, es necesario considerar diversas metodologías para la toma de decisiones y la formulación de eficaces políticas públicas.

En este sentido, El Análisis de Ciclo de Vida o Life Cycle Assessment (LCA por siglas en ingles), en sus primeros años de aplicación como herramienta medioambiental durante la década de 1990 fue utilizado primordialmente como herramienta de toma de decisiones en sistemas industriales, sistemas y procesos agrícolas, (López, 2011).

En la actualidad, LCA es considerado la metodología más adoptada para evaluar los impactos ambientales principalmente los indicadores relacionados con el cambio climático y la generación de gases de efecto invernadero (GEIs). LCA evalúa cada uno de los procesos productivos inherentes a lo largo del ciclo de vida de la producción de bienes y servicios en múltiples categorías de impacto tal como lo son: cambio climático, disminución de la capa de ozono, acidificación y eutrofización, toxicidad humana, eco toxicidad, fertilidad del suelo, agotamiento de recursos bióticos y abióticos (Hauschild et al. 2018).

La evaluación de las distintas categorías conlleva a la determinación de los impactos ambientales más significativos del servicio producto para así proponer la implementación de planes de mejoramiento y/o rutas productivas que obedezcan a un menor impacto ambiental, reducción de la huella ecológica de carbono y agua  las cuales sirvan para el control o mitigación de dichos impactos generados por el sistema agroindustrial, así como de sus subsistemas límites y adyacentes, en los cuales se considera la producción, explotación, procesamiento y transformación de caña de azúcar, así como la comercialización de sacarosa (Linnenlueckeet al. (2018).

Por ello, la evaluación de la sostenibilidad de la agroindustria de la caña de azúcar analizada mediante un enfoque de Análisis de Ciclo de Vida, coadyuva en la generación del cambio de diversas operaciones y procesos que actualmente rigen la forma de producción y elaboración, minimizando así algunos de los impactos ambientales negativos generados dentro de la cadena productiva. Siendo resultante que el empleo del Análisis de Ciclo de Vida es demasiado apropiado para esta agroindustria debido a la objetividad de dicha metodología, así como por la visión holística y aceptación científica denotada en la serie de normas de la ISO 14040 e ISO 14044 (2006) (NAGUS, 2009).

La Organización Internacional de Normalización, por sus siglas en inglés: ISO, al ser una federación mundial de organismos nacionales de normalización prepara y elabora normas internacionales a través de los comités técnicos de ISO. La Norma internacional ISO 14040 ha sido preparada y elaborada por el Comité Técnico ISO/TC 207, Gestión Ambiental, Subcomité SC 5, Análisis de Ciclo de Vida (ACV). La segunda edición de esta Norma (ISO 14040:2006), anula y remplaza a la Norma ISO 14041:1998, ISO 14042:2000 e ISO 14043:2000 que han sido revisadas técnicamente.

La norma ISO 14040:2006 define al Análisis de Ciclo de Vida como una herramienta que determina los aspectos ambientales e impactos potenciales asociados con un producto, compilando un inventario de las entradas y salidas relevantes del sistema; evaluando los impactos ambientales potenciales asociados a dichas entradas y salidas, e interpretando los resultados de las fases de inventario e impacto en relación con los objetivos del estudio, (NAGUS. Normenausschuss Grundlagen des Umwelt-schutzes., 2009).

Análisis de Ciclo de Vida, es un método utilizado para comprender y tratar los posibles impactos asociados con los productos y servicios manufacturados como consumidos. Surge debido a la creciente conciencia adquirida con respecto a la importancia de la protección ambiental, para ayudar en la identificación de oportunidades para el mejoramiento del desempeño ambiental de productos y/o servicios en las distintas etapas de su ciclo de vida.

Güereca, (2006); describe al Análisis del Ciclo de Vida (ACV) como una herramienta que permite evaluar los impactos ambientales de productos o servicios de una forma global porque considera todas las etapas del ciclo de vida, desde la extracción de las materias primas hasta su disposición final y todos los vectores involucrados. ACV, ha sido reconocido como una de las mejores y más potentes herramientas de evaluación de impacto ambiental.

El Análisis de Ciclo de Vida, aporta información a los tomadores de decisiones tanto en industrias, organizaciones gubernamentales o no gubernamentales en cuestiones de planificación estratégica, establecimiento de prioridades, así como en la diversificación, diseño y/o rediseño de productos o procesos. Coadyuva en la selección de indicadores de desempeño ambiental y de técnicas de medición; así como en el marketing mediante la implementación de eco etiquetado o de declaraciones ambientales de producto.

La realización de un ACV, abarca todo el ciclo de vida de un producto o servicio, es decir desde la adquisición de materias primas, la producción, el uso el tratamiento final, el reciclado hasta su disposición final; a lo cual se le denomina: de la cuna a la tumba. Aranda  et al. (2006), señalan que la minimización del impacto medioambiental debe realizarse con una visión global del proceso; desde la cuna hasta la tumba (Cradle to Cradle, C2C), con la finalidad de conocer todos los recursos consumidos por unidad de producto, así como los residuos que generan.

Autores como Moni et al. (2020); Fröhling & Hiete, (2020); Khandelwal etal. (2019); Geng et al. (2017), se refieren al ACV como un enfoque metodológico utilizado para la evaluación de procesos químicos, bioquímicos, biológicos y biotecnológicos en relación con su desempeño material, energético y/o ambiental.

Con las herramientas adecuadas, permite evaluar el impacto ambiental del producto en todas las etapas (desde la extracción hasta su desecho) con el objetivo de conocer más las negativas y aplicar en ellas la reducción o eliminación del daño y conseguir minimizar el consumo de recursos materiales, energía y emisiones al medio ambiente. Las actuales normas que describen el seguimiento y aplicación dividen el análisis en cuatro etapas no secuenciales, que interactúan durante todo el proceso, pudiendo ser modificadas y actualizadas durante la realización del LCA. (Thonemann et al. 2020).

Además, de permitir un seguimiento sobre cada uno de los pasos del proceso, determina cuáles son los impactos más significativos, los cuantifica y les asigna un ecopuntaje para facilitar así una comparación de desempeño ambiental entre procesos similares. La realización de un estudio de LCA implica 4 fases o etapas, las cuales trataran los aspectos ambientales e impactos potenciales de estos mismos, de forma general se encuentran de la siguiente manera:

  • 1.            Definición y objetivo y alcance.
  • 2.            Análisis de inventario.
  • 3.            Evaluación de impacto ambiental.
  • 4.            Interpretación.

El marco de LCA propuesto en la Norma ISO 14.040:2006, está compuesto por cuatro elementos básicos (Definición del objetivo y alcance, Análisis de inventario, Evaluación del impacto e Interpretación) (Chauhan et al. 2011) (Figura 2).

Figura 2. Marco general de un LCA para la agroindustria azucarera.

De acuerdo con la Norma Internacional ISO 14040:2006, el alcance de un ACV, incluyendo los límites del sistema y el nivel de detalle, dependerá del tema y del uso previsto del estudio. La profundidad y amplitud del ACV puede diferir considerablemente dependiendo del objetivo de un ACV en particular. El objetivo, principalmente expone los motivos y el uso previsto del estudio y hacia a quien va dirigido, el alcance (definición de amplitud, profundidad y detalle del estudio, sustentabilidad de procesos, minimización de impactos ambientales, bienestar social etc) será dado de acuerdo con los límites del sistema, la unidad funcional y los flujos dentro del ciclo de vida, la calidad exigida a los datos, y los parámetros tecnológicos y de evaluación (Peña et al. 2021).

La fase de análisis del inventario del ciclo de vida (ICV) es la segunda fase del ACV, y consiste en la generación de un inventario con datos de entradas y salidas en relación con el sistema de estudio, el cual implica la recopilación de los datos necesarios para cumplir los objetivos del estudio definido. Por lo cual, identifica el consumo de recursos y las emisiones al aire, suelo y aguas, así como la generación de residuos del sistema del producto. Por sistema del producto se entiende el conjunto de procesos unitarios conectados material y energéticamente que realizan una o más funciones idénticas.

La fase de evaluación del impacto del ciclo de vida (EICV) es la tercera fase del ACV, siendo su objetivo el de proporcionar información adicional para ayudar a evaluar los resultados del inventario del ciclo de vida (ICV) de un sistema del producto a fin de comprender mejor su importancia ambiental. El inventario de entradas y salidas es traspasado a indicadores ambiental-es de alto impacto al medio ambiente, a la salud humana y a la de recursos naturales.

La interpretación del ciclo de vida es la fase final del ACV, en la cual se resumen y discuten los resultados del ICV o del EICV o de ambos como base para las conclusiones, recomendaciones y toma de decisiones de acuerdo con el objetivo y alcance definidos. Los resultados del ICV y el EICV son interpretados de acuerdo al objetivo y alcance marcados inicialmente (Sharma & Gupta, 2020).

LCA EN LA AGROINDUSTRIA AZUCARERA

En la agroindustria azucarera estudios internacionales de Análisis de Ciclo de Vida han sido realizado con la finalidad de evaluar los impactos ambientales de diferentes métodos de cultivo y de cosecha de la gramínea son pioneros los trabajo de Renouf et al. 2010, 2011 y otros autores (Patcharaporn, Shabbir H., & Thapat, 2016),  de igual modo; ha sido evaluada la obtención de metanol y bioenergía a partir de la caña de azúcar (Grillo Renó, y otros, 2011; Luo, van der Voet, & Huppes, 2009), al igual como en la producción de azúcar a partir de caña de azúcar (Contreras, Rosa, Pérez, Van Langenhove, & Dewulf, 2009).

Saavedra, et. al. (2000), determina y presenta la comparación y evaluación ambiental del ciclo de vida del cultivo de caña de azúcar, a través de la implementación de la metodología de Análisis de Ciclo de Vida (LCA). El propósito fue examinar cada uno de los procesos del cultivo y determinar para cada caso los impactos ambientales más significativos que deberían ser tomados en cuenta al proponer planes de mejoramiento ambiental. Lo cual propicio no solo el análisis de cada uno de los procesos que se llevan a cabo en los cultivos, sino también cuantificar los impactos ambientales a lo largo del proceso de crecimiento y cosecha de la planta con el fin de determinar estrategias de mejoramiento.

Valencia, et. al. (2013); evaluó el potencial para la obtención de productos con gran valor agregado dentro de la industria creciente de los biocombustibles, lleva a cabo el análisis de ciclo de vida (LCA) para el glicerol y el bagazo de caña de azúcar durante su producción y para su uso como materia prima en cuatro procesos diferentes. El objetivo fue determinar el impacto ambiental de los cuatro procesos, por medio de la cuantificación de gases de efecto invernadero (GEI) asociadas a los procesos que utilizan el glicerol como materia prima y a los procesos que involucran bagazo de caña de azúcar  determinando así mediante el análisis de ciclo de vida que el aprovechamiento del glicerol podría considerarse más eficiente, ya que las emisiones por unidad de masa en el uso del glicerol son 75% inferiores a las emisiones calculadas para los procedimientos utilizando bagazo de caña como materia prima.

Los trabajos de García et. al. , (2011) e Islas, (2007) en México, Contreras et al., (2009) de Cuba, referentes a LCA, ofrecen una aproximación conceptual y metodológica del análisis del balance de emisiones de la producción de azúcar crudo (estándar) de forma individual y Renouf et. al., (2013) en forma paralela azúcar y etanol combustible para identificar los puntos críticos del sistema con fines de diversificación productiva.

Contreras et. al., (2013) cita que la evaluación de la sostenibilidad ambiental mediante una opción tecnológica requiere la consideración del ciclo de vida del producto con el uso de la metodología de un ciclo de vida medioambiental (LCA), ya que es posible analizar los problemas ambientales de la industria azucarera a través de todas las etapas del proceso completo, incluyendo las distintas opciones para la valorización de los subproductos.

Los trabajos de Contreras et. al. (2009);  Hiloidhari et al (2017); Cardoso  et al. (2018); Maga et al. (2019); Nieder-Heitmann et. al. (2019) se refieren a aplicaciones prácticas de LCA principalmente en la cadena de valor producción de caña, trasporte, producción de azúcar, etanol y cogeneración.

Por lo tanto, el proceso agroindustrial del azúcar de caña se puede analizar por partes para determinar puntos clave de análisis para mejorar la sostenibilidad de acuerdo también a las características de los sistemas de producción de materia prima y las etapas fenológicas (Tabla 1 y Figuras 2 y 3).

Tabla 1. Características generales de los sistemas de producción cañera
Figura 2. Ciclo fenológico de la caña de azúcar
Figura 3. Proceso general de producción de azúcar (adaptado de Rein, 2012).

Las actividades a realizar en el manejo convencional para ciclo planta (cultivo nuevo) son relacionadas con la siembra de plántulas o estacas y son las que se requieren para la preparación del terreno, plantación, labores culturales e insumos a utilizar; cuando son socas (caña de rebrote)  solo se realizan labores culturales e insumos, es por ello que los costos de producción disminuyen de siembra a soca Cabe mencionar que los costos de producción y prácticas de manejo varían de acuerdo a la zona productora y de productor a productor porque aunque tengan el mismo tipo de manejo no aplican los mismos insumos, prefieren omitir alguna actividad o realizarla de manera distinta. El costo en el manejo orgánico o agroecológico es más bajo por actividades que se omiten y que se realizan en el manejo convencional como la limpia, junta y quema, además de los fertilizantes que utilizan, debido a que en el manejo orgánico los productores fabrican sus propios fertilizantes reduciendo así sus costos de producción los cuales son descritos en figuras 4 a 6.

SUBSISTEMA CAMPO

Figura 4. Esquema del subsistema campo empresarial de caña de azúcar

SUBSISTEMA FÁBRICA

Figura 5. Proceso productivo del azúcar de caña para 3 clases de azúcar producida (estándar, mascabado, refinado). Nomenclatura: Procesos (recuadros verdes), Productos (recuadros morados), Entradas (Recuadros azules) y Salidas (recuadros naranja).

PRODUCCIÓN DE VAPOR: PROCESO PARALELO

Figura 6. Descripción del proceso de generación de vapor. Nomenclatura: Procesos (recuadros verdes), Productos (recuadros morados), Entradas (Recuadros azules) y Salidas (recuadros naranja).

Por lo tanto, para llevar a cabo un análisis de sostenibilidad de la agroindustria azucarera considerando el LCA es necesario considerar las zonas de abastecimiento de los ingenios que operaron en los últimos 3 a 5 años en determinada región cañera. El análisis para la evaluación del subsistema productivo caña de azúcar debe considera 3 escenarios en los cuales se produce la materia prima:

  • Escenario1. Tradicional y/o convencional.
  • Escenario 2. De transición.
  • Escenario 3. Empresarial.

En cada escenario, se consideran las diversas etapas de la cadena productiva tal como lo son:

  • Obtención de semilla
  • Preparación del terreno.
  • Siembra.
  • Requerimiento nutrimental.
  • Requerimiento hídrico.
  • Control químico.
  • Quema.
  • Cosecha
  • Transporte.

Para cada una de estas etapas, son considerados los siguientes elementos:

  • Requerimiento de semilla de caña de azúcar.
  • Corte de materia prima.
  • Alce de materia prima.
  • Arrastre de materia prima.
  • Superficie proyectada de siembra.
  • Superficie proyectada de cosecha.
  • Superficie proyectada para irrigación.
  • Requerimiento de agua de Irrigación.
  • Requerimiento de fertilizantes.
  • Requerimiento de pesticidas.
  • Rendimientos en campo T. Caña/ha-1.
  • Rendimientos agroindustriales T. Azúcar/ha-1.
  • Rendimientos agroindustriales ha-1/T. Azúcar.
  • Superficie proyectada de quema.
  • Distancia recorrida por el transporte.
  • No son incluidos la producción y mantenimiento de los bienes capital (edificios, maquinaria, etc).

CONCLUSIONES

El LCA es una de las metodologías más ampliamente empleadas y validadas a nivel mundial, sin embargo, para su aplicación en l agroindustria azucarera mexicana es necesario el consenso de los actores para su análisis y aplicación con datos reales y precisos que permitan evaluar la sostenibilidad y los puntos clave para llevar a cabo los cambio y la toma de decisiones.

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